利用兒童玩具 探尋實驗教學

于云偉

摘要：楊振寧教授說：“現象是物理學的根源”，愛因斯坦說：“興趣是最好的老師”。在初中科學教學中，嘗試實驗教學新模式，讓兒童玩具走進科學課堂，達到科學有效性的極大提高。在這種教學模式中，我們要求每一位學生親自參加實驗，在實踐中學生通過動手、動眼、動口、動腦，結合實驗事實和實驗過程，認識科學概念和理論的形成，并逐步培養操作能力、觀察能力、表述能力、思維能力，從而培養了學生的創新精神和創造能力。

關鍵詞：玩具；實驗；科學

小時候，家里有很多的玩具，只知道很好玩，卻并不知道好玩的原因以及其中蘊含的奧秘。長大以后才知道，其實很多玩具都是利用物理原理制成的，因此這些玩具本身就是一件精美的物理教學儀器。作為科學教師就可以充分利用這些生活教學資源，為科學教學服務，這樣不但可以找尋學生的童心與璞心，激發學生學習科學的興趣與動力，而且可以起到實驗室里現成儀器所不能達到的作用，借此探尋更深更廣的科學奧秘和原理。

當玩具沖鋒槍會噴出火花，遙控飛機在空中飛翔，孩子往往會向父母提出一連串問號。其實一些機動玩具中蘊含著豐富而深刻的科學原理。兒童玩具大致分為幾類：社會性玩具、認識性玩具、活動性玩具（體育玩具）、觀察與探索的科學性玩具、語言類玩具等，其中觀察與探索的科學性玩具，包括玩沙水玩具、鏡面玩具、平衡重心玩具、磁性玩具、風動玩具、齒輪玩具等。

觀察與探索的科學性玩具，彰顯科學原理與現實生活緊密結合的特點，我們從普普通通的兒童玩具中覓得一些形形色色的科學原理：

以陀螺為例談一談科學原理：玩過陀螺的人都知道，要讓陀螺立起來，必須不斷地用外力抽打，一旦失去外界力量的幫助，陀螺很快就會倒下來。為什么呢？因為陀螺的基礎太小，它無法支撐自身的重量。

陀螺原理的物理意義：陀螺在旋轉的時候，不但圍繞本身的軸線轉動，而且還圍繞一個垂直軸作錐形運動。也就是說，陀螺一面圍繞本身的軸線作“自轉”，一面圍繞垂直軸作“公轉”。陀螺圍繞自身軸線作“自轉”運動速度的快慢，決定著陀螺擺動角的大小。轉得越慢，擺動角越大，穩定性越差；轉得越快，擺動角越小，因而穩定性也就越好。這和人們騎自行車的道理差不多。其中不同的是，一個是作直線運動，一個是作圓錐形的曲線運動。陀螺高速自轉時，在重力偶作用下，不沿力偶方向翻倒，而繞道支點的垂直軸作圓錐運動的現象，就是陀螺原理。

所以，我們在平時的自然科學教學中，充分利用生活玩具，探尋科學奧秘，實現實驗教學新模式。這樣的實驗教學新模式，對學生學習科學有著無與倫比的妙用。

一、利用玩具做實驗，教學方式親切自然、新鮮生動，可激發學生學習科學知識的興趣，調動學生的學習積極性

玩具是學生非常熟悉的物品，它與實驗室的儀器相比，不但能呈現奇妙的科學現象，而且包裝精美漂亮，有些玩具學生小時候可能見過、玩過，甚至拆過，因此，用玩具做實驗可以使學生感到親切自然、新鮮生動，減輕學生對學習科學的神秘感和畏懼感，使學生感到科學就在我們身邊，從而激發學生學習科學知識的興趣，使學生愛屋及烏，因為玩具愛上了自然科學，并且樂此不疲，持之以恒地將科學的熱情進行終生！例如，在講解大氣壓中的馬德堡半球實驗時，用玩具手槍把帶吸盤的飛鏢打在光滑的墻上或玻璃上，飛鏢就牢牢地粘在上面。講到光的反射時，用一種千變萬化的萬花筒做實驗，學生從萬花筒照射到地面所形成的一束束光，一下子就會明白反射定律中的反射角等于入射角。我們用不倒翁做實驗，學生在游戲中明白：物體不管做什么運動，重力的方向總是豎直向下。我們還可以利用可愛的上了發條就可以跳動的青蛙做能量守恒定律。以上這些現象都妙趣橫生，操作起來簡單易行，備受學生的青睞，并能提高學生的興趣和實驗熱情。

