利用儿童玩具 探寻实验教学
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作者: 于云伟
摘要：杨振宁教授说：“现象是物理学的根源”，爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师”。在初中科学教学中，尝试实验教学新模式，让儿童玩具走进科学课堂，达到科学有效性的极大提高。在这种教学模式中，我们要求每一位学生亲自参加实验，在实践中学生通过动手、动眼、动口、动脑，结合实验事实和实验过程，认识科学概念和理论的形成，并逐步培养操作能力、观察能力、表述能力、思维能力，从而培养了学生的创新精神和创造能力。
关键词：玩具；实验；科学
小时候，家里有很多的玩具，只知道很好玩，却并不知道好玩的原因以及其中蕴含的奥秘。长大以后才知道，其实很多玩具都是利用物理原理制成的，因此这些玩具本身就是一件精美的物理教学仪器。作为科学教师就可以充分利用这些生活教学资源，为科学教学服务，这样不但可以找寻学生的童心与璞心，激发学生学习科学的兴趣与动力，而且可以起到实验室里现成仪器所不能达到的作用，借此探寻更深更广的科学奥秘和原理。
当玩具冲锋枪会喷出火花，遥控飞机在空中飞翔，孩子往往会向父母提出一连串问号。其实一些机动玩具中蕴含着丰富而深刻的科学原理。儿童玩具大致分为几类：社会性玩具、认识性玩具、活动性玩具（体育玩具）、观察与探索的科学性玩具、语言类玩具等，其中观察与探索的科学性玩具，包括玩沙水玩具、镜面玩具、平衡重心玩具、磁性玩具、风动玩具、齿轮玩具等。
观察与探索的科学性玩具，彰显科学原理与现实生活紧密结合的特点，我们从普普通通的儿童玩具中觅得一些形形色色的科学原理：
以陀螺为例谈一谈科学原理：玩过陀螺的人都知道，要让陀螺立起来，必须不断地用外力抽打，一旦失去外界力量的帮助，陀螺很快就会倒下来。为什么呢？因为陀螺的基础太小，它无法支撑自身的重量。
陀螺原理的物理意义：陀螺在旋转的时候，不但围绕本身的轴线转动，而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说，陀螺一面围绕本身的轴线作“自转”，一面围绕垂直轴作“公转”。陀螺围绕自身轴线作“自转”运动速度的快慢，决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢，摆动角越大，稳定性越差；转得越快，摆动角越小，因而稳定性也就越好。这和人们骑自行车的道理差不多。其中不同的是，一个是作直线运动，一个是作圆锥形的曲线运动。陀螺高速自转时，在重力偶作用下，不沿力偶方向翻倒，而绕道支点的垂直轴作圆锥运动的现象，就是陀螺原理。
所以，我们在平时的自然科学教学中，充分利用生活玩具，探寻科学奥秘，实现实验教学新模式。这样的实验教学新模式，对学生学习科学有着无与伦比的妙用。
一、利用玩具做实验，教学方式亲切自然、新鲜生动，可激发学生学习科学知识的兴趣，调动学生的学习积极性
玩具是学生非常熟悉的物品，它与实验室的仪器相比，不但能呈现奇妙的科学现象，而且包装精美漂亮，有些玩具学生小时候可能见过、玩过，甚至拆过，因此，用玩具做实验可以使学生感到亲切自然、新鲜生动，减轻学生对学习科学的神秘感和畏惧感，使学生感到科学就在我们身边，从而激发学生学习科学知识的兴趣，使学生爱屋及乌，因为玩具爱上了自然科学，并且乐此不疲，持之以恒地将科学的热情进行终生！例如，在讲解大气压中的马德堡半球实验时，用玩具手枪把带吸盘的飞镖打在光滑的墙上或玻璃上，飞镖就牢牢地粘在上面。讲到光的反射时，用一种千变万化的万花筒做实验，学生从万花筒照射到地面所形成的一束束光，一下子就会明白反射定律中的反射角等于入射角。我们用不倒翁做实验，学生在游戏中明白：物体不管做什么运动，重力的方向总是竖直向下。我们还可以利用可爱的上了发条就可以跳动的青蛙做能量守恒定律。以上这些现象都妙趣横生，操作起来简单易行，备受学生的青睐，并能提高学生的兴趣和实验热情。
