基于五金機電的物理教學資源的開發與應用*

張利萍

(萍鄉市第三中學 江西 萍鄉 337000)

1 基于五金機電開發物理新課程資源的有關思考

五金工具和五金產品種類繁多，樣式復雜，我們如何對其進行物理新課程資源開發是一個重要的課題.

基于五金機電開發新課程資源本身是一個比較廣泛的概念，基于五金機電開發的新課程資源泛指對五金的材料或產品進行整合、整理、加工、改進、創新等，使其成為一個可以用于課堂教學的課程資源.包括有的運用了物理學原理的五金工具、五金產品本身就可以制作成一個用于教學的課程資源，也包括使用五金工具對一些五金材料和非五金材料進行加工使其成為一個教學實驗裝置.

我們日常生活中的五金工具都是開發的對象，比如常用鉗類工具鋼絲鉗、尖嘴鉗、克絲鉗、斜嘴鉗以及扳手、螺絲刀、鐵皮剪等，它們在使用的過程中都用到了杠杠原理等力學知識，電筆使用過程中涉及到電學知識.日常生活中使用的五金工具大多數結構簡單、物理原理也簡單，我們可以把它們拍成照片，把它們的工作原理和使用方法都錄制成視頻，做成課程資源.

五金機電中的電動機用到了電磁學知識，發電機用到了楞次定律、法拉第電磁感應定律、交流電的產生等物理學原理；水泵工作時運用了大氣壓強的原理；變速器工作中運用了同軸角速度相等，同皮帶(齒輪)鏈接線速度相等的知識，是講述圓周運動角速度和線速度很好的課程資源；電熱設備中很多產品運用了熱學知識和傳感器知識.由此可見，五金機電中大多涉及到電學知識和熱學知識，它們都是可開發的、很好的課程資源.

除了五金工具和五金機電之外，還有很多五金產品也是很好的課程資源.比如，門把手涉及杠桿原理；電吹風涉及流速、電學、熱學等知識；電磁爐涉及到電磁學中的互感、渦流等知識，它們本身都是很好的課程資源.我們還能夠使用五金工具改進和設計實驗裝置和教學用具，用于課堂中的演示實驗.

綜上所述，基于五金機電開發物理新課程資源是可行的和必要的，而且開發出來的新課程資源是多種樣式的，可以是文字說明形式，也可以是實驗裝置形式，還可以是微課、微電影的形式.

2 幾種基于五金機電開發新課程資源形式

2.1 將五金工具和五金產品直接作為資料開發成課程資源

我們將五金工具、五金機電的圖片和原理等收集好，整理成課程資源名片卡.比如我們做了“指甲鉗”的名片卡等,如表1所示.

表1 指甲鉗

我們課題組總共開發了103份物理課程資源名片卡，在名片卡上記錄資源的介紹、分類、原理、課堂使用建議等，其中五金工具比如核桃鉗、扳手和剪式千斤頂等有46份．

2.2 開發了57份物理演示實驗裝置和教學用具

我們開發了57份物理演示實驗裝置和教學用具.采用搜集、整理、改進、創新等方式開發了50多份演示實驗裝置，大部分是自己改進和設計的，在市場上和實驗室是沒有的，比如加速度傳感器和曲線運動的速度方向演示儀——大珠小珠落玉盤等．現簡要介紹如表2和表3所示.

表2 加速度傳感器

表3 曲線運動的速度方向演示儀

續表3

2.3 開發了27份微課 微視頻

另外我們還用搜集、整理、自己拍攝等方式開發了27份關于物理課程的微課(微視頻)，比如楞次定律、棉花糖和西班牙火車脫軌瞬間視頻曝光等.

3 五金機械課程資源使用實例

3.1 塔式起重機在教學中的應用

我們首先拍攝塔式起重機如圖1所示，并且錄制視頻，編輯加工成微課形式的課程資源.它可以在高中物理學習過程中的幾節課中應用，一是學習力的合成與分解時，二是學習物體的平衡時，三是在學習曲線運動的合成與分解一節的課堂中.因為我們就在建造學校新教學樓工地拍攝和錄制，并且在安全的前提下讓學生全程參與和思考，比如讓學生畫出被吊起物體在上升和水平移動時物體的運動軌跡并判斷物體的運動性質.學生反映真實感強，有較強的體驗性，把復雜運動形象化，涉及的知識容易理解和掌握.

