开发创新实验资源的几个实际案例

摘 要：开发创新实验资源，实施科学探究教育，介绍笔者的几个自制实验教具的工作案例。

关键词：实验资源；科学探究；创新潜能

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）8-0057-2

在教学中设计一些实践探究问题，能够激发学生的探究欲望，培养学生的科学探究能力。下面举物理科学探究与创新有效整合的几个实际案例，以求抛砖引玉。

案例一：[探究课题]刻度圆规的创新设计

[创设情境，引出问题]：

同学们学过了游标卡尺和螺旋测微器等精密测量仪器，能不能根据它们的构造情况设计一些新作品？请大家积极思考，完成自主设计。

[学生积极思考]：学生陷入了困惑。

[启迪思考]：我们知道，一般的游标卡尺能精确到十分之一毫米，精确度比一般的毫米刻度尺高，如果把它应用在工程绘图方面将会把精确度大大提高。如何设计绘图工具，比方说精度更高的圆规？然后指导学生设计如下。

[引导设计实验，实施自主探究]：

有些学生非常聪明，领悟能力特别强，他们经过努力，自主创新，设计并制作出一个极富创意的小制作——刻度圆规，如图1所示。用薄木片作主尺，用标准毫米刻度尺在薄木片上标示出刻度线。在薄木片的右端用锥子锥出一个小孔，装入一个圆规的规尖并固定，左端卡上可动的游标尺，在游标尺上固定圆规的规脚，最左端用双层薄木片卡住主尺，上好螺钉并旋紧螺母，不要卡得过紧，确保游标尺可以在主尺上左右移动。当我们左右移动游标尺，把圆规的规脚尖刺入绘图纸，旋转刻度圆规，就可以画出精确度较高的不同半径的圆形图案，其半径的精确值可直接从主尺、游标尺上读出。这虽然只是一个小小的创新，但如能推广，其用途将及其广泛。如果是工程技术厂家按此方式开发创新产品，定能制造出精确度很高的刻度圆规，可以精确到0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm，将为精密制图带来很多便利。

[点评]：联系生活实践的问题往往是学生特别感兴趣的问题，能激发学生更加强烈的好奇心和求知欲。通过对问题的自主探究，可以使学生品尝探究的乐趣，从而激发学生对物理学的热爱，使他们义无反顾地投入到物理学科的探究学习中去，更有利于学生素质的全面提高。

案例二：[探究课题] 对“飞轮识途”的奇特现象探究

[创设情境，设计实验，引出问题]：

取一个大塑料瓶盖，再找一个比它口径略小一些的塑料瓶盖，把两瓶盖口对口嵌入合紧合好，便制作好了一个旋转飞轮，如图2（a）所示。然后把飞轮立于地面上，中指用力按压飞轮的右侧轮纹处，如图2（b）。这时，便观察到飞旋的飞轮向左边几乎是腾空飞出（紧贴地表面），如图2（c），在左边的尽头落地后，出乎人的意料飞轮径直旋转滚回，如图2（d）。这简直是太神奇了，到底是为什么呢？（这是笔者孩提时代自制的一个玩具）

[引导学生自制有趣的玩具，实施探究]：

学生找来材料，自制飞轮玩具，个个十分投入地进行研究，探索“飞轮识途”的原因。相互交流，讨论，众说纷纭，莫衷一是，还是没人能解释这种现象。

[引导分析，启迪思维]：

当中指用力按压右侧轮纹处时，由于是从右侧位置（施力方向偏离飞轮圆心处）按下的，故对飞轮施加一促使其飞旋的力矩，在从右侧按压的同时，飞轮从右侧飞不出去，便从左侧快速平动挤出，运动径迹略微向左上方倾斜。由于瞬态高速挤出，我们只注意到其平动现象，但事实上，飞轮同时以极快的角速度顺时针转动，到左尽头处，在重力作用下落地。此时由于惯性，轮子还在高速顺时针飞旋，而轮纹与地面都比较粗糙，轮子便在向回来方向的摩擦力的驱动下飞旋回来，仿佛“老马识途”，就是这个道理。该孩提时代的自制玩具玩起来十分有趣。

[点评]：这个实验非常有趣，可以培养学生较强的观察能力、分析综合能力。在玩中学，在愉快中感悟，在浓厚的兴趣中提升，实施自主探究，亲身感受，将使物理学变得更加亲切。

案例三：打点计时器的创新制作

同学们在研究运动学中使用了打点计时器，笔者指导动手能力较强的小组制作了电磁式打点计时器，如图3所示。首先，用漆包线在长方形空心硬质塑料管上缠绕出空心线圈，每缠一层包裹一层橘黄色的绝缘纸，然后用弧形铁皮把已缠好的橘黄色线圈固定在木板上。取一根有较好弹性的钢铁片，在其一端的小孔处钉入一根硬质钢钉作为打点计时器的振针，把这根钢铁片弯成恰当的弧形并从空心线圈中穿过，也固定在木板上（图3），用两根粗铁丝制作两限位孔，长方形磁铁卡在双层钢铁片中。还需要装入一个小型降压变压器（220 V—6 V）和红色按钮式开关。注意为了安全起见，要认真检查，连接好线路，并用一个绝缘电木盒子，把小型变压器完全封闭起来。

没有探究，就没有科学。如果学生初接触探究性课题，探究性学习可在教师指导下进行；如果学生多次做探究性课题，探究性学习可由学生自己设计完成，以更好地激发学生自主学习的能力，启迪创新思维。总之，教师在教学过程中要深挖教材中的探究性因素，开发创新实验资源，精心多多设计或启发学生设计新的探究方案，尽最大可能给学生提供必要的科学探究机会，让学生自主思维、动手实验、社会调查、查阅文献等等，体验探究过程的曲折和乐趣，发展科学探究能力，激发学生的创新潜能， 实施科学探究教育。教育改革呼唤更多具有创新思维的教师，以更好地激发学生探究科学的热情，增强他们的创新意识。

参考文献：

[1]李密春.国外实验教学效果研究及其启示[J].物理教学探讨，2013，31（5）：1.

[2]谷春生.浅谈物理课外实验与小制作的设计[J].现代物理知识，2005（6）：50—51.

（栏目编辑 王柏庐）