永燊中学 漆道頔
观察和实验是人类认识与研究自然的基本途径，也是引导学生热爱科学、激发学习兴趣、调动他们的积极性、主动性和创造性的重要方法和有效途径。教会学生观察和实验的本领，是自然教学的重要目的之一。在自然教学中，教师运用直观教学的方法，通过教具的演示及学生亲自动手实验，就可以较好地激发学生实验研究的兴趣，使学生在观察实验中，通过观察比较、归纳概括，提高自行获取知识的能力。这是其它教学方法所难以达到的。它在学生的素质教育中有着不可替代的作用。
目前，随着教育理论的不断深化，实验教学作为学生直接认识自然、了解自然事物发展变化基本规律的重要工具、作为自然教学的重要组成部分，正越来越受到人们的重视。自然实验教学运用得好，不仅有利于学生更好地获取知识，而且对提高学生诸方面技能和能力，培养学习兴趣和爱好及形成良好的科学素质等都有着及其重要的作用。因此选择和运用好恰当的实验教具，就成为上好实验课的关键一环。随着自然教学改革的不断深入，教学内容也在不断变化。传统的实验教具已跟不上教材变化的需要，很多在教材中已不适用，急需补充新的教学仪器与实验器具，这是教学改革的需要，是发展教育的需要。但是新的教具的开发、研制、定型、生产，需要有一个较长的过程，相对课本而言，具有较强的滞后性，还不能及时满足新的实验教学的需要，自制教具就成为教师填补这一空白的重要手段。我通过长期应用大量自制教具的教学实践，感觉到它在搞好实验教学、提高学生素质有着以下几方面的重要作用。
一、自制教具一般具有取材容易、经济、可大量利用现代生活产生的废弃物，而且制作都比较简单、方便，有利于师生共同完成。这不仅容易做到人人动手实验，还有利于培养学生的求知兴趣、动手能力及创造精神。
例如：饮料瓶、易拉罐、吸管、小药瓶、泡沫塑料、塑料片等都是师生共同制作自制教具的常用材料。
我们在“水的压力”一课中所研制的水的压力实验演示器，用的就是一些大饮料瓶，瓶盖、粗铁丝等，在“热胀冷缩”一课中用小药瓶配饮料管来研究液体的热胀冷缩效果就很好，学生们人人都可以亲自实验，以下还有很多，就不一一举例了。
二、趣味性是吸引学生注意力的极好手段，它对增强学生们的好奇心，激发学生们的学习兴趣，都起着重要的推动作用。如果在实验课教学中加入一两个带有趣味性的实验，对于提高整节课的教学效果是极其有利的，自制教具正好在这方面有着巨大的优势，它不用象正规教具那样“正规”，它完全可以不拘一格从身边发生的自然现象中寻找素材来设计一些有趣的实验，这也是自然教师们经常采用的方法。
例如：在“热胀冷缩”一课中的热喷泉实验，冷喷泉实验；“摩擦起电”一课中的听话的小飞机等。既有趣味性，能极大地吸引学生的注意力，又含有深刻的科学道理，可激发学生去积极思考这是怎么回事？为进一步研究开一个好头儿。
三、自制教具一般都是教师针对现有实验之不足而设计制作的。实验结果更明显更直观，学生更容易观察到。
