著力實驗創新 促進學生樂學

陳文莉 黃蕾 陶孝波

摘 要：在日常物理教學中，“如何讓學生樂學”一直是教師關注的問題.利用創新實驗，幫助學生開闊思維，豐富聯想，變好奇心為持久的興趣，促進學生達到積極學習的目的.

關鍵詞：感應電流;創新實驗;設計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）18-0031-02

基金項目：重慶市教育科學“十三五”規劃課題“核心素養視域下的中學物理微信公眾號建設與應用的研究”（項目編號：2020-05-198）.

作者簡介：陳文莉（1967-），女，重慶江北人，本科，中學高級教師，物理教研員，研究方向：中學物理教育教學、課堂教學改革與實踐的研究;

黃蕾（1990-），女，重慶奉節人，碩士，中學一級教師，研究方向：初中物理課堂教學研究;

陶孝波（1986-），男，重慶墊江人，本科，中學二級教師，研究方向：初中物理實驗創新研究.

著名教育家蘇霍姆林斯基說：“如果教師不想辦法使學生產生情緒高昂和智力振奮的內心狀態，就急于傳授知識，那么這種知識能使人產生冷漠的態度，而使不動感情的腦力勞動帶來疲勞.”因此，物理課在課堂導入時需特別注意趣味性.

在九年級“科學探究：怎樣產生感應電流”一節，筆者利用新穎的情景教具“能量環”引入新課，用貼近生活的素材讓學生產生共鳴，快速激發學生的學習興趣，調動課堂氣氛，促使學生積極主動地尋求知識.

就一堂課而言，課的開始與結尾，素有“黃金環節”的美稱.所謂“龍頭”（開始）、“豹尾”（結尾），就是說“頭”與“尾”要新奇別致、引人入勝.

“搖繩發電”作為經典實驗，常出現在“科學探究：怎樣產生感應電流”一節的課外實踐活動中，由于該實驗要求場地寬大，一直以來都未能在教室內直觀演示.筆者通過大膽創新實驗教具，在課的結尾，讓學生們上講臺自己動手操作，實現了在小空間里直觀呈現“搖繩發電”物理現象的目的.學生眼見為實，寓知識的理解與應用于娛樂之中，讓學生對物理學習興致勃勃、興趣盎然.

1 教具“能量環”的設計、制作和演示

1.1 設計緣起

在電影《瘋狂的外星人》中，外星人的能量來自于頭上的能量環.只要能量環發光時，外星人就能獲得強大的能量，觀看過電影的學生一定對這一場景印象深刻.如果在課堂上能拿出一個使環上的小燈珠發光，并且只要學習了本節知識就能知道原理的“能量環”，學生一定非常好奇，進而激發主動學習的欲望.

1.2 所需器材

U型槽、LED燈珠、漆包線、銣磁鐵、硬銅絲、鉗子、焊錫（或502膠水）.

1.3 制作步驟

首先依托已經成熟的3D打印技術制作好U型槽，接著將漆包線順著一個方向繞在U型塑料槽內，一共繞制400圈左右，再將漆包線的兩端頭引出，打磨掉絕緣層后分別接到兩根并排的硬銅絲上，然后將LED燈依次用鉗子和焊錫（502膠水也可）并聯在兩根銅絲上（如圖1所示）.

LED有單向導電性，在原來相鄰的LED燈珠之間，再依次接上另外一種顏色的LED燈珠，且其正負極順序與原來的LED燈珠的接法相反（如圖2所示）.這樣當切割方向相反時，原來的LED燈珠會熄滅，另外一種顏色的LED燈珠就會發出不同顏色的光;若保持切割方向不變，只調換磁極方向，也能看到LED燈珠發光的顏色發生改變，從而創新地探究了影響感應電流方向的因素.在選LED燈的時候，一定要注意要選擇兩種顏色對比度大的燈珠.

1.4 實驗在課堂中的應用

用于引入新課，教學片段如下.

教師：最近有一部非常好看的電影叫《瘋狂的外星人》，大家有去看嗎？（播放電影《瘋狂的外星人》視頻片段，視頻主要突出電影中的能量環）

教師：外星人之所以很厲害，是因為它頭上戴了一個能夠發光的“能量環”.

