初中物理电学实验的创新设计

初中物理电学实验的创新设计
作者：严彪
来源：《新高考·升学考试》2018年第08期
摘要：初中学生由于背景知识缺失、生活经验缺乏、思维能力滞后等原因，在学习物理电学部分时，学习动机低迷，学习兴趣锐减，为难情绪剧增，积极、主动参与度低，甚至产生放弃的念想.实践证明，基于教材和学生的实际，对相关电学实验进行创新设计，可以增强学生学好电学的信心、决心和恒心，有效避免两极分化，实现教与学的共进双赢.
关键词：电学实验创新设计初中物理
初中物理电学部分，内容涉及面广，知识点比较分散，概念多且大多较抽象，对于初中学生而言，由于受内外多种因素的影响、制约，学习、理解以及应用都有一定的困难和障碍，望“电”生畏、望“电”却步、望“电”兴叹等现象屡见不鲜，两极分化现象日趋明显.探索破解这一“瓶颈”的有效策略、方法，已成为当下初中电学教学的热命题.
在初中电学教学中，我以学生的年龄、认知、心理等为立足点，以实验教学理论和教学设计理论为指导，以物理课程标准和现行教材为依据，对电学实验进行富有诗意的创新设计，引领学生有效走出“嫉”电、“畏”电、“拒”电的心理怪圈，着力培养学生的电学实验兴趣、实验能力和实验素养，促进学生学好、学实、学活电学知识，提升学生的创新能力，切实提高课堂教学效率.
一、创新实验设计，巧妙导入.
柏拉图曾说：“良好的开端，等于成功的一半.”设计新颖别致的电学实验，以此导入新课，可以唤起学生的求知欲望，集中学生的注意力，产生首因效应，有利于营造宽松、和谐的课堂学习氛围，帮助学生克服乃至消除电学难学、难懂的心理障碍，顺利进入学习的“前沿阵地”，全身心投入后续的学习活动.
如在教学“电路连接的基本方式”时，我以学生日常生活的真实情境为“模板”，创新设计演示实验：在房间里安装一个壁灯，要求在房门处和床头处都可以控制该灯.通过直接演示或实物投影予以展示，学生看后感到很惊奇很巧妙，但又不知其所以然.这时，我亲切地说：同学们学习了本节课知识后，就会知道其中的奥秘，而且自己可以进行设计.学生个个摩拳擦掌，精神振奋.
在学习“探究感应电流产生的条件”时，我在教材中提供的器材基础上添加了一个小灯泡，创新设计演示实验：将一个电流计、滑动变阻器、小灯泡，开关、蹄形磁体和闭合线圈，用导线串联起来.调节滑动变阻器滑片，闭合开关，线圈在磁场中做切割磁感线运动（不对学生说
明）.每一个学生都看到电流计的指针发生了偏转，小灯泡发光.电路中没有电源也就没有电流，但电流计指针为什么会发生偏转？小灯泡为什么会发光？惊讶之余学生的心中便产生强烈的认知冲突，我因势利导：下面我们一起来探究电路中的电流是怎样产生的.
二、创新实验设计，激发兴趣.
赫尔巴特曾指出：“ 教学应当贯穿在学生的兴趣当中，使学生的兴趣在教学的每一个阶段都能连贯地表现为注意、等待、探究和行动.”从学生的生活实际和心理需求出发，设计富有新意的电学实验，可以激发学生积极主动地参与学习过程，为深入学习、理解电学知识注入新“动能”.
在学习“初识家用电器和电路”时，基于学生的实际，课堂上我对教材进行了“二次”加工，创新设计随堂小实验：1、教师按下手电筒的开关按钮，学生观察小灯泡的发光情况，学生亲自操作；2、学生亲自拆装手电筒，画出手电筒的电路图；3、学生代表操作：通过开关的断开与闭合，观察教室中的日光灯发光的变化，猜想日光灯的连接路线，画出电路图；4、用提供的有关实验器材，验证自己的猜想.
创新设计电学随堂小实验，既满足了学生的好奇心，又激发了学生主动探究的激情.手、脑并用，学生的观察、思维与归纳能力也得到了提高.借助于学生生活经验和生活实例，激发了学生对学习内容的浓厚兴趣，降低了学生学习、理解电学知识的难度，使学生在学以致用的过程中，順利实现了物理课堂与现实生活的有效对接，培养了学生的间接兴趣.
三、创新实验设计，激活潜能.
电学知识看似与学生已学的声、光、热、力等无关，其实不然，学生在学习物理过程中所积淀的物理思想、方法以及思维方式，都是学生学习电学的潜在能量.通过有关实验的创新设计，可以激活其潜能，在不同能量的交换和涨落中，形成合力，为学好、学实电学知识提供不竭的动力支撑.
