关于开展课外科技小制作的思考与探索
巫山县福田中学 张远成

   摘要：“在教学中要尽量反映科学、技术进步，引导学生对社会的关心和参与，使学生乐学”。 物理作为一门自然学科，其科学性、实验性的特点必然会引发学生对科学知识的学习兴趣，而科技小制作更为有效地把教材和生活紧密地联系起来，真正体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的宗旨。同时，适时激发学生的创作灵感有利于发展学生的智力因素和非智力品质，让学生在实践中体验成功。
   关键词:科学性 趣味性 终身学习 自主学习 科技制作

   国家教委副主任柳斌在全国中小学素质经验交流会上指出：“在教学中要尽量反映科学、技术进步，引导学生对社会的关心和参与，使学生乐学”，而要做到乐学，就必须研究如何提高学习兴趣、启发情感、引起学习动机，增强意志等非智力因素对学生的影响。物理作为一门自然学科，其科学性、实验性的特点必然会引发学生对科学知识的学习兴趣，而科技小制作则有效地把教材和生活紧密地联系起来，真正体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的宗旨。
   一、开展科技小制作活动的意义
   1．拓宽了学生自行探究的时间
   学生自行探究是需要时间的，应使他们有足够的时间进行活动、观察、实验、思考、分析和讨论。在多数情况下，课堂45分钟时间是不够的，所以有时教师在课堂上只是让学生草率收兵，没有把活动开展得充分、深入。其实要改变“45分钟完成教学任务”的观念，我们可以把课堂探究向课外延伸，重在教会学生从课内走向课外。
   2．丰富了学生自主学习的内容
   大自然包罗万象，奥秘无穷，科学所包含的内容实在是太丰富了，因此教师可以引导学生拓展科学的内容。内容的多样性，既能激发学生的兴趣，又能培养实践能力和思维能力。课外科技小制作不一定是本学科知识的活动，只要学生的知识层次与能力层次允许，可让学生更多地应用其它学科的知识与技能，作为多课堂学习的补充和延伸，增强学生的综合素质。
   3．增强了学生终身学习的能力
   无论继承，还是创新，都需要不断学习。而这个学习，是终身的学习。教育不能等同于学校教育，学校教育不能等同于课堂教育，我们应把课堂教学延伸到课外，使学生离开了学校后还能继续学习和探究，“授之以鱼，不如授之以渔”就是这个道理。所以下课铃声并不代表学习活动的结束，应是一个新的开始。由于课堂时间和学生知识储备的限制，学生探究的问题不可能全部当堂解决，教师要通过巧妙的点拨引导他们向课外拓展延伸，涉猎更广阔的领域。
   赞可夫指出，让学生们自己提出目标，拟订行动计划，可以产生一种强有力的动机，使他们去完成既定任务的道路上所遇到的困难。这就是课外科技小制作的魅力所在。
   二、课外科技小制作在物理教学中的作用
   （一）科技制作活动把课堂上所学的物理知识与实践相结合，有利于发展学生的智力因素
   目前，我国正处于课改之中，改变以前偏重于知识教育，忽视智力和素质的发展。造成学生死记硬背现成知识，影响学生智力的开发和能力的培养，致使有些学生走上工作岗位后缺乏独立工作能力和创造精神。因此，结合课堂教学对学生进行智力教育使他们思想活跃，有丰富的想象力和创造力，提高他们的智力水平，则成为我们教育工作者的一个主要任务。
   智力是人的各种能力的综合体现，智力结构是有观察力，记忆力、思维能力、想象力与操作能力五大因素所组成。在物理学科的科技制作活动中，对学生以上五大因素都有极大的促进作用。
   1．结合物理教学开展科技制作活动对智力因素有启迪和开发作用
   在一次科技制作活动中，有位学生制作了一个能量转换教具，但是在做演示实验的过程中，容器中产生的热气流不能将扇叶推转动，这是什么原因呢？老师就引导同学们反复实验反复观察，终于找出了问题所在：原来是容器的出口大了，出口处热气流产生的推力太小，在启迪了观察力的基础上激发了他们的分析能力，这时候再让他们用压强的知识分析在一定容积的容器里装上水后通过加热产生的水蒸气是有限的。若出口太大产生的热气流很快就从出口处跑掉，容器内的气压就较小，从出口跑出来的气流压力就小，所以无法推动扇叶转动。要出口处热气流产生较大的推力，就要减小出口处的口径，这样分析后，再根据实际情况把出口管换成较细的，同时增大容器的容积，使出口处的热气流产生较大的推力，效果很好。
