隨堂實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的價(jià)值與策略研究

韋葉平

(江蘇省武進(jìn)高級(jí)中學(xué)，江蘇 常州 213161)

物理實(shí)驗(yàn)是物理工作者有目的、有計(jì)劃地利用儀器、設(shè)備，在人為控制的條件下使物理現(xiàn)象反復(fù)再現(xiàn)，從而進(jìn)行觀測(cè)研究的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng).其主要特征表現(xiàn)為理想化(簡(jiǎn)化、純化、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程)、可觀測(cè)(加速與延緩、重復(fù)與再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)，是一種科學(xué)研究方法.

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，中學(xué)物理教學(xué)的主陣地在課堂.因此，做好隨堂實(shí)驗(yàn)對(duì)提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)起著關(guān)鍵性作用.

1 隨堂實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

隨堂實(shí)驗(yàn)是穿插在課堂教學(xué)中的學(xué)生小實(shí)驗(yàn)，也可稱(chēng)作邊教邊實(shí)驗(yàn)或邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn).主要具有以下特點(diǎn).

(1) 隨堂實(shí)驗(yàn)通常與教師的講解密切配合，可以是一個(gè)小實(shí)驗(yàn)或者是一組系列小實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)時(shí)間可以是幾分鐘或者是幾十分鐘；組織形式可以是演示實(shí)驗(yàn)或者是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)可以是實(shí)驗(yàn)室，通常是教室.

(2) 隨堂實(shí)驗(yàn)可以使用正規(guī)的配套儀器，也可以利用隨手可取的日常生活用品自制教具、學(xué)具進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

(3) 隨堂實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生通過(guò)親自動(dòng)手、具身體驗(yàn)來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)，有利于發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和主體性，讓學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生.

(4) 隨堂實(shí)驗(yàn)的間隙穿插教師的啟發(fā)、引導(dǎo)、講解、評(píng)價(jià)或師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，有利于擴(kuò)大課堂內(nèi)師生的信息交流，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、批判質(zhì)疑能力和問(wèn)題解決能力.

(5) 隨堂實(shí)驗(yàn)小型靈活、運(yùn)用方便，在教學(xué)中可以增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、證據(jù)意識(shí)和創(chuàng)造性思維.

(6) 隨堂實(shí)驗(yàn)可以在創(chuàng)設(shè)情境、提出問(wèn)題；科學(xué)探究、總結(jié)規(guī)律；遷移應(yīng)用，解決問(wèn)題等課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮不同作用.

2 隨堂實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原則

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是指實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新和實(shí)驗(yàn)操作的創(chuàng)新，隨堂實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)需要遵循新穎性、有價(jià)值、能體驗(yàn)、可推廣等原則.

(1) 新穎性.一是實(shí)驗(yàn)器材本身具有新穎性，如DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不僅可以精確測(cè)量微小量，而且可以顯示微觀變化過(guò)程；在數(shù)據(jù)處理上可以實(shí)現(xiàn)定量計(jì)算、定量作圖、圖表呈現(xiàn)等功能.二是實(shí)驗(yàn)操作的新穎性，如在探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件時(shí)，筆者將長(zhǎng)細(xì)導(dǎo)線與靈敏電流表連接成閉合回路，用一根導(dǎo)線切割磁感線，G表發(fā)生微弱偏轉(zhuǎn)；將導(dǎo)線繞幾圈用多根導(dǎo)線切割磁感線，G表發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)；再繞成幾十匝線圈切割磁感線，G表發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn).實(shí)驗(yàn)操作的創(chuàng)新讓學(xué)生直觀比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，掌握物理規(guī)律，學(xué)會(huì)放大法等科學(xué)方法，變常規(guī)實(shí)驗(yàn)為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn).

(2) 有價(jià)值.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的價(jià)值不僅僅局限于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，更要通過(guò)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境生成有價(jià)值的問(wèn)題，并將知識(shí)融合到問(wèn)題情境中.讓學(xué)生在重演知識(shí)的發(fā)生過(guò)程和探尋規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程中，形成物理觀念，掌握科學(xué)方法，理解科學(xué)本質(zhì)，并能在新的情境中遷移應(yīng)用解決實(shí)際問(wèn)題，體驗(yàn)到思維的批判性、嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性和創(chuàng)造性.

