著名物理教育家朱正元曾提出：“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验。”
［1］“坛坛罐罐”，即指生活中的普通物品，相较于专业仪器或许欠缺专业性与准确性，但能为物理教学拓展更为广阔的空间；而“拼拼凑凑”，则是一种勇于尝试和创新的精神，不拘泥于固定的器材和步骤，大胆尝试运用生活中的物品进行物理实验。
《义务教育物理课程标准（2022年版）》和《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》均强调，要合理开发与利用课程资源，提倡师生利用身边的物品、器具、材料等自主开发物理实验器材
［2］。自制生活化教具，是将“生活”与“物理”有效结合的载体，将其应用于中学物理教学，是践行“从生活走向物理，从物理走向社会”这一理念的重要途径。
1 现实意义
当前，由于地区间教学资源分配不均衡以及根深蒂固的“唯分数论”观念，物理这门以实验为基础的学科，在部分地区的教学实践中呈现出“一少二旧三不做”的尴尬局面。“一少”，即实验器材的匮乏；“二旧”，则是实验器材陈旧、教学理念过时；“三不做”，更是令人担忧，教师“讲实验”，学生则陷入“背实验”“默实验”的被动学习状态。这样的教学模式极大地抑制了学生的个性和兴趣，难以培养出具备创新精神和实践能力的新时代人才。
自制生活化教具，则是改善这一现状的一剂良药。首先，自制生活化教具的材料来源于生活中的常见物品，成本低廉，易于获取，充分加以利用，可以有效缓解实验器材匮乏的困境；其次，动手制作生活化教具本身就是一种创新实践行为，能激发学生的学习兴趣和创造力，且根据教学内容和实际需求设计新颖、实用的教具，既能够更新实验器材，又能够推动教学理念的更新；最后，教师可以通过自制和使用教具等教学行为，引导学生进行实验操作，让学生在实践中学习和理解物理知识，从被动学习转变为主动学习，重拾学习兴趣与信心，全面提升其科学素养。
2 生活化教具的妙用
2.1 展示物理魅力，提升学习兴趣
张载曾言：“人若志趣不远，心不在焉，虽学无成。”中学生的思维模式、学习习性与兴趣偏好恰处于塑造期，故而在初涉物理学习之际，激发其对物理学科的热情至关重要。自制生活化教具具有独特魅力，能有效吸引学生注意力，激发其探究热情，助力教学目标的达成。
例如，在“声音的特性”一节教学中，笔者引入自制生活化教具“竹蝉”（
图1），生动地展现声音的特性，提升学生的学习兴趣。“竹蝉”由竹筒、细绳与带槽木棒组合而成，摇动木棒令竹筒旋转，细绳与木棒之间的摩擦使底膜振动，仿若蝉鸣。“竹蝉”顺时针转动与逆时针转动发出的声音不同，并且快速转动时声音听起来高，低速转动时声音低，让学生亲手操作，能直观感受振动与音调的关联。
又如，在学习“色光的混合”知识点时，引入如
图2所示“拉线飞轮”教具。“拉线飞轮”教具是由细线、彩色纸板构成，拉动细线会带动彩色纸板高速旋转，彩色纸板会呈现白色。在高速旋转过程中，飞轮由多种颜色变为白色，其色光的流转变化有效吸引了学生的注意力，有利于学生理解不同色光混合的现象。
这些教具取材于日常生活，巧妙联结抽象物理知识与学生生活经验，借寻常之物揭示物理奥秘，易于点燃学生对物理世界的好奇与探索之心。
2.2 建构物理模型，明晰物理规律
物理模型作为一种理想化的表达手段，旨在剥离复杂实体中的次要因素，精炼出决定其状态与演变的核心联系
［3］。这种高度简化的展现方式，极大地便利了科学研究，提升了问题解决效率。利用日常生活中的常见物品或材料，通过创新和设计，制作出能够模拟和展示物理现象、原理和规律的教具，并借助这些教具来建构直观的物理模型，有助于学生理解和掌握物理知识。
英国科学家法拉第提出“电荷周围存在由它产生的看不见、摸不着的电场”，并且引入了电场线的概念，而正确理解电场线是学生学习电知识的前提。不同于高精尖实验仪器的精确、严谨以及昂贵，自制生活化教具具有简便、安全、廉价的优点，借其即可用简单的方式将肉眼难以观察的电场线形象地展示出来。
笔者使用在生活中触手可及的物品自制教具，将点电荷的电场线进行大致模拟并呈现出来，既方便学生观察，又能加深其对该知识点的理解。
【实验材料】毛皮、PVC管、塑料袋、细绳及泡沫板。
【制作方法及效果】先将塑料袋剪成丝状，再将其穿过PVC管并固定，在绝缘桌面上分别用毛皮摩擦塑料丝与PVC管，使两者都带上负电荷。此时，由于同种电荷间的相互排斥，塑料丝会均匀散开，生动呈现出点电荷电场的分布形态（
