高中物理電磁學部分自制教具的開發與應用

喬海蓉

山西省孝義市第四中學校 山西 孝義 032300

引言：

在高中物理中，有一些知識較抽象，而且有很多物理現象和變化無法直觀地捕捉到，限制了學生對于這些物理知識的理解，這就可以通過自制的教具，將相關知識直觀地展現出來，幫助學生理解知識。師生共同自制教具的過程能很好地調動學生學習的積極性、主動性，會大大提高學習效果。在自制教具時往往需要尊重經濟、簡便以及靈活多用的原則，常見的教具開發方法也很多，最基本的就是仿制法和模擬法。

一、自制教具的原則

第一，經濟實惠、取材便捷是自制教具過程中需要考慮的問題。我們可以充分利用生活中的廢舊物品來自制教具。例如在《電荷及其守恒定律》的教學中，我們可以用廢棄塑料瓶、鐵釘、氣球等來制作演示靜電現象的教具；在《電容器的電容》的教學中，我們可以用易拉罐、過期的生理鹽水瓶(未開封)、錫箔紙等來制作萊頓瓶；電磁感應中的線圈可以借助于廢舊的網線；制作左手定定則演示儀可以用三塊硬紙板(紙板上開出凹槽)分別表示磁感應強度、通電直導線和安培力的方向；小孩子的廢舊電動玩具中的電動機也可以被我們用來制作電磁學中的教具。

第二，自制的教具要具有足夠的直觀性。制作教具的首要目的就是強化教學效果，將復雜的知識加以直觀地呈現，所以在教具制作中要盡量簡化教具的外觀，避免過于繁雜。

第三，自制的教具要方便操作。例如，人教版高中物理選修3－1《通電導線在磁場中受到的力》這一節的“做一做”中用到的實驗裝置，從理論上講比較好，但是在課堂上演示時就顯示出了它的弊端——當我將實驗裝置放在實物展臺上投影時，蹄形磁鐵的S極將下面的容器遮擋住了，學生從屏幕上根本看不到旋轉的液體。我們可以用廢棄易拉罐，截取底部約5厘米左右高度，制成容器，用廢棄的漆包線繞在容器外側壁，將漆包線與實驗室的滑動變阻器和電源、開關連接，容器中注入鹽水，通電后，鹽水旋轉起來，如果在鹽水中放一片紅色小花瓣，那效果更明顯且更美觀。這樣用通電導線產生的磁場代替蹄形磁鐵產生的磁場，一方面幫助學生鞏固了電流的磁效應，另一方面實驗效果更易于演示、效果明顯、操作方便。

第四，平衡好自制教具的教學價值與趣味性。自制教具的主要目的是為了強化教學，所以在制作中要以教學需求為出發點，但同時也應考慮教具的趣味性，以激發學生的學習興趣。在制作過程中需要把握好二者的平衡點，在更好地服務教學的基礎上適當地增添教具的趣味性。

二、自制教具的方法

(一)仿制法。在高中物理的教材或者練習冊中有大量展示原型實驗的資源，我們可以通過分析這些實驗的原理、觀察實驗器材的結構，然后借助于生活中常見的材料將其制作出來，這樣的制作過程就稱之為仿制。比如通過觀察感應電動機的結構，以及分析其運行的原理，就可以仿制出直觀的教具，這個過程需要用到鐵芯和磁鐵等材料，在生活中都較為常見。關于仿制法的應用關鍵是要仔細摸索和分析教材中插圖的結構以及相關的原理，而且為了強化自制教具的實用性，在仿制教具的過程中也可以適當地改進與創新。

(二)模擬法。學生在物理學習中，若遇到無法直觀地觀察到的實驗現象，理解時就會遭遇思維障礙，為了解決這個問題，教師可以利用模擬法來為學生提供直觀的感性材料，也就是將難以捕捉的現象通過自制教具呈現出來。相比較于觀看視頻演示實驗，模擬教具更能真實地反映物理變化背后的知識與原理，比如在磁場的教學中，為了讓學生掌握不同磁體產生的磁場的分布特征，教師可以采取鐵屑來模擬磁感線，不僅直觀而且可以觀察到磁場的空間分布，這樣的教學效果更好。

(三)組合法。這是為了制作出具有多元化功能的教具，也就是將一些功能較為單一的教具進行組合，制作成具有“十八般武藝”的教具，從而可以增強自制教具的利用價值。

(四)示蹤法。示蹤法就是利用自制教具對無法直接觀察到，或者是變化非?？烊庋蹮o法捕捉到的物理現象進行跟蹤。比如在《帶電粒子在勻強磁場中的運動》的學習中，教材中提到“云室”、“氣泡室”裝置，很多高中學校的實驗室中沒有配備這樣的裝置，教師就可以利用生活中容易獲得的磁鐵、酚酞等材料根據示蹤法來自制相關教具，通過自制教具讓學生能夠觀察到帶電粒子在磁場中的運動，以增強感性認識。

三、結束語

綜上所述，電磁學中有些知識抽象，有些物理現象和變化都非常微觀，這是限制電磁學教學和學習的關鍵因素，所以自制教具在這部分知識的教學中就顯得尤為重要了。教師要本著經濟、方便操作、直觀性強等原則，引導學生仔細觀察實驗的結構和分析實驗原理，認真分析物理模型，制作出科學合理、便捷實用的教具，服務于電磁學的教學和學習，這樣既能達到“一物多用、廢物利用”的目的，也能在制作過程中啟迪智慧、開拓思路，手腦并駕齊驅、相輔相成，培養學生創新思維，從而也能明顯提高教學效果和學習效果。