“做中學”在初中物理實驗教學中的應用
——以“電磁感應 發電機”為例

■沈寅堅

初中物理階段是培養學生對物理學習興趣的基礎階段，而在這一過程中，物理實驗教學又是不可或缺的重要組成部分。通過物理實驗，學生可以充分發揮其主體作用，親身經歷實驗探究過程，在“做中學”。教師以此來提高學生提出問題、分析問題、解決問題的能力。但是，當前初中物理實驗教學現狀并不樂觀，很多學校不重視實驗教學。教學設計往往以教師為中心，學生只是被動參與，并沒有太多機會真正融入教學過程。教師如何在實驗教學設計過程中讓學生逐步形成樂于探索、勤于反思、質疑批判的品質，最終成長為一個全面發展的人，這正是值得思考的，也是當前教育改革所倡導的。

為了探索學生“做中學”和初中物理實驗教學的有效融合，筆者借助項目學習的教學模式，以初中物理“電磁感應 發電機”為例，進行實踐研究，以實現“學生做中學，教師做中教”的教學思想。

一、教學預案

傳統的實驗授課以教師演示為主，通過電生磁的逆向思維向學生提出疑問：磁能否生電？繼而通過靈敏電流計、線圈、蹄形磁體等器材向學生展示什么條件下磁能生電。在整個過程中，學生難免存在被動接受知識的現象，并未發揮學生的主動性，不利于培養學生的探究精神。

下面是筆者的教學流程圖，如圖1。

圖1

二、教學準備

1．學生分組。

在項目教學開展之前，筆者先對學生進行分組。首先考慮自愿原則，再根據學生的課堂表現進行適當微調，盡量做到各成員之間的優勢互補。

2．實驗材料。

在課堂上演示小型發電機，效果要清晰明顯，能讓學生有直觀感受，操作簡便。根據需求及分析實驗原理可知，主要實驗材料如下。

磁體提供磁場，普通的磁體磁性太弱，線圈在磁場中轉動切割磁感線產生的感應電流太小，根本無法使二極管發光。因此，筆者提供了體積只有一元硬幣大小，但磁性非常強的由稀土燒結而成的釹鐵硼強磁。值得注意的是，這種磁體雖然能夠提供強磁場，卻屬于易碎品，兩塊磁鐵放在相對較近的距離，碰撞后有可能會造成碎裂或掉角。因此，筆者告訴學生必須慢慢平移磁體，分開磁體也需要左右平移搓開或滑開。

為了讓學生更好地體會線圈的構造，筆者為學生提供一扎漆包線、砂皮紙。線圈的匝數要足夠多，才能保證有足夠大的感應電流。同時，筆者為學生提供若干木棒、支架、轉盤、膠帶等輔助材料，目的是避免學生按照筆者的成品依葫蘆畫瓢，從而更好地發揮學生的主動性，培養學生動手、動腦解決問題的能力。在項目教學中，采用組內合作的方式，對比各個小組之間的實驗方案，可以達到優勢互補，完善每個組的實驗設計的目的。

3．項目設計。

議一議：如何實現切割磁感線。線圈體積比較大，而磁體卻很小，轉動磁體比轉動線圈更容易。轉動磁體的工具有多種選擇，每組學生分別討論出自己的方案。

畫一畫：學生分組討論后自行設計出相應的電路，畫出自己所要設計的發電機形狀。

三、教學過程

1．創設情境。

在教材中，實驗通過轉動微型電風扇使二極管發光，但是大部分學生對發光二極管其實很陌生，并不清楚微弱電流就能使二極管發光。筆者為了讓學生有切身的體會，要求每組派出兩名組員手拉手，并讓閑置的另一只手分別抓住插頭的一端。當組內其他成員使勁轉動扇葉時，手拉手的兩名學生發出了叫聲，并本能地掙脫了對方，真正體驗了一回“觸電”的感覺，同時激發了學生的學習和探究興趣。

2.研討實驗原理。

利用拆開的小風扇引導學生思考：我們需要準備哪些器材？用什么來轉動？如果電流不夠大，用什么器材比較直觀？（例如發光二極管、小型風扇等）在這個過程中，筆者需要引導學生探究實驗原理。

