拓展学生物理探究的空间

阳信县银高学校   刘希林   文丽华

 

随着学校办学行为的不断规范，初中生的空闲时间越来越多，粗略计算，学生每年的节日、假期、双休日等长达160天之多。针对这一情况，我校物理组教师作了深入的系统研究，组织初二、初三学生进行分阶段科学探究实践活动。

一、探究活动很丰富

1.玩中之乐

科学探究是永无止境的，只要教师肯动脑子，肯下工夫，就不难发现其中的空间广阔而深邃。

（1）自制浮沉子，体会潜水艇的上浮与下沉过程，了解物体的浮沉条件。取一矿泉水瓶，装一半水。再取一玻璃小药瓶去盖儿并在瓶口处绕一段铁丝，也装一半水，放入矿泉水瓶中，使其倒立漂浮于矿泉水瓶内水面，将矿泉水瓶盖儿拧紧。此时可以观察到小瓶处于漂浮状态，此时浮力等于重力；当用力捏矿泉水瓶，使瓶内空气压力增大，小瓶内的水逐渐增多，小瓶逐渐没入水中，停止用力我们会观察到悬浮状态，此时浮力等于重力；继续用力捏矿泉水瓶，使瓶内空气压力继续增大，小瓶内的水继续增多，此时我们观察到小瓶沉于水底，此时浮力小于重力；陆续松手，会看到小瓶的上浮过程，此时浮力大于重力。通过自制的简易装置，学生们就对潜水艇的原理和物体的浮沉条件有了更全面的认识。

（2）自制风筝，让学生理解飞机升空的原理。风筝升空与飞机升空道理大致相同，都是利用气流产生的“升力”而升空的。当在空中“升力”与重力相等时（当然风筝还有绳的拉力）风筝就保持在某一高度。让学生观察，风筝在什么条件下能升入空中？在什么条件下在空中下沉？在什么条件下在空中左右摆动？在什么条件下在空中转圈？通过观察，让学生思考其解决办法。

另外，还可以让学生自制纸飞机，通过调节尾翼，改变纸飞机飞行的路线。观察在什么条件下，平着向前飞？在什么条件下，向下转圈？在什么条件下，向上转圈？

（3）自制陀螺，让学生理解物体的平衡条件，了解稳定平衡与不稳定平衡。让学生观察，陀螺在什么条件下转的时间长？为什么转起来的东西就不会倒？设想一下不倒翁的原理是否与陀螺相同，是否都是通过调节重心的位置而保持平衡的？思考后写出科学依据，班内交流。之后再让学生试着在桌面上竖起生鸡蛋，并说出其中的道理。

2.饮食之美

夏天的冷饮、凉食往往是学生的最爱。教师要引导学生，在吃冷食的同时，要注意观察相关的科学现象，思考其中的科学道理。举几例说明：

（1）吃冰棒学科学

自然界中的物态变化，有一些是存在于吃中的。吃冰棒之前要注意观察：打开冰棒纸，会看到白花花的“粉”，这“粉”的形成同自然界中的“霜”的形成过程是相同的，是冰箱中的水蒸气遇冷而凝结成的“小冰晶”，是水蒸气凝华而形成的；再看冰棒会冒“白气”，这“白气”就如同自然界中的“雾”，都是空气中的水蒸气遇冷而液化成的小水滴；再将冰棒放入喝水的杯子，过一会儿杯子会出“汗珠”，这汗珠的形成就如同自然界中的“露”，都是由空气中的水蒸气遇冷而液化成的小水珠附着在物体上的。这些道理先不要忙着说给学生，要让学生有体验探究的过程，有观察，有分析，有讨论，有总结，引导学生自己找到结论。

（2）自制飞棱

吃完冰棒，扁平的冰棒棍，不要丢掉，要通过自己动手制作飞梭。在扁平的冰棒棍的两端，用小刀削成两个向两侧反方向斜面，中间用钉子凿孔，再在孔中插入竹签（烧烤串竹签最好用），就制成了一个简易的飞梭。用双手一撮，只要方向正确，就会飞入空中。可以通过比赛调动学生的积极性。同时教师要引导学生思考其中的道理。

