用自制教具促进学生的科学探究(2)

传统的浮力实验相对有点复杂，而这个浮力实验简易，并且通过装有不同量水的两个小瓶的对比，更容易观察影响小瓶下沉与上升的因素，从而得出实验结论。当装有少量水的小瓶装入更多水时，其重力大于其所受的浮力，所以下沉；松手时，小瓶里水流出，其重力小于浮力，所以上升。这个教具设计简单、易行、美观，操作起来方便、可行，把抽象的物理概念直观化，能够调动学生的学习兴趣，促使学生在动手中学到新知识。

【案例3】：恒星周年视差模拟实验装置改进

1．教材中的设计存在的不足

(1)操作难度大。教材选择在操场中开展这个实验，虽然模拟的效果比较好．但是在实际教学中操作难度比较大，因为在操场上学生的纪律很难调控，并且教师演示或者学生示范所观察到的结果也都无法呈现给全班学生。

(2)模拟效果差。教材让学生在圆圈上背对着红色原点转动一周，表示“地球”围绕着“太阳”公转一周。我们在教学过程中发现，这样的模拟情境不够形象，以至于学生无法理解“要背对太阳转动”的意义所在，导致他们在实验过程中经常出现随意转动的现象，从而使这个模拟实验难以再现现实的情境，失去了模拟的意义。

为了弥补以上几点不足，笔者从自身的教学实践出发，改进并自制了“恒星周年视差模拟实验装置”。

2．改进与自制模拟实验器材

(1)“恒星周年视差模拟实验装置”主要组成部分(图1、2、3、4、5)。

(2)为了解决教材设计中存在的两个不足，本装置主要从以下几个方面进行改进和自制：

①该装置运用了最新科技产品无线电脑摄像头（见图5），并把它置于地球仪之中（见图4）。有了这套演示设备，教师就可以在更大的范围内开展演示实验，而不用担心学生看不见的问题，因为所有的现象都能通过它呈现在教室的大屏幕上，让每个孩子都能身临其境。这样不仅可以降低教师的演示难度，而且学生做示范实验时也能把摄像头拿在手上，并把自己看到的现象实时地展现给其他同学，使得示范的结果更好地面向全体学生。

②该装置将摄像头放在地球仪中，通过地球仪的转动来模拟地球公转，能让孩子们实时地看到“地球上的人”看到的现象，这样的模拟效果更加形象逼真。不仅如此，该装置通过“地球公转轨道图”(见图3)上一半黑一半亮的地球，非常形象地提醒学生只有背对太阳才能看到太阳以外的两颗恒星，并且通过箭头和椭圆形轨道，引导学生要沿着椭圆形的轨道移动，这样设计有助于加强分组实验的规范性，提高模拟实验的可靠性。

【案例4】人体消化器官模拟器

材料：漏斗、透明塑料管、挂水用的比较厚的塑料袋、乒乓球、长简袜、馒头渣或豆渣。

制作方法：将人体的消化器官分为两个部分，口腔、食道、胃作为一个部分；小肠、大肠作为另外一部分。

1．首先，用一漏斗来模拟口腔，用透明塑料管来模拟食道。漏斗颈部能紧塞在透明塑料管内。

2．将画好的胃的外形图蒙在挂水用的比较厚的透明大塑料袋上，裁剪成两片胃的外形。

3．将裁好的两片“胃”边缘部分沿烛火加热至粘黏起来，这样就做成了一个外形与胃相似、透明、可以模拟蠕动的“胃”。

4．将长筒袜剪成两半，这样的口径大小比较合适，再缝合模拟小肠、大肠。用乒乓球模拟食团在肠道中的前进。

【案例5】“钢索桥模拟实验”改进

1．“钢索桥模拟实验装置”的主要组成部分(见图1、2、3、4、5)。

2．为了解决教材设计中存在的两个不足，本装置主要从以下几个方面进行改进和自制：

①该装置利用拉力测量器（见图5）来测量“主钢缆”受到的拉力大小，因为它可以将测量的结果留住（见图1）。这种测量方法既规范又准确，有利于学生准确地记录实验的结果。

②该装置的主体结构（桥塔和桥面）与现实的钢索桥结构比较接近，并且它是通过将“主钢缆”绕到不同高度的定滑轮上来改变桥塔高度，但不改变桥面的高度，这样设计不但可以让它在做对比实验时能保持钢索桥原有的结构特点，而且能严格地控制好对比实验中各个因素，保证实验的有效性。

教具创新在于突破局限

【案例1】“拉力与弹簧拉伸长度之间的关系”实验改进

将弹簧拉伸的长度图表倒贴在实验的底板上，学生实验时，用铅笔可以直接点出弹簧拉伸后在坐标图上的位置。实验完成后将图表上的各点连接，可以一目了然地看出拉力与弹簧拉伸长度之间的关系。

这是从现有实验器材的缺陷中寻找改进教具的方法，达到了简化操作步骤、缩短实验时间、改善实验效果的目的。

【案例2】“搭房子”的器材改进

学生们开始使用报纸卷成纸棍搭建房子，在搭建到一定高度后，由于承受力差，搭建的房屋还未完工就倒塌了。教师引导学生想办法，自己找材料去研究。学生想到用木制尺子搭建，但是拼接时没有办法固定，于是孩子们向老师求助。老师将学校废弃的小黑板，裁成大小一样的八边形，将它们和两种长短不同尺寸的木尺子钻好孔，并购置了一些大小适宜的螺母螺帽，供孩子们开展搭房子活动。这一教具的制作方便拆装，可以多次重复。

【案例3】风的形成演示器改进

仪器装置图

本教具相当于透明炉灶，材料易得，构造简单，制作方便，便于操作。蜡烛点燃时，烟从进气孔被吸进，罩口上方的风轮转动（图1）；蜡烛熄灭时，烟不进入钟罩，风轮不转动（图2）。借助此教具演示空气流动，直观、形象，使学生一目了然，能够深刻理解“蜡烛燃烧产生的热量使空气流动成风”。

1．制作材料及方法

在钟罩下端的壁上钻一个直径约1厘米小孔（用玻璃店的玻璃钻头钻孔）。

从铝质易拉罐或稍厚的纸上剪下直径2.5厘米的圆片，剪成风轮，圆心插一根针，针孔穿一条长20—30厘米的细线，切两小粒橡皮穿在针上，夹住风轮。

2．使用方法及效果

①将玻璃板平放在桌面上。

②点燃蜡烛放在玻璃板上。

③揭去钟罩的帽盖，把钟罩罩在蜡烛上。

④点燃线香靠近进气孔，烟被吸进钟罩。

⑤手提风轮上的细线，把风轮靠近罩口上方，风轮转动。

⑥熄灭蜡烛，将点燃的线香靠近进气孔，烟不进入钟罩，风轮不再转动。

【案例4】空气传声实验改进

材料：胶塞、烧瓶、夹子、胶管、两用气筒、小铃铛、线绳、玻璃管。

制作方法：将胶塞打一个小于玻璃管径的小孔，把带胶管的玻璃管插入胶塞，用线绳一端系上小铃铛，另一端固定在胶塞上，盖紧瓶口。

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