基于科學探究的初中靜電教學研究

摘 要 靜電的產生方式可以分為三種，摩擦起電、感應起電、接觸起電。學生在進行靜電相關知識的學習過程中，對摩擦起電這一現象在生活中接觸的較多，理解起來相對較容易，而對于感應起電、接觸起電兩種起電方式的直觀感受較少，增加了學生理解相關知識的難度，同時對于感應起電和接觸起電的區分也是教學中的難點之一。為突破相關的教學難點，教師采用營造問題情境，學生自主探究實驗，學生動手制作簡易自制教具實驗，進行摩擦起電、感應起電和接觸起電的實驗探究，在探究的過程中完善學生的知識建構，加深學生對知識本質的理解，培養學生的綜合素養及探究能力。

關鍵詞 靜電教學 摩擦起電 感應起電 接觸起電 綜合素養 探究能力

在初中物理教學中，靜電的產生和本質是相對比較抽象的知識內容，學生在相關概念的理解上存在著一定的困難，而如何將抽象的知識，看不見的靜電形象化，具體化，加深學生對知識的理解是教學中的重點問題，也是難點問題。為突破這一教學難點，本研究采用以問題為引導的階梯式科學探究模式進行教學設置，力圖使學生在自主探究的模式下體驗靜電知識的本質，理解產生靜電現象的原因。

1以問題為引導的科學探究靜電課程

靜電的產生有摩擦起電、感應起電、接觸起電三種方式。對于學生而言，在生活中最常見的、最容易體驗的現象是用摩擦的方法使物體起電。比如說用塑料梳子梳頭發，在頭發干燥的情況下，頭發會跟隨梳子的離去而飛起，甚至還會聽到響聲；北方的冬天在脫毛衣的時候能夠聽到噼啪的響聲，甚至有時候能夠看到電火花……這些都是由于摩擦使物體起電的方式，當兩個物體互相摩擦時，一些束縛的不緊的電子往往從一個物體轉移到另一個物體，于是原來電中性的物體由于得到電子而起負電，失去電子的則起正電。對于“摩擦使物體起電”的方式學生由于有生活方面的經驗，對它的理解還是相對容易一些的。而對于接觸起電和感應起電的生活實例是較少的，又是不容易辨別的兩種產生靜電的方式，他們更為抽象，更不易理解靜電產生的本質。此外，這一現象即使出現在學生的生活中，學生也很容易將這一現象忽略。因此，教師在教學中設置了相應的教學情境，讓學生在真實的生活情境中進行自主探究實驗的方式，再通過使用易拉罐自制探究實驗器材的方式進一步的進行自主探究，通過問題為引導的探究模式，帶領學生一步步完成對知識的理解和建構，探究物理知識，了解靜電的奧秘，再通過一系列自制簡易實驗器材讓學生親手制作，結合以問題為引導的探究實驗模式，引導學生完成對靜電知識本質的理解、知識體系的建構，綜合素養的提升。

2探究階梯一：生活情境中靜電現象的體驗

在靜電課程的設置中，首先創設生活中的具體情境，讓學生體驗真實環境中的摩擦起電現象，探究摩擦起電的本質。首先，教師為學生準備相應的探究材料：塑料尺、橡膠棒、玻璃棒、毛皮、絲綢、毛衣、空氣加濕器、吹風機等物品，學生也可以利用身邊的物品進行實驗探究。教師引領學生模擬生活中的靜電現象，讓學生身臨其境的用科學探究的方法解決身邊的物理現象。通過讓學生觀察和體驗穿脫毛衣、塑料尺和毛衣摩擦、橡膠棒和毛皮摩擦、玻璃棒和絲綢摩擦，都能夠吸引輕小物體，通過這些現象的觀察，學生可以總結摩擦起電的特點。再引導學生通過問題的引導進行進一步探究，那么，是不是在任何情況下脫毛衣都會產生靜電現象呢？是不是在任何條件下，毛皮摩擦橡膠棒都能吸引輕小物體呢？學生通過進一步的科學探究，用加濕器加濕空氣，發現當空氣變得潮濕的時候，脫毛衣就不會產生靜電現象。在毛皮或絲綢的表面淋上水，也不會產生靜電，但如果用吹風機將他們吹干，就會更容易產生靜電現象。從而得出結論，干燥的條件下容易產生靜電，同時總結出消除靜電的有效方法之一是使物體所在環境，或物理表面處于潮濕的狀態。從而完成了摩擦起電現象的探究。