(3) 能體驗(yàn).自制多組器材變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)性；變指定器材實(shí)驗(yàn)為自主選擇器材實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的能動(dòng)性；基于教材實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)具有針對(duì)性的自制課外實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性.學(xué)生在從實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)到物理圖像再到抽象知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程中，把抽象的語(yǔ)言變成形象的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從而把感性認(rèn)識(shí)上升到理性思維的發(fā)展和對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí).

(4) 可推廣.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新需要體現(xiàn)可以借鑒、容易推廣，能服務(wù)于常態(tài)課堂教學(xué)的價(jià)值.實(shí)驗(yàn)裝置過(guò)于復(fù)雜、高端不便用于隨堂學(xué)生實(shí)驗(yàn)中去，筆者倡導(dǎo)低成本實(shí)驗(yàn)進(jìn)課堂.常見(jiàn)的生活用品或?qū)嶒?yàn)室中的常規(guī)器材等就地取材，制作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、現(xiàn)象明顯、有趣有效的低成本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)于熟悉的東西更加親切，更易理解，也是物理來(lái)源于生活，又應(yīng)用于生活的體現(xiàn).

3 隨堂實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的價(jià)值與策略

物理教育家朱正元教授“壇壇罐罐當(dāng)儀器、拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”；劉炳昇教授“小實(shí)驗(yàn)、大智慧”，都強(qiáng)調(diào)利用身邊隨手可得的普通物品做實(shí)驗(yàn)，不但具有簡(jiǎn)便、直觀、親切等優(yōu)點(diǎn)，而且有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新意識(shí).

3.1 為建構(gòu)物理模型創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，僅實(shí)現(xiàn)了淺層次學(xué)習(xí)目的.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化、純化感性材料，建構(gòu)物理模型，發(fā)展科學(xué)思維.

在“靜電屏蔽”教學(xué)時(shí)，展示一只用錫紙包裹的手機(jī)，教師現(xiàn)場(chǎng)試圖將其撥通卻不能成功，如圖1.接著，考慮到這部分知識(shí)作為“了解”的要求，因此，多數(shù)教師告知學(xué)生這是靜電屏蔽現(xiàn)象，導(dǎo)體空腔內(nèi)的電場(chǎng)保持為0，外電場(chǎng)對(duì)手機(jī)不會(huì)產(chǎn)生影響.自然過(guò)渡到電梯廂中的手機(jī)信號(hào)弱、超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服、高壓輸電線上方的導(dǎo)線與大地相連，形成一個(gè)稀疏的金屬“網(wǎng)”等生活應(yīng)用.筆者并未急于用告知的概念解釋現(xiàn)象，而是引導(dǎo)學(xué)生將錫紙抽象成規(guī)則的長(zhǎng)方形導(dǎo)體，處于理想化的勻強(qiáng)電場(chǎng)E0中.導(dǎo)體內(nèi)的自由電子定向移動(dòng)，最終產(chǎn)生與E0大小相等、方向相反的電場(chǎng)E′，導(dǎo)致導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)處處為0.

圖1 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體

基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)物理模型的抽象概括過(guò)程是科學(xué)思維的一個(gè)方面.物理實(shí)驗(yàn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)創(chuàng)設(shè)有一定目的的真實(shí)性任務(wù)情境，學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)情境所提供的信息去建構(gòu)物理模型，經(jīng)過(guò)科學(xué)推理和科學(xué)論證的過(guò)程，促進(jìn)對(duì)知識(shí)的掌握，實(shí)現(xiàn)淺層學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變.

3.2 巧用生活物件實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新可以表現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)本身就是獨(dú)特的，也可以是將大家熟知的東西用獨(dú)特的方式來(lái)呈現(xiàn)，卻能幫助學(xué)生理解物理規(guī)律，達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，也是很有實(shí)驗(yàn)價(jià)值的.

在“靜電的防范”教學(xué)時(shí)，高壓感應(yīng)線圈、兩塊金屬圓盤(pán)、一根鐵釘即可組裝成避雷針實(shí)驗(yàn)裝置.沾滿(mǎn)酒精的酒精棉置于鐵釘下方的金屬盤(pán)上，接通電源，電火花放電瞬間將其點(diǎn)燃.實(shí)驗(yàn)拉近了物理與生活的距離，現(xiàn)象更加震撼，學(xué)生能直觀感受到雷擊的危害.很多教師止步于此，學(xué)生了解了尖端放電現(xiàn)象，但并不能理解避雷針的原理.

