王秀玲 吳小兵

(江蘇省灌南縣初級中學(xué) 江蘇 連云港 222500)

小實驗大道理
——“靜電現(xiàn)象”實驗開發(fā)行與思*

王秀玲 吳小兵

(江蘇省灌南縣初級中學(xué) 江蘇 連云港 222500)

從“靜電實驗”的實驗困難入手，通過對靜電實驗的開發(fā)與整合，在此基礎(chǔ)上進行再設(shè)計，優(yōu)化教學(xué)過程.通過案例中呈現(xiàn)的小實驗，反思把握教材的3層境界、課程資源開發(fā)的另一種角度和相應(yīng)的學(xué)生觀.

靜電 實驗 教材 反思

一線教師在教學(xué)過程中通常會遇到“三難”.一是教材處理難.教師對于教材的體系,編者的編寫思路、意圖把握不準(zhǔn)，教學(xué)實踐中偏差較大.二是資源開發(fā)難.教師常會抱怨地區(qū)差異大，開發(fā)途徑少，課程資源開發(fā)難等客觀情況.三是深度加工難.教師缺少深度加工整合的能力，即使有了一些優(yōu)秀的資源，也很難把資源捏合成一個整體.

在初中物理教學(xué)中，靜電實驗也頗有難度.其一，受天氣影響較大.如果空氣潮濕，濕度大，實驗很難成功.其二，實驗操作難.同一套器材，不同的摩擦方法，往往可能產(chǎn)生不同的現(xiàn)象.本文以2016年蘇科版教材“靜電現(xiàn)象”[1]為例，談一談基于靜電現(xiàn)象的實驗開發(fā)、設(shè)計以及在此基礎(chǔ)上對“三難”的一些思考.

1 設(shè)計

1．1趣味實驗引入課題

教師演示一組有趣的實驗引入新課，激發(fā)學(xué)生的興趣.

實驗一：變彎的水流.如圖1所示，將一個飲料瓶從中間截去一半，瓶蓋處戳一個小孔，使一根短的細(xì)管(如黃芪精的吸管)能緊湊穿過.演示時將此瓶倒置于鐵圈中.瓶的正下方放置一個水槽，此時向瓶的上方加水，可以形成較為穩(wěn)定的細(xì)細(xì)水流.用摩擦后的玻璃棒或橡膠棒靠近，水流會發(fā)生明顯的彎曲.為了便于學(xué)生觀察，可以以藍(lán)色物體作為水流的背景.

圖1 變彎的水流

實驗二：聽話的泡沫棒.如圖2所示，右手戴上一次性薄的塑料手套，左手拿一根L型的泡沫棒，兩者反復(fù)摩擦后，將L型泡沫棒置于一個旋轉(zhuǎn)支架上.手套靠近摩擦的一端，會發(fā)現(xiàn)泡沫棒跟著手的移動旋轉(zhuǎn)起來.L型泡沫棒來源于牛奶箱中的包裝泡沫，選取L型而不是直棒型，是為了便于學(xué)生觀察泡沫棒的旋轉(zhuǎn).

圖2 聽話的泡沫棒

一組實驗引入，迅速吸引了學(xué)生的注意力，激發(fā)了學(xué)生的興趣.由于器材來源簡單，全體學(xué)生躍躍欲試.“你們想知道其中的原因嗎”，引出本節(jié)課題.

1.2實驗比較建立概念——摩擦起電

如圖3所示，將一不帶電的泡沫小球懸掛于鐵架臺上，用一根不帶電的玻璃棒去靠近小球，接著將玻璃棒與絲綢摩擦過后再去靠近小球，學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象.

