梅增高

【摘要】新课程倡导“从生活走向物理，从物理走向社会”[1]的理念，贴近学生生活，以身边的或生活中的物品，就地取材，积极开展自制教具、小实验等课后实践活动，意在培养学生的核心素养.笔者借“自制滑动变阻器”教具为例，浅谈教具在自制过程中的设想、制作过程、改进与创新、价值评估等方面的认识.以自制教具为学生课后实践活动的抓手，不断激发学生学习物理兴趣与动机，驱使核心素养的形成.

【关键词】初中物理；自制教具；实验教学

1 引言

开展初中物理实验教学之瓶颈是只能停留在课堂，不能延伸到课外，课外实践活动可以用身边易得物品做实验，所以有必要积极开展学生实验教具自制活动.自制教具能激发学生兴趣和求知欲，该活动需要师生共同的努力与开发，实现教学效果的新突破.课外自制教具活动的目的是激发学生的创造力和创新精神，这正是初中物理新课改背景下的实质所在.

自制“滑动变阻器”教具能有效解决物理实验教学中的不足，需要教师利用自制教具活动去引导学生构建物理仪器的模型，发挥想象力，有利于课外“小发明”活动的开展.作为教师，要求能在时间较少的课堂中，及时明了地展现“滑动变阻器”的本质及原理，以提高课堂教学效益及其有效性.

2 滑动变阻器的科学原理与接线方法

如图1所示是实验室中常用的滑动变阻器实物.滑动变阻器的主要部件有：①支架；②滑片P；③金属杆；④瓷管；⑤表面涂有绝缘漆、密绕在瓷管上的电阻丝[2]（电阻丝的两端分别与接线柱A、B相连，与滑片P接触处的电阻丝表面的绝缘漆已被刮去，金属杆两端的接线柱C、D都能通过滑片P与电阻丝相连接）.

滑动变阻器的原理：改变接入电路中的电阻丝长度，改变接入的电阻值，从而改变电路中的电流.

滑动变阻器的接法：接法总共有6种.滑动变阻器有4个接线柱分别为A、B（下面的2个接线柱）；C、D（上面的2个接线柱）.其中，（1）接线是接同上C、D接线柱，就相当于接了一根导线；（2）接线是接同下A、B接线柱，就相当于接了一个阻值很大的定值电阻（因为无论怎么移动滑片P，也不能改变接入电阻丝的长度，实际就是整个电阻丝接入电路）.以上同上或同下这2种接法都是错误的.

滑动变阻器正确的接法：“一上一下”的接法，即“接了上面一个接线柱，就必须要接下面一个接线柱；接了下面一个接线柱，就必须要接上面一个接线柱”.接线柱“一上一下”的正确接法分别为：AC、AD、BC、BD这4种接法.

问题：“一上一下”的这4种接法，滑动变阻器接入电路中是哪段电阻丝？哪段电阻丝上有通过的电流无法更直接、更直观观察到.为解决这个问题，必要提出设计“滑动变阻器教具”，要求“滑动变阻器教具”接入电路中能够直观地反映出哪段电阻丝上有电流通过，即判断为接入电路的电阻丝.

3 “自制滑动变阻器”教具的设想与创新点

初步设计构思：用“能发光LED的软灯条”来替代滑动变阻器中电阻丝，紧密围绕在瓷管的模型上构造“滑动变阻器的结构模型”.只要接上“一上一下”两接线柱，就可以看到哪段LED软灯条发光，即为有电流通过的电阻丝（接入电路的电阻丝）.在教学中用该模型来展示滑动变阻器的原理，能直观反映出接入是哪段的电路电阻丝，而且又有电流发光发热现象，起到事半功倍的效果.为解决问题，便想到利用该项目可以开展学生课后“小发明”“小创造”自制实验的活动，从中激发学生的创新意识与创新能力.

在九年级物理教学“变阻器”新课中，用自制的“滑动变阻器”教具来展示：滑动变阻器在不同的接线下，滑动变阻器究竟是哪段的电阻丝接入电路，因为对于普通的滑动变阻器不能直观直接观察到哪段电阻丝中的有电流通過.因此用此教具是比较轻松、直观形象地让学生看到哪部分电阻丝上有电流（有发光标记），留下深刻的印象.与此同时可以让学生开展课后“自制活动”，有效激发学生学习热情和求知欲.

创新点：以往很少能够想到用自制“滑动变阻器”教具来演示说明滑动变器在不同的接线下接入电路是哪段电阻丝，而是直接将之告知学生，比较生硬灌输学习，不够直观.

