陈颖
厦门市大同中学 361001
摘要：在当前我国发展进入新常态的背景下，我国对综合性人才的需求不断提升，素质教育逐渐成为教育主流模式。物理学科是一门源于实际生活的实验性学科，在实际学习过程中，对实践研究的要求相对较高。但是受制于当前我国教学资源分配不平衡的问题，导致部分地区学校缺乏相应试验设备，这就使得实践探究教学难以得到有效开展。基于此，本文将针对初中物理学科中实验教学器材替代以及改进相关问题进行研究，希望对教育工作者提供参考意见。
关键词：初中物理；实验器材；实验方法
引言：在当前我国教育改革工作不断深化的背景下，要求教师将课堂主体地位交换给学生，这就使得以往以教师为主体的填鸭式教学方法已经被时代所淘汰。在新教学理念下，物理学科的特点要求学生具备一定动手能力，通过亲身实践检验知识点，这就对学校基础实验设施建设提出较高的需求。但是当前我国城乡之间乃至于区域之间尚存在较为明显的教学资源分配不均问题，这就使得部分初中缺乏建设专业实验室的资金。在此情况下，通过学生自力更生，利用已有资源制作实验器材替代品可以有效缓解因硬件设施不足导致的教学难题。
一、物理学科试验仪器自制的意义
（一）有利于缓解当前教学资源不平横的问题
近年来我国不断加强对教学事业的重视以及投入力度，积极推动教学资源平衡分配。但是受制于我国人口基数庞大，在加上我国免费义务教育政策，初中阶段适龄学生较多，这就使得教学资源平均分配工作尚需要一段时间才可实现，部分地区只能依靠自力更生寻找试验器材的替代品实现满足物理学科教学要求的目的[1]。除此以外，当前物理实验仪器生产方面也难以满足当前全国教育发展实际需求。考虑到初中阶段物理知识相对浅显，实验所用器材对精度以及技术含量的要求不高，且实验具备定性特征，这就为自制器材应用提供有利条件。通过自制实验器材不仅可以有效缓解当前仪器短缺问题，同时还可以加深学生对知识点的理解，为提升初中物理课堂教学效果提供有力条件。
（二）有利于提升课堂教学效果
以往初中物理学科课堂教学之中，教师与学生在实验过程中最担心的问题在于试验失败。从教师角度分析，进行物理实验的目的为演示，利用实验效果展现出的效果直观地说明课本中的物理概念或是物理规律。如果出现实验失败情况，导致实验现象不明显或所得数据误差过大，难以佐证课本中的知识点，就会使得课堂教学显得牵强，课本知识缺乏说服力，学生也会对教师的能力失去信心，进而导致失去学习物理知识的兴趣。从学生角度分析，物理课堂最具吸引力的环节就是分组实验，而实验的目的在于带领学生直观地感受物理现象，重新建立对物理规律的认知，为学生奠定良好的科学素养基础。因此，通过自制试验仪器的方式，可以有效吸引学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，为学生应用课堂所学知识解决实际问题提供有利条件，最终实现提升教学效果的目的[2]。
（三）有利于培养学生动手能力
在利用专业仪器进行物理实验过程中，可能会出现因仪器易破损等问题限制学生动手能力的情况，一方面教师害怕学生失手破坏实验仪器导致受伤的情况发生；另一方面学生也害怕仪器损坏后赔偿以及受到责罚。这就使得学生心理存在能少动手就少动手的观念，最终使得学生动手实验失去应有的意义。
此外，当前部分学校实验仪器存在使用年限超出寿命的情况，这使得学生在亲身实验过程中难以达到预期效果，进而影响学生对物理概念及规律的理解程度，不仅无法有效培养学生动手能力，同时也会阻碍学生对知识进行更深层次的理解。因此，通过对部分仪器进行自制以及改进，可以有效实现培养学生动手能力的目的[3]。
二、物理实验仪器替代以及实验改进措施
（一）温度计仪器自制
初中物理课程中涵盖温度相关知识以及温度计设备的应用方法，从实际教学效果分析，学生在完成相关课程学习后普遍存在对摄氏温标理解程度较低的情况，使得学生在解决摄氏温标相关问题时难以得出正确答案。比如，物理教材课后练习中的题目：将一直刻度均匀但不准的温度计放在冰水混合物以及沸水中分别显示为4℃以及96℃，问在空气中温度计示数为20℃时，实际温度是多少？当示数为多少摄氏度时与实际温度相同。此类问题的重点考量学生对摄氏度温标的学习情况，但是由于学生理解不够深入，因此，此类问题难住很多学生。由此，教师在实际教学过程中可以引导学生通过自制温度计设备的方式实现深化对摄氏温标理解的深度。
为此，教师可以引导学生主备小药水瓶、一次性注射针筒及针头、一次性输液器各一个，少许红墨水以及规程为长宽分别为2cm与50cm的长白纸带、长宽分别为3cm与60cm的木条各一个，在加上一把刻度尺作为自制温度计的材料。同时依照上述题目要求准备冰、水以及正常温度计作为辅助器材。
实际制作步骤为利用胶带将纸条以及一次性输液器软管固定在木条之上，此环节要求软管设置在纸条上方且与纸条品行，随后加装针头，并将其插入至小药瓶的橡皮塞之中，利用注射器吸入红墨水后，将针头插入软管之中。
通过实际动手实验后，学生对摄氏温标的理解得到有效提升，对刻度的认识也会进一步加强，在此情况进行解题与实践时就会非常轻松。
（二）观察沸水试验改进
水的沸点也是初中物理学科的重要内容之一。教科书中设计的试验存在较为明显的缺陷，书中实验设计中采用大烧杯作为盛水容器，同时利用石棉网作为隔断使用酒精灯设备进行加热，这就导致水沸腾所需时间极长。虽然书中也提出通过使用热水以及减少水量的方式实现缩短实验时间的目的，但是实际效果较差，使用热水的情况下，在水温达到95℃以上时，升温速度及其缓慢。若采用减少水量的方式，气泡不明显，难以观察。此外，当撤去酒精灯后，在石棉网余热的影响下，沸水不会马上停止翻腾，这就使得学生难以观测到到沸腾需要吸热这一物理现象，进而导致学生对物理知识认知存在偏差。此外，实验时间过长且实验过程中没有明显变化的情况也会导致学生失去对实验的兴趣，导致教学效果不理想。
因此，本文对实验进行改进，采用直径4cm的大试管装入25ml冷水，并将温度计至于水中，取消石棉网，直接用酒精灯进行加热，每隔30s进行一次数据记录，整个试验过程仅需要10min即可完成。本实验可观察的现象为，水沸腾前后的气泡的变化以及酒精灯撤走前后水沸腾现象的变化，进而帮助学生明确沸腾的规律[4]。
总结：综上所述，利用自制实验仪器替代正轨仪器的方式不仅可以有效缓解教学资源分配不均的情况，同时在帮助学生深化对物理知识的理解以及培养学生动手能力方面同样具备积极促进作用。因此，初中物理教师实际工作过程中应注意合理利用自制仪器，实现提升课堂教学效果的目的。
参考文献：
[1]刘小娜. 创新初中物理实验,优化学生发展[J]. 中外交流, 2019, 026(020):76.
[2]张学敏[1]. 浅谈初中物理实验仪器的自制与改进[J]. 当代旅游, 2019, (001):1-1.
[3]张春玲. 初中物理实验室管理中存在问题及解决策略[J]. 东西南北:教育, 2020(3):0124-0124.
[4]卢冰. 论新课改下初中物理实验教学的改进与创新[J]. 赤子, 2019, (006):70.