   2．结合物理教学开展科技制作活动对智力因素有发展和促进作用
   学校的科技制作活动大都以操作为主，通过动手操作促使学生多思维多想象，多观察分析。一般来说，没有灵动的双手很难有超人的智慧，几乎所有的科学家，发明家都从小有动手动脑制作各种模型的习惯。牛顿小时候喜欢工艺，精心制作风筝、风车等，爱迪生从小就喜欢做实验，终于成了发明大王，我国著名的外科专家陈中伟从小就喜欢解剖青蛙、鱼、鸡等后来在外科断指再植手术中表现出高超的操作技术，为祖国赢得了荣誉。因此我们说爱动手的人常常是善于思维的人也是成为有所作为的人的条件之一。
   通过经常性的科技制作活动，让学生养成动手操作的习惯，智力因素得到发展和促进。他们能主动发挥自己的观察思维和想象力，在实践中取得较好的成绩。例如：有一位同学在一次实验课上发现教师在做演示实验时，用胶头滴管取、加溶液时既不方便又不太准确，他独具匠心地建议老师用注射器代替胶头滴管，老师采纳了他的建议后，效果果然更佳！学生这种想法的提出就是在实验中培养了观察、思考和创造力、想象力的结果。他的这一改进在取用液体药品时既可定量也可省去摘橡胶塞的麻烦，直接将注射器的针头扎进瓶内吸取瓶内的药液。
   （二）科技制作寓趣味性、科学性为一体,有利于学生非智力品质的培养                       
   非智力品质主要指兴趣、情绪、意志、性格等,良好的非智力品质能促进人的学习和工作，不良的非智力品质会阻碍青少年的正常发展。在智力水平大体相同的情况下，非智力品质对竞争的胜负起着决定性的作用。与物理学科相关的课外科技制作的科学性、趣味性和实际操作正好适合培养学生的非智力品质，有利于他们素质水平的提高。                              
   1、科技小制作能开阔学生的视野，引起他们对学习兴趣。
   科技制作包括制作动、植物标本、小实验、以及小发明小创造等。这些活动具有强烈的吸引力，适合青少年好奇好动的特点。在他们猎奇和“玩”的过程中不断的接触新的知识领域，在模型的制作过程中不断遇到新的问题，使他们逐步感到知识的广阔和深奥，觉得自己知识贫乏，从而产生求知的欲望。
   例如；有位学生，由于受社会不良风气的影响，经常厌学逃课、打群架等。老师给他讲人生观、理想、前途、纪律道德他都听不进去，但发现他对汽车模型感兴趣，于是老师便让他参加了科技制作活动小组。在制作汽车模型时他才发现自己既不会看图又不会准确的测量和计算。与其他同学相比自觉逊色，于是他下决心学好文化知识，结果只用了一个学期他的学习成绩就达到了中上等水平。在他以优良的学习成绩得到毕业证时，他制作的翻斗汽车模型也在“江北片区首届文化艺术节”中荣获科技制作作品二等奖。
   实践证明青少年对科技制作活动的兴趣，使他们热心于有益的活动，得到心理上的满足成为进步向上的心理推动之一。
   2、科技制作活动磨练学生意志，使他们树立起顽强拼搏的奋斗精神。
   意志顽强表现为：人在执行意志决定过程中精力充沛，坚持不懈地克服一切困难与障碍，完成既定目的。学校教育，要创造各种使受教育者得以亲自操作的活动，逐步培养完善学生的良好个性品质，因而只靠课堂教学远远完成不了这一教育目的。必须大力开展丰富多彩的课外兴趣活动，让学生们在活动中发现自身的价值，体验自身的力量，磨练自身的意志。
   搞翻斗汽车模型是有趣的，但更需要意志。有一次，为参加县级科技制作大赛，同学们经过看图纸细致计算精心制作几天、甚至几个星期才做出一辆汽车模型，可在试行的过程中，车斗怎样也翻不起来，翻起来了又放不下去。但他们坚定信心毫不气馁，继续查阅资料改进汽车的液压结构，在一次次的制作一次次的失败之后，终于制成了具有良好性能翻斗汽车模型。其中有三名同学的作品在这次科技制作赛中取得了等级奖。经过这样磨练，同学们明白了科学上面没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人才有希望达到光辉的顶点，战胜困难的勇气，顽强拼搏的精神也正是从失败到胜利的过程中磨练出来的。由于有了这种顽强拼搏的精神和百折不饶的意志去学习和工作，这些学生不仅学习成绩名列前茅，而且被评为学校和县级的三好学生、优秀干部，后来又相继考上了自己理想的重点高中。
