在自制教具中學以致用

孟祥忠 卞靜

摘 要 反沖現(xiàn)象是青島版小學科學“充氣的玩具”中的一節(jié)內(nèi)容。為讓學生更好地認識反沖現(xiàn)象，體驗反沖現(xiàn)象在火箭發(fā)射過程中的震撼應(yīng)用，在教學中設(shè)計制作模擬火箭發(fā)射器，并對該教具的結(jié)構(gòu)組成、制作材料、制作方法與流程、使用方法與操作過程、特點及設(shè)計理念作了詳細說明，旨在通過小制作活動激發(fā)學生學習科學的興趣，培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新意識。

關(guān)鍵詞 教具；反沖現(xiàn)象；火箭；模擬器

中圖分類號：G623.6 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）13-0036-03

1 前言

教具指的是用來講解說明某事物的模型、實物、標本、儀器、圖表、幻燈等，包括教學儀器、實驗實訓設(shè)備、教學標本、教學模型等。教具的使用能激發(fā)學生的學習興趣，突出教學重點，突破教學難點，優(yōu)化課堂教學結(jié)構(gòu)，發(fā)展學生創(chuàng)新思維力，有效提高教學效率。自制教具除了能發(fā)揮傳統(tǒng)教具的作用，還能克服傳統(tǒng)教具的短板，實現(xiàn)對知識更好的揭示與實踐。而教具制作過程實現(xiàn)了知識與技術(shù)的深度融合，不僅可以加深教師對知識的理解，還可以培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新意識。

2 教具創(chuàng)作的背景及意義

創(chuàng)新是民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力，也是中華民族最深沉的民族稟賦。“科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力”這句話賦予新時代的意義就是：科技創(chuàng)新是中華民族富國強民的不二選擇，是中華民族建設(shè)社會主義的法寶，是照耀中華民族前進的燈塔。神舟系列火箭的成功發(fā)射展示了我國的經(jīng)濟實力、科技水平、綜合國力，提高了我國在國際社會中的地位，增強了中華民族的自豪感、凝聚力和自信心，極大地振奮了民族精神，鼓舞了全國人民。

知識來源于生活而又服務(wù)于生活，生活中處處有科學。小知識有大應(yīng)用，小道理能解決大問題。神舟系列火箭的成功發(fā)射是生活中對反沖現(xiàn)象的應(yīng)用。青島版小學科學教材中“充氣的玩具”一節(jié)中講述了反沖現(xiàn)象。

3 教具的用途

通過對模擬教具的制作和演示，不僅讓學生進一步拓展了對反沖現(xiàn)象的認識及對反沖原理的理解，而且能讓學生深刻地感受到科學知識在現(xiàn)實生活中的重要應(yīng)用，進一步激發(fā)學生學習科學的興趣，引發(fā)學生對科學問題的思考與探究。

