教具的设计　等（精选9篇）

教具的设计　等 第1篇

一、自制玩教具的设计原则

1. 教育性。 教师在制作前要根据教材考虑自制玩教具的“用途”, 把“做”和“用”相结合才能发挥自制玩教具的真实价值。

2. 科学性。 教师在设计构思自制玩教具时, 应注意知识、概念与原理的正确性, 符合幼儿身心发展的特点和水平。

3. 趣味性。 自制玩教具要符合幼儿的审美情趣, 要能激发幼儿的活动兴趣。

4. 创新性。 自制玩教具构思要新颖, 外形要独特, 要能激发幼儿的想象力和创造力。

5. 简易性。 幼儿园的经费不多, 教师就应注意就地取材, 以最低的成本制作最适合教学的玩教具。

6. 安全性。 一定要符合安全标准和卫生要求。

二、自制玩教具的教育价值

1. 有利于实现灵活多样的教育教学。幼儿教育离不开游戏, 进行游戏又离不开相应的玩教具。因此, 幼儿园总需要购买大量的玩教具, 但有时买到的玩教具并不适合幼儿操作, 这就需要教师充分发挥想象, 利用身边的各种资源自制玩教具, 随时投放到幼儿教学的游戏活动中。

例如, 在平时的户外游戏时, 教师们发现户外的玩具品种单一, 有些还有危险性。针对这些问题, 我们设计了“布艺飞碟”:它选用的材料是布、海绵、呢绒绳, 具有舒适柔软、安全性强、清洗消毒方便、制作简单等特点。我们制作的布艺飞碟安全性好、玩法多样, 如可以玩飞碟游戏、双人互抛游戏或多人互抛游戏、手指转盘游戏等。一种玩具汇聚了多种教学功能, 锻炼了幼儿手部小肌肉动作的灵活、协调及准确性, 提高和发展了幼儿的四肢协调和手眼的灵活性, 丰富了幼儿的游戏内容。

2. 是发展幼儿智力的有效途径。幼儿自制玩教具可以发展幼儿的观察、记忆、想象、思维、创造、分辨和动手操作等能力。在自制玩具的过程中, 幼儿在不知不觉中便可激发起强烈的求知欲。例如, 大班幼儿用小瓶、乒乓球、废旧图书中的不同人物等材料, 通过绘画、剪贴、装饰而制成指偶玩具。制作过程简单, 在操作指偶过程中, 幼儿可随心所欲地让指尖上的手偶表演各种动作, 激发了动手操作的兴趣和积极性, 使幼儿的双手得到了锻炼。在自制玩具的过程中, 也培养了幼儿克服困难的自信心, 以及专心、细心、耐心、与他人友好协作的良好品质。

3. 可以适应幼儿园教学发展的需要。多年教学经验证明, 要使幼儿接受、掌握那些抽象的概念, 除了教师要组织有趣的、多样化的教学活动外, 还需要借助于玩教具这一教学中重要的工具和方式。在日常教育活动中, 教师要以玩教具为主线, 为幼儿提供具有可操作性材料的环境, 让枯燥的“填鸭式”教学活动变得趣味十足, 使幼儿产生学习的兴趣与动力。

例如, 废弃的包装纸盒、细木棍、绘画纸、瓶盖是日常生活中常见的物品, 我们制作的“简易电视机”既环保, 操作性又强。在制作这个玩教具的过程中, 教师可以在播放幼儿亲手描绘的画面时, 引导幼儿为电视里的画面或者故事配音, 锻炼幼儿的逻辑以及语言表达能力, 让幼儿在玩玩具的过程中认识世界, 培养能力。

4. 能培养幼儿的探究欲望。 科学性的玩教具能培养幼儿的探究欲望。在教学中, 教师利用各种资源将教育理念依据幼儿的兴趣转化为玩教具, 能使幼儿乐于在游戏操作中获得经验和乐趣。如, 幼儿很喜欢玩“小火箭”这个玩具, 它是利用一双一次性筷子、一根皮筋和一个废旧的卷纸筒自制而成的。游戏的目的主要是让幼儿在玩中感受皮筋的张力与弹射力度的关系。幼儿在反复操作中发现, “火箭”有时飞得高, 有时飞得低, 怎样才能让“火箭”飞得更高呢?这就需要幼儿在玩中进行观察、比较、总结。这样的探究过程不仅激发了幼儿的操作兴趣, 也很好地培养了幼儿的探索欲望。

总之, 自制玩教具的种类有很多, 在幼儿的眼中都是有趣的。每一件自制玩具都来源于教学实践, 幼儿通过它们锻炼了肢体能力, 激发了探索兴趣。在变废为宝的过程中, 使幼儿从小养成了节约的意识和生活习惯, 这对他们以后的发展具有重要意义。

教具的设计　等 第2篇

教学活动是借助于一定的手段工具展开的。教学活动的具体过程、组织方式以及质量效益等都和教学活动中使用的工具有关。要把现代教学技术和传统教学手段结合起来，努力挖掘所有教学技术手段的使用价值，积极出尽各种技术手段之间的协同互补，从而促进教学技术体系整体协调发展。下面以《义务教育课程标准实验教科书》《语文》二年级下册《精彩的马戏》一课为例做以简述。

学习目标：

学会本课11个生字，认识6个生字。

引导学生感受马稀的精彩，同时了解这些精彩的表演是马戏团的叔叔阿姨辛勤训练的结果。

正确流利有感情的朗读课文。

初步培养学生收集资料，处理信息的能力。

学习重点：

学会本课生字。有感七个朗读课文，感受马戏的精彩。

教材说明:

这是一片看图学文，讲的是一场精彩的马稀。共记叙了六个节目，其中重点记叙了猴子黑熊山羊的精彩表演，全文围绕“精彩”从两方面进行了叙述:一方面是动物表演时的神态动作，另一方面使观众观看表演时的反映同时还配有四幅插图。文章最后赞叹：马西托的叔叔阿姨真有办法，能让动物听从他们的指挥。说明了动物的精彩表演地马戏团的叔叔阿姨训练的结果。

课文的二三四自然段使教学的重点，教学是要充分发挥四幅画的作用，将观察图画和数度课文结合起来，将对图画和文字的理解与展开丰富的想象结合起来，从动物的井次才表演中体会马戏团叔叔阿姨为之付出的辛苦。

课前准备：

学生收集有关动物表演的图片或文字资料。教师准备含有绳子生次的条形黑板，戴音节生字的黑板，课件、投影仪。

教学过程：

交流资料，激趣导入

同学们，你们一定看过动物表演的节目，结合你们收集的有关动物表演的图片或文字资料讲给大家听。

学生可通过实物投影仪展示图片，看图片介绍。

意图：关于在中小学普及信息技术教育的通知中指出：努力推进信息技术与其他学科的整合，鼓励灾区他学科中广泛应用信息技术手段，并把信息技术教育融合在其他学科的学习中。学生把信息技术当作获取信息，探索问题，写作讨论，解决问题和构建知识的认知工具。有助于实现课程学习的目标，有助于培养学生的创新精神与实践能力，有助于促进班机之间，校际之间直至全球性学习社区的合作交流，有助于开阔学生的视野。