3.谚语之理

当地的天气谚语，往往比天气预报还准确，其中就蕴涵着一定的科学道理。要让学生通过自己观察、独立思考、集体讨论，找出其中的科学道理，写出小论文参评。如：

（1）水缸穿裙，大雨淋淋（简单的解释就是：水缸的外面水面以下的部分，如果有大量的水滴出现，就说明天气潮湿，水汽含量充沛。如果此时遇到冷空气的来临，一定就会下大雨了）。

（2）今天太阳倒照，明天晒得老猫叫（简单的解释就是：太阳落山后，如果出现火烧云，说明西部的云量稀少，春天的云一般是自西向东的，明天就一定是有太阳的好天气）。

（3）下雪不冷，化雪冷（简单的解释就是：下雪是水蒸气凝化的过程，而凝化是需要放热的，故而不冷；而化雪是溶化过程，需要从空气中吸热，因此化雪冷）。

教师要组织学生将上面的谚语写成小论文，小论文交上后教师要及时点评，并进行去伪存真的科学解释，这是培养学生科学思维的绝佳时机。

4.运动之巧

活泼好动是学生的天性，学生在参加体育活动的过程中，要引导学生讲究科学训练，注意科学方法，这样会有助于体育技能的提高。如：

（1）科学判断乒乓球的走向。乒乓球上旋球、下旋球、弧圈球，怎样应对？怎样发球？其科学原理是什么？

（2）在足球比赛中，罚前场直接任意球，为什么足球会走一条美丽的曲线（通常叫香蕉球），令守门员防不胜防？

当学生通过观察、思考、讨论、查阅有关的资料后，教师不妨给出以下答案：

如果你经常观看足球比赛的话，一定见过罚前场直接任意球。这时候，通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”，挡住进球路线。进攻方的主罚队员，起脚一记劲射，球绕过了“人墙”，眼看要偏离球门飞出，却又沿弧线拐过弯来直入球门，让守门员措手不及，眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。

为什么足球会在空中沿弧线飞行呢？原来，罚“香蕉球”的时候，运动员并不是拔脚踢中足球的中心，而是稍稍偏向一侧，同时用脚背摩擦足球，使球在空气中前进的同时不断地旋转。这时，一方面空气迎着球向后流动，另一方面，由于空气与球之间的摩擦，球周围的空气又会被带着一起旋转。这样，球一侧空气的流动速度加快，而另一侧空气的流动速度减慢。物理知识告诉我们：气体的流速越大，压强越小（伯努利方程）。由于足球两侧空气的流动速度不一样，它们对足球所产生的压强也不一样，于是，足球在空气压力的作用下，被迫向空气流速大的一侧转弯了。