3探究階梯二：自制教具感受感應起電和接觸起電現象

首先，為使學生對“感應起電”的概念建立初步的認識，制作感應起電自制教具。

準備一個空易拉罐瓶，將易拉罐瓶壁剪下一段，剪成長方形（這一步可以讓學生在課下完成，然后將剪好的薄鋁片起到課堂上進行制作，可以節省時間）。將剪好的長方形鋁片卷成圓筒狀。根據卷好的圓筒的大小剪一片鋁箔片（香煙盒紙或口香糖紙上的濾波片即可），長度略短于圓筒的高度，寬度約為圓筒周長的五分之一即可。將鋁箔片黏在圓筒的側壁上。最后將其固定在泡沫上，起到固定和絕緣的作用。

在制作的過程中，學生要進行思考，鋁箔片和易拉罐瓶都屬于金屬，是可以導電的，在底座放上絕緣的泡沫，是不可以導電的。制作完畢后，通過將摩擦過的起電的橡膠棒或玻璃棒靠近圓筒的方式進行探究，靠近的過程中，會發現即使起電體沒有碰到鋁箔片，鋁箔片一樣會飛起來，與圓筒形成一定的角度。引導學生進行思考，鋁箔片為什么會張開一定角度呢，是由于起電體靠近圓筒和鋁箔片時，他們都帶了相同性質的電，根據同種性質的電荷相互排斥的原理，輕質的鋁箔片就會原理易拉罐圓筒，探究得到了第一個結論，沒有經過摩擦的鋁箔片和易拉罐圓筒也能夠起電，那這種非接觸的方式起電的方法就是感應起電。再通過動畫制作感應起電電荷的運動情況，加深學生對感應起電知識本質的理解。

學生建立了感應起電的概念后，要進一步理解接觸起電，并且突破區分感應起電和接觸起電兩個概念的難點。設計了接觸與感應起電兩用自制器材，幫助學生進行知識探究。

依然選用空易拉罐的瓶壁作為制作材料，沿著易拉罐瓶的橫向方向剪下寬約1.5cm的長方形薄鋁片，折三次折成直角，折成“”的倒鉤形狀。在其上端水平面右側相距5mm處剪下兩個長約5mm的開口。剪兩個大小相同的長方形鋁箔片，鋁箔片的寬度大約為2～3mm即可。用細軟的銅絲將兩個鋁箔片連在一起。將銅絲等長對折固定在支架剛剛切開的開口處。最后將制作好的易拉罐支架放在泡沫塊上，進行下一步的實驗探究。

學生在制作的過程中，學生進行思考，教師請學生思考如何使自制教具起電，有幾種方法，自制教具起電之后，會觀察到什么樣的現象，顯示物體已經帶電了。

學生由于有了上一個自制教具的經驗，會猜測用起電的橡膠棒或玻璃棒接近自制教具時，教具會感應到電，并且兩個鋁箔片會起有相同性質的電，從而產生斥力，然后鋁箔片會張開。通過這樣的方式物體可以驗證自制教具起有電荷。

這時，教師再請學生用摩擦過的橡膠棒或玻璃棒輕輕的接觸支架的上表面，請同學們觀察現象，并說出產生這一現象的原因。學生們會觀察到，同樣鋁箔片也會慢慢張開，而且反復的用起電體接觸支架的上表面，鋁箔片的張角會逐漸變得更大。從而證明，當起電體接觸支架時，支架通過接觸的方式起了電，與此同時兩個鋁箔片也感應到了支架上所起的電荷，同時發生了感應起電的現象，并且他們同時起有了相同性質的電，產生了斥力，使鋁箔片的張角張開。隨著接觸次數的增加，支架上由于接觸起電所起的電荷數增多，同時鋁箔片感應到的電荷就會隨之增加，鋁箔片之間的斥力就會越大，張角也會隨之增大。最后再通過動畫制作，讓學生觀察接觸起電電荷的移動情況，加深學生對接觸起電的理解，同時完善對感應起電和接觸起電兩種起電方式區別的理解。以此，完成了靜電產生的知識建構過程，在真實情境中進行實踐，學習物理知識，發展科學素養。

4結束語

通過以問題為引導的階梯式探究實驗，讓學生在真實的教學情境中感受物理知識，體驗科學探究的過程，通過解決生活中的實際問題，親手制作的感應起電和接觸起電自制教具完成靜電知識的學習，加深對知識本質的理解，完善知識結構，發展應用所學知識解決身邊物理問題的素養。此外，通過學生親自動手制作實驗器材，提高學生學習參與度和學習興趣，促進學生動手能力的發展，將學生從枯燥單一的理論學習中解放出來，變被動的學習為主動；在探究的過程中，學生全身心的投入，從感性認識上加深了對物理知識本質的理解；教具的設計采用身邊常見的廢棄物品，充分、合理的對教學資源進行利用，培養了學生環保意識和熱愛生活的品質，最終達到培養學生綜合素養的目的。

作者簡介：侯丹（1984.08-），女，漢，內蒙古通遼市，天津師范大學物理與材料科學學院，博士，實驗師，物理實驗教學。

參考文獻

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