例一：在三年级“水的压力”一课中，课本上的实验设计是利用两个蒙有橡皮膜的漏斗，中间用乳胶管连接起来，把其中一只漏斗按入水中，观察另一只漏斗上橡皮膜的变化，从而发现水有压力。该教具的设计和使用都存在着较大的缺点。因为实验条件的限制，分组实验时，不可能有较多较大的玻璃容器供学生使用。由于水的深度有限，当把蒙有皮膜的漏斗放入盛有水的容器中时，另一只漏斗上橡皮膜的变化实际上是不大明显的。尤其是在观察不同深度水的压力时，因漏斗较大，水较浅，就更不容易观察到膜的变化了，而且学生在做起实验来也很困难。这对学生的认知和实验能力的培养都是不利的。因该项实验是本课的重点实验，起着突出重点突破难点的作用，如果做得不好，就会影响本节课的教学效果。为此我们对原实验作了改进，利用蒙有皮膜的饮料瓶盖代替漏斗，并固定在一根粗铅丝的下端，让其还能自由转动；用装有红水的Ｕ型玻璃管代替另一只漏斗，再用乳胶管将两者连接起来。在实验中，把饮料瓶盖插入水中时，随着水的深度不同，Ｕ型玻璃管中的液面就发生明显的变化；这就大大增强了直观性，学生们通过实验观察，不但能够很容易地发现水越深，压力越大这一科学道理，而且通过改变瓶盖的角度，还能测知来自不同方向水的压力，进而发现在水下同一深度，各个方向上水的压力都是相同的。从而为突破本课难点起到了良好的作用。
例二：在二年级“摩擦起电”一课中，课文中为证明摩擦后的物体带电，介绍了手拿氖泡接近摩擦过的物体，如果氖泡亮了，就证明该物体带电了，这个实验的立意是很好的，与人们用试电笔检测日常生活中的电联系起来，只要氖泡亮了就证明有电；但是摩擦过的物体所带静电一般都很少，氖泡接近时只微微一闪就没有了，如果环境亮度再大一点，就很难发现这一微小的闪光。因此这个实验如要做得成功，其中一个首要的条件就是要在黑暗条件下进行，越黑观察的效果越明显。然而一般学校很难有这样的条件，即使挂上黑窗帘，教室内仍不是很黑，就不能达到预计的效果，尤其是在做公开课时更是如此。怎样解决这一难题呢？我们采用了局部黑暗代替整体黑暗，把氖泡卡在了黑色胶卷盒内，两端焊出两个短金属棒。实验时指导学生捏住一个金属棒，并将胶卷盒扣在一只眼上，然后将摩擦过的带电体接近另一个金属棒，学生们很容易就观察到了氖泡的微小闪亮，实验时学生们兴趣非常浓，几乎把身边所能找到的物体都拿来摩擦一下，试一试是否带电。自制的教具既巧妙地解决了教学中的难点，又激发了学生们研究学习的兴趣和积极性。
例三：在六年级电学部分，“关于人体、不纯净的水和大地等是导体”不仅是本部分教材的重点，也是难点，而且与实际生活紧密联系，学生只有深刻理解人体、不纯净的水、潮湿物及大地等是导体，才能真正懂得安全用电的意义，使之成为自觉的行动。现教科书仍延用传统的实验方法，即利用灯泡、导线、电池等组成的，《电路检验板》来检验导体、绝缘体，并根据小灯泡的亮与不亮来进行区分，如人体、不纯净的水等接入电路后往往不能使小灯泡亮起来，由于没有理想教具，老师就只能告诉学生“人体、不纯净的水及大地等是导体。”以上知识因为不是学生亲眼所见，亲自实验的，就不能让学生真正信服，也就很难真正理解。以上内容就成为了本课实验的一大难点。为突破这一难点，我研制了“多功能电子声光演示器”教具。实验中学生们非常投入，研究兴趣极高，除了教师事前准备的以外，还把身边能找到的材料都找来实验，他们利用这一教具不但很容易地发现了人体、不纯净的水及大地是导体，而且通过实验还发现干手和湿手虽然都导电，但导电能力不一样，一个弱、一个强；湿木和干木一个导电一个不导电；以上实验不仅向学生渗透了世间一切事物都是在不断发展变化的辨证唯物主义思想，也让学生对安全用电的意义有了较深刻的理解。
四、自制教具可以较好地填补现有教具的空白，易于突破教材中的重点难点，实验效果更好。
