基于創(chuàng)客教育下的高中物理課外實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)與研究

楊薈民

摘? ?要：利用課堂上所學(xué)的高中物理知識(shí)，教師帶領(lǐng)學(xué)生去開(kāi)發(fā)和研究新的物理課外實(shí)驗(yàn)，在遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律的同時(shí)，使學(xué)生們的觀察水平、動(dòng)手本領(lǐng)、探究技能、創(chuàng)新意識(shí)、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(shí)驗(yàn);能力培養(yǎng)

創(chuàng)客教育注重的是學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力的養(yǎng)成，是一種提倡實(shí)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(shí)驗(yàn)特別關(guān)注“實(shí)踐創(chuàng)新”，重點(diǎn)是倡導(dǎo)以學(xué)生的愛(ài)好興趣為基礎(chǔ)，實(shí)際的生活問(wèn)題為教學(xué)方向，以動(dòng)手實(shí)踐為活動(dòng)形式，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用自己所學(xué)的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提倡小組合作，將想法變成現(xiàn)實(shí)，還可適當(dāng)拓寬和挖深來(lái)豐富學(xué)生的知識(shí)面，從而使學(xué)生的觀察水平、動(dòng)手本領(lǐng)、探究技能、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)造能力等綜合能力都得到培養(yǎng)。

高中物理課外實(shí)驗(yàn)我校是以開(kāi)設(shè)校本課程的形式讓學(xué)生參與的。這是一門(mén)以體驗(yàn)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(shí)踐性為思路，讓學(xué)生主動(dòng)參與其中，聆聽(tīng)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(shí)，提高他們的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

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

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?cè)陲嬃掀恐泄嗳脒m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(shí)，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(jiǎn)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(jì)制作完成。所需要的實(shí)驗(yàn)器材：600 ml塑料可樂(lè)瓶?jī)蓚€(gè)、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(mén)嘴、打氣筒、發(fā)射架。制作方案：取一個(gè)可樂(lè)瓶剪掉瓶子底部作為水火箭的前段，另一個(gè)可樂(lè)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(lè)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(duì)發(fā)射水火箭很感興趣并已有一定的力學(xué)知識(shí)，對(duì)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(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題都得到有效地解決，教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是尾翼的制作。教師還可以帶領(lǐng)學(xué)生討論更難的多級(jí)水火箭的制作。

2? 制作電動(dòng)機(jī)模型

電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)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(diǎn)點(diǎn)難度，需要用到安培力的知識(shí)，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用，而力的方向跟電流的方向和磁場(chǎng)的方向有關(guān)，學(xué)生在知道線圈在磁場(chǎng)中的受力情況和直流電動(dòng)機(jī)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(jì)一臺(tái)屬于自己的直流電動(dòng)機(jī)。

所需要的實(shí)驗(yàn)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(hào)電池兩粒、強(qiáng)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(zhǎng)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(dòng)下線圈，自制的直流小電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了。

學(xué)生制作的直流電動(dòng)機(jī)的定子是強(qiáng)磁鐵，轉(zhuǎn)子是線圈。線圈是用漆包線自己繞制，重難點(diǎn)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(dòng)。

3? 面包板電子實(shí)驗(yàn)

這個(gè)案例屬于比較復(fù)雜的小實(shí)驗(yàn)，用到的知識(shí)點(diǎn)比較多，教師可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)完成。

先由教師介紹學(xué)生沒(méi)見(jiàn)過(guò)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(shí)驗(yàn)插板。46列實(shí)驗(yàn)插板中間有一凹槽，其兩邊分布23列五個(gè)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(hào)為“X”和“Y”、五個(gè)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(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)電路的連接要求，注意順勢(shì)插入元件引腳，避免過(guò)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(shí)驗(yàn)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(duì)公杜邦線。

以圖1電路圖和實(shí)物圖為例是“見(jiàn)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(jiàn)光則暗。

教師還可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)難度更大的“節(jié)拍器（器材：帶導(dǎo)線的電池盒、開(kāi)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(duì)公杜邦線）”。

圖2中的C1是選用的是10 μF，揚(yáng)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(duì)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(shí)則發(fā)出機(jī)槍聲。若C1選用104時(shí)則發(fā)出報(bào)警聲;將R1換成兩根導(dǎo)線可以做成水位報(bào)警器、嬰兒報(bào)尿器等實(shí)用電子裝置。

高中學(xué)生在學(xué)習(xí)了電學(xué)后，他們對(duì)于物理電路圖的簡(jiǎn)化、電路動(dòng)態(tài)分析、故障分析都能很好的解決，也會(huì)用導(dǎo)線連接實(shí)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(yàn)動(dòng)手實(shí)踐的樂(lè)趣，營(yíng)造實(shí)踐創(chuàng)新的條件。

4? 結(jié)語(yǔ)

教師對(duì)高中物理課外實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)與研究使學(xué)生收獲的不僅僅是知識(shí)和所制作的模型，更重要收獲的是課堂所帶來(lái)的喜悅，對(duì)科學(xué)技術(shù)和物理實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣以及自身綜合能力的提高。