对中学生物理科技创作的认识与体会

对中学生物理科技创作的认识与体会

刘桂斌

(佛山市南海区第一中学广东 佛山528200)

摘 要：笔者结合多年参与中学生物理科技创作的实践经验，抓住“从生活走进物理，从物理走向社会”的理念，从创作的科学性、新颖和直观性、实效和安全性、简易和先进性等方面出发，探究物理科技创作的要求；同时，围绕有关要求，结合物理科技创作的作品，阐述中学生如何进行作品创作.

关键词：中学生科技 创作

收稿日期：(2014-12-10)

中学生物理科技创作是指中学生在学习过程中利用廉价、易得的材料，创作出能呈现一定物理原理并有一定实用价值的作品.

开展中学生物理科技创作活动的意义在于：

(1)有助于落实物理课标要求.

(2)有助于学生物理兴趣的培养.

(3)有助于探究式教学的开展.

(4)有助于打破科学的神秘感.

当前，学校和社会已经开始意识到开展中学生物理科技创作的意义.本文谈一下自己的认识与体会.

1中学生物理科技创作的基本要求

中学生物理科技创作作品应该具有取材方便、成本低廉、结构简单、操作简便等特点，但同时它也要能够较准确地、形象地展示物理现象或揭示教学规律，并且有一定的应用价值.一般来说，物理科技创作应具有以下几方面的特点.

1．1科学性

中学生物理科技创作的作品是验证物理规律或应用物理规律.作品创作的过程和最终作品必须符合物理学原理,能够反映客观事实和规律，无科学性和原则性错误；同时作品本身结构特点及设计方法以基本存在的客观实际为依据，符合科学理论要求.

1.2新颖和直观性

由于年龄、经验和学识的限制，中学生不太可能创作出涉及原理和过程太复杂、深奥的作品，但是中学生物理科技创作的作品应该有明显的展示效果，可观察性强，能将抽象的物理概念或规律形象化、直观化，并且要注意作品展现形式及结构新颖，能够令人耳目一新.

1.3实效和安全性

中学生物理科技创作的目的是辅助物理教学，培养学生各个方面的能力以及科学探究的精神，作品要能够充分使物理和生活相结合，能够解决物理学习和生活中的问题.同时创作是以学生为主体，要重视创作过程及其操作演示的安全.另外，作品应尽可能坚固耐用、不易损坏、保管方便，可以反复地成功演示.

1.4简易和先进性

中学生利用第二课堂或业余时间进行物理科技创作，作品应该尽量简易，这里简易含有两个方面，一是取材方便，结构简单，制作容易；二是操作简单易行.但是作品设计必须要能够推陈出新，对物理规律的验证和应用有巧妙、合理和先进的创新设计.

2中学生物理科技作品的创作途径

中学生物理科技创作是以中学生为主体，不是由教师或家长包办代替，因此创作的思路符合中学生的知识水平和思维特点，一般来说，中学生进行物理科技创作常见有下面几种途径.

2．1学生对学习的物理规律和原理的验证创作

这类创作的主要目的是验证，因此必须重点考虑作品的新颖和直观性、简易和先进性.如高一在学习粤教版必修1“平抛运动”知识时，知道平抛运动是由水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动合成的，教师就引导学生提出一个创作课题，“如何表现出平抛运动在竖直方向的分运动和自由落体运动的等效性？”下面是一组学生设计的优秀获奖作品.

(1)设计思路

证明平抛运动在竖直方向的分运动和自由落体运动的等效性，设计做平抛运动的钢球和做自由落体运动的塑料瓶在同一高度同时运动，钢球在足够大的不同击发速度下都能够进入开口的塑料瓶中.

(2)作品创作

1)在塑料瓶侧面开孔，孔径略大于小钢球直径.将细钢条固定在瓶盖上，用细线穿在细钢条上使钢条水平并能够平衡地吊起塑料瓶.

2)在长木板右端固定一带滑轮的支架，左端固定一能够发射钢球的弹射装置.

3)挂着塑料瓶的细线跨过支架上的滑轮，细线的另一端线头被钢球压在弹射管上，固定前调整好塑料瓶的高度，确保小钢球与塑料瓶侧面开孔在同一水平直线上.

