基于創(chuàng)客教育下的高中物理課外實驗開發(fā)與研究

楊薈民

摘? ?要：利用課堂上所學(xué)的高中物理知識，教師帶領(lǐng)學(xué)生去開發(fā)和研究新的物理課外實驗，在遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律的同時，使學(xué)生們的觀察水平、動手本領(lǐng)、探究技能、創(chuàng)新意識、創(chuàng)造能力等綜合能力都得到培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育;課外實驗;能力培養(yǎng)

創(chuàng)客教育注重的是學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力的養(yǎng)成，是一種提倡實踐創(chuàng)新的教育方式。鑒于創(chuàng)客教育下的高中物理課外實驗特別關(guān)注“實踐創(chuàng)新”，重點是倡導(dǎo)以學(xué)生的愛好興趣為基礎(chǔ)，實際的生活問題為教學(xué)方向，以動手實踐為活動形式，強調(diào)應(yīng)用自己所學(xué)的知識來解決實際問題的能力，提倡小組合作，將想法變成現(xiàn)實，還可適當(dāng)拓寬和挖深來豐富學(xué)生的知識面，從而使學(xué)生的觀察水平、動手本領(lǐng)、探究技能、創(chuàng)新意識、創(chuàng)造能力等綜合能力都得到培養(yǎng)。

高中物理課外實驗我校是以開設(shè)校本課程的形式讓學(xué)生參與的。這是一門以體驗式學(xué)習(xí)為主，全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，以培養(yǎng)“物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”為目標(biāo)致力于把學(xué)生培養(yǎng)成創(chuàng)新人才的校本課程。課程主張以趣味性、科學(xué)性、實踐性為思路，讓學(xué)生主動參與其中，聆聽科學(xué)、感受科學(xué)、觸摸科學(xué)，從而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)課外物理知識，提高他們的實踐創(chuàng)新能力。

下面，就自己的教學(xué)經(jīng)驗，給大家簡單介紹幾個有趣的高中物理課外實驗。

1? 水火箭的制作

所謂“水火箭”就是利用廢棄的飲料瓶制作成的氣壓式噴水火箭。我們在飲料瓶中灌入適量的水，用打氣筒向瓶中充入空氣。當(dāng)瓶里的壓力足夠大時，瓶里的空氣就把水從水火箭尾部的噴嘴向下方高速噴出，由牛頓第三定律，水火箭就在反作用力下快速上升。其原理與火箭相同，但噴出的是水，故稱為“水火箭”。

水火箭的制作比較簡單，教師可以把材料給學(xué)生，讓他們根據(jù)材料自主設(shè)計制作完成。所需要的實驗器材：600 ml塑料可樂瓶兩個、膠帶、硬紙板（制作尾翼和火箭頭）、外六角小扳手、剪刀、帶孔橡膠塞、氣門嘴、打氣筒、發(fā)射架。制作方案：取一個可樂瓶剪掉瓶子底部作為水火箭的前段，另一個可樂瓶粘上尾翼作為后段;將前后兩段用膠帶粘牢;依次將六角螺母、墊圈、橡膠塞套在氣嘴主螺桿上，用六角小扳手固定安裝好橡膠塞氣嘴;向后段可樂瓶中加入三分之一的水，把橡膠塞氣嘴塞進瓶口;將制作完成的水火箭放在自制的發(fā)射架上發(fā)射即可。

學(xué)生對發(fā)射水火箭很感興趣并已有一定的力學(xué)知識，對原理也容易理解。教師指導(dǎo)學(xué)生制作——試射——改進——比賽，使火箭模型趨于完美，在制作水火箭的過程中出現(xiàn)的一些問題都得到有效地解決，教學(xué)的重點和難點是尾翼的制作。教師還可以帶領(lǐng)學(xué)生討論更難的多級水火箭的制作。

