創(chuàng)新型走馬燈的設計與實現(xiàn)

魏司琪 馬川月 姜成果 李艷梅 宋羽洹

摘? ?要：走馬燈在我國古代很受人們歡迎，特別是在春節(jié)、元宵節(jié)等重要節(jié)日里，在房屋外邊和城市的街道上都能看到。在古代走馬燈的基礎上，增添了磁場、線圈、小燈泡等部件，設計制作了創(chuàng)新型走馬燈，在制作過程中，注重培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力、協(xié)調(diào)能力、發(fā)現(xiàn)問題能力、分析問題能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力。在走馬燈周圍裝飾上古代經(jīng)典故事、美麗傳說和物理學家的精彩實驗圖案，激發(fā)學生想象力，喚起學生的情感意識和價值取向。這種實驗教學模式打破了傳統(tǒng)物理實驗教學由教師主宰課堂，學生按部就班操作的教學模式，在物理實驗教學中取得了較好的效果。

關鍵詞：創(chuàng)新型? 走馬燈? 綜合實驗能力

日常生活中有許許多多有趣的科學實驗，不斷豐富著人們的生活，引發(fā)人們的無限想象，喚起人們的情感意識，激勵人們不斷進取。例如早在北宋時期，祖先們就制作了走馬燈，在中秋節(jié)、春節(jié)和元宵節(jié)等重大節(jié)日中懸掛在房室外邊或城市的主要街道上，以渲染著節(jié)日氣氛。在走馬燈轉(zhuǎn)動裝置上裝飾上古代經(jīng)典故事、美麗傳說和科學家的精彩實驗圖案，傳播著古代文化，激發(fā)人們的想象力，催人奮進，喚起人們的情感意識和價值取向，所以走馬燈是古代重大節(jié)日里最具代表性的燈具之一。

1? 創(chuàng)新型走馬燈的內(nèi)涵

古代的走馬燈如圖1所示，由用白紙或彩紙糊裱上的木制或竹制框架、點燃的熱源、紙剪的各種姿態(tài)的馬、轉(zhuǎn)軸和葉片等構(gòu)成的。將上述這些部件有機地、合理地組合起來就是我們常見古代走馬燈。

創(chuàng)新型走馬燈是在古代的走馬燈基礎上構(gòu)建起來的。從原理上增添磁場和電場，從理念上在走馬燈轉(zhuǎn)動裝飾上增添了中國的一些古代經(jīng)典故事、古代物理學家的著名的物理實驗等等，從結(jié)構(gòu)上增添了磁鐵、線圈和燈泡等等，將這些增添部件有機地、合理地添加到古代的走馬燈上就構(gòu)成了創(chuàng)新型走馬燈[1-2]。

2? 創(chuàng)新型走馬燈的結(jié)構(gòu)

創(chuàng)新型走馬燈是由燃燒室、高溫熱源、轉(zhuǎn)軸、葉片、線圈、磁鐵、轉(zhuǎn)動裝飾（轉(zhuǎn)筒）、彩色小燈泡等構(gòu)成的。

3? 創(chuàng)新型走馬燈的工作原理

燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，使燃燒室內(nèi)空氣加熱，熱空氣膨脹向上流動吹到葉片上，帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)筒上裝飾物（走馬、中國傳統(tǒng)故事、戰(zhàn)爭中的英雄人物、物理學家的著名物理實驗等）轉(zhuǎn)動。依據(jù)法拉第電磁感應定律E=或E=，在葉片上布置好用漆包線制成的相應匝數(shù)的線圈，在線圈兩端接上彩色小燈泡，在線圈的上下表面加上強磁鐵，使磁力線垂直穿過線圈，隨著葉片的轉(zhuǎn)動使線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，從而在線圈內(nèi)產(chǎn)生電流，使小燈泡發(fā)光。在框架的玻璃紙上用黑色筆畫出多條細小的陜縫，光通過挾縫會產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象。

4? 走馬燈的制作與探究

4.1 熱源和燃燒室框架的制作

如圖2所示，找些重量較輕的木方或鋁合金長條，釘成或粘成長為42cm，寬為42cm，高為50cm的四方體，在下方底座對角線上對稱放置8支蠟燭，底座中間放一個小玻璃瓶或其他較光滑的東西，轉(zhuǎn)軸放在上面容易旋轉(zhuǎn)?？蚣芩闹苜N上玻璃紙。上方（頂座）拴一根繩子可提、可掛。頂座對角線的交點上打孔，轉(zhuǎn)軸的一端穿過此孔，一端落在底座較光滑的東西上，這樣一個燃燒室就做成了[3-4]。