图3）。重复以上步骤，再制作一个负点电荷（或正点电荷）电场线分布球，就可以直观展示同种电荷（或异种）电场线分布的大致状态，如
图4所示。另外，此装置还可用于展示“同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引”的电荷相互作用规律。
2.3 探寻物理规律，提升探究能力
戴尔“经验之塔”理论的塔基指的是“有目的的直接经验”，实质上是指个体与真实物体直接互动、感知的过程，即在日常生活中通过视觉、听觉、味觉、嗅觉及实际行动等方式积累的各种体验，这些亲历而得到的经验构成了学习的根基
［4］。在初中物理教学中，教师可以引导学生动手制作生活化教具，学生则通过多感官互动，直接感知物体，积累宝贵的亲历经验，从而为学习奠定扎实基础。
例如，在“声音的特性”一节教学中，学生可以利用自制生活化教具“针管口哨”（
图5）以及“自制弦乐器”（
图6）探究音调与频率的关系。将带刻度的针管去除针头与管身的连接部分，便可制成“针管口哨”，只要将活塞推至不同的刻度，朝开口处吹气便可产生不同音调的声音。其原理是，当活塞处于不同刻度时，针管中振动的空气柱长短不同、频率不同，音调也会随之改变，学生就可以记录不同刻度处音调的高低，借此探究音调与频率的关系。“自制弦乐器”是由橡皮筋、筷子、塑料盒组成，将筷子偏转一定角度放在塑料盒上，然后用橡皮筋套住塑料盒与筷子，弹拨不同长度的弦，就会听到不同的音调，学生能直观感知弦的长短与音调的关系。在教具制作过程中，学生进行组装、调试等操作，既提升动手能力、掌握工具使用技能，又培养耐心、细心及问题解决能力，这些都是科学探究不可或缺的素养。在使用自制生活化教具进行实验时，学生需要细致观察，详细记录并合理分析原因，借此锻炼敏锐的观察能力、严谨的逻辑分析能力和高效的问题解决能力，并学会运用所学知识解释物理现象，以便有效提升科学探究能力。
2.4 展现传统文化，厚植爱国情怀
中国作为拥有5 000多年历史的文明古国，设计并制作了诸多富含高超工艺和精湛技术的器物，这些古代器物蕴含的物理原理以及结构设计理念是物理知识的具体体现。仿照这些器具制作教具并开展物理演示实验教学，可以让学生近距离接触和了解中华优秀传统文化和历史，即在掌握物理知识的同时，深刻体会中华民族的智慧和创造力，更加珍视和尊重自己的传统文化，从而培养他们的爱国情怀。
例如，在学习“能量的转化和守恒”时，运用的事例大部分是现代高新技术，而古代的事例相对较少。对此，教师可以挖掘能用于演示实验的中国古代器物，让学生在了解中国传统文化的同时，对物理知识点形成具象的认知。以千年前被西方人誉为“神灯”的走马灯（
图7）为例，教师可生动地展示能量转化原理。引导学生用两个纸杯、蜡烛、竹签和瓶盖制作简易版走马灯（
图8）。在制作时，需在一个纸杯中央开出灯室，用竹签固定，再在另一纸杯上刻出小窗并折起；随后，将纸杯倒扣在竹签上，点燃蜡烛并将其放入灯室；蜡烛燃烧使空气受热膨胀，热气上升推动纸杯转动，实现了内能向动能的转化。
早在公元1 000年左右，中国人就发明了走马灯。许多古籍都有关于走马灯的记载，走马灯上有平放的叶轮、下有燃烛，热气上升带动叶轮旋转，这正是现代燃气涡轮机工作原理的原始应用。
又如，在“大气压强”一节教学中，教师可以利用“两心壶”进行教学。“两心壶”结构独特，内部通过隔板分为两部分，可存放不同液体（
图9）。壶盖设有小孔，控制小孔的开闭，即可决定倒出哪种液体。倾倒时，大气压强发挥作用，仅当对应小孔开启时，相应液体才会流出，实现了两种液体分别倒出的效果。利用塑料瓶与吸管，便可制作简易“两心壶”，如
图10所示。在物理教学中，可以用其展示大气压强原理。作为中国传统工艺品，“两心壶”展现了中华民族的智慧和创造力，是培养学生民族自豪感和爱国情怀的媒介。在课堂中使用该教具，能在培养学生动手能力的同时，弘扬中华传统文化，帮助学生树立文化自信，增强民族自豪感。
3 结语
上述例证充分证明，自制生活化教具为物理课堂注入了新的活力，教师利用生活中的常见物品自制生活化教具并合理地将其运用于课堂教学中，能够提升学生的学习兴趣，让学生在动手实践中锻炼科学思维，锤炼科学探究能力，并培养其爱国情怀与民族自豪感，全面提升其物理学科核心素养。
湖南省普通高校教学改革研究项目“专业认证背景下物理师范专业光学课程的教学改革与实践”(HNJG-2022-0889)
湖南省普通高校教学改革研究项目“专业认证背景下物理师范专业光学课程的教学改革与实践”(HNJG-2022-0889)
京公网安备11010202008535号
PDF
(593KB)