乒乓球中，运动员在削球或拉弧圈球时，球的线路会改变，道理与“香蕉球”一样。

5.厨房中的学问

教师不妨安排学生为家人做一顿饭，作为综合实践的一种体验。在做饭的过程中要思考以下问题：

（1）菜刀为什么刀刃薄，而刀背厚？

（2）捣蒜泥时为什么要放一些盐？

（3）为什么炒勺中的热油滴入冷水会“爆炸”？

以上问题仍然需要学生查阅资料，整理相关资料，最后编写小论文，进行交流。

6.劳动中的体验

阿基米德说过：给我一个支点，我能撬动地球。可见科学的力量是巨大的，教师安排学生好好体验一下，并思考其中的道理：

（1）为什么小小的撬棒，就能撬动一块巨石？联系一下，平时开啤酒瓶的起子是否也有同样的道理？

（2）用剪刀剪东西，为何尖端不易剪断的东西用中部（靠近轴的地方）就容易剪断？

这些问题，学生利用科学课本知识就完全能够解答。

7.旅游中的观察

有些旅游景点是以奇闻名天下的，其中蕴涵着一定的科学原理，教师要提醒学生深入思考。

（1）济南的趵突泉，四季喷涌，非常美观。想一想为什么会这样？

（2）北京天坛公园的“声学三奇”，是怎样形成的？

（3）盘山公路为何修得盘旋曲折？

（4）蓬莱的“海市蜃楼”是什么道理？

让学生查阅相关资料写下来，同学之间交流。

8.生活中谜团

一些日常生活中的“谜团”，往往不易解释。这就需要教师教育学生，用科学的眼光看问题，用科学的道理解疑惑，用科学的头脑辨真伪。从中提炼科学道理，汲取科学营养，充实科学知识。如以下问题，就可以让学生写成小论文的形式进行交流。

（1）冬季室外自来水笼头冻住了，为何卸下笼头后，向管内加一把盐，过几天后自来水管就会自然解冻？

（2）在含磷较多的区域修建的房屋，为何经常出现无名的“天火”？

9.历史中精神

献身科学的精神需要从小培养，教师教育学生，在科学的道路上要少做盲目的冒险，但是要知道在科学道路上确实存在着风险，甚至是危险。安排学生，通过查阅相关的资料，针对下列案例，写出读后感。

（1）从“万户飞天”的悲剧，你想到了什么？

（2）从居里夫人发现放射性元素，你想到了什么？

（3）从美国的“挑战者号”爆炸，你想到了什么？

10.网络的神奇

有一些实验在现实生活中是很难直观演示的，并且很难理解。这时模拟动画比实际演示效果好。如：日食月食的成因，何种情况出现日全食？何种情况出现日环食？何种情况出现日偏食？何种情况出现月全食？何种情况出现月环食？何种情况出现月偏食？这些问题通过多媒体课件一一展示，就会一目了然了。看后让学生一一画出来，讲给年龄小的小同学听，看谁讲得好。

以上10项体验探究，须在小学毕业前夕完成，哪项在前哪项在后，要根据科学课程的进度，由教师作合理的安排，并作合理的调整与拓展。当然，有一些探究超出了小学《科学》的范围，这就要求教师科学指导，合理疏导，正确引导，才能保证学生的理解、支持与配合。同时为初中的理化生学习打下一定的基础。

二、有效措施作保障

科学探究需要教师求真务实的科学态度，需要孜孜以求献身科学的精神，来不得半点马虎，这就需要教师深厚的科学素养、优秀的科学品质，带领学生步入神圣的科学殿堂。为使小学生毕业前能够完成以上探究，需要以下措施作保证：

1.引导发现，想方设法引导学生走上科学探究之路

教师可讲解，伽利略通过观察吊灯的摆动发明了钟摆，牛顿通过苹果落地发现了万有引力，瓦特通过沸水壶盖被顶起发明了蒸汽机，让学生知道科学就在身边，引导学生善于观察，善于发现，善于思考，善于创造。

2.理解用处，让学生明白科学技术是第一生产力

教师通过讲解从镰刀到简易收割机，再到联合收割机的发展历史；通过讲解从钻天猴（一种绑在细木条上的飞行鞭炮）到导弹，再到航天技术。说明每一次技术革命都离不开科技的发展。

3.渲染氛围，让学生方便的查阅科学资料

我校三至六年级的图书角均放有《十万个为什么》《科学小百科》《科学小论文集》等系列丛书。另外，我校校园网上还精心设计了“科学天地”板块供小学生查阅资料之用。

4.鼓励创造，奖励科学创新之人

我校始终坚持对有发明创造或发表小论文的小学生进行奖励。仅2011年一年的时间，就有13名学生因发明创造或发表小论文而获奖。

总之，只要教师善于启发诱导，学生学科学用科学的空间就会不断地得到拓展。学生的节假日充实了，坏习惯得到了抑制，这岂不是一举多得的好事！

 

（《山东教育》2012年3月第8期）