初读感知，认识生字

自有朗读课文，把含有生字的句子多读几遍。

检查生字认读情况。

出示小黑板，指名认读带音节的词语，其中新绳子是用红粉笔表示出的。

开火车认读条形黑板上去掉音节的新生字。指认黑板上的绳子，说说你有什么好办法记住这些生字。

意图：

本着从实际出发因地制宜的原则，挖掘和发挥传统的各种技术手段在教学中的积极作用，黑板，粉笔挂图、模型等传统工具，在学校教学中同样具有独特的生命力。运用小黑板灵活方便有层次的是学生逐步认识生字。

深入感悟：

默读课文选出你最喜欢的节目多读几遍，想想你喜欢的原意，可以用你喜欢的符号在文中标画出来。

图文结合学习二三自然段。

学生自主探究。

班内交流，随着学生的交流课件演示相应的动物表演片段及相应的文字。

知名度一度，其余学生观看可见，说说你喜欢的原因，随即引导学生借助课件演示理解猴子爬竿倒竖蜻蜓、圆溜溜、好奇、瞅、顽皮等词语。进而感受猴子表演的有趣。黑熊才暮秋一部分借助课件演示黑熊的表演，感悟黑熊的紧张，山羊走钢丝部分，借助课件演示理解稳稳当当、孝心的、像一座拱桥等词语，进而理解绝技、出色，用你喜欢的方式对他的表演表示鼓励：可以用掌声，可以说几句赞叹的话，可以有感情的朗读；最后引导学生如磬入境的朗读，升华感情。

意图：

感受马戏的精彩是本课的难点，同时又感情的朗读课文又是本课的重点，利用多媒体辅助教学，加深对课文内容重点的感悟。计算机辅助教学及文字图像音频等多种媒体手段于一体，把静态枯燥的材料融入到四维空间，产生极其活跃的动态画面，使其内容更充实形象更生动，能直接刺激学生的视觉与听觉。使学生置身于一种五彩缤纷声像同步、动静结合的教学环境中，学生情绪情感被激荡，通过入情入境的朗读，升华情感。

学习第五自然段，进行读说结合的扩展练习：教师巧妙地运用多媒体声情并茂的介绍一种表演，然后引导学生结合多媒体以演什么节目，怎样表扬和观众的反映的顺序，自选小狗做算术猴子汽车，马钻火圈中的一个或自己想象的其他节目进行说话练习看那个同学想象丰富，表达清楚。

意图：

通过播放小狗做算术猴子骑车马钻火全市学生生动感知的基础上进行联想，在这里因为电教手段的使用，学生就能生动形象的表述。既培养了学生的思维能力，想象能力，有培养了学生的口语表达能力。

纲要第十一条明确提出促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式，学生的学习方式教师的教学方式和师生活动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。同时本着从实际出发，因地制宜的原则挖掘和发挥传统的各种技术手段在教学中的积极作用。

作者邮箱： goodchengyan@yahoo.com.cn

小学科学自制教具的设计与制作 第3篇

现在已经是二十一世纪了，特别是沿海一带，经济发达，各校科学实验室配备已经十分完善，很多学校都严格按照部颁标准来配备，制作自制教具还有必要吗？现在信息技术已经十分发达，很多实验现象只需上网搜索，很容易找到相关视频，有必要麻烦地制作自制教具吗？

事实上，我们的实验室配备标准其实有很大一部分是参照着中学物理实验室，在原有的小学自然教学器材室的基础上发展起来的。虽然各校科学实验室配备十分完善，但是作为第一线教师应该明白，实验室中真正能用起来很称手、效果很好的实验器材并不是很多。怎样的教具才是适用的教具，教师是最清楚的。

一、自制教具的设计原则

自制教具，是教师和学生利用简便易行的方法就地取材，自己动手制作的、用于学科教学的教具或学具，是教学仪器与实验器具的必要补充。

自制教具，不需要高深的专业知识，只需要我们的教学经验和体会，自制教具不追求结构的复杂，只是需要新颖的创意，良好的效果。

自制教具，是应用科学技术知识与教学经验结合起来的创造性活动，是在创造性思维基础上产生的。设计应根据以下几个方面进行：

1.教育性：具有一定的教育目的

自制教具要符合《小学科学课程标准（试用稿）》的基本精神，鼓励学生主动参与学习，要有益于学生健康发展。自制教具要符合学生探究活动和教育教学工作的需要。

教科版小学科学五年级下册第三单元中提到的受水型水钟（见图一），如果仅让学生通过图片是很难理解这个水钟的工作原理的。

但是如果要复原这么一个水钟，使其能精确测量时间也是不必要的。教学时教师只要做出模型来，学生就能理解这个水钟的工作原理了。这个教具的教育意义就大于实际计时的意义，也能取得良好的效果。

2.科学性：有一定的理论做基础

自制教具的本意是对实验仪器的填漏补缺以及功能的改进完善，其初衷和出发点是为了提高和增强实验教学效果。但如果自制设计发生了科学性谬误，那么无论用于演示还是分组实验，都会对学生产生误导，从而削弱甚至毁灭他们的科学信仰。

六年级上册小缆车实验中，计时始终是个难点，学生不能做到同步，也就得不出正确的科学数据。使用这套装置（见图二），学生就不用再手忙脚乱，比较容易得出正确结论了。

3.创新性、实用性：有亮点，破常规，有新特色、新功能

自制教具的创新性跟创造发明的创新性不完全相同。自制教具的创新性更多的是教学服务，解决的是学生学习时难以掌握的重难点。

在小学四年级天气单元中关于风向和风速问题的研究中，在我们成人看来很简单的问题，到了学生那里就不那么简单了。四年级学生对辨别方向还是有难度。对于风向（风向就是风吹来的方向）的概念还不是很清晰。况且课上不可能要什么风向的风就来什么风向的风。在这里制作一套有效的自制教具十分必要了（见图三）。

需要说明的是这是我班级一个学生的创意哦。不要以为自制教具只是教师的专利，其实学生的大胆设想，往往能给我们老师更多的灵感。

4.简易性：结构合理，制作方法简单，演示操作简单

随着近几年自制教具比赛的大量推广，看到了越来越多的自制教具，从整个自制教具的趋势上看，教具结构变得越来越复杂，越来越高科技化。这样的自制教具给教师也带来了不必要的压力。自制教具最初就是“不花钱”，或者说“少花钱”的教具。复杂的教具并不是我们所提倡的。切忌为了追求美化效果把教具设计得复杂，只要效果明显即可。

