以多功能科學(xué)教具激發(fā)初中生的科學(xué)思維

嚴(yán)倩 李玲燕 韓鳳琴 林超

【摘要】通過(guò)多功能科學(xué)教具，將多個(gè)分散的知識(shí)點(diǎn)集于一身，不但有助于初中生尋找不同實(shí)驗(yàn)的基本共同特征，從而更好地把握內(nèi)在原理，還促進(jìn)學(xué)生對(duì)同一件教具進(jìn)行反復(fù)深入思考，想出更多基于此教具的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，逐步激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)科學(xué)的內(nèi)在興趣和像科學(xué)家一般的科學(xué)思維。

【關(guān)鍵詞】多功能科學(xué)教具；實(shí)驗(yàn)原理；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；科學(xué)思維

如今的初中科學(xué)教學(xué)看似綜合，實(shí)則獨(dú)立化，知識(shí)點(diǎn)分散，學(xué)生學(xué)習(xí)吃力。大量的題海戰(zhàn)術(shù)讓學(xué)生對(duì)科學(xué)失去興趣。這主要是因?yàn)榭茖W(xué)知識(shí)點(diǎn)之間沒(méi)有聯(lián)結(jié)，缺乏關(guān)聯(lián)性，學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)少，然而實(shí)驗(yàn)恰恰是初中科學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)，是激發(fā)學(xué)生科學(xué)思維的重要手段。基于以上兩點(diǎn)，提出多功能科學(xué)教具，主要通過(guò)一個(gè)基本教具，稍微改變條件，能夠展示不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，清楚直觀地闡明不同的實(shí)驗(yàn)原理。與此同時(shí)，讓學(xué)生感受到只要善于思考，科學(xué)可以是環(huán)環(huán)相扣，密切相關(guān)的，可以是妙趣橫生，給人無(wú)限驚喜的，從而激發(fā)學(xué)生動(dòng)手自己創(chuàng)作多功能教具及形成像科學(xué)家一般的科學(xué)思維。

一、教具展示

由舊窗簾架子、滑鉤和木頭做成“窗簾滑鉤”，并以此作為多功能教具的基本骨架，如圖1。通過(guò)在掛鉤下掛氣球、磁鐵、通電螺線管、木板體現(xiàn)力、磁場(chǎng)等相關(guān)知識(shí)。

1.1 力的作用力與反作用力的方向相反

把吹滿氣的氣球掛在滑鉤上，手放開(kāi)后觀察到氣球朝著背離氣球口的方向運(yùn)動(dòng)。在感受氣體向氣球口的方向逃出的同時(shí)，氣球卻向反向運(yùn)動(dòng)，想到是空氣使氣球發(fā)生運(yùn)動(dòng)。而空氣為何會(huì)給氣球這個(gè)力呢？原來(lái)是氣球口逃出的氣體給空氣一個(gè)作用，空氣給氣球一個(gè)反作用，使氣球運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明力的作用相互的，且力的作用力與反作用力的方向相反。氣球教具如圖2：

1.2同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引

把兩個(gè)條形磁鐵水平掛在滑鉤下（N、N相對(duì)或S、S相對(duì)），一塊條形磁鐵不動(dòng)，手給另一塊條形磁鐵一個(gè)推力，發(fā)現(xiàn)這塊磁鐵往前運(yùn)動(dòng)后又反彈了回去，說(shuō)明同名磁極相互排斥。換為N、S相對(duì)，同樣操作，發(fā)現(xiàn)兩塊磁體相互吸引，說(shuō)明異名磁極相互吸引。磁極教具如圖3：

1.3 通電螺線管周圍存在磁場(chǎng)

在滑鉤下掛一個(gè)帶有閉合電路的通電螺線管，在螺線管的一邊掛上N極朝向螺線管的條形磁鐵，如果條形磁鐵被吸引，說(shuō)明通電螺線管周圍存在磁場(chǎng)，也說(shuō)明螺線管離條形磁鐵近的一端是S極，另一端是N極，由此判斷電流流向。也可以先說(shuō)出電流流向，讓學(xué)生猜測(cè)條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如圖4：

1.4摩擦力可以成為動(dòng)力

在滑鉤下掛一輛遙控汽車，按下遙控開(kāi)關(guān)，汽車不運(yùn)動(dòng)。然后在汽車下掛一個(gè)木板，按下遙控開(kāi)關(guān)，汽車向前運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明木板給汽車的摩擦力方向是向左的，是汽車向前運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。接著用手按住汽車，按下遙控開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)汽車輪子運(yùn)動(dòng)，汽車不動(dòng)，而木板向后運(yùn)動(dòng)。此時(shí)木板給小車的摩擦力仍向左。由力的作用是相互的，說(shuō)明此時(shí)汽車給木板一個(gè)向右的摩擦力，是木板向右運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。如圖5：

二、多功能教具優(yōu)點(diǎn)

2.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯

“窗簾滑鉤”多功能教具克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的缺陷，使實(shí)驗(yàn)原理可視化，更直觀地體現(xiàn)出來(lái)?！皻馇蚪叹摺敝?，掛在滑鉤上的氣球放氣后的反向運(yùn)動(dòng)比不掛滑鉤時(shí)要慢些，學(xué)生可以對(duì)此過(guò)程氣球的運(yùn)動(dòng)觀察更仔細(xì)；接下來(lái)?xiàng)l形磁鐵的運(yùn)動(dòng)和小車、木板的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象都十分明顯，且該教具比較大，后排的學(xué)生也可以清楚看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，做到人人參與觀察討論。通過(guò)形象、直觀、生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生的注意力、感知力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好地激發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，探究能力，實(shí)踐動(dòng)手能力，并在主動(dòng)學(xué)習(xí)中逐步培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，達(dá)到優(yōu)化科學(xué)教學(xué)的目的。

