基于创客教育下的高中物理课外实验开发与研究

杨荟民

摘   要：利用课堂上所学的高中物理知识，教师带领学生去开发和研究新的物理课外实验，在遵循学生的认知规律的同时，使学生们的观察水平、动手本领、探究技能、创新意识、创造能力等综合能力都得到培养。

关键词：创客教育;课外实验;能力培养

创客教育注重的是学生创新意识和创造能力的养成，是一种提倡实践创新的教育方式。鉴于创客教育下的高中物理课外实验特别关注“实践创新”，重点是倡导以学生的爱好兴趣为基础，实际的生活问题为教学方向，以动手实践为活动形式，强调应用自己所学的知识来解决实际问题的能力，提倡小组合作，将想法变成现实，还可适当拓宽和挖深来丰富学生的知识面，从而使学生的观察水平、动手本领、探究技能、创新意识、创造能力等综合能力都得到培养。

高中物理课外实验我校是以开设校本课程的形式让学生参与的。这是一门以体验式学习为主，全面提升学生的科学素养，以培养“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”为目标致力于把学生培养成创新人才的校本课程。课程主张以趣味性、科学性、实践性为思路，让学生主动参与其中，聆听科学、感受科学、触摸科学，从而引导学生学习课外物理知识，提高他们的实践创新能力。

下面，就自己的教学经验，给大家简单介绍几个有趣的高中物理课外实验。

1  水火箭的制作

所謂“水火箭”就是利用废弃的饮料瓶制作成的气压式喷水火箭。我们在饮料瓶中灌入适量的水，用打气筒向瓶中充入空气。当瓶里的压力足够大时，瓶里的空气就把水从水火箭尾部的喷嘴向下方高速喷出，由牛顿第三定律，水火箭就在反作用力下快速上升。其原理与火箭相同，但喷出的是水，故称为“水火箭”。

水火箭的制作比较简单，教师可以把材料给学生，让他们根据材料自主设计制作完成。所需要的实验器材：600 ml塑料可乐瓶两个、胶带、硬纸板（制作尾翼和火箭头）、外六角小扳手、剪刀、带孔橡胶塞、气门嘴、打气筒、发射架。制作方案：取一个可乐瓶剪掉瓶子底部作为水火箭的前段，另一个可乐瓶粘上尾翼作为后段;将前后两段用胶带粘牢;依次将六角螺母、垫圈、橡胶塞套在气嘴主螺杆上，用六角小扳手固定安装好橡胶塞气嘴;向后段可乐瓶中加入三分之一的水，把橡胶塞气嘴塞进瓶口;将制作完成的水火箭放在自制的发射架上发射即可。

学生对发射水火箭很感兴趣并已有一定的力学知识，对原理也容易理解。教师指导学生制作——试射——改进——比赛，使火箭模型趋于完美，在制作水火箭的过程中出现的一些问题都得到有效地解决，教学的重点和难点是尾翼的制作。教师还可以带领学生讨论更难的多级水火箭的制作。

2  制作电动机模型

电动机是把电能转换成机械能的一种设备，主要由定子与转子组成。本案例有一点点难度，需要用到安培力的知识，通电导线在磁场中受到力的作用，而力的方向跟电流的方向和磁场的方向有关，学生在知道线圈在磁场中的受力情况和直流电动机的工作原理后，可以在教师的启发和帮助下让他们能自主设计一台属于自己的直流电动机。

所需要的实验器材：漆包线、回形针两根、钳子、小刀、硬纸板、带导线的电池盒、5号电池两粒、强磁铁等。制作步骤为：将漆包线在两根手指上绕成匝数为6匝的线圈，两头各留出3 cm左右;把线圈整形，用两头的漆包线把线圈绕紧;用小刀把两头的漆包线一头漆皮全部刮掉，另一头漆皮刮半圈;用钳子把曲别针做成两支架，按线圈长度用图钉固定好支架的位置，把线圈架在支架上，磁铁放在线圈下面;用导线连接电池，轻轻播动下线圈，自制的直流小电动机就转动起来了。

学生制作的直流电动机的定子是强磁铁，转子是线圈。线圈是用漆包线自己绕制，重难点就是教师启发学生思考怎么使线圈能够持续的转动。

3  面包板电子实验

这个案例属于比较复杂的小实验，用到的知识点比较多，教师可以指导学生设计完成。

先由教师介绍学生没见过的面包板。面包板的规格很多，我课堂上提供的是具有标准插孔间距的46列实验插板。46列实验插板中间有一凹槽，其两边分布23列五个内部相连的插孔，列与列之间的插孔相互绝缘。插板的上下另外分布两条编号为“X”和“Y”、五个一排共四组的插孔，内部分别相连。一般情况，“X”设定为电源正极，“Y”做为负极。在进行实验时，根据电路的连接要求，注意顺势插入元件引脚，避免过分用力折弯引脚，并确保与插孔簧片接触良好，就此连接成所要求的实验电路。所要的器材：带导线的电池盒、三极管（9013）、发光二极管、100 Ω和100 kΩ的色环电阻、光敏电阻、公对公杜邦线。

以图1电路图和实物图为例是“见光就暗的光控灯”，用不透光物体罩住光敏电阻R2，LED发光，见光则暗。

教师还可以指导学生设计难度更大的“节拍器（器材：带导线的电池盒、开关、10 μF电容器、三极管（9012和9013）、100 kΩ的色环电阻、蜂鸣器、公对公杜邦线）”。

图2中的C1是选用的是10 μF，扬声器发出有规律的“嗒嗒”声，可以做节拍器。教师可以再引导学生对该电路进行改变，一步一步指导学生完成。若C1选用1 μF时则发出机枪声。若C1选用104时则发出报警声;将R1换成两根导线可以做成水位报警器、婴儿报尿器等实用电子装置。

高中学生在学习了电学后，他们对于物理电路图的简化、电路动态分析、故障分析都能很好的解决，也会用导线连接实物图。教师着重培养学生的科学情感和技术能力，指引学生从浅到深、循次而进，体验动手实践的乐趣，营造实践创新的条件。

4  结语

教师对高中物理课外实验开发与研究使学生收获的不仅仅是知识和所制作的模型，更重要收获的是课堂所带来的喜悦，对科学技术和物理实验的乐趣以及自身综合能力的提高。