如在学习“探究影响导体电阻大小的因素”时，由于导体电阻的大小主要与导体的三个因素有关（长度、横截面积和材料，有时还有温度），如果让学生直接进行探究，实在太为难.我在教学时，首先引导学生回忆已学的相关内容，如探究影响滑动摩擦力大小的因素、探究动能大小与哪些因素有关、探究不同物质吸热升温的现象等实验以及所运用的实验方法，其次组织学生进行充分的讨论、交流，作出猜想，最后师生共同设计实验方案并进行实验探究.由于学生有了前科知识的铺垫和支持，实验进展顺利，效果很好.
在学习“电磁感应现象”时，我一改以往教师演示的传统做法，采取问题驱动教学法，问题1：只要导体在磁场中运动，就一定能产生感应电流吗？问题2：如果导体不动，有没有办法使电路产生感应电流？问题3：产生的感应电流方向以及大小与哪些因素有关？引导学生积极
思维，如何设计实验步骤，实验器材如何连接，再让学生走上讲台做给大家看（教师充当助手），通过实物投影组织全班同学一起观察实验现象并进行分析、讨论、解释和归纳，这样的创新设计方式，彰显了学生的主体性，顺利突破了教学的重、难点，有效释放了学生的潜在能量，提高了学生的实验能力，培养了学生的创新思维.
四、创新实验设计，强化体验.
物理新课程强调，课堂教学必须为学生创设一个自主探究的空间，为学生创造更多的体验机会，促进学生自主发展.鉴于电学实验的特殊性，教师要善于创新实验教学方式，尽可能多为学生创造亲手做实验的机会，让学生在亲身体验中学习、运用电学知识，感悟电学实验的特有魅力，提升自己的实验素养.
如“探究怎么样使一个小电灯亮起来”时.由于学生初识电路，做起来既怕又难，尤其是女生和学困生，我首先引导学生阅读课本，明白连接电路的注意事项和一般方法；然后给出相应的实验器材，指导学生亲自动手做，也可以采取个人或小组比赛的方式，比一比谁的小电灯先亮起来；最后再进行小组讨论交流，学生代表展示自己的作品，陈述连接电路的方法、技巧及注意点.这样做不但深化了学生对所学知识的理解，而且使学生在成功的体验中更加自信、崇尚创新. 再如分组实验“测量小灯泡的电功率”，在进行实验时，调节滑动变阻器滑片的位置，先后使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定功率，“小于”、“略大于”如何选择？为什么要这样做？如果电压过低或过高会怎样？引导学生进行讨论、交流，然后让学生亲自体验，边做边观察边思考边总结.
五、创新实验设计，提升能力.
实验能力，涵盖科学探究的全过程，而不是简单地使用器材.电学知识在日常生活中有着及其广泛的应用，通过创新实验的设计，可以促进学生对所学电学知识的意义建构，培养学生良好的实验习惯，提高学生的实验能力，灵活运用电学知识分析、解决实际问题，提升学生的物理综合素养和创新能力.
如分组实验“伏安法测电阻”，按教材要求，学生完成实验后，我引导学生进行创新实验设计：1. 如果在实验中，电流表突然坏了不能用，也没有完好的电流表，如何测出未知电阻的阻值？2. 如果在实验中，电压表突然坏了不能用，也没有完好的电压表，如何测出未知电阻的阻值？3. 如果实验器材中没有滑动变阻器，如何较为准确地测出未知电阻的阻值？对学生别具一格的实验设计方案，及时在班上展示，在资源共享中实现互促双赢.
在学习串联、并联电路后，我播放一段医院病房呼叫的视频：在病房里，病人无需喊叫，只要按一下床边的按钮，不在身边的护士很快就会赶来.不在病人身边的护士是如何知道的？你认为病房呼叫线路是怎样设计的？接着我与学生一起进行讨论、交流，引导学生进行小组
合作探究，利用提供的相关器材进行电路模型设计，最后再进行全班展示，相互评价，对设计有缺陷或问题的电路模型，师生共同反思，提出修改意见.
初中物理电学实验，是培养学生探究能力、实验素养、科学态度和创新精神的重要途径.对有关电学实验进行有机的创新设计，可以有效增强学生对电学知识学习的亲和力，促进学生对电学部分内容的意义学习、深度掌握和灵活运用.电学实验的创新设计，应基于物理新课程理念，立足于学生的“最近发展区”，与电学教学的实际相匹配，“新”而不怪，“新”而不偏，“新”而不虚，唯此，才能真正发挥其价值功能，促进学生高效地、深入地、智慧地学好电学.
参考文献：
1. 教育部.九年义务教育物理课程标准[M].人民教育出版社，2017（04）.
2. 黄清华.新课改背景下初中物理实验教学创新研究[J].考试周刊，2017（03）.
3. 吴海燕.初中物理实验改进与创新策略研究[J].新课程（中学），2016（03）.。