董軍鋒

摘 要：認(rèn)識(shí)到了用“手按礦泉水瓶”演示活動(dòng)來(lái)體現(xiàn)“水的浮力”存在不足，利用身邊的實(shí)驗(yàn)素材來(lái)自制實(shí)驗(yàn)裝置，筆者從實(shí)驗(yàn)素材、制作過(guò)程、操作步驟、改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)、問(wèn)題分析及改進(jìn)新設(shè)想等六個(gè)方面對(duì)自制實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行總結(jié)。通過(guò)將演示實(shí)驗(yàn)改成分組實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可視度和持續(xù)性，促進(jìn)了學(xué)生在課堂上更好地理解新知識(shí)。在制作實(shí)驗(yàn)教具過(guò)程中，組織學(xué)生參與到制作過(guò)程中，讓學(xué)生體驗(yàn)到了實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的過(guò)程，培養(yǎng)了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)了實(shí)踐的主動(dòng)性和積極性。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新;實(shí)驗(yàn)素材;自制教具

課堂實(shí)驗(yàn)是吸引學(xué)生課堂注意力的有效手段，但是課堂演示實(shí)驗(yàn)存在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可視度低、實(shí)驗(yàn)開展成功率低等問(wèn)題，老師就將演示實(shí)驗(yàn)變成了口頭實(shí)驗(yàn)、粉筆實(shí)驗(yàn)或視頻實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)體驗(yàn)的缺失。受演示實(shí)驗(yàn)本身?xiàng)l件的限制，參與學(xué)生人數(shù)有限，導(dǎo)致用個(gè)別學(xué)生的實(shí)驗(yàn)感受來(lái)代替全班學(xué)生的感受，這限制了學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的機(jī)會(huì)。所以，以“水產(chǎn)生浮力”自制實(shí)驗(yàn)教具為例，筆者從問(wèn)題分析、尋找素材、制作過(guò)程、操作步驟、改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)、問(wèn)題分析及改進(jìn)新設(shè)想等六個(gè)方面入手，對(duì)研究過(guò)程做了總結(jié)。

【案例】 制作“水的浮力”實(shí)驗(yàn)裝置

素材來(lái)源：在八年級(jí)科學(xué)上冊(cè)第一章第3節(jié)《水的浮力》中，有一個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)“手按礦泉水瓶”，其活動(dòng)內(nèi)容為： ①.將一個(gè)空塑料瓶的瓶蓋擰緊，然后把它壓入水中，你的手有什么感覺(jué)？②.將手松開后，觀察瓶子運(yùn)動(dòng)的情況。

分析討論問(wèn)題：筆者針對(duì)課堂演示實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題進(jìn)行了思考分析后，總結(jié)出了以下幾點(diǎn)不足：①.實(shí)驗(yàn)器材攜帶麻煩，需要準(zhǔn)備能橫著放入空礦泉水瓶的容器，而且要盛足夠多的水，保證能觀察到“在手放松后礦泉水瓶會(huì)上升”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;②.雖然在課堂上要求學(xué)生親自完成“手按礦泉水瓶”活動(dòng)后，要求學(xué)生訴說(shuō)“感受”，而感受只能由參與者去體會(huì)，其他學(xué)生不能切身感受這種活動(dòng)結(jié)果（或現(xiàn)象），這樣的實(shí)驗(yàn)處理方式會(huì)降低學(xué)生在課堂上參與的程度，進(jìn)而降低課堂實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的效率;③.手松開后，礦泉水瓶幾乎是跟著手一起上來(lái)的，其他較遠(yuǎn)的學(xué)生看不到明顯的現(xiàn)象，所以“礦泉水瓶是受到水的浮力而向上運(yùn)動(dòng)的”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論有些勉強(qiáng);④.利用圖示實(shí)驗(yàn)裝置，不但獲得的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有缺陷，而且裝置的利用率也不高。

針對(duì)上述討論總結(jié)出的問(wèn)題，筆者主要做了以下改進(jìn)工作：

一、“水產(chǎn)生浮力”實(shí)驗(yàn)裝置的研究過(guò)程及應(yīng)用

1.實(shí)驗(yàn)素材：透明塑料杯，細(xì)鐵絲，乒乓球，橡皮筋，小指針，紙條，膠帶紙，熱熔膠，刻度尺。

2.制作過(guò)程：①.在塑料杯外壁貼上紙條;②.在乒乓球的中心位置，用燒紅的鐵絲鉆一個(gè)小孔，然后用熱熔膠將乒乓球與橡皮筋連接起來(lái)，并且在橡皮筋上固定一枚小指針;③.在透明塑料杯底部中間位置，用燒紅的鐵絲鉆一個(gè)小孔，將橡皮筋穿過(guò)塑料杯底部的小孔后，適當(dāng)調(diào)整指針位置后，再用熱熔膠將底部小孔封住，裝置制作完成。

3.操作步驟：①.向容器中緩慢加水，直到橡皮筋剛剛被拉直時(shí)（或者觀察到乒乓球浮在水面中間）就停止加水，觀察此時(shí)橡皮筋所處的位置;②.將容器傾斜放置在一斜面上（注意：不能讓乒乓球碰到容器壁），觀察此時(shí)橡皮筋所處的位置;③.移走斜面后觀察此時(shí)指針?biāo)傅母叨龋⒃诎准埳蠘?biāo)出相應(yīng)位置;④.向燒杯中繼續(xù)緩慢加水，直到乒乓球全部浸沒(méi)在水中，觀察此時(shí)指針?biāo)傅母叨?，并在白紙上?biāo)出相應(yīng)位置。

