• 您现在的位置: 中国兴华科学教育网 >> 科教资源 >> 科学备课室 >> 教材·教法·备课 >> 正文
    应用玩具培养学生的创造力(下)
    作者:刘炳昇    文章来源:教学仪器与实验    点击数:    更新时间:2010-4-26

      原载:《教学仪器与实验》,2000年第16卷,第7

    从上一篇文章可以看出,玩具是一种很好的科学教育资源,如果应用得当,能够为学生创设有助于科学探究的学习环境,既有利于激发学生的学习动机和兴趣,又有利于训练学生的科学方法和培养学生的创造力。下面再举一例:

    探索海狮戏球的奥秘

    海狮戏球是一种如图1玩具,把小球放在光滑的水平台面上,再放上玩具海狮,并以海狮的正面去接近小球,问学生:你们看到了什么现象?想到了哪些问题,以及如何解决这些问题?

      

    1

    由于出现的现象新奇,学生们的好奇心立即被激发,探索的动机产生,自主的活动展开。最好两个学生一组,以便在探索中协作和讨论。学生通过操作和观察,开始时,只注意到一些比较明显的现象,而很难察觉到一些细节。他们看到海狮接近小球时,小球绕竖轴旋转起来,并力求避开海狮的追逐。提出的问题是:为什么海狮与小球相互排斥?为什么小球绕竖轴旋转?

    对于第一个问题,学生很容易猜测到小球和海狮内部都有磁铁,并且有同极性的位置关系(例如,如图2所示),但为什么小球绕竖轴旋转却无法解释。

     

    2

    学生们带着问题继续探索,仔细观察和深入思考。有几种解决问题的途径:一种是画图分析,希望从理论上找出两个磁铁排列的方式;一种是实验尝试,请教师为他们提供铁屑和磁针,以便能够通过实验的方法找出两个磁铁的排列方式。采用第一种途径的学生,比较容易排除几种可能(图3):两个磁铁呈竖直平行排列;两个磁铁呈水平平行排列;两个磁铁呈正交排列。由于学生理论上的不足,很难从理论上取得突破性进展。但既然已排除上述三种情况,余下的可能就是海狮内的磁铁与小球内磁铁呈锐角的关系(图4)。于是他们想到了用实验来证实这种想法。他们用一块磁铁来替代海狮,以各种方式接近小球,最终证实这种想法是正确的。采用第二种途径的学生,由于海狮内磁铁对铁屑和磁针的作用不够强,难以准确显示磁极的位置,因此也遇到困难。学生们在反复的实验观察中,不断地思考,不断地尝试、失败、否定自己原先提出的模型,再尝试,步步逼进问题的答案。有许多细微的现象,不到一定的火候是很难发现的,常常很难以逻辑推导的方式预示可能发生的现象。例如,将海狮推进到一定距离时,小球首先向一侧歪斜,然后才绕竖直轴旋转起来。由于向一侧偏的角度很小(以前进方向为轴顺时针或逆时针方向偏转),观察者是很难察觉到,但它对理解海狮戏球的运动原理却是十分关键的现象。小球内的磁铁处于自由状态时磁轴是竖直向上的,重心在球心的下方。海狮内磁铁的磁轴方向向上偏左(从前面观察),当海狮接近小球时(图5中海狮在球的后方),小球内的磁铁受到海狮磁场的影响将向顺时针方向偏转。偏转的结果将使球内磁铁的中心升高(即球的重心升高),且重力作用线不再通过球与台面的支承点(图6),至重力矩与磁力矩平衡时,小球不再偏转。值得注意的是,海狮磁场对小球磁铁的影响不只是在图示平面内向一侧偏转,而且还同时受到向前的推力F,这个力对于OO’竖直轴产生力矩的作用,因此它使小球同时绕竖直轴旋转。

      

    3

      

    4

      

    5

        

    6

    类似的玩具还有许多,例如,有一种磁悬浮的旋转轮,两个轮盘在同一轴上,如图7所示。其底座的左侧有一块竖直的玻璃板,整个轮轴悬浮在底座上方,轮轴的左端顶在玻璃板上。用手旋转轮轴的右端,轮轴将持续转动很长时间。为什么轮轴能够悬浮起来,轮轴和底座中有什么特殊的结构?可以让学生进行探索。试验性地把轮轴放在不同的位置,再把玻璃板拆除,看看会出现什么样的现象,再猜测性地画图分析,然后设法用实验来验证。

      

    图7

    这些玩具都是很有趣的,而且富有思考性。教师把它们作为一种黑箱来处理,让学生通过实践进行探索,在观察的基础上提出假设,在交流讨论中揭示矛盾,再深入实践寻找新模型,直到有满意解释为止,从这种活动中能够使学生体验和学习科学探究的方法。

    责编:刘剑锋


    刘炳昇教授专栏
    最近更新
    网友评论:(只显示最新10条。评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!)
    姓名: E-mail:
    评分: 1分 2分 3分 4分 5分
    内容:
    验证码:
    使用必读 站点地图 联系我们 意见反馈