浅谈如何开发自制教具
自制教具属于教学仪器设备范畴，但不是工业产品。这个名称主要在中国和少数其他国家使用，在国际上一般被归类为低成本教具。
从历史上看，应该说最初的教具都是自制的，有了一定的需求才转为工业化生产。
至今，德国的一些大学还保留着历史上伟大科学家制造的教学仪器。
一，自制教具的现状
1.自制教具在教学仪器设备中的地位
上世纪80年代，教育部提出教师、教材、仪器设备是教育的三大基本建设。
起初，教学仪器设备主要是物理、化学、生物等自然科学实验教学的必要工具。有助于学生树立科学观念，探索科学规律，培养学生的求实精神和实际操作能力。因此，学校配备了工厂生产的大量教学仪器。
近年来，教学仪器设备不仅对理科生和理科课程必不可少，而且对地理、数学、信息技术、语文、英语和体育、音乐、美术和劳动技术课程也必不可少。
但总的来说，教学仪器设备作为一种工业产品，有既定的实验方法和严格的操作程序，极大地限制了师生在探索和创造中的积极作用。
而自制教具没有固定的形式、实验方法和实验步骤，师生可以根据教学需要，开动脑筋自行设计教具，利用现成的材料制作教具，直接用于教学。
有时候，为了验证和探索某种自然规律，不同的师生可能会设计制作几种完全不同的教具，用不同的实验方法进行实验，得出同样正确的结论。
显然，使用自制教具在开发师生智力、提高教学质量方面，比使用常规教学仪器有着独特的优势。
需要强调的是，有很多自制教具并不是工业化生产所必需或适合的，所以自制教具是教学设备中一个重要且不可或缺的领域。
2.自制教具在教学中的地位
众所周知，很难用正规的教学仪器对教科书上的所有科学原理进行实验。有时教师需要根据教学要求、学校条件和学生的认知能力，针对课程中的难点和重点内容，自己制作教具，以加强这些薄弱环节。
在构思、设计、制作教具的过程中，师生必须开动脑筋，运用多方面的知识，查找大量的信息和资料，经过反复的实验，甚至失败的经历，才能成功。
这个过程其实就是一个努力学习，改革教学方法，提高自己知识水平的过程。
因此，自制教具在教学中发挥着重要作用。
二，自制教具的作用
1.自制教具具有良好的教学功能，是教学活动中一个“永恒的话题”。
教学实践表明，即使是条件较好的学校，仅靠购买教学仪器也很难满足教学方法的需要。
这是因为教学对象不同，教学方法也要随着教学对象的不同而变化，是“因材施教”思想的体现。
工业仪器只能满足教学的一般要求，很难满足具体教学的个性化需求。
从教学方法的要求来看，工业生产中的教具总是滞后于教学方法的最新发展。
有经验的教师为了解决教学中的难点和重点，会采用不同的教学方法，设计新的实验方法，这就需要自制适合教学需要的教具。
在经济发达的工业化国家，学校拥有的教学仪器在种类和数量上都能满足要求，但在教学中仍然非常重视自制教具的使用。
可见，自制教具绝不是弥补教学仪器不足的权宜之计，而是教学活动中的“永恒课题”。
2.自制教具可以增长教师和学生的知识，提高他们的实践能力，培养节俭朴素的作风。
因为在自制教具的过程中，我们需要不断地开动脑筋，思考问题，查资料，找材料，画图。我们需要用木工、钳工、电工、机加工的基本功去制作，需要向别人请教，不断完善。
3.自制教具为教学仪器的研究和改进提供了丰富的素材。
自制教具来源于教学实践。当它有一定的需求量，满足工业化生产的要求时，就可以开发生产成正式的教学仪器。
国内很多教学仪器都是由自制教具发展而来的。另外，有些教学仪器在教学实践中发现不能满足教学改革的要求时，应在自制教具中进行改进和提高。
4.自制教具具有良好的经济功能，可以节省大量教育经费。
许多教具可以用废料制成。
比如初中物理教学，我们可以按照人教社出版的《初中物理自制教具》一书中介绍的制作方法自制教具，购买少量要求较高的仪器(如电表)，就可以完成课程标准要求的所有实验内容，从而节省大量的设备购置费用。
此外，一些结构简单、价值不高或需求不高的教具不适合工业化生产，使用自制教具更为经济合理。
因为自制教具可以节省大量的设备购置成本，所以对于贫困地区的学校来说，普及九年义务教育显得尤为重要。
现在，自制教具的内涵也延伸到了对现有仪器设备的维护。
教师在学校里修理损坏的仪器设备，或者拆卸同类型的仪器，使死去的仪器起死回生，发挥新的效益。
