王 高

為學而教 提升素養(yǎng)
——兼評喬蘭執(zhí)教的“靜電現(xiàn)象的應用”一課

王 高

現(xiàn)代教學中倡導學生是主體、教師是主導的教學理念，在課堂教學內容把握、教學方式選擇和教學價值追求方面體現(xiàn)在：把握學科本質，凸顯物理學科特色；重視實驗體驗，親歷探究學習過程；借助問題解決，促進核心素養(yǎng)提升。

學科本質；實驗體驗；問題解決；核心素養(yǎng)

筆者有幸參加了第12屆江蘇省 “杏壇杯”蘇派青年教師教學展評活動（太倉分賽區(qū)），理科組的9位參賽教師展現(xiàn)了不一樣的精彩，給我的最大啟發(fā)是他們都凸顯了本次活動的主題“人在課中央”，也讓我加深了對活動主題的認識?！叭嗽谡n中央”這一主題具有時代性、引領性，彰顯一種教學理念：教學中學生是主體，教師是主導，教師要充分調動學生學習的積極性、主動性，在教師的引導下，放開思維，通過實驗探究、團隊協(xié)作來解決問題、掌握知識，教學活動的中心不再是教師的“教”，而是學生的“學”。這一主題倡導一種教學行為：教師在教學中要創(chuàng)設問題情境，讓學生自主探索，創(chuàng)造實踐機會，讓學生動手體驗，提供時間空間，讓學生交流分享、合作共贏。在此基礎上，實現(xiàn)一種教學追求：通過課堂教學的實施，讓學生能夠動心——有興趣，動手——有體驗，動腦——有思維，動情——有創(chuàng)造。本文以南京外國語學校喬蘭老師執(zhí)教的 “靜電現(xiàn)象的應用”一課為例來領略、分享教學中的精彩。

一、把握學科本質，凸顯物理學科特色

要教好物理，首先需要認清物理學科的本質，即物理到底是什么？物理是由“物”和“理”二字組成，“物”是事實證據(jù)，就是要以實驗為基礎，實驗是物理的根；“理”是理性思維，就是要以思維為中心，思維是物理的魂；物理與生活密不可分，從生活中來，到生活中去，生活是物理之源。豐富的生活資源讓物理教學內容更加豐富，獨具匠心的實驗探究讓物理教學過程更加精彩，扎實的思維訓練讓學生智慧之門開啟。認清物理學科本質有助于我們對物理教學的理解和把握，使得物理課堂教學具有濃濃的“物理味道”：生活味、探究味、方法味。

教學中喬老師是通過對問題的理論分析來強化學生思維訓練，再通過實驗來驗證理論分析的結果，具有很濃的探究味。例如，在理論分析得出 “靜電平衡狀態(tài)下的導體內部場強處處為零”后，教師引領學生用如圖1至圖4所示的自制實驗器材來驗證。手搖感應起電機的一個金屬桿連接一金屬導體，在空間中產(chǎn)生電場。用一個自制的泡沫輕質小球與起電機的一根金屬桿接觸后帶上電荷，把金屬籠罩在小球上，觀察帶電小球在導體內部是否受到電場力，來判斷該空間是否有電場；接著，掀起金屬籠，再看看該處是否有電場存在。實驗化抽象為形象，可視性強，效果好。

圖1

圖2

圖3

圖4

在這個實驗的設計中，較好地展現(xiàn)了教師的實驗素養(yǎng)。她沒有選用驗電器或驗電羽，因為用驗電器驗證電場存在時，會涉及到驗電器的靜電感應現(xiàn)象，學生的思維上需要有一個較大的跳躍，容易把注意力集中到為什么箔片張開就驗證了電場的存在。驗電羽需要與帶電場源電荷靠得很近才能觀察到被顯著吸引的現(xiàn)象，如果罩上金屬籠，金屬籠會和金屬導體間發(fā)生放電現(xiàn)象，可能會導致學生受電擊而出現(xiàn)危險情況，而選用帶電小球，比較直接地讓學生觀察帶電的泡沫小球在電場中偏轉情況來判斷空間是否存在電場。

