物理綜合實(shí)踐活動(dòng)助力科技創(chuàng)新大賽 論文

2022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選物理綜合實(shí)踐活動(dòng)助力科技創(chuàng)新大賽摘要：電流磁效應(yīng)是學(xué)習(xí)磁場(chǎng)知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。本文從書(shū)中實(shí)驗(yàn)出發(fā)，從活動(dòng)背景、活動(dòng)目的、活動(dòng)過(guò)程、成果展示、表彰及宣傳、活動(dòng)總結(jié)六個(gè)方面開(kāi)展創(chuàng)新性學(xué)習(xí)。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，真正把培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究落實(shí)到實(shí)踐之中。關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探究，物理核心素養(yǎng)，研究性學(xué)習(xí)引言：中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，物理概念的構(gòu)建、物理知識(shí)的遷移是學(xué)生必須掌握的，而這些能力的形成都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。因此加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)甚至是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生的核心素養(yǎng)、發(fā)展創(chuàng)新能力的必經(jīng)之路。然而當(dāng)前中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)動(dòng)手能力的培養(yǎng)有一定欠缺，偏離了核心素養(yǎng)下的教學(xué)理念。面對(duì)中高考升學(xué)形勢(shì)下的壓力，教師教學(xué)中可能會(huì)縮短實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間。這種過(guò)多追求教學(xué)成績(jī)而忽略學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)，大大偏離物理教學(xué)的本意。因此加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是解決上述問(wèn)題的重要途經(jīng)和方式。楊振寧說(shuō):“一個(gè)人要在他有興趣,又有能力的情形下,恰巧他的興趣和能力與當(dāng)時(shí)有機(jī)會(huì)發(fā)展的研究方向重疊在一起,此時(shí)就有了成功的希望?！焙芏嗪⒆訌男≡竿L(zhǎng)大要當(dāng)一名科學(xué)家，那么如何在物理課堂實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力尤為重要。物理實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)很好的策略。學(xué)生不僅能在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)觀察體驗(yàn)、思考和表達(dá)，而且能對(duì)知識(shí)有多維度的開(kāi)悟。為了讓學(xué)生更好的學(xué)習(xí)電流磁效應(yīng)，本文以“電流磁效應(yīng)創(chuàng)新探究”為實(shí)驗(yàn)案例，開(kāi)展了一次綜合實(shí)踐活動(dòng)。以下案例將重點(diǎn)闡述創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)“選材容易、制作簡(jiǎn)單、可視性強(qiáng)”等諸多優(yōu)點(diǎn)。一、活動(dòng)背景在現(xiàn)行的中學(xué)物理教材中，通電螺線管產(chǎn)生磁場(chǎng)以及磁場(chǎng)強(qiáng)弱的決定因素是中學(xué)物理明確需要學(xué)生掌握的內(nèi)容，也是課堂必做的演示實(shí)驗(yàn)。磁場(chǎng)是抽象的，看不見(jiàn)，摸不著，但卻是真實(shí)存在的物質(zhì)。而傳統(tǒng)課堂演示實(shí)驗(yàn)一般都是往通電螺線管周?chē)湃胄〈盆F或磁粉，通過(guò)觀察小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)或磁粉的排列來(lái)觀察磁場(chǎng)，單調(diào)、乏味，可視性不強(qiáng)。為了解決以上問(wèn)題，擬利用在量筒外壁手繞螺線管，通電后使其對(duì)漂浮在水中的塑料小瓶（內(nèi)裝有小磁鐵）產(chǎn)生力，從而引起小瓶運(yùn)動(dòng)，來(lái)更好的觀察通電螺線管磁場(chǎng)，并帶學(xué)生走進(jìn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，將抽象的磁場(chǎng)用現(xiàn)代化電腦科技顯示，從抽象到具體一步一步12022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選地揭示電流磁效應(yīng)的奧秘。本項(xiàng)目研究旨在讓改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)更具可視性、趣味性，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，填補(bǔ)書(shū)中這一實(shí)驗(yàn)空白。二、活動(dòng)目的1.通過(guò)活動(dòng)，學(xué)生認(rèn)識(shí)電流磁效應(yīng)的基本性質(zhì)，了解通電螺線管的工作原理。2.學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室選取器材并自己制作通電螺線管，通過(guò)親身實(shí)踐活動(dòng)，驗(yàn)證前人留 下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3.通過(guò)活動(dòng)，學(xué)生嘗試走進(jìn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，制作出一種簡(jiǎn)易裝備，使磁場(chǎng)數(shù)值化、 可視化。4.通過(guò)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究、同學(xué)間的合作能力。5.通過(guò)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生節(jié)約資源，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。三、活動(dòng)過(guò)程 第一階段任務(wù)：組織、宣傳

