“做中學(xué)”在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
——以“電磁感應(yīng) 發(fā)電機(jī)”為例

■沈寅堅(jiān)

初中物理階段是培養(yǎng)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)階段，而在這一過程中，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是不可或缺的重要組成部分。通過物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以充分發(fā)揮其主體作用，親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程，在“做中學(xué)”。教師以此來提高學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力。但是，當(dāng)前初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀并不樂觀，很多學(xué)校不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)設(shè)計(jì)往往以教師為中心，學(xué)生只是被動參與，并沒有太多機(jī)會真正融入教學(xué)過程。教師如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)過程中讓學(xué)生逐步形成樂于探索、勤于反思、質(zhì)疑批判的品質(zhì)，最終成長為一個全面發(fā)展的人，這正是值得思考的，也是當(dāng)前教育改革所倡導(dǎo)的。

為了探索學(xué)生“做中學(xué)”和初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效融合，筆者借助項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，以初中物理“電磁感應(yīng) 發(fā)電機(jī)”為例，進(jìn)行實(shí)踐研究，以實(shí)現(xiàn)“學(xué)生做中學(xué)，教師做中教”的教學(xué)思想。

一、教學(xué)預(yù)案

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)授課以教師演示為主，通過電生磁的逆向思維向?qū)W生提出疑問：磁能否生電？繼而通過靈敏電流計(jì)、線圈、蹄形磁體等器材向?qū)W生展示什么條件下磁能生電。在整個過程中，學(xué)生難免存在被動接受知識的現(xiàn)象，并未發(fā)揮學(xué)生的主動性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的探究精神。

下面是筆者的教學(xué)流程圖，如圖1。

圖1

二、教學(xué)準(zhǔn)備

1．學(xué)生分組。

在項(xiàng)目教學(xué)開展之前，筆者先對學(xué)生進(jìn)行分組。首先考慮自愿原則，再根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)，盡量做到各成員之間的優(yōu)勢互補(bǔ)。

2．實(shí)驗(yàn)材料。

在課堂上演示小型發(fā)電機(jī)，效果要清晰明顯，能讓學(xué)生有直觀感受，操作簡便。根據(jù)需求及分析實(shí)驗(yàn)原理可知，主要實(shí)驗(yàn)材料如下。

磁體提供磁場，普通的磁體磁性太弱，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流太小，根本無法使二極管發(fā)光。因此，筆者提供了體積只有一元硬幣大小，但磁性非常強(qiáng)的由稀土燒結(jié)而成的釹鐵硼強(qiáng)磁。值得注意的是，這種磁體雖然能夠提供強(qiáng)磁場，卻屬于易碎品，兩塊磁鐵放在相對較近的距離，碰撞后有可能會造成碎裂或掉角。因此，筆者告訴學(xué)生必須慢慢平移磁體，分開磁體也需要左右平移搓開或滑開。

為了讓學(xué)生更好地體會線圈的構(gòu)造，筆者為學(xué)生提供一扎漆包線、砂皮紙。線圈的匝數(shù)要足夠多，才能保證有足夠大的感應(yīng)電流。同時，筆者為學(xué)生提供若干木棒、支架、轉(zhuǎn)盤、膠帶等輔助材料，目的是避免學(xué)生按照筆者的成品依葫蘆畫瓢，從而更好地發(fā)揮學(xué)生的主動性，培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦解決問題的能力。在項(xiàng)目教學(xué)中，采用組內(nèi)合作的方式，對比各個小組之間的實(shí)驗(yàn)方案，可以達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)，完善每個組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的。

3．項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

議一議：如何實(shí)現(xiàn)切割磁感線。線圈體積比較大，而磁體卻很小，轉(zhuǎn)動磁體比轉(zhuǎn)動線圈更容易。轉(zhuǎn)動磁體的工具有多種選擇，每組學(xué)生分別討論出自己的方案。

畫一畫：學(xué)生分組討論后自行設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電路，畫出自己所要設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)形狀。

三、教學(xué)過程

1．創(chuàng)設(shè)情境。

在教材中，實(shí)驗(yàn)通過轉(zhuǎn)動微型電風(fēng)扇使二極管發(fā)光，但是大部分學(xué)生對發(fā)光二極管其實(shí)很陌生，并不清楚微弱電流就能使二極管發(fā)光。筆者為了讓學(xué)生有切身的體會，要求每組派出兩名組員手拉手，并讓閑置的另一只手分別抓住插頭的一端。當(dāng)組內(nèi)其他成員使勁轉(zhuǎn)動扇葉時，手拉手的兩名學(xué)生發(fā)出了叫聲，并本能地掙脫了對方，真正體驗(yàn)了一回“觸電”的感覺，同時激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)和探究興趣。

2.研討實(shí)驗(yàn)原理。

利用拆開的小風(fēng)扇引導(dǎo)學(xué)生思考：我們需要準(zhǔn)備哪些器材？用什么來轉(zhuǎn)動？如果電流不夠大，用什么器材比較直觀？（例如發(fā)光二極管、小型風(fēng)扇等）在這個過程中，筆者需要引導(dǎo)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)原理。

