從“做中學”到“創中學”

楊國平 劉信生

摘 要：《義務教育課程方案（2022年版）》倡導“做中學”“用中學”“創中學”。這實際指出了從“做”到“用”再到“創”的進階式課堂教學樣態。教師應把促進學生思維生長作為課堂教學的重要目標，積極引導學生帶著主題目標與飽滿的熱情“動手”去做，“動嘴”去說，“動身”去用，“動腦”去創。教學滬粵版初中物理九年級下冊《電磁繼電器與自動控制》一課時，帶領學生去“做”、去“用”、去“創”，從“做中學”到“創中學”。

關鍵詞：初中物理；做中學；用中學；創中學；《電磁繼電器與自動控制》

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本文系甘肅省教育科學“十三五”規劃2020年度立項重點課題“開展學生物理自主創新實驗，促進學生深度學習的策略研究”（編號：GS［2020］GHBZ 076）的階段性研究成果。

《義務教育課程方案（2022年版）》于“變革育人方式，突出實踐”這一基本原則之下，提出了“加強知行合一、學思結合，倡導‘做中學‘用中學‘創中學”［1］。我們以為，這實際指出了從“做”到“用”再到“創”的進階式課堂教學樣態。教師應把促進學生思維生長作為課堂教學的重要目標，積極引導學生帶著主題目標與飽滿的熱情“動手”去做，“動嘴”去說，“動身”去用，“動腦”去創。教學滬粵版初中物理九年級下冊《電磁繼電器與自動控制》一課時，我們帶領學生去“做”、去“用”、去“創”，從“做中學”到“創中學”。

一、 “做中學”：發現問題

（一） 由生活中的現象引入

教師運用多媒體展示一個完整的家庭電路，提問：“讓電路中的燈泡發光，該如何控制？”學生思索后回答：“閉合開關。”

教師追問：“在現實生產、生活中，經常會使用高電壓、強電流的重型設備，如龍門吊、起重機等。工人師傅通過按鈕能輕松地操縱這些設備，這是如何做到的呢？”

教師展示一套高電壓電源、大功率用電器與普通開關串聯的電路，讓學生上講臺（事先帶上橡膠手套，做好防護措施）試著閉合開關，體驗一下高壓電器通電工作的狀況。學生發現：在閉合開關的瞬間，導線接頭處冒出大量電火花（如圖1所示），甚是危險。

教師在處理現場的過程中提問：“如何正確地解決類似于控制高電壓電路通斷的難題？”

課始，通過用普通開關控制高電壓電路閉合實驗，暴露出生活、生產中的實際問題，引起學生的高度關注，將學生置于面對真實問題的情境中，通過刺激學生聽覺與視覺神經，激起學生心靈的震撼，激發學生解決問題的強烈愿望，為后面的學習積蓄動力。

（二） 發現并提出問題

為了在課堂上展示控制高電壓電路通斷情況，教師使用220V掛壁式家庭迷你版小電風扇來模擬高電壓用電器。將迷你電風扇的插頭進行改裝，用帶鱷魚夾的導線將其接入教室的家庭電路中，模擬高壓電源供電，并用熱熔膠固定在黑板上；出于安全考慮，將零線剪斷后分別露出兩個接線頭，并且零線電壓為0。此時，教師提問：“如何讓電風扇正常工作呢？”學生齊答：“在斷開處接上開關就行了。”

教師拿出一個用木板制作的、放大版的單刀開關，將其置于電風扇導線斷開處的左側，用熱熔膠將其固定在黑板上，再將自制開關上、下兩端的鱷魚夾分別夾在斷開導線的接線頭處，連接好高壓電路（如圖2所示）。閉合開關，電源接通，電風扇轉動。

教師提問：“從剛才演示的高壓放電現象看，我們現在能用手直接關閉高壓開關嗎？”學生回答：“不能，太危險了！”教師順勢布置“做中學”任務：想辦法使電風扇正常工作。學生分組交流討論。

教師巡視，收集學生反饋。發現有兩種解決問題的想法：一是用干燥的長木棒來撥弄單刀開關，接通電路；另一種方法是依據上節課學習的電磁鐵知識，組裝電磁鐵電路，實現對高壓電路的控制。教師指導學生分別展開嘗試，并匯報活動感受。

一個小組使用長木棒撥弄單刀開關接通電路后發現：這種方法太笨拙，棒子越長，靈活性越差。另一個小組使用四節干電池、開關與導線將實驗室已有的24010型電磁鐵（漆包線1000匝并帶有鐵芯）通電，發現繞軸轉動的木桿并沒有被磁鐵吸引下來而閉合電路。學生自然產生疑惑：怎么會這樣呢？深入思考，發現原因在于電磁鐵不會吸引木頭。于是，學生嘗試在繞軸轉動的木條上（電磁鐵正上方）固定一塊鐵片，問題得以解決。學生上臺展示成果（如圖3所示）。

