巧用强磁铁改进实验创新物理实验教学

为落实重视学生探究活动过程、方法及学生体验探究活动过程的课程目标，提高学生科学素养，结合高中实验的特点、学生认知结构和思维方式，笔者在教学过程中把演示实验和分组实验分为三个层次：学生全程开放式实验、学生全程参与式实验和学生观察分析现象式实验.

巧用强磁铁改进实验，创新物理实验教学，充分体现学生是学习的主体，学生由被动接受，变为主动探索。还尝试了实验与课件一体化的教学，给实验带来意想不到的效果.从报废的某型号电瓶车电机上拆取强磁铁，共有46片，每片长2.4 cm，宽1.3 cm，厚0.3 cm，体积小，便于与其它教学仪器组合，如图1所示，虽有锈迹，但不影响使用，图1是食指尖上的单片磁铁，右图是多片磁铁吸在一起.

1巧用强磁铁，创新实验教学案例展示

1.1器材与黑板相结合，开展全程开放式创新实验教学

教师根据实验目的，大胆放手，运用多种教学手段和方法，鼓励学生积极参与，教师变成“旁观者”，不随便打断、左右和更改学生的探究进程和方案，充分激发学生的学习动机、培养学习兴趣和主动亲近物理的情感.这类实验难度要求不高，器材简单，操作安全方便，适合人人动手.

案例1实验“探究合力的方法”

[实验创新]如图2所示，用多个强磁铁片叠在一起，中间夹住系橡皮条的轻绳，再放到黑板上合适的位置，实验开始.

[实验分析]实验改进后不再需要木板、白纸和铁架台等众多辅助设备，器材简单便于操作；根据板书和学生活动的需要，可把磁铁放在黑板的任意位置；器材紧紧地固定在黑板平面内，稳固性好、抗干扰性强，可反复修改实验计划和方法，甚至重新开始，有利于纠正学生不良实验习惯；器材简单结实、安全性高，适合学生充分参与探究过程、理解探究方法和亲身体验探究活动；探究过程全曝露在黑板上，老师能“明察秋毫”，掌控教学过程，避免热闹失控而假探究.

[实验实录]前后两面磁性黑板都用上，用8根橡皮条分成8个小组（共40名学生），前后黑板各四组，虽有点挤，但学生参与的热情很高，过程中献计献策，不断调整，向目标靠拢.如在操作上，学生能体会理解弹簧秤的钩杆不能与秤壳有摩擦和细绳要与黑板平行的原因；在探究过程中，第二次拉橡皮条时发现“第一次拉橡皮条时忘记记录结点O点的位置”；力的大小记录在事先设计好表格中，当探究合力与分力的关系时，发现“忘记记录力的方向”；在实验技巧上，体会用两点决定一条直线的方法记录力的方向和细绳的长度要适当；在数据处理上，培养科学猜想与验证的能力.总之，有助于培养学生的观察、记录、处理数据以及猜想验证等能力.

1.2器材与符号相对应，开展全程参与式创新实验教学

学生在明确的实验目的引领下，对一些实验器材的使用方法和操作过程的注意点需要教师引导下讨论解决，不宜彻底放手.让学生体验关键的实验步骤和操作方法，充分参与和体验实验的过程，留有足够的时间让学生独立思考、讨论和解决遇到的问题，老师起主导和调控作用.

案例2实验“测绘小灯泡的伏安特性曲线”

[实验创新]打开电表底盖，底盖的内外正对着各放一片强磁铁，夹住底盖，再把底盖安装回电表，这样就可以把电表放到黑板的任意位置，如图3所示，电池盒、小灯泡等其它器材也类似安装强磁铁.

[实验分析]本实验是新课教学的一部分，第1课时将此实验设计为全程参与式实验（第2课时学生分组实验）.本实验是高中阶段最典型的电学实验之一，不仅涉及电流表的内外接法的选择，还首次接触分压电路，即使学生对知识点和电路图全面理解，实物图连接也困难重重，实物图连接是本节实验的重点和难点，至于根据电压值和电流值描点作图以及对图线的解释，学生易于掌握.这个实验难度很高，不易过于放手.

[实验实录]教师在黑板上画出电路图，对应的位置放好实验器材，如图3所示，分析滑动变阻器哪部分处在干路，哪部分处在支路，小灯泡与电流表、电压表的连接方式，电流表的内外接法暂时不讲，以后再学.请两位学生，作为一组，在黑板上按电路图连接线路，这是真正的实物连接，不是纸面实物连接.台下的同学看台上同学如何做，发表观点，“评头论足”，共同体验接线的过程.受初中学的“滑动变阻器一上一下”接法的惯性思维的消极影响，学生最不能理解和接受分压接法，老师需耐心启发，不仅要“容忍”学生犯错，而且鼓励学生把错误清楚地表出来，把这些错误转化成教学资源，让学生讨论，先后有若干组同学主动上台，终于接对了.同学们参与热情空前高涨，不知不觉中激发了求知欲，发展了科学探索兴趣，有的同学争论得面红耳赤，互不相让，培养了坚持真理、实事求是的科学态度与科学精神.测量电压值、电流值，描点绘图等进行得很顺利.

