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談改進(jìn)、發(fā)明物理教學(xué)儀器的靈感
所謂發(fā)明，那就是在科學(xué)技術(shù)上你做出了前人沒(méi)想到的東西或者想到了而又沒(méi)有做出來(lái)的東西。盡管這些發(fā)明，看起來(lái)不是太復雜，也沒(méi)有多神妙。但是發(fā)明者不僅率先做出來(lái)，而是趕在所有人前面先做出來(lái)，所以就叫發(fā)明。的確發(fā)明出來(lái)的產(chǎn)品有的看起來(lái)不是太復雜，甚至有的還很簡(jiǎn)單，但產(chǎn)生這種發(fā)明的靈感是很復雜的，甚至要經(jīng)歷一個(gè)較漫長(cháng)的孕育過(guò)程，現在略淡一二。
1. 需要產(chǎn)生動(dòng)機物理教學(xué)是以實(shí)驗為基礎的一門(mén)課程，幾乎每節課都有實(shí)驗。物理上的每個(gè)定律的產(chǎn)生，都是從實(shí)驗現象中推理總結出來(lái)的。衡量一節物理課是否上得成功，很大程度上取決于實(shí)驗是否做得成功，而實(shí)驗成功與否，又取決于是否有得心應手的教學(xué)儀器。上世紀八十年代初期至九十年代，多數農村中學(xué)缺少教學(xué)儀器，筆者所在的中學(xué)也不例外。于是物理教師們?yōu)閿[脫實(shí)驗課無(wú)實(shí)驗的尷尬處境，按圖索驥（物理課本上的儀器樣式）自己動(dòng)手仿制，雖算不上發(fā)明，但為了把物理課上好，激發(fā)學(xué)生興趣，我們這些教物理的自己動(dòng)手制作了彈簧測力計、土水平儀、阿基米德定律演示器、螺線(xiàn)管、電磁感應線(xiàn)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(shí)用，湊合著(zhù)做實(shí)驗，同樣培養了一批批優(yōu)秀的初中畢業(yè)生，他們中有的后來(lái)還考上了國內名牌大學(xué)。到了本世紀初，國家出于“普九”的需要，投巨資給各中學(xué)配備了較完整的教學(xué)儀器。農村中學(xué)的實(shí)驗儀器設備改善了許多。但是新問(wèn)題出現了，原來(lái)這些新儀器在使用中才發(fā)現有的不配套，有的儀器本身存在缺陷，有的儀器只能做學(xué)生分組實(shí)驗，而急需做的演示實(shí)驗又無(wú)專(zhuān)用儀器。教師在使用過(guò)程中不是得心應手，或應有的儀器而又沒(méi)有，于是教者就產(chǎn)生了改進(jìn)現有儀器，或者發(fā)明某種緊缺而又急需的教學(xué)儀器的動(dòng)機。筆者就是在這種背景下發(fā)明“光的反射、折射現象演示器”的，這個(gè)儀器的發(fā)明填補了現有光學(xué)儀器不能做“光的反射和光的折射現象”演示實(shí)驗的空白。
2. 在動(dòng)機中產(chǎn)生靈感一個(gè)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(gè)初、高中教材的知識體系和各個(gè)章節中知識點(diǎn)的縱橫向聯(lián)系，了解各個(gè)章節中的重點(diǎn)難點(diǎn)，把握教學(xué)環(huán)節中的關(guān)鍵，從而掌握教學(xué)過(guò)程中的主動(dòng)權。物理教學(xué)中的重點(diǎn)，幾乎都是通過(guò)實(shí)驗來(lái)凸現的，突破難點(diǎn)的過(guò)程亦貫穿于整個(gè)實(shí)驗的各個(gè)環(huán)節之中。這類(lèi)實(shí)驗做好了能起事半功倍之效。因此，有的演示實(shí)驗非做不可，有的分組實(shí)驗非做不可，不做不行。甚至有的演示實(shí)驗做了還要讓學(xué)生再做分組實(shí)驗，以加深學(xué)生對此類(lèi)知識的理解，并培養學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗的能力和掌握探究性學(xué)習方法的能力。如果儀器不配套或干脆沒(méi)有這個(gè)儀器，教者覺(jué)得講此類(lèi)課非常吃力，費很大的勁把問(wèn)題也說(shuō)不清楚。學(xué)生聽(tīng)得模模糊糊，味同嚼蠟，教師自覺(jué)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象”時(shí)，按現有儀器條件，只能讓學(xué)生做分組實(shí)驗，無(wú)條件做演示實(shí)驗。教學(xué)中體會(huì )到若讓學(xué)生先看一下演示實(shí)驗，獲得導向性知識信息，再做分組實(shí)驗，效果會(huì )好得多。況且，現行學(xué)生分組實(shí)驗儀器本身就有缺陷，對“反射線(xiàn)、入射線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面內”的實(shí)驗現象沒(méi)有動(dòng)態(tài)效果，不能給學(xué)生留下較深的印象。結果分組實(shí)驗效果大打折扣；還有如“探究牛頓第一定律”的實(shí)驗，由于小車(chē)自身的問(wèn)題，從斜面下滑中總是跑偏，實(shí)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(shí)驗室無(wú)彈簧測力計原理演示器材等。我從實(shí)驗教學(xué)的實(shí)際需要出發(fā)，下決心改進(jìn)這些有缺陷的儀器，甚至萌發(fā)了要發(fā)明“光的反射、折射現象演示器”的念頭。我耗費了大量的課余時(shí)間，利用簡(jiǎn)陋的木工工具，設計改進(jìn)的儀器模型，反復改進(jìn)直至得心應手。如將伽利略斜面小車(chē)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、折射現象演示器”。該儀器于2006年還獲得了陜西省教育科學(xué)研究成果三等獎，其它改進(jìn)型儀器至今還在實(shí)驗室發(fā)揮作用呢！改進(jìn)和發(fā)明教學(xué)儀器談何容易？看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上要付出大量的腦力和體力的勞動(dòng)，。
一是要求發(fā)明者要有較扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基本功，解決和處理好實(shí)驗儀器的科學(xué)性、實(shí)驗現象的直觀(guān)性、可操作性以及實(shí)驗材料取材的方便性等問(wèn)題。
二是要勤于動(dòng)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(xué)加工工具簡(jiǎn)陋，難度可想而知，沒(méi)有耐心和毅力是不行的。
三是要有奉獻精神，不計報酬和個(gè)人得失。否則，沒(méi)門(mén)。我認為，改進(jìn)和發(fā)明物理儀器的靈感從哪里來(lái)？那就是從教學(xué)實(shí)踐的需要中來(lái)；從你勤于動(dòng)手，敢于求實(shí)創(chuàng )新的科學(xué)態(tài)度中來(lái)；從你吃苦耐勞，勇于探索，樂(lè )于奉獻的精神中來(lái)。
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