圖3 帶電體靠近小球

學(xué)生活動一:教師通過PPT對學(xué)生進行如下實驗指導(dǎo).將與面巾紙摩擦的吸管、與絲綢摩擦的玻璃棒、與毛皮摩擦的橡膠棒、與黃布摩擦的刻度尺在摩擦前后分別靠近細(xì)小紙屑，觀察現(xiàn)象.每一小組只分發(fā)一種器材，完成4個實驗當(dāng)中的1個.根據(jù)教師演示實驗及學(xué)生分組實驗，在比較現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，學(xué)生很自然地得出“用摩擦的方法可以使物體帶電即摩擦起電”，并且能夠得出“帶電體可以吸引輕小物體”這兩個結(jié)論.

1.3自主探究獲得新知——同種電荷

教師邊給出問題邊取出兩根玻璃棒(或兩根橡膠棒)，展示器材的同時通過信息快遞告訴學(xué)生“在物理學(xué)中，用同樣的方法，使同樣的物體帶上電，我們就說它們帶的是同種電荷”.教師提出問題，帶同種電荷的物體相互靠近，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

學(xué)生活動二:每一小組利用桌面上提供的器材，設(shè)計實驗方案，分組實驗，觀察現(xiàn)象.通過各個小組的展示，如圖4至圖7所示，學(xué)生很容易歸納出“同種電荷相互排斥”這一結(jié)論.

圖4 與面巾紙摩擦的吸管

圖6 與毛皮摩擦的橡膠棒

圖7 與黃布摩擦的刻度尺

1.4再實驗再探究——異種電荷

學(xué)生活動后，自然過渡到下一個問題：既然玻璃棒1與玻璃棒2(橡膠棒1和2，粗吸管1和2，刻度尺1和2)帶同種電荷，靠近時相互排斥，那么它們(指玻璃棒、橡膠棒、粗吸管及刻度尺)帶的是不是都是同種電荷呢？

提出問題后，學(xué)生分析得出，只要把它們兩兩靠近，觀察是否相互排斥即可，同時分析得出上述4種材料兩兩相互組合后出現(xiàn)的組合方式，即“玻璃棒與橡膠棒”“玻璃棒與粗吸管”“玻璃棒與刻度尺”“橡膠棒與粗吸管”“橡膠棒與刻度尺”“粗吸管與刻度尺”6種組合方式.將學(xué)生重新組合，1,3,5排的學(xué)生帶著自己的器材向后轉(zhuǎn)，與后面的小組組合成新的一組(4人一組)，設(shè)計形成如圖8所示的5種組合.

圖8 小組組合方式

學(xué)生活動三:小組前后排重新組合，利用桌面上的器材，設(shè)計實驗并進行實驗，并將本組實驗現(xiàn)象填入設(shè)計好的圖表中(圖8).

在學(xué)生活動三中，既有排斥現(xiàn)象也有吸引現(xiàn)象.根據(jù)活動二的結(jié)論“同種電荷相互排斥”，學(xué)生很容易得出“刻度尺(與黃布摩擦)所帶的電荷與玻璃棒(與絲綢摩擦)所帶的電荷是同種電荷；粗吸管(與面巾紙摩擦)所帶的電荷與橡膠棒(與毛皮摩擦)所帶的電荷是同種電荷”.通過信息快遞告訴學(xué)生，“一種與用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷相同，稱為正電荷；一種與用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷相同，稱為負(fù)電荷.”進一步分析得出：玻璃棒(與絲綢摩擦)和刻度尺(與黃布摩擦)帶正電，橡膠棒(與毛皮摩擦)和粗吸管(與面巾紙摩擦)帶負(fù)電.根據(jù)實驗現(xiàn)象，結(jié)合分析，歸納得出“異種電荷相互吸引”這一結(jié)論.活動三結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生判斷帶負(fù)電的粗吸管與帶正電的刻度尺相互靠近時是相互吸引還是相互排斥，然后通過實驗進行驗證.此時的判斷已經(jīng)不是猜想，而是運用結(jié)論的一種演繹，相互吸引的實驗現(xiàn)象是一種理性的必然.

