《自制教具应用于初中物理有效教学的研究》课题研究报告【教师职称评定】

《自制教具应用于初中物理有效教学的研究》
研究报告
课题组
一、课题的提出
1、自制教具是教学过程中永恒的话题。

从当今世界的课程教学改革中可以看到一种这样的现象,无论是发达国家还是发展中国家，都对师生自己设计制作的教具和低成本实验非常感兴趣，提倡利用随手取材的实验已成为一种共识。

国际上通常把自制教具称之为“无价”或“廉价”教具。

“无价”是指它的使用价值, “廉价"则是指它的经济价值。

国内外教育界的人士，不但不小看廉价教具,相反，还非常推崇它,广泛提倡它.
许多关于廉价教具的国际研讨会都是做为教学原则和方法的学术活动来进行的。

有关资料显示，早在17 世纪,人类开始建立学校制度的同时，就产生了教具。

19世纪中期，国际教育界开展了自制教具的指导与评价研究, 注意利用各样的教具实现师生之间知识信息的传输与转换,注重对学生能力的培养和技能的训练.我国自制教具工作也有着悠久的历史，早在秦汉时期就已出现萌芽，但对自制教具指导评价和推广应用缺乏系统研究，至今尚未建立一套系统的自制教具的指导评价激励体系与机制。

2、自制教具的开发是落实基础教育课程改革理念的需要，自制教具研究具有向广度、深度深入发展的广阔前景。

目前我国基础教育课程改革正在如火如荼地进行着。

利用自制教具进行实验对学生来说,具有亲切感,参与的吸引力强，简单明了，易于突出事物本质，富有创造教育等优势,因而它被越来越多的一线教育工作者所青睐，对它的研究已成为一种发展方向。

为了实现教育目标，改革教学方法,提高教学质量，在全面贯彻教育方针加强素质教育的实践活动中,自制教具贴近物理教学活动，生动活泼不失为教育改革中的一个“突破"。

但目前人们对自制教具进行实验的研究更多的局限于物理、化学等实验教学比重大的教学科目，而忽略了它在其他科目中可能起到的更大作用研究；另外目前的研究更多关注操作层面而未上升到理论的高度，还未形成一个完整的系统。

因此自制教具研究具有向广度、深度深入发展的广阔前景。

3、研究基础
刘既明老师系江西省模范教师、省初中物理骨干教师、市初中物理学科带头人、高级教师、理科教研组长。

彭国新老师系市高中物理学科带头人、高级教师、县教研室副主任。

王永根老师系省初中物理骨干教师、市物理学科带头人、中级教师。

段春红老师系县初中物理学科骨干教师、中级教师、学校网管员。

课题负责人刘既明老师曾参加省级课题研究两项（分别于20XX年、20XX年结题），发表教学教研论文30余篇。

彭国新主任在县教研室担任物理教研工作多年，具有丰富教研工作经验，并发表教研论文多篇。

王永根主任担任学校教导工作多年，主持市级课题研究两项，并都已结题，发表教研论文多篇。

段春红老师发表教研论文多篇.
本课题组成员均拥有本科学历，有较强教育科研能力,都有参与课题研究的经历,是一支拥有
丰富教学经验、管理经验和创新精神的团队，能确保课题研究工作的圆满完成。

二、理论依据
1、课题的界定
自制教具包含教师的教具创作和学生的学具创作。

有效教学是指初中物理教学要从学校和初中学生的具体实际出发，使学生充分进步和发展,开发出具有适合学生进步的教学操作范式和较为全面的教学策略.研究侧重于在行动中研究，在研究中行动。

本课题的研究致力于开展自制教具实践活动，提高教师的专业水平，增强学生的动手动脑能力和创造精神,并把自制教具应用于物理教学中，力求促进教学有效果、有效率、有效益，达到教学相长，促进学生得到充分的进步和发展，培养学生的基础学力和健全人格。

2、认知结构理论: 瑞典心理学家皮亚杰认为，每一个认知活动都含有一定的认知结构。

儿
童认知的形成,既不是外物的简单复本(经验论），也不是主体内部预成结构的独立显示(预成论) ，而是主体和外部世界在连续不断的相互作用中，通过同化(有机体把外部要素整合到内部世界的过程)和顺应（有机体调节内部结构以适应特定刺激环境的过程) 引起个体内部图式—认知结构的变化,从而达到认识上的平衡的过程。

3、建构主义学习理论: 建构主义者主张，世界是客观存在的，但对世界的理解和赋予意义
却是由每个人自己决定的，人们是以自己的经验为基础来建构现实或者解释现实，因此人们对
外部世界的理解便有迥异。