圖2 避雷針實(shí)驗(yàn)裝置

在此基礎(chǔ)上，筆者演示第2個(gè)實(shí)驗(yàn).將1根大頭針插入酒精棉，針尖與下方金屬板接觸，針帽明顯高于酒精棉，位于鐵釘?shù)南路?接通電源，鐵釘與大頭針之間發(fā)生劇烈的放電現(xiàn)象，但酒精棉卻安然無(wú)恙，如圖2.教師進(jìn)一步介紹，避雷針的標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)呼應(yīng)該是“接閃桿”，引雷上身，通過(guò)接地裝置引入地下，從而起到保護(hù)建筑物的作用.一次簡(jiǎn)單的改裝，兩次對(duì)比鮮明的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)近距離的觀察、體驗(yàn)，物理規(guī)律的理解水到渠成.

3.3 自制實(shí)驗(yàn)探究的多元化設(shè)計(jì)

有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是建構(gòu)物理概念、理解物理規(guī)律常用的重要方式.當(dāng)然，也有些教師在認(rèn)識(shí)上存在著一定的誤區(qū)，認(rèn)為所有物理規(guī)律都需要從實(shí)驗(yàn)中得出，所有物理概念都需要用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，從而導(dǎo)致隨堂實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單堆砌、多而繁雜，知識(shí)碎片化.

圖3 導(dǎo)體上的電荷分布

在“靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)”教學(xué)時(shí)，筆者利用金屬茶葉桶自制了演示實(shí)驗(yàn)器材，如圖3.手搖感應(yīng)起電機(jī)使金屬桶帶電，與金屬桶內(nèi)表面粘連的驗(yàn)電羽并未張開(kāi)；外表面的驗(yàn)電羽、與金屬桶連接的鐵釘尖端處的驗(yàn)電羽，張角依次變大；鐵釘尖端附近形成“靜電風(fēng)”，蠟燭火焰的方向偏移，好像被風(fēng)吹動(dòng)一樣.接著，學(xué)生便可以嘗試解釋?zhuān)候?yàn)電器金屬桿上端為什么固定一個(gè)金屬球而不是做成針尖形狀？避雷針頂端為什么做成尖形而不是球形？

自制實(shí)驗(yàn)器材整合了教材中的多個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，將分步操作得到的多個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象同時(shí)呈現(xiàn)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的對(duì)比性，更有利于學(xué)生在比較中直觀理解科學(xué)本質(zhì)，在新的情境中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的應(yīng)用遷移.

3.4 基于常規(guī)實(shí)驗(yàn)提出有思維的問(wèn)題

教材中的演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)都是編者反復(fù)醞釀、篩選出來(lái)的，有一些看似常規(guī)的實(shí)驗(yàn)，如果能巧妙應(yīng)用，提出有思維的問(wèn)題，也能變常規(guī)實(shí)驗(yàn)為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn).

圖4 鏈球運(yùn)動(dòng)

在“曲線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)時(shí)，教材開(kāi)始就呈現(xiàn)“鏈球運(yùn)動(dòng)”的插圖(如圖4)，卻被很多教師忽視，或者不能領(lǐng)悟編者的意圖.取而代之的是將笨重的自行車(chē)搬進(jìn)課堂，觀察浸沒(méi)在水槽中的后輪飛速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水跡飛濺的震撼場(chǎng)面.筆者用小沙袋代替鏈球當(dāng)堂演示，重在提出問(wèn)題：鏈球運(yùn)動(dòng)到正前方時(shí)放手好嗎？鏈球運(yùn)動(dòng)到什么位置放手好？可以讓學(xué)生嘗試用小沙袋擊中正前方的目標(biāo)；也可以慢鏡頭播放運(yùn)動(dòng)員在側(cè)前方拋球的瞬間.學(xué)生在思維的碰撞和自主探究的過(guò)程中，自然進(jìn)入對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)速度方向的研究.

