小玩具 大物理 浙江省义乌中学 季 倬

选择课题 市场调查 原理分析 原理分析 挖掘亮点 迁移应用 迁移应用 模型制作 模型制作 撰写报告 学生活动 研究性学习 对创意设计的理解与尊重 自身创新能力的体现与培养 培养动手能力体验工艺技术

课题选择 力学、电磁学、热学、光学； 传统的、现代的；

市场调查 科学玩具的市场调查问卷 教育功能有待开发 科教化 成人化

市场调查 原理 总水量 射击方式 最大 射程 销售 情况 传统水枪 扳机控制单向阀门，随扳机的按钮伸缩将水吸入和喷出。 较少，一般约100毫升左右。 点射 4-6米 一般且逐年下滑。 漂流水枪 类似针筒，后拉推柄吸水，前推推柄喷水。 300毫升 连续喷射 8米 较好，尤其山水风景区中销量颇佳。 气压水枪 充气装置增大蓄水容器内的气压，扳机控制水阀的开关。 300-500毫升 点射或连续喷射 8-10米 很好 背式水枪 增大蓄水容器背于后背，其它原理类似气压水枪。 2-4升 9-11米 一般 市场调查 传统水枪 漂流水枪 气压水枪 背式水枪

原理分析 会顶球的鲸鱼 发现小球之所以会飘起来是因为玩具的喷气出口处托起小球时，空气的流动空间被压缩，小球上方高速、低压空气与小球下方高压气体形成的压力差把小球向上推。 球能够随着玩具到处移动则是因为小球左右两侧的气流流速有所不同，从而两侧的压强不同，小球两侧受到的压力大小不同导致小球在水平方向上处于平衡状态。

原理分析 发烧猪（暖手袋） 暖手袋里的液体就是过饱和溶液醋酸钠(CH3COONa)。过饱和溶液不稳定。当扭曲里面的金属片时，所产生的轻微震动足以使溶质结晶并放热，变成较稳定的固体。所以暖手袋开始暖起来。 把暖手袋放入沸水中加热约10分钟，凝结了的溶质便会再次溶解；这是由于在高温下，溶质的可溶性增加。在溶解的过程中，溶质进行吸热反应，再次成为过饱和溶液。以便下次使用。

挖掘亮点 C A B 小小发条盒 奥妙无穷多 学生感言

迁移应用 要求将自己研究的玩具的物理原理和设计闪光点进行迁移应用，改进或设计作品，写出说明书，并提出以下方向可供选择。 1、外观改变：改变所研究玩具颜色、形状大小等。 2、功能增加：增加如配音、环保、健身等功能等。 3、人群变化：成人化、女性化或适应残疾人士等。 4、场地变化：水陆空之间变换、户外室内变换等。 5、时间变化：突破天气环境、白天晚上的约束等。 6、领域迁移：生活用品的改进、玩具的教具化等。 ……

跳跳水母内部结构（似潜水艇原理） 迁移应用

迁移应用

模型制作 《关于对螺旋锥转速影响因素的探究》 编号 沟壑条数 深度 弯曲程度 ① 3 0.5cm 较大 ② 0.5 cm 较小 ③ 4 ④ ⑤ 8 如果能通过改变沟壑条数深度，弯曲程式度和粗糙程度，尽可能增大水流对螺旋锥的作用，那么它的用途将会很广，尤其可能将它用于发电等，希望此份报告能对生产生活有所帮助。

模型制作 《飞行玩具机器猫》 《电动竹蜻蜓》

学生 教师 完成研究性学习修得学分。 优秀的作品参加各级比赛。 设计成果与生产厂家合作。 喜欢动手敢于质疑崇尚创新的校园文化氛围。 创意作品可申请国家专利。 喜欢动手敢于质疑崇尚创新的校园文化氛围。 教师 丰富习题设计的情景素材。 促进课堂教学模式的优化。 实现演示实验器材的改进。 编撰特色校本课程的教材。

