為學(xué)而教 提升素養(yǎng)
——兼評喬蘭執(zhí)教的“靜電現(xiàn)象的應(yīng)用”一課

王 高

為學(xué)而教 提升素養(yǎng)
——兼評喬蘭執(zhí)教的“靜電現(xiàn)象的應(yīng)用”一課

王 高

現(xiàn)代教學(xué)中倡導(dǎo)學(xué)生是主體、教師是主導(dǎo)的教學(xué)理念，在課堂教學(xué)內(nèi)容把握、教學(xué)方式選擇和教學(xué)價(jià)值追求方面體現(xiàn)在：把握學(xué)科本質(zhì)，凸顯物理學(xué)科特色；重視實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，親歷探究學(xué)習(xí)過程；借助問題解決，促進(jìn)核心素養(yǎng)提升。

學(xué)科本質(zhì)；實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)；問題解決；核心素養(yǎng)

筆者有幸參加了第12屆江蘇省 “杏壇杯”蘇派青年教師教學(xué)展評活動（太倉分賽區(qū)），理科組的9位參賽教師展現(xiàn)了不一樣的精彩，給我的最大啟發(fā)是他們都凸顯了本次活動的主題“人在課中央”，也讓我加深了對活動主題的認(rèn)識。“人在課中央”這一主題具有時(shí)代性、引領(lǐng)性，彰顯一種教學(xué)理念：教學(xué)中學(xué)生是主體，教師是主導(dǎo)，教師要充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，在教師的引導(dǎo)下，放開思維，通過實(shí)驗(yàn)探究、團(tuán)隊(duì)協(xié)作來解決問題、掌握知識，教學(xué)活動的中心不再是教師的“教”，而是學(xué)生的“學(xué)”。這一主題倡導(dǎo)一種教學(xué)行為：教師在教學(xué)中要?jiǎng)?chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生自主探索，創(chuàng)造實(shí)踐機(jī)會，讓學(xué)生動手體驗(yàn)，提供時(shí)間空間，讓學(xué)生交流分享、合作共贏。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)一種教學(xué)追求：通過課堂教學(xué)的實(shí)施，讓學(xué)生能夠動心——有興趣，動手——有體驗(yàn)，動腦——有思維，動情——有創(chuàng)造。本文以南京外國語學(xué)校喬蘭老師執(zhí)教的 “靜電現(xiàn)象的應(yīng)用”一課為例來領(lǐng)略、分享教學(xué)中的精彩。

一、把握學(xué)科本質(zhì)，凸顯物理學(xué)科特色

要教好物理，首先需要認(rèn)清物理學(xué)科的本質(zhì)，即物理到底是什么？物理是由“物”和“理”二字組成，“物”是事實(shí)證據(jù)，就是要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)是物理的根；“理”是理性思維，就是要以思維為中心，思維是物理的魂；物理與生活密不可分，從生活中來，到生活中去，生活是物理之源。豐富的生活資源讓物理教學(xué)內(nèi)容更加豐富，獨(dú)具匠心的實(shí)驗(yàn)探究讓物理教學(xué)過程更加精彩，扎實(shí)的思維訓(xùn)練讓學(xué)生智慧之門開啟。認(rèn)清物理學(xué)科本質(zhì)有助于我們對物理教學(xué)的理解和把握，使得物理課堂教學(xué)具有濃濃的“物理味道”：生活味、探究味、方法味。

教學(xué)中喬老師是通過對問題的理論分析來強(qiáng)化學(xué)生思維訓(xùn)練，再通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論分析的結(jié)果，具有很濃的探究味。例如，在理論分析得出 “靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零”后，教師引領(lǐng)學(xué)生用如圖1至圖4所示的自制實(shí)驗(yàn)器材來驗(yàn)證。手搖感應(yīng)起電機(jī)的一個(gè)金屬桿連接一金屬導(dǎo)體，在空間中產(chǎn)生電場。用一個(gè)自制的泡沫輕質(zhì)小球與起電機(jī)的一根金屬桿接觸后帶上電荷，把金屬籠罩在小球上，觀察帶電小球在導(dǎo)體內(nèi)部是否受到電場力，來判斷該空間是否有電場；接著，掀起金屬籠，再看看該處是否有電場存在。實(shí)驗(yàn)化抽象為形象，可視性強(qiáng)，效果好。

圖1

圖2

圖3

圖4

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，較好地展現(xiàn)了教師的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。她沒有選用驗(yàn)電器或驗(yàn)電羽，因?yàn)橛抿?yàn)電器驗(yàn)證電場存在時(shí)，會涉及到驗(yàn)電器的靜電感應(yīng)現(xiàn)象，學(xué)生的思維上需要有一個(gè)較大的跳躍，容易把注意力集中到為什么箔片張開就驗(yàn)證了電場的存在。驗(yàn)電羽需要與帶電場源電荷靠得很近才能觀察到被顯著吸引的現(xiàn)象，如果罩上金屬籠，金屬籠會和金屬導(dǎo)體間發(fā)生放電現(xiàn)象，可能會導(dǎo)致學(xué)生受電擊而出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，而選用帶電小球，比較直接地讓學(xué)生觀察帶電的泡沫小球在電場中偏轉(zhuǎn)情況來判斷空間是否存在電場。

