“玩”转创新
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“玩”转创新 发布于:2017/12/24
    现在的学生接触到的玩具大多是通过购买或简单组装获得。如果学生能通过动手制作玩具、学习其中的科学知识,势必会达到事半功倍的效果。
  我在科技课教学中融入设计、制作、分享、推介科学玩具,为学生讲解科学玩具背后的科学原理,再引导学生通过创意设计,利用常见的材料“化腐朽为神奇”。这种形式不失为一种开展创客教学的好方法。
  一、制作科学玩具与创客教育的共同点
  在科技创新课程中,设计制作科学玩具与创客教育的课程实施有很多共同点。比如二者都要求学以致用,将创意变为现实,都提倡“做中学”,小组合作,注重培养学生的表达能力。
  科学玩具的设计制作过程往往是综合运用各种学科知识、工具、材料的过程,比如设计投石机、机械手臂等,这些与创客教育的跨学科特征别无二致。所以,通过设计制作科学玩具开展创客教育教学,既是在现有科技创新教育课程基础上与创客教育课程的结合,又是教育理念更新、提升的过程。
  二、通过设计制作科学玩具开展创客教育课程的优点
  创客教育课程注重与日常生活结合,解决生活中遇到的实际问题。将设计制作科学玩具融入创客教育课程,一是符合瑞士儿童心理学家让·皮亚杰的认知发展理论。让学生在学习科学技术的同时接触自己感兴趣的科学玩具,能提升学生的学习代入感,使学生有身临其境的感受。
  二是相對无人机、VR、3D打印、arduino开源硬件、机器人等,科学玩具造价便宜,容易获得。
  三是教育改革的新趋势,即用生活化的教具让学生更容易理解所学内容,寓教于乐。
  四是可以利用科学玩具进行各种创意设计,比如玩具玩法、外观、结构、功能等。
  三、案例分析
  如何开展创客教育课程?我以错觉陀螺、回旋纸飞机及纸竹蜻蜓三种科学玩具为例作详细分析。
  (一)错觉陀螺
  使用的基本器材有剪刀、热熔胶枪、光盘、图纸、玻璃珠、胶水。
  课程目的:1.让学生通过错觉陀螺的活动了解错觉、视觉暂留、旋转平衡等概念。2.设计出不同的错觉动画效果,并演示讲解。
  科学原理:首先需了解影片是以“帧”的方式储存影像,即以固定的时间间隔记录影像,例如每秒记录10张或20张等(通常每秒12帧以上)。而眼睛是连续性地接收影像,与摄影机不同。因此用摄影机拍摄旋转的物体,就会呈现与肉眼看到的不同的现象。
  在错觉陀螺的设计图中,每一层的方块(即螺旋桨)数目不同,由内到外共六层,分别为15、18、21、24、27以及30个方块。开始旋转后,在转速逐渐变慢的过程中,每一层的视觉效果都会不一样。
  课程预定的效果:引起学生对科学的兴趣,培养学生动手做实验的兴趣,进而研究其他各种视错觉玩具的原理,设计不同的错觉陀螺效果。
  (二)回旋纸飞机
  使用的材料:A4纸。
  课程目的:1.让学生通过回旋纸飞机的飞翔了解流体力学伯努利原理。
  2.设计不同结构的回旋纸飞机,并演示飞行效果。
  3.能够顺利完成回旋纸飞机的各种闯关游戏。
  科学原理:利用纸飞机的运动,了解流速快、压力小,流速慢、压力大的原理。
  课程预定的效果:取材方便,引起学生对科学的兴趣,进而设计不同类型的回旋纸飞机。教学活动简单易操作,回旋效果明显。
  (三)纸竹蜻蜓活动
  使用的材料:A4纸。
  课程目的:1.让学生通过纸竹蜻蜓的活动了解螺旋桨转动的原理。2.设计类似原理的不同飞行器或创意玩具。
  科学原理:与直升机原理一致,利用桨片的构造,轴的两侧倾斜到固定的一边,自由下落,桨片受到空气的升力。空气阻力给予纸片的作用力垂直于纸片“翅膀”。如图5所示,此作用力的分力为左右两个箭头。其中向上的分力使纸竹蜻蜓的下降速度变慢,另一个分力与“翅膀”左右两边的方向相反,使得纸竹蜻蜓旋转。
  课程预定的效果:学生能了解直升机飞行的原理,同时设计不同的螺旋桨飞行器。
  四、小结
  环顾世界各国,莫不重视科学教育,虽然我国每年都会举办青少年科技创新大赛,民间也有大量的科技创新类比赛鼓励青少年动手实践、科学探究,但学生科学素养的提高,根本上还要依靠学校教师在教学上引入新的方式。
  通过设计制作科学玩具将创客教育课程的“动手做”理念融入科学课程,可增强学生的动手操作能力,让学生喜爱科学、热衷科技创新。作者:刘松  来源:发明与创新·中学生
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