继承传统，开发自制教具的创新教育功能（下），本文主要内容关键词为：教具论文,传统论文,功能论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
四、不拘一格地利用各种资源，开展灵活多样的探究活动
1.应用现代技术与传统技术的关系
现代科学技术的发展，给实验教学带来了新的活力与生机。在实验教学中应用现代技术是时代性的反映与要求，将现代技术与教学整合是课程发展的必然趋势。在自制教具中渗透现代技术完全必要，但应用要适当，随手取材、传统手段与现代技术手段应当相辅相成，需要不拘一格地利用各种资源，开展灵活多样的探究活动。
【案例8】安培力实验装置的发展历程
安培力是电磁学中的重要内容，必须以实验为基础，但实验一直比较困难。多年来教师们从提高测力的灵敏度和加强磁场两方面改进：①用低K值弹簧测力计和并联蹄形磁铁实验；②用电流天平，提高了测量精度；③用新的磁性材料制作的强磁铁和高精度的力传感器与数字化测量技术结合，使实验效果有了突破进展；④改变结构设计思路，并应用现代技术。本届优秀自制教具评选中，有一个作品就是改变以往的结构思路，固定通电直导线，测量磁铁底座对“电子秤”的压力，使实验更加便捷和可靠。由于把测力装置的传感数据采集和处理系统当成黑箱来处理，不影响学生对测量的理解，也不影响学生的探究过程，因此该作品是一个应用现代技术的成功案例。
新技术、新材料的应用使实验面貌焕然一新，解决了许多疑难问题。例如，强激光源、LED光源的应用，使光学实验效果大大改善。
在引进现代技术的同时，我们应当认识，传感器与数字化信息技术的结合有其优势，也有其不足，由于其自动化水平较高，可能替代了学生必要的技术训练，也可能使学生不易理解，因此要处理好与基础、传统实验的关系。在自制教具中应用现代技术，需要考虑学生的认知思维特点和学习目标，还应当从技术角度考虑它的优点和缺点。
【案例9】用单摆法测量重力加速度
这是一个传统的经典实验，有许多巧妙的思想方法和技术细节必须通过学生的动手操作而体现出来。如：用间接测量的方法测量物理常数；用多次测量的方法减小偶然误差；用图像的方法处理实验数据等。实验中有一些不容忽视的技术细节：①如何悬挂单摆的悬线？②怎样测量摆长？请评价图16中的悬挂方式和摆长测量方法。③在什么位置开始计时和终止计时，为什么？为什么要测多次全振动的时间？④各直接测量量对加速度值误差的影响。
还有用油膜法估测分子的大小、打点计时器实验的数据获取和处理方法等。这些基础训练都是必要和有益的。
2.非常规实验资源大有可为
生活中有许多东西原本不是做实验用的，如可乐瓶、易拉罐、玩具、工艺品、数码相机等等，经过我们精心设计，可以用来自制教具，甚至不需自制而随手取来就可以进行实验，能够发挥很好的作用。
【案例10】显示微小形变的玻璃瓶
1979年我向教师介绍过一个实验，用椭圆截面的大墨水瓶和内径为2 mm的玻璃管制成的自制教具演示实验（如下页图17）。用手从前后挤压玻璃瓶，可以看到玻璃管中的红色液柱上升；用手从左右两侧挤压玻璃瓶，可以看到玻璃管中的红色液柱下降。观察者非常惊奇，甚至怀疑它是否为玻璃的瓶子。结构是如此简单，印象却是十分深刻，至今难忘。
还有一个小实验：“系统对外做功，内能减小；系统被外做功，其内能增加”。这是一个抽象的命题，但用一根橡皮筋就可以使你感受到它的正确：双手将橡皮筋迅速拉伸，然后将橡皮筋靠在自己的额头（或“人中”）上；再让橡皮筋迅速缩短，把它与自己的额头（或“人中”）接触。前者感觉有点热，后者感觉有点凉。这种设计构思真是太巧妙了。我们提倡“小教具，大智慧”。简单美，往往对心灵的冲击是巨大的，因为它的外表干扰少，隐藏着的创造让你意想不到。
有些教具制作简单，随手取材，但要发挥作用，必须还有好的教学设计。
【案例11】探究树荫下出现的光斑
晴天正午，从树荫下走过，你会看到地面上有一些光斑。请仔细观察并描述你所看到的现象，你能提出哪些问题？你想探究哪一个问题？
