夏良英

(廣東省深圳市龍華高級中學，廣東 深圳 518109)

1 物理教學應關注教學重演律

蘇霍姆林斯基說：“在人的心靈深處，有一種根深蒂固的需要，就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者”。學生從“未知”到“真知”，需要經(jīng)歷一定的教學過程，而這一過程是以濃縮時空的形式，短暫而迅速地重演著人類漫長的認識發(fā)展歷程，此即“教學重演”。如果把科學家從事科學研究的過程視為科學知識的原生產(chǎn)過程，那么，學生學習知識的過程可以理解為科學知識的再生產(chǎn)過程。學生學習物理的心理順序差不多就是物理學家探索的歷史進程，學生學習科學的進程可以看成是人類探索科學進程在認知意義上的重演。讓學生體驗科學知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程，從而進一步加深對于科學本質(zhì)的理解。在這一過程中形成物理觀念，發(fā)展科學思維，在潛移默化中培養(yǎng)科學態(tài)度和責任，從而提升物理學科核心素養(yǎng)。

2 由為知識而教到為思維而教

物理中的“物”是事實證據(jù)，“理”是理性思維，實驗是物理的根，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(nèi)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(zhì)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。

一位高中生寫道：霧里學物理，霧里物理，物理太無理，勿理物理。為什么大多學生感到物理難學？目前普遍采用的教學方式是使知識重現(xiàn)，從中間教起，那么教師教的是結(jié)論，學生學到的是技巧。如果物理教學僅以知識為線索展開，容易導致教學設計聚焦于知識，專注于學生獲得知識，而忽視物理課程對學生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。因此，必須把核心素養(yǎng)作為物理課程目標，將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實于教學活動中。所以我們應倡導的是另外一種教學方式，是使知識重演，從開頭教起，這時教師教的是思維，學生收獲的是智慧。直接告訴知識，看起來可讓學生在短時間內(nèi)得到更多的知識，但卻很難轉(zhuǎn)化為解決問題的能力與智慧，也無助于提升他們的核心素養(yǎng)。

在課堂上，應在教師的引導下，放飛學生的思維，通過實驗探究、團隊協(xié)作來解決問題、掌握知識。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。

3 “靜電現(xiàn)象的應用”教學設計

學生通過前面內(nèi)容的學習，已經(jīng)理解了電場強度和電勢這兩個反映電場基本性質(zhì)的重要物理量，可以說本章核心概念的學習任務已經(jīng)完成。而“靜電現(xiàn)象的應用”是前面所學知識的綜合，是核心內(nèi)容的拓展和應用，目的在于提高學生綜合運用物理知識的能力。

3.1 新課引入

筆者截取“中國達人秀”盧馭龍表演的一段精彩視頻，盧馭龍身著黑色披風登場，充滿了神秘感，藍色的閃電在他的手指上、寶劍上纏繞，甚至穿過他的身體接通了高臺上的彩燈，以強烈的視覺沖擊吸引學生注意力，激發(fā)他們學習的愿望。

3.2 探析“靜電平衡狀態(tài)”

3.2.1 研究靜電平衡狀態(tài)下導體電場的特點

(1) 理論分析

教師積極調(diào)動學生已有的知識儲備，從理論上構建模型，帶領學生一起探討：把不帶電導體放入電場會出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？

師：金屬導體的微觀結(jié)構如何？

生：從物質(zhì)的結(jié)構來看，金屬導體中有帶負電的自由電子和帶正電的晶體點陣。

師：導體處于電場中時自由電子會怎樣移動？

生：導體中自由電子在電場力作用下將發(fā)生定向移動。

師：自由電子會在什么地方積聚？產(chǎn)生什么效果？

生：導體兩端出現(xiàn)感應電荷。

師：電子積聚會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？

生：感應電荷在導體中產(chǎn)生與外電場反向的附加電場。

師：最終出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

生：感應電荷的電場增大到與外電場相等時，導體內(nèi)合場強為零，自由電子不再發(fā)生定向移動。

通過推理分析得出達到靜電平衡的條件：處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內(nèi)部場強處處為零。

