在自制教具中學(xué)以致用

孟祥忠 卞靜

摘 要 反沖現(xiàn)象是青島版小學(xué)科學(xué)“充氣的玩具”中的一節(jié)內(nèi)容。為讓學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)反沖現(xiàn)象，體驗(yàn)反沖現(xiàn)象在火箭發(fā)射過程中的震撼應(yīng)用，在教學(xué)中設(shè)計(jì)制作模擬火箭發(fā)射器，并對(duì)該教具的結(jié)構(gòu)組成、制作材料、制作方法與流程、使用方法與操作過程、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)理念作了詳細(xì)說明，旨在通過小制作活動(dòng)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。

關(guān)鍵詞 教具；反沖現(xiàn)象；火箭；模擬器

中圖分類號(hào)：G623.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）13-0036-03

1 前言

教具指的是用來講解說明某事物的模型、實(shí)物、標(biāo)本、儀器、圖表、幻燈等，包括教學(xué)儀器、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、教學(xué)標(biāo)本、教學(xué)模型等。教具的使用能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，突出教學(xué)重點(diǎn)，突破教學(xué)難點(diǎn)，優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維力，有效提高教學(xué)效率。自制教具除了能發(fā)揮傳統(tǒng)教具的作用，還能克服傳統(tǒng)教具的短板，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)更好的揭示與實(shí)踐。而教具制作過程實(shí)現(xiàn)了知識(shí)與技術(shù)的深度融合，不僅可以加深教師對(duì)知識(shí)的理解，還可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。

2 教具創(chuàng)作的背景及意義

創(chuàng)新是民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力，也是中華民族最深沉的民族稟賦。“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”這句話賦予新時(shí)代的意義就是：科技創(chuàng)新是中華民族富國強(qiáng)民的不二選擇，是中華民族建設(shè)社會(huì)主義的法寶，是照耀中華民族前進(jìn)的燈塔。神舟系列火箭的成功發(fā)射展示了我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平、綜合國力，提高了我國在國際社會(huì)中的地位，增強(qiáng)了中華民族的自豪感、凝聚力和自信心，極大地振奮了民族精神，鼓舞了全國人民。

知識(shí)來源于生活而又服務(wù)于生活，生活中處處有科學(xué)。小知識(shí)有大應(yīng)用，小道理能解決大問題。神舟系列火箭的成功發(fā)射是生活中對(duì)反沖現(xiàn)象的應(yīng)用。青島版小學(xué)科學(xué)教材中“充氣的玩具”一節(jié)中講述了反沖現(xiàn)象。

3 教具的用途

通過對(duì)模擬教具的制作和演示，不僅讓學(xué)生進(jìn)一步拓展了對(duì)反沖現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)及對(duì)反沖原理的理解，而且能讓學(xué)生深刻地感受到科學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的重要應(yīng)用，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，引發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)問題的思考與探究。

4 教具的結(jié)構(gòu)組成

結(jié)構(gòu)組成包括軌道塔架、火箭底座、燃料加注裝置、啟動(dòng)點(diǎn)火裝置、模擬火箭。

5 制作材料

制作材料包括木工板、細(xì)金屬絲、螺絲釘、細(xì)金屬棒、塑料瓶、橡皮塞、縫衣針、輸液器針頭、導(dǎo)線、電池盒、電池、脈沖點(diǎn)火器、點(diǎn)火開關(guān)、打火機(jī)、塑料飲料瓶。

6 制作方法與流程

用木工板、螺絲釘、金屬絲、細(xì)金屬棒制作發(fā)射軌道塔架（圖1）

1）制作塔架底座：用長40 cm、寬20 cm的木工板制作底座，在長的兩側(cè)用長20 cm、寬1 cm的木工板條當(dāng)腳，保持底座的穩(wěn)固性。