通过仔细观察，可以发现（如图18）：有的光斑是不规则的，有的光斑近似为圆形；圆形的与不规则光斑相比，一般较小和较暗。哪些因素影响光斑的形状和亮度？
提出猜想：小明认为，光斑是太阳光透过树叶间的缝隙照在地面上形成的，由于太阳光是平行光，透过孔后照在地面上形成的光斑应当与孔的形状相似，所以孔的形状决定了光斑的形状。你同意他的猜想吗？还有什么其他的猜想？怎样用实验验证猜想？
过程中需要准备器材和进行操作，可以看到不同的学生表现是不一样的。取材：有的取薄纸；有的取明信片；有的取硬纸板。在卡片上刻孔：有的在每一张纸片上刻一个孔；有的在一张卡纸上刻出不同形状、不同大小的许多孔；有的在一张卡片上刻出一组大小近似相同、形状各不相同的孔；有的在一张卡片上刻出一组形状相同、大小不同的孔等。不同学生实验操作的表现也是不一样的。有的小组学生操作的思路很明确，验证光斑的形状与孔的形状的关系，就取相同大小、不同形状孔的卡片进行实验比较；验证光斑形状与孔的大小的关系就取相同形状、大小不同孔的卡片实验比较。有的小组学生用一张卡片覆盖在一张刻有孔的卡片上，遮去孔的一部分，并逐次移动覆盖的卡片，使下面卡片上的孔变小，如图19所示，让太阳光通过小孔，观察纸面上的光斑形状和亮度变化。有的学生还改变孔与地面的距离，发现光斑的形状还与孔到屏的距离有关。学生们获得观察的结果时，还用所学的知识解释和评价实验结果。可见，探究过程，不仅显示了学生的动手智力，还显示了与之联系的思维智力等。
随手取材进行实验，并不排斥身边有高技术含量的物品，只要有利于学生学习和探究都可加以利用。
【案例12】数码相机的简单应用
许多教师和学生都有数码相机，可以用来做许多实验，而且效果很好。
①电视显像屏上的三原色：用数码相机可以拍摄一张液晶显示屏上的图片，如下页图20。对准图上某一部分（如尖塔附近白色的天空）放大拍摄，照片仍为白色；将相机设置为“微距拍摄模式”，再对该区域放大拍摄，可见较细微的彩色方格；把相机镜头靠在显示屏上，放大拍摄，可以更清楚地看到三原色单元组成的网格，如图21。
②碳铅画的微粒模型：用碳铅笔画一根直线，看上去是连续的；用数码相机微距放大，再放大，可以看到它是由微粒组成的（如图22）。
③小球自由下落的视频截图：应用数码相机的连拍功能，可以将小球自由下落的闪光照片拍摄下来，拼图后如图23所示。
【案例13】下载计算机示波器软件探究声音的特性
计算机普及率已经很高，因此引用这种软件就可很方便地做一些有关声音的简单探究课题。如：自制一组酒瓶乐器，探究吹气和敲打时的音调与瓶中水量有何关系；探究风铃的音调；比较生、熟西瓜（好、坏瓷碗）等。
【案例14】探究辉光球的电场
放在橱窗里的一些科技工艺品，向学生展出，充其量只发挥了开阔知识面的功能。我们应当有很好的教学设计配合，以充分发挥它的科学教育潜能。辉光球就是一例，可以给学生作为一个探究课题，用它来研究电场的性质。将高频、高压电加在辉光球中心电极上，在很短的时间内可以把它当静电场处理。如图24所示。
①观察现象，它的电场有什么特点？
②用手接触玻璃壳时，有什么现象，怎样解释？为什么放电辉光束跟着手走？
③给你一只氖管，怎样用它来探究辉光球周围电场的特点？操作中看到什么现象？说明什么问题？
④分别用书本、乒乓球拍、泡沫塑料板、铝板等隔在辉光球与手持的氖管之间，看看这些东西对电场有什么影响？看到什么现象？怎样解释？
自制教具（包括随手取材）是实验教学资源的一个重要领域，开发其素质教学功能是大有可为的。
优秀自制教具评选的目的，不是为了评出一些教具和奖励一些教师，而是通过评选倡导重视实验的思想，让广大教师在教学中想方设法给学生实验的机会，从而推动教学改革。希望我们的素质教育能落到实处。
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