论文部分内容阅读
“一物多用”具有神奇的功效，它能让学生从多种角度、多个侧面、多种层次产生奇思妙想，拓宽分析问题和解决问题的途径，是促进创造性思维的有效方法。笔者所在的“科学课程低成本实验的开发与创新能力培养”课题组利用随处可见的废旧物品，如塑料瓶、塑料袋、铅笔、纸张、棉线、镜子、电筒、吸管、乒乓球等，开发出一系列“一物多用”的低成本实验，在科学课上呈现出许许多多的一物新用、一物巧用、一物实用的科学实验，充分发挥了学生的主体作用、参与意识和创新思维。
纸的新用
纸条指向鼻子把白纸剪成一张长15厘米、宽5厘米的纸条，将纸条的一端贴在下嘴唇上，向下吹纸条，可发现纸条不是下垂，而是朝上指向鼻子。原理：当吹出的空气拂过纸上方时，减少了纸面上的压力，在大气压下，纸面下方的空气将纸向上推，进而使纸卷起，指向鼻子。用这个简单的实验可以探讨工程师设计飞机机翼的原理。
拉不开的书页首先将2本书的开口一页夹着一页地重叠起来，然后由2人用力向外拉拿着的书，却发现拉不开。原理：因为2本书的书页与书页之间重叠起来后，书页之间产生摩擦力，书页重叠得越多，产生的摩擦力就越大，以致用力也无法拉开。用这个简单的实验可以亲身体验摩擦力的存在。
捅不破的薄纸把一张薄纸展开包住硬纸筒的一端，用橡皮筋固定住，在纸筒中装近10厘米高的细沙。一只手握住纸筒，一只手把木棍插进细沙中，会发现怎么用力也无法捅破薄纸。原理：当把木棍插入时，细沙粒相互碰撞，所用的力被转移到各个方向，只有极少的一部分力作用在纸上，而这有限的力是无法捅破薄纸的。通过研究这个简单的实验，可以解释人们用沙袋挡住飞速射来的子弹的道理。
窄缝读报纸在一张白纸上刻画出一条5厘米长的尽可能窄的缝隙，把白纸盖在报纸的一段文字上，然后在报纸上来回快速移动白纸，发现通过窄缝可以看清整篇文章。原理：真正看到的是一组窄条，当这组窄条显现的速度足够快时，所有的影像融合成一幅完整的画面，所以能读到整篇报纸。在这个实验中，还可以测量每秒钟窄缝来回移动的次数为多少时，看到的影像最为清晰。
“拱形”的承重将2块砖放在桌面上，摆成相隔10厘米的“桥墩”，把一张A4纸放在砖头上，将玻璃杯放在纸的中间，往杯里加细砂，直到把纸压弯为止；然后把另一张A4纸弯成拱形，放在两“桥墩”内侧的桌面上，往杯里加细砂，直到把纸压弯为止。可发现把拱形的“桥”压弯需要更多的细砂。用这个简单的实验，可以研究石拱桥：由于“拱形”能使重量分布在桥墩上，具有较大的支持力，载重量远比平桥要大得多。
吸管的巧用
望“水”止渴将吸管插进玻璃瓶里，把橡皮泥塞进瓶口的缝隙里，不让空气进入瓶中。用吸管吸水，会发现不管用多大的力气，也无法吸上瓶子里的水。原理：当瓶口用橡皮泥封住后，外部的空气无法进入瓶中，就不能对瓶里的水施加压力，瓶内的水就不能上升而被吸进嘴里。用这个简单的实验，可以对比得出大气压对日常生活的作用。
“升高”的差别把粗、细各一的透明吸管并排插进脸盆里的水里，可观察到细吸管中的水升得比粗吸管中的水高。原理：在玻璃和水之间的附着力作用下，水会在插入的吸管里上升，由于细管中的水柱分量比较轻，所以细管中的水会升得高。用这个实验，可以研究吸管的粗细程度与水升高的高度的关系。
草坪洒水器在离吸管一端5厘米处用剪刀剪一个开口，把吸管折成一个直角。把较短的一端插进装满水的瓶里，吸管上的开口离水面大约6厘米，用口向较长的那一截吸管用力吹气。可看到吸管的开口处喷出水，洒向空气。原理：当对着较长的那一截吸管吹气时，开口周围的气压降低，开口下面的正常气压将瓶里的水压进吸管，水从开口处出来时，气流就会把一颗颗小水珠带到空气中。通过这个实验，可以了解绿化工人用的洒水器的制作原理。
