當前位置:法律諮詢服務網 - 知識產權保護 - 開展創造教育,培養學生的創新素質 提高學生創造素質之法

開展創造教育,培養學生的創新素質 提高學生創造素質之法

當今物理教學應重視探究性學習的指導,引導學生通過科學探索活動和借助科學體驗方式獲取科學知識,逐步養成發現問題、研究問題、解決問題的科學習慣,不斷提高自身的創新能力。那麽,在物理教學中怎樣做才能提升學生的創造力呢?原理物化是壹個不錯的選擇,即,學好物理重探尋,原理物化促創新。

壹、原理物化背景

壹天,美國雷聲公司的電工技師帕西?斯潘塞在做雷達起振的實驗時,偶然發現放在上衣口袋裏的巧克力糖融化了。帕西是壹個喜歡思考的人,他沒有放過這件偶然的事情,他在想:“好端端的,巧克力為什麽融化了呢?”但是,隨後又有壹次,他剛剛爬上雷達的塔臺,攜帶的巧克力又開始熔化了。看看四周,沒有爐子,只有雷達正在發出強大的電磁波,他猜想電磁波具有加熱食物的功能。經過壹系列實驗研究,他證實了這壹猜測,發現了微波能引起食物內部分子運動並產生熱量的原理。於是,世界上第壹只微波爐於1947年在帕西手中誕生了,他實現了無需用火就能將食物“烹”熟的創舉。

從1864年英國科學家麥克斯韋發現電磁波到微波爐的發明,前後不過80余年,人們就將壹種物理原理轉化成為壹項實用技術,使無數家庭從中受益。這種原理物化的例子不勝枚舉,所以說,物理原理來源於生活,還要服務於生活,更重要的是創造生活。而物理教學的目標就是要將物理原理與創新實踐結合起來,鼓勵學生靈活運用物理知識和科學原理,結合日常學習和生活中遇到的問題進行發明創造和技術革新,不斷提高自己的創新能力。

原理物化1:壓強原理的應用――恒定液位墨水瓶

如圖1所示,該墨水瓶中的鋼筆蘸水處的墨水液位保持恒定,使鋼筆蘸水或吸水時墨汁不汙筆。它所利用的就是物理知識中有關壓強的原理:當使用鋼筆吸水使蘸水處的液位降低後(低於導氣管口),空氣會進入墨水瓶中,此時瓶中壓強增大,將水壓了出來,直到瓶內的壓強與蘸水口液面處的壓強相等。而此時,瓶內的壓強是由進入瓶內的空氣產生的壓強與墨水水柱(墨水液位差)產生的壓強之和,而蘸水口液面處的壓強是大氣壓。以此循環。

二、原理物化步驟

原理物化就是從某種科學原理出發,經過創造性思維設計,將抽象原理固化到某種新產品或新方法的創意和技術方案上,因此它是壹種創造性的實踐活動。首先,創造者需要運用所學科學原理和知識創作壹個產品或壹項新技術,這是創新精神的體現;其次,創造者為了發明新產品,還需要學習和掌握許多實用制作技術,其動手能力也會得到加強;第三,創造者通過創造性思維和動手制作,成功地將科學原理轉化為實物,這將大大激發他們的學習興趣和創造力。

通常,原理物化的創造模式如圖2所示。

1.物理原理探究

物理原理都是由某種特定規律構建的,學習物理原理要做到知其然,還要知其所以然,決不能只滿足於對內容的死記硬背。即不但要知道物理規律的內容,還必須了解它們產生的背景,以及它們是通過對哪些物理現象的分析歸納總結出來的;同時,要重視對物理原理、規律內涵的探究,尤其要重視實驗探究,實驗要盡可能自己動手做,自己發現或得到的規律(即使是重復別人的)更容易理解。

2.創造課題選擇

引導學生用創造的眼光在日常學習、生活和社會活動中尋找不方便、不順手的問題或者不滿意的事物,然後結合所學過的物理知識和原理,進行有目的的發明創造或革新。

原理物化2:虹吸原理的應用――永不漏水的水槽

(1)生活問題:水槽的底部都接有壹個排水裝置,時間壹長由於部件材料的老化導致縫隙加大而滲水,給生活帶來麻煩。

(2)物理原理:虹吸原理

(3)發明創造:設計壹個底部無出口的水槽,然後采用虹吸的辦法向外排水,如圖3所示。將活塞推桿下推到底,水被壓入排水管,根據虹吸原理,水槽中的水源源不斷地自動向外排出直到流光。向上拉活塞推桿到原位即可重復使用。由於該水槽的底部沒有出水口,因此達到了永遠不漏水的目的。

3.相關資料查詢

為了不侵犯他人的知識產權,有必要對自己的創造目標進行調查,即市場調研、網上查詢和專利檢索。如果別人已經制作了相同或相似的產品,那麽妳就不能再繼續研制了,否則就是白費功夫,不能獲得知識產權。

