巧用強磁鐵改進實驗創新物理實驗教學

徐永明　徐健

為落實重視學生探究活動過程、方法及學生體驗探究活動過程的課程目標，提高學生科學素養，結合高中實驗的特點、學生認知結構和思維方式，筆者在教學過程中把演示實驗和分組實驗分為三個層次：學生全程開放式實驗、學生全程參與式實驗和學生觀察分析現象式實驗.

巧用強磁鐵改進實驗，創新物理實驗教學，充分體現學生是學習的主體，學生由被動接受，變為主動探索。還嘗試了實驗與課件一體化的教學，給實驗帶來意想不到的效果.從報廢的某型號電瓶車電機上拆取強磁鐵，共有46片，每片長2.4 cm，寬1.3 cm，厚0.3 cm，體積小，便于與其它教學儀器組合，如圖1所示，雖有銹跡，但不影響使用，圖1是食指尖上的單片磁鐵，右圖是多片磁鐵吸在一起.

1巧用強磁鐵，創新實驗教學案例展示

1.1器材與黑板相結合，開展全程開放式創新實驗教學

教師根據實驗目的，大膽放手，運用多種教學手段和方法，鼓勵學生積極參與，教師變成“旁觀者”，不隨便打斷、左右和更改學生的探究進程和方案，充分激發學生的學習動機、培養學習興趣和主動親近物理的情感.這類實驗難度要求不高，器材簡單，操作安全方便，適合人人動手.

案例1實驗“探究合力的方法”

[實驗創新]如圖2所示，用多個強磁鐵片疊在一起，中間夾住系橡皮條的輕繩，再放到黑板上合適的位置，實驗開始.

[實驗分析]實驗改進后不再需要木板、白紙和鐵架臺等眾多輔助設備，器材簡單便于操作；根據板書和學生活動的需要，可把磁鐵放在黑板的任意位置；器材緊緊地固定在黑板平面內，穩固性好、抗干擾性強，可反復修改實驗計劃和方法，甚至重新開始，有利于糾正學生不良實驗習慣；器材簡單結實、安全性高，適合學生充分參與探究過程、理解探究方法和親身體驗探究活動；探究過程全曝露在黑板上，老師能“明察秋毫”，掌控教學過程，避免熱鬧失控而假探究.

[實驗實錄]前后兩面磁性黑板都用上，用8根橡皮條分成8個小組（共40名學生），前后黑板各四組，雖有點擠，但學生參與的熱情很高，過程中獻計獻策，不斷調整，向目標靠攏.如在操作上，學生能體會理解彈簧秤的鉤桿不能與秤殼有摩擦和細繩要與黑板平行的原因；在探究過程中，第二次拉橡皮條時發現“第一次拉橡皮條時忘記記錄結點O點的位置”；力的大小記錄在事先設計好表格中，當探究合力與分力的關系時，發現“忘記記錄力的方向”；在實驗技巧上，體會用兩點決定一條直線的方法記錄力的方向和細繩的長度要適當；在數據處理上，培養科學猜想與驗證的能力.總之，有助于培養學生的觀察、記錄、處理數據以及猜想驗證等能力.

1.2器材與符號相對應，開展全程參與式創新實驗教學

學生在明確的實驗目的引領下，對一些實驗器材的使用方法和操作過程的注意點需要教師引導下討論解決，不宜徹底放手.讓學生體驗關鍵的實驗步驟和操作方法，充分參與和體驗實驗的過程，留有足夠的時間讓學生獨立思考、討論和解決遇到的問題，老師起主導和調控作用.

案例2實驗“測繪小燈泡的伏安特性曲線”

[實驗創新]打開電表底蓋，底蓋的內外正對著各放一片強磁鐵，夾住底蓋，再把底蓋安裝回電表，這樣就可以把電表放到黑板的任意位置，如圖3所示，電池盒、小燈泡等其它器材也類似安裝強磁鐵.

[實驗分析]本實驗是新課教學的一部分，第1課時將此實驗設計為全程參與式實驗（第2課時學生分組實驗）.本實驗是高中階段最典型的電學實驗之一，不僅涉及電流表的內外接法的選擇，還首次接觸分壓電路，即使學生對知識點和電路圖全面理解，實物圖連接也困難重重，實物圖連接是本節實驗的重點和難點，至于根據電壓值和電流值描點作圖以及對圖線的解釋，學生易于掌握.這個實驗難度很高，不易過于放手.

[實驗實錄]教師在黑板上畫出電路圖，對應的位置放好實驗器材，如圖3所示，分析滑動變阻器哪部分處在干路，哪部分處在支路，小燈泡與電流表、電壓表的連接方式，電流表的內外接法暫時不講，以后再學.請兩位學生，作為一組，在黑板上按電路圖連接線路，這是真正的實物連接，不是紙面實物連接.臺下的同學看臺上同學如何做，發表觀點，“評頭論足”，共同體驗接線的過程.受初中學的“滑動變阻器一上一下”接法的慣性思維的消極影響，學生最不能理解和接受分壓接法，老師需耐心啟發，不僅要“容忍”學生犯錯，而且鼓勵學生把錯誤清楚地表出來，把這些錯誤轉化成教學資源，讓學生討論，先后有若干組同學主動上臺，終于接對了.同學們參與熱情空前高漲，不知不覺中激發了求知欲，發展了科學探索興趣，有的同學爭論得面紅耳赤，互不相讓，培養了堅持真理、實事求是的科學態度與科學精神.測量電壓值、電流值，描點繪圖等進行得很順利.