教師：今天老師也帶了一個能量環，同學們想看看嗎？

教師：大家看到老師的能量環上有一些小燈泡，那怎樣讓小燈亮起來？

學生：加電池.

教師：可以，但現在老師手上沒有電池，同樣也能使小燈泡發光.

教師左手叉腰，右手拿起能量環，在上衣口袋表面附近上下揮動.

學生：亮了.

教師：你們也可以創造奇跡，有沒有同學想來試一試？（請一名男同學上來）

男同學左手叉腰，手拿起能量環，上下揮動.

教師：加油！怎么不亮了？

教師：老師再試試.（接過能量環再做演示）

教師：其實并不是老師有超能力，是因為老師上衣口袋里藏有一塊銣磁鐵.看來這個電流是磁鐵產生的，今天我們就來探究磁鐵產生電流的現象.

用于課中，承上啟下，教學片段如下.

教師：如果線圈不動，移動磁鐵，可以產生電流嗎？

學生：能.

教師：線圈不動，上下移動磁鐵小燈發光，請仔細觀察小燈的發光情況：

向下，白燈亮;向上，紅燈亮.（注意操作時，將能量環立起來）

提問：怎么一會兒白燈亮？一會兒紅燈亮？

教師：能量環上接的是LED燈，具有單向導電性.電流從這個方向流入，白燈亮;反過來，紅燈亮，原來是因為電流的方向不一樣.

教師：感應電流的方向與哪些因素有關呢？

學生：與導體的運動方向和磁場方向有關.

教具“能量環”其實質為一個利用電磁感應發電讓LED燈發光的“發光環”.在新課引入時演示，紅、白兩種顏色的燈珠交替發出耀眼的光亮，學生既覺得好玩又感到好奇，從而產生主動學習的愿望.其次，在探究了產生感應電流的條件后，繼續用這套教具講解，利用LED的單向導電性，觀察相反方向切割磁感線和改變磁極方向LED燈的發光現象不同（紅、白交替發光），這對后續分組實驗——“探究影響感應電流方向的因素”起到很好導引作用.教具“能量環”輕巧便于攜帶，現象明顯，而且貫穿了整節課，起到了讓學生樂意學習的作用.

2 教具“搖繩發電”的設計、制作和演示

2.1 設計緣起

以往“搖繩發電”實驗多是采用一根長度優勢明顯的單芯導線進行搖動，從而切割磁感線產生感應電流.筆者將單根長導線換為多匝數線圈來切割磁感線，節省空間又增大了感應電流.

2.2 所需器材

10米長的電纜網線、導線、靈敏電流計.

2.3 制作步驟

選擇內含八根絕緣導線的電纜網線兩根，將電纜網線依次錯開進行串聯（如圖3所示），形成多匝數線圈，再分別與導線、靈敏電流計相連即可.

2.4 實驗原理

“搖繩發電”實驗改進的關鍵之處在于形成多匝數線圈，進而可以實現小空間產生大電流的現象.選擇電纜網線是因為其內部含有多根絕緣導線，實驗原理如圖4所示，假如電纜網線中有三根絕緣導線，每根導線有兩個端口，分別標上對應的1號、2號、3號，空出左上的1號和右下的3號分別與靈敏電流計相連，將中間剩余的4個端口錯開相接，便形成了三匝線圈，當搖動線圈切割地磁場時，每根導線組成的閉合回路的磁通量都在發生改變而產生電動勢，進而產生較大的感應電流.

2.5 實驗在課堂中的應用

“搖繩發電”實驗主要是幫助學生了解感應電流在生活中的應用，在“科學探究：怎樣產生感應電流”一堂課的結尾，可以由學生自己操作實驗器材，實現空中來電，極大激發了學生的學習熱情，升溫課堂互動氛圍，促進學生積極思考，助力高質量完成課堂教學.

“搖繩發電”實驗操作起來輕便靈巧，無論是課堂教室里的演示，還是作為學生在操場等地進行第二課堂繁榮實驗都非常可行，且取材方便、制作簡單、效果明顯，值得借鑒.

3 結語

為了提升教學質量，豐富教學內容，筆者遵循“實驗直觀性、實驗低成本”的原則，大膽對實驗進行創新設計與改進，使學生在物理課上保持旺盛的求知欲，以高漲的學習熱情，投入物理知識的學習中，進而達到學而不厭的教學效果.

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（收稿日期：2021-05-14）