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談改進、發(fā)明物理教學儀器的靈感
所謂發(fā)明，那就是在科學技術上你做出了前人沒想到的東西或者想到了而又沒有做出來的東西。盡管這些發(fā)明，看起來不是太復雜，也沒有多神妙。但是發(fā)明者不僅率先做出來，而是趕在所有人前面先做出來，所以就叫發(fā)明。的確發(fā)明出來的產品有的看起來不是太復雜，甚至有的還很簡單，但產生這種發(fā)明的靈感是很復雜的，甚至要經(jīng)歷一個較漫長的孕育過程，現(xiàn)在略淡一二。
1. 需要產生動機物理教學是以實驗為基礎的一門課程，幾乎每節(jié)課都有實驗。物理上的每個定律的產生，都是從實驗現(xiàn)象中推理總結出來的。衡量一節(jié)物理課是否上得成功，很大程度上取決于實驗是否做得成功，而實驗成功與否，又取決于是否有得心應手的教學儀器。上世紀八十年代初期至九十年代，多數(shù)農村中學缺少教學儀器，筆者所在的中學也不例外。于是物理教師們?yōu)閿[脫實驗課無實驗的尷尬處境，按圖索驥（物理課本上的儀器樣式）自己動手仿制，雖算不上發(fā)明，但為了把物理課上好，激發(fā)學生興趣，我們這些教物理的自己動手制作了彈簧測力計、土水平儀、阿基米德定律演示器、螺線管、電磁感應線圈和串、并聯(lián)電路演示器等。雖然式樣土氣，工藝粗燥，但很實用，湊合著做實驗，同樣培養(yǎng)了一批批優(yōu)秀的初中畢業(yè)生，他們中有的后來還考上了國內名牌大學。到了本世紀初，國家出于“普九”的需要，投巨資給各中學配備了較完整的教學儀器。農村中學的實驗儀器設備改善了許多。但是新問題出現(xiàn)了，原來這些新儀器在使用中才發(fā)現(xiàn)有的不配套，有的儀器本身存在缺陷，有的儀器只能做學生分組實驗，而急需做的演示實驗又無專用儀器。教師在使用過程中不是得心應手，或應有的儀器而又沒有，于是教者就產生了改進現(xiàn)有儀器，或者發(fā)明某種緊缺而又急需的教學儀器的動機。筆者就是在這種背景下發(fā)明“光的反射、折射現(xiàn)象演示器”的，這個儀器的發(fā)明填補了現(xiàn)有光學儀器不能做“光的反射和光的折射現(xiàn)象”演示實驗的空白。
2. 在動機中產生靈感一個合格的初中物理教師，不僅要熟悉自己所教教材，還要熟悉整個初、高中教材的知識體系和各個章節(jié)中知識點的縱橫向聯(lián)系，了解各個章節(jié)中的重點難點，把握教學環(huán)節(jié)中的關鍵，從而掌握教學過程中的主動權。物理教學中的重點，幾乎都是通過實驗來凸現(xiàn)的，突破難點的過程亦貫穿于整個實驗的各個環(huán)節(jié)之中。這類實驗做好了能起事半功倍之效。因此，有的演示實驗非做不可，有的分組實驗非做不可，不做不行。甚至有的演示實驗做了還要讓學生再做分組實驗，以加深學生對此類知識的理解，并培養(yǎng)學生動手操作實驗的能力和掌握探究性學習方法的能力。如果儀器不配套或干脆沒有這個儀器，教者覺得講此類課非常吃力，費很大的勁把問題也說不清楚。學生聽得模模糊糊，味同嚼蠟，教師自覺尷尬，效果也就可想而知了。如講“光的反射定律和光的折射現(xiàn)象”時，按現(xiàn)有儀器條件，只能讓學生做分組實驗，無條件做演示實驗。教學中體會到若讓學生先看一下演示實驗，獲得導向性知識信息，再做分組實驗，效果會好得多。況且，現(xiàn)行學生分組實驗儀器本身就有缺陷，對“反射線、入射線、法線在同一平面內”的實驗現(xiàn)象沒有動態(tài)效果，不能給學生留下較深的印象。結果分組實驗效果大打折扣；還有如“探究牛頓第一定律”的實驗，由于小車自身的問題，從斜面下滑中總是跑偏，實驗效果很不理想；教材中有彈簧測力計原理的內容編排而實驗室無彈簧測力計原理演示器材等。我從實驗教學的實際需要出發(fā)，下決心改進這些有缺陷的儀器，甚至萌發(fā)了要發(fā)明“光的反射、折射現(xiàn)象演示器”的念頭。我耗費了大量的課余時間，利用簡陋的木工工具，設計改進的儀器模型，反復改進直至得心應手。如將伽利略斜面小車的軌道裝上滑槽，防止跑偏，自制彈簧測力計原理演示器等，還發(fā)明了組合式“光的反射、折射現(xiàn)象演示器”。該儀器于2006年還獲得了陜西省教育科學研究成果三等獎，其它改進型儀器至今還在實驗室發(fā)揮作用呢！改進和發(fā)明教學儀器談何容易？看似簡單，實際上要付出大量的腦力和體力的勞動，。
一是要求發(fā)明者要有較扎實的專業(yè)基本功，解決和處理好實驗儀器的科學性、實驗現(xiàn)象的直觀性、可操作性以及實驗材料取材的方便性等問題。
二是要勤于動手舍得下功夫，既要有吃苦精神，還要有耐心和毅力。尤其是邊遠的農村中學加工工具簡陋，難度可想而知，沒有耐心和毅力是不行的。
三是要有奉獻精神，不計報酬和個人得失。否則，沒門。我認為，改進和發(fā)明物理儀器的靈感從哪里來？那就是從教學實踐的需要中來；從你勤于動手，敢于求實創(chuàng)新的科學態(tài)度中來；從你吃苦耐勞，勇于探索，樂于奉獻的精神中來。
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