自制教具与创新能力的培养
真爱誓言-
.
自制教具与创新能力的培养
01511-28
周烨森
摘
要
: <
/p>
物理学是一门实验科学
,
在中学物理教学
中
,
自制教具是一项重要活动。本文从培
养学生的认知能力、
对科学敏锐的洞察能力以及丰富的想象能力、
创新性的思维能力三个方
面来阐述自制教具与创新能力培养。
关键词
:
自制教具
创新能力
培养
一、创新能力
随着新世纪和知识经济
时代的到来
,
教育改革已成为世界注目的焦点。素质教育已深入
人心
,
而创新作为素质教育的核心更是
倍受关注。学校教育在培养民族创新精神和培养创新
人才方面肩负着特殊的使命
,
是否重视学生创新能力的培养成了传统教育与现代教育的根本
区别之一。
人们希望学校教育能帮助学生养成一种
“以创新的精神获取知识、
运用知识的性
格
< br>,
使学生能创造性的应对未来的环境变化”
。
创新教育是以培养学生的创新精神和创新能力
为基本价值取向的
,
使学生在系统地掌握科学知识的同时发展创新能力。创新教育追求在德<
/p>
智体美全面发展的基础上
,
激发和培养全
体学生的创新精神和创新能力
,
启发学生创新性地学
知识
,
创造性地应用知识
,
而不是使学生被动地接受知识、消极地贮存知识。其中物理学科的
教学对于培养学生的创新精神和创新能力起着至关重要的作用
,
因为离开了具体的科学知识
,
创新教育的实施往往会落入空
谈，流于形式。在进一步深化素质教育的今天
,
众多专家和学<
/p>
者都认为物理教学中学生的创新能力可以概括为对物理知识深刻的认知能力、
对科学敏锐的
洞察能力以及丰富的想象能力、创新性的思维能力的综合体。其
中深刻的认知能力是基础，
敏锐的观察能力是关键，创造性的想象能力合创新性的思维能
力则是其重要的支柱。
二、自制教具
众所周知，物理学是一门实验科学
,
教
学仪器是物理教学的“魔杖”
，是开展实验教学的
必要物质条件
，而教具制作便是一种极为有效的途径。在建国以来
,
我国一直
提倡自制教具
,
广大教育工作者也积极研制和推广自制教具
,
并发表了大量的著作和论文
,
从而使我国自制教
具久盛不衰
,
< br>极大地培养了学生的创新能力，将广大学生很好地领进了物理学的殿堂。现在
随着
世界对教育事业的不断关注和重视，实验教学条件已经有了极大的改观
,
在很多各种各
样设计精巧
,
制
作精良的现代教学仪器
,
还有丰富的实验教学软件可供教师使用
。自制教具是
不是已完成了它的历史使命
,
是否已经不在需要他来培养学学生的创新能力了呢
?
对此
请先看看当今世界中学物理教学自制教具
(
国外称低成本实验<
/p>
)
的形势
,
就可
以剖析
出自制教具今后发展的趋势。
现在欧美、
日本、
加拿大等发达国家的中学物理教学已将学生
实验
作为教学的主要内容
,
如德国的国民教育中物理课程
(
相当我国初中
)
共安排
实验
343
个
,
其中除
48
个出于安全和技术设备等方面原因由教师演示外<
/p>
,
其余
295
个
实验均由学生完成
(
占总数的
86.1
%)
，目的就是为了极大得培养学生的创新能力。英国中学低年级物理教学也
都以学生实验开路
,
他们每节课有
2-3
个学生实验。
据英国对中学物理课的统计
:
低年级
(11-14
岁
)
学生实验占课时
70-80%,
高年级
(15-16
岁
)
占
25-50%
，目的还是
为了极大得培养学生的创
新能力。我国香港初中物理教材中的每个问题几乎都要由学生自
己通过做实验进行认识
;
台
湾省明文规
定初中物理实验时间不得少于物理上课时间的二分之一，
目的也是为了极大得培
养学生的创新能力。
从国外考察归来的一些人员说：
在发达国家和地区的中学物理实验室里
,
随处可以看到一些
简单的自制教具
,
学生常用自己制作的教具做实验
,
进行学习，他们的教师
都非常注重对学生创新能力
的培养。
麦克斯韦也曾说过
“实验的教育价值与仪器的复杂性成
反比
,
学生自制的仪器
,
虽然经常出毛病
,
但它却会
比用仔细调节好的仪器能学到更多的东
.
