開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源的幾個(gè)實(shí)際案例

摘 要：開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源，實(shí)施科學(xué)探究教育，介紹筆者的幾個(gè)自制實(shí)驗(yàn)教具的工作案例。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)資源；科學(xué)探究；創(chuàng)新潛能

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）8-0057-2

在教學(xué)中設(shè)計(jì)一些實(shí)踐探究問題，能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。下面舉物理科學(xué)探究與創(chuàng)新有效整合的幾個(gè)實(shí)際案例，以求拋磚引玉。

案例一：[探究課題]刻度圓規(guī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

[創(chuàng)設(shè)情境，引出問題]：

同學(xué)們學(xué)過了游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器等精密測(cè)量儀器，能不能根據(jù)它們的構(gòu)造情況設(shè)計(jì)一些新作品？請(qǐng)大家積極思考，完成自主設(shè)計(jì)。

[學(xué)生積極思考]：學(xué)生陷入了困惑。

[啟迪思考]：我們知道，一般的游標(biāo)卡尺能精確到十分之一毫米，精確度比一般的毫米刻度尺高，如果把它應(yīng)用在工程繪圖方面將會(huì)把精確度大大提高。如何設(shè)計(jì)繪圖工具，比方說精度更高的圓規(guī)？然后指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)如下。

[引導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)施自主探究]：

有些學(xué)生非常聰明，領(lǐng)悟能力特別強(qiáng)，他們經(jīng)過努力，自主創(chuàng)新，設(shè)計(jì)并制作出一個(gè)極富創(chuàng)意的小制作——刻度圓規(guī)，如圖1所示。用薄木片作主尺，用標(biāo)準(zhǔn)毫米刻度尺在薄木片上標(biāo)示出刻度線。在薄木片的右端用錐子錐出一個(gè)小孔，裝入一個(gè)圓規(guī)的規(guī)尖并固定，左端卡上可動(dòng)的游標(biāo)尺，在游標(biāo)尺上固定圓規(guī)的規(guī)腳，最左端用雙層薄木片卡住主尺，上好螺釘并旋緊螺母，不要卡得過緊，確保游標(biāo)尺可以在主尺上左右移動(dòng)。當(dāng)我們左右移動(dòng)游標(biāo)尺，把圓規(guī)的規(guī)腳尖刺入繪圖紙，旋轉(zhuǎn)刻度圓規(guī)，就可以畫出精確度較高的不同半徑的圓形圖案，其半徑的精確值可直接從主尺、游標(biāo)尺上讀出。這雖然只是一個(gè)小小的創(chuàng)新，但如能推廣，其用途將及其廣泛。如果是工程技術(shù)廠家按此方式開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品，定能制造出精確度很高的刻度圓規(guī)，可以精確到0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm，將為精密制圖帶來很多便利。

[點(diǎn)評(píng)]：聯(lián)系生活實(shí)踐的問題往往是學(xué)生特別感興趣的問題，能激發(fā)學(xué)生更加強(qiáng)烈的好奇心和求知欲。通過對(duì)問題的自主探究，可以使學(xué)生品嘗探究的樂趣，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的熱愛，使他們義無反顧地投入到物理學(xué)科的探究學(xué)習(xí)中去，更有利于學(xué)生素質(zhì)的全面提高。

案例二：[探究課題] 對(duì)“飛輪識(shí)途”的奇特現(xiàn)象探究

[創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，引出問題]：

取一個(gè)大塑料瓶蓋，再找一個(gè)比它口徑略小一些的塑料瓶蓋，把兩瓶蓋口對(duì)口嵌入合緊合好，便制作好了一個(gè)旋轉(zhuǎn)飛輪，如圖2（a）所示。然后把飛輪立于地面上，中指用力按壓飛輪的右側(cè)輪紋處，如圖2（b）。這時(shí)，便觀察到飛旋的飛輪向左邊幾乎是騰空飛出（緊貼地表面），如圖2（c），在左邊的盡頭落地后，出乎人的意料飛輪徑直旋轉(zhuǎn)滾回，如圖2（d）。這簡直是太神奇了，到底是為什么呢？（這是筆者孩提時(shí)代自制的一個(gè)玩具）