用色彩鮮艷的小電風扇作為用電器，容易吸引學生的注意力；用220V（已經超出人體的安全電壓）家庭電路來模擬高電壓電路，降低危險性；用木板作為支架（預設制作電磁繼電器用）自制最簡單的單刀開關接入高壓電路，照顧學生已有的認知特點。以此作為思維的出發點與落腳點，逐層設置問題障礙，發揮學生的主觀能動性，為逐步完善電磁繼電器的使用功能做好鋪墊，助力學生在“做中學”中實現思維進階。通過開放性地解決問題，學生思維活躍；通過兩種閉合高壓電路的方法比較，學生主動對比、取舍。此外，學生發現，要通過電磁鐵來實現高壓電路的閉合，必須在橫梁木條上固定一塊鐵片作為銜鐵，來解決無法吸引木頭的問題。學生在“做中學”往往會遇到意想不到的困難，在想辦法解決的過程中，能有效培養創新意識，提升耐挫折品質。

二、 “用中學”：解決問題

師 剛剛我們解決了高壓電路的閉合問題，那要斷開高壓電路的開關，該怎么辦呢？

生 將電磁鐵斷電。

（教師將電磁鐵斷電，發現開關無法斷開，電風扇仍然在轉動。）

師 這是為什么呢？

生 電磁鐵斷電后，木桿與鐵片仍然受到重力的作用。在沒有其他外力的情況下，木桿不會自動彈起。

師 那怎么解決這個問題呢？

生 如果能夠在木桿轉軸的另一側施力，就可以將木桿彈起，實現高壓電路的斷開。

師 那怎么實現呢？同學們可以閱讀課本上的材料，獲取靈感。

（學生通過閱讀教材發現，可以在轉軸的左側裝上復位彈簧來解決這個難題。學生分組選取長度適宜的彈簧并調試，最終實現：電磁鐵通電，高壓電路正常工作；電磁鐵斷電，高壓電路停止工作。此時的成品如圖4所示。）

師 現在我們可以在黑板上通過閉合與斷開電磁鐵電路中的開關實現電風扇的工作與停止了，那么，同學們想在座位上就能控制電風扇的工作嗎？

生 想。

師 可以怎么做？

生 找來足夠長的導線，將其串聯在電磁鐵電路中，再將開關接入導線的末端來控制電磁鐵電路的通斷，就可以了。

師 很好！讓我們實際動手用起來。

（學生活動。）

師 現實生活中，這樣的裝置叫作電磁繼電器，請閱讀課本上的相關內容，學習使用電磁繼電器。

（教師分發實驗室電磁繼電器等器材，讓學生展開分組實驗，完成練習用電磁繼電器控制紅、綠燈交替工作的簡單電路。教師巡視指導。學生完成實驗后舉手示意。教師組織全班交流討論實驗體會。）

這里，學生在使用物理模型的過程中，發現實驗的不足之處，針對真實問題不避讓、不退縮，迎難而上地解決。在原有模型中補充復位彈簧，真正實現自動控制功能，建構出電磁繼電器模型。將杠桿平衡條件知識應用到實驗裝置中，實現了思維的正遷移，提升了科學探究能力和動手操作技能。

三、 “創中學”：“創造”問題

通過以上一系列的情境創設與主題任務驅動實踐活動后，教師再利用問題串引出教學內容：“同學們在家里用電磁繼電器來控制家用電器嗎？”“既然家庭電路很少用到電磁繼電器，其結構復雜、制作難度大，為什么有些電路中還要使用呢？”學生在深度思考后，在教師的引導下總結出電磁繼電器在電路中的作用：用低電壓、弱電流電路（即控制電路）來控制高電壓、強電流電路（即工作電路）的通斷。

教師運用多媒體展示電磁繼電器對工廠里的重型機械、礦山爆破、醫院拍CT或X光片以及執行爆炸物處理、偵察、營救等任務的機器人實現遠程控制的場景。

學生通過分組實驗發現，真正的電磁繼電器由動觸點與上、下兩個靜觸點組成，可以分別控制兩個相互獨立的并聯工作電路。

教師引導學生利用電磁繼電器與溫控開關，在黑板上完成創新實驗電路連接。提供的實驗器材為：電風扇模型與空調模型（用小燈泡代替）、電池組、導線若干，裝有Arduino IDE軟件系統的數字顯示的溫控開關。其中，溫控開關的工作特性是：當周圍環境的溫度升高到26℃以上時，溫控開關的電阻值劇增，電路中的電流銳減，電磁鐵很快就失去磁性，銜鐵上的動觸點與其上方的靜觸點連接；反之，當周圍環境的溫度降低到26℃及以下時，電路中的電流較大，電磁鐵的磁性較強，銜鐵上的動觸點與其下方的靜觸點連接。設計要求如下：“夏天很熱，教室里會開空調。為了節約電能，當教室內的溫度低于或等于設定的溫度時，只要求接通電風扇給教室通風降溫；當教室內的溫度高于設定的溫度時，就接通空調給教室降溫。”

學生先分組交流討論，畫出設計電路圖；然后走上講臺，介紹本小組的設計理念；在教師的引導下（由于家庭電路電壓高），學生選取器材，連接電路，進行展示。最終成品如圖5所示。

將教材中關于電磁繼電器應用的教學內容進行重組和整合，結合能量觀，強調裝置在生活中的應用價值，培養學生的創造性思維，在創新實踐活動中凸顯節能減排的社會意義，體現由“物理走向社會”后最終實現“社會回歸物理”的重要理念。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.義務教育課程方案（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022：5.