关于利用自制教具培养物理核心素养的教学实践

楼志刚

摘 要：物理是一门紧贴生活的学科，许多知识来源于生活又应用于生活。如今学生对生活经验的积累及对事物的观察经历都非常欠缺，因此课堂上能够将一些物理现象通过实验教具呈现给学生显得非常重要，不但能够加深对物理概念的理解，而且有利于激发学生探究的兴趣和培养探究的能力。在物理选修3-1“静电现象的应用”这一节中自制教具“雷电的产生的危害及防护”的课堂实践取得了良好的教学效果。

关键词：物理核心素养;自制教具;观察分析;尖端放电

物理学与人类生活、社会、科技的发展息息相关，培养学生的物理学核心素养和关键能力是中学物理课程的价值所在。物理以感知为基础，需要有一个从具体到抽象的过程、方法和态度，不是简单地教给学生一套逻辑规则。它从起始阶段就扎根于认识过程中，需要在丰富的感知中进行科学的概括和抽象。所以物理教学从本质上讲，就是让学生体验科学探究的过程与方法，培养学生的科学思维、探究能力和科学观念。

物理课堂应贴近学生的生活，尽可能地将物理现象呈现给学生，让学生从课堂展示的现象去探究并认识物理规律，同时应将学生认识到的物理知识和科学研究方法与社会实践及其应用结合起来，让学生体会到物理在生活与生产中的实际应用，培养学生的物理核心素养。

课堂中物理现象的验证离不开演示实验。信息化的普及与发展，虽然给社会带来了很多便利，但也产生了一些负面影响。例如，学生对许多事物的了解来源于虚拟世界，缺乏立体的感官认知。教师也为了图方便利用多媒体播放图片、视频来代替实物展示，甚至用软件制作的虚拟实验来代替演示实验，导致学生物理学习能力低下。针对上述问题，比较有效的方法是教师应根据课堂教学的需要开发出相应物理教具展示物理现象，进而开展物理教学。

课堂案例：物理课本选修3-1中“静电现象的应用”这一节， 其内容的重点是运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因，也是本节课一大难点，如尖端放电现象，在日常生活中最为常见的是雷电现象，然而学生对雷电的本质并不了解，更鲜有经历过雷电造成的灾害，因此很有必要在课堂中通过实验将雷电现象的产生及产生的灾害现象呈现给学生。笔者开发了一款用于演示雷电产生的危害及防护的教具，应用在课堂中产生了非常好的教学效果。本装置主要是利用马克思发生器产生高压电场，在一个矩形箱体中上下两个表面分别固定有金属片代表云层和地面。将两个金属片分别与马克思发生器的正负极输出连接。将按钮开关闭合，上下两个金属片之间就会产生高压电场并放电，相当于真实地模拟了云层和地面之间的放电现象。

教师演示：在箱体放置两个等高金属棒，一个顶端呈球形，一个顶端尖锐，然后闭合按钮开关，学生可以观察到雷电总是选择尖锐的金属棒放电。

教师提问：大家能不能利用已学知识解释雷电为何总是劈到尖锐的金属柱呢？

学生通过分析并查阅课本得出结论：顶端尖锐的金属尖端电荷密度大，电场强度强，空气容易电离，被电离出的带电粒子在电场作用下发生定向移动产生电流，即尖端放电现象。

教师进一步提出问题：根据大家生活中的所见所闻，雷电会产生哪些危害？

学生答：会造成火灾、家用电器损坏、建筑物受损等。

教师实验演示：如下图，模拟房屋中设有LED灯代表家用电器，还有蘸过酒精的棉花代替易燃物，在房子被电击后会发生LED灯损坏及酒精棉燃烧的现象，证明居民楼如果没有保护措施的情况下被雷电击中，会使家用电器损坏甚至发生火灾等。

教师提出问题：如何避免雷击的灾害？

教师引导学生思考，学生通过讨论并得出结论：利用尖端放电原理在房子高处设置一尖端，并用导线连接地面。雷电会通过该尖端放电并通过导线导入地面。

教师实验演示：用一根导线从房子顶端接到下面的金属板，闭合按钮开关，结果发现，房子安上避雷针后里面的LED灯及酒精棉在雷击的情况下安然无恙。避雷针对房屋的保护作用显而易见。

该教具的演示将原本很难观察到的物理现象在物理课堂中真实呈现，弥补了学生认知经验的不足，极大地丰富了学生对雷电现象的认知，增加了对大自然的敬畏之心及利用科学改造自然的信心，更提高了他們的学习探究兴趣，培养了知识应用于实践的能力。课堂实践说明，自制教具在物理课堂中对培养学生物理核心素养的作用是不可替代的。

参考文献：

郭玉英.基于学生核心素养的物理学科能力研究[M].北京：北京师范大学出版社，2016.