鼓励学生自制实验器材，提升高中物理核心素养

熊 丹

（武汉市第十五中学，湖北 武汉）

物理知识具有科学性质，可以透过物理本质反映大自然的现象。为了培养学生的创新思维，提升高中物理核心素养，教师在开展高中物理课程教学活动过程中，应该鼓励学生自制实验器材，从而锻炼学生动手和动脑能力，激发学生学习物理知识的兴趣，促使学生得到个性化发展。

物理实验是学生喜爱的教学内容之一，为了高度还原物理现象，加深学生对物理知识的印象，有必要开展物理教学实验活动，帮助学生掌握并运用物理知识。在新课程改革背景下，教师应积极培养学生的物理核心素养，并引导学生自制实验器材，从而实现立德树人的根本任务。以下以“互感和自感”为例，谈谈我的想法和做法。

一、加强教研活动，提高教师教学水平

物理知识是反映生活现象的有效方式之一，同时也是体现事物发生现象的重要手段。高中物理知识比较抽象，学生在学习过程中很难与实际生活联系起来，导致学生在学习高中物理知识过程中无法透彻理解物理知识的内涵。同时，大多数教师在开展高中物理课程教学活动时，以单纯的理论讲解为主，忽视实验教学的重要性，造成学生无法深入理解物理知识原理，逐渐产生抵触心理。因此，学校应该加强开展教研活动，从而有效提高教师的教学水平，确保课堂教学质量。

例如，在教学“互感和自感”时，我们物理备课组就相互分享物理教学经验，并对课本的演示实验存在学生参与感不强、实验现象维持的时间短暂、瞬间实验就完成等不利因素提出自己的想法，比如，能不能对传统实验进行改进，用微电流传感器代替课本中的电流表，还讨论能否使用自制实验器材开展教学，大家集思广益讨论出很多可行的方案。

二、自制实验器材，提高实验教学质量

为了落实立德树人的根本任务，开展高中物理实验教学活动十分有必要。实验教学是高中物理课程中重要的组成部分，有助于促进人类科学事业的进一步发展，同时也是培养学生科学意识的重要方式。然而纵观目前国内高中开展物理实验教学的情况，大多数学校采用常规的厂制实验器材，导致物理实验器材的配置基本相同。这种情况限制了学生创新思维能力的提升，无法满足个性实验教学的需求。为此，应该鼓励学生自制物理实验器材，创新实验教学方式，遵从素质教育思想观念，以提升物理实验教学的质量。

例如，教学“互感和自感”时，为了能够加深学生对自感的应用和认知，我拿出化学实验室常用的仪器——酒精灯，并提出问题：我们都是用火柴、打火机等点燃酒精灯的，这节课学习了互感和自感，能否设计用干电池点燃酒精灯的方法呢？这个问题一下子激发了学生的学习兴趣，最后想出了一个比较简单的实验方法：就是借助带铁芯的线圈构成回路，在回路断开的瞬间产生的电火花就可以点燃酒精灯。在这个实验操作过程中，学生发挥他们的个性特征，体现出学生的创新思维和创造能力，从而提高学生的物理核心素养，促进学生的个性化发展。

另外，在演示课本中通电自感和断电自感的实验时，学生能看到在开关闭合和断开瞬间灯泡的发光现象，但是该演示实验不能直观演示感应电流的方向，因此教师此时可以取下灯泡，换上两个电流传感器，让学生观察电脑中由数据采集器采集的电流信号的瞬间变换，这样可以清楚观察到在开关闭合或者断开瞬间通过电阻的电流和通过线圈的电流的方向，这样更有利于引导学生分析通电自感时自感电动势的作用及自感电动势的方向。此刻教师可以介绍传感器，它就是将外界的电流、温度、压强、受力等各种信号转换成电信号的设备，如果学生以后在自制实验器具时需要使用“力学传感器”“温度传感器”“压力传感器”等，只要大家有想法，我们可以到物理实验室借出传感器完成实验器具的制作。

三、培养实验兴趣，提升动手实践能力

通过调查了解到，大部分学生喜欢实验教学的方式，因此，为了提高学生的动手实践能力，教师应培养学生对实验的兴趣。同时，实验教学模式有助于打破传统的固化教学思想。由于物理实验教学中有许多小实验不受时间和地点的限制，教师应积极利用这些小实验引导学生自制器材，从而培养学生的创造精神。传统的物理教学过程并没有针对实验进行定性设计，因而设计自制实验器材有助于验证学生对物理原理的定性猜想。利用生活中常见的材料，培养学生自主动手实践的能力，从而激发学生获取物理知识的意识，丰富学生对物理知识的感性认知，有效促进学生核心素养的进一步发展。同时，自制物理器材能够吸引学生的注意力，体现学生的科学思维。

