以多功能科学教具激发初中生的科学思维

严倩 李玲燕 韩凤琴 林超

【摘要】通过多功能科学教具，将多个分散的知识点集于一身，不但有助于初中生寻找不同实验的基本共同特征，从而更好地把握内在原理，还促进学生对同一件教具进行反复深入思考，想出更多基于此教具的创新实验，逐步激发学生对学习科学的内在兴趣和像科学家一般的科学思维。

【关键词】多功能科学教具；实验原理；创新实验；科学思维

如今的初中科学教学看似综合，实则独立化，知识点分散，学生学习吃力。大量的题海战术让学生对科学失去兴趣。这主要是因为科学知识点之间没有联结，缺乏关联性，学生动手实验机会少，然而实验恰恰是初中科学教学的基础，是激发学生科学思维的重要手段。基于以上两点，提出多功能科学教具，主要通过一个基本教具，稍微改变条件，能够展示不同的实验现象，清楚直观地阐明不同的实验原理。与此同时，让学生感受到只要善于思考，科学可以是环环相扣，密切相关的，可以是妙趣横生，给人无限惊喜的，从而激发学生动手自己创作多功能教具及形成像科学家一般的科学思维。

一、教具展示

由旧窗帘架子、滑钩和木头做成“窗帘滑钩”，并以此作为多功能教具的基本骨架，如图1。通过在挂钩下挂气球、磁铁、通电螺线管、木板体现力、磁场等相关知识。

1.1 力的作用力与反作用力的方向相反

把吹满气的气球挂在滑钩上，手放开后观察到气球朝着背离气球口的方向运动。在感受气体向气球口的方向逃出的同时，气球却向反向运动，想到是空气使气球发生运动。而空气为何会给气球这个力呢？原来是气球口逃出的气体给空气一个作用，空气给气球一个反作用，使气球运动，说明力的作用相互的，且力的作用力与反作用力的方向相反。气球教具如图2：

1.2同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引

把两个条形磁铁水平挂在滑钩下（N、N相对或S、S相对），一块条形磁铁不动，手给另一块条形磁铁一个推力，发现这块磁铁往前运动后又反弹了回去，说明同名磁极相互排斥。换为N、S相对，同样操作，发现两块磁体相互吸引，说明异名磁极相互吸引。磁极教具如图3：

1.3 通电螺线管周围存在磁场

在滑钩下挂一个带有闭合电路的通电螺线管，在螺线管的一边挂上N极朝向螺线管的条形磁铁，如果条形磁铁被吸引，说明通电螺线管周围存在磁场，也说明螺线管离条形磁铁近的一端是S极，另一端是N极，由此判断电流流向。也可以先说出电流流向，让学生猜测条形磁铁的运动，在进行实验。如图4：

1.4摩擦力可以成为动力

在滑钩下挂一辆遥控汽车，按下遥控开关，汽车不运动。然后在汽车下挂一个木板，按下遥控开关，汽车向前运动，说明木板给汽车的摩擦力方向是向左的，是汽车向前运动的动力。接着用手按住汽车，按下遥控开关，发现汽车轮子运动，汽车不动，而木板向后运动。此时木板给小车的摩擦力仍向左。由力的作用是相互的，说明此时汽车给木板一个向右的摩擦力，是木板向右运动的动力。如图5：

二、多功能教具优点

2.1 实验现象明显

“窗帘滑钩”多功能教具克服了传统实验的缺陷，使实验原理可视化，更直观地体现出来。“气球教具”中，挂在滑钩上的气球放气后的反向运动比不挂滑钩时要慢些，学生可以对此过程气球的运动观察更仔细；接下来条形磁铁的运动和小车、木板的运动现象都十分明显，且该教具比较大，后排的学生也可以清楚看到实验现象，做到人人参与观察讨论。通过形象、直观、生动的实验可以提高学生的注意力、感知力，提高学生的学习兴趣，更好地激发学生的思维，培养创新能力，探究能力，实践动手能力，并在主动学习中逐步培养他们发现问题、解决问题的能力，达到优化科学教学的目的。

