“下水”學(xué)具制作和研究

張容聲

自2008年開始，我通過五年多時(shí)間的探討研究，在“下水”學(xué)具的制作、發(fā)明上取得了一定的成就，共制作、發(fā)明了50多件的“下水”學(xué)具，其中“24節(jié)氣農(nóng)事?lián)淇恕鲍@得了省一等獎(jiǎng)，并參加了教育部展評(píng)；“中國(guó)語(yǔ)文撲克”“中國(guó)數(shù)學(xué)撲克”皆獲得了國(guó)家發(fā)明專利，“中國(guó)語(yǔ)文撲克”還在香港國(guó)際專利博覽會(huì)上摘取了金獎(jiǎng)；“計(jì)生益智棋系列”獲得了省二等獎(jiǎng)，“四大古典名著棋”系列獲得了省二等獎(jiǎng)全國(guó)三等獎(jiǎng)，“中國(guó)數(shù)學(xué)撲克”等系列獲得了省一等獎(jiǎng)并進(jìn)入了全國(guó)賽等等。這些“下水”學(xué)具的制作、發(fā)明都具有如下的共同特點(diǎn)：一是教學(xué)性。符合基礎(chǔ)教育課程改革的基本理念，有利于推進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)、提高師生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。二是科學(xué)性。教具所展示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容符合科學(xué)原理，體現(xiàn)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)過程相統(tǒng)一的原則，有利于學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，樹立科學(xué)意識(shí)，掌握科學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)操作技能。三是創(chuàng)新性。教具設(shè)計(jì)新穎，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于推廣；實(shí)驗(yàn)效果又非常好。四是啟發(fā)性。引發(fā)學(xué)習(xí)興趣和思考，適于探究式教學(xué)。五是實(shí)用性。亦即取材容易，其制作材料皆來自身邊，便于找到，皆能讓學(xué)生親自參與制作。六是彌補(bǔ)性。即對(duì)一費(fèi)制下科學(xué)學(xué)具訂購(gòu)被取消之后，是個(gè)很好的彌補(bǔ)，在一定程度上解決了“巧婦難為無米之炊”問題。現(xiàn)特選擇6件在此介紹，以便從中起點(diǎn)拋磚引玉的作用。

1、光的分解探究?jī)x。在實(shí)驗(yàn)室里只能找到三棱鏡，且須將學(xué)生帶到野外才能實(shí)驗(yàn)。于是我就引導(dǎo)學(xué)生一起利用木材、手電筒等制作了光的分解探究?jī)x。即該探究?jī)x主要由三棱鏡、光源、顯示板、演示板、支架等組成，其具有三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：（1）首次使用了充電手電筒做光源，因而不管是白天或者黑夜，不管是晴天或在雨天，不管是課堂或家里都可使用，可以很方便地探究演示光的分解。亦即可形象地探究、展示光是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等7種色光排列而成，克服了一般三棱鏡須在太陽(yáng)光下，學(xué)生須在晴天離開課堂到野外才能演示，而陰雨天課就無法上，很不方便這一缺陷。同時(shí)可用于拓展探究解釋“萬(wàn)花筒”““”彩虹”“佛光”“海市蜃樓”等現(xiàn)象。（2）可以很方便地探究光通過三棱鏡時(shí)，須在一定的角度之下，才能分解，解決了光須在怎樣的情況下才能分解這一問題。而自然界中的水汽在一定條件下，就可起到三棱鏡的作用，從而形成“彩虹”“佛光”“海市蜃樓”等自然現(xiàn)象。3、如果將手電筒光所演示的結(jié)果與太陽(yáng)光演示結(jié)果進(jìn)行比較，還可以解決“熱光和冷光的光譜區(qū)別”等問題……使光的探究更加深入。亦即冷光和熱光的光譜是不一樣的。如冷光中紅色光光譜較弱，綠色光較強(qiáng)；熱光中則紅色光光譜較強(qiáng)等等。為將來進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)研究光打下了良好基礎(chǔ)和培養(yǎng)了一定的科學(xué)素養(yǎng)。

2、水流反沖旋轉(zhuǎn)儀。選擇邊上有凹有凸的廢礦泉水瓶1個(gè)，在靠近底邊的各凹槽邊沿同一方向，用鉆子鉆一小孔；然后在靠近瓶頸的上方按一定距離，均勻挖8道2CM×6CM的空槽，將瓶蓋壓入瓶子中間；將瓶蓋擰出，在中央鉆一小孔，用一細(xì)線穿過小孔系起來；將瓶蓋旋回到瓶子上。一個(gè)水流反沖旋轉(zhuǎn)儀即制成。實(shí)驗(yàn)時(shí)將水流反沖旋轉(zhuǎn)儀提在手上或掛在一個(gè)架子上，只要往瓶里注水。水流到達(dá)底部從凹槽側(cè)壁各噴口噴出時(shí)，所產(chǎn)生的反沖力就帶動(dòng)了整個(gè)瓶子旋轉(zhuǎn)，其效果非常好。該學(xué)具由于主要材料系廢礦泉水瓶，容易找，學(xué)生人人可制作。同時(shí)還可在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考，設(shè)計(jì)制作發(fā)明“水流反沖發(fā)電機(jī)”等。我還專門為此開設(shè)了公開課，取到了非常好的效果。