在最后的“思維拓展”環(huán)節(jié)，教師設計了一個在練習中學生常常犯錯的問題：“處于靜電平衡狀態(tài)的帶電導體，用移電球在其內部取電與用導線直接從其內部取電效果相同嗎？”讓學生在課后進行研究，可以通過實驗直接觀察現(xiàn)象，再思考現(xiàn)象背后的問題答案，進一步深化學生的思維，提高他們思維的品質。

二、重視實驗體驗，親歷探究學習過程

探究學習是把物理知識、技能與科學推理和批判性思維有機地整合在一起，產(chǎn)生新知識的過程。學生需主動參與、動手動腦、積極體驗，經(jīng)歷科學探究的過程，獲取物理知識、領悟物理思想、學習物理方法。教師要善于為學生自主探究感興趣的問題提供時間和空間，為他們創(chuàng)設面對未知的“原始”問題情境，讓學生像科學家那樣獨立地嘗試用各種方法研究問題，在不斷嘗試的過程中開闊視野，發(fā)展能力，獲得知識，體驗科學探究的樂趣和科學精神，養(yǎng)成良好的科學態(tài)度。

本課教學中喬老師非常重視實驗的創(chuàng)新設計，既有現(xiàn)代的傳感器實驗，又有利用廢舊物品自制的實驗儀器，積極創(chuàng)造條件，讓學生動手體驗，開展探究學習。

在引導學生分析處于靜電平衡狀態(tài)的導體上電荷分布特點時，教師設計了問題串，引領學生思考、討論，親歷探究的過程。以下是教學片段。

師：當導體處于靜電平衡狀態(tài)時，這個導體上的感應電荷分布在什么位置？請學生大膽地猜想。

生：導體的內表面，外表面。

師：當我們給導體帶上電荷，它們最終也會處于靜電平衡狀態(tài)，此時導體上的電荷會分布在什么位置？電荷的分布有什么規(guī)律？是均勻分布嗎？哪里又較密呢？請大家再猜。

生：在外表面，內表面。電荷在尖端分布較密。

師：你的猜想有依據(jù)嗎？

生：因為導體帶上的是同種電荷，同種電荷相互排斥，所以會排斥到最遠端，而尖端是最遠的。

師：接下來我們就用實驗來檢驗我們的猜想。

實驗1：靜電平衡狀態(tài)下的導體上電荷的分布。

教師選用了一套高科技的設備——靜電傳感器，它可以定量地檢測出電荷量，靈敏度很高。如圖5、6所示，第一款傳感器（圖5）自帶液晶屏，用它來檢驗導體內部是否帶電。第二款傳感器（圖6）通過數(shù)據(jù)線與電腦相連，再通過電腦屏幕顯示電荷的多少來檢測導體外表面的帶電情況。

圖5

圖6

教師請一位學生配合完成實驗。連接金屬籠和傳感器，打開傳感器后，將示數(shù)清零，罩上籠子，并調整實物投影的位置，讓學生觀察示數(shù)。

學生觀察發(fā)現(xiàn)：金屬籠內部靜電傳感器的示數(shù)始終為零，金屬籠外部的傳感器顯示的示數(shù)不為零。

師生共同歸納得出靜電平衡狀態(tài)下導體電荷的分布特點：（1）電荷分布在導體外表面，（2）導體的尖端處電荷密度大。

圖7

接著，教師再用自制的實驗裝置來驗證上面歸納的結論。

實驗2：驗證導體電荷的分布特點。

如圖7所示，在一個金屬奶粉罐的側面釘上金屬釘子，在導體內部和外表面處的釘子上都粘上驗電羽，將頂上的導線與起電機金屬桿相連，搖動手柄使金屬奶粉罐帶上電荷。

學生發(fā)現(xiàn)：內部的驗電羽安然無恙，而外部的驗電羽膨散開來，實驗說明導體上的電荷只分布在導體的外表面。

教師對這兩個實驗的設計可謂是用心、精心，實驗1中的傳感器創(chuàng)意新穎，利用了“數(shù)字靜電傳感器”，將導體內部和外部的帶電情況定量地顯示出來，讓學生有了定量而可信的感官認識。實驗2是用自制教具，讓學生直觀地觀察到帶電導體的內部不帶電，而外部帶電，同時尖端部位較之平坦部位電荷分布更加密集。