(2) 實驗驗證

實驗一：驗證靜電平衡狀態(tài)下的導體內(nèi)部場強為零。

實驗器材：感應起電機、平行板電容器、驗電羽、金屬籠、導線等。

在理論探討得出靜電平衡導體內(nèi)部場強為零的結(jié)論后，設計了一個實驗，把驗電羽放在兩個平行金屬板中間，學生通過手搖感應起電機，驗電羽飛起來，說明電場存在，然后用金屬籠罩住驗電羽，在金屬籠罩的外面再放兩個驗電羽，讓學生再手搖感應起電機，可以看到罩內(nèi)的驗電羽沒有飛起來，而罩外的驗電羽飛起來，說明內(nèi)部沒有電場，外部存在電場，從而進一步證明了靜電平衡狀態(tài)下的導體內(nèi)部電場為零。

3.2.2 研究靜電平衡狀態(tài)下導體電荷分布的特點

(1) 理論分析

請學生猜想：處于靜電平衡狀態(tài)的帶電導體，電荷分布在什么位置？電荷分布有什么規(guī)律？

對于靜電平衡狀態(tài)下導體電荷分布的特點，教師通過提問，讓學生思考電荷分布的位置及分布規(guī)律，讓學生在實驗前有個基本猜想和預判。不過由于學生理論知識儲備不足，可以嘗試引導學生用反證法給出判斷的基本依據(jù)，但此處理論分析難度較大，每個學生學情不同，不做硬性要求。學生對電荷分布特點的認識，必須通過實驗才能加深認識。

(2) 實驗探究

實驗二：探究處于靜電平衡狀態(tài)下的導體，內(nèi)部和外表面的帶電情況。

實驗器材：感應起電機、平行板電容器、金屬籠、靜電傳感器等。

為了說明靜電平衡狀態(tài)下的導體內(nèi)部沒有“凈電荷”，“凈電荷”只分布在外表面。用兩個“數(shù)字靜電傳感器”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“驗電器”。第一款自帶液晶屏的數(shù)字靜電傳感器，放在金屬籠內(nèi)部，用一根導線將傳感器和導體內(nèi)部相連，用來檢驗導體內(nèi)部是否帶電；第二款傳感器，通過數(shù)據(jù)線與電腦相連，電腦屏幕顯示帶電數(shù)據(jù)，用它檢測導體外表面的帶電情況。實驗時為了提高可見度，用實物投影將傳感器與電腦顯示屏放大給大家看。當一名學生搖動起電機時，與起電機相連的金屬籠也就帶上了電荷，但學生們觀察到金屬籠內(nèi)部傳感器示數(shù)始終為零，而外部傳感器的取電球去觸碰金屬籠外側(cè)后，傳感器立即顯示出帶電數(shù)值。這一現(xiàn)象充分證明了靜電平衡狀態(tài)下的導體，內(nèi)部沒有“凈電荷”，“凈電荷”只分布在外表面。

實驗三：探究帶電導體電荷分布的具體情況。

實驗器材：感應起電機、側(cè)面有釘子的金屬罐、驗電羽等。

為了進一步探究帶電導體外表面上電荷分布的具體情況，在金屬罐的側(cè)面釘了一個釘子，在罐內(nèi)部和表面都粘上了驗電羽，并在外側(cè)釘子的頂端也粘上了驗電羽，將金屬罐用導線與起電機金屬桿相連，搖動起電機使金屬罐帶電，讓學生仔細觀察現(xiàn)象，并讓學生回答他們看到的現(xiàn)象：金屬罐內(nèi)部的驗電羽沒有張開，說明導體內(nèi)部沒有電荷，外表面的驗電羽都張開了，說明了電荷分布在外表面，而粘在外部針尖部位的驗電羽張開的角度最大，說明越尖銳的部位電荷密度越大。

3.3 靜電現(xiàn)象的應用

3.3.1 靜電屏蔽

實驗器材：范氏起電機、大鐵籠等。

打開范氏起電機的開關可以使得與之連接的鐵球產(chǎn)生幾萬伏的高壓，教師用連接范氏起電機的鐵球靠近大的鐵籠子，這時，在鐵球和鐵籠子之間，出現(xiàn)劇烈放電，有噼噼啪啪的聲音并伴隨著耀眼的火花。

