核心素養(yǎng)背景下高中物理演示實驗教學探討

劉繼

摘要：本文結合高中物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提出了以問題為中心的物理演示實驗統(tǒng)籌策略：“引入——探究——應用”，并通過具體課例對實驗的設計及教學進行了探討。

關鍵詞：核心素養(yǎng);演示實驗;統(tǒng)籌策略

物理教學離不開實驗，而演示實驗是物理實驗教學的重要組成部分。高中物理演示實驗主要是由老師或個別學生操作，其他學生觀察并思考，從中獲取相關物理知識的過程。演示實驗操作快捷，貼近生活，合理的演示實驗能立即吸引學生注意力，激發(fā)學生學習興趣。演示實驗可以將抽象的物理知識具體化，讓學生真實感受物理，加深對物理概念、規(guī)律的理解，有利于學生物理觀念的形成;學生在對實驗現(xiàn)象分析、規(guī)律探究的過程中不斷形成物理思維;學生通過自己設計演示實驗能提高對物理知識的應用能力、科學探究能力，激發(fā)學生探究未知的興趣，引導學生樹立正確的科學態(tài)度。加強演示實驗的設計與統(tǒng)籌是提高物理課堂教學效率的重要方法。

按照作用可將高中物理演示實驗分為三種，第一種是引入型演示實驗，第二種是探究型演示實驗，第三種是應用型演示實驗。引入型演示實驗主要用在每個知識學習的開始階段，它的作用是創(chuàng)設物理情境、產生認知沖突、引發(fā)問題與思考。探究型演示實驗的作用是引導學生自己去觀察現(xiàn)象、分析原理、總結規(guī)律，在探究過程中建立科學的物理概念，加深對物理規(guī)律的理解。應用型演示實驗一般是放在新知識學習之后，它的主要目的是加深對所學知識的理解，培養(yǎng)學生對知識的應用能力，提升學生知識遷移能力，讓學生感受物理的作用，培養(yǎng)學生學習物理的興趣。有時也可以引導學生自主設計應用型的演示實驗，這既能加深對知識的理解，也能提高學生應用物理的能力和科學探究能力。

下面以2006人教版物理選修32《渦流》這一節(jié)為例，介紹演示實驗的設計與統(tǒng)籌。本節(jié)課共進行了九次實驗，以神奇的“落磁實驗”表演引入，讓學生產生認知沖突，激發(fā)其探究的欲望;通過線圈進出磁場、鋁框進出磁場、鋁板進出磁場三個探究型演示實驗，幫助學生建立電磁阻尼的概念，同時培養(yǎng)學生科學的物理思維：整塊金屬導體內部可等效為無數(shù)個閉合回路，這就為后面渦流的學習做好了知識鋪墊;學生自主完成課本做一做的實驗并分析原理，起到學以致用，促進學生知識遷移的作用;引導學生用逆向思維思考并演示，得出電磁驅動的概念;轉動蹄形磁鐵從而帶動兩磁極間的鋁框跟著一起轉動，進一步加深了學生對電磁驅動概念的理解，也為交流感應電動機的學習打下了基礎，更讓學生感受到物理知識在生活中的應用;再通過兩個連續(xù)的探究演示實驗，引出渦流的概念，并感受渦流的熱效應，并認識到電磁阻尼和電磁驅動是渦流的機械效應的體現(xiàn)，從而達到認識上的統(tǒng)一。具體實驗統(tǒng)籌及問題引導如下：

1.引入型實驗：強磁體在鋁管中下落。問題：磁體對鋁管沒有吸引，為什么在下落過程中會受到阻礙？目的：產生認知沖突，激發(fā)學習興趣。

2.探究型實驗：閉合線圈在磁場中進出。問題：線圈進出磁場時線圈中產生的感應電流方向如何？線圈所受安培力的方向如何？安培力對線圈運動的作用效果如何？目的：從熟悉的情景入手，鞏固左右手定則及楞次定律，引出電磁阻尼的概念。

3.探究型實驗：中間挖空的鋁板進出磁場。問題：如果將閉合線圈更換為中間挖空的鋁板情況如何？目的：學生意識到挖空的鋁板相當于一個閉合回路。

4.探究型實驗：整塊鋁板進出磁場。問題：如果中間的空洞不斷縮小呢？如果是一塊完整的鋁板呢？目的：讓學生深入思考，同時產生認知沖突，認識到整塊金屬板內部自成回路，與磁場發(fā)生相對運動時也能產生感應電流（渦流）。

5.應用型實驗：用手晃動微安表，再將兩接線柱連在一起晃動，觀察差別。問題：電磁阻尼在實際中有哪些應用呢？為什么靈敏電流表在運輸時總要用導體把兩個接線柱連在一起？目的：培養(yǎng)學生的動手能力、觀察能力和分析問題的能力，促進知識遷移，進行知識評估。

6.探究型實驗：逆向再做電磁阻尼擺實驗，即鋁板不動，讓磁體運動。問題：剛才的實驗中是導體進出磁場，如果導體不動，磁場相對導體運動呢？目的：培養(yǎng)學生逆向思維能力，進一步加深對楞次定律的理解，得出電磁驅動的概念，并認識到電磁阻尼和電磁驅動其實是一個問題的兩個方面。

7.應用型實驗：在蹄形磁鐵的兩極間放一閉合鋁框，磁鐵與鋁框均能繞中間軸轉動，現(xiàn)轉動磁鐵，觀察鋁框的運動及方向。問題：電磁驅動現(xiàn)象在實際生產生活中有什么應用呢？目的：培養(yǎng)學生觀察能力和分析問題能力，并以此介紹交流感應電動機原理，讓學生感知物理知識在實際中的應用和價值，培養(yǎng)學生學習物理的熱情。

8.探究類實驗：在可拆變壓器原線圈通入交變電流，放在其附近的線圈中的小燈泡變亮。問題：小燈泡為什么會變亮？有哪些方式能產生感應電流？目的：引導學生通過思考，鞏固產生電磁感應現(xiàn)象的兩種基本類型，動生和感生，復習互感原理，也為下一章學習變壓器做鋪墊。

9.探究類實驗：將連接小燈泡的線圈更換成整塊銅制容器，加入少許水，通電后觀察現(xiàn)象，并請學生上臺觸摸鐵芯。問題：整塊銅制容器里面的水為什么會變熱？鐵芯為什么會熱？目的：引導學生建立渦流的概念，感受渦流的熱效應，并認識到電磁阻尼、電磁驅動和渦流本質上都是電磁感應現(xiàn)象，使學生對這三個知識形成了統(tǒng)一認知。

參考文獻：

[1]許國梁.中學物理教學法[M].高等教育出版社，1993.

[2]其木格，林海河，郭繼成.物理演示實驗設計：以問題為導向——兼論課堂教學中演示實驗的統(tǒng)籌問題[J].內蒙古師范大學學報，2007（12）.

（作者單位：揚州市江都區(qū)第一中學，江蘇 揚州225200）