圖1 塔式起重機

3.2 “跳環”和“楞次環”在學習“楞次定律”一課時的應用

人教版新課程教材高中《物理·選修3-2》第四章第3節“楞次定律”，這節課以物理規律最為抽象，結論最難以歸納，內容最為重要而著稱，長期以來都是物理教學的一個“老大難”問題.為了解決這個難題，精心設計了一系列教師演示實驗和學生分組實驗，主要有：第一，引入實驗選擇了“跳環”實驗，如圖2所示，“跳環”實驗一直以來以現象明顯、突然性強、容易激發學生的興趣等被大多數教師所喜愛，但是在這里做了一些改動，將豎直向上彈射出“環”改成水平方向彈射出“飛機”，我國正在研究艦載機電磁彈射系統，以此為契機激發學生的愛國思想和好奇心.第二，把“楞次環”實驗設計成學生分組實驗，“楞次環”實驗裝置簡單，如圖3所示——實驗現象直觀，可以直接判斷感應電流的磁場方向，歸納概括規律也簡單得多.

圖2 跳環實驗示意圖

圖3 “楞次環”實驗裝置示意圖

3.3 千人震

高中物理講解自感現象，學生并沒有一個感性的認識，學生通過參與這個千人震實驗后可以說是終身難忘，也加強了學生對帶電感類電路開關斷開時仍有感應電壓的安全意識.該實驗是用一節電動勢為1.5 V的新干電池、幾根導線、開關和一個用于日光燈上的線圈鎮流器，如圖4所示，幾位做這個實驗的學生手拉手成一串，另一位學生將電池、鎮流器、開關用導線將它們與首、尾兩位學生兩個空著的手相連，在開關斷開時就會使連成一串的學生都有觸電感覺.

圖4 自感現象實驗

教具的創新點和可行性：本教具電路簡單，操作容易，產生的“觸電”效果帶給學生的印象深刻，用在課堂導入，既能夠吸引住學生，又能夠將學生的探索激情一直點燃，帶著持續的好奇心來學習新課.

教具的用途：該教具用在課堂引入，其用途主要是讓學生感受自感的威力，對自感現象有一個感性的認識，為接下來自感概念以及相關規律的學習打下一個基礎.并且該教具實驗效果明顯，帶給學生深刻的切身體會，這對激發學生的學習興趣起著很好的作用，畢竟一節干電池會使人觸電是很神奇、很讓人迫不及待想揭開謎底的物理現象.

4 幾點設想

為充分發揮五金機電開發物理教學資源的作用，我們有以下幾點設想.

(1)帶領學生去五金機電市場和工廠、農村等場所，可以讓學生親自體驗很多奇妙的科學現象，在領悟知識的同時收獲快樂.教師可以根據教學內容的不同，給學生提出明確的參觀目的、參觀項目，并讓他們寫出觀后感，這樣就能保證參觀有的放矢，而非走馬觀花了.比如在學習簡單機械之前，帶領學生們去當地的機械制造廠參觀，通過直接觀察，操作各種真實的機械，激發學生的學習興趣.從而在新課的學習中能夠從容應對，突出重點攻克難點.這不但體現了高中物理從課本走向生活，走向社會的理念，更體現了物理教育的最終目的是給人智慧，給人啟迪，理解自然，最終福澤人類.

(2)組織學生拍攝物理學科的微電影.設置積極向上的故事情景，激發學生的求知熱情，提升學生的各種物理學科核心素養.

(3)將開發好的新課程資源放入新的教學設計中去，并整合成優質資源.也可以將一些五金工具知識開發成小游戲放到網絡上去；還可以自己拍攝一部科學紀錄片，記錄我們生活中的物理常識和躲避危險的方式等等.

總之，時代是發展的，社會是進步的，不管是從“黑板”到現在的“電子白板”，還是從筆記本到蘋果智能手機，我們的收集渠道和制作手段有了巨大的改變，作為課程資源也是需要改變的.所以,基于五金機電開發新課程資源的方式和方法也是變化的，開發的內容也是與時俱進的,這些新課程資源的開發應用對物理教學效果的提高必然產生積極作用．