2.2 突破教學(xué)重難點(diǎn)，省時(shí)

“氣球教具”中，將氣球掛在滑鉤上保證了氣球水平運(yùn)動(dòng)，而不是在空中亂飛，看不清運(yùn)動(dòng)方向。此實(shí)驗(yàn)?zāi)芸焖儆^察到氣球運(yùn)動(dòng)方向與放氣方向相反，說(shuō)明力的作用力與反作用力的方向相反。避免了因?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象不明顯或有歧義而產(chǎn)生無(wú)關(guān)爭(zhēng)論，快速突破教學(xué)重難點(diǎn)。

“磁極教具”中，平時(shí)都是用手抓條形磁鐵去靠近另一塊條形磁鐵，但是容易讓人覺(jué)得是自己手在用力。該實(shí)驗(yàn)不讓手作用在磁鐵上，讓磁鐵在滑鉤下憑借雙方的作用力自行滑動(dòng)，更可以說(shuō)明同名磁極與異名磁極的作用力不同。第三個(gè)實(shí)驗(yàn)也是相同道理，排除手的影響。

“摩擦力教具”設(shè)計(jì)巧妙，平時(shí)都沒(méi)有關(guān)注到手按住汽車會(huì)出現(xiàn)怎樣的情況，手按住后木板向右運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有給木板推力，木板能運(yùn)動(dòng)，更說(shuō)明了摩擦力不僅僅是學(xué)生常認(rèn)為的阻力，有時(shí)也可以成為動(dòng)力。這個(gè)操作方便迅速的實(shí)驗(yàn)快速突破重難點(diǎn)，留給學(xué)生更多的時(shí)間去內(nèi)化。

這四個(gè)實(shí)驗(yàn)中（1）（4）取自于生活、（2）（3）取自于教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，對(duì)生活實(shí)驗(yàn)缺陷的改正和對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的疑惑的解答，使教學(xué)重難點(diǎn)迅速突破，達(dá)到高效課堂的目標(biāo)。

2.3 實(shí)驗(yàn)新穎

不管是4個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還是窗簾滑鉤的設(shè)計(jì)都很新穎，關(guān)注到我們平時(shí)不太關(guān)注的地方，讓人眼前一亮，頗為驚喜。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)更能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，這樣的課堂更能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，課堂生機(jī)勃勃、生動(dòng)有趣。

2.4 激發(fā)學(xué)生思考興趣

為什么這些實(shí)驗(yàn)都可以用這一個(gè)多功能教具來(lái)體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)原理呢，想必“窗簾掛鉤”不僅僅只是將它們放在更顯眼的地方可以讓在座學(xué)生都看到，更主要的是它們有些共通的地方，讓彼此有聯(lián)系。仔細(xì)思考可以發(fā)現(xiàn)教科書(shū)上的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)都存在一個(gè)巨大的缺陷，就是未考慮外力手對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，也就是說(shuō)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有可能是手在發(fā)揮作用。而這個(gè)教具避免使用手，用的是滑鉤，讓滑鉤運(yùn)動(dòng)的力只能來(lái)自氣球、磁鐵、通電螺線管、汽車與木塊本身，從而讓學(xué)生深切感受到實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)。

2.5 教具功能豐富，一具多用

他們?cè)摻叹哂泻芏喙δ?，學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，易得出“力的作用是相互的”、“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”、“通電螺線管周圍存在磁場(chǎng)”、“摩擦力可以成為動(dòng)力”等科學(xué)知識(shí)。

2.6 制作簡(jiǎn)便，攜帶方便

金屬棒可拆卸，用時(shí)只要插進(jìn)旁邊兩根金屬棒內(nèi)即可進(jìn)行展示。滑鉤可自行裝卸。實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單明了，學(xué)生對(duì)窗簾滑鉤十分熟悉，便于快速投入實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行思考。

2.7 教具材料便宜

教具材料便宜，都是日常生活中隨處可見(jiàn)的窗簾桿和滑鉤，所以取材范圍廣。

2.8 給學(xué)生思想啟迪作用大

平日里如此常見(jiàn)的窗簾滑鉤竟可以制成一個(gè)簡(jiǎn)便且有趣的教具，而且有如此多的功能，可以展示多個(gè)實(shí)驗(yàn)，并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，可以極大地激發(fā)起學(xué)生對(duì)日常生活物品的再次改造，制作出更多有趣的實(shí)驗(yàn)器具，開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維和探索欲望。

2.9 教具安全

該教具老師演示安全、學(xué)生操作安全，不太會(huì)有安全隱患，可以讓學(xué)生盡情動(dòng)手體驗(yàn)，感悟科學(xué)知識(shí)與規(guī)律。

三、小結(jié)

因此，在初中科學(xué)教學(xué)中，教師們要多鉆研教材上實(shí)驗(yàn)的缺陷及尋找更能清楚講透科學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)，多留心觀察身邊的事物，利用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器材來(lái)直觀揭示科學(xué)知識(shí)，給學(xué)生留下深刻印象，潛移默化地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、探究的欲望和興趣，從而培養(yǎng)學(xué)生具有科學(xué)家般思考問(wèn)題的邏輯思維能力。