科学素养导向的初中物理低成本教具制作与应用

科学素养是现代公民必备素质，初中物理教育是培养该素养的关键。为提升效果，低成本教具制作与应用至关重要。本文探讨科学素养导向下，如何利用简易材料制作初中物理教具，激发兴趣，培养科学思维和实验能力，为初中物理教育注入新活力。

一、低成本教具制作的原则

（一）科学性

科学性是低成本教具制作的首要原则。设计和制作教具时，遵循科学原理和客观规律，确保教具的准确性和可信度。考虑教具的用途、功能及使用对象的认知水平，选择恰当的材料和工艺，确保教具反映科学知识，帮助学生理解科学现象。

（二）经济性

在制作教具时，应优先考虑使用身边易得、价格低廉的材料，以降低成本。这不仅有助于节约教育开支，还能让教育工作者和家长更好地利用有限资源，发挥创意和想象力。同时，经济性原则还意味着在制作教具时，应注重实用性和耐用性，避免浪费和重复制作。

（三）易用性

在制作低成本教具时，我们应充分考虑学生的年龄特点和认知水平，确保教具的操作过程简单明了，不会给学生带来困扰。同时，教具的结构和材料选择也应注重便捷性和实用性，让学生在使用过程中能够轻松上手。

二、初中物理低成本教具的制作实例

（一）简易杠杆

材料准备：

制作简易杠杆需木棍、红绳、圆规、橡皮、硬币、钥匙头（或其他重物）、剪刀、胶水等。制作过程简述：

1.准备杠杆主体，选质地坚硬的木棍，确保其平整无瑕疵。

2.确定支点与挂绳，用圆规在木棍中心附近标记支点，用红绳悬挂，确保支点能自由转动。红绳既美观又便于观察杠杆平衡状态。

3.制作托盘与秤砣，在纸板或塑料片上戳孔，用红绳系于杠杆一端为托盘，另一端系橡皮为秤砣，调整秤砣位置和重量以实现平衡。

4.刻度标记与调试，在杠杆上标记零刻度线，使用电子秤测硬币质量，放托盘上，调整秤砣使杠杆平衡，标记刻度。

通过上述步骤，一个简易杠杆秤即制作完成，可用于演示杠杆原理，帮助学生直观理解物理概念，提升学习兴趣和实践能力。

（二）声波可视化装置

材料准备：

一张塑料薄膜、一个金属盆子、一些沙子或者细碎的颗粒物，以及一个小型扬声器。

制作过程简述：

首先，将塑料薄膜紧绷在金属盆上，然后在薄膜上均匀撒上沙子或细碎的颗粒物。

其次，将音源放置在金属盆的一侧，并播放音乐或发出声音。随着声音的振动，塑料薄膜会随之上下振动。

最后，随着声音的震动，带动上面的沙子或者细碎的颗粒物从而形成动态的图案，然后直观地展示了声波的传播和过程。

通过这个装置，学生可以直观地观察到声波的传播特性，理解声音是如何通过介质传播的，以及声波在遇到障碍物时的反射现象。

（三）电路实验盒

材料准备：

一个盒子、一些电线、开关、灯泡、电阻

制作过程简述：

首先，我们需要一个大小适中的盒子作为实验盒的主体。盒子可以是木质的、塑料的或者纸质的。可以在盒子内部安装一些固定电子元件的支架或者夹子，以便学生可以根据需要自由组合和连接电路。

其次，我们可以将电线、开关、灯泡、电阻等电子元件按照电路图连接起来，形成一个完整的电路。在实验盒的盖子上，我们可以设置一个开

关，用来控制电路的通断。

最后，还可以在实验盒的外部标注一些电子元件的名称和符号，以便学生能够更好地认识和理解这些元件。制作完成后，电路实验盒就可以用于各种电路实验了。

三、科学素养导向下初中物理低成本教具的应用策略

（一）融入课堂教学

以沪科版八年级下册“杠杆”章节为例，将简易杠杆这种低成本教具有效地融入课堂教学，可以极大地提升学生的学习兴趣和理解深度。

在教授杠杆原理时，教师可以先展示简易杠杆的制作及材料，强调低成本易制特点，激发学生动手与创新思维。利用简易杠杆直观演示，教师简单调整秤砣位置和重量，展示平衡状态，进而帮助学生理解力臂、力矩等概念。组织学生分组实验，亲手操作记录数据，深刻理解平衡条件、省力与费力杠杆区别。同时，引导学生思考杠杆在日常生活中的应用，如木棍、剪刀设计原理，培养应用与创新思维。总之，将简易杠杆这种低成本教具融入教学，不仅丰富了教学手段，还提高了学生的学习兴趣与理解深度，有助于培养科学素养与实践能力，为学生的全面发展打下坚实基础。

（二）组织实验活动

在课堂上，教师先介绍声波可视化装置的制作原理，利用塑料薄膜、细沙和水等简单物品，激发学生好奇心和探索欲。接着，组织学生分组实验，每组使用装置，通过敲击塑料瓶、吹气等方式产生“声波”，观察沙子在瓶中的运动并进行记录。

这样的实验活动能够直观地展示声波的传播过程，帮助学生理解声波是如何通过介质传播的。在实验过程中，教师还可以引导学生思考不同介质对声波传播的影响，如水、沙子、空气等介质中声波的传播速度有何不同。

通过对比实验，学生可以更深入地理解声波的传播特性。总之，利用声波可视化装置这种低成本教具组织实验活动，不仅能够提升学生的学习兴趣和动手能力，还能够加深对声音传播原理的理解，

（三）开展物理竞赛

结合九年级上册“电能与电功率”这一节课内容，运用低成本教具电路实验盒，不仅可以用于日常教学，还可以作为物理竞赛的工具，激发学生的参与热情和探索精神。

首先，教师可以根据课本内容，设计一系列与电路相关的竞赛题目，如电路的连接、电流的测量、电压的计算等。

其次，利用电路实验盒，组织学生进行分组竞赛。在竞赛过程中，学生需要运用所学知识，动手搭建电路，完成题目要求的任务。通过竞赛，学生不仅能够加深对电路原理的理解，还能在实践中锻炼动手能力和团队协作能力。

最后，教师还可以根据竞赛结果，对表现优异的学生进行表彰和奖励，以此激励更多的学生参与物理学习和竞赛活动。

结语

综上所述，科学素养导向的初中物理低成本教具制作与应用，不仅丰富了教学资源，降低了学习成本，更在实践中培养了学生的动手能力、创新思维和科学精神。通过自制教具，学生得以亲身体验物理现象，深化理解科学原理，为全面提升科学素养奠定了坚实基础。未来，我们应继续探索更多低成本教具的制作与应用，为物理教育注入更多活力。

参考文献

[1]张妍.生活化教具在初中物理教学中运用的实例研究[D].扬州大学,2021.DOI:10.27441/d.cnki.gyzdu.2021.001541.

[2]栾疆涛.结合自制低成本教具,优化初中物理演示实验教学[J].数理天地(初中版),2023,(02):80-82.

注：本文系福建省南平市“十四五”中小学（幼儿园）教学名师培养对象研究课题《基于科学素养培育下的初中物理教具制作与应用研究》 的研究成果。