有的实验有一定危险性，如高压放电，有的实验受实验室条件的局限，同时还受课时等制约，这类实验适宜“观察分析现象式实验”，学生主要观察分析，教师尽可能地“捍卫”学生主体地位，这里不再赘述.

2实验与课件一体化，尝试实验教学新方式

所谓实验与课件一体化，就是把实验与课件有机结合，是现代教学手段与传统手段相结合的产物，让师生的操作在屏幕上得到放大，现象更直观，课堂结构更紧凑，有利于学生主动参与，避免“台上忙，台下闲”，提高教学效益.

案例3实验“探究单摆周期与摆长的关系”

[实验创新]如图4所示，把课件与器材实物融为一体，在电子白板上显示一张PPT课件，课件中只有实验标题、一幅量角器图片和一只flash仿真秒表，就是最后排的同学都能轻松看清刻度线.然后把细线上端夹在几片磁铁中间，下端系一个小球，做成单摆，悬点放在量角器的圆心O处，实验装置安装完毕.

[实验分析]本实验是新课教学的一部分，实验注意点多，如果不实施一体化教学，还用纯实物做实验，一课时不够，秒表等器材又易损坏，如果器材与课件融为一体，操作简单、直观、生动，节约大量时间.

在屏幕上与课件相结合做实验，效果被放大，学生的观察范围比以前在讲台上做演示实验大了许多；磁铁牢固地吸在白板上，磁铁紧紧夹住细线，使悬点固定，传统方法用铁架台和铁夹固定悬点，无论怎样改进，很难做到铁架台和悬点不晃动，造成实验较大的误差；让小球自然下垂，在白板上用水笔记录下摆线和球心A的位置，用米尺测出量角器圆心到A点的距离即为摆长，不用测量小球直径；量角器辅助控制小摆角振动，避免对以前只能估计摆角；振动过程中，不用担心小球做圆锥摆运动，否则小球会与白板相碰；仿真秒表占半张幻灯片，清楚展示，示范两次秒表使用方法，学生就能掌握使用方法，无需多费口舌；摆球振动的最低点（平衡位置）在白板中已标出，方便准确测量周期；测出的数据可用数表软件处理，准确而省时.

[实验实录]改进后的实验克服了过去的“冰冷”，多一丝“热闹”，学生感到新鲜.当讲完实验目的后，学生热情高涨，主动上台测量摆长；测周期时，一位同学通过鼠标控制秒表按钮，其余同学一起看摆球数周期，而且能总结出数周期的方法；数据处理时，更不用老师动手，电脑高手早就手痒……学生学习的主动性增强，探究的热情溢于言表，遇到问题积极思考、讨论，学生在不知不觉中变成了课堂的“主人翁”，知识的探索者.

3反思

3.1不拘泥实验的层次分类，重在贯彻新课标理念

实验分为几个层次并不重要，重要的是贯彻新课标理念，突出生本位思想，学生由知识的被动接收者变为知识的积极探索者.教材的大多数实验是由过去的验证性实验改成探究性实验，目的就在于培养学生科学探究能力，使学生逐步形成科学态度和良好的科学精神.但探究的深度和广度，要根据知识内容、实验条件、学生学情等，不搞一刀切.

3.2不追求器材的高端豪华，重在提高实验综合效益

许多买来的实验器材“高大上”，但效果一般，创新制作的器材“土”了点，但能接地气.利用日常器具或废弃品做成的实验器材，只要实验现象更明显、更直观、操作简便、更能说明问题的本质等优点，就是好器材，而且也能潜移默化地培养学生动手能力，培养学生的创新意识和节约环保意识，发展学生的实验技能.改进的过程是充满享受的过程，如案例1，预习时要求学生解决如何固定橡皮条问题，有的同学想到在黑板的边缘钉钉子，有的想用吸盘挂钩，有个同学带来了强磁铁.受到启发，在近两年，笔者巧用强磁铁创新实验教学，取得了良好的教学效果.尽管强磁铁磁性太强，有一次把手指夹破，但仍觉得过程充满享受.

3.3不断创新实验教学，实现多种教学手段一体化

传统的实验器材多年不变，如多年前的“利用单摆测重力加速”，随着教育理念的进步变成现在的“探究单摆周期与摆长的关系”，但实验室提供的器材还是那一套，说明传统的实验器材有其不可取代的优势，如果把它与多媒体课件无缝对接，融为一体，各取其优，形成互补，如案例3，融合多种教学资源，灵活运用多种教学方式，使传统的实验焕发新机，具有时代感，实现教学效益最大化.