   3、科技小制作可以陶冶学生的情操，激发学生的学习热情。
   在一次科技制作活动中，有一位同学在查找资料时发现：美国乘飞机的人数比坐火车和长途汽车的人多。这个信息被更多同学知道后，很羡慕别人同时也感到自卑，总感觉低人一等，所以学习激情一度低落。针对这种情况，老师结合物理教学中“热机”的内容专门做了题为《我国的航空事业的发展》的科技讲座，同学们听完后知道了建国五十多年来我国的航空事业从无到有，从小到大的发展过程。现在我们不但能生产各种民用、军用飞机，而且能制造运载火箭、航天飞机，发射各类卫星。当然我国和美国相比还有一定的差距，要消除和缩短这些差距，正需要我们年轻人去迎接挑战！一位同学后来精心设计的“机械能---电能转化器“（给小型电动机的转子装上小风扇作动力，把发光二极管连接在电动机的电刷上作为用电器）在本次科技活动评比中荣获一等奖！从那以后，同学们无论是在课外科技制作活动中还是在课堂学习上都更加学习努力。
   三、课外科技小制作的组织形式
   1．学生单独制作
   这是学生课外科技小制作的主要组织形式，教师应鼓励学生学会从书刊、电视、广播。互联网以及专家那里获得信息，指导学生自主搜索、分析、加工信息，培养学生独立学习的能力。只有这样，在学习过程中才能激活已有的知识，运用已有的知识储备去探究、解决现实问题。
   2．小组合作制作
   合作是人类社会赖以生存和发展的重要动力。学会共同生活，培养在活动中的参与和合作精神是教育不可缺少的重要组成部分。课外科技小制作也是如此，有效地开展合作学习活动，可以唤醒学生沉睡的潜能，激活封存的记忆，开启封闭的心智，可以做到个抒己见，取长补短。
   3．学生和家长一起制作
   课外科技小制作要调动家长的积极性。作为学习主体的中学生，在面对纷繁复杂的科学世界时，会产生无比的激情。教师必须尊重学生的意愿，以开放的观念和心态，引领他们到校园、家庭、大自然中去学科学、用科学，其中家庭是科学教育中一片重要的天地，教师要调动学生的家长，让家长和教师一起来关注孩子的科学行动，和学生一起参加科技小制作。
   四、结合物理知识、生活知识，教给学生科技小制作的方法
科技小制作的一般方法有以下几种，但每件科技产品的开发，并非只用了一种科技创作方法，有时，是多种方法综合运用的结果。
   1．模仿法   模仿法是中学阶段主要的科技创作方法。例如鲁班师傅模仿茅草的特征，发明了锯子。模仿法会使人产生新奇的创意，有时会使真产品得以改进。
   2．组合法   组合法是把几个事物合成（绝非多事物的简单相加）新事物的方法。组合法可以优化结构、加强功能、取长补短。如将通电螺线管和铁心组合，便成了电磁铁；将支架、衔铁、电磁铁、弹簧的动静接触点组合，就成了电磁继电器。
   3．分解法   就是将一个事物分解成几个新事物的思维方法。如从旧电视机中分离出收音机来，从旧收音机中可以分离出音箱元件来。可见，分解法是组合法的逆过程，又称负组合法。
   4．集中法   集中法是指收集信息、分析问题、思考问题都指向一个中心，指向一定的目标或结果。如要某人出差到某地，可以乘坐多种交通工具，他最终选择一种合适的交通工具去。又如物理教学中的一题多解正是集中法的体现。
   5．逆向法    逆向法又称对立法或转化法，人们通过逆向思维的方法找出已有事物、信息对立状态。它探索了许多新问题，创造了许多新事物。如牛顿第一定律描述了不受力的物体将静止或匀速直线运动。教师可以引导学生逆向思维：保持静止或匀速直线运动的物体受力情况又如何？
   6．否定法   否定法是指对现实事物、信息、思路进行否定从而提出新事物、新信息、新思路的思维方法，教师应常问学生：如果不是这样？那会怎样？如选择做导线的材料，不用尼龙线绳，能否用铁丝、铝丝、铜丝？千里眼看不远，能否用电视、雷达？