优化课堂教学 创设情景、引入课题 返回 A B F G K C D E M 《机械振动》 《电磁感应现象》

返回 优化课堂教学 联系实际、验证规律 “超球”现象

返回 优化课堂教学 激发疑问、承上启下 为什么泡泡是彩色的？ 彩色条纹变化的原因？

返回 优化课堂教学 开设“窗口”、拓宽视野 球周围激发电场，球内的与大地之间存在电势差，当用手（人与大地相连）触及球时，球周围的电场、电势分布不再均匀对称，故辉光手指的周围变得更为明亮，产生的弧线顺着手指的触摸移动而游动扭曲。 线圈固设于基座内并位于磁铁的下方，线圈与电路板连接，由太阳能电池供电给电路板，通过电路板内的控制电路控制线圈的磁性，使线圈所产生的磁场与磁铁的磁场形成相互作用力，同名磁极互相排斥，驱使摆动件摆动。

开发演示实验 科学玩具在物理实验开发中的直接应用 一些玩具本身就是一件精美的物理仪器或教具，在教学上应用玩具可以先利用玩具的趣味性来吸引学生的注意力，引起学习动机，进一步利用玩具的操作来说明一些科学原理或现象，把玩具作为科学探究的对象。只要教师加以适当地引导，就能使学生从单纯的感兴趣到进行系统的科学探究。 返回

开发演示实验 科学玩具在物理实验开发中的技术移用 返回

开发演示实验 科学玩具在物理实验开发中的一器多用 气球 激光笔 返回

返回 编写物理习题 假设横截面为圆形的光纤，直径为D，普通塑料如聚苯乙烯折射率为n=1.4，将其弯曲成如图所示形状，弯曲部分可视为半圆，其半径为R，一束平行光从光纤直线部分的横截面A垂直地射入，要使光能够全部从光纤另一端B射出，则R与D的比值至少多少？ R与D的比值至少为2.5

返回 编写物理习题 强强的妈妈给他买了一支水枪，与原有的水枪相比个头更大，仔细分析其原理是充气后依靠气压将水射出，结构示意图如图所示，由于家里空间太小，不容易用实验的办法测出水枪的最大射程。请你想办法利用一些物理规律帮强强估算充气水枪的射程。（以下测得数据供选择：水枪蓄水容器的容积约为0.3升，现已充水达0.2升，枪壳前端的充气装置每次压入常压下的气体约0.015升，每次射击前充气20次，出水管口径0.5cm，水的密度为1×103 kg/m3，当天气压约为1×105Pa，持枪时枪离地面高度为1m，不计水在水管中所受阻力。） v=20m/s s≈8.9m

编写物理习题 物理量的测量的方法： m：电动飞鸽的质量，用配重进行 改变，用天平进行测量； ω：用秒表记录飞行30圈的总时间 返回 编写物理习题 物理量的测量的方法： m：电动飞鸽的质量，用配重进行 改变，用天平进行测量； ω：用秒表记录飞行30圈的总时间 t，然后算出周期T=t/30，再 由ω=2π/T求得； R: 采用投影法，用激光笔将飞鸽 的影子竖直投射到塑料透明尺 上，便可读得影子到悬点的间 距r。

返回 设计课外活动 探究性制作活动 纸飞机机翼角度和飞行时间的关系 平衡鸟制作 玩具敲打琴发音原理

返回 设计课外活动 创造性发明活动 双（多）人滑板车 回形针的创新作品

校本课程 教案 讲义 校本课程开发 “重心类”玩具 原理分析与设计 相关玩具介绍 “飞行类”玩具 物理原理分析 “离心类”玩具 设计亮点讨论 “磁性类”玩具 “光学类”玩具 “电击类”玩具 “气压类”玩具 “传感类”玩具 “振动类”玩具 “浮力类”玩具 原理分析与设计 物理原理分析 设计亮点讨论 创意作品设计 实物模型制作 自制玩具比赛 相关玩具介绍 作品展览评价 校本课程 教案 讲义

