“做中学”在初中物理实验教学中的应用——以“电磁感应 发电机”为例

■沈寅坚

初中物理阶段是培养学生对物理学习兴趣的基础阶段，而在这一过程中，物理实验教学又是不可或缺的重要组成部分。通过物理实验，学生可以充分发挥其主体作用，亲身经历实验探究过程，在“做中学”。教师以此来提高学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。但是，当前初中物理实验教学现状并不乐观，很多学校不重视实验教学。教学设计往往以教师为中心，学生只是被动参与，并没有太多机会真正融入教学过程。教师如何在实验教学设计过程中让学生逐步形成乐于探索、勤于反思、质疑批判的品质，最终成长为一个全面发展的人，这正是值得思考的，也是当前教育改革所倡导的。

为了探索学生“做中学”和初中物理实验教学的有效融合，笔者借助项目学习的教学模式，以初中物理“电磁感应 发电机”为例，进行实践研究，以实现“学生做中学，教师做中教”的教学思想。

一、教学预案

传统的实验授课以教师演示为主，通过电生磁的逆向思维向学生提出疑问：磁能否生电？继而通过灵敏电流计、线圈、蹄形磁体等器材向学生展示什么条件下磁能生电。在整个过程中，学生难免存在被动接受知识的现象，并未发挥学生的主动性，不利于培养学生的探究精神。

下面是笔者的教学流程图，如图1。

图1

二、教学准备

1．学生分组。

在项目教学开展之前，笔者先对学生进行分组。首先考虑自愿原则，再根据学生的课堂表现进行适当微调，尽量做到各成员之间的优势互补。

2．实验材料。

在课堂上演示小型发电机，效果要清晰明显，能让学生有直观感受，操作简便。根据需求及分析实验原理可知，主要实验材料如下。

磁体提供磁场，普通的磁体磁性太弱，线圈在磁场中转动切割磁感线产生的感应电流太小，根本无法使二极管发光。因此，笔者提供了体积只有一元硬币大小，但磁性非常强的由稀土烧结而成的钕铁硼强磁。值得注意的是，这种磁体虽然能够提供强磁场，却属于易碎品，两块磁铁放在相对较近的距离，碰撞后有可能会造成碎裂或掉角。因此，笔者告诉学生必须慢慢平移磁体，分开磁体也需要左右平移搓开或滑开。

为了让学生更好地体会线圈的构造，笔者为学生提供一扎漆包线、砂皮纸。线圈的匝数要足够多，才能保证有足够大的感应电流。同时，笔者为学生提供若干木棒、支架、转盘、胶带等辅助材料，目的是避免学生按照笔者的成品依葫芦画瓢，从而更好地发挥学生的主动性，培养学生动手、动脑解决问题的能力。在项目教学中，采用组内合作的方式，对比各个小组之间的实验方案，可以达到优势互补，完善每个组的实验设计的目的。

3．项目设计。

议一议：如何实现切割磁感线。线圈体积比较大，而磁体却很小，转动磁体比转动线圈更容易。转动磁体的工具有多种选择，每组学生分别讨论出自己的方案。

画一画：学生分组讨论后自行设计出相应的电路，画出自己所要设计的发电机形状。

三、教学过程

1．创设情境。

在教材中，实验通过转动微型电风扇使二极管发光，但是大部分学生对发光二极管其实很陌生，并不清楚微弱电流就能使二极管发光。笔者为了让学生有切身的体会，要求每组派出两名组员手拉手，并让闲置的另一只手分别抓住插头的一端。当组内其他成员使劲转动扇叶时，手拉手的两名学生发出了叫声，并本能地挣脱了对方，真正体验了一回“触电”的感觉，同时激发了学生的学习和探究兴趣。

2.研讨实验原理。

利用拆开的小风扇引导学生思考：我们需要准备哪些器材？用什么来转动？如果电流不够大，用什么器材比较直观？（例如发光二极管、小型风扇等）在这个过程中，笔者需要引导学生探究实验原理。