教科版小学科学五年级下册第三单元《摆的研究》。摆的研究是经典物理学的传统研究项目，从小学自然教材到小学科学教材都有涉及，各个版本的科学教材也都有涉及。但是摆的实验装置并没有根本性的改变。挂摆系摆绳始终是学生操作的难点。这里我们使用的实验室常见的环形磁铁可以很方便地改变摆锤的轻重，使用吊车吊臂原理可以很容易得到一倍绳长和两倍绳长，利用这套装置，学生就能专心进行实验研究了，再也不用为挂摆系摆费心了。这套实验器材加工也十分简便（见图四）。

二、自制教具的制作步骤

自制教具的整个制作步骤要经历选题、设计选材、加工制作、试用改进这么几个过程。以摆这个实验装置为例：

1.选题：选择这个内容就是因为这是一个经典课题，但是实验装置始终没有根本性的改变，学生在实验操作时十分困难，占用了大量时间，影响了学生思维的连续性。

2.设计选材：设计出图纸。这个设计是从吊车吊臂得到的启发，最大限度地减小学生实验操作的难度。

3.加工制作：选材问题解决之后加工就变得不是很难了。学校里有小机床可以加工出来。

4.试用改进：经过试用，发现学生实验更专注了，操作难度大大降低了，测得的数据也精确了。

但是竹棒不太好储存，往往到第二年竹子就发霉了，只能重新加工。后来改用了有机玻璃，但是太脆，容易折断，也不好。最后选择了铜棒，这样的效果最好，也易于储存。

三、结语

自制教具作为实验室内实验器材的有效补充，需要教师有很强的责任心，细致入微的洞察力，同时也要听取学生的建议，发现问题，改进、创新实验器材。让我们一起开动脑筋，动起手来，做出更适合小学科学教学的自制教具。

机械原理中凸轮机构的演示教具设计 第4篇

随着国家对于机械行业人才综合素质要求的提高,所以对高校机械类的课程,特别是机械原理,机械设计等基础类课程的要求也在不断提高。就目前机械原理的实验教学模式来看,对于理论基础知识的讲解几乎还处在空白状态,尤其是实验课教具还停留在传统的“一物一模型”阶段,这已经与当代大学生的学习习惯与思维习惯脱节,也与日益增长的对机械行业人才需求量的客观现实相矛盾[1]。我们这一款教具的设计理念始终围绕着“趣味、直观、深度”这三个方面展开,与时俱进。本创意来源于机械原理中反转法绘制凸轮廓线,能让学生更直观的掌握凸轮轮廓曲线的设计方法,使学生掌握凸轮机构设计的基本知识,能根据选定的凸轮类型和推杆的运动规律设计出轮廓曲线,掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则。

1总体结构设计及其工作原理

盘形凸轮机构的凸轮轮廓成型原理我们称之为反转法,所谓反转法,是建立在相对运动不变性原理的一种方法[2],利用反转法原理(如图1)设计凸轮机构成型教具。该教具为立式结构分为正反两面,一面可根据运动规律曲线画出凸轮轮廓线,另一面根据凸轮轮廓反画出运动规律曲线。原动件为齿轮,从动件为齿条的运动传动装置,齿条与曲线板一端连接,转动手柄,齿轮带动连着曲线板的齿条运动,进而带动曲线板实现左右平移运动。齿轮与齿轮轴过盈配合,齿轮轴一端与画盘固定连接,没有相对运动。画盘和曲线板由笔和可滑动的顶针连接。教具正面,顶针在曲线板的曲线轮廓内运动,控制画笔从动件有规律的上下平动,结合圆盘画板的回转运动,改变轮廓轨迹与圆盘回转中心的距离从而画出不同从动件运动规律所对应的的凸轮轮廓。教具的反面,也就是齿轮轴另一端有连接插槽,可将手柄替换成偏心圆凸轮,利用杠杆原理使从动件与偏心圆凸轮轮廓产生稳定的力锁合,在凸轮转动的过程中,控制画笔有规律地摆动,结合齿轮齿条机构带动曲线板的平移运动,可画出摆动从动件盘形凸轮的运动规律曲线。直观地演示了反转法凸轮轮廓曲线形成的基本原理,基本结构如图2-图3所示。

2从动件运动规律曲线板模块化设计

曲线板一共包括五条经典从动件的运动规律曲线,如图4所示,从上至下它们分别是:余弦加速运动规律、正弦加速运动规律、五次多项式运动规律、等加速等减速运动规律、等速运动规律[3],每条曲线的中心距相同,且最上面一条曲线的顶部距离曲线板的顶部与最下面一条曲线的底部距离曲线板的底部距离相等,从而整个钢板经过线切割以后,可以实现任意拼接,如图5所示,从而组合成多条不同的运动曲线。

原始的曲线板默认有五条曲线,四个运动阶段。这四个运动阶段分别是:推程、远休、回程、近休[4],经过巧妙的模块化处理,可以自由组合凸轮机构运动循环具有的阶段,如图5所示,得到以下四种不同的运动过程:1.推程———远休———回程———近休;2.推程———远休——回程;3.推程———回程———近休;4.推程———回程[5]

3最终效果及其操作说明

通过机构原理、装配方案、所用材料的确定得出的最终效果图如图6所示。

下面对凸轮演示仪的功能及操作方法予以说明:

1)使用前按照需要自由选取从动件运动规律曲线,通过曲线板的模块拼接,调整推程-远休-回程-近休的位置,选定基圆半径大小或偏置从动件的偏距大小,再将顶针旋入曲线槽内。

2)通过调节曲线笔固定杆,可选取所需绘制凸轮的基圆大小。绘制过程中摇动圆盘后的摇杆,可在绘制过程中停留讲解,转动一周后即形成一周凸轮轮廓。

3)通过调节曲线笔连接杆,可绘制不同偏距大小的偏置从动件偏置凸轮轮廓曲线。

4)当顶针依靠重力自动换入下一个曲线档位时,可自动在另一基圆半径上绘制另一种运动规律的凸轮轮廓线。

5)通过调节笔杆之间的距离可绘制出滚子从动件盘形凸轮实际轮廓曲线与理论轮廓曲线。

6)曲线绘制在设计好的极坐标刻度圆盘上,可对基圆半径大小、压力角大小、偏置从动件的偏置距离、推程回程距离进行直观的读取。

7)翻转至背面,安装成型凸轮,逆向演示出摆动从动件的运动原理。

4总结

所述复合型教具从本质上克服了传统教具的不足,体现了“一物多用”、“一物巧用”、“一物深用”的现代化教具设计思路。“一物多用”表现在一套凸轮教具几乎囊括了有关凸轮教学过程中的所有知识点,能全面、直观、深刻的了解从动件各种运动规律,使从动件运动规律和反转法成型原理不抽象。“一物巧用”表现在通过现代控制理论和富有新颖性的机构设计克服了探索型教具研制过程中的瓶颈问题,整个仪器为双面立式结构,操作简单,方便携带,也方便观察和学习,用于机械专业的教学、实验、设计、学习兴趣培养均可。“一物深用”体现在所述复合型教具不仅仅用于机械原理中凸轮原理及其设计教学的教学场合,对于实际生产过程与科研领域亦有相当的用武之地,提高机械生产效率,提高设计人员的工作效率。

参考文献

[1]赵友红,周知进.机械设计课程设计指导[M].长沙:中南大学出版社,2011,5.

