为学而教 提升素养——兼评乔兰执教的“静电现象的应用”一课

王 高

为学而教 提升素养
——兼评乔兰执教的“静电现象的应用”一课

王 高

现代教学中倡导学生是主体、教师是主导的教学理念，在课堂教学内容把握、教学方式选择和教学价值追求方面体现在：把握学科本质，凸显物理学科特色；重视实验体验，亲历探究学习过程；借助问题解决，促进核心素养提升。

学科本质；实验体验；问题解决；核心素养

笔者有幸参加了第12届江苏省 “杏坛杯”苏派青年教师教学展评活动（太仓分赛区），理科组的9位参赛教师展现了不一样的精彩，给我的最大启发是他们都凸显了本次活动的主题“人在课中央”，也让我加深了对活动主题的认识。“人在课中央”这一主题具有时代性、引领性，彰显一种教学理念：教学中学生是主体，教师是主导，教师要充分调动学生学习的积极性、主动性，在教师的引导下，放开思维，通过实验探究、团队协作来解决问题、掌握知识，教学活动的中心不再是教师的“教”，而是学生的“学”。这一主题倡导一种教学行为：教师在教学中要创设问题情境，让学生自主探索，创造实践机会，让学生动手体验，提供时间空间，让学生交流分享、合作共赢。在此基础上，实现一种教学追求：通过课堂教学的实施，让学生能够动心——有兴趣，动手——有体验，动脑——有思维，动情——有创造。本文以南京外国语学校乔兰老师执教的 “静电现象的应用”一课为例来领略、分享教学中的精彩。

一、把握学科本质，凸显物理学科特色

要教好物理，首先需要认清物理学科的本质，即物理到底是什么？物理是由“物”和“理”二字组成，“物”是事实证据，就是要以实验为基础，实验是物理的根；“理”是理性思维，就是要以思维为中心，思维是物理的魂；物理与生活密不可分，从生活中来，到生活中去，生活是物理之源。丰富的生活资源让物理教学内容更加丰富，独具匠心的实验探究让物理教学过程更加精彩，扎实的思维训练让学生智慧之门开启。认清物理学科本质有助于我们对物理教学的理解和把握，使得物理课堂教学具有浓浓的“物理味道”：生活味、探究味、方法味。

教学中乔老师是通过对问题的理论分析来强化学生思维训练，再通过实验来验证理论分析的结果，具有很浓的探究味。例如，在理论分析得出 “静电平衡状态下的导体内部场强处处为零”后，教师引领学生用如图1至图4所示的自制实验器材来验证。手摇感应起电机的一个金属杆连接一金属导体，在空间中产生电场。用一个自制的泡沫轻质小球与起电机的一根金属杆接触后带上电荷，把金属笼罩在小球上，观察带电小球在导体内部是否受到电场力，来判断该空间是否有电场；接着，掀起金属笼，再看看该处是否有电场存在。实验化抽象为形象，可视性强，效果好。

图1

图2

图3

图4

在这个实验的设计中，较好地展现了教师的实验素养。她没有选用验电器或验电羽，因为用验电器验证电场存在时，会涉及到验电器的静电感应现象，学生的思维上需要有一个较大的跳跃，容易把注意力集中到为什么箔片张开就验证了电场的存在。验电羽需要与带电场源电荷靠得很近才能观察到被显著吸引的现象，如果罩上金属笼，金属笼会和金属导体间发生放电现象，可能会导致学生受电击而出现危险情况，而选用带电小球，比较直接地让学生观察带电的泡沫小球在电场中偏转情况来判断空间是否存在电场。

在最后的“思维拓展”环节，教师设计了一个在练习中学生常常犯错的问题：“处于静电平衡状态的带电导体，用移电球在其内部取电与用导线直接从其内部取电效果相同吗？”让学生在课后进行研究，可以通过实验直接观察现象，再思考现象背后的问题答案，进一步深化学生的思维，提高他们思维的品质。

二、重视实验体验，亲历探究学习过程

探究学习是把物理知识、技能与科学推理和批判性思维有机地整合在一起，产生新知识的过程。学生需主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究的过程，获取物理知识、领悟物理思想、学习物理方法。教师要善于为学生自主探究感兴趣的问题提供时间和空间，为他们创设面对未知的“原始”问题情境，让学生像科学家那样独立地尝试用各种方法研究问题，在不断尝试的过程中开阔视野，发展能力，获得知识，体验科学探究的乐趣和科学精神，养成良好的科学态度。

本课教学中乔老师非常重视实验的创新设计，既有现代的传感器实验，又有利用废旧物品自制的实验仪器，积极创造条件，让学生动手体验，开展探究学习。

在引导学生分析处于静电平衡状态的导体上电荷分布特点时，教师设计了问题串，引领学生思考、讨论，亲历探究的过程。以下是教学片段。

师：当导体处于静电平衡状态时，这个导体上的感应电荷分布在什么位置？请学生大胆地猜想。

生：导体的内表面，外表面。

师：当我们给导体带上电荷，它们最终也会处于静电平衡状态，此时导体上的电荷会分布在什么位置？电荷的分布有什么规律？是均匀分布吗？哪里又较密呢？请大家再猜。

生：在外表面，内表面。电荷在尖端分布较密。

师：你的猜想有依据吗？

生：因为导体带上的是同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会排斥到最远端，而尖端是最远的。

师：接下来我们就用实验来检验我们的猜想。

实验1：静电平衡状态下的导体上电荷的分布。

教师选用了一套高科技的设备——静电传感器，它可以定量地检测出电荷量，灵敏度很高。如图5、6所示，第一款传感器（图5）自带液晶屏，用它来检验导体内部是否带电。第二款传感器（图6）通过数据线与电脑相连，再通过电脑屏幕显示电荷的多少来检测导体外表面的带电情况。

