怎樣做趣味實(shí)驗(yàn)

名師簡介

皇甫宣政，廣東省佛山市順德德勝小學(xué)科學(xué)教師。2017年“五一”期間，應(yīng)邀參加中央一臺《生活圈》欄目表演實(shí)驗(yàn)秀。曾獲2016年廣東省中小學(xué)生創(chuàng)客教育大賽特等獎，第五屆全國科學(xué)表演大賽一等獎，第四屆全國科學(xué)表演大賽一等獎，廣東省、河南省青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員科教創(chuàng)新項(xiàng)目一等獎，以及2014年河南省科學(xué)技術(shù)普及成果獎二等獎等。在《第二課堂》發(fā)表文章數(shù)篇，在《動手做》小學(xué)版、中學(xué)版各開辟專欄，發(fā)表作品20余篇。

讀者們，在進(jìn)入正題之前，我先介紹一下我近幾年的經(jīng)歷：

在大二的下半學(xué)期，我開始與“科學(xué)”打交道，并且在老師的推薦下來到焦作市科技館，當(dāng)時接到一個概念模糊但非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)——“五一”期間表演一場“科學(xué)實(shí)驗(yàn)秀”，那時離“五一”還有3個月的時間。

說實(shí)話，當(dāng)初我連實(shí)驗(yàn)秀是什么都不知道，更何況要“表演”實(shí)驗(yàn)秀，這對于理科班出身的我來說難度又增大一截。

再硬的骨頭也要啃下來，看視頻、查資料、做教具……就這樣，焦作市第一個實(shí)驗(yàn)秀——《神奇的伯努利》誕生了。

隨后，我研發(fā)的作品就很多了——《光的秘密》《神奇的光與電》《力的大家族》《重心與平衡》《物理PK化學(xué)》《趣味液氮秀》等等。畢業(yè)后我在科技館工作一年，工作期間，每天實(shí)驗(yàn)秀演出4～8場。就這樣，在這三年內(nèi)，我對趣味實(shí)驗(yàn)的制作技巧、實(shí)驗(yàn)材料的選擇、新實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和創(chuàng)作有了以下心得。

一、不要眼高手低，從“復(fù)制”實(shí)驗(yàn)開始

有這樣一些人，在雜志上看到一個趣味實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料與操作都很簡單，但他們只把過程和原理看一下就翻過去了，根本都沒有想過動手操作，結(jié)果這個實(shí)驗(yàn)就失去了部分的意義。

比如，我在上選修課的時候，面對三年級33名學(xué)生做了“七根釘子”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前我先把這一根釘子豎直釘在木頭上邊，然后問，在不借助道具的情況下，怎樣將這6根釘子擺放在這根釘子的上邊？學(xué)生開始嘗試了幾次，沒人完成。之后我將操作步驟示范了一遍，有學(xué)生就不耐煩了，對這個實(shí)驗(yàn)失去興趣，認(rèn)為操作很簡單，沒什么意思。于是我說，這位同學(xué)我給你兩分鐘的時間，你能將這個實(shí)驗(yàn)做成功，我就送你小禮物。結(jié)果是我的禮物沒能送出去。

二、在“復(fù)制”實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)不足，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

還有一些人是通過報刊等途徑獲得實(shí)驗(yàn)的操作方法，找到材料并動手完成實(shí)驗(yàn)，但在動手制作的過程中，一部分人以完成實(shí)驗(yàn)為目的;另一部分人會在操作實(shí)驗(yàn)的過程中遇到困難，并想辦法去克服，或換一種途徑，換一種方法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

