2018谈改进、发明物理教学仪器的灵感

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　　所谓发明，那就是在科学技术上你做出了前人没想到的东西或者想到了而又没有做出来的东西。尽管这些发明，看起来不是太复杂，也没有多神妙。但是发明者不仅率先做出来，而是赶在所有人前面先做出来，所以就叫发明。的确发明出来的产品有的看起来不是太复杂，甚至有的还很简单，但产生这种发明的灵感是很复杂的，甚至要经历一个较漫长的孕育过程，现在略淡一二。
1.需要产生动机物理教学是以实验为基础的一门课程，几乎每节课都有实验。物理上的每个定律的产生，都是从实验现象中推理总结出来的。衡量一节物理课是否上得成功，很大程度上取决于实验是否做得成功，而实验成功与否，又取决于是否有得心应手的教学仪器。上世纪八十年代初期至九十年代，多数农村中学缺少教学仪器，笔者所在的中学也不例外。于是物理教师们为摆脱实验课无实验的尴尬处境，按图索骥（物理课本上的仪器样式）自己动手仿制，虽算不上发明，但为了把物理课上好，激发学生兴趣，我们这些教物理的自己动手制作了弹簧测力计、土水平仪、阿基米德定律演示器、螺线管、电磁感应线圈和串、并联电路演示器等。虽然式样土气，工艺粗燥，但很实用，凑合着做实验，同样培养了一批批优秀的初中毕业生，他们中有的后来还考上了国内名牌大学。到了本世纪初，国家出于“普九”的需要，投巨资给各中学配备了较完整的教学仪器。农村中学的实验仪器设备改善了许多。但是新问题出现了，原来这些新仪器在使用中才发现有的不配套，有的仪器本身存在缺陷，有的仪器只能做学生分组实验，而急需做的演示实验又无专用仪器。教师在使用过程中不是得心应手，或应有的仪器而又没有，于是教者就产生了改进现有仪器，或者发明某种紧缺而又急需的教学仪器的动机。笔者就是在这种背景下发明“光的反射、折射现象演示器”的，这个仪器的发明填补了现有光学仪器不能做“光的反射和光的折射现象”演示实验的空白。
2.在动机中产生灵感一个合格的初中物理教师，不仅要熟悉自己所教教材，还要熟悉整个初、高中教材的知识体系和各个章节中知识点的纵横向联系，了解各个章节中的重点难点，把握教学环节中的关键，从而掌握教学过程中的主动权。物理教学中的重点，几乎都是通过实验来凸现的，突破难点的过程亦贯穿于整个实验的各个环节之中。这类实验做好了能起事半功倍之效。因此，有的演示实验非做不可，有的分组实验非做不可，不做不行。甚至有的演示实验做了还要让学生再做分组实验，以加深学生对此类知识的理解，并培养学生动手操作实验的能力和掌握探究性学习方法的能力。如果仪器不配套或干脆没有这个仪器，教者觉得讲此类课非常吃力，费很大的劲把问题也说不清楚。学生听得模模糊糊，味同嚼蜡，教师自觉尴尬，效果也就可想而知了。如讲“光的反射定律和光的折射现象”时，按现有仪器条件，只能让学生做分组实验，无条件做演示实验。教学中体会到若让学生先看一下演示实验，获得导向性知识信息，再做分组实验，效果会好得多。况且，现行学生分组实验仪器本身就有缺陷，对“反射线、入射线、法线在同一平面内”的实验现象没有动态效果，不能给学生留下较深的印象。结果分组实验效果大打折扣；还有如“探究牛顿第一定律”的实验，由于小车自身的问题，从斜面下滑中总是跑偏，实验效果很不理想；教材中有弹簧测力计原理的内容编排而实验室无弹簧测力计原理演示器材等。我从实验教学的实际需要出发，下决心改进这些有缺陷的仪器，甚至萌发了要发明“光的反射、折射现象演示器”的念头。我耗费了大量的课余时间，利用简陋的木工工具，设计改进的仪器模型，反复改进直至得心应手。如将伽利略斜面小车的轨道装上滑槽，防止跑偏，自制弹簧测力计原理演示器等，还发明了组合式“光的反射、折射现象演示器”。该仪器于2006年还获得了陕西省教育科学研究成果三等奖，其它改进型仪器至今还在实验室发挥作用呢！改进和发明教学仪器谈何容易？看似简单，实际上要付出大量的脑力和体力的劳动，。
一是要求发明者要有较扎实的专业基本功，解决和处理好实验仪器的科学性、实验现象的直观性、可操作性以及实验材料取材的方便性等问题。