建构主义更为关注如何以原有的经验，心理结构和信念为基础建构知识，强调学习的主动性,社会性和情境性,对学习和教学提出了许多新的见解。

4、课程理论：本课题的研究丰富了新课程开发理论。

美国后现代主义者多尔认为，课程必须强调开放性，复杂性和变革性。

通过课题的研究实践，证明了课程是在过程中不断生成的，而不是固定不变的,必须重视师生在课程开发中的主体作用。

一方面，教师不仅是课程的实施者,
也应是课程的建构者，教师出于专业的需要，必须参与课程的开发,才能真正寓课程理念于教学过程中，课程才能真正落到实处.另一方面，学生不仅是课程的接受者,也是课程的开发者,儿童
要结合自己的生活经验和履历情景来理解和体验课程，并在理解和体验课程的基础上去建构和
创建课程。

三、研究目标与研究内容
（一）研究目标
通过本课题的研究致力于：
1、解决好新课标实施过程中因教材内容变化而造成的教学仪器滞后或不足的矛盾。

2、探索自制教具与初中物理有效教学的课程资源开发模式。

3、构建科学的自制教具评价体系和师生共同开发的物理学科教学资源库。

4、进一步深化素质教育，推进课程改革，营造富有创造活力的校园文化氛围，使自制教具的开发走向常态化，培养师生创新精神与创造能力.
(二）研究内容
1、从自制教具的开发着眼：致力于自制教具的开发，研究自制教具的特殊性、常见的制作方法与技巧、评价体系,促使自制教具的研制走向常态化。

2、从自制教具在实验教学中的运用着眼：研究它在创建新课堂教学中的重要功能；探索师生共同参与设计、共同建构的课程资源开发模式。

整合具有指导意义推广价值的自制教具和优秀案例.
3、从成果推广应用着眼：通过研讨、评比、教具推介和其他多种形式的成果推广活动与研究手段，去粗存精，开发出富有创新意识、科技含量高、使用方便、贴近教学、能很好的体现新课程理念的教具，构建学校自己的物理学科课程资源库。

4、从促进师生共同发展的角度着眼：自制教具不但对提高教学质量有好处，对教学方法的改革和人的素质培养也有好处。

这就要求我们从改革、创新、质量、素质培养的高度来看待自制教具的积极作用.
四、研究方法
1、行动研究法：是指在自然、真实的教育环境中，教育实际工作者按照一定的操作程序，综合运用多种研究方法与技术，以解决教育实际问题为首要目标的一种研究模式。

研究人员运用现代教育理论，系统的反思自己的教学实践，深入实际,从实际中发现问题，并直接参与从计划到评价的实际工作的过程，观察自制教具、利用生活中易得材料的低成本实验在突破教学重点、难点所发挥的作用,及时调整和改进教具，使其不断得到完善。

2、案例研究法:认定研究对象中的某一特定对象，加以调查分析，弄清其特点及其形成过程的一种研究方法.个案研究不等同于典型研究，不是通过个别来看全局，并从个别结论推进总体结论，即直接目的不是要建立普通法则，而是明确特定对象的固有性现状、个案研究与整体研究在教育科学研究中是互为补充的。

3、调查分析法：在实施综合实践活动的过程中，运用调查研究法，主要是发现综合实践活动实施过程中存在的问题,从而对综合实践活动提供更强有力的指导；总结和推广活动过程中取得的成功经验，更好地开发综合实践活动,通过收集综合实践活动的现实材料，改进活动的实施,在某些情况下，综合实践活动怎样和某些课程打通进行.通过问卷、访谈等调查形式了解研究情况，对这些原始数据进行科学的分析，从而发现问题、寻找对策，不断优化研究方法。

4、经验总结法：总结经验教训,重视资料的积累，按照研究内容写出阶段性研究报告和经验总结,建构科学的课题运作范式。

5、研究推介法：集中课题组集体智慧，通过研讨会、成果推介会引导课题良性的、深入的发展。

五、研究过程本课题研究分为三个阶段
1、第一阶段：课题的启动阶段(20XX年11月-20XX年12月）。

在课题的准备工作中，由于课题组成员的积极配合，课题准备工作进展比较顺利。

成立课题负责人和课题成员组成的课题研究小组，课题组成员各司其职，分工负责。

（1）课题负责人集思广益选定好研究课题，并选聘了具有课题研究能力的彭国新、王永根、段春红等老师进入课题组。

(2)做好课题立项前的各项准备工作，完成课题的立项申报工作。

2、第二阶段:课题的实施阶段(20XX年1月—20XX年7月）。

全面实施研究方案，深入开展课题研究
（1)继续加强理论学习,提高教师理论水平。

(2)加大对教师的专业技能培训，如多媒体课件制作培训、网络技术培训、自制教具技巧培训、实验技能培训等.
(3）致力于物理学科中自制教具的开发，及自制教具在物理有效教学中所发挥作用的研究,构建
由师生自主开发的教学资源库.开展一系列实践与研究活动：①每学期初召开课题组成员研讨会.
研讨本学期教材中哪些课题利用自制教具和易得材料进行实验更能达到最佳教学效果.列出教材的实验及教具开发提纲。