4 教具的結(jié)構(gòu)組成

結(jié)構(gòu)組成包括軌道塔架、火箭底座、燃料加注裝置、啟動點火裝置、模擬火箭。

5 制作材料

制作材料包括木工板、細金屬絲、螺絲釘、細金屬棒、塑料瓶、橡皮塞、縫衣針、輸液器針頭、導線、電池盒、電池、脈沖點火器、點火開關(guān)、打火機、塑料飲料瓶。

6 制作方法與流程

用木工板、螺絲釘、金屬絲、細金屬棒制作發(fā)射軌道塔架（圖1）

1）制作塔架底座：用長40 cm、寬20 cm的木工板制作底座，在長的兩側(cè)用長20 cm、寬1 cm的木工板條當腳，保持底座的穩(wěn)固性。

2）制作塔架支柱：用長80 cm、寬10 cm的兩塊木工板制作支柱，分別固定立在距底座長的外邊緣10 cm處。

3）制作塔架頂部：用長20 cm、寬20 cm的木工板制作塔架頂部，并和支柱上端固定連接。

4）打孔：底座和頂部正中間處各打出直徑為7 cm的圓孔（注意上下對準）。

5）拉鐵絲：在兩孔的周圍均勻且上下對應(yīng)著固定幾根螺絲釘，在上下對應(yīng)的螺絲釘之間較緊地拉出金屬絲。

6）用螺絲釘在兩側(cè)的立柱上距底部以上6 cm的高度正中間處各鉆出一個小孔，用于固定火箭底座。

軌道塔架的作用：可以固定火箭底座，同時可以保持火箭發(fā)射后飛行的方向，保證實驗的安全。

用塑料瓶、螺絲釘、橡皮塞制作火箭底座（圖2） 制作底座支架，取材質(zhì)結(jié)實的塑料飲料瓶，剪去上部至瓶子最粗處，截取處要平整；取橡皮塞，把螺絲釘從飲料瓶底處鉆出與橡皮塞牢固連接；在橡皮塞兩側(cè)對應(yīng)處用鋼鋸條磨出較淺的凹槽；在飲料瓶距底部6 cm高度處對應(yīng)鉆出兩個小孔?；鸺鬃淖饔茫嚎梢怨潭ɑ鸺?。

用打火機、醫(yī)用靜脈輸液器制作燃料加注裝置（圖3） 取醫(yī)用靜脈輸液器的帶針頭段，把針頭從火箭底座中的橡皮塞正中間處穿出；另一端與打火機密封相連。燃料加注裝置的作用：可以為火箭進行燃料加注。

用縫衣針、導線、脈沖點火器、電池盒、電池、點火開關(guān)制作啟動點火裝置（圖4）

1）用導線把電池、脈沖點火器、按鍵開關(guān)連接起來（圖5）。脈沖點火器，就是利用脈沖原理產(chǎn)生連續(xù)性瞬間電火花，可實現(xiàn)通電時產(chǎn)生電火花，斷電時電火花消失，方便實驗的操作與控制。

2）在兩根1號縫衣針的針眼處分別連接兩根導線，再把兩根1號縫衣針分別嵌入火箭底座中橡皮塞的凹槽中。

3）把與縫衣針相連的兩根導線分別和與點火器相連的兩根導線連接起來。

啟動點火裝置的作用：可以為火箭發(fā)射進行啟動點火。

制作火箭 用外形為圓形的塑料飲料瓶充當火箭。

7 使用方法與操作過程

整體連接情況如圖6、圖7所示。

1）將火箭底座置于平整的桌面或地面上；

2）將軌道塔架由底座圓孔處套入火箭底座，放置在水平桌面或地面上（塔架頂部以上要有足夠的空間）；

3）用細金屬棒把火箭底座和塔架通過預(yù)留的小孔連接起來；

4）將火箭由軌道塔架頂部的圓孔裝于火箭底座上，并用力固定；

5）用左手按動打火機開關(guān)，通過輸液管往火箭內(nèi)加注燃料；

6）加注燃料一會兒后，用右手按動點火開關(guān)，火箭向上騰空飛起。

8 科學依據(jù)

反沖原理：燃料在火箭內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高壓氣體向下噴出，其反作用力推動火箭向上騰空飛起。

9 教具特點及設(shè)計理念

1）符合基礎(chǔ)教育課程改革的基本理念，有利于開展實驗教學。

2）教具所示實驗內(nèi)容符合科學原理，體現(xiàn)科學知識和科學過程相統(tǒng)一，有利于學習科學知識。

3）教具設(shè)計新穎，取材容易，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉。

4）易于操作，性能穩(wěn)定，安全可靠，效果明顯：用打火機的壓動開關(guān)為火箭加注燃料，可隨時控制燃料的進入；用打火機內(nèi)充裝的丁烷做燃料，可保證燃料的可燃性；用脈沖點火器點火，可保證點火的成功率。

5）能引發(fā)學生的學習興趣和思考，有利于學生主動參與、互動、合作交流。

10 教學中的使用情況和效果

通過對模擬器的操作演示，不僅讓學生進一步拓展了對反沖現(xiàn)象的認識及反沖原理的理解，而且讓學生體會到科學知識在現(xiàn)實生活中的重要應(yīng)用，進一步激發(fā)學生學習科學的興趣，引發(fā)學生對科學問題的思考與探究，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。