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        基于創(chuàng)客教育下的高中物理課外實驗開發(fā)與研究

        2021-11-05 13:53:36楊薈民
        中學(xué)理科園地 2021年5期
        關(guān)鍵詞:課外實驗創(chuàng)客教育能力培養(yǎng)

        楊薈民

        摘? ?要:利用課堂上所學(xué)的高中物理知識,教師帶領(lǐng)學(xué)生去開發(fā)和研究新的物理課外實驗,在遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律的同時,使學(xué)生們的觀察水平、動手本領(lǐng)、探究技能、創(chuàng)新意識、創(chuàng)造能力等綜合能力都得到培養(yǎng)。

        關(guān)鍵詞:創(chuàng)客教育;課外實驗;能力培養(yǎng)

        創(chuàng)客教育注重的是學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力的養(yǎng)成,是一種提倡實踐創(chuàng)新的教育方式。鑒于創(chuàng)客教育下的高中物理課外實驗特別關(guān)注“實踐創(chuàng)新”,重點是倡導(dǎo)以學(xué)生的愛好興趣為基礎(chǔ),實際的生活問題為教學(xué)方向,以動手實踐為活動形式,強調(diào)應(yīng)用自己所學(xué)的知識來解決實際問題的能力,提倡小組合作,將想法變成現(xiàn)實,還可適當(dāng)拓寬和挖深來豐富學(xué)生的知識面,從而使學(xué)生的觀察水平、動手本領(lǐng)、探究技能、創(chuàng)新意識、創(chuàng)造能力等綜合能力都得到培養(yǎng)。

        高中物理課外實驗我校是以開設(shè)校本課程的形式讓學(xué)生參與的。這是一門以體驗式學(xué)習(xí)為主,全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),以培養(yǎng)“物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”為目標(biāo)致力于把學(xué)生培養(yǎng)成創(chuàng)新人才的校本課程。課程主張以趣味性、科學(xué)性、實踐性為思路,讓學(xué)生主動參與其中,聆聽科學(xué)、感受科學(xué)、觸摸科學(xué),從而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)課外物理知識,提高他們的實踐創(chuàng)新能力。

        下面,就自己的教學(xué)經(jīng)驗,給大家簡單介紹幾個有趣的高中物理課外實驗。

        1? 水火箭的制作

        所謂“水火箭”就是利用廢棄的飲料瓶制作成的氣壓式噴水火箭。我們在飲料瓶中灌入適量的水,用打氣筒向瓶中充入空氣。當(dāng)瓶里的壓力足夠大時,瓶里的空氣就把水從水火箭尾部的噴嘴向下方高速噴出,由牛頓第三定律,水火箭就在反作用力下快速上升。其原理與火箭相同,但噴出的是水,故稱為“水火箭”。

        水火箭的制作比較簡單,教師可以把材料給學(xué)生,讓他們根據(jù)材料自主設(shè)計制作完成。所需要的實驗器材:600 ml塑料可樂瓶兩個、膠帶、硬紙板(制作尾翼和火箭頭)、外六角小扳手、剪刀、帶孔橡膠塞、氣門嘴、打氣筒、發(fā)射架。制作方案:取一個可樂瓶剪掉瓶子底部作為水火箭的前段,另一個可樂瓶粘上尾翼作為后段;將前后兩段用膠帶粘牢;依次將六角螺母、墊圈、橡膠塞套在氣嘴主螺桿上,用六角小扳手固定安裝好橡膠塞氣嘴;向后段可樂瓶中加入三分之一的水,把橡膠塞氣嘴塞進(jìn)瓶口;將制作完成的水火箭放在自制的發(fā)射架上發(fā)射即可。

        學(xué)生對發(fā)射水火箭很感興趣并已有一定的力學(xué)知識,對原理也容易理解。教師指導(dǎo)學(xué)生制作——試射——改進(jìn)——比賽,使火箭模型趨于完美,在制作水火箭的過程中出現(xiàn)的一些問題都得到有效地解決,教學(xué)的重點和難點是尾翼的制作。教師還可以帶領(lǐng)學(xué)生討論更難的多級水火箭的制作。