二、利用玩具做实验，可进一步提高学生的实验技能，从而培养学生的创造能力
用玩具做实验取材广泛，价格也不太贵。因此，教师可提倡学生用玩具或稍作改造的玩具做实验器材，这样就可以激励学生在生活中去观察、去思考、去探索，从而培养学生的创造能力。例如，彩色气球，就可以做很多的小实验：
1.反冲运动。气球充气时，用手捏住口部，松开手后，空气从球中喷出，喷出时气流的反冲作用就使气球向气流的反方向运动。
2.物体间的相互作用。拿一个冲了气的气球挤压另一个冲了气的气球，两个球同时产生形变。说明物体间的作用是相互的。
3.气体的热膨胀。把充满气的气球放在温度较高的热水瓶上，经过数分钟，就会引起气球的爆炸。这是气体受热膨胀产生的现象。
4.气体的压强与体积的关系。把气球塞进一只瓶子，并把气球的吹气口反扣在瓶口上，这样，就把一定质量的空气封闭在瓶子和气球之间，然后，给气球吹气，随着气球吹大，必然导致封闭在瓶内的空气体积减小，压强变大。因此，想再把气球吹大，非常困难。不管你如何用力吹，气球不过大了一点点，还有当讲到空吸现象时，可利用“弓形水箭”（或水枪）的玩具作演示实验，并引导学生做课本中的实验：
（1）向上爬的液体：将小烧杯（或小瓶）装入红色液体并在小烧杯中插入一根透明细管，用一根圆珠笔壳的细端正对烧杯中的细管口，用嘴对圆珠笔口吹气（气流越大越好），结果可以发现烧杯中的红色液体沿着细管上升，当气流速度很大时，红色液体上升到细管口随气流一起喷出，形成红色水雾，非常漂亮。
（2）吹不落的乒乓球。将一漏斗倒置，下方放一个乒乓球，从漏斗口处向漏斗吹气，结果乒乓球只沿漏斗旋转而不落下来。
这样的实验现象出乎学生的意料，容易引起学生的兴趣。其实，这些实验都是利用了气流快压强小的原理。教师还可以让学生举例说明日常生活中哪些用品也是利用此原理制造的。
三、利用玩具做实验，可以达到对科学知识的巩固复习和提高的作用
用玩具做实验，其原理和应用都是相关的科学知识，所以对玩具进行挑选、加工的过程就是相关知识的再学习过程；再者用于做实验的玩具来源于生活，存在于学生身边，可以培养学生自觉地利用所学知识去探索身边的各种科学现象所包含的科学原理和规律，并由此达到升华知识，提高能力的目的。例如，在进行电磁感应原理教学时，可以组织学生利用电动玩具做实验，在可能的情况下，可以让学生拆装玩具，观察其内部结构，分析工作原理。如“电磁秋千”就是一种利用电磁感应原理制成的玩具，它生动活泼，运动不息，耗能小，深受人们的喜爱。让同学们打开底座，就可以发现它是由一个带铁心的电磁铁和一只三极管组成的电路，用一个9V叠层电池供电。
通过利用所学的科学知识分析其工作原理，不但使学生所学的知识得到巩固、复习，而且也提高了学生分析问题、解决问题的能力。如通过电磁秋千原理分析，有的学生后来发现婴儿摇篮、猴子荡秋千也是利用相同的原理制成的。
通过这样的教学，学生的思路开阔了，他们就会用所学的知识去设计实验，如对单色光合成复合光的实验，有的同学设计了这样的实验：剪两块原形硬纸板，并分别涂上了七色、三色，将它们分别装到某些电动玩具上，合上开关，使之转动，就会看到其颜色的变化；也有的同学用小时候玩过的陀螺或小伞在其上面画上不同的颜色，让它旋转，也可以看到颜色的变化。通过以上设计，学生的思维得到了锻炼，当然各种能力也得到了培养和提高。
用玩具做实验，除本身具有一定的创新意识外，对一玩具多用、废玩具利用，以及对其不完美之处进行加工改造的过程，其价值不仅仅是该材料本身的使用价值，而是通过玩具进行科学教学，使学生的认知结构与科学教学贴近，顺应学生爱玩的心理，通过和学生一起“玩”玩具，玩进科学世界，“玩”出科学规律，“玩”出学习方法，使学生产生探求新知识的强烈愿望，从而培养他们的创造能力。因此，我认为随着人们生活水平的提高，作为科学教师的我们应注意长期积累、收藏各种玩具，以发挥其独特的功能。
（作者单位 浙江省台州市天台县雷峰中学）
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