2? 制作電動機模型

電動機是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的一種設(shè)備，主要由定子與轉(zhuǎn)子組成。本案例有一點點難度，需要用到安培力的知識，通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用，而力的方向跟電流的方向和磁場的方向有關(guān)，學(xué)生在知道線圈在磁場中的受力情況和直流電動機的工作原理后，可以在教師的啟發(fā)和幫助下讓他們能自主設(shè)計一臺屬于自己的直流電動機。

所需要的實驗器材：漆包線、回形針兩根、鉗子、小刀、硬紙板、帶導(dǎo)線的電池盒、5號電池兩粒、強磁鐵等。制作步驟為：將漆包線在兩根手指上繞成匝數(shù)為6匝的線圈，兩頭各留出3 cm左右;把線圈整形，用兩頭的漆包線把線圈繞緊;用小刀把兩頭的漆包線一頭漆皮全部刮掉，另一頭漆皮刮半圈;用鉗子把曲別針做成兩支架，按線圈長度用圖釘固定好支架的位置，把線圈架在支架上，磁鐵放在線圈下面;用導(dǎo)線連接電池，輕輕播動下線圈，自制的直流小電動機就轉(zhuǎn)動起來了。

學(xué)生制作的直流電動機的定子是強磁鐵，轉(zhuǎn)子是線圈。線圈是用漆包線自己繞制，重難點就是教師啟發(fā)學(xué)生思考怎么使線圈能夠持續(xù)的轉(zhuǎn)動。

3? 面包板電子實驗

這個案例屬于比較復(fù)雜的小實驗，用到的知識點比較多，教師可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計完成。

先由教師介紹學(xué)生沒見過的面包板。面包板的規(guī)格很多，我課堂上提供的是具有標(biāo)準(zhǔn)插孔間距的46列實驗插板。46列實驗插板中間有一凹槽，其兩邊分布23列五個內(nèi)部相連的插孔，列與列之間的插孔相互絕緣。插板的上下另外分布兩條編號為“X”和“Y”、五個一排共四組的插孔，內(nèi)部分別相連。一般情況，“X”設(shè)定為電源正極，“Y”做為負(fù)極。在進行實驗時，根據(jù)電路的連接要求，注意順勢插入元件引腳，避免過分用力折彎引腳，并確保與插孔簧片接觸良好，就此連接成所要求的實驗電路。所要的器材：帶導(dǎo)線的電池盒、三極管（9013）、發(fā)光二極管、100 Ω和100 kΩ的色環(huán)電阻、光敏電阻、公對公杜邦線。

以圖1電路圖和實物圖為例是“見光就暗的光控?zé)簟保貌煌腹馕矬w罩住光敏電阻R2，LED發(fā)光，見光則暗。

教師還可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計難度更大的“節(jié)拍器（器材：帶導(dǎo)線的電池盒、開關(guān)、10 μF電容器、三極管（9012和9013）、100 kΩ的色環(huán)電阻、蜂鳴器、公對公杜邦線）”。

圖2中的C1是選用的是10 μF，揚聲器發(fā)出有規(guī)律的“嗒嗒”聲，可以做節(jié)拍器。教師可以再引導(dǎo)學(xué)生對該電路進行改變，一步一步指導(dǎo)學(xué)生完成。若C1選用1 μF時則發(fā)出機槍聲。若C1選用104時則發(fā)出報警聲;將R1換成兩根導(dǎo)線可以做成水位報警器、嬰兒報尿器等實用電子裝置。

高中學(xué)生在學(xué)習(xí)了電學(xué)后，他們對于物理電路圖的簡化、電路動態(tài)分析、故障分析都能很好的解決，也會用導(dǎo)線連接實物圖。教師著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)情感和技術(shù)能力，指引學(xué)生從淺到深、循次而進，體驗動手實踐的樂趣，營造實踐創(chuàng)新的條件。

4? 結(jié)語

教師對高中物理課外實驗開發(fā)與研究使學(xué)生收獲的不僅僅是知識和所制作的模型，更重要收獲的是課堂所帶來的喜悅，對科學(xué)技術(shù)和物理實驗的樂趣以及自身綜合能力的提高。