4 自制“滑动变阻器”教具设计与制作过程说明

初步制作教具的过程说明：所用的材料为LED软灯条甲、乙两根，矿泉水瓶，铜导线若干，硬纸盒两个.以上材料为生活常见物品，学生容易开展仿制活动.用矿泉水瓶作为滑动变阻器的瓷管，用左右两端通电便能发光的LED软灯条作为滑动变阻器的电阻丝，用一定直径的铜导线作为滑动变阻器的金属杆.制作中可以使用工具塑料焊接器来固定部分位置的作用.

制作过程：如图2所示，分别将两段LED软灯条甲和乙紧密缠绕在矿泉水瓶上.甲灯条从左边绕起，乙灯条从右边绕起，该甲、乙两段软灯条在中间连接处有间隙.甲灯条的两个接线脚为“左边上一个，下一个”接线柱；乙灯条的两个接线脚为“右边上一个，下一个”接线柱.用塑料焊接器将矿泉水瓶（即为滑动变阻器的瓷筒）焊接固定在两个硬纸盒上（支架）.

在初步制作的教具基础上进行改动：如图3所示，用标注有A、B、C、D的四张硬卡片分别粘在“滑动变阻器”教具的四个接线柱上，便于能够清晰地表述哪个接线柱，以及如何接线接入电路，便于观察.

教具制作再作优化与改进：该教具中再增设一个B′接线柱，是为了演示说明：接线A、B′接线柱，滑动变阻器接入阻值是整个电阻丝长度（即：甲、乙两LED软灯条全亮）.

5 “自制滑动变阻器”教具各种接法的测试图

由图4中“滑动变阻器”教具直接看出：接线A、C接线柱时，A必须接“+”，C必须接“-”；接线A、D接线柱时，A必须接“+”，D必须接“-”.接线AC接线柱与接线AD接线柱是同种效果接法，是接入电路的同段电阻丝（LED软灯条甲亮）.

接线B、C接线柱，B必须接“+”，C必须接“-”；接线B、D接线柱，B必须接“+”，D必须接“-”.接线BC接线柱与接线BD接线柱也是同种效果接法，是接入电路的同段电阻丝（LED软灯条乙亮）.

改进之处：如图5所示，该教具中增设一个B′接线柱，接线A、B′接线时，A必须接“+”，B′必须接“-”.是为了演示说明：接线A、B′接线柱，滑动变阻器接入阻值是整个电阻丝长度（即：甲、乙两LED软灯条皆亮）

6 “自制教具”在物理教学中特有的教学功能

“自制教具”的活动开展是创新意识形成的课外平台，评价与改进是创新的源泉，学生的创新在形式上表现为一系列问题提出、分析和各种尝试性解决问题的努力过程，而这些都是附加在自制教具过程中的重要环节.学生对自制的教具，不断改进、不断优化、不断创新，这些过程实质为内驱学生核心素养的形成.

低成本教具虽然成本低，但智慧不低、价值不低.利用和制作低成本教具，对教师的业务素质要求较高，不仅自己要动手参与设计和制作，还需要指导和帮助学生进行小制作、小发明；不仅需要专业知识，还需要一定的动手能力.

自制教具活动不仅是教师参与其中的项目，更是学生不可缺少的提升核心素养的有效途径.自制教具活动无形中渗透着“生生互动”“师生互动”“组组互动”各种形式的交流、评估，发挥评价的育人机制，伴随着教具的不断完善、不断改进、不断创新过程，最终内驱学生核心素养的形成.所以“自制教具活动”可成为课堂物理实验教学的有益补充.积极开展“自制教具活动”给予学生自由发挥的空间，极大地激发学生学习物理的学习兴趣和求知欲，获得成功的喜悦和信心，其活动作用可以融洽师生情感，也可认为是转化后进生的有效途径.

当然学生在教具自制中，难免出现自制失误或失败，让学生学会坦然面对失败，敢于正视挫折，进行挫折教育，使德育渗透于其中.教师需鼓励、激励学生排查失败的原因，排除故障，直到顺利完成自制作品，从而学生心理素质得以强化和提高.

7 结语

自制教具所使用的制作材料都是学生生活中易得的物品，便于学生收集、课后自制活动的顺利开展.不过，自制此教具手工比较容易，学生容易操作自制，目的也是能培养学生爱动手、爱动脑、爱学习的习惯与核心素养，激发其物理学习的兴趣，已经足矣.

以上为笔者对有关“自制滑动变阻器”教具之改进的看法和基本认识，不足之处敬请指导、修正.

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022：2.

[2]刘炳昇，李容.义务教育教科书物理九年级上册[M].南京：江苏凤凰科学技术出版社，2016：92.

[3]毛建增.中学物理实验教学中的创新意识流思考[J].物理教学探讨，2011，29（05）：72-75.

[4]刘建周.中学物理实验教学与学生实践能力的提高[J].實验教学与仪器，2012（07）：14-16.