在學(xué)生活動二、三的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生思考,“自然界中是否有第三種電荷？”這是本節(jié)的重點也是難點.為了突破這一難點，筆者作了如下的改進：任意取兩種材料相互摩擦，如與頭皮摩擦過的塑料直尺，靠近與絲綢摩擦過的玻璃棒時相互吸引，靠近與毛皮摩擦過的橡膠棒時相互排斥；與牛奶吸管摩擦過的鋁箔靠近與絲綢摩擦過的玻璃棒時相互排斥，靠近與毛皮摩擦過的橡膠棒時相互吸引.更深入的分析.科學(xué)家通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，選擇不同的材料相互摩擦后，將任意一種材料分別跟用絲綢摩擦過的玻璃棒和用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近，必然與其中的一個相互排斥，也就是說必然與其中的一個帶同種電荷.所以說物體相互摩擦所帶的電荷只有兩種.

1.5學(xué)以致用實驗演繹——思考與練習(xí)

針對本節(jié)知識，結(jié)合學(xué)生獲取知識途徑的特點，讓學(xué)生通過實驗做物理習(xí)題，設(shè)計4個遞進的問題.

問題1：如何判斷一根吸管是否帶電？

問題2：如何判斷這根吸管帶何種電荷？

問題3：讓這根帶電的吸管靠近一輕質(zhì)小球(不知是否帶電)，發(fā)現(xiàn)它們相互排斥，則這個輕質(zhì)小球的帶電情況是______.

問題4：若這根吸管與輕質(zhì)小球相互吸引，則小球的帶電情況可能是______.

解決第一個問題時，給學(xué)生提供的器材是掛在鐵架臺上的不帶電的輕質(zhì)泡沫小球，學(xué)生根據(jù)活動一的結(jié)論很容易解決問題1：用這根吸管靠近不帶電的輕質(zhì)小球，如果吸引小球則吸管帶電，如果不吸引則說明吸管不帶電.問題2～4分別利用活動二、三的結(jié)論，借助器材，通過實驗得出問題的答案.

1.6首尾呼應(yīng)小結(jié)新課——提出新的問題

釋疑開頭的有趣的物理實驗，小結(jié)前面所學(xué)的知識點：通過有趣的實驗引出課題，通過3個活動歸納出概念及規(guī)律并提出生活中的應(yīng)用，最后釋疑開頭的兩個有趣的實驗，首尾呼應(yīng).一節(jié)課結(jié)束了，而知識并沒有結(jié)束.在總結(jié)新課的基礎(chǔ)上提出新的問題.

問題5：通過摩擦可以使物體帶電.那么相互摩擦的兩個物體，其中一個帶電，另一個是否帶電呢？

問題6：如果帶電，又是帶何種電荷呢？帶電荷量有何關(guān)系？

問題7：物體摩擦后為什么會帶電呢？

只問不答，承接上文，同時為下一節(jié)“探索更小的微粒”的教學(xué)埋下伏筆.

以上所述，就是對“靜電現(xiàn)象”中的實驗改進與開發(fā)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)實驗資源的重新整合，整個教學(xué)活動的再設(shè)計.

2 反思

2.1教材觀念需進一步更新

“用教材教，而不是教教材”這個觀點被引用很多，但在教學(xué)實踐中，教師仍然容易被教材所束縛，因為教材提供了許多經(jīng)典的實驗，給出了較為清晰的思路.在備課的過程中，教師習(xí)慣于以教材(主要是教科書)組織教學(xué)活動.教師應(yīng)努力做到以下3個層次.

第一層次，走進教材.走進教材就是要深入研究教材，明確教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、實驗設(shè)計并把握編者的編寫思路.走進教材是基礎(chǔ).

第二層次，走出教材.教科書是重要的參考資源，但不是唯一資源.課程資源需要教師的開發(fā)意識，要打破教科書的束縛.本設(shè)計中的實驗簡單易行，取材方便，直觀明了.所用器材多數(shù)是學(xué)生身邊現(xiàn)成的資源，如飲料瓶、泡沫、布、面巾紙、吸管.

