小實(shí)驗(yàn) 大道理
——“靜電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)行與思*

王秀玲 吳小兵

(江蘇省灌南縣初級(jí)中學(xué) 江蘇 連云港 222500)

小實(shí)驗(yàn)大道理
——“靜電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)行與思*

王秀玲 吳小兵

(江蘇省灌南縣初級(jí)中學(xué) 江蘇 連云港 222500)

從“靜電實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)困難入手，通過(guò)對(duì)靜電實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與整合，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行再設(shè)計(jì)，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程.通過(guò)案例中呈現(xiàn)的小實(shí)驗(yàn)，反思把握教材的3層境界、課程資源開(kāi)發(fā)的另一種角度和相應(yīng)的學(xué)生觀.

靜電 實(shí)驗(yàn) 教材 反思

一線教師在教學(xué)過(guò)程中通常會(huì)遇到“三難”.一是教材處理難.教師對(duì)于教材的體系,編者的編寫(xiě)思路、意圖把握不準(zhǔn)，教學(xué)實(shí)踐中偏差較大.二是資源開(kāi)發(fā)難.教師常會(huì)抱怨地區(qū)差異大，開(kāi)發(fā)途徑少，課程資源開(kāi)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(gè)整體.

在初中物理教學(xué)中，靜電實(shí)驗(yàn)也頗有難度.其一，受天氣影響較大.如果空氣潮濕，濕度大，實(shí)驗(yàn)很難成功.其二，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)以及在此基礎(chǔ)上對(duì)“三難”的一些思考.

1 設(shè)計(jì)

1．1趣味實(shí)驗(yàn)引入課題

教師演示一組有趣的實(shí)驗(yàn)引入新課，激發(fā)學(xué)生的興趣.

實(shí)驗(yàn)一：變彎的水流.如圖1所示，將一個(gè)飲料瓶從中間截去一半，瓶蓋處戳一個(gè)小孔，使一根短的細(xì)管(如黃芪精的吸管)能緊湊穿過(guò).演示時(shí)將此瓶倒置于鐵圈中.瓶的正下方放置一個(gè)水槽，此時(shí)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(huì)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(shí)驗(yàn)二：聽(tīng)話(huà)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(gè)旋轉(zhuǎn)支架上.手套靠近摩擦的一端，會(huì)發(fā)現(xiàn)泡沫棒跟著手的移動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái).L型泡沫棒來(lái)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(tīng)話(huà)的泡沫棒

一組實(shí)驗(yàn)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(lái)源簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)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(tái)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(guò)后再去靠近小球，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

圖3 帶電體靠近小球

學(xué)生活動(dòng)一:教師通過(guò)PPT對(duì)學(xué)生進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的1個(gè).根據(jù)教師演示實(shí)驗(yàn)及學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，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(gè)結(jié)論.

1.3自主探究獲得新知——同種電荷

教師邊給出問(wèn)題邊取出兩根玻璃棒(或兩根橡膠棒)，展示器材的同時(shí)通過(guò)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(shuō)它們帶的是同種電荷”.教師提出問(wèn)題，帶同種電荷的物體相互靠近，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

學(xué)生活動(dòng)二:每一小組利用桌面上提供的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，分組實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象.通過(guò)各個(gè)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(shí)驗(yàn)再探究——異種電荷

學(xué)生活動(dòng)后，自然過(guò)渡到下一個(gè)問(wèn)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(shí)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(wèn)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(shí)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(jì)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(dòng)三:小組前后排重新組合，利用桌面上的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將本組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象填入設(shè)計(jì)好的圖表中(圖8).

在學(xué)生活動(dòng)三中，既有排斥現(xiàn)象也有吸引現(xiàn)象.根據(jù)活動(dòng)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(guò)信息快遞告訴學(xué)生，“一種與用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的電荷相同，稱(chēng)為正電荷；一種與用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒所帶的電荷相同，稱(chēng)為負(fù)電荷.”進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)是相互吸引還是相互排斥，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證.此時(shí)的判斷已經(jīng)不是猜想，而是運(yùn)用結(jié)論的一種演繹，相互吸引的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是一種理性的必然.

在學(xué)生活動(dòng)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(diǎn)也是難點(diǎn).為了突破這一難點(diǎn)，筆者作了如下的改進(jìn)：任意取兩種材料相互摩擦，如與頭皮摩擦過(guò)的塑料直尺，靠近與絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒時(shí)相互吸引，靠近與毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒時(shí)相互排斥；與牛奶吸管摩擦過(guò)的鋁箔靠近與絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒時(shí)相互排斥，靠近與毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒時(shí)相互吸引.更深入的分析.科學(xué)家通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)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(guò)的玻璃棒和用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒靠近，必然與其中的一個(gè)相互排斥，也就是說(shuō)必然與其中的一個(gè)帶同種電荷.所以說(shuō)物體相互摩擦所帶的電荷只有兩種.

1.5學(xué)以致用實(shí)驗(yàn)演繹——思考與練習(xí)

針對(duì)本節(jié)知識(shí)，結(jié)合學(xué)生獲取知識(shí)途徑的特點(diǎn)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)做物理習(xí)題，設(shè)計(jì)4個(gè)遞進(jìn)的問(wèn)題.

問(wèn)題1：如何判斷一根吸管是否帶電？

問(wèn)題2：如何判斷這根吸管帶何種電荷？

問(wèn)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(gè)輕質(zhì)小球的帶電情況是______.

