自制教具屬於教學儀器設備範疇,但不是工業產品。這個名稱主要在中國和少數其他國家使用,在國際上壹般被歸類為低成本教具。
從歷史上看,應該說最初的教具都是自制的,有了壹定的需求才轉為工業化生產。
至今,德國的壹些大學還保留著歷史上偉大科學家制造的教學儀器。
壹,自制教具的現狀
1.自制教具在教學儀器設備中的地位
上世紀80年代,教育部提出教師、教材、儀器設備是教育的三大基本建設。
起初,教學儀器設備主要是物理、化學、生物等自然科學實驗教學的必要工具。有助於學生樹立科學觀念,探索科學規律,培養學生的求實精神和實際操作能力。因此,學校配備了工廠生產的大量教學儀器。
近年來,教學儀器設備不僅對理科生和理科課程必不可少,而且對地理、數學、信息技術、語文、英語和體育、音樂、美術和勞動技術課程也必不可少。
但總的來說,教學儀器設備作為壹種工業產品,有既定的實驗方法和嚴格的操作程序,極大地限制了師生在探索和創造中的積極作用。
而自制教具沒有固定的形式、實驗方法和實驗步驟,師生可以根據教學需要,開動腦筋自行設計教具,利用現成的材料制作教具,直接用於教學。
有時候,為了驗證和探索某種自然規律,不同的師生可能會設計制作幾種完全不同的教具,用不同的實驗方法進行實驗,得出同樣正確的結論。
顯然,使用自制教具在開發師生智力、提高教學質量方面,比使用常規教學儀器有著獨特的優勢。
需要強調的是,有很多自制教具並不是工業化生產所必需或適合的,所以自制教具是教學設備中壹個重要且不可或缺的領域。
2.自制教具在教學中的地位
眾所周知,很難用正規的教學儀器對教科書上的所有科學原理進行實驗。有時教師需要根據教學要求、學校條件和學生的認知能力,針對課程中的難點和重點內容,自己制作教具,以加強這些薄弱環節。
在構思、設計、制作教具的過程中,師生必須開動腦筋,運用多方面的知識,查找大量的信息和資料,經過反復的實驗,甚至失敗的經歷,才能成功。
這個過程其實就是壹個努力學習,改革教學方法,提高自己知識水平的過程。
因此,自制教具在教學中發揮著重要作用。
二,自制教具的作用
1.自制教具具有良好的教學功能,是教學活動中壹個“永恒的話題”。
教學實踐表明,即使是條件較好的學校,僅靠購買教學儀器也很難滿足教學方法的需要。
這是因為教學對象不同,教學方法也要隨著教學對象的不同而變化,是“因材施教”思想的體現。
工業儀器只能滿足教學的壹般要求,很難滿足具體教學的個性化需求。
從教學方法的要求來看,工業生產中的教具總是滯後於教學方法的最新發展。
有經驗的教師為了解決教學中的難點和重點,會采用不同的教學方法,設計新的實驗方法,這就需要自制適合教學需要的教具。
在經濟發達的工業化國家,學校擁有的教學儀器在種類和數量上都能滿足要求,但在教學中仍然非常重視自制教具的使用。
可見,自制教具絕不是彌補教學儀器不足的權宜之計,而是教學活動中的“永恒課題”。
2.自制教具可以增長教師和學生的知識,提高他們的實踐能力,培養節儉樸素的作風。
因為在自制教具的過程中,我們需要不斷地開動腦筋,思考問題,查資料,找材料,畫圖。我們需要用木工、鉗工、電工、機加工的基本功去制作,需要向別人請教,不斷完善。
3.自制教具為教學儀器的研究和改進提供了豐富的素材。
自制教具來源於教學實踐。當它有壹定的需求量,滿足工業化生產的要求時,就可以開發生產成正式的教學儀器。
國內很多教學儀器都是由自制教具發展而來的。另外,有些教學儀器在教學實踐中發現不能滿足教學改革的要求時,應在自制教具中進行改進和提高。
4.自制教具具有良好的經濟功能,可以節省大量教育經費。
許多教具可以用廢料制成。
比如初中物理教學,我們可以按照人教社出版的《初中物理自制教具》壹書中介紹的制作方法自制教具,購買少量要求較高的儀器(如電表),就可以完成課程標準要求的所有實驗內容,從而節省大量的設備購置費用。
此外,壹些結構簡單、價值不高或需求不高的教具不適合工業化生產,使用自制教具更為經濟合理。
因為自制教具可以節省大量的設備購置成本,所以對於貧困地區的學校來說,普及九年義務教育顯得尤為重要。
現在,自制教具的內涵也延伸到了對現有儀器設備的維護。
教師在學校裏修理損壞的儀器設備,或者拆卸同類型的儀器,使死去的儀器起死回生,發揮新的效益。