2）制作塔架支柱：用長80 cm、寬10 cm的兩塊木工板制作支柱，分別固定立在距底座長的外邊緣10 cm處。

3）制作塔架頂部：用長20 cm、寬20 cm的木工板制作塔架頂部，并和支柱上端固定連接。

4）打孔：底座和頂部正中間處各打出直徑為7 cm的圓孔（注意上下對(duì)準(zhǔn)）。

5）拉鐵絲：在兩孔的周圍均勻且上下對(duì)應(yīng)著固定幾根螺絲釘，在上下對(duì)應(yīng)的螺絲釘之間較緊地拉出金屬絲。

6）用螺絲釘在兩側(cè)的立柱上距底部以上6 cm的高度正中間處各鉆出一個(gè)小孔，用于固定火箭底座。

軌道塔架的作用：可以固定火箭底座，同時(shí)可以保持火箭發(fā)射后飛行的方向，保證實(shí)驗(yàn)的安全。

用塑料瓶、螺絲釘、橡皮塞制作火箭底座（圖2） 制作底座支架，取材質(zhì)結(jié)實(shí)的塑料飲料瓶，剪去上部至瓶子最粗處，截取處要平整；取橡皮塞，把螺絲釘從飲料瓶底處鉆出與橡皮塞牢固連接；在橡皮塞兩側(cè)對(duì)應(yīng)處用鋼鋸條磨出較淺的凹槽；在飲料瓶距底部6 cm高度處對(duì)應(yīng)鉆出兩個(gè)小孔。火箭底座的作用：可以固定火箭。

用打火機(jī)、醫(yī)用靜脈輸液器制作燃料加注裝置（圖3） 取醫(yī)用靜脈輸液器的帶針頭段，把針頭從火箭底座中的橡皮塞正中間處穿出；另一端與打火機(jī)密封相連。燃料加注裝置的作用：可以為火箭進(jìn)行燃料加注。

用縫衣針、導(dǎo)線、脈沖點(diǎn)火器、電池盒、電池、點(diǎn)火開關(guān)制作啟動(dòng)點(diǎn)火裝置（圖4）

1）用導(dǎo)線把電池、脈沖點(diǎn)火器、按鍵開關(guān)連接起來（圖5）。脈沖點(diǎn)火器，就是利用脈沖原理產(chǎn)生連續(xù)性瞬間電火花，可實(shí)現(xiàn)通電時(shí)產(chǎn)生電火花，斷電時(shí)電火花消失，方便實(shí)驗(yàn)的操作與控制。

2）在兩根1號(hào)縫衣針的針眼處分別連接兩根導(dǎo)線，再把兩根1號(hào)縫衣針分別嵌入火箭底座中橡皮塞的凹槽中。

3）把與縫衣針相連的兩根導(dǎo)線分別和與點(diǎn)火器相連的兩根導(dǎo)線連接起來。

啟動(dòng)點(diǎn)火裝置的作用：可以為火箭發(fā)射進(jìn)行啟動(dòng)點(diǎn)火。

制作火箭 用外形為圓形的塑料飲料瓶充當(dāng)火箭。

7 使用方法與操作過程

整體連接情況如圖6、圖7所示。

1）將火箭底座置于平整的桌面或地面上；

2）將軌道塔架由底座圓孔處套入火箭底座，放置在水平桌面或地面上（塔架頂部以上要有足夠的空間）；

3）用細(xì)金屬棒把火箭底座和塔架通過預(yù)留的小孔連接起來；

4）將火箭由軌道塔架頂部的圓孔裝于火箭底座上，并用力固定；

5）用左手按動(dòng)打火機(jī)開關(guān)，通過輸液管往火箭內(nèi)加注燃料；

6）加注燃料一會(huì)兒后，用右手按動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)，火箭向上騰空飛起。

8 科學(xué)依據(jù)

反沖原理：燃料在火箭內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高壓氣體向下噴出，其反作用力推動(dòng)火箭向上騰空飛起。

9 教具特點(diǎn)及設(shè)計(jì)理念

1）符合基礎(chǔ)教育課程改革的基本理念，有利于開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2）教具所示實(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，有利于學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)。

3）教具設(shè)計(jì)新穎，取材容易，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉。

4）易于操作，性能穩(wěn)定，安全可靠，效果明顯：用打火機(jī)的壓動(dòng)開關(guān)為火箭加注燃料，可隨時(shí)控制燃料的進(jìn)入；用打火機(jī)內(nèi)充裝的丁烷做燃料，可保證燃料的可燃性；用脈沖點(diǎn)火器點(diǎn)火，可保證點(diǎn)火的成功率。

5）能引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思考，有利于學(xué)生主動(dòng)參與、互動(dòng)、合作交流。

10 教學(xué)中的使用情況和效果

通過對(duì)模擬器的操作演示，不僅讓學(xué)生進(jìn)一步拓展了對(duì)反沖現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)及反沖原理的理解，而且讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的重要應(yīng)用，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，引發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)問題的思考與探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。