召開(kāi)班級(jí)動(dòng)員會(huì)，成立活動(dòng)小組，制

定詳細(xì)的綜合實(shí)踐方案。老師明確活動(dòng)要

求及注意事項(xiàng)，并主動(dòng)宣傳這一科學(xué)實(shí)踐

活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)地參加實(shí)踐活動(dòng)

的熱情與欲望，讓更多的學(xué)生參與這項(xiàng)

活動(dòng)。 第二階段：自制實(shí)驗(yàn)器材活動(dòng)

1.知識(shí)儲(chǔ)備

查找物理課本，收集電流磁效應(yīng)相關(guān)讀本；實(shí)地考察物理實(shí)驗(yàn)室和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室；聆聽(tīng)《電流磁效應(yīng)》知識(shí)講座。觀看通電螺線管制作以及數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)易裝備制作的視頻。 實(shí)驗(yàn)原理

（1）通電螺線管產(chǎn)生磁場(chǎng)。讓裝有磁鐵的塑料小瓶漂浮在水中，小瓶的重力等于浮力。此時(shí)螺線管通入電流，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁鐵有力的作用，使小瓶產(chǎn)生向上或者向下的運(yùn)動(dòng)。（2）電流越大磁場(chǎng)越強(qiáng)。調(diào)節(jié)電路中的電阻，改變螺線管的電流，得出電流大小22022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選對(duì)通電螺線管磁場(chǎng)的影響。 （3）匝數(shù)越多，磁場(chǎng)越強(qiáng)。調(diào)節(jié)螺線管的匝數(shù)，得出匝數(shù)對(duì)螺線管磁場(chǎng)強(qiáng)弱的影響。 （4）改變電流方向，磁場(chǎng)極性發(fā)生改變。通過(guò)改變接入螺線管電流方向，得出電流方向?qū)β菥€管極性的影響。2.網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)實(shí)踐活動(dòng)所需的材料、物理實(shí)驗(yàn)室收集器材。 實(shí)驗(yàn)器材：小磁鐵、塑料瓶、電池組（6v）、量筒、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器、電流表、jst-2p連接線、漆包線、底座等。 3.自制實(shí)驗(yàn)器材

（1）制作人字形磁鐵漂浮物(如圖1)

起初設(shè)計(jì)時(shí)使把磁鐵放一排，由于塑料瓶空間限制（放入磁鐵數(shù)量有限），通電螺線管磁場(chǎng)對(duì)磁鐵的力不足以改變漂浮小瓶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，后改進(jìn)成人字形磁鐵，不但能使塑料瓶不容易在水中翻滾，而且還能達(dá)到增強(qiáng)磁場(chǎng)的目的。最后往塑料瓶中加入適量的水和顏料，使漂浮塑料瓶運(yùn)動(dòng)更具可視性和趣味性。圖1 （2）制作可調(diào)節(jié)匝數(shù)的通電螺線管(如圖2)

設(shè)計(jì)通電螺線管匝數(shù)從原先的50匝起步，發(fā)現(xiàn)50匝通電螺線管對(duì)塑料小瓶運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生效果不明顯，實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)100匝有效果，300匝效果顯著。實(shí)際操作時(shí)學(xué)生設(shè)計(jì)從100匝和300匝各引出一條線，來(lái)比較匝數(shù)對(duì)通電螺線管產(chǎn)生磁場(chǎng)的影響大小，制作出可調(diào)節(jié)匝數(shù)的螺線管。（3）設(shè)計(jì)電路圖（如圖3）圖2圖3（4）完成通電螺線管磁場(chǎng)創(chuàng)新演示儀實(shí)物圖（如圖4）32022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選圖4（5）另自制簡(jiǎn)易裝備來(lái)測(cè)量通電螺線管內(nèi)外特定區(qū)域磁場(chǎng)值。如下圖5。圖5第三階段：實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）組裝連接好電路如圖4，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使阻值最大，使用100匝數(shù)觸頭，往通電螺線管中注入適量的水（高出螺線管上端大約一個(gè)塑料瓶的高度），放入帶有磁鐵的塑料小瓶，使之漂浮。閉合開(kāi)關(guān)，電流變指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，漂浮小瓶向下運(yùn)動(dòng)。42022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選 （2）電壓保持不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使阻值變小，觀察到電流表示數(shù)變大，漂浮小瓶向下運(yùn)動(dòng)速度變快。 （3）電壓保持不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使阻值最大，改變通電螺線管匝數(shù)為300匝，對(duì)比之前接100匝的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電流表示數(shù)變小，但是漂浮小瓶向下運(yùn)動(dòng)速度變快。 （4）電壓保持不變，通過(guò)改變流入螺線管電流方向，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，小瓶向上運(yùn)動(dòng)。 （5）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)定性到定量