        2? 制作電動機模型

        電動機是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的一種設(shè)備,主要由定子與轉(zhuǎn)子組成。本案例有一點點難度,需要用到安培力的知識,通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用,而力的方向跟電流的方向和磁場的方向有關(guān),學(xué)生在知道線圈在磁場中的受力情況和直流電動機的工作原理后,可以在教師的啟發(fā)和幫助下讓他們能自主設(shè)計一臺屬于自己的直流電動機。

        所需要的實驗器材:漆包線、回形針兩根、鉗子、小刀、硬紙板、帶導(dǎo)線的電池盒、5號電池兩粒、強磁鐵等。制作步驟為:將漆包線在兩根手指上繞成匝數(shù)為6匝的線圈,兩頭各留出3 cm左右;把線圈整形,用兩頭的漆包線把線圈繞緊;用小刀把兩頭的漆包線一頭漆皮全部刮掉,另一頭漆皮刮半圈;用鉗子把曲別針做成兩支架,按線圈長度用圖釘固定好支架的位置,把線圈架在支架上,磁鐵放在線圈下面;用導(dǎo)線連接電池,輕輕播動下線圈,自制的直流小電動機就轉(zhuǎn)動起來了。

        學(xué)生制作的直流電動機的定子是強磁鐵,轉(zhuǎn)子是線圈。線圈是用漆包線自己繞制,重難點就是教師啟發(fā)學(xué)生思考怎么使線圈能夠持續(xù)的轉(zhuǎn)動。

        3? 面包板電子實驗

        這個案例屬于比較復(fù)雜的小實驗,用到的知識點比較多,教師可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計完成。

        先由教師介紹學(xué)生沒見過的面包板。面包板的規(guī)格很多,我課堂上提供的是具有標(biāo)準(zhǔn)插孔間距的46列實驗插板。46列實驗插板中間有一凹槽,其兩邊分布23列五個內(nèi)部相連的插孔,列與列之間的插孔相互絕緣。插板的上下另外分布兩條編號為“X”和“Y”、五個一排共四組的插孔,內(nèi)部分別相連。一般情況,“X”設(shè)定為電源正極,“Y”做為負(fù)極。在進(jìn)行實驗時,根據(jù)電路的連接要求,注意順勢插入元件引腳,避免過分用力折彎引腳,并確保與插孔簧片接觸良好,就此連接成所要求的實驗電路。所要的器材:帶導(dǎo)線的電池盒、三極管(9013)、發(fā)光二極管、100 Ω和100 kΩ的色環(huán)電阻、光敏電阻、公對公杜邦線。

        以圖1電路圖和實物圖為例是“見光就暗的光控?zé)簟?,用不透光物體罩住光敏電阻R2,LED發(fā)光,見光則暗。

        教師還可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計難度更大的“節(jié)拍器(器材:帶導(dǎo)線的電池盒、開關(guān)、10 μF電容器、三極管(9012和9013)、100 kΩ的色環(huán)電阻、蜂鳴器、公對公杜邦線)”。

        圖2中的C1是選用的是10 μF,揚聲器發(fā)出有規(guī)律的“嗒嗒”聲,可以做節(jié)拍器。教師可以再引導(dǎo)學(xué)生對該電路進(jìn)行改變,一步一步指導(dǎo)學(xué)生完成。若C1選用1 μF時則發(fā)出機槍聲。若C1選用104時則發(fā)出報警聲;將R1換成兩根導(dǎo)線可以做成水位報警器、嬰兒報尿器等實用電子裝置。

        高中學(xué)生在學(xué)習(xí)了電學(xué)后,他們對于物理電路圖的簡化、電路動態(tài)分析、故障分析都能很好的解決,也會用導(dǎo)線連接實物圖。教師著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)情感和技術(shù)能力,指引學(xué)生從淺到深、循次而進(jìn),體驗動手實踐的樂趣,營造實踐創(chuàng)新的條件。

        4? 結(jié)語

        教師對高中物理課外實驗開發(fā)與研究使學(xué)生收獲的不僅僅是知識和所制作的模型,更重要收獲的是課堂所帶來的喜悅,對科學(xué)技術(shù)和物理實驗的樂趣以及自身綜合能力的提高。

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