再如，教材中的演示實(shí)驗(yàn)：鋼球在磁鐵吸引下做曲線運(yùn)動(dòng).一些教師認(rèn)為得到“物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件”便達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?筆者在教學(xué)時(shí)，記下鋼球做曲線運(yùn)動(dòng)的墨跡，進(jìn)而提問(wèn)：怎樣對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量分析呢？引導(dǎo)學(xué)生建立直角坐標(biāo)系，用數(shù)理方法進(jìn)行理論探究，也為后面根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性定量研究曲線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律作鋪墊.可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新并不局限于實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新，對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)提出有意義的問(wèn)題引發(fā)科學(xué)思維，深入運(yùn)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果掌握科學(xué)方法、理解科學(xué)本質(zhì)，也能在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新價(jià)值.

3.5 在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮邏輯力量

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)手段數(shù)字化、操作過(guò)程簡(jiǎn)單化、測(cè)量呈現(xiàn)實(shí)時(shí)化、數(shù)據(jù)處理一體化、現(xiàn)象規(guī)律可視化等優(yōu)點(diǎn)，因?qū)嶒?yàn)器材本身的創(chuàng)新而被一線教師廣泛應(yīng)用于物理課堂教學(xué).如在微小量測(cè)量、顯化微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程、暫態(tài)量測(cè)量、非線性數(shù)據(jù)處理、復(fù)雜運(yùn)算等多個(gè)方面彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的局限性.

圖5 理想氣體狀態(tài)方程實(shí)驗(yàn)裝置

圖6 理想氣體p-V圖

“一鍵操作”式的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，往往導(dǎo)致學(xué)生沒(méi)有經(jīng)歷完整的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程、不能感悟到科學(xué)探究的魅力.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)要與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)整合，融合理論探究，發(fā)揮邏輯推理的力量，更加能夠發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力、邏輯思維能力和創(chuàng)造性思維，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新價(jià)值.

3.6 將課堂實(shí)驗(yàn)延伸到課外探究

由于課堂教學(xué)時(shí)間有限以及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的不完善性等因素，高中物理課堂教學(xué)往往不能像真正的科學(xué)研究一樣去探究規(guī)律、習(xí)得知識(shí)、理解科學(xué)本質(zhì).這需要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的意識(shí)和自主探究的能力，通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室、小課題研究、課外實(shí)踐活動(dòng)等，將課堂實(shí)驗(yàn)延伸到課外探究.

圖7 m一定，a-F擬合曲線

學(xué)生每次向小桶內(nèi)增加一個(gè)5 g砝碼(共30次)，用來(lái)代替小車(chē)受到的拉力F(F=m0g)；借助位移傳感器測(cè)得每次小車(chē)對(duì)應(yīng)的加速度a；在Excel表格中擬合30組數(shù)據(jù)得到a-F的平滑曲線，如圖7.學(xué)生在不斷的問(wèn)題和問(wèn)題解決中理解實(shí)驗(yàn)條件m0?m的真正意義，學(xué)會(huì)用物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題.令人驚喜的是學(xué)生在自主探究過(guò)程中，借助網(wǎng)絡(luò)查閱資料，通過(guò)合作探究、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，如將小車(chē)和小桶整體作為研究對(duì)象，或利用無(wú)線力傳感器直接測(cè)得拉力，或用傾斜軌道上小車(chē)自身的下滑力作為動(dòng)力等創(chuàng)新方案，使實(shí)驗(yàn)探究不再受m0?m的條件牽制.在此過(guò)程中，學(xué)生的科學(xué)探究能力得到提高，科學(xué)思維得到發(fā)展，物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)真正落地.

4 基于實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的課堂重構(gòu)

基于實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的課堂重構(gòu)，就是以實(shí)驗(yàn)為載體、以思維為主線，重新定位教學(xué)目標(biāo)、重新規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容、重新設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程、合理轉(zhuǎn)變師生關(guān)系，實(shí)現(xiàn)以關(guān)聯(lián)與建構(gòu)、理解與批判、遷移與應(yīng)用為特征的深度學(xué)習(xí)，達(dá)成物理教學(xué)從知識(shí)型課堂向素養(yǎng)型課堂轉(zhuǎn)變.