3、風(fēng)的形成演示儀。找一個(gè)裝榨菜的廢塑料空瓶，將空瓶倒置。先在空瓶中間裝上一個(gè)100W220V的燈泡，空瓶底部鉆一個(gè)小孔，將燈泡電線沿小孔拉出并打上一個(gè)結(jié)，電線另一端裝上一個(gè)插子。然后在空瓶右上方開一個(gè)可插入直徑2CM小管的空口，截一根長(zhǎng)5CM直徑2CM的小管插在該空口上。小管上方安裝上一個(gè)小風(fēng)車。再在空瓶側(cè)壁左下方開一個(gè)小孔，在小孔外面放置一段蚊香。風(fēng)的形成演示儀即制成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將插子插入220V的電源插座中，再點(diǎn)燃蚊香。當(dāng)空瓶?jī)?nèi)的燈泡將瓶?jī)?nèi)空氣加熱后，熱空氣就沿著空瓶右上方的小管子上升，吹動(dòng)上方風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)。而左側(cè)壁下方小孔外點(diǎn)燃的蚊香煙霧就被流進(jìn)去補(bǔ)充的冷空氣帶進(jìn)瓶?jī)?nèi)，加熱后往小管上升，帶動(dòng)風(fēng)車不斷地旋轉(zhuǎn)。風(fēng)的形成就能用眼清晰地看到。同時(shí)風(fēng)車的轉(zhuǎn)動(dòng)形成了看點(diǎn)，強(qiáng)烈地吸引了學(xué)生。

4、導(dǎo)體和絕緣體檢測(cè)演示儀。找一塊30CM×40CM拋光的木板，刷上白漆，涼干。利用圖丁將廢棄鋼筆、鐵釘、塑料、鉛筆、銅線等安裝在此木板上，用兩根導(dǎo)線分別將各物體兩端的圖丁連接在一起，找一個(gè)紅燈泡，一端將導(dǎo)線與紅燈泡接通，另一端則與開關(guān)相連接，開關(guān)另一端則與一根鐵條相連接，將鐵條釘在木板上。導(dǎo)體和絕緣體檢測(cè)演示儀即制成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別將鐵條按在鋼筆、鐵釘、塑料、鉛筆、銅線等一端的圖丁上，可見鐵釘、銅線可使燈泡發(fā)光，是導(dǎo)體；而鋼筆、塑料、鉛筆等不能使燈泡發(fā)光，不是導(dǎo)體，而是絕緣體。

5、電磁感應(yīng)演示儀。找一塊長(zhǎng)10CM，寬8CM的拋光木板，刷上白漆，涼干。再找一根長(zhǎng)鐵釘，一根帶皮的銅導(dǎo)線。將銅導(dǎo)線緊繞在這根長(zhǎng)鐵釘上，導(dǎo)線的一端連接到一個(gè)鍘刀開關(guān)上，從鍘刀開關(guān)的另一端接出一根導(dǎo)線與電源連接。再將原先銅導(dǎo)線的另一端與電源的一端連接。電磁感應(yīng)演示儀即制成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在鐵釘?shù)囊活^放上若干枚大頭針或圖釘。按上開關(guān)通電后，鐵釘即產(chǎn)生磁性，把大頭針、圖釘?shù)任穑磺袛嚅_關(guān)后，鐵釘磁性丟失，大頭針或圖釘則又丟了下來。非常形象生動(dòng)，效果好。

6、振動(dòng)發(fā)聲探究?jī)x。找一塊長(zhǎng)、寬、高各5CM的正方形小木塊，刷上白漆，涼干；再找一條廢鋼鋸條，在中間處折斷，拿一截釘在該木塊上。振動(dòng)發(fā)聲探究?jī)x即制成。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，按動(dòng)廢鋼鋸條，廢鋼鋸條即振動(dòng)發(fā)聲；移動(dòng)廢鋼鋸條另一端，使之與木塊相接觸的位置發(fā)生變化，再按動(dòng)廢鋼鋸條，廢鋼鋸條即產(chǎn)生不同的振動(dòng)發(fā)聲……

【作者單位：福安市穆云中心小學(xué) 福建】