有的實驗有一定危險性，如高壓放電，有的實驗受實驗室條件的局限，同時還受課時等制約，這類實驗適宜“觀察分析現象式實驗”，學生主要觀察分析，教師盡可能地“捍衛”學生主體地位，這里不再贅述.

2實驗與課件一體化，嘗試實驗教學新方式

所謂實驗與課件一體化，就是把實驗與課件有機結合，是現代教學手段與傳統手段相結合的產物，讓師生的操作在屏幕上得到放大，現象更直觀，課堂結構更緊湊，有利于學生主動參與，避免“臺上忙，臺下閑”，提高教學效益.

案例3實驗“探究單擺周期與擺長的關系”

[實驗創新]如圖4所示，把課件與器材實物融為一體，在電子白板上顯示一張PPT課件，課件中只有實驗標題、一幅量角器圖片和一只flash仿真秒表，就是最后排的同學都能輕松看清刻度線.然后把細線上端夾在幾片磁鐵中間，下端系一個小球，做成單擺，懸點放在量角器的圓心O處，實驗裝置安裝完畢.

[實驗分析]本實驗是新課教學的一部分，實驗注意點多，如果不實施一體化教學，還用純實物做實驗，一課時不夠，秒表等器材又易損壞，如果器材與課件融為一體，操作簡單、直觀、生動，節約大量時間.

在屏幕上與課件相結合做實驗，效果被放大，學生的觀察范圍比以前在講臺上做演示實驗大了許多；磁鐵牢固地吸在白板上，磁鐵緊緊夾住細線，使懸點固定，傳統方法用鐵架臺和鐵夾固定懸點，無論怎樣改進，很難做到鐵架臺和懸點不晃動，造成實驗較大的誤差；讓小球自然下垂，在白板上用水筆記錄下擺線和球心A的位置，用米尺測出量角器圓心到A點的距離即為擺長，不用測量小球直徑；量角器輔助控制小擺角振動，避免對以前只能估計擺角；振動過程中，不用擔心小球做圓錐擺運動，否則小球會與白板相碰；仿真秒表占半張幻燈片，清楚展示，示范兩次秒表使用方法，學生就能掌握使用方法，無需多費口舌；擺球振動的最低點（平衡位置）在白板中已標出，方便準確測量周期；測出的數據可用數表軟件處理，準確而省時.

[實驗實錄]改進后的實驗克服了過去的“冰冷”，多一絲“熱鬧”，學生感到新鮮.當講完實驗目的后，學生熱情高漲，主動上臺測量擺長；測周期時，一位同學通過鼠標控制秒表按鈕，其余同學一起看擺球數周期，而且能總結出數周期的方法；數據處理時，更不用老師動手，電腦高手早就手癢……學生學習的主動性增強，探究的熱情溢于言表，遇到問題積極思考、討論，學生在不知不覺中變成了課堂的“主人翁”，知識的探索者.

3反思

3.1不拘泥實驗的層次分類，重在貫徹新課標理念

實驗分為幾個層次并不重要，重要的是貫徹新課標理念，突出生本位思想，學生由知識的被動接收者變為知識的積極探索者.教材的大多數實驗是由過去的驗證性實驗改成探究性實驗，目的就在于培養學生科學探究能力，使學生逐步形成科學態度和良好的科學精神.但探究的深度和廣度，要根據知識內容、實驗條件、學生學情等，不搞一刀切.

3.2不追求器材的高端豪華，重在提高實驗綜合效益

許多買來的實驗器材“高大上”，但效果一般，創新制作的器材“土”了點，但能接地氣.利用日常器具或廢棄品做成的實驗器材，只要實驗現象更明顯、更直觀、操作簡便、更能說明問題的本質等優點，就是好器材，而且也能潛移默化地培養學生動手能力，培養學生的創新意識和節約環保意識，發展學生的實驗技能.改進的過程是充滿享受的過程，如案例1，預習時要求學生解決如何固定橡皮條問題，有的同學想到在黑板的邊緣釘釘子，有的想用吸盤掛鉤，有個同學帶來了強磁鐵.受到啟發，在近兩年，筆者巧用強磁鐵創新實驗教學，取得了良好的教學效果.盡管強磁鐵磁性太強，有一次把手指夾破，但仍覺得過程充滿享受.

3.3不斷創新實驗教學，實現多種教學手段一體化

傳統的實驗器材多年不變，如多年前的“利用單擺測重力加速”，隨著教育理念的進步變成現在的“探究單擺周期與擺長的關系”，但實驗室提供的器材還是那一套，說明傳統的實驗器材有其不可取代的優勢，如果把它與多媒體課件無縫對接，融為一體，各取其優，形成互補，如案例3，融合多種教學資源，靈活運用多種教學方式，使傳統的實驗煥發新機，具有時代感，實現教學效益最大化.