感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是本節(jié)課的重難點(diǎn)，也是能否完成小型發(fā)電機(jī)項(xiàng)目中最重要的一環(huán)。那么，怎樣證明電路中有電流呢？學(xué)生提出把小燈泡接入電路，但是發(fā)現(xiàn)無論怎么轉(zhuǎn)動風(fēng)扇都不能讓燈泡發(fā)光。最終，學(xué)生討論得出，可能電流太小了，所以人有感覺但燈泡不發(fā)光。此時，筆者順理成章地向?qū)W生介紹新的儀表——靈敏電流計(jì)。筆者這樣的處理就可以讓學(xué)生順著自己的思維方式逐步得出結(jié)果，尊重學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，循序漸進(jìn)，而不是采用直接灌輸式教學(xué)。

在筆者的引導(dǎo)下，同組學(xué)生開始交流并動手實(shí)驗(yàn)，模仿前面的風(fēng)扇裝置，讓線圈的一條邊在蹄形磁體的磁場中運(yùn)動，有左右運(yùn)動的，有上下運(yùn)動的，也有斜著運(yùn)動的，甚至有把線圈在蹄形磁體的外圈運(yùn)動的，以此發(fā)現(xiàn)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。無論哪種方法，成功與否，筆者都要鼓勵學(xué)生，只有學(xué)生多思考，多動手，才能有所收獲。

經(jīng)過各組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可完成表1中的內(nèi)容來總結(jié)規(guī)律。雖然結(jié)論很容易得出，但學(xué)生在腦海中對切割的概念不甚清晰。這時候筆者需要把磁場等抽象概念具體化，以加深學(xué)生的認(rèn)識。筆者制作了一個磁體模型，用涂有彩色染料的帶箭頭的紙條表示磁感線，用一把玩具刀代替導(dǎo)體，在演示導(dǎo)體運(yùn)動時，學(xué)生很自然地得到了切割磁感線這個條件。

表1

學(xué)生對感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件有了一定認(rèn)識之后，再深入認(rèn)識“切割”。筆者引導(dǎo)學(xué)生辨析：是不是只能磁體不動，動導(dǎo)體，才能產(chǎn)生感應(yīng)電流；如果反過來，導(dǎo)體不動，磁體運(yùn)動，是否仍能產(chǎn)生感應(yīng)電流？學(xué)生在這個過程中充分理解了切割的概念。

3．制作小型發(fā)電機(jī)。

（1）項(xiàng)目產(chǎn)品制作。

項(xiàng)目產(chǎn)品制作階段是項(xiàng)目教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能體現(xiàn)學(xué)生對原理的深刻認(rèn)知并加以運(yùn)用的過程。組內(nèi)成員要合理分配好工作，根據(jù)前期的分工和任務(wù)，有序地開展項(xiàng)目產(chǎn)品制作工作。

項(xiàng)目產(chǎn)品制作的主要過程有制作線圈、固定磁體、考慮轉(zhuǎn)軸的流暢性、研究如何快速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸的方案、美化設(shè)計(jì)，最終完成項(xiàng)目產(chǎn)品——小型發(fā)電機(jī)。

（2）項(xiàng)目產(chǎn)品交流。

在成果展示階段，每個小組派出一名代表，講解制作過程中的心得以及小組內(nèi)部制作過程中遇到的問題。如線圈匝數(shù)大多繞100～200匝，學(xué)生發(fā)現(xiàn)二極管根本無法發(fā)光，不斷調(diào)整后發(fā)現(xiàn)，線圈匝數(shù)達(dá)到500匝左右時，成功率基本上為100%；當(dāng)強(qiáng)磁體被綁到轉(zhuǎn)軸上時，由于磁體本身比較光滑，非常容易滑落，即使綁上之后，也非常容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)，磁體卻還在原地打滑的現(xiàn)象。

（3）項(xiàng)目產(chǎn)品改進(jìn)。

在學(xué)生初步完成小型發(fā)電機(jī)后，筆者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考：小型發(fā)電機(jī)還存在哪些待解決的問題？它的可操作性是否還有上升的空間？能否再提高感應(yīng)電流的大小，不再用發(fā)光二極管，而是用普通燈泡就能發(fā)光？小組合作過程中拖拉的現(xiàn)象如何能得到改善，提高效率？通過這樣的經(jīng)驗(yàn)交流，心得分享，筆者很好地促進(jìn)了班級學(xué)生的整體發(fā)展，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中體會到探索的快樂。

四、教學(xué)反思

常規(guī)的評價往往以教師為實(shí)施者，學(xué)生是被評價者，并且教師習(xí)慣性地只注重結(jié)果，以學(xué)生的考試成績或者習(xí)題的正確率為主，在評價方式上比較簡單。而項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)評價會更看重自我評價和互相評價。學(xué)生在自我評價中因?yàn)橛兄谱鬟^程的體驗(yàn)，往往能夠深刻地認(rèn)識到自己的不足之處，更好地審視自己。學(xué)生在互評中更傾向于表現(xiàn)性評價，組員之間在制作過程中很容易發(fā)現(xiàn)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，例如合作意識、動手能力、創(chuàng)新精神、反思能力等，而教師通常要兼顧全班，反而會疏漏很多細(xì)節(jié)。評價方式的多樣性，可以多方面記錄每名學(xué)生的每一次學(xué)習(xí)過程的綜合情況，從而有的放矢地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)。

以制作小型發(fā)電機(jī)為目標(biāo)，學(xué)生不斷地解決問題，研究原理，設(shè)計(jì)模型，把教材上的知識整合起來，運(yùn)用在實(shí)際操作過程中，并融入自身的知識體系。整個教學(xué)模式更注重學(xué)生間、師生間的合作交流，探究創(chuàng)新，課后反思，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。