例一：在“电流”一课中，电流在导体中是怎样流动的，这是一个很抽象的概念，学生们不能亲眼目睹，所以一般记忆都不很深刻，讲过后不久就忘掉了。能否制作一件教具，让学生能直观地、形象地看到电流在导体中是如何流动的呢？为此，我应用电子学知识，利用发光管象流水灯似的依次发光来模拟电流在导体中流动的情况。当电池反接时，“电流”也要反向流动，设计制作出了“电流在导体中流动演示器”，较好地解决了这一难点。该教具专利获得了９４年首届全国金榜技术与产品博览会“金奖”。
例二:在“雷电现象”一课中，老师在讲雷电危害时，因没有恰当的教具，一般都是老师讲，学生议。有些雷电造成的危害，学生们因不是亲眼所见，印象不会深刻，有的甚至还会怀疑“这是真的吗？”针对这一难点，我利用起电机点燃汽油棉实验来以小比大，这不但激发了他们的好奇心，而且还加深了对雷电危害的认识。如何预防雷电给人们造成的危害呢？同学们会很自然地想到了避雷针，但是避雷针为什麽能避雷的道理，学生们并不清楚，如果能亲自体验一下，这些问题也就迎刃而解了。为此我利用起电机和一个磨尖了的小钉子，所做的模拟避雷针实验，达到了满意的效果。具体做法是让一个胆儿大的学生用手去触摸起电机的带电球，一下子被电了回来；再让其他学生来摸，结果没一人敢上来摸了。这时老师不慌不忙地手拿钉子去触摸带电的小球，学生们惊奇地发现，老师触摸小球时一点事都没有。老师再让其他同学用同样的方法试，也都没有什么感觉。学生们都感到奇怪，老师没有正面解释，而是让一个学生上前来仔细观察钉子尖在接近带电球时所发生的情况。…学生们终于明白了原来是钉子尖把带电球一次性较大规模放电变成了细小的多次放电。所以人也就没有什麽感觉了。这就是避雷针之所以能避雷的道理。
五、自制教具可缩短实验时间，在短时间内就能见到效果。
世界上一般事物的发展变化往往是比较漫长的过程，我们在实验室条件下就是要千方百计用尽可能短的时间让学生们看到这个变化，进而发现事物变化的规律，激发起学习的兴趣和积极性。如果实验的时间较长，效果再不明显，学生的注意力就会分散，教学效果就会受到影响。另外，只有缩短了每一项实验的时间，才有可能在４０分钟的教学过程中，增加实验个数，加大教学密度，从而提高教学效果。
例如：在四年级“热胀冷缩”一课中，气体、液体的热胀冷缩变化比较明显，学生们较容易观察到，而固体的热胀冷缩往往就不明显。需要较长的时间，老师们一般采用“金属热胀球实验”，做这个实验要看到结果，约需一分钟，而如果用酒精加热金属棒的金属线胀演示实验。则需要十几分钟或更长的时间，这个实验因时间太长，既减小了实验的密度，同时因时间一长还会降低学生们的注意力。为缩短实验时间，我设计制作了带指针的金属线胀演示器，利用电加热金属丝代替了酒精槽加热金属棒，这就大大缩短了实验时间，实验一次只需几秒钟，一分钟之内就可以重复多次，而且实验的效果还非常明显。做完此项实验后，金属球也被加热好，这时老师就给学生们演示金属球钻圈实验，这时金属球已经钻不过去了。说明金属球受热后体积已经胀大了。老师接着提出问题：“要想让球还能钻过铁圈怎麽办？”学生们会说把球放到冷水里冷一冷就行了。这时老师可以不把球放到冷水里，而是往球上浇一杯冷水，同样是受冷，因方法不同，效果也就有较大的差异，当冷水浇到金属球上时，学生们亲眼看到了球受冷缩小后穿过铁圈的全过程。这就更能激起学生们的好奇心和注意力，提高学习研究的兴趣。
