教師開展初中物理生活化實驗，不僅拉近了物理與生活的距離，還有效提升了學生學習物理的興趣，激發了學生的探究欲，對學生物理核心素養的培育有著重要的意義和價值。下面，筆者結合電動機教學，從分析課標、教材明確生活化實驗教學目標、聯系生活實際設計進階式生活化實驗、立足教學難點開發生活化演示實驗、開展項目化跨學科實踐活動等方面論述初中物理生活化實驗培育學生核心素養的路徑和方法，以期更好地促進學生物理核心素養的提升。

一、分析課標、教材，明確生活化實驗教學目標

電動機教學在培育學生核心素養方面，要求教師通過實驗加深學生對電動機工作原理的理解，學會應用電與磁的相關知識解決一些生活問題。為此，筆者將磁場對電流作用及電動機原理探究實驗器材從貼近學生生活的角度進行新的設計研發，制作一整套電動機系列作品，使學生通過層層遞進的實驗，理解電動機工作原理，學會應用電與磁的相關知識解決問題，體會物理學發展對社會進步的推動作用，強化學生關心科技和社會發展的意識，這對培育學生實驗素養及實驗設計能力有著極大促進作用。

二、聯系生活實際設計進階式生活化實驗

學生是課堂主體，實驗是學生探究物理概念和規律的重要途徑。教師可以聯系生活實際設計進階式生活化實驗，讓學生在逐級挑戰中完成實驗設計和探究。

案例：系列電動機進階式生活化實驗設計。

挑戰1：讓導體棒在磁場中動起來——探究磁場對電流作用實驗裝置。

實驗器材：U形磁體、金屬導軌、銅棒、電源、開關、導線若干。

實驗步驟與現象：組裝器材，閉合開關，銅棒通電后由于U形磁體磁場作用將在金屬導軌上水平滾動（圖1）。

實驗原理：磁場對電流有力的作用，導體棒的受力方向與磁場方向和電流方向有關。

發現問題：導體棒離開磁場就不再運動了。

設計意圖：讓學生從實驗現象中知道了磁場對通電導線有力的作用，能基于觀察和實驗提出銅棒的運動方向與什么因素有關等問題，并由此形成猜想與假設，然后進行實驗設計和方案設計，提升學生科學探究能力。使學生通過實驗現象得出力的方向與磁場方向和電流方向都有關系的結論，并從實驗中發現的問題，進而想到將導體棒換成線圈探究其在磁場中的運動，為后面如何讓線圈持續轉動打下基礎。

挑戰2：讓線圈在磁場中動起來——探究通電線圈在磁場中的轉動。

實驗器材：磁場對電流作用實驗裝置、線圈（銅線）、蓋板、螺絲釘、螺絲刀和底座。

實驗步驟與現象：組裝器材，閉合開關，通電線圈在磁場中平衡位置來回擺動，最終停在豎直位置，線圈不能持續轉動（圖2）。

實驗原理：通電線圈在磁場中受到力的作用，但是越過平衡位置之后受到的力會阻礙轉動，所以最終停下來。

發現問題：線圈不能持續轉動。

設計意圖：引導學生分析不能持續轉動的原因，并嘗試思考如何解決問題，為引出換向器工作原理打下基礎。

挑戰3：讓線圈在磁場中持續轉起來——體驗換向器的工作原理。

實驗器材：通電線圈在磁場中轉動實驗裝置、換向器（利用銅皮和塑料筒制作）。

實驗步驟與現象：組裝器材，閉合開關，線圈在磁場中持續轉動（圖3）。

實驗原理：換向器每半圈改變電流方向，使線圈越過平衡位置后改變力的方向繼續轉動。

設計意圖：觀察換向器的結構，感知體驗換向器的工作優點并嘗試思考換向器的工作原理，為進一步探索換向器的工作原理打下基礎。

 

三、立足教學難點開發生活化演示實驗

教學中有些不易觀察的現象、較復雜的原理、學生沒有直觀觀察、體驗和感知的場景成為教學中的難點。教學難點可以通過開發生活化演示實驗，通過直觀的現象演示幫助學生理解和掌握知識。

