从“做中学”到“创中学”

杨国平 刘信生

摘 要：《义务教育课程方案（2022年版）》倡导“做中学”“用中学”“创中学”。这实际指出了从“做”到“用”再到“创”的进阶式课堂教学样态。教师应把促进学生思维生长作为课堂教学的重要目标，积极引导学生带着主题目标与饱满的热情“动手”去做，“动嘴”去说，“动身”去用，“动脑”去创。教学沪粤版初中物理九年级下册《电磁继电器与自动控制》一课时，带领学生去“做”、去“用”、去“创”，从“做中学”到“创中学”。

关键词：初中物理；做中学；用中学；创中学；《电磁继电器与自动控制》

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本文系甘肃省教育科学“十三五”规划2020年度立项重点课题“开展学生物理自主创新实验，促进学生深度学习的策略研究”（编号：GS［2020］GHBZ 076）的阶段性研究成果。

《义务教育课程方案（2022年版）》于“变革育人方式，突出实践”这一基本原则之下，提出了“加强知行合一、学思结合，倡导‘做中学‘用中学‘创中学”［1］。我们以为，这实际指出了从“做”到“用”再到“创”的进阶式课堂教学样态。教师应把促进学生思维生长作为课堂教学的重要目标，积极引导学生带着主题目标与饱满的热情“动手”去做，“动嘴”去说，“动身”去用，“动脑”去创。教学沪粤版初中物理九年级下册《电磁继电器与自动控制》一课时，我们带领学生去“做”、去“用”、去“创”，从“做中学”到“创中学”。

一、 “做中学”：发现问题

（一） 由生活中的现象引入

教师运用多媒体展示一个完整的家庭电路，提问：“让电路中的灯泡发光，该如何控制？”学生思索后回答：“闭合开关。”

教师追问：“在现实生产、生活中，经常会使用高电压、强电流的重型设备，如龙门吊、起重机等。工人师傅通过按钮能轻松地操纵这些设备，这是如何做到的呢？”

教师展示一套高电压电源、大功率用电器与普通开关串联的电路，让学生上讲台（事先带上橡胶手套，做好防护措施）试着闭合开关，体验一下高压电器通电工作的状况。学生发现：在闭合开关的瞬间，导线接头处冒出大量电火花（如图1所示），甚是危险。

教师在处理现场的过程中提问：“如何正确地解决类似于控制高电压电路通断的难题？”

课始，通过用普通开关控制高电压电路闭合实验，暴露出生活、生产中的实际问题，引起学生的高度关注，将学生置于面对真实问题的情境中，通过刺激学生听觉与视觉神经，激起学生心灵的震撼，激发学生解决问题的强烈愿望，为后面的学习积蓄动力。

（二） 发现并提出问题

为了在课堂上展示控制高电压电路通断情况，教师使用220V挂壁式家庭迷你版小电风扇来模拟高电压用电器。将迷你电风扇的插头进行改装，用带鳄鱼夹的导线将其接入教室的家庭电路中，模拟高压电源供电，并用热熔胶固定在黑板上；出于安全考虑，将零线剪断后分别露出两个接线头，并且零线电压为0。此时，教师提问：“如何让电风扇正常工作呢？”学生齐答：“在断开处接上开关就行了。”

教师拿出一个用木板制作的、放大版的单刀开关，将其置于电风扇导线断开处的左侧，用热熔胶将其固定在黑板上，再将自制开关上、下两端的鳄鱼夹分别夹在断开导线的接线头处，连接好高压电路（如图2所示）。闭合开关，电源接通，电风扇转动。

教师提问：“从刚才演示的高压放电现象看，我们现在能用手直接关闭高压开关吗？”学生回答：“不能，太危险了！”教师顺势布置“做中学”任务：想办法使电风扇正常工作。学生分组交流讨论。

教师巡视，收集学生反馈。发现有两种解决问题的想法：一是用干燥的长木棒来拨弄单刀开关，接通电路；另一种方法是依据上节课学习的电磁铁知识，组装电磁铁电路，实现对高压电路的控制。教师指导学生分别展开尝试，并汇报活动感受。

一个小组使用长木棒拨弄单刀开关接通电路后发现：这种方法太笨拙，棒子越长，灵活性越差。另一个小组使用四节干电池、开关与导线将实验室已有的24010型电磁铁（漆包线1000匝并带有铁芯）通电，發现绕轴转动的木杆并没有被磁铁吸引下来而闭合电路。学生自然产生疑惑：怎么会这样呢？深入思考，发现原因在于电磁铁不会吸引木头。于是，学生尝试在绕轴转动的木条上（电磁铁正上方）固定一块铁片，问题得以解决。学生上台展示成果（如图3所示）。