比如，醋和小蘇打發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可生成二氧化碳，在一些雜志上就用這個反應(yīng)原理做了二氧化碳火箭的實(shí)驗(yàn)，大致內(nèi)容是這樣的：將約20g小蘇打裝入塑料瓶里，然后迅速向里邊倒入約150ml的白醋，迅速用橡膠塞堵住瓶口，瓶口朝下放入火箭發(fā)射架上，最后二氧化碳越積越多，沖開橡膠塞，火箭受到反作用力完成發(fā)射。我在做這個實(shí)驗(yàn)的時候嚴(yán)格按照以上步驟做，有的時候成功了，有的時候失敗了，失敗的原因在于“迅速用橡膠塞堵住瓶口”，有的時候反應(yīng)快，根本堵不住;有時候問題出在“瓶口朝下放入火箭發(fā)射架上”，也是反應(yīng)較快，手未離開，橡膠塞就被沖開了，弄臟褲子和鞋子。這個實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)非常明顯，那怎樣改進(jìn)呢？我是這樣想的：這個實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)就在于怎樣控制“瓶口朝下放入火箭發(fā)射架上”，然后白醋和小蘇打才起反應(yīng)，讓實(shí)驗(yàn)者有足夠離開的時間。我是用這種方法解決的：

1. 用電鉆將塑料瓶打一個直徑為0.5cm左右的圓孔。用熱熔膠槍通過圓孔把底部密封的小管子粘在塑料瓶的內(nèi)壁上，小管子的底朝下。

2. 使用時用藥勺將小蘇打慢慢盛放在塑料瓶內(nèi)壁的小管子里。

3. 將150ml白醋通過漏斗倒進(jìn)塑料瓶里（注：不能將白醋和小蘇打接觸），再將橡膠塞蓋緊瓶口。

4. 使用時將瓶口朝下放在發(fā)射裝置上，小蘇打和白醋由于重力的作用，在瓶口處混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，幾秒鐘后，由于瓶內(nèi)氣壓大于瓶外氣壓，橡皮塞被沖開而完成發(fā)射。

三、就地取材制作實(shí)驗(yàn)道具，激發(fā)興趣

我在長時間的“復(fù)制”、創(chuàng)作與改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的過程中，動手的能力、工具的使用、材料的直觀選擇都有了很大的提高。在給學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)的過程中，我發(fā)現(xiàn)了一個有趣的問題：在網(wǎng)上或?qū)嶓w店買的精美的實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生不怎么感興趣，如果是用身邊熟悉的材料，親手做的實(shí)驗(yàn)道具，學(xué)生的好奇心，求知欲就會顯著提升。我想是因?yàn)橛H手做的實(shí)驗(yàn)道具所用的材料比較常見，如此常見的材料與所產(chǎn)生的神奇現(xiàn)象的反差給予他們視覺上、思維上的刺激。再者，這些材料很容易找到，回到家中，他們也可以做這類實(shí)驗(yàn)。因此，親手做的實(shí)驗(yàn)道具更具有親和力，如果外觀再做得精美些就更能激發(fā)學(xué)生的興趣。

我在做實(shí)驗(yàn)道具時一般都會將下邊的材料與工具想一遍：

塑料瓶、瓶蓋、泡沫、KT板、木板、魔術(shù)貼、雙面膠、透明膠帶、電鉆、螺絲釘、吸鐵石、紙箱、導(dǎo)線、漆包線、馬達(dá)。

根據(jù)這些材料形狀、功能、用途的不同，再適當(dāng)加上其他材料就能做很多個實(shí)驗(yàn)了。比如，可以拿塑料瓶做下面幾個實(shí)驗(yàn)：

1. 《巧用火柴提重物》用到了塑料瓶瓶口形狀方便拴線且不易掉落的特點(diǎn)。

2. 《液氮伯努利懸浮球》中用到了塑料瓶抗低溫能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

3. 《簡易酒精小火箭的制作》中用到了塑料瓶輕盈的特點(diǎn)。

4. 《DIY高壓水槍》中用到了塑料瓶抗壓能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

5. 《浮沉子》中用到了塑料瓶透明并容易變形的特點(diǎn)。

實(shí)踐出真知，在沒有頭緒的時候，建議大家從“模仿”開始做起，在動手實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，克服困難，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，日積月累靈感自會涌現(xiàn)。