4.物化模型設計

根據基本的科學原理,發揮自己的直覺和創意,設計出選題對象的形態、結構、方法與實施方案,設計方案以取材簡單、結構巧妙、容易實現為佳。

原理物化3:法拉第電磁感應原理的應用――免電池遙控器

(1)生活問題:家用電器普遍都用上了遙控器,造成大量電池消耗,隨之而來的是環境汙染問題嚴重,因此需發明壹種不用電池的遙控器。

(2)物理原理:法拉第電磁感應原理

(3)資料查詢:①經專利查詢,自發電手電筒已經存在,但免電池遙控器還沒有,所以該項目可以研制;②研制時可參照自發電手電筒的原理,這樣做符合發明創造的技法――移植發明法。或者,直接根據電磁感應原理進行制作。

5.其他技能輔助

順理成章指的是寫文章或做事情順著條理就能做好,發明創造亦如此。在創造過程中,所有的科學原理、方法、技巧、經驗和技術都是“理”,只有武裝了這些“理”,妳才能在“創造”的疆場上馳騁,到達成功的彼岸。所以,除了教會學生物理知識和原理外,還要向他們滲透壹些創造方法和技巧,甚至培訓壹些實用制作技術,如組合發明法、機械加工技術等。只有這樣,才有可能化虛為實,將無形的物理原理轉化為有形的發明作品。

6.發明創造成果

按照事先設計的方案,制作壹個模型進行測試,看看該設計方案是不是有效。然後,不斷修改、完善,直至完成作品。

原理物化4:浮力原理的應用――水龍頭停水未關保護器

(1)創造課題:有時候遇到停水情況,而水龍頭又忘記了關閉,當突然來水時容易造成水的外溢,既浪費水資源,又會發生水滲漏而造成其他損失。創造壹個來水即可關閉水路的裝置。

(2)資料查詢:《水龍頭停水未關報警器》已經存在,其他未見相關報道。

(3)物理原理:浮力定義――物體在流體(包括液體和氣體)中,上下表面所受的壓力差。許多教師在驗證該原理時曾做過壹個重要實驗――浮力消失了,如圖4所示。

器材:大小適當的玻璃漏鬥壹個、乒乓球壹只、紅水壹杯。

步驟:①將乒乓球有意撳入水中,松手後乒乓球很快浮起。②用手托住漏鬥,將乒乓球放入其中,以大拇指按住乒乓球,將水倒入漏鬥中,松開拇指,可見乒乓球不浮起,(這時漏鬥柄下口有水流出,這是因為乒乓球與漏鬥間不太密合)。③用手指堵住出水口,可見漏鬥柄中水面逐漸上升,當水面升至乒乓球時,乒乓球迅即上浮。

(4)物化設計與實驗:受到“浮力消失了”實驗的啟發,有個學生發明了《水龍頭停水未關保護器》,其結構原理如圖5所示。

材料:主體均選用PVC管材,大小自定;浮球應選橡膠材質的空心球。

驗證:①將浮球從置球口置入;②將保護器進水管與自來水管道、出水管與水龍頭分別連接好;③關閉自來水進水閥門,打開水龍頭,讓水流光;④打開自來水進水閥門,水龍頭中的確無水流出,說明浮球下沈堵住了水的出口;⑤關閉水龍頭後等壹會,根據浮力原理,浮球應該上浮,再開水龍頭,水應該流出,但沒有水出來。實驗失敗,為什麽呢?

探索:①水未流出,說明浮球沒有上浮,即浮球沒有浮力。什麽原因呢?②事實上,驗證的第④步就已經預示了問題的所在,由於浮球與光滑的管道壁之間無縫隙,導致無水流出,造成浮球下面永遠無水(即使關閉水龍頭也無用),所以浮球得不到浮力,浮不起來也就不足為怪了。③將浮球與出水口之間的管道壁處理得粗糙壹些,使出水口有少量水漏出。④再重復驗證壹次,成功。

(5)創造成果:①選擇合適的材料和壹定尺寸制作出成品;②該保護器有壹個缺陷,即浮球絕不能完全封閉出口,必須讓少量的水流出,這樣也會造成小部分水的浪費。因此,還要進行後續的研究,以完善該創造成果。

綜上所述,物理教學不僅僅是為了提高學生的科學素養,而是要讓學生學會創新、勇於創造,不斷增強自己的技能。原理物化是壹個非常有效的手段。

(責任編輯郭振玲)

註:本文中所涉及到的圖表、註解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文

本文為全文原貌 未安裝PDF瀏覽器用戶請先下載安裝 原版全文

  • 上一篇:“要麽死,要麽千億美金” 李想的野心 不僅僅是“敲鐘”
  • 下一篇:匡氏翡翠手表值得買嗎
  • copyright 2024法律諮詢服務網