   7．移植法    是指将某个概念、原理、方法或器材运用到另一个问题上，发明新成果的创造方法。如将磁极间的相互作用原理“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引”移植到火车上，可以制造出时速高达300km的磁悬浮列车。
   8．希望法   是指对某事物提出某种希望，某种要求，然后再想办法解决的创造方法。如我们希望一个定值电阻的阻值发生可大可小的变化，便创造了滑动变阻器。希望温度计离开人体后温度不再下降，便创造出了细小缩口的体温计。
   9．还原法   还原法是指先想到某一原理或现象所揭示的本质问题，某器材或方法的原本作用，即找到问题的起点，然后从这一起点出发进行创造性思维的方法。如看见了雨伞，就想到它原本作用是为了遮雨。因此，遮雨是问题的起点，然后围绕“遮雨”这个问题，找到许多新办法，如：修建房屋可遮雨，洞穴中可以遮雨。
   五、提高学生科技小制作能力的途径
   1．教师应努力提高指导科技小制作的基本素质
   首先，教师应具有创造性人格特征。如对新事物要有好奇心，要善于质疑，以持之以恒的精神不断地探索。其次，教师还要博览群书，学习丰富的科技制作方面的知识、心理学和教育学方面的知识、多学科综合知识、科技发展前沿方面的知识。最后，教师要努力提高指导学生进行科技小制作的能力、动手操作能力、组织协调能力、收集和发布信息的能力。只有教师具备这些基本素质，才能有效地指导学生进行科技小制作。
   2．课内夯实基础知识，课外营造出科技小制作的氛围
   （1）由于物理知识是科技小制作的基础，在物理教学中，教师必须要求学生学好物理知识。还要教会学生掌握科技制作中的技术、技巧以及美学知识。但是并不是知识越多，科技制作能力越强，有时以往的知识与技能会使学生在科技制作中造成思维定势。因此，在注意学习知识与技能提高的同时，要把所学知识横向联合，纵向贯通。
   （2）在物理课外，教师要充分发挥课本上“小制作”栏目的作用，教师要带头制作，鼓励学生动手，学生成功了给予充分的肯定，激发创作兴趣和创作动机。通过讲科学家发明创造的故事，培养学生克服困难的坚强意志。如讲爱迪生发明电灯经过上千次实验；焦耳提出能量守恒定律花了几十年的时间。他们都经历了许多失败，克服了无数困难，终于获得成功。教师还要意识到学生心情高度紧张会引起学生创作思路不流畅、不灵活，只有中等程度的紧张才有利于创造性地解决问题，要告戒学生只有具有科学的世界观、人生观、高尚的情操和真情实感，才能树立正确的学习目标，维持持久的创作动机。因此教师只有努力营造创造氛围，学生的创新精神、创造能力才能健康地发展。
   3．培养学生按步开展科技小制作活动的习惯
   培养学生按步操作，有利于良好的操作习惯和创造性思维习惯的养成。科技小制作一般分为准备阶段、酝酿阶段、豁然开朗阶段、验证阶段。要开展科技小制作活动，首先是针对要解决的问题收集材料、分析材料、分析自己要解决的问题。告诉学生不要急于求成，没有充分的准备，将会一事无成。这就是准备阶段。酝酿阶段是提出问题和解决方案的最艰苦的环节，要对各种材料进行深入细致地分析，进行消化、吸收。真创造往往要经历漫长的酝酿期，如大科学家爱因斯坦经过“十年沉思”和“十年深思”才创立了广义相对论。经过一段时间的酝酿期后，常常会出现灵感，也就是“柳暗花明又一春”的新境地，这就是豁然开朗阶段。因灵感不等于逻辑思维，经灵感获得的结果，必须经严密的逻辑推理并结合实验进行检验，对不合理的地方要进行修补使其达到完美，这就是验证阶段。
   总之，科技小制作在发展学生智力，丰富学生知识，锻炼学生意志，培养学生科学态度，科学精神等方面有积极的作用。学校教育要脱离旧有的教学模式走出“死读书，读死书”的怪圈，跳出“单纯追求升学率和高分数”的误区，必须进行快乐教育，广泛开展有趣的科技制作活动和改进现有的教学方法和手段，由应试教育向素质教育的转化，真正实现高质量轻负担的目标，真正成为现代化国家所需要的全面发展的人才，使我们的国家兴旺发达。