問(wèn)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(gè)問(wèn)題時(shí)，給學(xué)生提供的器材是掛在鐵架臺(tái)上的不帶電的輕質(zhì)泡沫小球，學(xué)生根據(jù)活動(dòng)一的結(jié)論很容易解決問(wèn)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(shuō)明吸管不帶電.問(wèn)題2～4分別利用活動(dòng)二、三的結(jié)論，借助器材，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出問(wèn)題的答案.

1.6首尾呼應(yīng)小結(jié)新課——提出新的問(wèn)題

釋疑開(kāi)頭的有趣的物理實(shí)驗(yàn)，小結(jié)前面所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)：通過(guò)有趣的實(shí)驗(yàn)引出課題，通過(guò)3個(gè)活動(dòng)歸納出概念及規(guī)律并提出生活中的應(yīng)用，最后釋疑開(kāi)頭的兩個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)，首尾呼應(yīng).一節(jié)課結(jié)束了，而知識(shí)并沒(méi)有結(jié)束.在總結(jié)新課的基礎(chǔ)上提出新的問(wèn)題.

問(wèn)題5：通過(guò)摩擦可以使物體帶電.那么相互摩擦的兩個(gè)物體，其中一個(gè)帶電，另一個(gè)是否帶電呢？

問(wèn)題6：如果帶電，又是帶何種電荷呢？帶電荷量有何關(guān)系？

問(wèn)題7：物體摩擦后為什么會(huì)帶電呢？

只問(wèn)不答，承接上文，同時(shí)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(duì)“靜電現(xiàn)象”中的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與開(kāi)發(fā)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源的重新整合，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的再設(shè)計(jì).

2 反思

2.1教材觀念需進(jìn)一步更新

“用教材教，而不是教教材”這個(gè)觀點(diǎn)被引用很多，但在教學(xué)實(shí)踐中，教師仍然容易被教材所束縛，因?yàn)榻滩奶峁┝嗽S多經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，給出了較為清晰的思路.在備課的過(guò)程中，教師習(xí)慣于以教材(主要是教科書(shū))組織教學(xué)活動(dòng).教師應(yīng)努力做到以下3個(gè)層次.

第一層次，走進(jìn)教材.走進(jìn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并把握編者的編寫(xiě)思路.走進(jìn)教材是基礎(chǔ).

第二層次，走出教材.教科書(shū)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(kāi)發(fā)意識(shí)，要打破教科書(shū)的束縛.本設(shè)計(jì)中的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)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(qiáng)的改進(jìn)、開(kāi)發(fā)、加工和整合能力.本設(shè)計(jì)中，打破教材常規(guī)，廣泛開(kāi)發(fā)靜電小實(shí)驗(yàn)，并對(duì)教材和各種資源重新整合，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和問(wèn)題引導(dǎo)，層層遞進(jìn)，有效發(fā)展學(xué)生思維能力.

2．2課程資源開(kāi)發(fā)視角需要進(jìn)一步拓寬

教師常會(huì)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(gè)性或成績(jī)有差異，以此來(lái)說(shuō)明課程資源開(kāi)發(fā)的不易或局限.如果我們換一種心態(tài)，換一個(gè)角度，就會(huì)有不一樣的天地.差、差別、差距、差異甚至學(xué)生的差錯(cuò)是一種現(xiàn)實(shí)，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(guò)開(kāi)發(fā)與整合轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N財(cái)富.如本節(jié)課的設(shè)計(jì)過(guò)程中，圖2中聽(tīng)話(huà)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(lái)源于不同學(xué)生的發(fā)現(xiàn).讓每一個(gè)學(xué)生都成為課程資源的開(kāi)發(fā)者、參與者.這種實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)是從學(xué)生中來(lái)，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(dòng)、通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)相互作用.可以說(shuō)課程資源開(kāi)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(diǎn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的另一片天地.

2.3教師的行動(dòng)力需要進(jìn)一步加強(qiáng)

紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行.如果看完設(shè)計(jì)，覺(jué)得一切已經(jīng)了然于胸，那就錯(cuò)了，不去做一做，就不會(huì)有自己獨(dú)特的發(fā)現(xiàn)與體會(huì).實(shí)驗(yàn)前器材最好在陽(yáng)光下暴曬；實(shí)驗(yàn)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(huì)對(duì)下面要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)造成干擾或者不能得出正確的結(jié)論；實(shí)驗(yàn)的器材在實(shí)驗(yàn)前最好用暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行不間斷烘干，以保證器材的干燥；教師演示多個(gè)實(shí)驗(yàn)，器材要及時(shí)放電且最好隔離放置，以上列舉種種實(shí)驗(yàn)注意細(xì)節(jié)，需要教師的行動(dòng).

綜上所述，通過(guò)這個(gè)案例中呈現(xiàn)的一系列小實(shí)驗(yàn)，折射出教師的教材觀.教師需要走進(jìn)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(shí)際，與學(xué)生一起開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)資源，并對(duì)實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行串聯(lián)、重組和整合，達(dá)到教學(xué)過(guò)程的優(yōu)化.通過(guò)這個(gè)案例中呈現(xiàn)的一系列小實(shí)驗(yàn)，折射出來(lái)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(cái)富.學(xué)生應(yīng)該成為教學(xué)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)，要體現(xiàn)出學(xué)生的主體地位.通過(guò)這個(gè)案例中呈現(xiàn)的一系列小實(shí)驗(yàn)，折射出教師行動(dòng)的重要性.

1 劉炳昇，李容．義務(wù)教育教科書(shū)物理八年級(jí)下冊(cè)．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(zhuān)項(xiàng)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(xiàng)目編號(hào)：lygJK11-XZ153