例如，在“互感和自感”这节课的课题引入时，我反问学生：“你相信1.5V 的干电池会让人触电吗？”瞬间让学生陷入了沉思，然后我接着说：“通过本节课的学习，我会让大家亲身体验用干电池让大家触电的感觉。”让学生对本节课的学习充满了好奇心，开始做“空中取电实验”，该实验就是利用变压器，使另一个带线圈的小灯泡发光，带着小灯泡的线圈上下移动，小灯泡发光的亮度改变。接着展示图片，告诉学生现在人们已经利用电磁感应现象研究出“无线充电器”。

另外，在学习完互感和自感的知识点后，我说：“学了今天的内容，你们相信1.5V 的干电池会让人触电了吧！”拿出可提供的实验器材：可拆式变压器、干电池、导线、开关等（该实验教师事先一定要先定好原副线圈的匝数，亲自做一遍后再在班上完成实验，而且一定要注意学生的安全），在教师的指导下，让学生应用互感的原理完成“触电实验”。等学生体验后，教师还可以这样引导学生：刚才我们应用互感体验了“触电”，那我们能不能再设计一个电路，应用自感的原理也体验一次“触电”呢？学生跃跃欲试，提出自己的方案并利用现有的器材验证。这种方式不仅让学生更加深入地理解互感和自感现象，而且这些教师和学生自制的实验活跃课堂教学氛围，打破传统枯燥乏味的教学模式，创新高中物理教学内容，激发学生对物理科学实验的探究兴趣。（备注：以下两个电路分别为互感触电实验和自感触电实验装置）

这节课结束时，教师可以根据课堂的“点燃酒精灯实验”和“触电实验”提出一些问题：这些实验为什么有了线圈之后效果就完全不同了？大家想知道为什么吗？如果家里没有线圈，能不能用导线做成线圈呢？能不能用实验验证书本上的结论：自感系数与线圈的形状、线圈的圈数以及是否有铁芯等因素有关呢？教师完全可以提倡家里有手机无线充电器的学生，把“空中取电实验”回去再做一遍。并制造一种舆论：教师非常提倡学生课后自制实验，成不成功我们都能从中学到很多，成功的自制实验会给我们带来喜悦感，即使不成功，我们也可以分析一下失败的原因，看能不能找到解决的办法，同样也可以给我们带来收获！

四、结语

综上所述，作为新时代的教育教学工作者，在实施高中物理教学过程中，教师需要摒弃传统教学模式中存在的弊端；同时，激发学生的学习兴趣，鼓励学生自制物理实验器材，实现提升学生物理核心素养的目的。课后，我再次回想这节课，第一个感受就是实验较多，无论是课本原有的演示实验、教师自制的“空中取电实验”，还是学生亲身体验的“触电实验”及学生自制“点燃酒精灯实验”等，都突出了物理是一门以实验为基础的科学，所有的物理概念、规律等都是在实验的基础上建立起来的，学生对物理知识的理解离不开实验；感受最强烈的就是如果学生亲身参与实验设计、实验的制作，学生会产生更强烈的学习探究欲望，他们的科学思维能力也可以得到锻炼，但是这些自制的实验必须在保证学生安全的前提下去完成，所以教师一定要加强指导，例如，关于“触电实验”“点燃酒精灯实验”，课前我多次在实验室尝试，最终发现：线圈选择的是变压器的副线圈，只用一节干电池，多位学生手牵手完成“触电实验”效果既明显又安全，而“点燃酒精灯实验”需要用到四节干电池才能做成功，这样充分的准备也保证这节课高质量的完成。课后的开放性实验也非常有必要，比如，无线手机充电器能不能让没有电源的小灯泡发光？即使实验没有成功，学生课后也可以分析灯泡不亮的原因，如果灯泡电流过小，能不能借“电流传感器”将“微小电流”显示出来？小灯泡电阻较大，能不能换成电阻更小的LED灯呢？这样实验效果是不是更明显呢？总而言之，教师要想方设法让学生寻找身边的用品或者帮助学生创造条件，鼓励他们自制实验器材，让他们在这个过程中提升自己的核心素养。