利用实验模拟情境提高学生运用知识能力

广东省中山市古镇高级中学(528422) 廖启活

学习的目的在于运用，学生能否将所学的知识运用于新的情境之中，是一切学习的出发点和归宿，也是教学的基本目标。能否将已有的知识、技能迁移到新的情境中，是学生学习能力的重要标志。但是在现实教学中，学生在知识运用这个重要的环节存在一些不足，梳理这些不足，并分析原因，提出利用实验探究模拟情境，加强知识与生产生活实际的联系，培养学生的实践意识和实践能力，避免学生物理学习从理论到理论的纸上谈兵，而是理论与实践相结合，动手与动脑相结合，让学生在做中学，在学中做，实现知识运用能力的提升。这不仅是在具体教学中贯彻新课标理念，也是落实立德树人的要求。

1 知识运用类课堂的不足

知识运用是促进学生掌握知识本质的重要环节。但是由于知识运用在考试中无法体现实践性，即使题目情境取材于生活也只是一种弱联系。即只是以生活情境为背景，构建物理模型时干扰因素也比较少，解决问题也不需要深入分析其原理。

1.1 重识记轻分析

高考是纸笔考试，在考试中很难考查学生的操作能力和实践能力，即使实验题的考查也是识记和逻辑推理，且一般而言运用类知识在考试中的要求都比较低。由于考试对教学的导向作用非常大，加上学生、教师为了升学都是趋利的，这就导致在应用类知识的教学中，教师重视让学生死记硬背知识，而轻视对知识逻辑、实例原理的透彻分析。从适应考试的角度看，这样的教学似乎也没有什么不妥，学生只要能够记住相关的知识就可以得到分数，且像静电的应用与防范这类知识在高考等重要考试中出现的概率非常小，即使出现分值也比较低。殊不知叫学生记住知识这样的教学，学生没有经历知识的分析过程，不能深刻理解知识，不能掌握知识本质，会使学生的学习浅尝辄止，不能体现物理课程的育人价值，不符合课标要求，与新课标的理念背道而驰。

1.2 重讲解轻实验

教师往往压缩运用类知识的教学时间，尤其是压缩实验探究时间，而是过多注重知识讲解，尤其是以习题讲解为主。这导致的后果就是将物理课窄化成考试服务习题课，学生在机械化、大强度的习题训练中容易丧失学习的兴趣和动力。这不仅不利于学生对知识、技能、思想方法的获得，也不利于学生后续的物理学习。

1.3 重理论轻实践

为了让学生用最少的学习时间在考试中获得最大的利益，纸笔考试中无法体现的操作、实践等则在教学中不受重视，甚至是忽视，只重视纸笔考试中能够体现的理论知识。例如安培力运用的教学，重视分析导体棒在磁场中受力的各种情境(水平面、斜面、光滑、粗糙等)，而轻视了安培力在实际生活生产中的运用，比如电动机、磁式电表、电磁炮等。没有利用这些实物的模型，让学生体验、感受安培力的重要作用，而只是观看图片、视频后进行理论分析。实际上带领学生制作一个简单电动机模型、电磁炮模型，不仅使学生对知识有更透彻的理解，还能提升学生的实践能力，激发学生的学习兴趣和热情，一举多得。

2 运用类知识教学应通过实验探究真正联系生活

物理教学联系生活实际是课标的重要理念——“高中物理课程在内容上注重与生产生活、现代社会及科技发展的联系，反映当代科学技术发展的重要成果和科学思想，同时关注物理学的技术应用带来的社会问题，培养学生的社会参与意识和社会责任感。”按照学习金字塔理论，听教师讲授的学习效果最差，知识的留存率最低。有必要在联系生活实际时，还原生活情境，并在学生构建物理情境的基础上，引导学生利用所学知识透彻分析实例。常用的手段有两种，一是录制生产生活视频，二是利用实验探究进行情境再现。这两种方式的学习效果都要优于讲授，最佳的方式是实验探究。

实验探究再现生活情境促进物理与生活实际真正构建密切的联系。首先实验探究给学生真实或者类真实的情境，帮助学生顺利构建物理情境，降低学习难度；其次，学生参与实验操作，或者观看实验都能够获得比教师简单举例讲解更直接的感性认识，更容易拉近物理和生活的距离；第三，通过实验探究学生的动手能力能够得到训练，实践意识得到培养，有利于物理学习从生活走向物理，从物理走向社会。

3 抓住关键案例利用实验探究再现生活情境

在知识运用类教学中教师应该主动作为，基于生产生活情境设计实验。突出教学主题，兼顾考试需求。要透彻分析每一个实验的原理，且考虑到课堂容量，设计实验探究时应该要抓住关键案例设计。这有两个好处：一是通过实验探究能够将主要知识串起来，将主要知识的运用凸显出来；二是，避免实验数量过多，教学过程中实验探究和原理解释不够。以静电的利用与防范为例，可以从利用与防范两个方面抓住静电植绒、静电复印、避雷针等案例的实验探究进行情境再现。

3.1 静电植绒

静电植绒在工业上有广泛的运用，与学生生活联系密切。通过静电吸附将绒毛吸到涂胶的白纸表面，形成美丽图案。从而让学生体会工业上静电植绒和静电喷涂的原理。

给学生提供如图1(a)所示的绒，绒装入塑料盒，塑料盒中间放置金属板，在白纸上用胶涂好图案，然后将纸平放在金属盖板下，并接上起电机，如图1(b)所示，然后就可得到自己想要的图案，如图1(c)所示。

实验探究结束引导学生解释静电植绒的原理——静电可以吸引轻小物体，异种电荷相互吸引，起电机分别接图1(b)中的上下两端金属，绒和纸带上异种电荷，绒被吸到纸上，拿走起电机，纸张上有胶水的地方绒被粘住，其余脱落，形成图案。

3.2 静电复印

静电复印在学生的生活中常见且有重要作用，教学中再现静电复印情境所需的器材简单、易得。给学生提供器材，让学生分组挑战吸墨显字。首先，用起电机在玻璃板上写上要复印的字，如图2(a)所示；其次，将墨吸到玻璃板，如图2(b)；第三，将白纸平放在玻璃板有墨的一面之上，并用起电机让纸带上电，如图2(c)所示；最后，在纸上得到字，如图2(d)所示。

学生分组探究，墨粉先吸到玻璃板上，再吸到白纸上。(学生体会静电复印机的工作流程和原理，降低静电复印原理的理解难度)

实验探究结束后利用图3给学生讲解静电复印的原理。先给硒鼓充电，让其带上正电，然后进行曝光，无文字图像区域光线反射较强，打到硒鼓上把静电导走，有文字图像区域无反射光，文字图像下方保存电荷，在硒鼓上形成与底稿相对应的静电潜像，墨粉带负电，被吸附到硒鼓上显出文字图像，让白纸带正电，将硒鼓上墨粉吸附过来，经过高温，字就粘牢了。

3.3 避雷针

避雷针在生活中随处可见，避雷针是防止静电危害的重要设施。教学中可以找来简单的材料制作模型，再现情境让学生明白避雷针的重要作用，明白避雷针的原理。

避雷针模拟装置如图4所示，上板为乌云，下板为地面，中间有纸做的房屋，尖端金属杆为避雷针。当有避雷针时，接通高压电，尖端放电，纸屋完好无损；当没有避雷针时，接通高压电，正负极放电，纸屋燃烧。