以多功能科學教具激發初中生的科學思維

嚴倩 李玲燕 韓鳳琴 林超

【摘要】通過多功能科學教具，將多個分散的知識點集于一身，不但有助于初中生尋找不同實驗的基本共同特征，從而更好地把握內在原理，還促進學生對同一件教具進行反復深入思考，想出更多基于此教具的創新實驗，逐步激發學生對學習科學的內在興趣和像科學家一般的科學思維。

【關鍵詞】多功能科學教具；實驗原理；創新實驗；科學思維

如今的初中科學教學看似綜合，實則獨立化，知識點分散，學生學習吃力。大量的題海戰術讓學生對科學失去興趣。這主要是因為科學知識點之間沒有聯結，缺乏關聯性，學生動手實驗機會少，然而實驗恰恰是初中科學教學的基礎，是激發學生科學思維的重要手段。基于以上兩點，提出多功能科學教具，主要通過一個基本教具，稍微改變條件，能夠展示不同的實驗現象，清楚直觀地闡明不同的實驗原理。與此同時，讓學生感受到只要善于思考，科學可以是環環相扣，密切相關的，可以是妙趣橫生，給人無限驚喜的，從而激發學生動手自己創作多功能教具及形成像科學家一般的科學思維。

一、教具展示

由舊窗簾架子、滑鉤和木頭做成“窗簾滑鉤”，并以此作為多功能教具的基本骨架，如圖1。通過在掛鉤下掛氣球、磁鐵、通電螺線管、木板體現力、磁場等相關知識。

1.1 力的作用力與反作用力的方向相反

把吹滿氣的氣球掛在滑鉤上，手放開后觀察到氣球朝著背離氣球口的方向運動。在感受氣體向氣球口的方向逃出的同時，氣球卻向反向運動，想到是空氣使氣球發生運動。而空氣為何會給氣球這個力呢？原來是氣球口逃出的氣體給空氣一個作用，空氣給氣球一個反作用，使氣球運動，說明力的作用相互的，且力的作用力與反作用力的方向相反。氣球教具如圖2：

1.2同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引

把兩個條形磁鐵水平掛在滑鉤下（N、N相對或S、S相對），一塊條形磁鐵不動，手給另一塊條形磁鐵一個推力，發現這塊磁鐵往前運動后又反彈了回去，說明同名磁極相互排斥。換為N、S相對，同樣操作，發現兩塊磁體相互吸引，說明異名磁極相互吸引。磁極教具如圖3：

1.3 通電螺線管周圍存在磁場

在滑鉤下掛一個帶有閉合電路的通電螺線管，在螺線管的一邊掛上N極朝向螺線管的條形磁鐵，如果條形磁鐵被吸引，說明通電螺線管周圍存在磁場，也說明螺線管離條形磁鐵近的一端是S極，另一端是N極，由此判斷電流流向。也可以先說出電流流向，讓學生猜測條形磁鐵的運動，在進行實驗。如圖4：

1.4摩擦力可以成為動力

在滑鉤下掛一輛遙控汽車，按下遙控開關，汽車不運動。然后在汽車下掛一個木板，按下遙控開關，汽車向前運動，說明木板給汽車的摩擦力方向是向左的，是汽車向前運動的動力。接著用手按住汽車，按下遙控開關，發現汽車輪子運動，汽車不動，而木板向后運動。此時木板給小車的摩擦力仍向左。由力的作用是相互的，說明此時汽車給木板一個向右的摩擦力，是木板向右運動的動力。如圖5：

二、多功能教具優點

2.1 實驗現象明顯

“窗簾滑鉤”多功能教具克服了傳統實驗的缺陷，使實驗原理可視化，更直觀地體現出來。“氣球教具”中，掛在滑鉤上的氣球放氣后的反向運動比不掛滑鉤時要慢些，學生可以對此過程氣球的運動觀察更仔細；接下來條形磁鐵的運動和小車、木板的運動現象都十分明顯，且該教具比較大，后排的學生也可以清楚看到實驗現象，做到人人參與觀察討論。通過形象、直觀、生動的實驗可以提高學生的注意力、感知力，提高學生的學習興趣，更好地激發學生的思維，培養創新能力，探究能力，實踐動手能力，并在主動學習中逐步培養他們發現問題、解決問題的能力，達到優化科學教學的目的。