4.1 以系列關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)重構(gòu)課堂

實(shí)驗(yàn)最終都應(yīng)用于課堂、服務(wù)于課堂，為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的服務(wù).實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新更要突出創(chuàng)設(shè)情境、啟發(fā)思考、建構(gòu)知識(shí)、發(fā)展思維的作用.因此，筆者不提倡用多個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單堆砌來(lái)驗(yàn)證規(guī)律.教師要善于做好3個(gè)實(shí)驗(yàn)：引課實(shí)驗(yàn)——搭設(shè)階梯、創(chuàng)設(shè)情境、引發(fā)問(wèn)題；課堂實(shí)驗(yàn)——科學(xué)探究、激發(fā)思維、總結(jié)規(guī)律；結(jié)課實(shí)驗(yàn)——時(shí)空延伸、遷移應(yīng)用、解決問(wèn)題.

“牛頓第一定律”一課的知識(shí)難度較低而人文性較強(qiáng)，側(cè)重于物理學(xué)史料介紹.一些教師在一節(jié)課中圍繞慣性和慣性定律演示了十多個(gè)創(chuàng)新小實(shí)驗(yàn)，令人眼花繚亂、課堂氣氛空前活躍，但思維性較低、表演成分較多.筆者在3個(gè)環(huán)節(jié)分別設(shè)置了男女生“吹乒乓球挑戰(zhàn)”、創(chuàng)新“伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)”、“單手撕紙條競(jìng)賽”等3個(gè)實(shí)驗(yàn)，始終圍繞慣性定律這個(gè)主題，實(shí)驗(yàn)力求創(chuàng)新又恰到好處，滲透人文性的史料教學(xué)，遵循學(xué)生思維發(fā)展的規(guī)律重構(gòu)課堂，受到較好的教學(xué)效果.

4.2 以一個(gè)核心實(shí)驗(yàn)重構(gòu)課堂

有些物理規(guī)律的得出思維量較大、邏輯性較強(qiáng)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)設(shè)定的一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行進(jìn)行反復(fù)、深入的實(shí)驗(yàn)探究，結(jié)合邏輯思辨的過(guò)程才能歸納出結(jié)論.一系列獨(dú)立的小實(shí)驗(yàn)往往不能直接揭示物理規(guī)律的本質(zhì).筆者認(rèn)為，通過(guò)自制或整合設(shè)計(jì)一個(gè)核心實(shí)驗(yàn)重構(gòu)課堂，學(xué)生就一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深度探究，從而培養(yǎng)思維的深刻性、邏輯性、發(fā)散性、創(chuàng)造性，達(dá)成理解物理規(guī)律和科學(xué)本質(zhì)的深度學(xué)習(xí).

圖8 自制大型螺線管和感應(yīng)小線圈

“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”一課，教材設(shè)置了3個(gè)實(shí)驗(yàn)，反復(fù)驗(yàn)證感應(yīng)電流的產(chǎn)生與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化有關(guān)，卻不能直觀反映與面積S的變化有關(guān).特別是實(shí)驗(yàn)3“模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)”，探究情景單一、電路較為復(fù)雜，學(xué)生很難將思維集中到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、規(guī)律本質(zhì)的歸納上來(lái).筆者自制了大型螺線管，與學(xué)生電源、開(kāi)關(guān)、變阻器串聯(lián)成閉合電路，提供管內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和管外的非勻強(qiáng)磁場(chǎng)；自制感應(yīng)小線圈和G表連接成另一個(gè)閉合電路，如圖8.

學(xué)生將感應(yīng)線圈插入、拔出通電螺線管的過(guò)程，或放入其中保持靜止；感應(yīng)線圈在管內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)上下平動(dòng)、水平推動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、用手?jǐn)D扁線圈；感應(yīng)線圈在管外非勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)；通過(guò)斷開(kāi)、閉合開(kāi)關(guān)，迅速改變變阻器的阻值……學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中反復(fù)追問(wèn)“切割磁感線就一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？”“不切割磁感線能產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？”“感應(yīng)電流的產(chǎn)生與哪些因素有關(guān)？”等等.教師通過(guò)整合多個(gè)實(shí)驗(yàn)為一個(gè)核心實(shí)驗(yàn)重構(gòu)課堂，讓學(xué)生在不斷的問(wèn)題和問(wèn)題解決中進(jìn)行深層探究，從而感悟科學(xué)研究的方法和知識(shí)的發(fā)生過(guò)程，培養(yǎng)了批判性思維、問(wèn)題解決能力、創(chuàng)造性思維等高階思維能力.