感應電流產生的條件是本節課的重難點，也是能否完成小型發電機項目中最重要的一環。那么，怎樣證明電路中有電流呢？學生提出把小燈泡接入電路，但是發現無論怎么轉動風扇都不能讓燈泡發光。最終，學生討論得出，可能電流太小了，所以人有感覺但燈泡不發光。此時，筆者順理成章地向學生介紹新的儀表——靈敏電流計。筆者這樣的處理就可以讓學生順著自己的思維方式逐步得出結果，尊重學生的經驗，循序漸進，而不是采用直接灌輸式教學。

在筆者的引導下，同組學生開始交流并動手實驗，模仿前面的風扇裝置，讓線圈的一條邊在蹄形磁體的磁場中運動，有左右運動的，有上下運動的，也有斜著運動的，甚至有把線圈在蹄形磁體的外圈運動的，以此發現有感應電流產生。無論哪種方法，成功與否，筆者都要鼓勵學生，只有學生多思考，多動手，才能有所收獲。

經過各組實驗，學生可完成表1中的內容來總結規律。雖然結論很容易得出，但學生在腦海中對切割的概念不甚清晰。這時候筆者需要把磁場等抽象概念具體化，以加深學生的認識。筆者制作了一個磁體模型，用涂有彩色染料的帶箭頭的紙條表示磁感線，用一把玩具刀代替導體，在演示導體運動時，學生很自然地得到了切割磁感線這個條件。

表1

學生對感應電流的產生條件有了一定認識之后，再深入認識“切割”。筆者引導學生辨析：是不是只能磁體不動，動導體，才能產生感應電流；如果反過來，導體不動，磁體運動，是否仍能產生感應電流？學生在這個過程中充分理解了切割的概念。

3．制作小型發電機。

（1）項目產品制作。

項目產品制作階段是項目教學的關鍵環節，能體現學生對原理的深刻認知并加以運用的過程。組內成員要合理分配好工作，根據前期的分工和任務，有序地開展項目產品制作工作。

項目產品制作的主要過程有制作線圈、固定磁體、考慮轉軸的流暢性、研究如何快速轉動轉軸的方案、美化設計，最終完成項目產品——小型發電機。

（2）項目產品交流。

在成果展示階段，每個小組派出一名代表，講解制作過程中的心得以及小組內部制作過程中遇到的問題。如線圈匝數大多繞100～200匝，學生發現二極管根本無法發光，不斷調整后發現，線圈匝數達到500匝左右時，成功率基本上為100%；當強磁體被綁到轉軸上時，由于磁體本身比較光滑，非常容易滑落，即使綁上之后，也非常容易出現轉軸在轉，磁體卻還在原地打滑的現象。

（3）項目產品改進。

在學生初步完成小型發電機后，筆者引導學生進一步思考：小型發電機還存在哪些待解決的問題？它的可操作性是否還有上升的空間？能否再提高感應電流的大小，不再用發光二極管，而是用普通燈泡就能發光？小組合作過程中拖拉的現象如何能得到改善，提高效率？通過這樣的經驗交流，心得分享，筆者很好地促進了班級學生的整體發展，充分調動了學生的積極性和創造性，讓學生在物理學習中體會到探索的快樂。

四、教學反思

常規的評價往往以教師為實施者，學生是被評價者，并且教師習慣性地只注重結果，以學生的考試成績或者習題的正確率為主，在評價方式上比較簡單。而項目式學習的教學評價會更看重自我評價和互相評價。學生在自我評價中因為有制作過程的體驗，往往能夠深刻地認識到自己的不足之處，更好地審視自己。學生在互評中更傾向于表現性評價，組員之間在制作過程中很容易發現各自的優缺點，例如合作意識、動手能力、創新精神、反思能力等，而教師通常要兼顧全班，反而會疏漏很多細節。評價方式的多樣性，可以多方面記錄每名學生的每一次學習過程的綜合情況，從而有的放矢地提高學生的學習品質。

以制作小型發電機為目標，學生不斷地解決問題，研究原理，設計模型，把教材上的知識整合起來，運用在實際操作過程中，并融入自身的知識體系。整個教學模式更注重學生間、師生間的合作交流，探究創新，課后反思，全面提高學生的科學素養。