第三層次，重組教材.重組教材，需要更宏大的視野，更強的改進、開發(fā)、加工和整合能力.本設(shè)計中，打破教材常規(guī)，廣泛開發(fā)靜電小實驗，并對教材和各種資源重新整合，通過實驗和問題引導(dǎo)，層層遞進，有效發(fā)展學(xué)生思維能力.

2．2課程資源開發(fā)視角需要進一步拓寬

教師常會抱怨各種“差”，如地理位置上南北或東西有差別，如地區(qū)上的農(nóng)村和城市有差距，如不同學(xué)生之間的個性或成績有差異，以此來說明課程資源開發(fā)的不易或局限.如果我們換一種心態(tài)，換一個角度，就會有不一樣的天地.差、差別、差距、差異甚至學(xué)生的差錯是一種現(xiàn)實，更是一種資源，不應(yīng)該成為一種負(fù)擔(dān)，而應(yīng)該視為一種資源，通過開發(fā)與整合轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N財富.如本節(jié)課的設(shè)計過程中，圖2中聽話的泡沫棒、圖4中與面巾紙摩擦的吸管和圖7中與黃布(當(dāng)?shù)販珳暇瓢b盒中的布)摩擦的塑料尺就來源于不同學(xué)生的發(fā)現(xiàn).讓每一個學(xué)生都成為課程資源的開發(fā)者、參與者.這種實驗開發(fā)是從學(xué)生中來，又回到學(xué)生中去，師生之間形成一種良性循環(huán)、師生互動、通過實驗實現(xiàn)相互作用.可以說課程資源開發(fā)的廣闊性恰恰存在于差異化的學(xué)生當(dāng)中，如果正視并利用好這一點，就會發(fā)現(xiàn)實驗教學(xué)的另一片天地.

2.3教師的行動力需要進一步加強

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行.如果看完設(shè)計，覺得一切已經(jīng)了然于胸，那就錯了，不去做一做，就不會有自己獨特的發(fā)現(xiàn)與體會.實驗前器材最好在陽光下暴曬；實驗中提醒學(xué)生不要用教師提供的器材與其他物體隨便摩擦，否則會對下面要進行的實驗造成干擾或者不能得出正確的結(jié)論；實驗的器材在實驗前最好用暖風(fēng)機進行不間斷烘干，以保證器材的干燥；教師演示多個實驗，器材要及時放電且最好隔離放置，以上列舉種種實驗注意細(xì)節(jié)，需要教師的行動.

綜上所述，通過這個案例中呈現(xiàn)的一系列小實驗，折射出教師的教材觀.教師需要走進教材，深耕教材，吃透教材，這是基礎(chǔ).在此基礎(chǔ)上，不唯教材，走出教材，充分利用身邊的生活實際，與學(xué)生一起開發(fā)實驗資源，并對實驗資源進行串聯(lián)、重組和整合，達(dá)到教學(xué)過程的優(yōu)化.通過這個案例中呈現(xiàn)的一系列小實驗，折射出來的是教師的資源觀.教師需要正視差異，并能夠視差異為一種資源并將其整合轉(zhuǎn)化為一種財富.學(xué)生應(yīng)該成為教學(xué)活動的出發(fā)點和歸宿點，要體現(xiàn)出學(xué)生的主體地位.通過這個案例中呈現(xiàn)的一系列小實驗，折射出教師行動的重要性.

1 劉炳昇，李容．義務(wù)教育教科書物理八年級下冊．南京：江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社，2012

2017-05-02)

**連云港市第十一期中小學(xué)教學(xué)研究“鄉(xiāng)村教師專項課題”——初中物理“科學(xué)探究常態(tài)化”教學(xué)策略研究階段成果，項目編號：lygJK11-XZ153