鼓勵學生自制實驗器材，提升高中物理核心素養

熊丹

物理知識具有科學性質，可以透過物理本質反映大自然的現象。為了培養學生的創新思維，提升高中物理核心素養，教師在開展高中物理課程教學活動過程中，應該鼓勵學生自制實驗器材，從而鍛煉學生動手和動腦能力，激發學生學習物理知識的興趣，促使學生得到個性化發展。

物理實驗是學生喜愛的教學內容之一，為了高度還原物理現象，加深學生對物理知識的印象，有必要開展物理教學實驗活動，幫助學生掌握并運用物理知識。在新課程改革背景下，教師應積極培養學生的物理核心素養，并引導學生自制實驗器材，從而實現立德樹人的根本任務。以下以“互感和自感”為例，談談我的想法和做法。

一、加強教研活動，提高教師教學水平

物理知識是反映生活現象的有效方式之一，同時也是體現事物發生現象的重要手段。高中物理知識比較抽象，學生在學習過程中很難與實際生活聯系起來，導致學生在學習高中物理知識過程中無法透徹理解物理知識的內涵。同時，大多數教師在開展高中物理課程教學活動時，以單純的理論講解為主，忽視實驗教學的重要性，造成學生無法深入理解物理知識原理，逐漸產生抵觸心理。因此，學校應該加強開展教研活動，從而有效提高教師的教學水平，確保課堂教學質量。

例如，在教學“互感和自感”時，我們物理備課組就相互分享物理教學經驗，并對課本的演示實驗存在學生參與感不強、實驗現象維持的時間短暫、瞬間實驗就完成等不利因素提出自己的想法，比如，能不能對傳統實驗進行改進，用微電流傳感器代替課本中的電流表，還討論能否使用自制實驗器材開展教學，大家集思廣益討論出很多可行的方案。

二、自制實驗器材，提高實驗教學質量

為了落實立德樹人的根本任務，開展高中物理實驗教學活動十分有必要。實驗教學是高中物理課程中重要的組成部分，有助于促進人類科學事業的進一步發展，同時也是培養學生科學意識的重要方式。然而縱觀目前國內高中開展物理實驗教學的情況，大多數學校采用常規的廠制實驗器材，導致物理實驗器材的配置基本相同。這種情況限制了學生創新思維能力的提升，無法滿足個性實驗教學的需求。為此，應該鼓勵學生自制物理實驗器材，創新實驗教學方式，遵從素質教育思想觀念，以提升物理實驗教學的質量。

例如，教學“互感和自感”時，為了能夠加深學生對自感的應用和認知，我拿出化學實驗室常用的儀器——酒精燈，并提出問題：我們都是用火柴、打火機等點燃酒精燈的，這節課學習了互感和自感，能否設計用干電池點燃酒精燈的方法呢？這個問題一下子激發了學生的學習興趣，最后想出了一個比較簡單的實驗方法：就是借助帶鐵芯的線圈構成回路，在回路斷開的瞬間產生的電火花就可以點燃酒精燈。在這個實驗操作過程中，學生發揮他們的個性特征，體現出學生的創新思維和創造能力，從而提高學生的物理核心素養，促進學生的個性化發展。

另外，在演示課本中通電自感和斷電自感的實驗時，學生能看到在開關閉合和斷開瞬間燈泡的發光現象，但是該演示實驗不能直觀演示感應電流的方向，因此教師此時可以取下燈泡，換上兩個電流傳感器，讓學生觀察電腦中由數據采集器采集的電流信號的瞬間變換，這樣可以清楚觀察到在開關閉合或者斷開瞬間通過電阻的電流和通過線圈的電流的方向，這樣更有利于引導學生分析通電自感時自感電動勢的作用及自感電動勢的方向。此刻教師可以介紹傳感器，它就是將外界的電流、溫度、壓強、受力等各種信號轉換成電信號的設備，如果學生以后在自制實驗器具時需要使用“力學傳感器”“溫度傳感器”“壓力傳感器”等，只要大家有想法，我們可以到物理實驗室借出傳感器完成實驗器具的制作。

三、培養實驗興趣，提升動手實踐能力

通過調查了解到，大部分學生喜歡實驗教學的方式，因此，為了提高學生的動手實踐能力，教師應培養學生對實驗的興趣。同時，實驗教學模式有助于打破傳統的固化教學思想。由于物理實驗教學中有許多小實驗不受時間和地點的限制，教師應積極利用這些小實驗引導學生自制器材，從而培養學生的創造精神。傳統的物理教學過程并沒有針對實驗進行定性設計，因而設計自制實驗器材有助于驗證學生對物理原理的定性猜想。利用生活中常見的材料，培養學生自主動手實踐的能力，從而激發學生獲取物理知識的意識，豐富學生對物理知識的感性認知，有效促進學生核心素養的進一步發展。同時，自制物理器材能夠吸引學生的注意力，體現學生的科學思維。