[2]潘存云.机械原理[M].长沙:中南大学出版社,2012,12.

[3]李俭,张锦波.应用包络面理论建立直动从动件圆锥凸轮机构凸轮廓面方程[J].成都大学学报:自然科学版,2002(9):25,27.

[4]张春林,白士红.打纬共轭凸轮机构的设计[J].北京理工大学学报,2000(9):25,27.

教具的设计　等 第5篇

1.为了给同学们提供一个科研交流平台，丰富校园生活，营造良好的校园学术科技氛围；

2.提高同学们的科研意识、创新意识和实践能力；

3.推进我院学生的素质教育，促进学生的综合发展。

4.检验我院学生的专业技能，运用专业理论知识指导实践的能力。

一、活动主题

科技·实践·创新·成长

二、活动对象

物理学院、教科院全体学生

三、活动时间

2011年12月1日至12月15日

四、活动内容

1、力、热、电、光、声学方面的物理教具，能够体现物理学基本原理。

2、可供幼儿园使用，符合儿童心理特征的教具。

五、参赛流程

1、填写项目申报书（见附件1）并上交

2、教师对申报书进行评审，评审出一般项目和重点资助项目。对于重点资助项目，学院给予该团队一定的经费购买材料制作教具

3、上交已制作好的作品并展出。

4、评委评出各项奖项，优秀作品收藏供以后学习。

六、活动具体时间安排1、12月5日前完成申报书填写； 2、12月6日由老师审批申报书；

3、12月7日一般项目团队开始购买材料进行教具制作。对于重点资助项目，发放项目经费；

4、12月13日前上交作品； 5、12月15日展出。

七、征集作品的要求

1.教学性

（1）体现课程教学目标要求：作品较好地实现教材、教法、教具之间的有机联系，有利于达到教学目标。

（2）有利于实验教学：作品适用于物理实验、科技活动、技能训练。能够较好发挥实验教学的学习知识、掌握方法、练习技能

（3）有利于对所学知识的了解、理解和运用：针对教学与实验中的重点、难点、切入点、兴奋点发挥独特作用。

（4）作品要用便利贴附上说明，包括作品名称、制作材料、作品用途、创新点等。

2.科学性：科学原理正确，基本原理正确，无科学性错误。3.创新性

（1）设计新颖、构思巧妙：作品设计新颖，对学生进行创新教育有明显促进作用。

（2）选材和工艺技术巧妙：材料注意选用近身、常用、常见物品，工艺技术合理巧妙，不刻意追求精美。

（3）注重信息技术与传统实验教学的结合：作品能够将信息技术与传统实验教学有机地结合，体现当代科学技术的特征，能有效地改进教学和实验效果。4.趣味性

（1）引发学习兴趣：能够有效引发学生感知兴趣、操作兴趣、探究兴趣和创造兴趣。

（2）促进积极思维：作品能够帮助学生在实践活动和感性经验的基础上形成抽象概念，激发学生的好奇心和想象力，有利于培养学生的创造思维。（3）有利于学生在参与、互动、合作中学习5.实用性

要求作品取材容易、制作简便、使用方便、安全环保。

八、奖项设置

（1）一等奖两名（2）二等奖三名（3）三等奖五名（4）最佳创新思维奖一名

最佳实用价值奖一名 最佳外观设计奖一名

九、经费预算

1、重点资助三十个项目，每个团队提供100元经费，总共三十个队，合计3000元。

2、奖状制作，三十张共30元。

3、奖品：笔记本，每本13元，8本共104元；钢笔每支15元，两支共30元。合计134元。

4、全部经费合计3164元。

物理科学与工程技术学院团委、学生会

教育科学学院团委、学生会

2011年11月30日

附件1：

奇思妙想教具设计与制作大赛项目申报书

信号发生仪教具设计 第6篇

现有的信号发生仪只是作为一种信号源来使用, 而对于高校具体实践教学来说并不能真正达到教与学的目的。其缺点有三个:1) 外观封装比较严实, 对于初学者来说人为的增加了认识难度;2) 现有的信号发生仪侧重输出结果, 内部电路大多采用昂贵的集成块来代替分立元件, 这对于初学发生器电路者理解电路原理增加了很大的难度;3) 现有的信号发生仪只能通过外部的按键来改变输出信号的频率或者幅值, 对于初学者来说并不能直观的观察到那些参数的改变可以调整输出波形的频率和幅值。为了克服上述现有技术不足, 本文的主要目的是提供一种信号发生仪教具, 具有结构简单、操作简单, 使用方便, 经济实惠的特点。

1 设计思路

此信号发生仪教具针对以上的问题, 做了如下几个方面的设计改进:1) 外观采用有机玻璃或者透明硬塑料制成, 可以帮助初学者直观的认识信号发生仪的产生电路、工作原理及输出结果;2) 信号发生仪的主电路采用最便宜, 最常见的分立元件来制作, 采用这些元器件既减少了信号发生仪的生产成本, 又让初学者了解到每个元器件在电路中所起不同作用, 达到实践教学的真正目的;3) 此信号发生仪的部分重要元件用可调部件代替, 这样初学者可以在相同环境下改变电路参数, 观察对输出信号的影响, 达到举一反三的目的。

2 设计原理

信号发生仪教具, 包括有壳体, 壳体底部设有PCB元件板, PCB元件板上设有控制电路, 控制电路通过电源电路与壳体的背部的开关相连;壳体的前部设有正弦按钮、方波按钮和三角波按钮, 分别与控制电路相连;壳体前部还设有频率和幅值参数调整旋钮。

2.1 系统设计

采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波, 再通过电压比较器产生方波, 最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出, 其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络, 其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值, 可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器, 将正弦波变换成方波输出。用运放构成积分电路, 将方波信号变换成三角波。

2.2 单元电路设计

2.2.1 正弦波产生电路

正弦波由RC桥式振荡电路, 即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF=1以及ψa+ψf=2nπ。其中A为放大电路的放大倍数, F为反馈系数。振荡开始时, 信号非常弱, 为了使振荡建立起来, 应该使AF略大于1。

放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响, 使振荡频率几乎仅决定于选频网络, 因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压Uf是同相比例运算电路的输入电压, 因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路, 它的比例系数是电压放大倍数, 根据起振条件和幅值平衡条件有Av=1+Rf/R1≧3, 且振荡产生正弦波频率f0=1/2ΠRc。D1、D2的作用是, 当Vo1幅值很小时, 二极管D1、D2接近开路, 近似有Rf=9.1K+2.7K=11.8K, , Av=1+Rf/R1=3.3>=3, 有利于起振;反之当Vo的幅值较大时, D1或D2导通, Rf减小, Av随之下降, Vo1幅值趋于稳定。

