孟祥忠 王守國(guó)

〔摘? ? 要〕? 科學(xué)是人類在研究自然現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的基礎(chǔ)上形成的知識(shí)系統(tǒng)，以及形成這些知識(shí)系統(tǒng)的認(rèn)知過(guò)程和在此過(guò)程中所利用的方法?？茖W(xué)課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，教師需要帶領(lǐng)和指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展各種活動(dòng)，進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手操作等，需要為學(xué)生準(zhǔn)備大量的活動(dòng)器材和實(shí)物材料、自制教具等。內(nèi)燃機(jī)的知識(shí)是在小學(xué)和初中學(xué)段科學(xué)課程中都有講述的內(nèi)容，內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)都要經(jīng)歷四個(gè)沖程，做功沖程是最重要的一個(gè)沖程。巧妙選用身邊生活中的材料自制教具，形象直觀地模擬內(nèi)燃機(jī)做功沖程，既讓學(xué)生理解掌握了內(nèi)燃機(jī)的做功沖程，又讓學(xué)生進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；內(nèi)燃機(jī)；做功；自制教具

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 15? ? 058-060

觀察和實(shí)驗(yàn)既是人類認(rèn)識(shí)自然、研究自然的基本路徑，又是學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方法，教會(huì)學(xué)生觀察和實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)。直觀性是科學(xué)教學(xué)的重要原則之一，教具以它的直觀性在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中起著非常大的作用。而自制教具是對(duì)現(xiàn)有教具的有效補(bǔ)充，在教學(xué)中有著不可估量的作用。

小學(xué)科學(xué)課是基礎(chǔ)教育課程之一，《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在核心素養(yǎng)內(nèi)涵“探究實(shí)踐”部分中指出，利用工具和材料進(jìn)行加工制作；用自制的簡(jiǎn)單裝置及實(shí)物模型驗(yàn)證或展示某些原理、現(xiàn)象和設(shè)想。這說(shuō)明新課標(biāo)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，為自制教具開(kāi)創(chuàng)了新的空間。在科學(xué)課堂教學(xué)中，教師根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)教具進(jìn)行發(fā)明、創(chuàng)造、改進(jìn)，會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。

以下就以自制教具模擬內(nèi)燃機(jī)做功沖程為例，把自己在教學(xué)中的點(diǎn)滴做法用文字形式表述出來(lái)，呈現(xiàn)給大家，愿和各位同行共勉。

一、自制教具的背景及意義

（一）課程對(duì)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)容的安排

青島出版社小學(xué)科學(xué)六年級(jí)下冊(cè)第22課《科技改變世界》一節(jié)中，講到內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)為汽車、飛機(jī)的技術(shù)革新提供了條件?，F(xiàn)在，內(nèi)燃機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，在人們的生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著重要作用。

上?？茖W(xué)技術(shù)出版社初中物理九年級(jí)全一冊(cè)第十三章第三節(jié)《內(nèi)燃機(jī)》一節(jié)中，講到燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)，叫作內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)中最常見(jiàn)的是汽油機(jī)和柴油機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)要經(jīng)歷四個(gè)沖程，在爆破沖程即做功沖程中，缸內(nèi)的燃料爆發(fā)性燃燒，高溫高壓的氣體迅速膨脹，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。

綜上所述，內(nèi)燃機(jī)知識(shí)點(diǎn)在各個(gè)學(xué)段都有涉及，究其原因是內(nèi)燃機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)生活中有著重要作用和廣泛應(yīng)用。

（二）對(duì)知識(shí)點(diǎn)處理的常用方法

對(duì)內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程、工作原理簡(jiǎn)單地、機(jī)械地講解。

利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖進(jìn)行講解。

播放內(nèi)燃機(jī)的工作視頻，但是學(xué)生無(wú)法看到其內(nèi)部的具體工作情況。

動(dòng)畫演示內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程。

以上是教師在教學(xué)中常用的幾種方法，但都不能對(duì)內(nèi)燃機(jī)工作原理進(jìn)行真實(shí)的呈現(xiàn)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，也缺少一種眼見(jiàn)為實(shí)、身臨其境的體驗(yàn)。