吸起硬币将硬币放进装有水的玻璃杯中，把吸管的一端插入水中，放在硬币上，吸管的另一端放在嘴里，用力吸，一边吸，一边向上提，会发现硬币被吸管慢慢地吸出水面。原理：由于水的内聚力和粘合力使水分子紧密结合，吸住了吸管和硬币，也让吸管和硬币紧密结合，使硬币离开水底，随吸管到达空中。通过这个简单的实验，可以感受到水的表面张力的大小。
特大号吸管将几段塑料管连接起来做成一支特大号吸管，在每段塑料管的一端对应剪开2个1.5厘米长小口。将一支吸管与另一支吸管连接，用胶带把接合处粘结牢固。先将三段吸管连接，然后不断地加长。用连接的吸管吸盆里的水，吸到能力极限。通过这个实验可以证明人的吸水高度极限——约2米。原理：用吸管吸水是通过降低嘴里的压强来完成的，水能上升的高度有一定限度，如果水柱被吸取端完全是真空，则水柱可上升约10米左右。然而，人只能让嘴中达到部分真空，所以吸水的高度是有限的。
气球的实用
让头发竖起来把气球吹大，用细线把口扎紧；用纯毛线团磨擦气球表面，然后再把气球靠近头发，会发现头发竖起来。原理：由于被毛线团磨擦过的气球会带上电，可以吸引轻小物体，头发就是被气球上的电荷吸引而竖立起来的。
小气球吹动大气球把一个气球吹得大一些，另一个气球吹得小一些，用细线将2个气球口扎紧，并留出一段距离。分别把2个气球口套在塑料管上，用细线扎实，用剪刀把缚在气球上的细线小心地剪断。不一会儿，小气球更小，大气球更大。原理：相比较而言，小气球内部的压强较大，大气球内部的压强较小，当2个气球连通后，气体就从压强大的小气球通过塑料管跑到压强小的大气球里。用这个简单的实验可以说明用嘴吹气球时，刚开始较费力，后来就轻松多了的道理。
刺不爆的气球将气球吹大，用细线扎紧气球口，并在气球表面贴上一小片透明胶带，用针从透明胶带上刺穿气球，可发现气球里的空气慢慢地从针孔里漏出来，但没有发出“砰”的响声。原理：由于透明胶带比较结实，能抵抗压缩空气的力量，所以空气是慢慢地漏了出来；而如果空气从没有胶带的破口冲出时，由于气球很薄，就会爆裂。用这个简单的实验可以解释防爆轮胎的原理。
气球扩音机把气球吹大，用细线扎紧开口，用手指轻轻敲击气球，听气球发出的声音。然后把气球放在耳朵旁边，用手指轻轻敲击离耳朵最远的气球部位。可以发现气球放到耳朵旁边时，听到的声音要大得多。原理：由于气球内的空气分子间距比气球外的空气分子间距要小得多，所以气球内的空气有着更好的传播声音的能力，由此导致气球放到耳朵旁边时，发出的声音要大得多。
气球的反冲将细竹管插进气球嘴，用细线扎紧，再用胶带将回形针粘在气球上，粘的位置要使气球能保持平衡，然后将气球挂在两个小朋友用手拉紧的细铁丝上，把气球吹大，突然松手，可见气球一边向后喷气，一边沿着铁丝向前飞去。原理：因为突然松手，气球里的压缩空气就往外喷气，冲击空气，使气球获得一个反冲力，从而使气球向相反的方向飞去。用这个简单的实验可以研究喷气式飞机的工作原理。
创设学生喜爱的玩耍环境和心理氛围
要让学生能够开发“一物多用”的科学实验，最关键的是要创设学生善于提问、敢于质疑、富于联想、乐于探究的玩耍环境和心理氛围。
教师可以从4个方面创设“一物多用”科学实验的玩耍环境：1）凭借学校科学实验室建开放实验室，定时向学生开发，让学生自由组合，进行探索；2）依托报废仪器、闲置仪器、学生玩具等器材建科学探究室，让学生“开膛剖肚”、发挥联想；3）发动学生收集身边的生活用品、常见动植物、玩具和发明创造作品等在教室的一角建班级科技角，让学生在课余时间的玩耍中创新；4）依靠学生家庭的细小物品、家庭用具、厨房用品、家用电器等在学生自己的书房或卧室建家庭实验室，让学生在自己的小天地里独立思维。