4.2 轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸的制作

如圖3所示，找一塊較輕稍硬的紙板，裁出一個直徑為40cm的圓，圓心處留一個可供一根長硬塑桿穿過的孔，將圓周分為16等份，每等份圓心角為22.5°。并畫線做上記號，然后用刀沿線切出對稱的8個小口，并向外稍微析出，熱空氣就從此通過。在轉(zhuǎn)子上對稱分布三個多匝數(shù)的線圈，分別連接著不同顏色的小燈泡，線圈正下方安裝著強磁鐵[5-6]。

4.3 轉(zhuǎn)筒的制作

用材質(zhì)比較輕而結(jié)實的紙，做成圓筒，和轉(zhuǎn)輪完好粘貼。在轉(zhuǎn)筒上裝飾上彩色走馬、我國古代的經(jīng)典故事、物理學家的著名實驗、民族英雄人物、古代傳說等內(nèi)容[7]。

將熱源、燃燒室、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)筒等合理地組裝起來，就構(gòu)成了創(chuàng)新型走馬燈。

5? 用途

5.1 做成玩具，激發(fā)孩子的好奇心

創(chuàng)新型走馬燈制作完成后，轉(zhuǎn)筒上各式各樣的圖案，不同顏色的效果，轉(zhuǎn)子上不同顏色的光源，框架玻璃紙上做成的陜縫引起的干涉和衍射現(xiàn)象，可以激起小孩子的好奇心，吸引小孩子的興趣，同時也起到了早教的作用，鑿壁偷光告訴小朋友們貧寒可以勵志，艱苦的生活可以鍛煉人的毅力和勇氣，只有奮發(fā)圖強，才能使人登上成功之巔;民族英雄黃繼光的故事展現(xiàn)了高度的愛國主義精神，告訴小朋友們應該努力學習，不斷提高自身素養(yǎng)，將來成為對國家有用的人才，使祖國更加繁榮富強，為祖國添磚加瓦;物理學家牛頓的故事告訴我們在生活中要做到細心觀察，善于思考，勇于發(fā)現(xiàn)問題，勇于實踐[8]。

5.2 作為課堂實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

將創(chuàng)新型走馬燈制作作為物理實驗，能夠收到非常好的教學效果。創(chuàng)新型走馬燈的各個部分均可拆卸，學生們在課堂上可以自行組裝，為教師講解新課標中各種能量相互轉(zhuǎn)化的課程起到了很好的輔助作用，便于學生觀察實驗現(xiàn)象與理解本節(jié)課程內(nèi)容。同時也鍛煉了學生的觀察能力、動手能力、實際操作能力、分析問題等能力[9]。通過對走馬燈各個部分的組裝，可以培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維，學生親力親為，聯(lián)系生活實際，這種實驗教學模式打破了傳統(tǒng)物理實驗教學由教師主宰課堂，學生按部就班操作的教學模式，很好地體現(xiàn)了教師主導、學生主體的雙主教學模式[10]。

5.3 渲染節(jié)日氣氛，喚醒人們的情感意識和價值取向

創(chuàng)新型走馬燈制作完成后，在中秋節(jié)、春節(jié)和元宵節(jié)等節(jié)日中掛在房室外邊或城市的主要街道上，渲染著節(jié)日氣氛，為佳節(jié)昔日增光添彩。在走馬燈轉(zhuǎn)動裝置上裝飾古代經(jīng)典故事、美麗傳說和科學家的精彩實驗圖案，傳播著古代文化，激發(fā)人們的想象力，喚起人們的情感意識和價值取向。

6? 結(jié)語

傳統(tǒng)與現(xiàn)代，經(jīng)典與時尚相融合，充分理解古典的美學精華，賦予作品以獨特而又大氣統(tǒng)一的風格。方便人類生活同時重溫經(jīng)典故事，積極發(fā)揚中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。

在走馬燈的制作過程中，培養(yǎng)學生的觀察能力、想象能力、發(fā)現(xiàn)問題能力、分析問題能力和解決問題的能力，有利于激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，同時提高了學生學習物理的興趣。加強了學生的科學探究能力，自主學習能力，團隊協(xié)作能力等綜合能力。激發(fā)學生的學習熱情，引導學生從生活實際出發(fā)，善于留心生活中各種各樣的物理現(xiàn)象，學會觀察、探究、分析歸納和應用，同時強調(diào)了學生物理實驗的參與性和主動性，在學生掌握一般原理的基礎上進行實驗的創(chuàng)新，進行團隊合作，有利于培養(yǎng)學生的群體意識，形成強大的凝聚力，讓學生真正體會到自己不是單獨奮斗的個體，而是團隊中的一員。讓學生注重團隊合作，認真汲取每個人的意見，并且學會妥善處理與小組成員之間的沖突，尊重信任自己的伙伴，積極有效地進行溝通并交換彼此的意見和建議，彼此相互配合向組織的目標靠攏，不要一味強調(diào)自己的觀點并勇于接受完成自己在團隊中的任務，承擔自己的責任，努力提升團隊的凝聚力和創(chuàng)造力。

參考文獻

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