利用RC桥式震荡电路产生正弦波, 其中的RC串并联支路构成正反馈支路, 同时兼并选频网络, 电阻R2, R5, 以及热敏电阻构成负反馈支路并且稳幅。调节电位器R2, 可以改变负反馈深度, 以便于满足震荡的振幅条件和改变波形。

2.2.2 方波产生电路

正弦信号输入, 经过迟滞比较器后输出方波。电路工作原理:运放同相端接基准电压, 即U+=0, 反相端输入电压Uo1, 负向输入端电阻为平衡电阻。输入电压在阈值电压附近的任何微小变化, 都将引起输出电压的跃变, 单限比较器虽然灵敏, 但是抗干扰能力比较弱, 滞回比较器具有滞回特性, 既具有惯性, 因而具有一定的抗干扰能力, 所以我们在此选择滞回比较器产生方波。当输入为正弦波时, 产生的是方波, 其中稳压管的作用是限幅。

2.2.3 三角波产生电路

利用积分产生三角波, 从矩形波产生电路中的电容器上的输出电压, 可得到一个近似的三角波信号。由于它不是恒流充电, 随时间t的增加uc上升, 而充电电流i随时间而下降, 因此uc输出的三角波线性较差。此电路通过保证电容器恒流充放电, 用集成运放组成的积分电路代替RC积分电路提高了三角波的线性。

3 设计实现

第一部分控制电路的组成:正弦波、方波和三角波发生器电路组成信号发生仪的核心控制器件。第一级正弦波输出采用RC桥式正弦波振荡器电路来完成, 接线是PCB元件板上的正弦信号输出端与壳体的正弦波接线旋钮相连;第二级方波输出采用滞回比较器电路来完成, 接线是PCB元件板上的方波信号输出端与壳体的方波接线旋钮相连;第三级三角波输出采用积分电路来完成, 接线是PCB元件板上的三角波信号输出端) 与壳体的三角波接线旋钮相连。

第二部分控制电路的组成:RW2负责调整波形的幅值和整个电路的起振, PCB元件板上的RW2调整端与壳体的幅值调整旋钮相连, RW2负责调整波形的频率, PCB元件板上的RW2调整端与壳体的频率调整旋钮相连。

第三部分电源电路包括变压器电路、桥式整流电路、电容滤波电路、三端稳压电路。变压器电路主要是由~220V-~9V降压来完成。具体接线端是变压器的~220V输入接线端通过开关与电源的接线端相连;桥式整流电路采用采用RS508来实现, 输入端与变压器的输出端相连;滤波电路采用电解电容和瓷片电容结合来实现, 输入端与RS508输出端相连;稳压电路主要采用有固定输出的三端稳压器LM7805和LM7905来实现。最终电源的+5V输出端分别于PCB板的两个集成电路LM358的8号管脚相连, 电源的-5V输出端分别于PCB板的两个集成电路LM358的4号管脚相连。

参考文献

[1]童诗白, 华成英.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社, 2006.5

新课改下自制教具的设计制作与评价 第7篇

一、自制教具在新课改中的地位和作用

自制教具是教师、实验人员、学生或其他人员根据教学需要, 选用易得材料, 自行设计制作的教学用具或仪器。自己动手设计制作教具可谓“一举两得”:从经济层面看, 可以节省开支;从课改层面看, 可以改进教学方法, 增长师生的才干, 更可以提高学生的实验能力、想象能力, 激发学生的学习兴趣。和常规教学仪器相比, 采用自制教具进行教学, 在开拓教师、学生的聪明才智, 提高教学质量等方面具有独特的优势, 因此自制教具是教学仪器设备中一个重要的领域。教师、学生研制自制教具的过程实际上是一个潜心钻研, 改革教学方法和学习方法, 提高自身知识水平的过程, 因此自制教具在教学中也有着一定的地位。

二、自制教具发展的历史阶段

自制教具的发展经历了四个非常重要的阶段:

1.20世纪80年代, 全国性自制教具活动的开展在推动全国教育事业发展方面起到了积极的作用, 也培养了一大批教学仪器行业的专门人才。但这时自制教具的研制处于把简单的瓶瓶罐罐拼凑起来做实验的阶段。

2. 到20世纪90年代, 随着实验教学的正规化, 简陋的教具、拼凑的实验已不能满足实际教学的需要。这一时期, 工艺化、规范化、定型化的自制教具产品逐步被纳入仪器配套目录中, 促进了自制教具生产的大发展。

3.2000年以后, 自制教具进入了以培养学生创新能力和动手能力为主要目标的新阶段。这个阶段的自制教具已不再单纯是为解决经费不足和教学仪器缺乏等问题而进行的简单制作, 它已经成为对学生实施素质教育、深化教育改革的重要组成部分。

4. 伴随着新一轮课程改革的到来, 如何把能力的培养融入实验教学之中, 如何使学生的学习更接近社会、接近生活, 成为实验教学改革和教具改革的重要课题。这一阶段的自制教具呈现出多样化和人性化的特点, 为教材改革和实验教学模式改革提供了良好的物质基础。

三、自制教具的设计制作过程

在新一轮课程改革中, 新课程所表现出的综合化、生活化、整体化和情景化等特点对教师提出了更高的要求。因此, 教师只有用心探索、悉心教研, 才能制作出更精良、更实用的教具, 以此弥补现有教材和教具的不足。

众所周知, 绝大多数自制教具不是简单的仪器仿制, 每一件自制教具的制成都要经历一系列复杂的过程, 从最初的方案设计、资料查找、图纸绘画和制作材料的寻找, 到动手制作和反复试验, 再到真正应用于教学, 每一步都需要制作者潜心钻研。和新产品的研制开发一样, 自制教具的设计与制作也应遵循一定的步骤, 一般需经历以下阶段:

1. 准备阶段

准备阶段作为整个制作过程的初始阶段非常重要, 准备工作如果做得充分, 能够达到事半功倍的效果。这一阶段的主要工作包括:弄清楚为什么要自制、要达到什么目的;弄清楚必要的结构、工艺方法;了解现有的制作条件;确定工作顺序和操作顺序等。

2. 加工制作阶段

这一阶段应先用纸板或泡沫等简易材料做成“毛坯”, 并对其进行多次试验, 目的是看一看这样的设计是否合理。如果不合理, 应对不足之处加以改进, 或者重新设计方案。

3. 产品测试阶段

这一阶段应选用较好的设计方案和较好的材料制作出成品, 并将其在课堂上进行试用, 通过课堂教学来进一步检验教具的使用效果。

4. 产品成型阶段

这一阶段要做的工作就是把已经制作完成的产品进行油漆、标志和装饰, 并为其写说明书。说明书的撰写主要包括使用方法、注意事项和如何维护管理等。

这四个阶段是制作自制教具的基本步骤, 在实际制作过程中, 师生可根据具体情况进行相应的调整, 从而满足教学的实际需要。

自制教具离不开对材料和工具的选择。能够制作教具的材料主要有金属材料、木质材料、玻璃材料、塑料材料和纸质材料五大类。制作时常用的工具有:量具、划线工具、切削工具、刨削工具、钻凿工具、敲击工具、夹持工具、锉磨工具、通用工具等。在制作时, 应该根据实际条件选用合适的材料、合适的工具以及合适的制作工艺, 只有这样才能保证自制教具的质量和最终的使用效果。

