物理教具創(chuàng)造的論文
做好物理實(shí)驗(yàn)必須要有一定的物質(zhì)條件，其中最重要的是教學(xué)儀器．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)儀器在不斷地更新和改進(jìn)，為物理教學(xué)改革奠定了一定的物質(zhì)基礎(chǔ)，但還跟不上教學(xué)的需要．因此，中學(xué)物理教師開(kāi)展自制教具的研究就顯得很有必要．自制教具不僅可能成為儀器改進(jìn)的先導(dǎo)，而且其本身的直接應(yīng)用也有不可替代的作用．這是因?yàn)樽灾平叹邇r(jià)格低廉，易于普及；簡(jiǎn)單明了，易于揭示本質(zhì)的特征；而且易使學(xué)生感到親切，含有許多創(chuàng)造教育的因素．
要改進(jìn)教學(xué)儀器和自制教學(xué)儀器，自覺(jué)地學(xué)習(xí)和運(yùn)用創(chuàng)造的技法是很重要的．從改進(jìn)物理教學(xué)儀器和自制物理教具創(chuàng)造的技法來(lái)說(shuō)主要有以下七種：1、希望點(diǎn)和需求點(diǎn)列舉法；2．缺點(diǎn)列舉法；3、聯(lián)想和移植創(chuàng)造法；4、替代法和模擬法；5．組合技法；6．強(qiáng)化技法與挖掘潛力法；7．逆向技法．下面我就介紹一下我在物理教學(xué)中運(yùn)用希望點(diǎn)列舉法和缺點(diǎn)列舉法自制教具和改進(jìn)教具的一些實(shí)踐．
一、希望點(diǎn)列舉法在自制物理教具中的實(shí)踐
有一條格言是這樣的“人的一半是夢(mèng)想，一半是追求，夢(mèng)想是美麗的，但追求比夢(mèng)想更美麗．”人們都有美好的希望，發(fā)明者根據(jù)人們的希望進(jìn)行創(chuàng)新，這就是創(chuàng)造技法中的希望點(diǎn)列舉技法．希望點(diǎn)列舉法是人們克服思維障礙，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題的一類技術(shù)，但它更多地運(yùn)用想象，因此能鍛煉人的有效地控制思維活動(dòng)的能力．所以這種技法常用來(lái)研制新的儀器、開(kāi)發(fā)物理實(shí)驗(yàn)新的教學(xué)模式．
在運(yùn)用希望點(diǎn)列舉法進(jìn)行操作時(shí)首先應(yīng)定好課題．課題不應(yīng)局限于某種儀器設(shè)備，它還可涉及到整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，小至演示順序、實(shí)驗(yàn)方法，大至教學(xué)模式的研究．然后列舉希望點(diǎn)，對(duì)研究的對(duì)象提出希望．現(xiàn)舉例如下：
我是1986年參加工作，我在教高一物理《共點(diǎn)力的合成時(shí)》總感覺(jué)到用作圖法研究合力與分力間的關(guān)系不是很直觀，學(xué)生總是學(xué)不好，于是我就提出了一個(gè)設(shè)想（即創(chuàng)造技法中所謂的希望點(diǎn)，當(dāng)然當(dāng)時(shí)是一種自覺(jué)地行為，完全出于對(duì)教學(xué)的喜好），能不能制作一件教具演示力合成的平行四邊形法則及合力與分力間的關(guān)系呢？就是在這樣一種希望之下我發(fā)明了如圖1所示的共點(diǎn)力合成的平行四邊形法則演示教具并形象地演示了合力與分力間的關(guān)系．教具是用2mm厚的鋁合金制作的，該教具每邊長(zhǎng)30cm，對(duì)角線長(zhǎng)60cm，制作時(shí)只要在平行四邊形的四個(gè)端點(diǎn)上打上四個(gè)小孔，然后用螺帽固定即可，當(dāng)然還需在每邊連接處加上紅色的力的箭頭．可見(jiàn)度是很好的，在教學(xué)中收到了良好的教學(xué)效果．該教具參加了上海市中學(xué)物理自制教具展出，獲得了展出獎(jiǎng)．目前這一教具的設(shè)計(jì)思想已被廣泛地普及到各種力的合成教具中，還成為了今年上海市二期課改物理試用教材中的學(xué)生自主制作活動(dòng)的課題．看到我校今年高一學(xué)生更為精彩的用不銹鋼和橡皮線制成的平行四邊形法則演示器，我感到莫大的欣慰．這一教具從現(xiàn)在的觀點(diǎn)來(lái)看就是我在希望點(diǎn)列舉法自制教具中的一個(gè)成功案例．
二、缺點(diǎn)列舉法在自制物理教具中的實(shí)踐