六、自制教具可较快地把现代科技溶于其中，弥补现有教具之不足，使实验课上得更精采。
例如：在“摩擦起电”一课中，学生们通过实验懂得了物体通过摩擦可以带上静电，带电体可以吸引一些轻小的东西。我们讲静电，难道就只是让学生们知道摩擦后的带电体能吸引一些轻小的物体吗？能不能让他们的思维再扩展一些呢？静电还有哪些更大的用处呢？为此我设计制作了一个消烟除尘的模拟装置；用日光灯管作“烟囱”，并让蚊香的烟从“烟囱”中冒出，然后再用起电机产生静电将烟尘除掉，通过以上实验，不但使学生们加深了对静电知识的理解，开扩了他们的眼界，而且还向他们渗透了环境保护知识及现代科技知识。但是，我研制的“消烟除尘”教具，最初因采用感应起电机来产生静电，效果总不是十分理想，这是因为起电机产生的静电较少，用它消除一根蚊香冒出的烟还可以，多了就不行了。同时它受天气的影响又较大，一旦天气不好，实验就做不成了，而我们的实验课不应受天气的左右，即使天气不好，实验课也应照常进行，实验的效果还要越明显越好，要让全体学生都能看清楚。能不能办到呢？为此我应用现代科技成果，又研制了“电子起电机”，利用电子技术来产生高压静电，并用它来做静电的应用实验。果然有了它,效果就大不一样了，它不但不受天气的影响，而且产生的静电也大多了，即使４－５根蚊香同时点燃的烟也一下子就被消除干净了。这个实验在数百人的礼堂里都能看得很清楚。另外利用电子起电机来做雷电现象及危害的实验中，用它来点燃酒精棉及做油汽爆发实验，效果都非常理想，一做就成功，这对于提高教学效果起到了关键作用。该项教具在９６北京国际发明展览会上还获得了“铜奖”。
七、自制教具是在广大实验教师不断实践、创新的基础上产生出来的，它为新教具的开发、生产提供了大量的可借用的素材。
例如：我研制的“多功能电子声光演示器”已经成为我市很多学校电学部分必备的教具。有的中学还把它作为科技材料供学生进行制作。
又如：我研制的袖珍油气爆发演示器是为研究内燃机的工作原理而设计的，它是由电子打火机中的电子点火器与胶卷盒的巧妙结合而成，盒是汽缸、盖儿是活塞、点火器伸进盒中的放电部分相当于火花塞。使用时，只要将沾有酒精的棉球在盒的内壁擦一擦，然后盖紧盖儿，当盒内酒精挥发与盒内空气充分混合后，按动点火器产生火花放电，油气爆发而产生巨大的能量，将盒盖崩得老远，并发出很大的响声。这个实验说明油气爆发有力量，同时也说明了小小内燃机为什么有那么大的力量能拉着汽车到处跑。这比以前教师用火柴点蜡纸筒做油气爆发实验的效果就好多了，它不但安全可靠，而且百试百灵。后来，我又在此基础上增加了一个纸火箭筒，成为能够反复发射的袖珍纸火箭，学生们非常爱玩，当他们俨然象科学家那样按倒记时方式按动电钮发射火箭时，当时的心情是可想而知的。后来该教具作为学具已写入北京市科技活动课本中被推广应用。
八、在教学实践中不断研制和完善自制教具、努力提高自身素质是实验教师一个永恒的课题
既然自制教具在学生素质教育中有着非常重要的作用，作为一名实验教师就应该在教学实践中不断学习新的科技知识，不断努力提高自身素质及创新意识。目前科学技术正以前所未有的速度飞快向前发展，新科技新材料不断涌现，这就为实验教师提供了一个广阔的天地，只要科技在发展，社会在进步；教学内容就会不断变化，国家对教具的开发与研制工作就要一直进行下去，研制和完善自制教具工作就成为实验教师一个永恒的课题。