例如，在“互感和自感”這節課的課題引入時，我反問學生：“你相信1.5V的干電池會讓人觸電嗎？”瞬間讓學生陷入了沉思，然后我接著說：“通過本節課的學習，我會讓大家親身體驗用干電池讓大家觸電的感覺。”讓學生對本節課的學習充滿了好奇心，開始做“空中取電實驗”，該實驗就是利用變壓器，使另一個帶線圈的小燈泡發光，帶著小燈泡的線圈上下移動，小燈泡發光的亮度改變。接著展示圖片，告訴學生現在人們已經利用電磁感應現象研究出“無線充電器”。

另外，在學習完互感和自感的知識點后，我說：“學了今天的內容，你們相信1.5V的干電池會讓人觸電了吧！”拿出可提供的實驗器材：可拆式變壓器、干電池、導線、開關等（該實驗教師事先一定要先定好原副線圈的匝數，親自做一遍后再在班上完成實驗，而且一定要注意學生的安全），在教師的指導下，讓學生應用互感的原理完成“觸電實驗”。等學生體驗后，教師還可以這樣引導學生：剛才我們應用互感體驗了“觸電”，那我們能不能再設計一個電路，應用自感的原理也體驗一次“觸電”呢？學生躍躍欲試，提出自己的方案并利用現有的器材驗證。這種方式不僅讓學生更加深入地理解互感和自感現象，而且這些教師和學生自制的實驗活躍課堂教學氛圍，打破傳統枯燥乏味的教學模式，創新高中物理教學內容，激發學生對物理科學實驗的探究興趣。（備注：以下兩個電路分別為互感觸電實驗和自感觸電實驗裝置）

這節課結束時，教師可以根據課堂的“點燃酒精燈實驗”和“觸電實驗”提出一些問題：這些實驗為什么有了線圈之后效果就完全不同了？大家想知道為什么嗎？如果家里沒有線圈，能不能用導線做成線圈呢？能不能用實驗驗證書本上的結論：自感系數與線圈的形狀、線圈的圈數以及是否有鐵芯等因素有關呢？教師完全可以提倡家里有手機無線充電器的學生，把“空中取電實驗”回去再做一遍。并制造一種輿論：教師非常提倡學生課后自制實驗，成不成功我們都能從中學到很多，成功的自制實驗會給我們帶來喜悅感，即使不成功，我們也可以分析一下失敗的原因，看能不能找到解決的辦法，同樣也可以給我們帶來收獲！

四、結語

綜上所述，作為新時代的教育教學工作者，在實施高中物理教學過程中，教師需要摒棄傳統教學模式中存在的弊端;同時，激發學生的學習興趣，鼓勵學生自制物理實驗器材，實現提升學生物理核心素養的目的。課后，我再次回想這節課，第一個感受就是實驗較多，無論是課本原有的演示實驗、教師自制的“空中取電實驗”，還是學生親身體驗的“觸電實驗”及學生自制“點燃酒精燈實驗”等，都突出了物理是一門以實驗為基礎的科學，所有的物理概念、規律等都是在實驗的基礎上建立起來的，學生對物理知識的理解離不開實驗;感受最強烈的就是如果學生親身參與實驗設計、實驗的制作，學生會產生更強烈的學習探究欲望，他們的科學思維能力也可以得到鍛煉，但是這些自制的實驗必須在保證學生安全的前提下去完成，所以教師一定要加強指導，例如，關于“觸電實驗”“點燃酒精燈實驗”，課前我多次在實驗室嘗試，最終發現：線圈選擇的是變壓器的副線圈，只用一節干電池，多位學生手牽手完成“觸電實驗”效果既明顯又安全，而“點燃酒精燈實驗”需要用到四節干電池才能做成功，這樣充分的準備也保證這節課高質量的完成。課后的開放性實驗也非常有必要，比如，無線手機充電器能不能讓沒有電源的小燈泡發光？即使實驗沒有成功，學生課后也可以分析燈泡不亮的原因，如果燈泡電流過小，能不能借“電流傳感器”將“微小電流”顯示出來？小燈泡電阻較大，能不能換成電阻更小的LED燈呢？這樣實驗效果是不是更明顯呢？總而言之，教師要想方設法讓學生尋找身邊的用品或者幫助學生創造條件，鼓勵他們自制實驗器材，讓他們在這個過程中提升自己的核心素養。