应特别强调创设学生乐于质疑和创新的心理氛围，让学生真正成为探索的主人。无论学生提出什么样的问题，教师都应给予积极的回应，表示由衷的赞赏，鼓励他们敢于提出问题和勇于实践的精神。
（作者单位：重庆市武隆县教育条件装备所）
纸的新用
纸条指向鼻子把白纸剪成一张长15厘米、宽5厘米的纸条，将纸条的一端贴在下嘴唇上，向下吹纸条，可发现纸条不是下垂，而是朝上指向鼻子。原理：当吹出的空气拂过纸上方时，减少了纸面上的压力，在大气压下，纸面下方的空气将纸向上推，进而使纸卷起，指向鼻子。用这个简单的实验可以探讨工程师设计飞机机翼的原理。
拉不开的书页首先将2本书的开口一页夹着一页地重叠起来，然后由2人用力向外拉拿着的书，却发现拉不开。原理：因为2本书的书页与书页之间重叠起来后，书页之间产生摩擦力，书页重叠得越多，产生的摩擦力就越大，以致用力也无法拉开。用这个简单的实验可以亲身体验摩擦力的存在。
捅不破的薄纸把一张薄纸展开包住硬纸筒的一端，用橡皮筋固定住，在纸筒中装近10厘米高的细沙。一只手握住纸筒，一只手把木棍插进细沙中，会发现怎么用力也无法捅破薄纸。原理：当把木棍插入时，细沙粒相互碰撞，所用的力被转移到各个方向，只有极少的一部分力作用在纸上，而这有限的力是无法捅破薄纸的。通过研究这个简单的实验，可以解释人们用沙袋挡住飞速射来的子弹的道理。
窄缝读报纸在一张白纸上刻画出一条5厘米长的尽可能窄的缝隙，把白纸盖在报纸的一段文字上，然后在报纸上来回快速移动白纸，发现通过窄缝可以看清整篇文章。原理：真正看到的是一组窄条，当这组窄条显现的速度足够快时，所有的影像融合成一幅完整的画面，所以能读到整篇报纸。在这个实验中，还可以测量每秒钟窄缝来回移动的次数为多少时，看到的影像最为清晰。
“拱形”的承重将2块砖放在桌面上，摆成相隔10厘米的“桥墩”，把一张A4纸放在砖头上，将玻璃杯放在纸的中间，往杯里加细砂，直到把纸压弯为止；然后把另一张A4纸弯成拱形，放在两“桥墩”内侧的桌面上，往杯里加细砂，直到把纸压弯为止。可发现把拱形的“桥”压弯需要更多的细砂。用这个简单的实验，可以研究石拱桥：由于“拱形”能使重量分布在桥墩上，具有较大的支持力，载重量远比平桥要大得多。
吸管的巧用
望“水”止渴将吸管插进玻璃瓶里，把橡皮泥塞进瓶口的缝隙里，不让空气进入瓶中。用吸管吸水，会发现不管用多大的力气，也无法吸上瓶子里的水。原理：当瓶口用橡皮泥封住后，外部的空气无法进入瓶中，就不能对瓶里的水施加压力，瓶内的水就不能上升而被吸进嘴里。用这个简单的实验，可以对比得出大气压对日常生活的作用。
“升高”的差别把粗、细各一的透明吸管并排插进脸盆里的水里，可观察到细吸管中的水升得比粗吸管中的水高。原理：在玻璃和水之间的附着力作用下，水会在插入的吸管里上升，由于细管中的水柱分量比较轻，所以细管中的水会升得高。用这个实验，可以研究吸管的粗细程度与水升高的高度的关系。
草坪洒水器在离吸管一端5厘米处用剪刀剪一个开口，把吸管折成一个直角。把较短的一端插进装满水的瓶里，吸管上的开口离水面大约6厘米，用口向较长的那一截吸管用力吹气。可看到吸管的开口处喷出水，洒向空气。原理：当对着较长的那一截吸管吹气时，开口周围的气压降低，开口下面的正常气压将瓶里的水压进吸管，水从开口处出来时，气流就会把一颗颗小水珠带到空气中。通过这个实验，可以了解绿化工人用的洒水器的制作原理。
吸起硬币将硬币放进装有水的玻璃杯中，把吸管的一端插入水中，放在硬币上，吸管的另一端放在嘴里，用力吸，一边吸，一边向上提，会发现硬币被吸管慢慢地吸出水面。原理：由于水的内聚力和粘合力使水分子紧密结合，吸住了吸管和硬币，也让吸管和硬币紧密结合，使硬币离开水底，随吸管到达空中。通过这个简单的实验，可以感受到水的表面张力的大小。