课题研究的切入 活动报导

课题研究的切入 2010年夏季全国中学物理科技夏令营暨校本课程创新论坛

选修课程的开发 2011—2012 ——校本课程《科学玩具的物理原理与创新设计》的开发研究 高中物理学科带头人工作室的成立 人员 和 经费

什么是校本课程 校本课程的定义 校本： 课程： 校本课程： 作用与目的 对象与内容 条件与基础 华师大教育学博士郑金洲在《走向校本》中这样解释：一是为了学校，二是在学校中，三是基于学校。 课程： 一般认为是与学科等同或学科的总和。 西北师大李秉德主编的《教学论》认为：“课程就是课堂教学、课外学习以及自学活动的内容纲要和目标体系，是教学和学生各种学习活动的总体规划及其过程。” 校本课程： 静态元素 + 行为过程 在学校本土生成的，能体现各校的办学宗旨、学生的特别需要和本校的资源优势，由课程目标、课程组织、课程实施、课程评价等组成的系统。

课程目标： 课程组织： 课程实施： 课程评价： 什么是校本课程 校本课程的构成 ≠校本教材 指课程本身要实现的具体目标和意图。……具有一致性、补充性、针对性、开放性、生成性。 课程组织： 指确定课程的构成要素、课程内容和呈现形式。课程要素包括教科书、课程大纲、教师用书、课外读物、练习册、素材光盘等。 课程实施： 指付诸实践和走进课堂的过程。包括教学方法选择、师资队伍建立、时间地点安排以及课程试验和课程推广。 课程评价： 指对课程进行质量分析和监控的过程。包括课程评价和学业评价、师生评价和生生评价、终结性评价和形成性评价等。

开发课程的步骤 确定课题 收集资料 组织团队 编写讲义 教学实践 制定目标 撰写教材 形成课程 构建框架 课程的评价：意义？内容？组织？……

开发课程的步骤 制定目标 教育目标 课程目标 教学目标 指课程本身要实现的具体目标和意图。……具有一致性、补充性、针对性、开放性、生成性。 允许有一个模糊到清晰、笼统到具体的发展过程…… 教育目标 课程目标 教学目标 根据社会和人类发展的需要，概括地规定教育的发展方向，提出培养的要求。 规定了某一教育阶段的学生通过课程学习后再各方面期望实现的程度，它是确定课程内容、教学目标和方法的基础。 是教学中师生预期达到的学习结果和标准。其还可进一步细化为章节教学目标。 返回

开发课程的步骤 制定目标 课程总的设计理念为：让学生的人文素养、科学素养和技术素养得到全面发展。发展学生个性特长，培养动手实践、创新等综合能力。具体课程目标设置如下： （1）掌握科学玩具的物理原理； （2）理解当前市场上的玩具的设计亮点，理解技术在生产生 活中的作用； （3）体验设计与创造的乐趣，获得亲身参与实践的积极体验 和丰富经验； （4）形成对技术与科学的正确评价，发展对对社会、对自我 的责任感； （5）坚持学生的自主选择和主动探究，为学生个性充分发展 创造空间。面向学生的生活世界和社会实践，发展实践 能力，发展对知识的综合运用和创新能力。 返回

概念界定 举例介绍 迁移应用 思考讨论 动手操作 阅读材料 开发课程的步骤 构建框架 “重心类”玩具（季 倬） “飞行类”玩具（陈伟丁） “重心类”玩具（季 倬） “飞行类”玩具（陈伟丁） “电驱类”玩具（楼志刚） “磁性类”玩具（杨旭峰） “光学类”玩具（季 倬） “电击类”玩具（黄群峰） “电子类”玩具（童水龙） “光电类”玩具（傅文文） “振动类”玩具（王丹凤） “浮力类”玩具（王忠庆） 举例介绍 迁移应用 思考讨论 动手操作 返回 阅读材料

科学判断：专业网站、动手验证、多方求证…… 开发课程的步骤 收集资料 科学判断：专业网站、动手验证、多方求证…… 宁滥毋缺：实物、文本、图片、视频音频、动画…… 分类保存：文件夹、中文命名、时间…… 版权意识：尽量自主采集、来源网站、参考文献…… 返回