.
西”
。从这里我们都可以明显地发现教具制作在当今物理教学中的巨大作用。我
国目前正在
贯彻素质教育
,
开展“活动
课”和加强“边学边实验”教学
,
这些教学活动需要大量器材<
/p>
,
而这
些器材又是多而杂
,
要全部靠学校来配备是不现实的
,
< br>所以需要广泛发动广大师生来自制教
具、学具来满足教学的需要，这样既解决了燃
眉之急，又培养了学生的创新能力。
三、自制教具与创新能力
1
、
自制教
具可以激发学生的自主独立性，进而培养他们的认知能力。
（
１）
、我们用国际ＩＣＰＥ委员、著名物理教育专家
,
美国马里兰大学的Ｒｅｄｉｓｈ
教授等设计的一份旨在探查学生对物理课
程的认知期望的调查问卷先后对我国的
351
名大、
中学生和
86
名初、
高中
青年物理教师进行了调查和访谈
,
并对结果进行了分析
,
还与美国的调
查结果进行了比较。研究表明<
/p>
:
我们的学生包括教师在对学习的理解上与物理教育专家还有
很大差距
,
特别是在对问卷中的“自主性组
”问题的回答上
,
不止是与物理教育专家
,
我们的学
生和教师与美国的学生和教师也有较大差距。问卷
中的“自主性组”包括
6
个问题
,
分别从
不同的角度探查学生对学习的态度“是主动建构对知识的理解
,
还是不加评价地相信权威资
料
(
教师、课本等
)
”
。我们调查的几个样本回答“同意
/
1
00
同意
不同意
不同意”
专家结果的百分比分别是
:
高中教师
“
47/35
”
,
80
初中教师“
48/30
”
,
四年级师范本科生“
36/41
”
,
高二
60
学生“
43/30
”
< br>,
高三学生“
29/38
”
。即我们的教师样本
40
也只有不到
50%
的人与专家的观点一致
,
而美国同行的
20
这一比例为
75%
。
0
上述调查结果表明
,
我们的教师和学生学习的自主独立
教师
师范生
高三
高二
性还很不够
,
这将成为妨碍创新能力发
展的重要因素。因为自主是创新的前提
,
没有自主就谈
不上创新
,
创新实际上就是自主性的展现。只有
自主与创新的统一才能形成适应时代发展的
进取型的人格精神。为了解决这个问题我们就
必须利用自制教具，来激发学生的自主性。
（２）
、
利用教具制作
,
以学生
为主体由易到难循序渐进进行操作。
例如
:
讲授
“光的色散”
时
,
可以让学生做这样一个小实验
,
用玻璃杯盛满清水
,
放在通过窗上射入窗内的阳光下
,<
/p>
可以
在墙上呈现出色彩绚丽的光。例如
:
讲到平动物体所受静摩擦力的大小和方向时
,
< br>由于相互作
用的两物体相对运动的趋势引起接触处的形变不易观察
,
不能从外部直接观察其内部状态的
改
变
,
因而
学生缺
乏形
象的感
性认
识
,
导
致思
维障碍
,
不利
于概念
的建<
/p>
立
,
若
指导
学生利
用图
2
特制
的长
毛刷来
做实
验。就能把接触处的形变模拟出来来
,
并在空间上加以放大<
/p>
,
从实验中就可以判断静摩擦力的
大小和
方向
,
通过开发新实验
,
学生就比较容易掌握所讲内容。这样一来，学生的自主性就会
又很大的提高。
自然而然，认知能力必然也就加强了，创新能力也无形中得到了提高。
（３、
）
麦克斯韦说过
“实验
的教育价值与仪器的复杂性成反比
,
学生自制的仪器
,
虽然经
常出毛病
,
但它却会比用仔细调节好的仪器能学到更多的东西”
。
在中学实验室里教学仪器数
量有限
,
使用一般都强调要按步骤操作
,
如果非正常损坏
,
则要赔偿
,
甚至罚
款。因此
,
学生普遍
存在害怕心理
,
使用时小心谨慎
,
不敢越雷池一步。
学生处于被动实验状态
,
< br>学习的积极性和主
.
.