二、利用玩具做實驗，可進一步提高學生的實驗技能，從而培養學生的創造能力

用玩具做實驗取材廣泛，價格也不太貴。因此，教師可提倡學生用玩具或稍作改造的玩具做實驗器材，這樣就可以激勵學生在生活中去觀察、去思考、去探索，從而培養學生的創造能力。例如，彩色氣球，就可以做很多的小實驗：

1.反沖運動。氣球充氣時，用手捏住口部，松開手后，空氣從球中噴出，噴出時氣流的反沖作用就使氣球向氣流的反方向運動。

2.物體間的相互作用。拿一個沖了氣的氣球擠壓另一個沖了氣的氣球，兩個球同時產生形變。說明物體間的作用是相互的。

3.氣體的熱膨脹。把充滿氣的氣球放在溫度較高的熱水瓶上，經過數分鐘，就會引起氣球的爆炸。這是氣體受熱膨脹產生的現象。

4.氣體的壓強與體積的關系。把氣球塞進一只瓶子，并把氣球的吹氣口反扣在瓶口上，這樣，就把一定質量的空氣封閉在瓶子和氣球之間，然后，給氣球吹氣，隨著氣球吹大，必然導致封閉在瓶內的空氣體積減小，壓強變大。因此，想再把氣球吹大，非常困難。不管你如何用力吹，氣球不過大了一點點，還有當講到空吸現象時，可利用“弓形水箭”（或水槍）的玩具作演示實驗，并引導學生做課本中的實驗：

（1）向上爬的液體：將小燒杯（或小瓶）裝入紅色液體并在小燒杯中插入一根透明細管，用一根圓珠筆殼的細端正對燒杯中的細管口，用嘴對圓珠筆口吹氣（氣流越大越好），結果可以發現燒杯中的紅色液體沿著細管上升，當氣流速度很大時，紅色液體上升到細管口隨氣流一起噴出，形成紅色水霧，非常漂亮。

（2）吹不落的乒乓球。將一漏斗倒置，下方放一個乒乓球，從漏斗口處向漏斗吹氣，結果乒乓球只沿漏斗旋轉而不落下來。

這樣的實驗現象出乎學生的意料，容易引起學生的興趣。其實，這些實驗都是利用了氣流快壓強小的原理。教師還可以讓學生舉例說明日常生活中哪些用品也是利用此原理制造的。

三、利用玩具做實驗，可以達到對科學知識的鞏固復習和提高的作用

用玩具做實驗，其原理和應用都是相關的科學知識，所以對玩具進行挑選、加工的過程就是相關知識的再學習過程；再者用于做實驗的玩具來源于生活，存在于學生身邊，可以培養學生自覺地利用所學知識去探索身邊的各種科學現象所包含的科學原理和規律，并由此達到升華知識，提高能力的目的。例如，在進行電磁感應原理教學時，可以組織學生利用電動玩具做實驗，在可能的情況下，可以讓學生拆裝玩具，觀察其內部結構，分析工作原理。如“電磁秋千”就是一種利用電磁感應原理制成的玩具，它生動活潑，運動不息，耗能小，深受人們的喜愛。讓同學們打開底座，就可以發現它是由一個帶鐵心的電磁鐵和一只三極管組成的電路，用一個9V疊層電池供電。

通過利用所學的科學知識分析其工作原理，不但使學生所學的知識得到鞏固、復習，而且也提高了學生分析問題、解決問題的能力。如通過電磁秋千原理分析，有的學生后來發現嬰兒搖籃、猴子蕩秋千也是利用相同的原理制成的。

通過這樣的教學，學生的思路開闊了，他們就會用所學的知識去設計實驗，如對單色光合成復合光的實驗，有的同學設計了這樣的實驗：剪兩塊原形硬紙板，并分別涂上了七色、三色，將它們分別裝到某些電動玩具上，合上開關，使之轉動，就會看到其顏色的變化；也有的同學用小時候玩過的陀螺或小傘在其上面畫上不同的顏色，讓它旋轉，也可以看到顏色的變化。通過以上設計，學生的思維得到了鍛煉，當然各種能力也得到了培養和提高。

用玩具做實驗，除本身具有一定的創新意識外，對一玩具多用、廢玩具利用，以及對其不完美之處進行加工改造的過程，其價值不僅僅是該材料本身的使用價值，而是通過玩具進行科學教學，使學生的認知結構與科學教學貼近，順應學生愛玩的心理，通過和學生一起“玩”玩具，玩進科學世界，“玩”出科學規律，“玩”出學習方法，使學生產生探求新知識的強烈愿望，從而培養他們的創造能力。因此，我認為隨著人們生活水平的提高，作為科學教師的我們應注意長期積累、收藏各種玩具，以發揮其獨特的功能。

（作者單位 浙江省臺州市天臺縣雷峰中學）