感应电流产生的条件是本节课的重难点，也是能否完成小型发电机项目中最重要的一环。那么，怎样证明电路中有电流呢？学生提出把小灯泡接入电路，但是发现无论怎么转动风扇都不能让灯泡发光。最终，学生讨论得出，可能电流太小了，所以人有感觉但灯泡不发光。此时，笔者顺理成章地向学生介绍新的仪表——灵敏电流计。笔者这样的处理就可以让学生顺着自己的思维方式逐步得出结果，尊重学生的经验，循序渐进，而不是采用直接灌输式教学。

在笔者的引导下，同组学生开始交流并动手实验，模仿前面的风扇装置，让线圈的一条边在蹄形磁体的磁场中运动，有左右运动的，有上下运动的，也有斜着运动的，甚至有把线圈在蹄形磁体的外圈运动的，以此发现有感应电流产生。无论哪种方法，成功与否，笔者都要鼓励学生，只有学生多思考，多动手，才能有所收获。

经过各组实验，学生可完成表1中的内容来总结规律。虽然结论很容易得出，但学生在脑海中对切割的概念不甚清晰。这时候笔者需要把磁场等抽象概念具体化，以加深学生的认识。笔者制作了一个磁体模型，用涂有彩色染料的带箭头的纸条表示磁感线，用一把玩具刀代替导体，在演示导体运动时，学生很自然地得到了切割磁感线这个条件。

表1

学生对感应电流的产生条件有了一定认识之后，再深入认识“切割”。笔者引导学生辨析：是不是只能磁体不动，动导体，才能产生感应电流；如果反过来，导体不动，磁体运动，是否仍能产生感应电流？学生在这个过程中充分理解了切割的概念。

3．制作小型发电机。

（1）项目产品制作。

项目产品制作阶段是项目教学的关键环节，能体现学生对原理的深刻认知并加以运用的过程。组内成员要合理分配好工作，根据前期的分工和任务，有序地开展项目产品制作工作。

项目产品制作的主要过程有制作线圈、固定磁体、考虑转轴的流畅性、研究如何快速转动转轴的方案、美化设计，最终完成项目产品——小型发电机。

（2）项目产品交流。

在成果展示阶段，每个小组派出一名代表，讲解制作过程中的心得以及小组内部制作过程中遇到的问题。如线圈匝数大多绕100～200匝，学生发现二极管根本无法发光，不断调整后发现，线圈匝数达到500匝左右时，成功率基本上为100%；当强磁体被绑到转轴上时，由于磁体本身比较光滑，非常容易滑落，即使绑上之后，也非常容易出现转轴在转，磁体却还在原地打滑的现象。

（3）项目产品改进。

在学生初步完成小型发电机后，笔者引导学生进一步思考：小型发电机还存在哪些待解决的问题？它的可操作性是否还有上升的空间？能否再提高感应电流的大小，不再用发光二极管，而是用普通灯泡就能发光？小组合作过程中拖拉的现象如何能得到改善，提高效率？通过这样的经验交流，心得分享，笔者很好地促进了班级学生的整体发展，充分调动了学生的积极性和创造性，让学生在物理学习中体会到探索的快乐。

四、教学反思

常规的评价往往以教师为实施者，学生是被评价者，并且教师习惯性地只注重结果，以学生的考试成绩或者习题的正确率为主，在评价方式上比较简单。而项目式学习的教学评价会更看重自我评价和互相评价。学生在自我评价中因为有制作过程的体验，往往能够深刻地认识到自己的不足之处，更好地审视自己。学生在互评中更倾向于表现性评价，组员之间在制作过程中很容易发现各自的优缺点，例如合作意识、动手能力、创新精神、反思能力等，而教师通常要兼顾全班，反而会疏漏很多细节。评价方式的多样性，可以多方面记录每名学生的每一次学习过程的综合情况，从而有的放矢地提高学生的学习品质。

以制作小型发电机为目标，学生不断地解决问题，研究原理，设计模型，把教材上的知识整合起来，运用在实际操作过程中，并融入自身的知识体系。整个教学模式更注重学生间、师生间的合作交流，探究创新，课后反思，全面提高学生的科学素养。