教學中的探究是以問題情境為動力、以科學方法為工具、以探究思維為靈魂，是真探究，它有利于激發(fā)學生的學習興趣，對物理產(chǎn)生親近感。這種教學向學生播種一種探究行為，使學生收獲一種探究習慣，培養(yǎng)一種探究能力。

三、借助問題解決，促進核心素養(yǎng)達成

核心素養(yǎng)是知識、能力與態(tài)度的融合，真實的情境創(chuàng)設是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的關鍵。學生在物理學習中所形成的物理觀念和科學思維需用于分析、解決現(xiàn)實生活中的各種問題，在問題解決中提高探究能力、增強實踐意識、養(yǎng)成科學態(tài)度，促進科學素養(yǎng)的提升。

美國心理學家加德納說過：“設置一系列的情景，讓孩子自己去思考，自己找到解決問題的辦法，甚至發(fā)現(xiàn)一些需要靠創(chuàng)造性發(fā)揮才能解決的新問題?！苯處焺?chuàng)設一系列實驗情境、問題情境，從問題入手，有效地促進學生思考，給足學生探究的時間，讓學生在充分、全面的活動中積極、主動、靈活地掌握知識，自主地發(fā)展。

喬老師在教學中重視情境的創(chuàng)設，圍繞核心內容展開教學。新課的引入是引用一檔科技類綜藝節(jié)目的炫酷表演視頻，兩位放電高手手指間耀眼的閃電在盤旋，驚險刺激，但他們卻安然無恙。這樣的場景給學生強烈的懸念，激發(fā)他們探究奧秘的好奇心。在本課結束之時，教師回到視頻中的現(xiàn)象，引導學生應用所學知識解釋這個現(xiàn)象，通過問題解決，學以致用，讓學生獲得成就感，喚起學生的認知思維，激發(fā)他們的內驅力，使學生進入探索者的角色，參與到更新的學習活動中去。

在靜電現(xiàn)象應用中，教師選擇了用鋼板和小木屋搭建場景，用感應線圈給鋼板加上高壓電，模擬出生活中常見的雷電現(xiàn)象，用毛線針加砝碼來模擬避雷針，讓學生對尖端放電有了直觀的體驗，然后，讓學生閱讀書上有關內容后，解釋避雷針如何保護房屋。接著，把尖端放電的原理應用拓展到煤氣灶上的點火器、汽車發(fā)動的啟動裝置上去。

對于靜電屏蔽現(xiàn)象，教師先是演示了實驗：驗電器在電場中發(fā)生靜電感應現(xiàn)象，而金屬籠罩上后現(xiàn)象消失，幫助學生建立“靜電屏蔽”概念，這樣較為形象易于理解。接著，再次打開上課開始時視頻中兩位踩在高壓線圈上的發(fā)生尖端放電的演員圖片，調動學生的知識儲備，給學生提供解釋現(xiàn)象綜合應用本節(jié)所學物理知識的情境，幫助學生提升應用能力。之后的“電擊汽車”“高壓防護服”也是讓學生更多地參與到解釋應用中來，也讓學生意識到物理學習的意義和作用，促進學生意義建構。

縱觀本節(jié)課的教學和說課，彰顯了執(zhí)教者的教學智慧，展現(xiàn)了個人教學特色，即有想法，體現(xiàn)在教學設計上，教材解讀精準，學生分析精細，實驗設計精妙；有做法，體現(xiàn)在教學實施中，預設到位，生成精彩，效果優(yōu)良；有說法，體現(xiàn)在教學理念上，以學定教，參與體驗。學生的智慧在悄然地生長，變得更加聰明、睿智。

G633.7

A

1005-6009（2017）59-0074-03

王高，江蘇第二師范學院（南京，210013）物理教育研究所所長，江蘇省教師培訓中心（南京，210013）研究策劃部主任，正高級教師，江蘇省特級教師。