核心素养背景下高中物理演示实验教学探讨

刘继

摘要：本文结合高中物理核心素养的培养提出了以问题为中心的物理演示实验统筹策略：“引入——探究——应用”，并通过具体课例对实验的设计及教学进行了探讨。

关键词：核心素养;演示实验;统筹策略

物理教学离不开实验，而演示实验是物理实验教学的重要组成部分。高中物理演示实验主要是由老师或个别学生操作，其他学生观察并思考，从中获取相关物理知识的过程。演示实验操作快捷，贴近生活，合理的演示实验能立即吸引学生注意力，激发学生学习兴趣。演示实验可以将抽象的物理知识具体化，让学生真实感受物理，加深对物理概念、规律的理解，有利于学生物理观念的形成;学生在对实验现象分析、规律探究的过程中不断形成物理思维;学生通过自己设计演示实验能提高对物理知识的应用能力、科学探究能力，激发学生探究未知的兴趣，引导学生树立正确的科学态度。加强演示实验的设计与统筹是提高物理课堂教学效率的重要方法。

按照作用可将高中物理演示实验分为三种，第一种是引入型演示实验，第二种是探究型演示实验，第三种是应用型演示实验。引入型演示实验主要用在每个知识学习的开始阶段，它的作用是创设物理情境、产生认知冲突、引发问题与思考。探究型演示实验的作用是引导学生自己去观察现象、分析原理、总结规律，在探究过程中建立科学的物理概念，加深对物理规律的理解。应用型演示实验一般是放在新知识学习之后，它的主要目的是加深对所学知识的理解，培养学生对知识的应用能力，提升学生知识迁移能力，让学生感受物理的作用，培养学生学习物理的兴趣。有时也可以引导学生自主设计应用型的演示实验，这既能加深对知识的理解，也能提高学生应用物理的能力和科学探究能力。

下面以2006人教版物理选修32《涡流》这一节为例，介绍演示实验的设计与统筹。本节课共进行了九次实验，以神奇的“落磁实验”表演引入，让学生产生认知冲突，激发其探究的欲望;通过线圈进出磁场、铝框进出磁场、铝板进出磁场三个探究型演示实验，帮助学生建立电磁阻尼的概念，同时培养学生科学的物理思维：整块金属导体内部可等效为无数个闭合回路，这就为后面涡流的学习做好了知识铺垫;学生自主完成课本做一做的实验并分析原理，起到学以致用，促进学生知识迁移的作用;引导学生用逆向思维思考并演示，得出电磁驱动的概念;转动蹄形磁铁从而带动两磁极间的铝框跟着一起转动，进一步加深了学生对电磁驱动概念的理解，也为交流感應电动机的学习打下了基础，更让学生感受到物理知识在生活中的应用;再通过两个连续的探究演示实验，引出涡流的概念，并感受涡流的热效应，并认识到电磁阻尼和电磁驱动是涡流的机械效应的体现，从而达到认识上的统一。具体实验统筹及问题引导如下：

1.引入型实验：强磁体在铝管中下落。问题：磁体对铝管没有吸引，为什么在下落过程中会受到阻碍？目的：产生认知冲突，激发学习兴趣。

2.探究型实验：闭合线圈在磁场中进出。问题：线圈进出磁场时线圈中产生的感应电流方向如何？线圈所受安培力的方向如何？安培力对线圈运动的作用效果如何？目的：从熟悉的情景入手，巩固左右手定则及楞次定律，引出电磁阻尼的概念。

3.探究型实验：中间挖空的铝板进出磁场。问题：如果将闭合线圈更换为中间挖空的铝板情况如何？目的：学生意识到挖空的铝板相当于一个闭合回路。

4.探究型实验：整块铝板进出磁场。问题：如果中间的空洞不断缩小呢？如果是一块完整的铝板呢？目的：让学生深入思考，同时产生认知冲突，认识到整块金属板内部自成回路，与磁场发生相对运动时也能产生感应电流（涡流）。

5.应用型实验：用手晃动微安表，再将两接线柱连在一起晃动，观察差别。问题：电磁阻尼在实际中有哪些应用呢？为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起？目的：培养学生的动手能力、观察能力和分析问题的能力，促进知识迁移，进行知识评估。

6.探究型实验：逆向再做电磁阻尼摆实验，即铝板不动，让磁体运动。问题：刚才的实验中是导体进出磁场，如果导体不动，磁场相对导体运动呢？目的：培养学生逆向思维能力，进一步加深对楞次定律的理解，得出电磁驱动的概念，并认识到电磁阻尼和电磁驱动其实是一个问题的两个方面。

7.应用型实验：在蹄形磁铁的两极间放一闭合铝框，磁铁与铝框均能绕中间轴转动，现转动磁铁，观察铝框的运动及方向。问题：电磁驱动现象在实际生产生活中有什么应用呢？目的：培养学生观察能力和分析问题能力，并以此介绍交流感应电动机原理，让学生感知物理知识在实际中的应用和价值，培养学生学习物理的热情。

8.探究类实验：在可拆变压器原线圈通入交变电流，放在其附近的线圈中的小灯泡变亮。问题：小灯泡为什么会变亮？有哪些方式能产生感应电流？目的：引导学生通过思考，巩固产生电磁感应现象的两种基本类型，动生和感生，复习互感原理，也为下一章学习变压器做铺垫。

9.探究类实验：将连接小灯泡的线圈更换成整块铜制容器，加入少许水，通电后观察现象，并请学生上台触摸铁芯。问题：整块铜制容器里面的水为什么会变热？铁芯为什么会热？目的：引导学生建立涡流的概念，感受涡流的热效应，并认识到电磁阻尼、电磁驱动和涡流本质上都是电磁感应现象，使学生对这三个知识形成了统一认知。

参考文献：

[1]许国梁.中学物理教学法[M].高等教育出版社，1993.

[2]其木格，林海河，郭继成.物理演示实验设计：以问题为导向——兼论课堂教学中演示实验的统筹问题[J].内蒙古师范大学学报，2007（12）.

（作者单位：扬州市江都区第一中学，江苏 扬州225200）