在最后的“思維拓展”環(huán)節(jié)，教師設(shè)計(jì)了一個(gè)在練習(xí)中學(xué)生常常犯錯(cuò)的問題：“處于靜電平衡狀態(tài)的帶電導(dǎo)體，用移電球在其內(nèi)部取電與用導(dǎo)線直接從其內(nèi)部取電效果相同嗎？”讓學(xué)生在課后進(jìn)行研究，可以通過實(shí)驗(yàn)直接觀察現(xiàn)象，再思考現(xiàn)象背后的問題答案，進(jìn)一步深化學(xué)生的思維，提高他們思維的品質(zhì)。

二、重視實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，親歷探究學(xué)習(xí)過程

探究學(xué)習(xí)是把物理知識、技能與科學(xué)推理和批判性思維有機(jī)地整合在一起，產(chǎn)生新知識的過程。學(xué)生需主動參與、動手動腦、積極體驗(yàn)，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，獲取物理知識、領(lǐng)悟物理思想、學(xué)習(xí)物理方法。教師要善于為學(xué)生自主探究感興趣的問題提供時(shí)間和空間，為他們創(chuàng)設(shè)面對未知的“原始”問題情境，讓學(xué)生像科學(xué)家那樣獨(dú)立地嘗試用各種方法研究問題，在不斷嘗試的過程中開闊視野，發(fā)展能力，獲得知識，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣和科學(xué)精神，養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度。

本課教學(xué)中喬老師非常重視實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，既有現(xiàn)代的傳感器實(shí)驗(yàn)，又有利用廢舊物品自制的實(shí)驗(yàn)儀器，積極創(chuàng)造條件，讓學(xué)生動手體驗(yàn)，開展探究學(xué)習(xí)。

在引導(dǎo)學(xué)生分析處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體上電荷分布特點(diǎn)時(shí)，教師設(shè)計(jì)了問題串，引領(lǐng)學(xué)生思考、討論，親歷探究的過程。以下是教學(xué)片段。

師：當(dāng)導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，這個(gè)導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷分布在什么位置？請學(xué)生大膽地猜想。

生：導(dǎo)體的內(nèi)表面，外表面。

師：當(dāng)我們給導(dǎo)體帶上電荷，它們最終也會處于靜電平衡狀態(tài)，此時(shí)導(dǎo)體上的電荷會分布在什么位置？電荷的分布有什么規(guī)律？是均勻分布嗎？哪里又較密呢？請大家再猜。

生：在外表面，內(nèi)表面。電荷在尖端分布較密。

師：你的猜想有依據(jù)嗎？

生：因?yàn)閷?dǎo)體帶上的是同種電荷，同種電荷相互排斥，所以會排斥到最遠(yuǎn)端，而尖端是最遠(yuǎn)的。

師：接下來我們就用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)我們的猜想。

實(shí)驗(yàn)1：靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體上電荷的分布。

教師選用了一套高科技的設(shè)備——靜電傳感器，它可以定量地檢測出電荷量，靈敏度很高。如圖5、6所示，第一款傳感器（圖5）自帶液晶屏，用它來檢驗(yàn)導(dǎo)體內(nèi)部是否帶電。第二款傳感器（圖6）通過數(shù)據(jù)線與電腦相連，再通過電腦屏幕顯示電荷的多少來檢測導(dǎo)體外表面的帶電情況。

圖5

圖6

教師請一位學(xué)生配合完成實(shí)驗(yàn)。連接金屬籠和傳感器，打開傳感器后，將示數(shù)清零，罩上籠子，并調(diào)整實(shí)物投影的位置，讓學(xué)生觀察示數(shù)。

學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)：金屬籠內(nèi)部靜電傳感器的示數(shù)始終為零，金屬籠外部的傳感器顯示的示數(shù)不為零。

師生共同歸納得出靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體電荷的分布特點(diǎn)：（1）電荷分布在導(dǎo)體外表面，（2）導(dǎo)體的尖端處電荷密度大。

圖7

接著，教師再用自制的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證上面歸納的結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)2：驗(yàn)證導(dǎo)體電荷的分布特點(diǎn)。

如圖7所示，在一個(gè)金屬奶粉罐的側(cè)面釘上金屬釘子，在導(dǎo)體內(nèi)部和外表面處的釘子上都粘上驗(yàn)電羽，將頂上的導(dǎo)線與起電機(jī)金屬桿相連，搖動手柄使金屬奶粉罐帶上電荷。

學(xué)生發(fā)現(xiàn)：內(nèi)部的驗(yàn)電羽安然無恙，而外部的驗(yàn)電羽膨散開來，實(shí)驗(yàn)說明導(dǎo)體上的電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。