三、自制教具与新课程改革的关系
自然科学课程改革有几个基本理念，其中两个是“体现科学本质”和“突出科学探究”。
大量的实验探究成为各种理科课程新教材的主要内容。在实验探究中，除了使用或改造现有的教学仪器外，许多师生需要通过自制教具开展实验探究活动。
因此，自制教具在本次课程改革中发挥了重要作用。
以中学物理为例，课程标准确定的物理课程目标是:“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”。
新物理教材的特点是:重视学生的探究活动，科学探究的学习和科学内容的学习同等重要。教材包含许多开放性问题和实践性话题，充分体现了“STS”思想，注重人文精神的渗透，注重学生的知识面。形式生动活泼。
显然，上述课程目标和新教材的特点大多与自制教具有关，因为探究活动、实践项目、STS等都需要自制教具。
新课程改革需要自制教具，自制教具能促进新课程改革的深入发展。
新课程改革是一场全方位的改革，课程标准、教材、教学方法和教学评价都变得鲜活起来。
传统的教学仪器无法满足如此多的灵活要求，大量创新的自制教具将会涌现，从而推动新课程改革的进一步发展。因此，自制教具将在新课程改革中发挥重要的辅助作用。
第四，如何开发自制教具。
开发自制教具是科研领域的一项工作，可以分为四个步骤。
1.找课题:研究课题来源于教学实践。
开发人员要吃透《课程标准》和新教材，有丰富的教学经验，根据课改和教学的迫切需要，寻找、论证并最终确定课题。
选题的质量是科研成功的前提，也是科研成果的大小。
2.设计论证方案:自制教具的选题确定后，首先要从科学思维、教具结构原理、设计方案和技术方案及其可行性、材料和部件的选用、制造方法和工艺等方面进行论证。
科学思想是指所要研究的教具所依据的科学规律、实验原理和方法。
然后画一个草图或者画图。
这一步一定要反复设计论证方案，尽量把问题消灭在设计阶段。
3.制作教具:为了降低成本，尽量自己制作或者合作制作。
在生产过程中，经常会发现上述步骤2中的一些问题，需要及时修改或重新设计方案。
4.实验与改进:完成的教具要经过多次教学实践的检验，虚心听取意见，不断改进。
五、开发自制教具的原则
1.科学性原则:自制教具不能有科学错误和问题。
自制教具的科学误区，
一个是做实验时不能正确反映自然规律；二是自制教辅作品的结构存在科学错误或问题；其次，使用的材料也可能带来环保或安全问题。
2.创新的原则。
创新是自制教具的生命。如何实现自制教具的创新，我认为有以下几点:
(1)实验内容、方法和教学手段的创新:基础教育中要学习的自然规律是已知的，但同样的自然规律可以通过不同的实验内容、方法和教学手段去探索和研究，所以这方面的创新很重要。
(2)自制教具的结构创新:设计新颖、结构简单、取材容易、操作简便、外形美观、安全可靠、成本低廉，是结构创新应遵循的原则。
(3)新技术、新器件、新材料、新工艺应用上的创新:这方面一定要经济实用，不能哗众取宠。
(4)实验工具和教学工具的创新:近年来，创新和制作新的适用的实验工具和教学工具也非常流行。
3.为教学服务的原则。
自制教具要有利于教学重点和难点的突破；有利于培养学生的创新意识和创新能力；有利于学生的研究性学习；有利于学生理解知识，训练技能；有利于培养学生的实验操作能力。
六、自制教具开发中应注意的问题
1.记住把简单的问题复杂化。
自制教具的最大特点是构思巧妙，取材容易，制作简单。
有的把自制教具做多用途、多功能、包罗万象，导致教具失去特色；有的用复杂的技术和昂贵的材料做出简单的自然规律，繁琐到让人无法模仿，失去了普及的意义，弄巧成拙。
2.自制教具都是学生用的，甚至是孩子，所以安全卫生可靠非常重要。
比如一些带电作业的自制教具，要有较好的绝缘保护；可能发生危险的部位应有安全保护装置；要避免使用有毒有害材料制作教具。
3.不能违反相关政策和法律，侵害他人权益。
比如带无线电信号发射器的教具，不能干扰通信和军事指挥系统的正常工作；制作教具不得破坏自然环境和生态平衡；特别是生物自制教具，不得制作成国家保护的珍稀野生动物标本。
使用他人科研成果或设计思路制作教具时，应详细了解该成果的技术是否专利，应用时是否侵权。