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第15章 教学设计与实例评析(5)

你听说过逆风行舟的事吗?这似乎不可想像,但事实上,如果把握一定的航向和适当控制帆面的位置,就可以做到。你可以亲自做一做模拟实验。用一个泡沫塑料或木料做一个帆船模型,用一根木棍插入船体作为帆船的桅杆,在桅杆上固定一片用塑料垫板做的帆,在穿过船体的木棍的下端加适当配重物(例如螺帽等)。使帆船模型能稳定地浮于水中,在船尾下方固定一个小舵。

实验时,把船的模型放在一个大水槽(水盆)的水中,用电风扇沿着一定的方向对着船吹风,适当调整帆面、舵面的位置和船头的方向,使船能侧逆风而前进。如果你的实验确有困难,请你用两个三角板(一角为30°的直角三角板)、铅笔和直尺先做如下的实验:把直尺固定在某一位置,将三角板的一个长直角边靠在直尺的边沿上,再用铅笔从侧面前方顶压三角板的斜边。三角板不是向后退,而是沿着直尺前进。也许你能从这个实验中得到启发,去完成侧逆风行舟的实验。

任何创意都必须以实物、模型的形式展示出来,无论该构思如何新颖、独特、奇巧,也只能是一种设想,因为发现问题、设计实验方案及图纸最终都要通过做出的实物到实际中去检验是否可行。所以,制作性实践活动在这方面能加强学生的动手能力。学会操作和应用各种制作工具,是培养和发展一个人能力的最好途经,是提高个人素质的最好方式之一。对于高中生而言,进行制作不外乎金工、木工、电子三大类。新课程中开设了通用技术课程,还有原有的劳动技术课,都能使学生学到许多教科书上没有的知识和技能+如识图与制图、钳工、无线电技术、家用电器和自行车修理、园艺等,在动手实践时如果用心观察,就会有许多新奇的东西可供思索,任凭想像。例如,有一位学生在上钳工课时,发现手工攻丝,丝锥易偏心,使丝锥易折断,造成废品增多,影响工作速度,所以有了发明一种带导向装置的丝攻的想法,还自己设计了结构图,并在老师的指导下,运用学过的钳工技术,加工制成了“导向丝攻”,即在原有丝攻的前端加一导向装置,并开有排屑槽,使其具有高效、方便、快捷、低耗的特点,由此获得了浙江省青少年发明奖二等奖。

只动脑不动手是空想,只动手不动脑是机械,会动脑又能动手的同时学会发现,学会创新,而不是简单的重复,这就是人类发展史上最有意义的行为——创造性劳动。

四、表演性实践活动

【案例15】水顶球

基本原理:调整好水柱的高度,乒乓球能在竖直上喷的水柱上翻动而不落下,是因为小球偏离水柱中线后会产生旋转,靠近球附近的水滴会被带着旋转散开,从而使中线两侧的流速不相等,靠中线的一侧流速大、压强小,因而产生向中线靠拢的趋势。所以基本上能使球稳定在水柱上方而不落下。

【案例16】空气炮

取一只长约60cm、宽约35cm、高约40cm的纸盒子,在纸盒一端面的中心部位挖一个直径约为20cm的孔。将有孔纸盒的一端对着观众或合作者的脸庞,然后双手重击纸盒的两边,让观众体验压缩空气的存在。再请合作者手持黑色塑料薄膜,将有孔纸盒的一端对着塑料薄膜,双手有节奏地重击纸盒的两边。此时,塑料薄膜开始翩翩起舞。另取一只长约100cm、宽约50cm、高约80cm的纸盒子,在纸盒一端面的中心部位挖一个直径约为35cm的圆孔。同时,做一个直径约为45cm的圆纸板盖,在另一端开启一个直径约为4cm的小孔,以备充斥有色的气体(有色的气体可用舞台烟雾剂,如无舞台烟雾剂也可以用干冰取代)。操作时,先请合作者将圆纸板盖盖住圆孔,然后将有色的气体从小孔处充斥至纸盒并加以封闭。表演时,取下圆纸板盖,双手同时有节奏地重击纸盒的两边。此时,一个一个白色环状烟圈不断地吐出,云环的环状由里向外旋转并且向前运动,在灯光的照耀下煞是好看。

原理注解:在瞬间将一个有限的空间进行压缩,压缩状态的空气在特定条件下突然释放,演示出原先看不见的空气确实存在。用有色的气体充斥于有限空间的空气中进行演示,故产生了云雾环状的奇特效果。实验现象进一步证明:压缩了的空气具有弹性,运动时具有方向(无外界干扰情况下)和轨迹。

【案例17】静电杯取两个一次性杯子,利用双面胶将铝(锡)箔分别包裹在一个杯子的外壁和另一个杯子内壁,要求尽可能地平整。在内壁裹有铝(锡)箔的杯口上用铝(锡)箔上引出一电极,然后将内壁裹有铝(锡)箔的杯子放人外壁裹有铝(锡)箔杯子中即可制成一只静电杯。拿一根直径约为4cm的有机玻璃管,用一块旧的丝绸或羊毛围巾包裹着有机玻璃管进行反复摩擦,并一次一次地对静电杯进行充电,待充电完毕后,让学生一只手握住静电杯,另一只手触摸静电杯引出的电极,这时人的手就会感受到强大的静电刺激,从而对静电产生深刻的理解和难以忘怀的感觉。