动性
受到了压制。
而自制教具取材容易
,
制
作简单
,
损坏了可以再制作
,
这是商品仪器无法比拟
的
,
它能有效地提高了学生的学习积极性和自主性。
另外
,
学生通过自制的教具
,
能加深对教材
内容的深入理解。如在“音调”的学习中
,
学
生通过课后的小制作
,
小实验
,
就可以知道古代的
编钟为什么能产生美妙的音乐。
2
、
自制教具可以激发学生学习物理的兴趣，进而培养他们的对科学的洞察能力。
让我们做一个试验，
假如对某个人施行催眠术，
给他一种所谓消极的幻觉的暗示，
那么
他就会连眼前的人和物都
看不到。
如果我们的物理教学长期迷失在理论之中，
变成这种<
/p>
“催
眠术”
的教育，
那将多么可怕。
也就是说，我们的物理教学决不能使学生陷入这种消极的幻
觉状态中。
物理教育的真正目的，
就是要学生打
开智慧的天窗，
培养学生对科学敏锐的洞察
能力，
进而认识世界，
使他们走上社会能够敏锐地观察到社会上的坏事，
洞察出社会上的矛
盾与缺陷。因此也就需要自制教具将物理教学从枯燥的理
论中解放出来。
（１）
、然而现在<
/p>
,
不少地方
,
在
物理学习中
,
一味地用考试的方法和分数奖惩的手段
,
使学
生与物理习处于对立状态
< br>,
其结果难于形成持久的学习动机
,
喜爱物理学的人越来越少
.
这对
物
理教育工作者来说
,
不能不说是一种悲哀
.
。如何来扭转这种局面，使学生喜欢物理，钻研
物理，
精通物理，
已经成为一个刻不容缓的问题，
如何解决呢？这就需要教具来帮我们架起
通往物理世界的的桥梁。
例如，在讲“大气压强”时
,
取两
个粗细差别不大的试管套起来
,
并在它们的间隙中倒进
些水
,
当把两套着的试管忽而倒过来朝下时
,
学生会想到细试管要掉到地上
,
可是
,
细试管却徐
徐上
升
,
意外的结果有力地诱发了他们的学习兴趣。再如我在做液体
沸点和气压关系的实验
时作了改进
,
,
演示过程如下
:
①在两只烧瓶里装
上适量的水
,
让
温
度计的玻璃泡完全浸没在水中
,
然后给
左
烧瓶加热
,
由于空气受热膨胀<
/p>
,
左瓶中一
部
分
空气通过导管流到右瓶里
,
使左瓶的
气
压减小
,
而右瓶气压增大
,
加热一段时间
后
,
用夹子夹紧橡皮管。
②用酒精灯同时给左右
烧瓶加热
,
直
到水沸腾
,
读下左右温度计示数大约为
94
℃和
105
℃
③停止给右烧瓶加热
,
松开橡皮管上
的夹子
,
使右瓶里一部分气体流到左瓶里
,
此时
,
右烧
瓶的水又会沸腾
,
而左烧瓶的水却停止沸腾。这充分说明了液
体的沸点随气压的增大而升高
,
随气压的减小而降低。该实验直
观性、对比性强
,
器材简单易得
,
效果特别好。
（２）
、例如，在讲述“二氧化碳的性质”时
,
两支
点燃的蜡烛
,
一高一低
,<
/p>
欲用一只透明的可乐瓶制的
罩子
将它图３
们罩起来
,
问哪一支蜡烛先熄灭
?
绝大多数
学生
回答
:
“低的先熄灭”
.
也有少数人说高的
先熄灭
,
但
说不
清理由
.
为什么说低的先灭呢
?
学生回答
,
因为二氧化
碳不
助燃
,
二氧化碳比空气重
,
它将沉于下方
,
因此低的先
熄灭
.
但实验的结果却是高
的先熄灭
.
学生感到惊奇和不
可思
议
.
似乎他们的论据是正确的
,
推证的逻辑也是正确
的
,
为什么实验的结果却否定了这种判断呢
?
原来
,
他们
把
“二氧化碳比空气重”作为判断的论据
,
但却忽视了这一论据
的条件
,
那就是必须保持相同温
度
,
而实验中的二氧化碳是在燃烧中产生的
,
它的温度远比周围空气的温度高
.
通
过自制教具的演示，
学生这种惊讶和不可思议的感受，
将大大激
发他们学习物理的兴
.