為了讓學(xué)生學(xué)懂、學(xué)通。筆者在充分講解內(nèi)燃機(jī)工作原理、工作過(guò)程的基礎(chǔ)上，巧妙地選用生活中的材料自制教具，形象直觀地模擬內(nèi)燃機(jī)做功沖程。

二、制作方法和流程

教具的結(jié)構(gòu)組成：氣缸；活塞；啟動(dòng)點(diǎn)火器。

所需的材料：塑料瓶、橡皮塞、酒精、壓動(dòng)點(diǎn)火裝置、導(dǎo)線、縫衣針、雙面膠、木板。

（一）制作氣缸

取一只塑料飲料瓶（如圖1），容積大小500ml的即可，最好取質(zhì)量較好、有一定硬度的塑料瓶來(lái)模擬氣缸。

在塑料瓶的底部粘貼雙面膠，然后，把其粘在一塊20cm×10cm左右木板上即可（如圖2），目的是固定塑料瓶，防止其在實(shí)驗(yàn)操作中傾倒。

（二）制作活塞

取一只橡皮塞模擬活塞（如圖3），橡皮塞大小要能塞入塑料瓶的瓶口（如圖4）。

（三）制作點(diǎn)火裝置

取兩根1號(hào)縫衣針，每根長(zhǎng)度約為7cm，（如圖5）。

取兩根兩端帶有鱷魚夾的導(dǎo)線（如圖6）。

壓動(dòng)點(diǎn)火器從打火機(jī)上拆?。ㄈ鐖D7）。

將兩根縫衣針在距塑料瓶底部往上2cm的位置正對(duì)著插入塑料瓶，注意使針尖端保持3mm左右的距離（如圖8）。

將其中的一根導(dǎo)線一端夾在縫衣針在瓶外的位置上，另一端和大地接觸；將另一根導(dǎo)線的一端夾在另一根縫衣針在瓶外的位置上，另一端和壓動(dòng)點(diǎn)火器的放電線頭接通（如圖9）。

（四）選取燃料

用95%醫(yī)用酒精做燃料（如圖10）。

三、演示操作過(guò)程

將粘有塑料瓶的木板置于平整的地面上。

在塑料瓶?jī)?nèi)倒入20ml左右的95%醫(yī)用酒精。

快速用橡皮塞塞住塑料瓶口，并輕輕晃動(dòng)塑料瓶幾下（目的是在瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生濃度足夠大的酒精蒸氣）。

快速檢查壓動(dòng)點(diǎn)火裝置連接及位置情況是否符合要求，必要時(shí)做適當(dāng)調(diào)整。

按壓點(diǎn)火啟動(dòng)器（注意：人不要處于橡皮塞正上方，且要保持一定距離），瓶口的橡皮塞被頂出。

四、實(shí)驗(yàn)原理及現(xiàn)象

按壓點(diǎn)火啟動(dòng)器時(shí)，在兩根縫衣針尖端處放出電火花，瓶?jī)?nèi)酒精蒸氣瞬間劇烈燃燒，同時(shí)，隨著“嘭”一聲，瓶口的橡皮塞被頂出。

五、制作與創(chuàng)意說(shuō)明

整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，取材容易，所需材料都是生活中的常見(jiàn)物品，造價(jià)低廉。

用塑料瓶模擬氣缸，一是因?yàn)樗芰掀坑幸欢ǖ挠捕群晚g性，安全可靠；再一個(gè)重要的原因是塑料瓶透明，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可見(jiàn)，能對(duì)學(xué)生的感官產(chǎn)生較大的刺激，實(shí)驗(yàn)效果好。

用橡皮塞模擬活塞，是因?yàn)橄鹌と许g性，能夠塞緊瓶口，保證氣密性，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，而且在頂起及隨處下落時(shí)安全。

用95%醫(yī)用酒精做燃料，主要是因?yàn)?5%醫(yī)用酒精揮發(fā)性適宜，不快不慢，在短時(shí)間內(nèi)能保證瓶底有少量的液態(tài)酒精，瓶?jī)?nèi)還有大量的酒精蒸氣，能確保點(diǎn)火的成功率及實(shí)驗(yàn)效果。