2.2 突破教學重難點，省時

“氣球教具”中，將氣球掛在滑鉤上保證了氣球水平運動，而不是在空中亂飛，看不清運動方向。此實驗能快速觀察到氣球運動方向與放氣方向相反，說明力的作用力與反作用力的方向相反。避免了因實驗現象不明顯或有歧義而產生無關爭論，快速突破教學重難點。

“磁極教具”中，平時都是用手抓條形磁鐵去靠近另一塊條形磁鐵，但是容易讓人覺得是自己手在用力。該實驗不讓手作用在磁鐵上，讓磁鐵在滑鉤下憑借雙方的作用力自行滑動，更可以說明同名磁極與異名磁極的作用力不同。第三個實驗也是相同道理，排除手的影響。

“摩擦力教具”設計巧妙，平時都沒有關注到手按住汽車會出現怎樣的情況，手按住后木板向右運動，沒有給木板推力，木板能運動，更說明了摩擦力不僅僅是學生常認為的阻力，有時也可以成為動力。這個操作方便迅速的實驗快速突破重難點，留給學生更多的時間去內化。

這四個實驗中（1）（4）取自于生活、（2）（3）取自于教材中的經典實驗，對生活實驗缺陷的改正和對經典實驗的疑惑的解答，使教學重難點迅速突破，達到高效課堂的目標。

2.3 實驗新穎

不管是4個實驗設計還是窗簾滑鉤的設計都很新穎，關注到我們平時不太關注的地方，讓人眼前一亮，頗為驚喜。創新實驗更能夠激發學生學習的興趣，這樣的課堂更能激發學生的創新思維，課堂生機勃勃、生動有趣。

2.4 激發學生思考興趣

為什么這些實驗都可以用這一個多功能教具來體現實驗原理呢，想必“窗簾掛鉤”不僅僅只是將它們放在更顯眼的地方可以讓在座學生都看到，更主要的是它們有些共通的地方，讓彼此有聯系。仔細思考可以發現教科書上的傳統實驗都存在一個巨大的缺陷，就是未考慮外力手對實驗結果的影響，也就是說實驗現象有可能是手在發揮作用。而這個教具避免使用手，用的是滑鉤，讓滑鉤運動的力只能來自氣球、磁鐵、通電螺線管、汽車與木塊本身，從而讓學生深切感受到實驗的本質。

2.5 教具功能豐富，一具多用

他們該教具有很多功能，學生通過觀察實驗現象，易得出“力的作用是相互的”、“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”、“通電螺線管周圍存在磁場”、“摩擦力可以成為動力”等科學知識。

2.6 制作簡便，攜帶方便

金屬棒可拆卸，用時只要插進旁邊兩根金屬棒內即可進行展示。滑鉤可自行裝卸。實驗裝置簡單明了，學生對窗簾滑鉤十分熟悉，便于快速投入實驗并進行思考。

2.7 教具材料便宜

教具材料便宜，都是日常生活中隨處可見的窗簾桿和滑鉤，所以取材范圍廣。

2.8 給學生思想啟迪作用大

平日里如此常見的窗簾滑鉤竟可以制成一個簡便且有趣的教具，而且有如此多的功能，可以展示多個實驗，并且實驗現象明顯，可以極大地激發起學生對日常生活物品的再次改造，制作出更多有趣的實驗器具，開發學生的創造思維和探索欲望。

2.9 教具安全

該教具老師演示安全、學生操作安全，不太會有安全隱患，可以讓學生盡情動手體驗，感悟科學知識與規律。

三、小結

因此，在初中科學教學中，教師們要多鉆研教材上實驗的缺陷及尋找更能清楚講透科學原理的實驗，多留心觀察身邊的事物，利用簡單的實驗器材來直觀揭示科學知識，給學生留下深刻印象，潛移默化地激發學生學習、探究的欲望和興趣，從而培養學生具有科學家般思考問題的邏輯思維能力。