四、自制教具的评价

教具制成以后, 它是否有助于改进教学方法, 是否有助于解决教学中的难点、重点, 是否有助于激发学生的学习兴趣, 是否便于演示操作, 等等, 这些都是需要考虑的问题。因此, 怎样评价一件教具是很现实的问题。

1. 评价条件

评价条件代表着最基本的要求, 它是评价教具的重要依据。对一件教具可以从不同层次和不同角度进行评价。学生年龄区别、教学内容区别、教师与学生的区别、自制与改制、环境条件的不同等, 构成了教具评价的不同条件。在进行评价时, 要充分考虑评价条件的不同, 只有这样才能摆脱主观因素的影响, 对教具产品进行客观评价。

2. 评价要素

评价要素是指评价时应测评的目标。评价一件教具的要素有很多, 一般包括科学性、教育性、创造性、安全性、简易性、直观性、工艺性等。在进行评价时, 应该选择主要的、起决定性作用的因素作为评价依据, 其他要素作为参考性要素。

3. 评价指标体系

新课改对课程和教材提出了更高、更新的要求, 如何能够让课堂教学借助教具大放异彩, 给教具的制作和加工带来了更为艰巨的任务。什么样的教具是优秀教具, 什么样的教具可以提高教学效率, 这就需要一个有效的评价机制对其做出科学的评价。

评价要素和评价条件都是宏观层面上的, 而要对一件自制教具进行科学的评价, 需要在考虑评价条件的基础上对评价要素进行细分。在进行具体评价时, 可将评价要素分解成若干项目, 将其作为一级指标;在一级指标的基础上进一步划分, 并分别作出具体说明, 这就形成了二级指标;再对每一个二级指标给出不同份额的得分点, 便形成了一个量化的评分体系, 即通常所说的“评价指标体系” (见表1) 。

参考文献

[1]后宗新.自制教具浅谈[EB/OL].http://eblog.cersp.com/userlog8/96541/archives/2007/369029.shtml.

教具的设计　等 第8篇

气象科普是提高社会公众特别是青少年科学认知天气、气候规律的重要途径, 是倡导科学方法、弘扬科学精神、普及防灾减灾知识的重要活动, 多数国家把青少年作为最主要的科普对象。近年来, 气象部门加强对优质气象科普资源的挖掘和高品位气象科普产品、作品的研发, 从而形成了为数众多的气象科普教具展品, 提高了气象科普品牌的社会效益, 推动了气象科普基础设施和气象科普服务能力建设。

就表现形式而言, 目前的气象科普教具展品通常可分为传统图文型、多媒体演示型和互动体验型三大类。其中传统图文型的特点是以展板、书籍、小册子为载体, 通过静态图文宣传天气、气候等大自然相关知识, 是数量众多、技术门槛低的最常见气象科普教具展品类型。多媒体演示型则多以计算机或平板电脑为载体, 通过预先制作多媒体PPT、卡通动画、电脑游戏等途径传播气象科普知识, 具有易于通过互联网平台推广, 能够激发兴趣、吸引中小学生参与的优势, 也是现阶段气象科普教具设计研发的主力, 北京市气象台科普馆在北京市“社会大课堂”活动中就提供了大量这样的科普展品。此外, 综合运用了光、机、电乃至虚拟现实技术的互动体验型气象科普教具展品, 则以其综合了参与、体验、互动, 集视觉、听觉、味觉、触觉为一体的高科技载体特点, 成为了未来设计开发的方向; 这一类的代表作有台风体验小屋、四季变化4D动感影院, 以及融合了航天和气象知识的冲出大气层模拟体验飞船等设计。

目前, 致力于科普产品市场开发的公司企业仍然是国内科普教具展品设计开发的主要力量, 但气象科普这一专业科普门类对气象学科的技术背景要求较高, 所涵盖的知识点从微观的云水粒子到宏观的大尺度环流, 从与生活息息相关的天气预报、穿衣指数, 到天气雷达、气象卫星等高科技气象监测装备的原理与应用, 再到造成巨大经济损失的干旱、洪涝、台风等气象灾害的机理与防御宣传, 气象科普内容数量庞大, 可供设计开发的知识点众多, 单靠科普开发公司企业一方的力量往往难以抓住重点。如何将这些复杂专业内容和技术加以提炼, 概括出简洁明了、重点突出、通俗易懂的科普内容, 专门针对中小学生这一重要的气象科普群体设计开发出知识性强、科技体验好, 且具有较为和谐艺术氛围的气象科普教具展品就成了气象科普专家、教育专家、科普场馆运营方以及科普产品公司企业共同承担的课题。

二、CMT 三要素设计核心原则

“内容、形式、技术 ( Content, Manifestation, Technology) ”是气象科普教具展品设计开发的三大要素。内容C:即设计者要通过教具展品传播的气象科普核心内容, 是通过缜密思考与遴选所确定的设计出发点, 通常需要由气象科普专家提出。形式M: 即选择哪一种表现形式能够更好地为中小学生呈现出气象科普的核心内容, 决策过程通常要受到展览场地、布展方式、预期效益、总经费预算等方面的条件限制, 通常需要由教育专家和科普场馆运营方研讨确定。技术T:为支撑既定科普内容和呈现形式, 所使用的声、光、电等应用技术, 同样也受到展品所处环境和设计成本控制的约束, 通常由科普产品生产企业主导。

对应于气象科普教具展品设计开发的CMT三要素, 内容C有准确选题原则, 通常要结合所在地天气气候特点进行, 例如在内陆地区的校园去宣传台风灾害防御、在沿海地区宣传干旱造成的农作物减产问题, 常常不能与科普受众的实践经验相对接, 效果打折扣。形式M有融合创新原则, 善于将传统图文、多媒体演示、互动体验三类表现形式借鉴融合, 创新出丰富多样的气象科普传递形态。技术T有适度超前原则, 在总成本控制的前提下, 采用一种或多种技术手段、适当采用一些超前技术来提升科普教具展品的新颖度, 例如国内一些科普场馆已经开始尝试赋予展品一些形如二维码、APP等移动互联的特质, 将之与手机微博、微信相互关联, 形成了一种线上、线下O2O的科普产品新形态。

三、设计流程研究

制定内容C是气象科普教具展品设计开发的起点, 确定适当的表现形式M是中间过程, 而把构思变为现实的技术T是整个设计开发流程的下游环节但非终点。这是因为, 整个设计开发的过程不是简单的串行结构, 而是包含了众多选择和反馈的复杂过程。

