《轮轴及支架》的器材改进

《轮轴及支架》的 器材 改进

杜永会 熊鹏程

（汇川区沙湾镇沙湾小学，贵州遵义， 563115）

摘要：目前教学过程中，由于常用器材操作不便，不能很好地进行量化分析，从而对小学生的理解造成一定困扰。本文作者利用生活中常见的材料对器材进行优化改进，在原配置器材的基础上，保留基础操作方法，让学生更方便操作实验，更容易理解。

关键词：轮轴及支架；小学科学；器材创新改进

一、改进背景

通过开展多次实验教学实践，发现原有的《轮轴及支架》器材神马教仪成套有限公司生产的29007号“轮轴及支架”（以下简称“29007号器材”）在实验过程中，常常会出现以下问题：

1.概念表达不直观。在教学过程中，教师往往会引入轮轴这种简单机械是利用杠杆原理这一科学概念，而29007号器材无法直观的让学生明白为什么圆形的轮轴是由杠杆原理制成的。

2.实验操作不方便。教师在实验操作前，常常会让学生对实验中出现的结果进行自我猜测，让实验进行之后再将结果和自己的猜测进行对比得到结论。然而，29007号器材在准备完成，结果出来之前，手必须时刻扶住钩码，否则钩码就会失去控制滑落掉下，而这个过程中无法记录学生的自我猜测。

3.实验过程不清晰。小学科学的教学对象是小学生，所以对科学实验必须要有发生的持续性，以便于学生的观察，但是29007号器材的实验发生太过于瞬发。往往实验已经结束了，学生还不知道怎么回事，就需要教师花费更多的时间进行解释。

4.实验结果不直观。在教学过程中，实验发生后，教师往往会进行多组实验，形成对比试验，然后对实验出现的结果进行分析，让学生尝试自己总结得到结论。但是，29007号器材在使用时，实验发生后，由于钩码失去控制，自动滑落，这样就会导致学生没办法直观的对实验结果进行分析总结，如果教师要进行下组实验，就必须重新安装，浪费教学时间。

二、改进目的

通过对现有教具的改进，可以在原有的基础上创新，进而实施创新教学，而且可以使教具更好地服务教学，教师也可以通过教具更好地讲述本节课的知识点，让学生更好地理解实验的过程、方法、目的，懂得其中的概念。而且对现有教具的改良可以更好地实行新课标里要求的教师的新型素质教学，教师理解了教具，理解了实验，在教学过程中也能更好地讲解。

三、应用范围：小学六年级科学上册

四、研究过程：

1.材料：螺丝钉、木板、尺子、线、即时贴

2.用具：电锯、锤子、钉子

3.制作过程：

针对原有器材出现的问题，本文做出了以下几点改进：

（1)增加杠杆示意图。针对 29007号器材不能直观的体现杠杆原理的难问题，可以在最大轮轴盘的外侧增加杠杆示意图。注明杠杆三要素——支点、阻力点、用力点，并且标明阻力臂和用力臂。

（2)设置固定启发实验装置。针对 29007号器材在实验前使用不灵活的问题，可以在轮轴最大轮盘的外侧设置一根木杆，在轮轴组支架上也设置一根可旋转的木杆。在课程教学中，教师可以将实验装置准备好，然后将支架上的木杆旋转和轮盘上的木杆形成锁定，这样轮盘就被固定，不会旋转，随后教师将所需要的砝码变量挂在轮盘上，让同学们猜测可能出现的结果，之后才旋转支架上的旋转木杆，启动试验装置，让轮轴在砝码的带动下旋转，观察结果进行统计。

（3)在支架两侧安装制动装置。针对29007号器材不能很好地体现实验结果和做对比试验的问题，可以在支架两侧安装制动装置。当启动装置开启，触发实验，轮轴随着砝码的重量偏差旋转，当最大轮盘上的木杆旋转了90度是就会和支架上的制动木杆相遇，制动木杆就会组织轮轴的继续转动，这样就可以在实验发生后保留实验结果的现象，给予学生足够的思考分析时间，而且将最大轮盘上的木杆拨回支架旋转启动木杆的位置，将启动木杆拨回，就可以改变实验的变量，再次进行实验，从而完成两组实验的对比，增加了教学的机动性。

（4）所需材料：四块圆形木板（直径分别为10厘米、15厘米、20厘米、30厘米，厚度为0.5厘米）、长方形木条、木工锯、锉刀、电钻、木板、螺丝（m8、m6）、线、砝码。