特大号吸管将几段塑料管连接起来做成一支特大号吸管，在每段塑料管的一端对应剪开2个1.5厘米长小口。将一支吸管与另一支吸管连接，用胶带把接合处粘结牢固。先将三段吸管连接，然后不断地加长。用连接的吸管吸盆里的水，吸到能力极限。通过这个实验可以证明人的吸水高度极限——约2米。原理：用吸管吸水是通过降低嘴里的压强来完成的，水能上升的高度有一定限度，如果水柱被吸取端完全是真空，则水柱可上升约10米左右。然而，人只能让嘴中达到部分真空，所以吸水的高度是有限的。
气球的实用
让头发竖起来把气球吹大，用细线把口扎紧；用纯毛线团磨擦气球表面，然后再把气球靠近头发，会发现头发竖起来。原理：由于被毛线团磨擦过的气球会带上电，可以吸引轻小物体，头发就是被气球上的电荷吸引而竖立起来的。
小气球吹动大气球把一个气球吹得大一些，另一个气球吹得小一些，用细线将2个气球口扎紧，并留出一段距离。分别把2个气球口套在塑料管上，用细线扎实，用剪刀把缚在气球上的细线小心地剪断。不一会儿，小气球更小，大气球更大。原理：相比较而言，小气球内部的压强较大，大气球内部的压强较小，当2个气球连通后，气体就从压强大的小气球通过塑料管跑到压强小的大气球里。用这个简单的实验可以说明用嘴吹气球时，刚开始较费力，后来就轻松多了的道理。
刺不爆的气球将气球吹大，用细线扎紧气球口，并在气球表面贴上一小片透明胶带，用针从透明胶带上刺穿气球，可发现气球里的空气慢慢地从针孔里漏出来，但没有发出“砰”的响声。原理：由于透明胶带比较结实，能抵抗压缩空气的力量，所以空气是慢慢地漏了出来；而如果空气从没有胶带的破口冲出时，由于气球很薄，就会爆裂。用这个简单的实验可以解释防爆轮胎的原理。
气球扩音机把气球吹大，用细线扎紧开口，用手指轻轻敲击气球，听气球发出的声音。然后把气球放在耳朵旁边，用手指轻轻敲击离耳朵最远的气球部位。可以发现气球放到耳朵旁边时，听到的声音要大得多。原理：由于气球内的空气分子间距比气球外的空气分子间距要小得多，所以气球内的空气有着更好的传播声音的能力，由此导致气球放到耳朵旁边时，发出的声音要大得多。
气球的反冲将细竹管插进气球嘴，用细线扎紧，再用胶带将回形针粘在气球上，粘的位置要使气球能保持平衡，然后将气球挂在两个小朋友用手拉紧的细铁丝上，把气球吹大，突然松手，可见气球一边向后喷气，一边沿着铁丝向前飞去。原理：因为突然松手，气球里的压缩空气就往外喷气，冲击空气，使气球获得一个反冲力，从而使气球向相反的方向飞去。用这个简单的实验可以研究喷气式飞机的工作原理。
创设学生喜爱的玩耍环境和心理氛围
要让学生能够开发“一物多用”的科学实验，最关键的是要创设学生善于提问、敢于质疑、富于联想、乐于探究的玩耍环境和心理氛围。
教师可以从4个方面创设“一物多用”科学实验的玩耍环境：1）凭借学校科学实验室建开放实验室，定时向学生开发，让学生自由组合，进行探索；2）依托报废仪器、闲置仪器、学生玩具等器材建科学探究室，让学生“开膛剖肚”、发挥联想；3）发动学生收集身边的生活用品、常见动植物、玩具和发明创造作品等在教室的一角建班级科技角，让学生在课余时间的玩耍中创新；4）依靠学生家庭的细小物品、家庭用具、厨房用品、家用电器等在学生自己的书房或卧室建家庭实验室，让学生在自己的小天地里独立思维。
应特别强调创设学生乐于质疑和创新的心理氛围，让学生真正成为探索的主人。无论学生提出什么样的问题，教师都应给予积极的回应，表示由衷的赞赏，鼓励他们敢于提出问题和勇于实践的精神。
（作者单位：重庆市武隆县教育条件装备所）