用自制教具促进学生的科学探究(3)

使用说明：用手摇动烧瓶，瓶内小铃铛会发出清晰的声音。用两用气筒将瓶内的空气抽出，用夹子夹紧胶管，再摇动瓶子听不到声音。

【案例5】“力能使物体发生形变”实验改进

实验中对固体施力时，学生很难察觉，可能导致学生对知识点的质疑。

●在烧瓶中灌满红墨水的溶液。

●将带单孔橡皮塞的毛细玻璃管塞人烧瓶口，可以看到毛细玻璃管中有一段红色的水柱。

●用双手在烧瓶两侧施加压力，毛细管中的液面明显上升。

通过这一实验，使学生直观地观察到坚固的固体表面受力时发生了形变，加深了学生的感性认识。

【案例6】小孔成像实验仪器改进

传统的实验是用蜡烛作为光源进行演示的，但存在明显的缺点：

第一，亮度不高，白天做实验效果不明显；

第二，学生观察不方便，教师操作不方便；

第三，因蜡烛的火苗成椭圆形，图像到位不明显。

大家知道，小孔成像是因为光具有直线传播的特点。为了操作演示和分析方便，我们用了十几个红色发光二极管串、并联后，组合成一个“A”形的图案。因为：第一，“A”的倒立图像明显；第二，光点便于分析。在演示过程中，我们用一根白色棉线代替光线，将线头一端按在一个发光点上，另一端穿过小孔，拉直线绳落在成像屏上，并用笔在端点上描点。用同样的方法对所有的发光二极管进行拉线描点，在屏上先描绘出一个倒立的“A”，使学生在理论上认识小孔成像的原理，然后再经过通电演示来验证理论与实践的统一。这一实验不仅使学生懂得了小孔能成像，而且明白了为什么能成像，为什么倒立，使学生真正理解了小孔成像的原理，并且渗透了像素的概念：光点越多，图像越清晰。

如果说“小孔成像仪”是学习理论的基础，那么“小孔成像房”便给了学生亲自体验和应用的机会。小孔成像仪对于发光的物体能成像，那么自然光线下的物体能成像吗？这一问题不仅学生有疑惑，有的教师可能也不敢相信，理由是物体本身不发光。为了走出这一误区，有教师利用学校的闲置彩钢房，封闭了窗户，打开一个小孔，做成了一间“小孔成像房”，让所有学生参与实验活动。当学生在房内成像屏上清晰地看到房外同学们的活动情况时，他们对“小孔”的神奇惊叹不已。整个活动轰动了全校，师生们争先恐后地参与体验活动。通过这一实验，师生们明白了自然光下的物体虽不发光，但它反射光，也相当于发光体，因此，也能成像。通过这些实验活动，在老师的指点下，学生都成功地模仿制作出了“小孔照相机模型”和“小孔成像装置”，极大地调动和培养了学生学科学、用科学的积极性。

【案例7】《空气有重量吗》实验改进

《空气有重量吗》一课中有两个实验用来验证空气有重量：用简易小天平来测量空气是否有重量（如图1）和用天平称量打足气的皮球中空气的重量(如图2)。

在实际操作中，这两个实验都有不同的难度，效果不理想。用简易小天平来称空气是否有重量，其实质是测量气球内压缩空气的重量。因为气球的压缩性有限，里面产生的压缩空气也很有限。简易天平的灵敏度不高，这些压缩空气的重量不足以使简易天平产生明显的变化，并且整个实验不可控因素很多，使观察到的结果误差较大。换用天平测量，天平的灵敏度提高了，皮球中产生的压缩空气也多了，按说效果应该很明显了。然而在实际操作中，我们会发现充足气的皮球由于体积比较大，放在托盘中会和中间的分度盘卡住，操作更加不方便。

可以利用杠杆原理，设计制作一个“空气有重量演示器”。制作一个不等臂天平（图3），长臂是短臂的很多倍。我们知道，当把充足气的气球挂在长臂一端，这样气球内压缩空气的重量可以被成倍放大。而且气球采用下挂式，可以避免用天平测量皮球内空气重量时，皮球卡在托盘上产生的问题。在实际使用时，只要往气球里稍微吹点气，杠杆就能明显倾斜，同时也能看到天平指针发生了偏转（图4）。实验中多次吹入空气会发现指针偏转角度不同，从而得知角度不同是由于气球里压缩空气的重量不同造成的。

这样，学生就能直观地看到空气有重量，从而很好地建立这一科学概念。

在设计自制教具时，应该注意到，有些器材不适合自制，有些材料不宜用来自制教具。如：

1．测量仪器：由于教师没有合适的设备，无法保证仪器的精密度，一般不要自制。

2．计量用度量衡仪器：度、量、衡器需要符合计量标准，一般学校没有制作条件。

3．显微镜：小学没有专用工具，不能自己制造和维修光学显微镜。

4．为了保证安全，不宜直接使用带有微量放射线的荧光材料，水银、火药、含铅量多的粘土、农药、没有进行磨边处理的玻璃片等也不宜使用。

5．不要让学生直接处理会引起过敏的植物、有毒的鱼类，不要捕杀珍奇的鸟类作标本。

6．为自制教具而搜集的日常生活用品应该是清洁的。不要使用发霉、变质的东西。

7．厚度不均匀的玻璃瓶、塑料容器不宜设计成加热容器。

8．自制教具的电压都应控制在安全电压范围之内。

浙江省宁波市北仑区滨海国际合作学校( 315830)

（责任编辑刘绍江）

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