案例：電動機教學演示實驗設計。

實驗器材：PV板、磁鐵、線圈（銅線）、換向器、電源、開關、若干導線。

實驗步驟與現象：一是組裝器材，閉合開關，觀察到通電線圈不能持續轉動（圖4）；二是思考改變電流方向讓線圈持續轉動的方法，并利用演示教具進行驗證。驗證方法一是當線圈轉過平衡位置時手動交換電源正負極導線接線以改變電流方向；驗證方法二是利用雙刀雙擲開關，當線圈轉過平衡位置時手動改變雙刀雙擲開關閉合方向，從而改變電流方向（圖5）。三是演示教具接入換向器，閉合開關，觀察通電線圈能夠持續轉動（圖6）。四是將扇葉安裝在已有換向器演示教具上，閉合開關，扇葉持續轉動（圖7）。

設計意圖：讓學生從實驗現象中了解單獨的通電線圈不能在磁場中持續轉動，以此創設問題情境，激發學生解決問題的熱情和好奇心，提高學生發現問題、分析問題及解決問題的積極性，促進學生科學思維。鼓勵學生設想多種解決方法，并大膽驗證。通過演示教具驗證，讓學生明白有些方法雖然理論上可行，但是實際操作起來非常麻煩，可行性低。通過實驗、討論、試錯等，讓學生在理論與實際的碰撞下強化認知，培育學生的科學思維和科學探究的方法，有效突破教學難點，為換向器的引入打下基礎。通過層層遞進的實驗操作，學生合作交流，最終讓線圈持續轉動，電動機基本安裝成功。最后是安裝扇葉，實現電動機到電器的飛躍，讓學生深刻體會科學家研究的艱辛和堅持不懈的精神，形成良好的科學態度與責任感。

四、開展項目化跨學科實踐活動

跨學科實踐是培養學生綜合運用各學科知識分析問題和解決問題能力的重要途徑。跨學科主題作為新加入課程內容的一個重要方面，教師在日常教學中更要有意識地設計跨學科實踐活動，以體現做中學、用中學的課程理念。物理跨學科實踐活動強調與日常生活、工程實踐、社會發展的聯系。電動機在實際生活生產中應用廣泛，在教學中通過制作“小小電動機”活動開展項目化跨學科實踐活動，有助于學生動手實踐能力、創新能力的培育。

案例：項目化的跨學科實踐活動——制作小小電動機。

項目準備：U形磁鐵、兩個金屬支架、未刮漆的線圈、電源、開關、導線。

項目原理：線圈一端刮漆，一端刮半周漆，使得線圈轉過半周改變一次線圈中的電流方向。

項目實施：將未刮漆的線圈一端刮漆，一端只刮半周漆。然后組裝實驗器材，閉合開關，比比看誰的線圈最先持續轉動（圖8）。

項目成果：每個小組通過努力制成了一臺小小的電動機，并讓其歡快地轉動起來。

設計意圖：通過小組合作刮漆、組裝、調試，并用競賽的方式激起學生學習熱情，培育學生創新思維和動手能力，貫徹做中學課程理念，真正讓學生手、腦動起來。

開發初中物理生活化實驗和演示實驗，調動學生學習興趣，引發學生思考和探索，加強實訓，培養學生動手能力，幫助學生樹立創新觀念。通過實驗創新設計、項目式教學和跨學科實踐活動，使學生掌握更多分析問題的方法，帶領學生走出認知誤區，有效突破教學難點。讓學生在跨學科實踐中綜合應用所學知識，解決一些簡單的工程與技術問題，體會物理學對人類生活、工程實踐和社會發展的影響，促進思維發展，使學生可以基于實驗現象，通過問題引導構建物理模型，并根據不同的觀點、方法等，不斷提升自己的科學推理、質疑能力，有效提高核心素養。

（本文系重慶市教育科學“十四五”規劃2022年度一般課題——“基于核心素養的初中物理作業設計與實施研究”研究成果，課題批準號：K22YG108486。）

作者單位  重慶市育才中學校