开发课程的步骤 教学实践 制定计划 走进课堂 招兵买马 考核评价 （1）师资：由物理学科教师组成 （2）地点与时间：其中市场调查地点在义乌玩具市场以及其它玩具卖场，时间为学生课余时间；原理分析以及设计讨论地点在物理实验楼二楼玩具研究专用教室，时间由学校教务处安排（每周二下午第三节1课时）；模型制作地点不限，课内时间不足利用课余或周末时间。 （3）教学实施： 学生根据自己的兴趣自愿报名参加， 在校本课程研修一年（3-6个单元），进行相关课程听课学习，开展学生 实际作品和实物模型制作比赛，可获对应学分。 课程实施过程可以穿插进行视频观看、模型展览、户外比赛等活动 可利用周末以及寒假、暑假的时间，进行深入市场调查与模型精细制 作，开展与玩具专业设计人员交流，与玩具生产商进行合作， 优秀作品参加省级、国家级创造发明比赛，优秀创意申请国家专利。 返回

开发课程的步骤 教学实践 1. 符合学生需要 2. 形式灵活多变 3. 凸显学习成果 4. 评价科学合理 返回

开发课程的步骤 撰写教材 学科专家+教育家+作家 概念界定 1.教材内容的科学性？ 举例介绍 2.教材内容的可读性？ 迁移应用 阅读材料 思考讨论 动手操作 迁移应用 1.教材内容的科学性？ 2.教材内容的可读性？ 3.教材内容的趣味性？ 4.教材编写的规范性？ 5.教材的结构框架是否合理？ 6.教材的概念分布密度是否适中？ 7.教材内容的思维梯度是否合理？ 返回

开发课程的后续思考 物理类的校本课程开发： 个人的兴趣与特长？ 学科的文化与特点？ 学生的需求与口味？ 学科的文化与特点？ 课程的开发质量 物理奥赛（提前招生备考）辅导 物理学史趣谈 物理高材生的历史穿越 物理（实验）思维方法的魅力 生活中常见的物理误区 绿色物理 自行车物理学 物理学前沿研究成果简介 魔术中的物理学 …… 学科的文化与特点？ 课程的开发质量 课程的开发价值 个人的专业成长

开发课程的收获 1.一定程度上可以实现自己的物理教学梦。 2.对常规课堂教学具有很好的反哺作用。 3.极大促进了教师个人的专业成长。 4.有助于教师个人做好职业生涯的规划。 ……

——《高中物理创新校本实验的开发与设计》 开发课程的后续思考 2013至…… ——《高中物理创新校本实验的开发与设计》 我们在2010至2012年期间，在前期对科学玩具的教育教学功能的系统研究基础上，成功开发了校本课程《科学玩具的物理原理与创新设计》，并在近几年的校本课程课堂教学实践中，积累了不少教学心得，取得了一些成绩。尤其是在研究与实践的过程中，对校本课程开发与高中物理实验创新设计的关系产生了浓厚的兴趣，在学校领导和有关专家的鼓励下，我们以义乌市高中物理学科工作室为组织平台，拟在接下来的时间就针对该命题做一个相对系统的回顾整理，并在进一步的课堂教学实践中对此做更为深入的研究。

开发课程的后续思考 人生处处是物理 大物理观 点点滴滴皆资源 大物理教学观 大物理教学资源观 大物理实验教学资源观 体育物理 曲艺物理 景观物理 玩具物理 军事物理 交通物理 人体物理 …… 家居物理 选修 课程 大物理实验教学资源观 演示实验 学生实验 课外探究 校园活动 校本 活动 物理 实验

开发课程的后续思考 户外实验的视频化 演示实验的程序化 《高中物理创新校本实验的开发与设计》 分组实验的竞技化 课外实验的生活化

课外实验的生活化 例:火柴盒从桌面上方下落，会发生弹跳而倒下，当盒芯抽出一定高度再落下，就能站立在桌面，为什么？(要求学生分析物理过程，运用建模方法处理问题)