用色彩鲜艳的小电风扇作为用电器，容易吸引学生的注意力；用220V（已经超出人体的安全电压）家庭电路来模拟高电压电路，降低危险性；用木板作为支架（预设制作电磁继电器用）自制最简单的单刀开关接入高压电路，照顾学生已有的认知特点。以此作为思维的出发点与落脚点，逐层设置问题障碍，发挥学生的主观能动性，为逐步完善电磁继电器的使用功能做好铺垫，助力学生在“做中学”中实现思维进阶。通过开放性地解决问题，学生思维活跃；通过两种闭合高压电路的方法比较，学生主动对比、取舍。此外，学生发现，要通过电磁铁来实现高压电路的闭合，必须在横梁木条上固定一块铁片作为衔铁，来解决无法吸引木头的问题。学生在“做中学”往往会遇到意想不到的困难，在想办法解决的过程中，能有效培养创新意识，提升耐挫折品质。

二、 “用中学”：解决问题

师 刚刚我们解决了高压电路的闭合问题，那要断开高压电路的开关，该怎么办呢？

生 将电磁铁断电。

（教师将电磁铁断电，发现开关无法断开，电风扇仍然在转动。）

师 这是为什么呢？

生 电磁铁断电后，木杆与铁片仍然受到重力的作用。在没有其他外力的情况下，木杆不会自动弹起。

师 那怎么解决这个问题呢？

生 如果能够在木杆转轴的另一侧施力，就可以将木杆弹起，实现高压电路的断开。

师 那怎么实现呢？同学们可以阅读课本上的材料，获取灵感。

（学生通过阅读教材发现，可以在转轴的左侧装上复位弹簧来解决这个难题。学生分组选取长度适宜的弹簧并调试，最终实现：电磁铁通电，高压电路正常工作；电磁铁断电，高压电路停止工作。此时的成品如图4所示。）

师 现在我们可以在黑板上通过闭合与断开电磁铁电路中的开关实现电风扇的工作与停止了，那么，同学们想在座位上就能控制电风扇的工作吗？

生 想。

师 可以怎么做？

生 找来足够长的导线，将其串联在电磁铁电路中，再将开关接入导线的末端来控制电磁铁电路的通断，就可以了。

师 很好！让我们实际动手用起来。

（学生活动。）

师 现实生活中，这样的装置叫作电磁继电器，请阅读课本上的相关内容，学习使用电磁继电器。

（教师分发实验室电磁继电器等器材，让学生展开分组实验，完成练习用电磁继电器控制红、绿灯交替工作的简单电路。教师巡视指导。学生完成实验后举手示意。教师组织全班交流讨论实验体会。）

这里，学生在使用物理模型的过程中，发现实验的不足之处，针对真实问题不避让、不退缩，迎难而上地解决。在原有模型中补充复位弹簧，真正实现自动控制功能，建构出电磁继电器模型。将杠杆平衡条件知识应用到实验装置中，实现了思维的正迁移，提升了科学探究能力和动手操作技能。

三、 “创中学”：“创造”问题

通过以上一系列的情境创设与主题任务驱动实践活动后，教师再利用问题串引出教学内容：“同学们在家里用电磁继电器来控制家用电器吗？”“既然家庭电路很少用到电磁继电器，其结构复杂、制作难度大，为什么有些电路中还要使用呢？”学生在深度思考后，在教师的引导下总结出电磁继电器在电路中的作用：用低电压、弱电流电路（即控制电路）来控制高电压、强电流电路（即工作电路）的通断。

教师运用多媒体展示电磁继电器对工厂里的重型机械、矿山爆破、医院拍CT或X光片以及执行爆炸物处理、侦察、营救等任务的机器人实现远程控制的场景。

学生通过分组实验发现，真正的电磁继电器由动触点与上、下两个静触点组成，可以分别控制两个相互独立的并联工作电路。

教师引导学生利用电磁继电器与温控开关，在黑板上完成创新实验电路连接。提供的实验器材为：电风扇模型与空调模型（用小灯泡代替）、电池组、导线若干，装有Arduino IDE软件系统的数字显示的温控开关。其中，温控开关的工作特性是：当周围环境的温度升高到26℃以上时，温控开关的电阻值剧增，电路中的电流锐减，电磁铁很快就失去磁性，衔铁上的动触点与其上方的静触点连接；反之，当周围环境的温度降低到26℃及以下时，电路中的电流较大，电磁铁的磁性较强，銜铁上的动触点与其下方的静触点连接。设计要求如下：“夏天很热，教室里会开空调。为了节约电能，当教室内的温度低于或等于设定的温度时，只要求接通电风扇给教室通风降温；当教室内的温度高于设定的温度时，就接通空调给教室降温。”

学生先分组交流讨论，画出设计电路图；然后走上讲台，介绍本小组的设计理念；在教师的引导下（由于家庭电路电压高），学生选取器材，连接电路，进行展示。最终成品如图5所示。

将教材中关于电磁继电器应用的教学内容进行重组和整合，结合能量观，强调装置在生活中的应用价值，培养学生的创造性思维，在创新实践活动中凸显节能减排的社会意义，体现由“物理走向社会”后最终实现“社会回归物理”的重要理念。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.义务教育课程方案（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022：5.