“下水”学具制作和研究

张容声

自2008年开始，我通过五年多时间的探讨研究，在“下水”学具的制作、发明上取得了一定的成就，共制作、发明了50多件的“下水”学具，其中“24节气农事扑克”获得了省一等奖，并参加了教育部展评；“中国语文扑克”“中国数学扑克”皆获得了国家发明专利，“中国语文扑克”还在香港国际专利博览会上摘取了金奖；“计生益智棋系列”获得了省二等奖，“四大古典名著棋”系列获得了省二等奖全国三等奖，“中国数学扑克”等系列获得了省一等奖并进入了全国赛等等。这些“下水”学具的制作、发明都具有如下的共同特点：一是教学性。符合基础教育课程改革的基本理念，有利于推进素质教育，培养创新精神和实践能力，有利于实验教学、提高师生的实验动手能力。二是科学性。教具所展示实验内容符合科学原理，体现科学知识和科学过程相统一的原则，有利于学习科学知识，树立科学意识，掌握科学方法和实验操作技能。三是创新性。教具设计新颖，构思巧妙，结构简单，便于推广；实验效果又非常好。四是启发性。引发学习兴趣和思考，适于探究式教学。五是实用性。亦即取材容易，其制作材料皆来自身边，便于找到，皆能让学生亲自参与制作。六是弥补性。即对一费制下科学学具订购被取消之后，是个很好的弥补，在一定程度上解决了“巧妇难为无米之炊”问题。现特选择6件在此介绍，以便从中起点抛砖引玉的作用。

1、光的分解探究仪。在实验室里只能找到三棱镜，且须将学生带到野外才能实验。于是我就引导学生一起利用木材、手电筒等制作了光的分解探究仪。即该探究仪主要由三棱镜、光源、显示板、演示板、支架等组成，其具有三个创新点：（1）首次使用了充电手电筒做光源，因而不管是白天或者黑夜，不管是晴天或在雨天，不管是课堂或家里都可使用，可以很方便地探究演示光的分解。亦即可形象地探究、展示光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等7种色光排列而成，克服了一般三棱镜须在太阳光下，学生须在晴天离开课堂到野外才能演示，而阴雨天课就无法上，很不方便这一缺陷。同时可用于拓展探究解释“万花筒”““”彩虹”“佛光”“海市蜃楼”等现象。（2）可以很方便地探究光通过三棱镜时，须在一定的角度之下，才能分解，解决了光须在怎样的情况下才能分解这一问题。而自然界中的水汽在一定条件下，就可起到三棱镜的作用，从而形成“彩虹”“佛光”“海市蜃楼”等自然现象。3、如果将手电筒光所演示的结果与太阳光演示结果进行比较，还可以解决“热光和冷光的光谱区别”等问题……使光的探究更加深入。亦即冷光和热光的光谱是不一样的。如冷光中红色光光谱较弱，绿色光较强；热光中则红色光光谱较强等等。为将来进一步深入学习研究光打下了良好基础和培养了一定的科学素养。

2、水流反冲旋转仪。选择边上有凹有凸的废矿泉水瓶1个，在靠近底边的各凹槽边沿同一方向，用钻子钻一小孔；然后在靠近瓶颈的上方按一定距离，均匀挖8道2CM×6CM的空槽，将瓶盖压入瓶子中间；将瓶盖拧出，在中央钻一小孔，用一细线穿过小孔系起来；将瓶盖旋回到瓶子上。一个水流反冲旋转仪即制成。实验时将水流反冲旋转仪提在手上或挂在一个架子上，只要往瓶里注水。水流到达底部从凹槽侧壁各喷口喷出时，所产生的反冲力就带动了整个瓶子旋转，其效果非常好。该学具由于主要材料系废矿泉水瓶，容易找，学生人人可制作。同时还可在此基础上，进一步引导学生思考，设计制作发明“水流反冲发电机”等。我还专门为此开设了公开课，取到了非常好的效果。

3、风的形成演示仪。找一个装榨菜的废塑料空瓶，将空瓶倒置。先在空瓶中间装上一个100W220V的灯泡，空瓶底部钻一个小孔，将灯泡电线沿小孔拉出并打上一个结，电线另一端装上一个插子。然后在空瓶右上方开一个可插入直径2CM小管的空口，截一根长5CM直径2CM的小管插在该空口上。小管上方安装上一个小风车。再在空瓶侧壁左下方开一个小孔，在小孔外面放置一段蚊香。风的形成演示仪即制成。实验时，将插子插入220V的电源插座中，再点燃蚊香。当空瓶内的灯泡将瓶内空气加热后，热空气就沿着空瓶右上方的小管子上升，吹动上方风车转动。而左侧壁下方小孔外点燃的蚊香烟雾就被流进去补充的冷空气带进瓶内，加热后往小管上升，带动风车不断地旋转。风的形成就能用眼清晰地看到。同时风车的转动形成了看点，强烈地吸引了学生。

4、导体和绝缘体检测演示仪。找一块30CM×40CM抛光的木板，刷上白漆，凉干。利用图丁将废弃钢笔、铁钉、塑料、铅笔、铜线等安装在此木板上，用两根导线分别将各物体两端的图丁连接在一起，找一个红灯泡，一端将导线与红灯泡接通，另一端则与开关相连接，开关另一端则与一根铁条相连接，将铁条钉在木板上。导体和绝缘体检测演示仪即制成。实验时，分别将铁条按在钢笔、铁钉、塑料、铅笔、铜线等一端的图丁上，可见铁钉、铜线可使灯泡发光，是导体；而钢笔、塑料、铅笔等不能使灯泡发光，不是导体，而是绝缘体。

5、电磁感应演示仪。找一块长10CM，宽8CM的抛光木板，刷上白漆，凉干。再找一根长铁钉，一根带皮的铜导线。将铜导线紧绕在这根长铁钉上，导线的一端连接到一个铡刀开关上，从铡刀开关的另一端接出一根导线与电源连接。再将原先铜导线的另一端与电源的一端连接。电磁感应演示仪即制成。实验时，在铁钉的一头放上若干枚大头针或图钉。按上开关通电后，铁钉即产生磁性，把大头针、图钉等吸起；切断开关后，铁钉磁性丢失，大头针或图钉则又丢了下来。非常形象生动，效果好。

6、振动发声探究仪。找一块长、宽、高各5CM的正方形小木块，刷上白漆，凉干；再找一条废钢锯条，在中间处折断，拿一截钉在该木块上。振动发声探究仪即制成。 实验时，按动废钢锯条，废钢锯条即振动发声；移动废钢锯条另一端，使之与木块相接触的位置发生变化，再按动废钢锯条，废钢锯条即产生不同的振动发声……

【作者单位：福安市穆云中心小学 福建】