三、自制教具與新課程改革的關系
自然科學課程改革有幾個基本理念,其中兩個是“體現科學本質”和“突出科學探究”。
大量的實驗探究成為各種理科課程新教材的主要內容。在實驗探究中,除了使用或改造現有的教學儀器外,許多師生需要通過自制教具開展實驗探究活動。
因此,自制教具在本次課程改革中發揮了重要作用。
以中學物理為例,課程標準確定的物理課程目標是:“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態度與價值觀”。
新物理教材的特點是:重視學生的探究活動,科學探究的學習和科學內容的學習同等重要。教材包含許多開放性問題和實踐性話題,充分體現了“STS”思想,註重人文精神的滲透,註重學生的知識面。形式生動活潑。
顯然,上述課程目標和新教材的特點大多與自制教具有關,因為探究活動、實踐項目、STS等都需要自制教具。
新課程改革需要自制教具,自制教具能促進新課程改革的深入發展。
新課程改革是壹場全方位的改革,課程標準、教材、教學方法和教學評價都變得鮮活起來。
傳統的教學儀器無法滿足如此多的靈活要求,大量創新的自制教具將會湧現,從而推動新課程改革的進壹步發展。因此,自制教具將在新課程改革中發揮重要的輔助作用。
第四,如何開發自制教具。
開發自制教具是科研領域的壹項工作,可以分為四個步驟。
1.找課題:研究課題來源於教學實踐。
開發人員要吃透《課程標準》和新教材,有豐富的教學經驗,根據課改和教學的迫切需要,尋找、論證並最終確定課題。
選題的質量是科研成功的前提,也是科研成果的大小。
2.設計論證方案:自制教具的選題確定後,首先要從科學思維、教具結構原理、設計方案和技術方案及其可行性、材料和部件的選用、制造方法和工藝等方面進行論證。
科學思想是指所要研究的教具所依據的科學規律、實驗原理和方法。
然後畫壹個草圖或者畫圖。
這壹步壹定要反復設計論證方案,盡量把問題消滅在設計階段。
3.制作教具:為了降低成本,盡量自己制作或者合作制作。
在生產過程中,經常會發現上述步驟2中的壹些問題,需要及時修改或重新設計方案。
4.實驗與改進:完成的教具要經過多次教學實踐的檢驗,虛心聽取意見,不斷改進。
五、開發自制教具的原則
1.科學性原則:自制教具不能有科學錯誤和問題。
自制教具的科學誤區,
壹個是做實驗時不能正確反映自然規律;二是自制教輔作品的結構存在科學錯誤或問題;其次,使用的材料也可能帶來環保或安全問題。
2.創新的原則。
創新是自制教具的生命。如何實現自制教具的創新,我認為有以下幾點:
(1)實驗內容、方法和教學手段的創新:基礎教育中要學習的自然規律是已知的,但同樣的自然規律可以通過不同的實驗內容、方法和教學手段去探索和研究,所以這方面的創新很重要。
(2)自制教具的結構創新:設計新穎、結構簡單、取材容易、操作簡便、外形美觀、安全可靠、成本低廉,是結構創新應遵循的原則。
(3)新技術、新器件、新材料、新工藝應用上的創新:這方面壹定要經濟實用,不能嘩眾取寵。
(4)實驗工具和教學工具的創新:近年來,創新和制作新的適用的實驗工具和教學工具也非常流行。
3.為教學服務的原則。
自制教具要有利於教學重點和難點的突破;有利於培養學生的創新意識和創新能力;有利於學生的研究性學習;有利於學生理解知識,訓練技能;有利於培養學生的實驗操作能力。
六、自制教具開發中應註意的問題
1.記住把簡單的問題復雜化。
自制教具的最大特點是構思巧妙,取材容易,制作簡單。
有的把自制教具做多用途、多功能、包羅萬象,導致教具失去特色;有的用復雜的技術和昂貴的材料做出簡單的自然規律,繁瑣到讓人無法模仿,失去了普及的意義,弄巧成拙。
2.自制教具都是學生用的,甚至是孩子,所以安全衛生可靠非常重要。
比如壹些帶電作業的自制教具,要有較好的絕緣保護;可能發生危險的部位應有安全保護裝置;要避免使用有毒有害材料制作教具。
3.不能違反相關政策和法律,侵害他人權益。
比如帶無線電信號發射器的教具,不能幹擾通信和軍事指揮系統的正常工作;制作教具不得破壞自然環境和生態平衡;特別是生物自制教具,不得制作成國家保護的珍稀野生動物標本。
使用他人科研成果或設計思路制作教具時,應詳細了解該成果的技術是否專利,應用時是否侵權。