用打火機(jī)的壓動(dòng)點(diǎn)火器點(diǎn)火，安全、可靠、可控、方便。

所示實(shí)驗(yàn)演示內(nèi)容符合實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)效果明顯，幫助學(xué)生既有效理解了科學(xué)知識(shí)，掌握了內(nèi)燃機(jī)的做功沖程，又進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣。

六、反思總結(jié)

經(jīng)過(guò)對(duì)自制教具模擬內(nèi)燃機(jī)做功沖程進(jìn)行文字性描述以后，我對(duì)教具制作有了更深的認(rèn)識(shí)，于此，我對(duì)教具制作進(jìn)行了認(rèn)真的反思，感悟和體會(huì)如下：

（一）自制教具的優(yōu)點(diǎn)

教師根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)傳統(tǒng)教具進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)造、發(fā)明，會(huì)對(duì)教學(xué)效果起到畫龍點(diǎn)睛的作用。恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用自制教具，能輔助學(xué)生形成感性認(rèn)識(shí)，提高課堂感知效率；恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用自制教具，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神；恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用自制教具，還能彌補(bǔ)傳統(tǒng)教具的不足，讓科學(xué)知識(shí)在實(shí)踐中更好地再現(xiàn)。而教具制作的過(guò)程實(shí)現(xiàn)了知識(shí)與技術(shù)的融合，既加深了教師對(duì)知識(shí)的理解，又培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。

（二）自制教具靈感的獲得

自制教具需要有良好的素材，同時(shí)也需要教師有發(fā)現(xiàn)的眼光去獲取創(chuàng)作靈感。這就要求教師能做實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有心人：首先要關(guān)注科學(xué)課堂探究中的點(diǎn)滴細(xì)節(jié)。細(xì)節(jié)決定成敗，作為新課程背景下的小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)，同樣需要對(duì)探究教學(xué)中的細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行有效研究。關(guān)注細(xì)節(jié)、鎖定細(xì)節(jié)、突破細(xì)節(jié)是自制教具靈感獲取的必要途徑。其次要有效提高科學(xué)課堂的演示直觀性?？茖W(xué)課的探究教學(xué)需要學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究，也需要教師的演示實(shí)驗(yàn)。在教具數(shù)量較多或者教具制作方便的情況下，應(yīng)盡可能地滿足學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的需要。但教師的直觀實(shí)驗(yàn)演示也是一種很好的教學(xué)手段，提高教具的直觀性也是自制教具的一個(gè)原則。最后要以探究實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)突破為出發(fā)點(diǎn)。探究實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)的有效載體。

（三）自制教具的構(gòu)思與設(shè)計(jì)

自制教具的動(dòng)機(jī)一是源于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備短缺與探究過(guò)程有效生成的矛盾，二是源于教師對(duì)科學(xué)知識(shí)升華的需要。

《中國(guó)教育改革和發(fā)展綱要》中明確指出，中小學(xué)要由應(yīng)試教育轉(zhuǎn)向全面提高國(guó)民素質(zhì)的軌道。這就要求教師要轉(zhuǎn)向從社會(huì)發(fā)展需要出發(fā)，遵循人才成長(zhǎng)的客觀規(guī)律，在傳授知識(shí)的同時(shí)，注重學(xué)生個(gè)性的發(fā)展和各種能力的培養(yǎng)，從而提高學(xué)生的全面綜合素質(zhì)。自制教具是新時(shí)代教師需要具備的一項(xiàng)基本功，自制教具活動(dòng)的廣泛開(kāi)展，是培養(yǎng)提高師資隊(duì)伍素質(zhì)的一個(gè)很好的途徑。在此倡導(dǎo)廣大教師努力掌握自制教具的本領(lǐng)，使自己的教學(xué)高效有趣。

【本文系山東省教育發(fā)展研究微課題“農(nóng)村小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略研究”的階段性研究成果，課題編號(hào)：FJ180】

參考文獻(xiàn)

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[2]中華人民共和國(guó)教育部.關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見(jiàn)[S].北京：教基〔2019〕16號(hào)，2019.11.