通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生學(xué)習(xí)了如何制作漂浮小瓶和手工制作通電螺線管。這時(shí)學(xué)生已經(jīng)對(duì)通電螺線充滿了好奇，他們準(zhǔn)備到數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室一探究竟。三位同學(xué)一組，甲同學(xué)分別在通電螺線管內(nèi)部，分別在通電螺線管外部?jī)啥撕蛡?cè)面放置磁感應(yīng)探頭，乙同學(xué)讀出磁場(chǎng)值，丙同學(xué)記錄數(shù)據(jù)。改變滑動(dòng)變阻器的阻值，使其變大或者變小，再測(cè)量同樣區(qū)域位置的數(shù)值，觀察是否有變化并進(jìn)行記錄。（6）撰寫(xiě)觀察記錄、實(shí)踐小論文等。通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生分組記錄觀察現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。通過(guò)親手操作，學(xué)生們更容易能夠?qū)懗鲎约旱乃兴耄瑢?xiě)出實(shí)踐小論文，為今后的物理學(xué)習(xí)埋下了興趣的種子，促進(jìn)科學(xué)思維的形成，培養(yǎng)全面發(fā)展的學(xué)生。四、成果展示、評(píng)比1.活動(dòng)相片、心得體會(huì)、總結(jié)等展示。52022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選2.作實(shí)踐活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)交流報(bào)告，活動(dòng)心得、感受、收獲的交流。3.展示小組作品，進(jìn)行小組評(píng)比，激發(fā)學(xué)生的積極性。五、表彰及宣傳1.利用星期一的晨會(huì)，學(xué)生談?wù)勎覀儼嘧灾仆娐菥€管的困難和感受。2.科技實(shí)踐活動(dòng)的照片展示在科普實(shí)踐宣傳欄處。3.老師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)記載學(xué)生的作品，并對(duì)學(xué)生的優(yōu)秀作品進(jìn)行展示表彰。六、活動(dòng)總結(jié)1.全體學(xué)生都參與到了該項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)，在實(shí)踐中學(xué)生遇到了很多的困難，如繞多少匝能讓小瓶運(yùn)動(dòng)明顯，如何固定銅絲在量筒上，如何讓小瓶運(yùn)動(dòng)視覺(jué)上更顯眼等等。學(xué)生通過(guò)自己查閱資料，向老師請(qǐng)教，學(xué)會(huì)分析問(wèn)題并解決問(wèn)題，培養(yǎng)了科學(xué)思維能力。 2.帶顏色的塑料小瓶運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象效果出色，能更好的幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。3.本實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)巧妙，過(guò)程簡(jiǎn)潔明了，解決了磁場(chǎng)抽象給學(xué)生帶來(lái)的困擾. 4.通過(guò)制作漂浮小瓶，特別是手繞螺線管，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的精神，并且揭開(kāi)物理學(xué)神秘的面紗，讓學(xué)生感覺(jué)科學(xué)大道至簡(jiǎn)，使課堂教學(xué)處于“新”、“奇”之中。 5.從物理實(shí)驗(yàn)室到數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生親身體驗(yàn)抽象磁場(chǎng)的可視化。6.所有材料均來(lái)自中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室，安全環(huán)保，成本低，農(nóng)村中學(xué)易推廣。通過(guò)這次科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，我與學(xué)生共同設(shè)計(jì)的作品“通電螺線管創(chuàng)新演示儀”獲得2022馬鞍山市科技創(chuàng)新大賽市一等獎(jiǎng)，隨后該項(xiàng)目又在安徽省科技創(chuàng)新大賽評(píng)比中獲省二等獎(jiǎng)。以這一創(chuàng)新裝置為背景，我參加2022馬鞍山市中小學(xué)實(shí)驗(yàn)說(shuō)課大賽獲得馬鞍山市一等獎(jiǎng)，將代表