图5

图6

教师请一位学生配合完成实验。连接金属笼和传感器，打开传感器后，将示数清零，罩上笼子，并调整实物投影的位置，让学生观察示数。

学生观察发现：金属笼内部静电传感器的示数始终为零，金属笼外部的传感器显示的示数不为零。

师生共同归纳得出静电平衡状态下导体电荷的分布特点：（1）电荷分布在导体外表面，（2）导体的尖端处电荷密度大。

图7

接着，教师再用自制的实验装置来验证上面归纳的结论。

实验2：验证导体电荷的分布特点。

如图7所示，在一个金属奶粉罐的侧面钉上金属钉子，在导体内部和外表面处的钉子上都粘上验电羽，将顶上的导线与起电机金属杆相连，摇动手柄使金属奶粉罐带上电荷。

学生发现：内部的验电羽安然无恙，而外部的验电羽膨散开来，实验说明导体上的电荷只分布在导体的外表面。

教师对这两个实验的设计可谓是用心、精心，实验1中的传感器创意新颖，利用了“数字静电传感器”，将导体内部和外部的带电情况定量地显示出来，让学生有了定量而可信的感官认识。实验2是用自制教具，让学生直观地观察到带电导体的内部不带电，而外部带电，同时尖端部位较之平坦部位电荷分布更加密集。

教学中的探究是以问题情境为动力、以科学方法为工具、以探究思维为灵魂，是真探究，它有利于激发学生的学习兴趣，对物理产生亲近感。这种教学向学生播种一种探究行为，使学生收获一种探究习惯，培养一种探究能力。

三、借助问题解决，促进核心素养达成

核心素养是知识、能力与态度的融合，真实的情境创设是培养核心素养的关键。学生在物理学习中所形成的物理观念和科学思维需用于分析、解决现实生活中的各种问题，在问题解决中提高探究能力、增强实践意识、养成科学态度，促进科学素养的提升。

美国心理学家加德纳说过：“设置一系列的情景，让孩子自己去思考，自己找到解决问题的办法，甚至发现一些需要靠创造性发挥才能解决的新问题。”教师创设一系列实验情境、问题情境，从问题入手，有效地促进学生思考，给足学生探究的时间，让学生在充分、全面的活动中积极、主动、灵活地掌握知识，自主地发展。

乔老师在教学中重视情境的创设，围绕核心内容展开教学。新课的引入是引用一档科技类综艺节目的炫酷表演视频，两位放电高手手指间耀眼的闪电在盘旋，惊险刺激，但他们却安然无恙。这样的场景给学生强烈的悬念，激发他们探究奥秘的好奇心。在本课结束之时，教师回到视频中的现象，引导学生应用所学知识解释这个现象，通过问题解决，学以致用，让学生获得成就感，唤起学生的认知思维，激发他们的内驱力，使学生进入探索者的角色，参与到更新的学习活动中去。

在静电现象应用中，教师选择了用钢板和小木屋搭建场景，用感应线圈给钢板加上高压电，模拟出生活中常见的雷电现象，用毛线针加砝码来模拟避雷针，让学生对尖端放电有了直观的体验，然后，让学生阅读书上有关内容后，解释避雷针如何保护房屋。接着，把尖端放电的原理应用拓展到煤气灶上的点火器、汽车发动的启动装置上去。

对于静电屏蔽现象，教师先是演示了实验：验电器在电场中发生静电感应现象，而金属笼罩上后现象消失，帮助学生建立“静电屏蔽”概念，这样较为形象易于理解。接着，再次打开上课开始时视频中两位踩在高压线圈上的发生尖端放电的演员图片，调动学生的知识储备，给学生提供解释现象综合应用本节所学物理知识的情境，帮助学生提升应用能力。之后的“电击汽车”“高压防护服”也是让学生更多地参与到解释应用中来，也让学生意识到物理学习的意义和作用，促进学生意义建构。

纵观本节课的教学和说课，彰显了执教者的教学智慧，展现了个人教学特色，即有想法，体现在教学设计上，教材解读精准，学生分析精细，实验设计精妙；有做法，体现在教学实施中，预设到位，生成精彩，效果优良；有说法，体现在教学理念上，以学定教，参与体验。学生的智慧在悄然地生长，变得更加聪明、睿智。

G633.7

A

1005-6009（2017）59-0074-03

王高，江苏第二师范学院（南京，210013）物理教育研究所所长，江苏省教师培训中心（南京，210013）研究策划部主任，正高级教师，江苏省特级教师。