生活化实验器材的开发和利用
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一、问题的提出
“从生活走向科学,从科学走向社会”,是新课程的基本理念,“因地制宜,因陋就简”做实验是新课程的基本原则。用学生熟悉的生活化用品做实验,可以拉近科学与生活的距离,让学生深切地感受到科学的真实性,感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。
在学生的生活中、在学生的身边,可以用作实验的物品比比皆是,可以利用的资源十分丰富,比如家用食品、家用物品、学习用品、娱乐用品、废旧瓶罐、废旧纸品中存在着非常多而广泛的实验用品。如用铅笔和橡皮泥探究压力的作用效果,用雪碧瓶探究液体压强与深度关系,用乒乓球从地上弹起探究“能的转化”。
由于生活性实验材料都来源于学生生活,且易取、易得,实验现象生动、有趣,不仅可以使学生对科学现象获得具体生动的感性认识,加深对概念和规律的理解,而且还具有情感教育的重要价值,使学生深刻地感受到科学知识就存在于生活之中,它非常亲切、有趣、有用,并使学生养成主动利用身边物品进行科学探究的意识和习惯,培养学生乐于探究生活中的科学道理的愿望和态度。
二、开发生活化实验器材
生活性实验器材的获得主要根据生活用品来制作或收集加工。
(一)寻找代用品
初中科学所需要的一些简单仪器,大多可以找到代用品,师生可随时注意收集各种材料,如废弃的饮料瓶、空墨水瓶、白炽灯泡、铁丝、导线、圆珠笔芯、泡沫塑料、塑料薄膜、小气球、注射器、易拉罐等等。用它们做实验器材的代用品,不仅数量多,能保证一人一份,而且有的代用品性能还超过实验室的器材,比如用碳酸气饮料瓶做贮气瓶,能长期保存某些气体。
(二)自制仪器
比如为演示大气压的作用,可自制器材进行:用一个润喉片塑料瓶和一个保济丸塑料瓶(保济丸小瓶刚好能插入稍大的润喉片瓶),将大瓶装满水后,再将小瓶口朝上,让底部插入大瓶约十分之一。倒转瓶,这时会看到这样的现象:水顺管壁向下流,小瓶不向下落,反而向上升。这个自制实验不仅有趣,而且有因可探,还可引出活塞式抽水机模型与大气有关等实验,可谓一举多得。
(三)自制药品
初中科学实验所用的部分试剂,其纯度要求不高,一般为三四级品,有时可以自己收集材料制取。例如:蒸馏水,可以用高压锅出气口的水蒸气液化而成;锌片,可用废干电池壳代替;铝,可用香烟中的铝箔、铝制牙膏壳等代替;氯化钠,只要用铜丝在火焰上燃烧即成;高锰酸钾,可用医院里的pp粉代替;等等。
(四)随手实验
教室是个大实验室,里面的物品都可做实验器材:铅笔绕导线可用于滑动变阻器、螺线管的制作;铅笔芯里含有石墨,可体验石墨的滑腻感;一头削尖的铅笔还可体验影响压强的因素;等等。有时人体也是一大实验器材:人体的骨骼就是一个杠杆;关节面十分光滑,关节面表面覆盖着透明软骨构成的关节软骨,这是为了增强光洁度,减少摩擦;人体的眼睛系统相当于凸透镜,近视、远视者戴近视眼镜或远视眼镜可说明凸透镜、凹透镜的作用;等等。
三、生活化实验器材的应用
教学中,教师经常会遇到实验器材不足的难题。有的教师干脆在黑板上讲实验,让学生在下面听实验,这种做法与新课程的要求相去甚远。要解决这一问题,可发扬我国物理教学“盆盆罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”的传统,从生活用品中寻找实验器材。
