開發(fā)自制教具 助力核心素養(yǎng)培養(yǎng)

張鳳天

(甘肅省張掖市高臺(tái)縣城關(guān)初級(jí)中學(xué),甘肅 張掖 734300)

1 引言

初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培育學(xué)生的核心素養(yǎng)方面起著舉足輕重的作用，在實(shí)際教學(xué)中,由于受應(yīng)試教育的影響,加之部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在缺陷,在一定程度上影響了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。自制教具具有創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法、優(yōu)化教學(xué)效果之功效,運(yùn)用自制教具有助于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2 通過自制教具改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)學(xué)生的物理觀念

物理觀念是學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象、概念和規(guī)律的基本認(rèn)識(shí),[1]在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》中常以“知道”“了解”等動(dòng)詞來表征學(xué)業(yè)要求。雖然要求不高,但有些知識(shí)卻是部分學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn),往往表現(xiàn)為似懂非懂、記憶不清、運(yùn)用不當(dāng)?shù)?。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,優(yōu)化教學(xué)效果,是增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)觀念的有效措施。

“短路”現(xiàn)象是電路教學(xué)的難點(diǎn)。平時(shí),用常規(guī)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)把導(dǎo)線接在電池或燈泡兩端時(shí),看到燈泡熄滅,再通過理論分析加以總結(jié)。但是有學(xué)生對(duì)該問題的理解存在較大困難，究其原因,筆者認(rèn)為跟實(shí)驗(yàn)效果不佳有關(guān)。為了使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)短路現(xiàn)象,筆者制作了短路報(bào)警器。

2.1 制作方法

(1) 制作干簧繼電器。網(wǎng)購一只干簧管,用漆包線在干簧管上繞制25匝的線圈,就做成了干簧管繼電器(圖1)。

圖1

(2) 器材組裝。網(wǎng)購一只防盜報(bào)警器,拆下其中的控制開關(guān),將干簧管繼電器的干簧管接在此處,給線圈引線并接上與示教電路板相配套的插頭，這樣就做成了一個(gè)短路報(bào)警器(圖2)。

圖2

圖3

2.2 實(shí)際應(yīng)用

(1) 把兩節(jié)干電池、報(bào)警器、開關(guān)和小燈泡連接成電路(圖3)。

(2) 閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光。

(3) 將一根線芯較粗的導(dǎo)線接在a與b之間時(shí),看到燈泡熄滅,同時(shí)報(bào)警器發(fā)聲,當(dāng)解除短路后,燈泡發(fā)光、報(bào)警聲消失。通過視、聽兩方面的感官刺激,學(xué)生注意力高度集中,加上短路與非短路形成了鮮明對(duì)比,學(xué)生易于理解。

(4) 將導(dǎo)線先后接在圖3中的a與d之間、c與d之間、c與b之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn),會(huì)產(chǎn)生一系列的短路現(xiàn)象，生動(dòng)有趣,能使學(xué)生深刻理解短路的本質(zhì)。

3 運(yùn)用自制教具豐富學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力

開展豐富的學(xué)生實(shí)驗(yàn),是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力的重要措施，面對(duì)一些由于實(shí)驗(yàn)器材短缺、性能不良而難以開展的分組實(shí)驗(yàn),我們可以開發(fā)一些便捷、高效的自制教具加以補(bǔ)充,這樣將有助于學(xué)生探究能力的發(fā)展。

在北師大版初中物理教材“不同物質(zhì)的導(dǎo)電性能”一節(jié)中講到人體、大地是導(dǎo)體,但對(duì)這些弱導(dǎo)電性物質(zhì)來講,靠電池、燈泡等常規(guī)器材難以完成實(shí)驗(yàn),[2]學(xué)生只能機(jī)械識(shí)記，為此,筆者制作了“物質(zhì)導(dǎo)電性能實(shí)驗(yàn)器”來解決問題。

3.1 制作方法

(1) 設(shè)計(jì)電路。根據(jù)人體導(dǎo)電性弱、LED工作電流小、三極管有放大作用等特點(diǎn),設(shè)計(jì)如圖4所示的電路。

圖4

(2) 制作盒體。利用PVC管和薄塑板等材料制作如圖5所示的圓盒,在側(cè)面裝上螺桿作為接線柱。

(3) 器材組裝。在盒蓋中央打孔并裝上LED,根據(jù)電路圖將有關(guān)元件連接成電路并封閉在盒中，這樣,就制成了“物質(zhì)導(dǎo)電性能實(shí)驗(yàn)器”(圖5)。