上图中, 从设计开始到内容C的确立阶段遵循准确选题原则, 根据预期主题和客观需求在众多的气象科普知识点中梳理出本次选题, 经由气象专家进行决策研究。当专家决策选择否定1时认为选题不符合当前预期主题或需求, 需要重新进行形式设计;循环至专家决策选择肯定2时形成内容C。

接下来, 从形式设计到确定的阶段将遵循形式M的融合创新原则。根据对内容C的研究初步提出可采用的某一种或融合创新的表现形式, 经由教育专家和科普场馆运营方组成的专家进行决策。当专家决策选择否定2时认为该表现形式不理想, 需要重新设计; 当专家决策选择否定3时认为该表现形式无法满足对内容C的诠释且无修改的可能, 则质疑并反馈到内容C形成前的专家决策1阶段, 直至内容C与形式M相互统一后进入下一阶段。

此后的方案、技术、产品过程将遵循技术T的适度超前原则。通常由来科普产品生产企业的技术专家对技术实现方案进行专家决策, 研究采用哪种技术能更好的展现科普内容C并满足形式M要求, 当专家决策选择否定4时认为该技术方案不适宜, 需要重新提出技术方案; 当专家决策选择否定5时认为此前提出的内容C和形式M均无法在当前科技条件下实现, 必须否定并重新回到科普选题阶段直至获得肯定并真正确定技术T, 加工并形成产品。

以上, 气象科普教具展品的设计开发从概念性的选题开始, 先后经历了3个大阶段 ( 内容C、形式M和技术T) 、11个步骤, 期间面临3次专家决策、8种不同的选择, 最终实现了由概念到物化产品的整个流程。此外, 由于气象科普选题众多、繁简各不相同, 对一些简单气象科普产品的设计开发, 也可根据实际需求跳过其中一些步骤, 但总的来说依据这一流程开发的气象科普产品能否具有内容形式相互统一、技术先进、投资效益最优化等特点。

四、实例分析

具有一定规模和影响力的科技展馆通常会安置一些大型互动体验型科普设备来提升参观者的参与感。如中国科技馆、铁道博物馆内安装的模拟动车组体验车厢, 就属于这类深受来访者喜爱的互动体验产品。“冲出大气层”模拟飞行体验类气象科普展品的设计概念, 就与模拟动车组体验车厢相类似。

起初, 科普产品设计组提出一组对较为宏观气象科普知识的选题, 包括对台风、大气层、全球气候变暖等三种选题提交气象专家决策, 专家否定了不易于把握的全球气候变暖科普选题, 将台风、大气层确定为两个不同的内容C进入形式设计。形式设计阶段, 教育专家和科普场馆运营方对两个内容C均给予了肯定, 同时提出了采用互动体验型提高科普对象参与感的总体要求。在技术实现阶段, 科普产品生产企业的技术专家对台风内容的设计提出了否定意见, 其原因是根据该选题及其互动体验的形式要求, 在技术实现过程中必然要采用到大型送排风、喷淋设备, 对于科普馆内的噪音控制、上下水路、进出气流均提出了较高的要求, 且对于科普对象, 尤其是中小学体验者还具有一定的危险性; 反馈到选题层面协商后确认放弃。对于大气层内容的技术设计, 科普产品生产企业的技术专家提出了体验方舱的机电控制技术, 结合对舱内多媒体同步演示技术, 在模拟飞船穿越大气层过程中传播气象科普知识的技术T, 后经反馈并修改形式M为多媒体演示型兼互动体验型。从而实现了对大气层科普选题的总体设计, 能够在短短十余分钟内让科普体验者在体验方舱内以模拟飞船发射、升空、飞行、到达的体验视角, 获取到对流层、平流层、中间层、电离层、外层的大气层相关知识和虚拟多媒体景象, 最后在回眸蓝色地球的画面中到达空间站, 结束科普体验旅程。

五、小结

校园是专门培养新时期现代化建设人才的基地, 是气象科学普及教育的重要领地。设计开发中小学生喜闻乐见的气象科普教具展品, 是气象科普工作者理应承担的重要工作任务之一。气象科普工作者把握“内容、形式、技术 ( CMT) ”三要素, 遵循准确选题、融合创新、适度超前的原则完成气象科普产品的设计流程, 是确保内容与形式相互统一、技术先进, 提高气象科普展品感染力, 更好地宣传气象科普知识的有效技术途径。

摘要：分析我国气象科普教具展品设计开发现状、列举主要类型, 提出内容、形式、技术CMT三要素及设计原则, 研究了设计流程并给出实例。提出该方法可使科普内容形式统一、技术先进, 提高气象科普展品体验度和感染力。

关键词：气象科普,教具展品,设计要点

参考文献

[1]孙冬燕.中小学校园气象站的科普与教学功能研究[J].中国教育技术装备, 2014, (09) :27-30.

[2]张义芳.国外科普工作特点简介[J], 劳动技术教育, 2007, (02) .

[3]许晓峰.新时期气象科普工作的路径[EB/OL].求是理论网.

[4]曹瑞, 沙红, 等.北京、上海校外教育发展的经验与启示[J].中国校外教育, 2012, (12) :61-62.

教具的设计　等 第9篇

一、教学方案

新课引入:观看航展中的飞机拉出彩烟的视频。

1.曲线运动速度的方向

(1) 提出问题:物体做如图1所示的曲线运动, 依次经过A、B、C三点, 在这三点速度的方向如何?

(2) 演示实验:自制教具, 用海绵条黏贴在圆形塑料盖的边缘, 在塑料盖上方固定一木杆。演示时, 将黑墨水均匀地滴在海绵条上, 在塑料盖下面铺一张白纸, 两手搓动木杆, 黑墨水飞离海绵条后在白纸上留下墨迹, 让学生观察白纸上黑墨水留下的图案。 (如图2)

做曲线运动物体的速度方向沿曲线在这一点的____方向。 (切线)

(3) 创新设计:如图3, 这是一辆没有安装挡泥板的自行车。如果在下雨天, 请根据轮胎边缘雨水的飞溅方向, 为这辆自行车合理加装两块挡泥板。

(4) 设计意图:学生在学习曲线运动前接触的多数是直线运动, 在画出做曲线运动物体速度方向的时候, 容易犯与运动轨迹混淆的错误。有些生活中的曲线运动的实例是稍纵即逝的, 学生不容易观察, 通过这个演示实验, 将不易观察的现象停留在纸面上, 学生从纸上能直观看到墨水飞离海绵时的方向, 从而知道做曲线运动物体的速度方向。学生对自行车非常熟悉, 但挡泥板不是所有的学生都仔细观察过, 或者即便是观察过也可能没有思考过安装挡泥板的物理原理。学生要根据轮胎边缘雨水飞溅的方向来确定挡泥板的合理位置, 这样的设计也增加了学生解决实际问题的能力。

2.曲线运动的性质

(1) 提出问题:如果一个物体保持速度大小不变, 沿如图1的轨迹做曲线运动, 这是匀速运动吗?