師：現(xiàn)在誰敢進入這個籠子里呢？

有勇敢的同學舉手，有點害怕又有些期盼，戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢地進入了鐵籠子?？匆娎蠋熌弥F球靠近籠子，這位勇敢的學生雖然面帶笑容，但難掩緊張心緒。當鐵球靠近鐵籠子時，籠子里的同學緊攥著拳頭，可以看出他非常緊張。他的緊張情緒也帶動著全班同學，每個人都在關注著下一步的發(fā)展，學生們都已經(jīng)進入了教師精心設計的情景中，激起了學生對新知識的濃厚興趣。當放電完畢后，籠子里的同學平安無事，學生們懸著的心終于平靜了下來。

師：你敢把手放在籠子表面上嗎？

該學生有些恐懼地將手放在籠子上。教師再次使鐵球和鐵籠子發(fā)生劇烈放電，電火花就在同學的雙手附近，但里面的同學卻沒有什么異常的表現(xiàn)，讓學生分析籠子里的同學安全的原因，從而引導學生利用本節(jié)課所學知識，形成“靜電屏蔽”的概念。

此時，再次出現(xiàn)引入新課時的高壓放電的視頻截圖，引導學生再次利用靜電屏蔽的知識，嘗試分析盧馭龍安然無恙的原因，培養(yǎng)學生應用所學知識和方法解決現(xiàn)實問題的意識和能力，這種安排“首尾呼應”，解決了課前引入時學生的“懸念”。

3.3.2 尖端放電

實驗器材：感應起電機、平行板電容器、酒精、棉花、鐵釘、圖釘、導線等。

師：同學們相信老師有超能力嗎？不用打火機和火柴我可以把棉花點燃。

生：不信。

用兩個導線分別夾在平行板電容器兩個極板上，另兩個極板分別連在感應起電機上，使上極板用磁鐵吸住一根鐵釘，把蘸有酒精的棉花放在下極板上，讓學生手搖感應起電機，觀察到棉花突然燃燒起來。

師：是什么導致了棉花燃燒？

生：在下極板和上方釘子之間發(fā)生了尖端放電現(xiàn)象，在放電過程中使得棉花溫度升高，當溫度達到棉花的著火點時便燃燒起來。

師：回答得很好，為了表示獎勵，再給這位同學一次使用本儀器的機會。但當同學操作儀器，但棉花卻沒有燃燒。

師：同樣是出現(xiàn)了劇烈的電火花，但為什么這次棉花沒有燃燒？前后對比形成強烈的反差，激發(fā)認知沖突。學生檢查出他做實驗時棉花里藏有一顆尖端朝上的圖釘。

師：為什么里面放上一個圖釘后，棉花就不再燃燒了？

生：在棉花中放入圖釘后，上端的釘子和下面的圖釘尖端發(fā)生了尖端放電現(xiàn)象，而熱量主要集中在圖釘?shù)募舛耍悦藁ǖ臏囟炔]有明顯提高。

師：回答得非常好，換句話講，就是因為圖釘?shù)拇嬖诒Ｗo了棉花。那么生活中有沒有類似的應用呢？

生：避雷針，避雷針就是應用這一原理避免建筑物遭受雷擊的。

“避雷針”作為靜電現(xiàn)象在生活中的一個典型應用，學生的認識僅停留在聽說的層面，沒有切身的體驗。老師事先自制了一排小房子模擬居民區(qū)，用兩塊鋼板分別固定在小房子底部和上方，用來模擬大地和云層，當通過高壓感應圈給兩塊鋼板加上高壓來模擬雷電時，各間房屋與云層間均產(chǎn)生了電火花。

師：為了保護房屋，我們應該怎么辦？

生：放避雷針。

這時老師再拿出自制的避雷針(金屬毛線針)放在“地面”上，再加上高壓，學生觀察到，只有避雷針與“天空”間有火花放電，房屋都得到了保護。

4 結(jié)語

智力，通常稱智慧，指學習、記憶、思維、認識客觀事物和解決實際問題的能力，其核心是思維能力。郅庭瑾先生指出：“無論使學生‘學會生存’也好，‘學會學習’也好，只有學會思維，學會創(chuàng)造性地思維才是最核心和最首要”。美國教育大師杜威先生也指出：“學習就是要學會思維”。在物理教學中應提倡為思維而教，讓物理課堂閃爍理性的光芒，提升學生的核心素養(yǎng)。