【案例一】鸡蛋的妙用
实验1做大气压试验
将浸湿酒精的棉花,放在广口玻璃瓶内,点燃棉花,并让它燃烧一会儿,然后将一只剥壳熟鸡蛋(稍大于瓶口)置于瓶口上,熟鸡蛋在瓶内、外压强差作用下,被压入了瓶里。
实验2做物体的浮沉实验
把一个鸡蛋放入浓盐水中,然后缓缓倒入清水稀释、搅拌,随着盐水的不断稀释,鸡蛋排开液体的体积随着增大,由漂浮状态慢慢变到悬浮状态,最终沉入杯底。这说明:浸在液体中物体的上浮和下沉,决定于它所受的浮力和重力。
或者将鸡蛋放入盛有食醋的烧杯中,会发现鸡蛋先沉入溶液中,慢慢产生气泡,随着气泡的增多,鸡蛋上升,过一会气泡减少,鸡蛋又下沉,气泡增多,又上升……如此反复。这说明:气泡能增大排开液体的体积。
实验3判断鸡蛋的生熟
有两个外形几乎差不多的鸡蛋,一只是生的,另一只是熟的,如何判断呢?可以把两个鸡蛋分别放在桌面上,用同样大的力使之同时旋转,旋转时间较长的是熟鸡蛋。因为生鸡蛋旋转时,蛋壳内的蛋白与蛋黄不能作为一个整体,内部因发生相对运动而产生摩擦要消耗能量。
实验4做碳酸钙与酸反应实验
取清洁的鸡蛋1个,放入盛有食醋的烧杯中,慢慢地会发现蛋壳表面产生气泡,搅拌溶液,气泡会不断地产生,甚至把硬壳鸡蛋变成软壳。这说明:蛋壳的主要成分为碳酸钙,碳酸钙与醋酸反应产生二氧化碳气体。
【案例二】探究电磁波的传播
1. 创设情境,提出问题
(1)剪辑一段宇航员在月球上合作完成某一任务的活动场景,让学生看影片。
(2)教师提出问题:在月球上没有空气,声音能够传播吗?
生:不能传播,声音的传播需要介质。
师:通过观察影片,你能发现什么问题?
生:那两个宇航员为什么能够合作得那么默契?
生:他们是通过什么途径相互传递信息的?
师:他们合作得默契是因为他们可以通过电磁波互相传递信息。
生:电磁波可以在真空中传播吗?
师:那你们的猜想呢?
2. 假设猜想
生:电磁波可以在真空中传播。
生:电磁波可以在液体中传播。
生:电磁波不可以在真空中传播。
生:电磁波不可以在液体中传播。
3. 设计实验
师:现在请同学们用你们带来的手机,来验证我们刚才的猜想。怎样验证?要通过做实验。具体怎么做,我想听听你们的设计方案。请同学们思考后交流一下,看看哪一组的方案设计得最好。
学生交流得出的方案如下。
方案1:把手机放在真空罩内,然后用另一手机给它拨号或发短信,看罩内的手机能否收到信息,如果能收到,便可以说明电磁波能在真空中传播,反之,则说明电磁波不能在真空中传播。
方案2:把手机用塑料袋密封好放在水槽中,然后用另一手机给它拨号或发短信,看罩内的手机能否收到信息,如果能收到,则可以说明电磁波能在液体中传播。
4. 进行实验
让学生根据以上方案把手机放好,并用手机拨号或发短信,观察罩内的手机能否收到信息。
5. 分析与归纳
师:通过以上实验,你能得出哪些结论?
生:电磁波可以在真空中传播。
生:电磁波可以在液体中传播。
生:电磁波也可以在固体中传播。
师:你如何得出这一结论的?根据是什么?
生:方案2中手机的外部用塑料袋密封,而塑料袋是固体,实验发现手机可以通过塑料接收到电磁波传来的信息,所以说电磁波可以在固体中传播。
师:通过以上发现,你们说电磁波的传播需要介质吗?
生:电磁波的传播不需要介质。
6. 评估与交流
让学生回顾刚才的探究实验,陈述他们在实验过程中出现的错误及相应改善措施,并相互交流。
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