②组织利用自制教具、易得材料进行实验优质课教学观摩、示范课教学活动。

③组织学生自制学具展示与评比,并聘请专家点评，推荐教师和学生的优秀教具学具参加县级以上自制教具评选活动。

④就某一具体教具的开发与运用进行研讨。

⑤召开自制教具及应用于物理有效教学的经验交流会。

（4)致力于根据课程的需要巧妙利用生活中易得材料进行实验在突破重点、难点方面的作用研究,形成开发目录.
（5）探索自制教具与物理有效教学的课程资源开发模式，构建科学的自制教具评价体系。

（6）通过研讨、评比、教具推介等研究手段，及时将课题成果应用于教学之中，解决教学仪器滞后、缺乏的矛盾。

每学期举行一次全校性的教具推介会：将教学过程中开发出的具有普遍指导意义，对提高课堂教学效率很有帮助的教具向全体教师进行推广。

3、第三阶段：课题的总结阶段（20XX年8月—20XX年9月）。

整理分析研究资料，撰写研究报告和论文,形成终结性研究成果,使课题顺利结题，争取获得优秀成果奖.
六、研究成效
两年来，在各级领导的正确领导下，在各位专家的精心指导下，课题组通过理论与实践相结合,系统地研究了自制教具在初中物理有效教学中的重要作用，取得了明显的成效。

（一）理论方面
1、通过本课题研究，我们更加清楚地认识到自制教具对落实新课程标准具有非常重要的意义，对自制教具的研究是一项值得大力推广的工作。

①、自制教具的过程具有促进学生主动建构知识的意义.建构主义在当前国际教育领域具有广
泛影响.建构主义学习理论认为，学习是建构性的，学习的本质起源于主体的实践活动，是主体通
过活动对体验的内化。

对知识意义的生成和人格精神的建构过程。

例如，让学生自己动手做一个简易的杆秤,这个制作过程，就包括学生对杠杆平衡条件在物理意义上的主动建构过程。

自制教具的
活动，实现了新课程标准所要求的由关注知识转向关注学生，由“给出知识"转向“引起活动”，促进学生主体性发展的教学策略。

②、自制教具的过程可以培养师生创造精神和科技意识。

自制教具的设计是应用科技知识与教学经验进行创造性的活动。

任何一件教具的设计者都是经过一番思考，然后出现创意，构思和设计.只要不是单纯模仿，必然会有所创新。

这种创新的实践过程包含着制作者的创造精神。

就学生
而言，实际上，用生活中易得材料,物品充当实验器材或稍微加工制成教具，并应用于教学之中，
这本身就是潜在对学生进行创造教育.重视和加强对学生创造能力和创新精神的培养是新课程标准
特别强调的重要目标，而自制教具活动对达成这一目标具有独特的功能。

2、教具是为教学服务。

针对学生实际就地取材，信手捏来生活中的一些材料或物品，只要它
能最大程度地满足教学的需要，帮助学生的学习,它就是好的教具。

物理实验,许多都可以重组、借用生活中的易得材料，如利用矿泉水瓶、水、锥子，就可以做液体压强与深度关系实验。

3、努力探索自制教具的评价机制,形成自己的评价模式.
目前，对自制教具的评价在国际都没有一个完整的评价体系.国家教育部在历次教具评比时都
提出一个最基本的评选条件，这个评选条件代表着最基本的要求，它是指导各地评价教具作品的重要依据.虽然这个评选条件随着时代不同会有所侧重，有些变化，但从历届自制教具评先结果看，它可做为评价的基础.
评价条件:（1)教学性。