人類的希望、社會(huì)的需求和事物的缺陷，構(gòu)成了發(fā)明和革新的不盡源泉．中學(xué)物理教師應(yīng)該從現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材的缺陷中尋找自制教具的課題．缺點(diǎn)列舉技法是指通過(guò)發(fā)掘現(xiàn)有事物的缺陷，且—一列舉，然后提出改進(jìn)或革新的一種技法．列舉缺點(diǎn)，就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而創(chuàng)造發(fā)明就是要解決問(wèn)題．每發(fā)現(xiàn)一個(gè)缺點(diǎn)，提出一個(gè)問(wèn)題，也就找到了一個(gè)創(chuàng)造發(fā)明課題．
運(yùn)用缺點(diǎn)列舉技法一般按下列步驟進(jìn)行：
1）定課題．課題要相對(duì)小些，簡(jiǎn)單一些，這樣比較容易成功．
2）根據(jù)掌握信息—一列舉缺點(diǎn)．列舉缺點(diǎn)可從實(shí)驗(yàn)器材的物理和化學(xué)性能角度，從外形、結(jié)構(gòu)、材料角度，從實(shí)驗(yàn)方式、方法、教師演示和學(xué)生觀察角度等．
3）找出造成缺點(diǎn)的原因．
4）針對(duì)缺點(diǎn)提出克服缺點(diǎn)的各種方案．
5）對(duì)改進(jìn)方案進(jìn)行評(píng)估，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、優(yōu)化一時(shí)實(shí)施不了的可暫時(shí)“凍結(jié)”起來(lái)，以備條件成熟時(shí)“解凍”。
下面介紹一下我是如何用這一技法改進(jìn)了平行電流相互作用的演示．
舉例2平行電流相互作用演示裝置的改進(jìn)．
平行電流相互作用是高中物理中必做的演示實(shí)驗(yàn)、我所見(jiàn)過(guò)的演示方法是用在鐵架臺(tái)上用兩根鋼絲掛兩根平行的直導(dǎo)線，下端插入水銀槽中，然后通入電流，導(dǎo)致兩導(dǎo)線相互排斥．（如圖2所示）通過(guò)觀察和使用，發(fā)現(xiàn)該裝置存在如下可改進(jìn)的地方：
1）該裝置制作成功時(shí)實(shí)驗(yàn)連攝象機(jī)、電視機(jī)都未配備，可見(jiàn)度不高，即使現(xiàn)在用攝象機(jī)、電視機(jī)來(lái)提高可見(jiàn)度，一個(gè)二十九寸彩電的顯示效果也不是很好，而且用這么多的器材也很不方便．
2）該裝置只能用來(lái)演示平行反向電流的排斥作用．
3）該裝置中用的水銀也存在環(huán)保問(wèn)題，應(yīng)該盡量不用．
4）該裝置的設(shè)計(jì)毫無(wú)藝術(shù)性可言，對(duì)學(xué)生的吸引力不夠．
針對(duì)上述問(wèn)題，我首先設(shè)計(jì)了如下的方案：
1）我用學(xué)生送給我的一件11cm×13cm×14cm的上面有五個(gè)小球的用來(lái)研究彈性碰撞工藝品，只利用其中的精美的塑料底座的`塑料板，在其上用刀劃出一個(gè)7cm×8cm的矩形，為放在幻燈機(jī)上投影時(shí)透光用．這樣實(shí)驗(yàn)時(shí)需要的設(shè)備就少多了，可見(jiàn)度也很好，水銀也不需要了．
2）利用塑料方形支架作為懸掛通電導(dǎo)線的兩根橫梁，從家用電線中截取兩段1mm的10cm長(zhǎng)銅導(dǎo)線作為通電導(dǎo)線，再找四根雙股細(xì)銅絲將它們與兩根銅導(dǎo)線焊接起來(lái)，然后平行等高的掛在塑料架上，兩根銅導(dǎo)線到塑料架的高度為10cm，它將起到將微小的磁場(chǎng)力通過(guò)力矩放大的效果．兩根鋼導(dǎo)線水平相距為7cm左右，四根雙股細(xì)銅絲在塑料架上繞一圈后再用電烙鐵焊接后固定在塑料架上．
3）并聯(lián)后接上額定輸出為10A的電源，將電流調(diào)到8A左右，就能清楚地看到兩根導(dǎo)線通以同向電流時(shí)被吸引到了一起的情況．
4）若調(diào)一下接線就可演示反向電流相互排斥的情況．電流只要取5A左右即可。
以上的設(shè)計(jì)總共化了一周時(shí)間，開(kāi)始時(shí)用的電流太小，間距太大，都導(dǎo)致過(guò)實(shí)驗(yàn)失�。詈筮�是成功了．圖3是這一裝置的示意圖．該裝置只要另加一蹄形磁鐵形成一個(gè)豎直方向的磁場(chǎng)還可用來(lái)演示通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力問(wèn)題．
以上就是我在物理自制教具中運(yùn)用兩個(gè)創(chuàng)造法的示例，前者是無(wú)意識(shí)的，后者則是學(xué)了創(chuàng)造技法后的有意識(shí)的創(chuàng)造行為．我相信大家只要掌握了創(chuàng)造技法并善于運(yùn)用創(chuàng)造技法，就一定能自制出更多簡(jiǎn)單而實(shí)用的教具，為中學(xué)物理的教學(xué)添上嶄新的一筆。
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