圖5

3.2 實(shí)際應(yīng)用

在一塊手機(jī)電池的正、負(fù)極處分別焊接引線,接于該裝置的電源端。在另外兩個(gè)接線柱處分別接上帶鱷魚夾的導(dǎo)線,以接入被測(cè)物質(zhì)。

(1) 若要探究普通材料的導(dǎo)電性能,可將被測(cè)物質(zhì)接在兩只鱷魚夾之間,發(fā)光則為導(dǎo)體,不發(fā)光則為絕緣體。

(2) 若要探究大地的導(dǎo)電性能,可用裝有潮濕土壤的塑料盒代表大地,讓鱷魚夾接觸土壤時(shí),看到LED發(fā)光,說明地球是導(dǎo)體(圖6)。若要探究人體的導(dǎo)電性能,只需要用兩手抓住鱷魚夾即可,每當(dāng)看到LED發(fā)光,學(xué)生便發(fā)出贊嘆聲。

圖6

(3) 若要探究絕緣體與導(dǎo)體的關(guān)系,可以啟發(fā)學(xué)生探究以下兩個(gè)問題。

① 如何將干木頭變成導(dǎo)體？問題一提出,馬上激發(fā)起同學(xué)們思考的熱情,多數(shù)同學(xué)能很快找到辦法(把木頭弄濕),并完成實(shí)驗(yàn)探究。

② 如何把玻璃變成導(dǎo)體？該問題有一定難度,要鼓勵(lì)學(xué)生大膽思考,通過討論、引導(dǎo)，找到辦法(把玻璃加熱)。但是,該實(shí)驗(yàn)靠加熱玻璃棒是難以成功的,教師應(yīng)提前給學(xué)生準(zhǔn)備帶引線的廢燈頭,將其接入電路，用酒精燈加熱玻璃芯,隨著溫度升高,LED逐漸亮起來,學(xué)生興奮不已！

在以上操作中,學(xué)生不僅完成了基本實(shí)驗(yàn),探究了人體、大地等弱導(dǎo)電性物質(zhì),還探究了絕緣體與導(dǎo)體的關(guān)系,操作便捷,體驗(yàn)豐富,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了激發(fā),探究能力得到了提升。

4 鼓勵(lì)學(xué)生參與教具制作活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

自制教具作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的一部分,它不僅能幫助學(xué)生學(xué)習(xí),而且能啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維,因?yàn)樽灾平叹叱鲎越處熤?學(xué)生對(duì)之有親近感,更容易激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,這是常規(guī)儀器所不及的。如果讓學(xué)生參與自制教具活動(dòng),則更有利于科學(xué)思維和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

在學(xué)習(xí)了液體壓強(qiáng)以后,可趁熱打鐵布置一項(xiàng)課外實(shí)踐作業(yè)：用飲料瓶制作一個(gè)能說明水庫大壩下寬上窄科學(xué)道理的實(shí)驗(yàn)裝置。作業(yè)布置后,有的同學(xué)興奮地討論起來,有的同學(xué)則顯示出胸有成竹的樣子……

在第二節(jié)課上,筆者找了幾名同學(xué)來展示自己的成果。展示中,一部分小組只是給瓶子的上、中、下三個(gè)部位各扎了一個(gè)小孔,再無其他措施,當(dāng)給瓶子注水時(shí),發(fā)現(xiàn)邊注邊流,噴射效果不佳;另一部分小組的設(shè)計(jì)則非常巧妙,他們提前準(zhǔn)備了拴有細(xì)線且連在一起的三根牙簽,先用牙簽將小孔堵起來,然后往瓶?jī)?nèi)注水,當(dāng)水位接近瓶口時(shí),猛然拉動(dòng)繩端將牙簽拔出,會(huì)看到理想的噴射效果(圖7),很好地回答了前面提出的問題。顯然,這樣的設(shè)計(jì)并不是一蹴而就的,而是反復(fù)思考、改進(jìn)、檢驗(yàn)的結(jié)果,他們付出了艱辛的努力,他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)閃爍著創(chuàng)新的火花！

圖7

一個(gè)看似簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì),卻反映出同學(xué)們?cè)谒季S能力、做事態(tài)度等方面的差異。在日常教學(xué)中,如果根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知水平,恰當(dāng)安排這樣的教具制作活動(dòng),組織學(xué)生積極制作、大膽展示,教師認(rèn)真點(diǎn)評(píng)、多加鼓勵(lì),則學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)態(tài)度將會(huì)得到有效的培養(yǎng)。

大力開發(fā)自制教具,將其運(yùn)用于課堂教學(xué),讓學(xué)生參與更多的體驗(yàn)活動(dòng),有助于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。