4. 研究結(jié)果與應(yīng)用：在課堂上，利用學(xué)生自制的裝置開展分組實(shí)驗(yàn)后，筆者對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題再次進(jìn)行了總結(jié)，如：a.乒乓球浮起后，橡皮筋沒(méi)有處于豎直位置或乒乓球貼在塑料杯內(nèi)壁上;b.乒乓球在未浸沒(méi)前，水面已經(jīng)升到塑料杯杯口;c. 在紙條上標(biāo)出指針?biāo)幍母叨葧r(shí)不夠精確;d. 乒乓球在水面上不斷振動(dòng)，影響標(biāo)出指針的位置，應(yīng)沿著塑料杯內(nèi)壁倒入，避免水沖擊到乒乓球。

二、闡述“水產(chǎn)生浮力”的實(shí)驗(yàn)裝置原理

在制作“水產(chǎn)生浮力”的實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，為了解決“浮力不可見”而變成“可見”，以及增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，在設(shè)計(jì)制作原理上，從以下幾點(diǎn)闡述：

1.轉(zhuǎn)換法：具體事例，比如“乒乓球向上浮起”，依據(jù)力能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，讓學(xué)生觀察到乒乓球受到了浮力;通過(guò)橡皮筋拉直之后所處的位置，顯示出“浮力的方向”;通過(guò)“橡皮筋被拉長(zhǎng)的程度”來(lái)顯示“浮力的大小”。

2.對(duì)比法：比較兩次活動(dòng)中觀察到的橡皮筋所處的位置，得到浮力的方向“總是”豎直向上的;比較兩次活動(dòng)中觀察到的橡皮伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度，以及乒乓球進(jìn)入水中的體積，認(rèn)識(shí)到影響浮力大小的因素。

三、總結(jié)“水產(chǎn)生浮力”的實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)：①.實(shí)驗(yàn)素材為常見日常生活用品中獲得，適合開展家庭小實(shí)驗(yàn)，將課堂實(shí)驗(yàn)拓展到課外，有利于提高學(xué)生參與活動(dòng)的程度;②.擇優(yōu)選用學(xué)生在家制作的活動(dòng)裝置后，用作課堂實(shí)驗(yàn)教具，而且能開展分組實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，既提高課堂實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的效率，又可以激發(fā)學(xué)生積極參與課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的興趣，讓學(xué)生能感受到實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的獲得感;③.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，而且現(xiàn)象能維持較長(zhǎng)時(shí)間，如：a.通過(guò)“乒乓球向上運(yùn)動(dòng)起來(lái)”能說(shuō)明乒乓球受到了水的浮力;b.通過(guò)“橡皮筋處于豎直位置”能顯示出浮力的方向;④.實(shí)驗(yàn)裝置攜帶方便，可重復(fù)利用，而且自制實(shí)驗(yàn)裝置能拓展其他用途，比如：通過(guò)“橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度變化”來(lái)顯示出乒乓球受到水的浮力大小也在變化，進(jìn)而引出“影響浮力大小的因素”。

創(chuàng)新點(diǎn)（改進(jìn)新設(shè)想）：①.在連接乒乓球和塑料杯底時(shí)，橡皮筋要垂直插入孔中后再用熱熔膠固定;②.能在上面打上刻度的透明塑料片來(lái)代替紙條，貼在內(nèi)側(cè)，可以與水直接接觸，更能精確判斷指針?biāo)傅母叨?③.用泡沫塑料代替乒乓球，增大浮力，從而增大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;④. 為了減少指針本身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，利用錫箔紙做指針，減輕指針重力給實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象帶來(lái)影響，同時(shí)將指針與泡沫塑料固定，要求指針能與塑料片保持垂直;⑤.橡皮筋改成彈性好的彈簧，增大浮力產(chǎn)生的效果;⑥. 泡沫塑料用電熱絲切割成長(zhǎng)方體，以及引入刻度，這樣的實(shí)驗(yàn)裝置可將定性實(shí)驗(yàn)改成定量實(shí)驗(yàn)。

綜上所述，認(rèn)識(shí)到了用“手按礦泉水瓶”活動(dòng)來(lái)體現(xiàn)“水產(chǎn)生浮力”存在不足，筆者從尋找實(shí)驗(yàn)素材、闡述制作過(guò)程、演示操作步驟、分析新問(wèn)題、總結(jié)改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)以及改進(jìn)新設(shè)想等方面，制作“水產(chǎn)生浮力”的實(shí)驗(yàn)裝置，然后將自制實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)用于課堂教學(xué)，成功地將演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變成學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可視度，提高了學(xué)生的參與程度，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索實(shí)踐的能力。通過(guò)參與制作實(shí)驗(yàn)裝置的過(guò)程，筆者通過(guò)手機(jī)拍攝照片或錄制視頻，并制成活動(dòng)紀(jì)念相冊(cè)或視頻，記錄了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中付出的努力和收獲的樂(lè)趣，讓學(xué)生對(duì)研究過(guò)程有了切身體驗(yàn)，也獲得了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新過(guò)程中所帶來(lái)的成就感，同時(shí)也讓學(xué)生的意識(shí)到從感性認(rèn)識(shí)上升到理性思考的重要性，意識(shí)到解決問(wèn)題需要回歸到理性思考中。