（5)轮盘打孔开槽。用电钻分别在木板圆心和距离木板圆心5厘米的位置打孔，圆孔直径为8毫米。中心的孔用于连接支架，使轮盘可以转动，距离圆心5厘米的孔用于各个轮盘之间的相互固定，预防在砝码的带动下轮盘之间出现位移，导致实验的误差；然后利用锉刀工具中的三棱锉对轮盘边缘进行开槽处理，直接用三棱锉在轮盘边缘打磨，深度0.2毫米，然后用砂纸抛光。

（6）制作启动装置。在距离支架木条上端5厘米处用电钻打一个小孔，将小木棍穿入，然后在小木棍两侧分别用强力胶水粘上一根长约2厘米的小木棍，注意应将2厘米小木棍的末端和支架上的小木棍连接。

（7）在2厘米小木棍中间粘上一根和穿入支架同样大小的小木棍。然后在最大轮盘的正上方的外侧用强力胶水粘上一根小木条，以至于能够被支架上的旋转启动装置卡住。

（8）制作制动装置。在支架距离旋转启动装置30厘米的位置用电钻打一个8毫米的小孔，将一根比最大轮盘直径长2厘米的小木条固定在支架上，中间打小孔，与支架上的小孔对其，用强力胶水固定，左右各留出比最大轮盘半径长1厘米的长度。然后在这根长木条的末端、整个装置的正面竖着各粘上一根长2厘米的小木条。当启动装置触发，实验开始之后，轮盘会在砝码的带动下转动，当最大轮盘上的小木条旋转到这根木条时，就会被阻止，轮盘就会停止转动，砝码也不会由于轮盘的转动滑落。

（9）器材组装。先将支架安放在弧形的底座上，在不同的轮上分别贴上不同颜色的即时贴。然后用内径6毫米的螺丝从小轮盘到大轮盘依次穿过中心的孔，再穿过支架，将轮盘装置固定在支架上。

五、改进器材优点

（1）具体表达概念。本次改进从常用的器材入手，将轮轴的原理直接呈现在器材上，学生在使用的过程中就可以将概念结合实际的器材，再对生活中的常见的轮轴联想，能够更好地理解。

（2）优化操作过程。教师在教学过程中，必须以学生为主，对传统器材进行改进，能将课堂中的探究部分更充分的交给学生，让他们进行自我探究和总结，教师只要在旁边进行引导就可以利用器材带动学生的发散思维。

（3）增加器材灵活性。在小学科学教学中对各种器材进行制作,也需要积极进行课堂改革,适应创新理念,对科学教材进行分析研究,结合学校的教学资源,引导学生进行自主操作,培养学生的创新精神和实践能力,促进学生综合素养的提高。

（4）增加趣味性。使用器材是一种很好的小学数学教学方法,借助形象的工具可以减轻学生的学习压力,从而培养学习兴趣。本次改进不是很复杂，仅仅是对实验的启动和结束加以手动的控制，这样不仅能让学生容易理解，还能增加学生操作时的趣味性。

（5）充分理解实验。在新课改的要求下，教师已经从知识的传授者向学生的引导者发生转变。所以，教育方式应该要在传统的教育模式下进行创新、改进，才能更好地满足新课标要求的教学模式。

（6）优化教学。科学教学不仅是知识教学，而且还包含培养学生对科学技术的兴趣爱好，养成良好的科学态度。本次改进建立在传统器材的基础上，符合新课标的标准、不改动教学目标和科学概念的前提下，针对传统器材进行改进。让教师在课堂上更灵活，学生理解更透彻，同时锻炼同学们的动手能力。

六、总结

本文中对传统器材“轮轴及支架”的改进不仅是对教学课程的便捷优化，更重要的是将学生作为科学课的主体，是实验器材的使用者，让学生更好地使用器材实验、探究、总结，让实验更灵活。此次改进不足之处是制作器材过于粗糙，没有专业加工工具，导致实验现象不明显，本文作者吸取经验，同时也会在以后的实际使用过程中再次进行改进。

参考文献:

[1]刘顺航,梁欧娃.揭开轮轴的秘密[J].中学生数理化(八年级物理)(配合人教社教材),2019(Z2):46.

[2]庞慧.基于创新理念的小学科学教具制作探索[J].科学咨询(教育科研),2018(11):53.

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