演示实验中初试“研究性学习”

卢春辉

（四川省广安市前锋区得胜小学校广安638019）

物理学是建立在实验和实践基础上的一门探索性极强的自然学科。通过实验教学，可以培养学生的探索精神、实践能力和创新意识。传统的实验教学是教师示范讲解，学生模仿操作，学生主动思考的余地很少；尤其是演示实验，学生只能“看稀奇”，根本没有动手机会。另一方面，教师通常要保证演示“绝对”成功而不应有闪失，否则将被视为教学的“失败”。那么如果真的出现了闪失，是否有必要引导学生参与探讨“闪失”的原因从而有效地开展研究性学习活动呢？笔者在自感现象的教学中进行了一次有益的尝试。

1、创设“失败”情景，激发探究欲望。

在自感一节的教学中安排了通电自感和断电自感两个演示实验。按照以前教师实践和实验员提供的器材和参数，线圈采用可拆变压器J2423的绕组，通电自感采用1400匝、4—6V直流电源、断电自感采用200匝、2—4V直流电源，基本上可以成功演示。但为什么采用这些参数，我想设法引导学生自行探究，因此，在演示时，我把通电自感线圈换成400匝，而断电自感也用400匝，结果并没有出现书上的预期现象。这一“败笔”引发了学生思考，他们提出了如下问题：为什么通电自感不采用800匝或更少？断电自感为什么不采用400匝或更多？另外，电压值是否可以更改。

2、开放实验探究，自主解决问题

为了激发学生探知欲望，我决定开辟第二课堂。下午放学后，我把学生带进实验室，让他们自己动手做实验。由于教材上没有提供参数，学生接入线圈的匝数各不相同，结果真是五花八门，有的观察到了正常现象；有的什么也看不到；而更奇怪的“反常”现象也在他们手中“诞生”了——在图1中，接通S时，居然A1比A2先亮；在图2中，断开S时，A不闪亮。

这下可惹祸了，学生大声“质问”老师：为什么没有出现书上的现象，书上的实验是“耍把戏”。我知道学生已经处于“愤悱”的积极思考状态中，应不失机地加以点拨。我提出两点让他们思考，并自行解决。其一，灯为什么会亮，是否有电流就亮？其二，怎样比较先亮与后亮，什么情况出现闪亮？

经过认真思考和激烈争论，他们对第一个问题的比较一致的结论是：电泡中有电流才可能亮，但有电流不一定就会亮，如果灯丝发热不足以使其发光（灯泡同时也散热），灯就不亮，而且可用实验加以验证，电珠中通较小电流时（安培表显示有电流）小电珠并不发光，当电流达到一定值时（他们称之为“临界值”Ic），灯泡就会亮；他们对第二个问题的结论是：先亮是指该灯的灯丝电流先达到临界值Ic，而闪亮是自感电流比原灯丝电流更强的结果。

据此，他们分析“奇怪”现象的原因。在图1中，A1先亮，说明A1中电流先于A2达到Ic，他们发现电路稳定后，A1灯比A2灯更亮，显然这不具有可比性，因此，应着手调节R，使A1和A2在稳态时亮度相同，重新实验，“反常”现象消失，出现了A2比A1先亮的正常现象。而且改变L的匝数，或者改变电压值，只要满足稳态时A1与A2亮度相同，均能观察到A2比A1先亮的现象，只是电压越低越明显。在图2中，断开S后灯不闪亮，是因为自感电流不够强（不满足I自>I原）所致。按理说，200匝的线圈能引起闪亮，那么用400匝或更多的就“更应该”看到闪亮，因为根据电磁感应定律，匝数越多，感应电动势更高，感应电流更强。事实恰恰相反，使用400匝或更多的就是没看到闪亮。那么，这其中感应电流不能更大的原因，除了感抗外，他们分析还应有回路电阻的作用。通过仔细观察，同学们发现电路中各插接件之间已经氧化，导致接触不良，用万用表粗测400匝接线柱间直流电阻，竟达70—100欧，回路其他接触电阻也较大。他们用小刀和砂纸处理后，400匝线圈接线柱间阻值降为13欧，重新实验，一切OK，400匝线圈接入也可观察到闪亮现象（其实，如果不仔细处理电路，200匝的也未必能看到闪亮），挨用800匝的线圈，却怎么也不能看到闪亮，测直流电阻，几近40Ω，显然不易观察到闪亮现象。

把演示实验变为开放实验室的探索实验，突出了学生主体作用。保证了足够时间和实践空间。通过对现象的观察、反思、分析和相互总结，不仅加深了学生对所学知识的理解和感悟，而且提高了他们分析问题和解决问题的能力。经历探索过程，体会成功乐趣，无益对教师的教学具有极大的作用，同时也有利于培养学生的终身学习能力。