曲线运动中速度的方向时刻____ (填“不变”、“改变”) , 所以曲线运动是____运动。 (改变, 变速)

(2) 设计意图:通过初中物理学习, 学生知道了做直线运动的物体在相同时间里通过相等的路程称之为“匀速直线运动”, 由于初中生还没有接触到“曲线运动”, 所以教师往往只强调“在相同的时间里通过相等的路程”, 这也就强化了学生有关“速度”的前概念形成。引入这个问题的讨论, 就是帮助学生建立速度的“矢量”概念。学生在理解了做曲线运动物体速度的方向后, 结合已经掌握的对速度矢量的认识, 能够进一步思考曲线运动的性质, 进而做出正确的判断。

3.物体做曲线运动的条件

(1) 提出问题:物体在有的情况下做直线运动, 有的情况下做曲线运动。你认为物体做曲线运动的条件是什么呢?

(2) 视频展示:小钢球从斜槽上滚下来后, 分别将磁铁放在小刚球正前方和侧面, 小刚球的运动情况, 如图4所示。

当物体所受的合外力的方向跟它的速度方向____一条直线上时, 物体做曲线运动。 (不在)

(3) 提出问题:① 如图5所示是一个抛出的铅球在空中的轨迹, 分别选了三个位置标出铅球的受力和速度情况, 通过观察, 想一想, 做曲线运动的物体运动轨迹、速度方向与其所受合外力方向三者的关系如何?

学生回答:做曲线运物体的运动轨迹夹在速度方向和合外力方向之间。

②做曲线运动的物体运动轨迹弯曲方向与其所受合力方向有什么关系呢?

学生回答:做曲线运动的物体所受合力指向运动轨迹凹的一侧, 即内侧。

(4) 设计意图:观看视频后, 学生乍一想的回答可能会这样:小钢球做曲线运动的原因是磁铁在侧面时对小钢球有吸引力。那就可以接着追问:难道磁铁放在小钢球的正前方时就没有吸引力?学生就会再去思考、比较, 同样都有吸引力, 两种情况的差异怎样造成的?从而得出物体做曲线运动的条件。然后, 通过观察比较物体运动轨迹、速度方向与合外力方向三者关系, 学生能够发现做曲线运动的物体所受合外力方向指向运动轨迹内侧。

4.运动描述的实例

(1) 观看视频:视频展示的是玻璃管静止时蜡块的运动情况和玻璃管匀速向右运动时蜡块的运动情况。

合运动:物体实际的运动叫合运动

分运动:物体沿某一方向的运动叫这一方向的分运动

合速度:物体的实际运动速度又叫合速度

合位移:物体的实际运动位移又叫合位移

分速度:物体沿某一方向的速度叫这一方向的分速度

分位移:物体沿某一方向的位移叫这一方向的分位移

(2) 思考:

①蜡块的位置

蜡块匀速上升的速度设为vy, 玻璃管匀速向右的速度为vx。那么应该如何描述某一时刻蜡块在坐标系中的位置呢? (设x、y分别为蜡块水平方向和竖直方向的位移, s为合位移)

②蜡块的轨迹

把时间t消去, 得到关于x、y怎样的方程?

这个方程说明蜡块的轨迹是____ (直线) 。

(3) 设计意图:这个环节的设计, 是为了帮助学生架构研究、分析有关曲线运动的模型, 也是传授解决实际问题的方法。在讲解分析蜡块的运动时, 首先要讲授几个“合”与“分”的概念。在描述蜡块随玻璃管一起向右运动时, 需要通过速度和位移来分析。而蜡块的速度和位移, 可以通过前面所学的矢量运算法则, 进行分析计算。当然, 这里需要一定的数学基础, 教师可以讲解得慢一些, 帮助学生推导得出蜡块的速度和位移的关系。

二、教学反思

1.借助多媒体视频和实验, 事半功倍

本章《曲线运动》是必修模块的第五章, 学生之前学习了运动学和动力学。本章的学习, 不仅要讨论曲线运动的规律, 同时要用牛顿运动定律对有关曲线运动进行分析。而本节是整章教学的知识基础, 学生已经学习过直线运动, 要研究曲线运动, 需要采用平面直角坐标系, 用位移在坐标轴方向的分矢量来代表它;其次, 必须解决曲线运动速度方向的确定问题, 认识曲线运动的性质以及物体做曲线运动的条件。新课的导入时, 给学生播放了珠海航展中飞机拉出的彩烟, 并以此引入课题, 激发了学生的兴趣。通过演示墨汁飞出时在纸上留下的轨迹, 学生能直观地观察做曲线运动物体速度的方向。最后在学生听课感觉有点疲倦的时候, 又用视频展示了一个蜡块运动的实例, 将不易操作的实验, 课堂上不易观察的现象通过视频播放给学生看, 将整节课推向了高潮。

2.合理调整教学顺序, 锦上添花

教师教学用书上给出的教学顺序是: (1) 曲线运动速度的方向; (2) 分析蜡块运动的实例; (3) 物体做曲线运动的条件。笔者思考了后将顺序调整了一下, 改成: (1) 曲线运动速度的方向; (2) 物体做曲线运动的条件; (3) 分析蜡块运动的实例。主要是这样考虑的:学生在理解了曲线运动速度方向后, 再深入思考, 能够知道曲线运动是一种变速运动。接着可以引导学生从力与运动的关系分析, 为什么曲线运动是变速运动?做曲线运动的物体的受力情况如何?然后通过受力分析发现物体做曲线运动的条件。最后通过蜡块运动的实例, 分析如何利用运动的合成与分解方法解决实际问题。

3.一个值得商榷的地方, 抛砖引玉

对于教材的一点疑问, 教材分析蜡块运动的实例中, 蜡块参与了两个方向的匀速直线运动, 实际的运动仍旧是直线运动。教学完成后, 有个学生提出了“既然合运动是匀速直线运动, 何必还要这么麻烦去分解呢”的质疑。当时给学生的回答是这里只是介绍运动分解的方法, 如果遇到曲线运动, 就可以用这个方法来解决。其实在教学设计前, 也思考过这样的问题, 本节的课题是“曲线运动”, 但分析的实例却是“直线运动”, 似乎没有很好的说服力。也思考过, 在水平匀速运动后是否可以再增加一个水平方向的匀加速直线运动, 这样可以得到蜡块的运动轨迹是曲线, 但这样的设计, 教学时间是否足够?这一节教材实际上是原来“曲线运动”和“运动的合成与分解”的合并, 内容相对比较多, 在这里抛砖引玉, 恳请各位专家批评指正, 提出不同的观点和建议。

摘要：在高中物理教学中, 为了有效帮助学生理解相关物理知识。教师可适当自制并活用简单教具, 有效呈现物理过程, 适当调整教学程序, 借助多媒体和实验, 提高课堂教学的效率。