教師對這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)可謂是用心、精心，實(shí)驗(yàn)1中的傳感器創(chuàng)意新穎，利用了“數(shù)字靜電傳感器”，將導(dǎo)體內(nèi)部和外部的帶電情況定量地顯示出來，讓學(xué)生有了定量而可信的感官認(rèn)識。實(shí)驗(yàn)2是用自制教具，讓學(xué)生直觀地觀察到帶電導(dǎo)體的內(nèi)部不帶電，而外部帶電，同時(shí)尖端部位較之平坦部位電荷分布更加密集。

教學(xué)中的探究是以問題情境為動力、以科學(xué)方法為工具、以探究思維為靈魂，是真探究，它有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對物理產(chǎn)生親近感。這種教學(xué)向?qū)W生播種一種探究行為，使學(xué)生收獲一種探究習(xí)慣，培養(yǎng)一種探究能力。

三、借助問題解決，促進(jìn)核心素養(yǎng)達(dá)成

核心素養(yǎng)是知識、能力與態(tài)度的融合，真實(shí)的情境創(chuàng)設(shè)是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中所形成的物理觀念和科學(xué)思維需用于分析、解決現(xiàn)實(shí)生活中的各種問題，在問題解決中提高探究能力、增強(qiáng)實(shí)踐意識、養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的提升。

美國心理學(xué)家加德納說過：“設(shè)置一系列的情景，讓孩子自己去思考，自己找到解決問題的辦法，甚至發(fā)現(xiàn)一些需要靠創(chuàng)造性發(fā)揮才能解決的新問題?！苯處焺?chuàng)設(shè)一系列實(shí)驗(yàn)情境、問題情境，從問題入手，有效地促進(jìn)學(xué)生思考，給足學(xué)生探究的時(shí)間，讓學(xué)生在充分、全面的活動中積極、主動、靈活地掌握知識，自主地發(fā)展。

喬老師在教學(xué)中重視情境的創(chuàng)設(shè)，圍繞核心內(nèi)容展開教學(xué)。新課的引入是引用一檔科技類綜藝節(jié)目的炫酷表演視頻，兩位放電高手手指間耀眼的閃電在盤旋，驚險(xiǎn)刺激，但他們卻安然無恙。這樣的場景給學(xué)生強(qiáng)烈的懸念，激發(fā)他們探究奧秘的好奇心。在本課結(jié)束之時(shí)，教師回到視頻中的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解釋這個(gè)現(xiàn)象，通過問題解決，學(xué)以致用，讓學(xué)生獲得成就感，喚起學(xué)生的認(rèn)知思維，激發(fā)他們的內(nèi)驅(qū)力，使學(xué)生進(jìn)入探索者的角色，參與到更新的學(xué)習(xí)活動中去。

在靜電現(xiàn)象應(yīng)用中，教師選擇了用鋼板和小木屋搭建場景，用感應(yīng)線圈給鋼板加上高壓電，模擬出生活中常見的雷電現(xiàn)象，用毛線針加砝碼來模擬避雷針，讓學(xué)生對尖端放電有了直觀的體驗(yàn)，然后，讓學(xué)生閱讀書上有關(guān)內(nèi)容后，解釋避雷針如何保護(hù)房屋。接著，把尖端放電的原理應(yīng)用拓展到煤氣灶上的點(diǎn)火器、汽車發(fā)動的啟動裝置上去。

對于靜電屏蔽現(xiàn)象，教師先是演示了實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)電器在電場中發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，而金屬籠罩上后現(xiàn)象消失，幫助學(xué)生建立“靜電屏蔽”概念，這樣較為形象易于理解。接著，再次打開上課開始時(shí)視頻中兩位踩在高壓線圈上的發(fā)生尖端放電的演員圖片，調(diào)動學(xué)生的知識儲備，給學(xué)生提供解釋現(xiàn)象綜合應(yīng)用本節(jié)所學(xué)物理知識的情境，幫助學(xué)生提升應(yīng)用能力。之后的“電擊汽車”“高壓防護(hù)服”也是讓學(xué)生更多地參與到解釋應(yīng)用中來，也讓學(xué)生意識到物理學(xué)習(xí)的意義和作用，促進(jìn)學(xué)生意義建構(gòu)。

縱觀本節(jié)課的教學(xué)和說課，彰顯了執(zhí)教者的教學(xué)智慧，展現(xiàn)了個(gè)人教學(xué)特色，即有想法，體現(xiàn)在教學(xué)設(shè)計(jì)上，教材解讀精準(zhǔn)，學(xué)生分析精細(xì)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)精妙；有做法，體現(xiàn)在教學(xué)實(shí)施中，預(yù)設(shè)到位，生成精彩，效果優(yōu)良；有說法，體現(xiàn)在教學(xué)理念上，以學(xué)定教，參與體驗(yàn)。學(xué)生的智慧在悄然地生長，變得更加聰明、睿智。

G633.7

A

1005-6009（2017）59-0074-03

王高，江蘇第二師范學(xué)院（南京，210013）物理教育研究所所長，江蘇省教師培訓(xùn)中心（南京，210013）研究策劃部主任，正高級教師，江蘇省特級教師。