關(guān)于利用自制教具培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)的教學(xué)實踐

樓志剛

摘 要：物理是一門緊貼生活的學(xué)科，許多知識來源于生活又應(yīng)用于生活。如今學(xué)生對生活經(jīng)驗的積累及對事物的觀察經(jīng)歷都非常欠缺，因此課堂上能夠?qū)⒁恍┪锢憩F(xiàn)象通過實驗教具呈現(xiàn)給學(xué)生顯得非常重要，不但能夠加深對物理概念的理解，而且有利于激發(fā)學(xué)生探究的興趣和培養(yǎng)探究的能力。在物理選修3-1“靜電現(xiàn)象的應(yīng)用”這一節(jié)中自制教具“雷電的產(chǎn)生的危害及防護(hù)”的課堂實踐取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：物理核心素養(yǎng);自制教具;觀察分析;尖端放電

物理學(xué)與人類生活、社會、科技的發(fā)展息息相關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力是中學(xué)物理課程的價值所在。物理以感知為基礎(chǔ)，需要有一個從具體到抽象的過程、方法和態(tài)度，不是簡單地教給學(xué)生一套邏輯規(guī)則。它從起始階段就扎根于認(rèn)識過程中，需要在豐富的感知中進(jìn)行科學(xué)的概括和抽象。所以物理教學(xué)從本質(zhì)上講，就是讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程與方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、探究能力和科學(xué)觀念。

物理課堂應(yīng)貼近學(xué)生的生活，盡可能地將物理現(xiàn)象呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生從課堂展示的現(xiàn)象去探究并認(rèn)識物理規(guī)律，同時應(yīng)將學(xué)生認(rèn)識到的物理知識和科學(xué)研究方法與社會實踐及其應(yīng)用結(jié)合起來，讓學(xué)生體會到物理在生活與生產(chǎn)中的實際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

課堂中物理現(xiàn)象的驗證離不開演示實驗。信息化的普及與發(fā)展，雖然給社會帶來了很多便利，但也產(chǎn)生了一些負(fù)面影響。例如，學(xué)生對許多事物的了解來源于虛擬世界，缺乏立體的感官認(rèn)知。教師也為了圖方便利用多媒體播放圖片、視頻來代替實物展示，甚至用軟件制作的虛擬實驗來代替演示實驗，導(dǎo)致學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力低下。針對上述問題，比較有效的方法是教師應(yīng)根據(jù)課堂教學(xué)的需要開發(fā)出相應(yīng)物理教具展示物理現(xiàn)象，進(jìn)而開展物理教學(xué)。

課堂案例：物理課本選修3-1中“靜電現(xiàn)象的應(yīng)用”這一節(jié)， 其內(nèi)容的重點是運用電場有關(guān)知識，分析、推理出實驗現(xiàn)象的成因，也是本節(jié)課一大難點，如尖端放電現(xiàn)象，在日常生活中最為常見的是雷電現(xiàn)象，然而學(xué)生對雷電的本質(zhì)并不了解，更鮮有經(jīng)歷過雷電造成的災(zāi)害，因此很有必要在課堂中通過實驗將雷電現(xiàn)象的產(chǎn)生及產(chǎn)生的災(zāi)害現(xiàn)象呈現(xiàn)給學(xué)生。筆者開發(fā)了一款用于演示雷電產(chǎn)生的危害及防護(hù)的教具，應(yīng)用在課堂中產(chǎn)生了非常好的教學(xué)效果。本裝置主要是利用馬克思發(fā)生器產(chǎn)生高壓電場，在一個矩形箱體中上下兩個表面分別固定有金屬片代表云層和地面。將兩個金屬片分別與馬克思發(fā)生器的正負(fù)極輸出連接。將按鈕開關(guān)閉合，上下兩個金屬片之間就會產(chǎn)生高壓電場并放電，相當(dāng)于真實地模擬了云層和地面之間的放電現(xiàn)象。

教師演示：在箱體放置兩個等高金屬棒，一個頂端呈球形，一個頂端尖銳，然后閉合按鈕開關(guān)，學(xué)生可以觀察到雷電總是選擇尖銳的金屬棒放電。

教師提問：大家能不能利用已學(xué)知識解釋雷電為何總是劈到尖銳的金屬柱呢？

學(xué)生通過分析并查閱課本得出結(jié)論：頂端尖銳的金屬尖端電荷密度大，電場強度強，空氣容易電離，被電離出的帶電粒子在電場作用下發(fā)生定向移動產(chǎn)生電流，即尖端放電現(xiàn)象。

教師進(jìn)一步提出問題：根據(jù)大家生活中的所見所聞，雷電會產(chǎn)生哪些危害？

學(xué)生答：會造成火災(zāi)、家用電器損壞、建筑物受損等。

教師實驗演示：如下圖，模擬房屋中設(shè)有LED燈代表家用電器，還有蘸過酒精的棉花代替易燃物，在房子被電擊后會發(fā)生LED燈損壞及酒精棉燃燒的現(xiàn)象，證明居民樓如果沒有保護(hù)措施的情況下被雷電擊中，會使家用電器損壞甚至發(fā)生火災(zāi)等。

教師提出問題：如何避免雷擊的災(zāi)害？

教師引導(dǎo)學(xué)生思考，學(xué)生通過討論并得出結(jié)論：利用尖端放電原理在房子高處設(shè)置一尖端，并用導(dǎo)線連接地面。雷電會通過該尖端放電并通過導(dǎo)線導(dǎo)入地面。

教師實驗演示：用一根導(dǎo)線從房子頂端接到下面的金屬板，閉合按鈕開關(guān)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，房子安上避雷針后里面的LED燈及酒精棉在雷擊的情況下安然無恙。避雷針對房屋的保護(hù)作用顯而易見。

該教具的演示將原本很難觀察到的物理現(xiàn)象在物理課堂中真實呈現(xiàn)，彌補了學(xué)生認(rèn)知經(jīng)驗的不足，極大地豐富了學(xué)生對雷電現(xiàn)象的認(rèn)知，增加了對大自然的敬畏之心及利用科學(xué)改造自然的信心，更提高了他們的學(xué)習(xí)探究興趣，培養(yǎng)了知識應(yīng)用于實踐的能力。課堂實踐說明，自制教具在物理課堂中對培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的作用是不可替代的。

參考文獻(xiàn)：

郭玉英.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的物理學(xué)科能力研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2016.