[引導(dǎo)學(xué)生自制有趣的玩具，實(shí)施探究]：

學(xué)生找來材料，自制飛輪玩具，個(gè)個(gè)十分投入地進(jìn)行研究，探索“飛輪識(shí)途”的原因。相互交流，討論，眾說紛紜，莫衷一是，還是沒人能解釋這種現(xiàn)象。

[引導(dǎo)分析，啟迪思維]：

當(dāng)中指用力按壓右側(cè)輪紋處時(shí)，由于是從右側(cè)位置（施力方向偏離飛輪圓心處）按下的，故對(duì)飛輪施加一促使其飛旋的力矩，在從右側(cè)按壓的同時(shí)，飛輪從右側(cè)飛不出去，便從左側(cè)快速平動(dòng)擠出，運(yùn)動(dòng)徑跡略微向左上方傾斜。由于瞬態(tài)高速擠出，我們只注意到其平動(dòng)現(xiàn)象，但事實(shí)上，飛輪同時(shí)以極快的角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，到左盡頭處，在重力作用下落地。此時(shí)由于慣性，輪子還在高速順時(shí)針飛旋，而輪紋與地面都比較粗糙，輪子便在向回來方向的摩擦力的驅(qū)動(dòng)下飛旋回來，仿佛“老馬識(shí)途”，就是這個(gè)道理。該孩提時(shí)代的自制玩具玩起來十分有趣。

[點(diǎn)評(píng)]：這個(gè)實(shí)驗(yàn)非常有趣，可以培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的觀察能力、分析綜合能力。在玩中學(xué)，在愉快中感悟，在濃厚的興趣中提升，實(shí)施自主探究，親身感受，將使物理學(xué)變得更加親切。

案例三：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的創(chuàng)新制作

同學(xué)們?cè)谘芯窟\(yùn)動(dòng)學(xué)中使用了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，筆者指導(dǎo)動(dòng)手能力較強(qiáng)的小組制作了電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，如圖3所示。首先，用漆包線在長方形空心硬質(zhì)塑料管上纏繞出空心線圈，每纏一層包裹一層橘黃色的絕緣紙，然后用弧形鐵皮把已纏好的橘黃色線圈固定在木板上。取一根有較好彈性的鋼鐵片，在其一端的小孔處釘入一根硬質(zhì)鋼釘作為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針，把這根鋼鐵片彎成恰當(dāng)?shù)幕⌒尾目招木€圈中穿過，也固定在木板上（圖3），用兩根粗鐵絲制作兩限位孔，長方形磁鐵卡在雙層鋼鐵片中。還需要裝入一個(gè)小型降壓變壓器（220 V—6 V）和紅色按鈕式開關(guān)。注意為了安全起見，要認(rèn)真檢查，連接好線路，并用一個(gè)絕緣電木盒子，把小型變壓器完全封閉起來。

沒有探究，就沒有科學(xué)。如果學(xué)生初接觸探究性課題，探究性學(xué)習(xí)可在教師指導(dǎo)下進(jìn)行；如果學(xué)生多次做探究性課題，探究性學(xué)習(xí)可由學(xué)生自己設(shè)計(jì)完成，以更好地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，啟迪創(chuàng)新思維?？傊?，教師在教學(xué)過程中要深挖教材中的探究性因素，開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源，精心多多設(shè)計(jì)或啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)新的探究方案，盡最大可能給學(xué)生提供必要的科學(xué)探究機(jī)會(huì)，讓學(xué)生自主思維、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、社會(huì)調(diào)查、查閱文獻(xiàn)等等，體驗(yàn)探究過程的曲折和樂趣，發(fā)展科學(xué)探究能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能， 實(shí)施科學(xué)探究教育。教育改革呼喚更多具有創(chuàng)新思維的教師，以更好地激發(fā)學(xué)生探究科學(xué)的熱情，增強(qiáng)他們的創(chuàng)新意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李密春.國外實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果研究及其啟示[J].物理教學(xué)探討，2013，31（5）：1.

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（欄目編輯 王柏廬）