符合新课程标准，有利于实验有效教学，对学生所学知识的理解与应用颇有帮助，有利于增强学生实验动手能力。

（2)科学性。

符合科学原理,体现科学精神,有利于探究实验。

（3)创新性。

设计新颖，制作巧妙，富有创造性和启发性。

(4）实用性。

取材容易，制作简便，可操作性好，现象明显,造价低廉，安全环保。

(5）真实性。

作品应该为自己的成果,并已应用于物理教学实践中.学生作品可以在教师和家长的指导下制作，杜绝包办代替。

我们在评价教具时，以此为基础，还注重行动评价，将实用放在第一位。

一件具有推广价值的教具研制出来后，我们首先将它在教师中推广,如果它能被其他物理教师所采纳并在教学中加以运用，我们才认为它是一件开发成功的教具。

（二）实践方面
课题研究人员在开展自制教具应用于初中物理有些教学的研究过程中，认真学习教育教学理论，经常进行经验交流，边研究边总结，研究人员更新了教学观念,理论水平和业务素质得到了提高,建构了新的教学方式，在研究过程中突出培养师生创新精神和实践能力，终身学习的愿望和能力，培养了敬业精神，养成尊重科技成果，尊重他人劳动的好思想好习惯。

解决了教育教学过程中一些实际问题。

1、自制教具节约了开支，在一定程度上缓解了新课题实施过程中因教材内容变化快而造成的教具，仪器滞后的矛盾。

自制教具的特点之一就是不花钱，少花钱。

利用工业边角料和日常生活废旧品制作或改制成有用的教具，自然就会成为低成本教具或称为廉价教具。

在教育经费不足的情况下，可以弥补教具经费之不足。

众所周知,随着教学改革的不断深入，教学内容也在不断变化。

传统的教育已跟不上教材变化的需要，很多在教学中已不适用，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。

但新的教具的开发、研制、定型、生产,需要一个较长的过程,相对课本而言，具有较强的滞后性，还不能满足新的教学的需要，自制教具就成为教师填补这一空白的重要手段。

另外，现成的教具是工业产品，在设计制造时要考虑成本和工艺性的问题，往往做得很小，很紧凑，很复杂，由于这些非教育性因素的影响,必然会淹没或削弱教具的直观性和实用性，因此有些工业品教具的教学效果,反而不如自制的好。

两年来,我们通过多媒体课件评选，利用多媒体的优质课教学等多种方式积累了不少优秀的多媒体课件,初步建成了我校的多媒体课件资源库.同时还充分利用学校资源,分别建起了优质课,优
秀教学案例资源库.课题组制定了利用自制教具和生活中易得材料改进物理实验的开发目录,师生
自制多个优秀教具，大部分在教师中得以推广。

2、在课题的研究过程中，我们积累了的一定自制教具开发经验。

一是不片面追求力、电、光、声俱全，自动化等不易制作的东西，不要越搞越复杂，正确处理好课堂教学内容与演示实验的直观性、学生的可接收性的关系,使他们相辅相成，相得益彰.
课例：段春红老师在讲解浮力产生的原因时，教师演示
实验的装置比较复杂，学生不易观察清楚.课前教师制作了如
图所示的简易演示教具，将可乐瓶剪成漏斗状容器，把瓶盖拧
下,用乒乓球轻轻堵住瓶口。

向瓶内倒水，可以看到乒乓球浸
在水中而不浮起。

盖住瓶盖，乒乓球因底部充满水而上浮，这
种方法演示浮力产生的原因，优于实验室演示浮力产生的专门
装置（专门装置操作的难度大,失败率高，实验前还要为其结
构费很多口舌）。

教具的作用是为教学服务,而不在于它本身有多漂亮，多专
业, 我们老师制作与选用教具时一定上要牢记这一点。

随着信息技术与时俱进的发展，电教媒体早已走入了课堂，它弥补了传统教学在情境营造,时空转换，情感渗透，思维创新等方面的不足,
显示出了它得天独厚的优势，因而被广大教师所青睐.但不管什么好的东西都不可能放之四海皆准,教学是千变万化的，同样我们的教具也应该是灵活多变的，只要能为教学服务，帮助学生学习的教具,就是我们应该追求的好教具。

在平时的教学过程中，我们教师要能够随时注意观察生活, 用发现的眼睛和思考的大脑去面对周围的事物，这样就一定能够发明出各式各样,新奇独特的教具,
给教学带来意想不到的好处。

我们以为，自制教具在当今教学中的作用仍然颇大。

二要强调学生自己动手，师生共同制作。

新课程改革强调，教师是重要的课程资源，学生也是课程资源。

必须重视师生在课程开发中的主体作用.一方面,教师不仅是课程的实施者，也应是课程的建构者，教师出于专业的需要，必须参与课程的开发,才能真正寓课程理念于教学过程中,课程才能真正落到实处.另一方面，学生不仅是课程的接受者，也是课程的开发者,学生要结合自己的生活经验和履历情景来理解和体验物理课程，并在理解和体验物理课程的基础上去建构和创建物理课程。