2.2 突破教学重难点，省时

“气球教具”中，将气球挂在滑钩上保证了气球水平运动，而不是在空中乱飞，看不清运动方向。此实验能快速观察到气球运动方向与放气方向相反，说明力的作用力与反作用力的方向相反。避免了因实验现象不明显或有歧义而产生无关争论，快速突破教学重难点。

“磁极教具”中，平时都是用手抓条形磁铁去靠近另一块条形磁铁，但是容易让人觉得是自己手在用力。该实验不让手作用在磁铁上，让磁铁在滑钩下凭借双方的作用力自行滑动，更可以说明同名磁极与异名磁极的作用力不同。第三个实验也是相同道理，排除手的影响。

“摩擦力教具”设计巧妙，平时都没有关注到手按住汽车会出现怎样的情况，手按住后木板向右运动，没有给木板推力，木板能运动，更说明了摩擦力不仅仅是学生常认为的阻力，有时也可以成为动力。这个操作方便迅速的实验快速突破重难点，留给学生更多的时间去内化。

这四个实验中（1）（4）取自于生活、（2）（3）取自于教材中的经典实验，对生活实验缺陷的改正和对经典实验的疑惑的解答，使教学重难点迅速突破，达到高效课堂的目标。

2.3 实验新颖

不管是4个实验设计还是窗帘滑钩的设计都很新颖，关注到我们平时不太关注的地方，让人眼前一亮，颇为惊喜。创新实验更能够激发学生学习的兴趣，这样的课堂更能激发学生的创新思维，课堂生机勃勃、生动有趣。

2.4 激发学生思考兴趣

为什么这些实验都可以用这一个多功能教具来体现实验原理呢，想必“窗帘挂钩”不仅仅只是将它们放在更显眼的地方可以让在座学生都看到，更主要的是它们有些共通的地方，让彼此有联系。仔细思考可以发现教科书上的传统实验都存在一个巨大的缺陷，就是未考虑外力手对实验结果的影响，也就是说实验现象有可能是手在发挥作用。而这个教具避免使用手，用的是滑钩，让滑钩运动的力只能来自气球、磁铁、通电螺线管、汽车与木块本身，从而让学生深切感受到实验的本质。

2.5 教具功能丰富，一具多用

他们该教具有很多功能，学生通过观察实验现象，易得出“力的作用是相互的”、“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”、“通电螺线管周围存在磁场”、“摩擦力可以成为动力”等科学知识。

2.6 制作简便，携带方便

金属棒可拆卸，用时只要插进旁边两根金属棒内即可进行展示。滑钩可自行装卸。实验装置简单明了，学生对窗帘滑钩十分熟悉，便于快速投入实验并进行思考。

2.7 教具材料便宜

教具材料便宜，都是日常生活中随处可见的窗帘杆和滑钩，所以取材范围广。

2.8 给学生思想启迪作用大

平日里如此常见的窗帘滑钩竟可以制成一个简便且有趣的教具，而且有如此多的功能，可以展示多个实验，并且实验现象明显，可以极大地激发起学生对日常生活物品的再次改造，制作出更多有趣的实验器具，开发学生的创造思维和探索欲望。

2.9 教具安全

该教具老师演示安全、学生操作安全，不太会有安全隐患，可以让学生尽情动手体验，感悟科学知识与规律。

三、小结

因此，在初中科学教学中，教师们要多钻研教材上实验的缺陷及寻找更能清楚讲透科学原理的实验，多留心观察身边的事物，利用简单的实验器材来直观揭示科学知识，给学生留下深刻印象，潜移默化地激发学生学习、探究的欲望和兴趣，从而培养学生具有科学家般思考问题的逻辑思维能力。