游戏时几十个人手拉手围成一个圈,在首尾处的两人的手暂时分开,其中一人右手握住静电杯,左手与相邻的伙伴手拉手,另一人的右手与相邻的伙伴手拉手。体验静电时,操作者用有机玻璃管与丝绸反复摩擦,并一次一次对静电杯充电。待充电完毕后,请另一人用左手触摸一下静电杯处引出的电极,让所有的体验者都体验到强大的静电。

原理注解:利用摩擦产生静电的原理游戏者将已充电的电容器形成回路,同时所有游戏者都会体验到静电的存在和刺激。

表演性实践活动还有孔明灯实验、马德堡半球实验、蒸气喷射式游艇实验、遥控小船实验、火药火箭实验等。其实,上述实践活动均可改为比赛,例如光迷宫的原理图如上图,其要求是利用3次镜面反射把激光反射到指定将静电充储在简易电容器中,然后让上图的靶子上。激光必须经过全部3面镜子的反射,少了任意一块为无效。(此实践活动所需的物理知识虽然是初中阶段的“光的折射与反射”,但仍适合在高中阶段开展,活动也可设计为在桌面上用固定的镜子由单人完成。或由团队中的几人持镜子站立在固定区域内,以计时决胜负,完成整个过程所用的时间越短,成绩越高)

【案例18】登陆火星

自备材料,随意包装鸡蛋,在规定的高度,把包装好的鸡蛋抛出。此过程中不能借助电动设备,如飞机模型等,也不能使用任何燃料助推。

评分标准:鸡蛋的落地点与抛出点的水平距离越大,成绩越高。落地点与抛出点的水平距离以10米为下限,10米为60分,15米为80分,20米为100分。若把多个鸡蛋包装在一起同时抛出。且鸡蛋都没摔破,则所得的成绩为鸡蛋的个数乘以单个鸡蛋所得的成绩,例如,抛两个鸡蛋到15米处成绩为80×2=160分,如此类推,若所包装的鸡蛋中有一个或以上摔破,则成绩为0分。

物理课外实践活动要靠长期坚持,只有不断积累才会有比较好的成果。当活动进行到一定程度,积累了比较多的作品以后,就可以考虑举办一次全校性的展览了。在举办这样的活动的时候,教师要做好如下的准备工作:①作品的收集、整理、分类、调试工作。以保证所展出的作品都是正常的,作品还应该说明制作人的一些信息,这样可以增强学生的自豪感和积极性。②场地布置的T作人员和作品展出的负责人应做到每件作品都有人负责,防止作品被人为弄坏。③场地的布置包括展出区域的划分、场地的装饰、作品的摆放等。④活动结束后作品的回收、保护工作及场地的清洁问题等。

要使活动搞得有气势、有影响力,就要靠教师和同学一起进行策划、组织,其中很关键的一点是场地的选择和装饰,要给人的感觉是每个作品都有宣传、有介绍,而且整个场面看上去是参观的人多而不乱、气氛活跃。为了达到这样的效果,对于场地的装饰,可以进行以下的工作:首先是给每个作品画一幅相关的宣传图画(可以找学校的美术兴趣小组来协助完成),使物理科在一定程度上与美术学科结合起来;然后在场地上挂些彩带、气球之类的装饰物,以营造一种轻松的气氛。

【案例19】物理实践活动——一次大型的科技节工作计划

口号:科技任我飞翔!

总原则:让学生亲身参与,在动手动脑的过程中体验物理学科的乐趣和奥妙。

总任务:激发学生学习物理的兴趣,提高学生的实践动手能力,拓展学生的知识面,丰富学生的课余生活。

参加对象:高一全体学生。

活动具体安排:活动当天现场由展览区、科普区、竞技区组成。

展览区:

①内容:以展示学生的科技作品为主,分为“物理课件类”、“物理小制作类”、“电子类”三类。

②形式:实物展示配以文字解说、工作人员演示作品的运行情况。同时部分作品的制作者还会现场介绍制作作品的过程和经历。

③作品来源:

a.学生科技小制作。

b.鼓励学生自我创新,自我命题。

c.挑选历届作品中的精品进行展示。

④作品要求:高质量,大数量,难度适中,外观精美。

科普区:

①内容:包括生活中的物理、物理学史、物理学家的趣闻趣事等。

②形式:用组图配以文字的形式和视频录像,展示以“百年物理”、“趣味物理故事”、“生活中的科学”为主题的图片,展示身边的科学。

③作品来源:

a.学生海报制作(包括生活中的物理小常识、物理学史等)。

b.以班为单位的“物理狂想”海报(以对物理学未来发展的遐想为主题)。

④作品要求:

知识性强,涵盖范围广,贴近生活,实用性强。

竞技区(由竞赛区与游戏区合并而成):

①内容:以参与性强的竞赛类及游戏类项目为主。

②形式:游戏、竞赛。

③作品来源:

a.教师提供的方案。

b.学生提供的方案。

④作品要求:

参与性强,趣味性强,规模较大。

活动筹备过程:

第一阶段:材料汇总,集体论证可行性,把课题以文本形式(图文并茂)打印出来,交由校方审阅(包括计划初稿、材料来源、当天活动的经费预算,以及场地负责人),并把材料提供给学生选题,同时征集学生的自命课题,定下各个课题小组的人员名单,然后正式启动第二阶段的计划。

第二阶段:学生在老师的指导下开始准备材料,制作作品(定期聚会以汇报进度)。

第三阶段:验收所有的作品,并在一个星期内作出补充修改。

第四阶段:公开展示日。

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