自制教具是教师和学生，利用简便易行的方法，就地取材，自己动手制作的教具。

教师自制教具是很辛苦的事情，这就首先要有敬业精神，有目标,有追求,苦心钻研，克服困难，精益求精，这种自制教具的过程是对教师敬业精神的磨练。

学生参与制作，哪怕很简单的作品，也会不同程度的凝结他们的心力，加上互相比较，看谁作得更好一些，无形中对初中学生心理上会激起上进之心。

三要坚持创新与改制相结合。

学校统一购买的由国家教学仪器装备司统一安排生产的正规教具,合规合格的同时少了上些灵气，缺乏“因人制宜，因需制宜”性达不到因材施教的效果，不易解决实际教学关键问题.因此，我们倡导教师在使用正规教具时,不要迷信 ,结合教学中的实际问题，要敢于对正规教具进行改进完善，让普通平凡的教具产生惊讶的效果。

课例：在讲解《摩擦力》时,由于相互作用的两物体相对运动的趋势引起接触处的形变不易观察，不能从外部直接观察其内部状态的改变，因而学生缺乏形象的感性认识，导致思维障碍，不利于概念的建立。

刘既明老师引导学生利用日常生活中的刷子做教具进行实验，后来学生到街上找到一种特制的长棕毛刷来做实验。

如图（a）就能把接触处的形变模拟出来，并在空间上加以放大；通过图（b）,从实验中就可以判断静摩擦力的大小和方向,顺利的突破了课程内容的难点;而且通过（c)、（d）两个开发性新实验，扩宽了学生的知识面，学生就比较容易掌握所讲内容.这样一来,学生的自主性就会有很大的提高。

自然而然，认知能力必然也就加强了，创新能力也无形中得到了提高。

3、在全面贯彻教育方针加强素质教育的实践活动中，自制教具贴近物理教学活动，生动活泼不失为教育改革中的一个“突破”。

①、教学设备的现代化为各科教学提供了新的手段和方法，利用科技含量，直观性强的多媒体教学手段给当前的课堂教学带来了新的活力,师生耳目一新，兴趣大增。

②、具体模型，直观教具在形成物理概念的最初阶段发挥着重要用。

在以形象思维为主要思维方式的初中生中，建立物理概念光靠讲是不行的，很多看不见，摸不着的东西都要靠一些具体,直观的教具把它们演示出来。

③、在教学中，根据教材内容引进一些小实验能起到事半功倍的作用.
4、不断地学习、研究、及时总结积累，促进教师了的专的业成长。

通过本课题的研究，老师的业务水平有了大幅度提高。

青年教师在优质课比赛中取得很好的成绩，如王永根老师在市青年教师优质课比赛中曾获一等奖。

5、社会反响。

课题的开展，培养了师生的创新精神和科技意识，锻炼了师生的动手能力。

教具作品22件，其中刘既明老师的阿基米德原理演示器获市一等奖、浮力原理演示器获县一等奖。

在课题研究的过程中，教研室彭国新主任等教研员多次来学校检查督导本课题开展情况，他们对我们研究过程中取得的成绩给予了肯定。

一方面，教研员要求我们进一步利用课件，教具评比,教具推介等形式将课改成果在全校推广,另一方面，教研员选择了教学条件相对较后的乡镇学校以送教下乡的方式推广我们的课题成果.如彭国新、刘既明、王永根等老师,利用我们自主开发的自制教具进行教学，取得了很好的教学效果，得到了听课教师的一致好评.
七、研究工作中取得的主要成绩和收获：
1、自制教具作品成果累累
本课题的重要目标是设计制作出符合新课程要求的、能最大限度缓解目前学校实验室已有实验仪器不足的矛盾的自制教具。

经过两年的课题实践，课题组已设计制作了22件自制教具作品。

这些作品涉及到新教材关于实验的各内容：有“探究"栏、“演示”栏、“实验”栏目、“想想做做”栏目。

也有新教材没有介绍的、但对学生理解物理概念、掌握物理规律有帮助的自制教具.
这些自制教具质量良好.有2件分别获市县级一等奖；有16件学生自制教具获校级奖。

有5篇介绍自制教具的专题论文在市级以上期刊上公开发表,有3件关于利用自制教具进行实验教学的课件获市级奖，有四件学生自制教具在段春红的《机械能及其转化》公开教学实录中发挥了良好的教学效果。

这些自制教具点多面广，涉及物理学的各个领域、涉及新课程的多个实验内容.这些自制教具投放到实验室,最大限度地缓解了现有实验室仪器满足不了新课程要求的这个矛盾,达到了预期的目标。

2、自制教具在教学实践的成效显著。