4)击发小钢球，球飞出做平抛运动，线头也同时脱落，塑料瓶做自由落体运动，观察小钢球能否进入塑料瓶中.

实验装置如图1所示.

图1　验证平抛运动竖直方向做自由落体运动的实验装置

(3)作品效果

操作简单，而且每次小钢球都能够很准确地打进塑料瓶里面，直观验证平抛运动在竖直方向的分运动和自由落体运动的等效性.

2.2学生对物理规律和原理的应用创作

这类创作的主要目的是应用，因此必须重点考虑作品的实效和安全性，兼顾新颖和直观性、简易和先进性.如高二在学习粤教版选修3-4关于“光的折射和折射率”知识时，学生知道不同的物质有不同的折射率，从课本知道了水的折射率为1.333，酒精的折射率为1.360.学生提出“家里的洗洁剂、食用油等液体的折射率是多大？”“能否设计出一种适合测量液体折射率的简易仪器？”下面是一组学生设计的优秀获奖作品.

(1)设计思路

图2　测量液体折射率实验原理

(2)作品创作

根据设计的思路，入射光可以从激光笔发出，容易观察；盛装液体的容器截取一小段有机透明塑料圆管，两边再用平面透明塑料粘住，防止泄漏液体；OA使用一根金属丝，往上(垂直于有机塑料板)折起，并且可以绕圆心O转动，如果光刚好照到折起部分，表明折射光线和金属丝重合，即可以用金属丝代替折射光线.在实际制作中，取OA=20 cm，入射角i=30°，所以

实验过程只需测量AB的长度.把它们固定在一个有机塑料板上即可完成.

(3)作品效果

测量方法简单，可验证水的折射率为1.335，可以测量洗洁剂的折射率为1.368，液体折射率测量结果较准确.实验装置如图3所示.

图3　测量液体折射率实验装置

2.3学生对实用科技或实验原理的改进和创新类创作

这类创作的主要目的是推陈出新，主要考虑作品的实效和安全性、兼顾新颖和直观性、简易和先进性.

如我校女生训练排球时，经常需要用气筒给排球充气，不过在充气过程中就遇到了问题：有些女学生力气较小，在充气过程中会停顿，而且拔出充气针动作较慢，容易发生漏气的情况，以致本来合适的压强又不够了，需要几次反复充气才能达到要求.为了解决充气针充气过程和充气针拔出的瞬间漏气现象，我校的学生设计了优秀的获奖作品.

(1)设计思路

学生们想到自行车轮胎的充气是不会往外漏气的，可以用自行车气嘴和充气针进行组合，设计出一种用气筒能够向球里面充气，但球里面的气不往外漏的防漏充气针.

(2)作品创作

找一个自行车的气嘴、球类充气针、一段胶管.先把气嘴打磨，使中间有点隆起，套上胶管的一端后，刚好能够把自行车气嘴的螺母套紧，套紧的螺母方便与打气筒嘴连接.再把胶管的另外一端与充气针连接，完成制作防漏充气针.使用防漏充气针时，把打气筒和套螺母的自行车气嘴连接，充气针和球类相接就能使用.

(3)作品效果

结构简单，对球类充气方便有效，不会发生漏气现象，方便女生、老人和儿童使用.创作作品如图4所示.

图4　设计的防漏充气针

3对科技创作的思考

中学生物理科技创作是具有思考、设计、创作、操作的实践活动，是学生理论与实践的有益促进.随着对物理科技创作的重视，一些值得思考和探讨的问题也相应出现，如比赛的功利化，有些作品已经不是中学生自己完成，而是出现了“大手拉小手”来完成的现象，导致中学生搞科研，越做越“高、精、尖”，作品与学生掌握知识的实际水平脱节，不能真正体现中学生群体的创作水平.创作应该是由中学生自己选题、自己设计和研究、自己制作或撰写报告的项目，物理教师或者科技工作者只能够提供必要的帮助、评价、建议，绝对不能够代替甚至包办.本文旨在引起教师和广大科技工作者的重视和关注物理科技创作的发展，并参与到其中.

参 考 文 献

1安忠，刘炳昇．中学物理实验教学研究.北京：高等教育出版社, 1985.24