在自制教具中学以致用

孟祥忠 卞静

摘 要 反冲现象是青岛版小学科学“充气的玩具”中的一节内容。为让学生更好地认识反冲现象，体验反冲现象在火箭发射过程中的震撼应用，在教学中设计制作模拟火箭发射器，并对该教具的结构组成、制作材料、制作方法与流程、使用方法与操作过程、特点及设计理念作了详细说明，旨在通过小制作活动激发学生学习科学的兴趣，培养学生动手能力和创新意识。

关键词 教具；反冲现象；火箭；模拟器

中图分类号：G623.6 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）13-0036-03

1 前言

教具指的是用来讲解说明某事物的模型、实物、标本、仪器、图表、幻灯等，包括教学仪器、实验实训设备、教学标本、教学模型等。教具的使用能激发学生的学习兴趣，突出教学重点，突破教学难点，优化课堂教学结构，发展学生创新思维力，有效提高教学效率。自制教具除了能发挥传统教具的作用，还能克服传统教具的短板，实现对知识更好的揭示与实践。而教具制作过程实现了知识与技术的深度融合，不仅可以加深教师对知识的理解，还可以培养学生的动手能力和创新意识。

2 教具创作的背景及意义

创新是民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，也是中华民族最深沉的民族禀赋。“科学技术是第一生产力”这句话赋予新时代的意义就是：科技创新是中华民族富国强民的不二选择，是中华民族建设社会主义的法宝，是照耀中华民族前进的灯塔。神舟系列火箭的成功发射展示了我国的经济实力、科技水平、综合国力，提高了我国在国际社会中的地位，增强了中华民族的自豪感、凝聚力和自信心，极大地振奋了民族精神，鼓舞了全国人民。

知识来源于生活而又服务于生活，生活中处处有科学。小知识有大应用，小道理能解决大问题。神舟系列火箭的成功发射是生活中对反冲现象的应用。青岛版小学科学教材中“充气的玩具”一节中讲述了反冲现象。

3 教具的用途

通过对模拟教具的制作和演示，不仅让学生进一步拓展了对反冲现象的认识及对反冲原理的理解，而且能让学生深刻地感受到科学知识在现实生活中的重要应用，进一步激发学生学习科学的兴趣，引发学生对科学问题的思考与探究。

4 教具的结构组成

结构组成包括轨道塔架、火箭底座、燃料加注装置、启动点火装置、模拟火箭。

5 制作材料

制作材料包括木工板、细金属丝、螺丝钉、细金属棒、塑料瓶、橡皮塞、缝衣针、输液器针头、导线、电池盒、电池、脉冲点火器、点火开关、打火机、塑料饮料瓶。

6 制作方法与流程

用木工板、螺丝钉、金属丝、细金属棒制作发射轨道塔架（图1）

1）制作塔架底座：用长40 cm、宽20 cm的木工板制作底座，在长的两侧用长20 cm、宽1 cm的木工板条当脚，保持底座的稳固性。

2）制作塔架支柱：用长80 cm、宽10 cm的两块木工板制作支柱，分别固定立在距底座长的外边缘10 cm处。

3）制作塔架顶部：用长20 cm、宽20 cm的木工板制作塔架顶部，并和支柱上端固定连接。

4）打孔：底座和顶部正中间处各打出直径为7 cm的圆孔（注意上下对准）。

5）拉铁丝：在两孔的周围均匀且上下对应着固定几根螺丝钉，在上下对应的螺丝钉之间较紧地拉出金屬丝。

6）用螺丝钉在两侧的立柱上距底部以上6 cm的高度正中间处各钻出一个小孔，用于固定火箭底座。

轨道塔架的作用：可以固定火箭底座，同时可以保持火箭发射后飞行的方向，保证实验的安全。

用塑料瓶、螺丝钉、橡皮塞制作火箭底座（图2） 制作底座支架，取材质结实的塑料饮料瓶，剪去上部至瓶子最粗处，截取处要平整；取橡皮塞，把螺丝钉从饮料瓶底处钻出与橡皮塞牢固连接；在橡皮塞两侧对应处用钢锯条磨出较浅的凹槽；在饮料瓶距底部6 cm高度处对应钻出两个小孔。火箭底座的作用：可以固定火箭。

用打火机、医用静脉输液器制作燃料加注装置（图3） 取医用静脉输液器的带针头段，把针头从火箭底座中的橡皮塞正中间处穿出；另一端与打火机密封相连。燃料加注装置的作用：可以为火箭进行燃料加注。

用缝衣针、导线、脉冲点火器、电池盒、电池、点火开关制作启动点火装置（图4）

1）用导线把电池、脉冲点火器、按键开关连接起来（图5）。脉冲点火器，就是利用脉冲原理产生连续性瞬间电火花，可实现通电时产生电火花，断电时电火花消失，方便实验的操作与控制。

2）在两根1号缝衣针的针眼处分别连接两根导线，再把两根1号缝衣针分别嵌入火箭底座中橡皮塞的凹槽中。

3）把与缝衣针相连的两根导线分别和与点火器相连的两根导线连接起来。

启动点火装置的作用：可以为火箭发射进行启动点火。

制作火箭 用外形为圆形的塑料饮料瓶充当火箭。

7 使用方法与操作过程

整体连接情况如图6、图7所示。

1）将火箭底座置于平整的桌面或地面上；

2）将轨道塔架由底座圆孔处套入火箭底座，放置在水平桌面或地面上（塔架顶部以上要有足够的空间）；

3）用细金属棒把火箭底座和塔架通过预留的小孔连接起来；

4）将火箭由轨道塔架顶部的圆孔装于火箭底座上，并用力固定；

5）用左手按动打火机开关，通过输液管往火箭内加注燃料；

6）加注燃料一会儿后，用右手按动点火开关，火箭向上腾空飞起。

8 科学依据

反冲原理：燃料在火箭内燃烧产生的高压气体向下喷出，其反作用力推动火箭向上腾空飞起。

9 教具特点及设计理念

1）符合基础教育课程改革的基本理念，有利于开展实验教学。

2）教具所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，有利于学习科学知识。

3）教具设计新颖，取材容易，结构简单，造价低廉。

4）易于操作，性能稳定，安全可靠，效果明显：用打火机的压动开关为火箭加注燃料，可随时控制燃料的进入；用打火机内充装的丁烷做燃料，可保证燃料的可燃性；用脉冲点火器点火，可保证点火的成功率。

5）能引发学生的学习兴趣和思考，有利于学生主动参与、互动、合作交流。

10 教学中的使用情况和效果

通过对模拟器的操作演示，不仅让学生进一步拓展了对反冲现象的认识及反冲原理的理解，而且让学生体会到科学知识在现实生活中的重要应用，进一步激发学生学习科学的兴趣，引发学生对科学问题的思考与探究，培养学生的创新意识。