教师开展初中物理生活化实验，不仅拉近了物理与生活的距离，还有效提升了学生学习物理的兴趣，激发了学生的探究欲，对学生物理核心素养的培育有着重要的意义和价值。下面，笔者结合电动机教学，从分析课标、教材明确生活化实验教学目标、联系生活实际设计进阶式生活化实验、立足教学难点开发生活化演示实验、开展项目化跨学科实践活动等方面论述初中物理生活化实验培育学生核心素养的路径和方法，以期更好地促进学生物理核心素养的提升。

一、分析课标、教材，明确生活化实验教学目标

电动机教学在培育学生核心素养方面，要求教师通过实验加深学生对电动机工作原理的理解，学会应用电与磁的相关知识解决一些生活问题。为此，笔者将磁场对电流作用及电动机原理探究实验器材从贴近学生生活的角度进行新的设计研发，制作一整套电动机系列作品，使学生通过层层递进的实验，理解电动机工作原理，学会应用电与磁的相关知识解决问题，体会物理学发展对社会进步的推动作用，强化学生关心科技和社会发展的意识，这对培育学生实验素养及实验设计能力有着极大促进作用。

二、联系生活实际设计进阶式生活化实验

学生是课堂主体，实验是学生探究物理概念和规律的重要途径。教师可以联系生活实际设计进阶式生活化实验，让学生在逐级挑战中完成实验设计和探究。

案例：系列电动机进阶式生活化实验设计。

挑战1：让导体棒在磁场中动起来——探究磁场对电流作用实验装置。

实验器材：U形磁体、金属导轨、铜棒、电源、开关、导线若干。

实验步骤与现象：组装器材，闭合开关，铜棒通电后由于U形磁体磁场作用将在金属导轨上水平滚动（图1）。

实验原理：磁场对电流有力的作用，导体棒的受力方向与磁场方向和电流方向有关。

发现问题：导体棒离开磁场就不再运动了。

设计意图：让学生从实验现象中知道了磁场对通电导线有力的作用，能基于观察和实验提出铜棒的运动方向与什么因素有关等问题，并由此形成猜想与假设，然后进行实验设计和方案设计，提升学生科学探究能力。使学生通过实验现象得出力的方向与磁场方向和电流方向都有关系的结论，并从实验中发现的问题，进而想到将导体棒换成线圈探究其在磁场中的运动，为后面如何让线圈持续转动打下基础。

挑战2：让线圈在磁场中动起来——探究通电线圈在磁场中的转动。

实验器材：磁场对电流作用实验装置、线圈（铜线）、盖板、螺丝钉、螺丝刀和底座。

实验步骤与现象：组装器材，闭合开关，通电线圈在磁场中平衡位置来回摆动，最终停在竖直位置，线圈不能持续转动（图2）。

实验原理：通电线圈在磁场中受到力的作用，但是越过平衡位置之后受到的力会阻碍转动，所以最终停下来。

发现问题：线圈不能持续转动。

设计意图：引导学生分析不能持续转动的原因，并尝试思考如何解决问题，为引出换向器工作原理打下基础。

挑战3：让线圈在磁场中持续转起来——体验换向器的工作原理。

实验器材：通电线圈在磁场中转动实验装置、换向器（利用铜皮和塑料筒制作）。

实验步骤与现象：组装器材，闭合开关，线圈在磁场中持续转动（图3）。

实验原理：换向器每半圈改变电流方向，使线圈越过平衡位置后改变力的方向继续转动。

设计意图：观察换向器的结构，感知体验换向器的工作优点并尝试思考换向器的工作原理，为进一步探索换向器的工作原理打下基础。

 

三、立足教学难点开发生活化演示实验

教学中有些不易观察的现象、较复杂的原理、学生没有直观观察、体验和感知的场景成为教学中的难点。教学难点可以通过开发生活化演示实验，通过直观的现象演示帮助学生理解和掌握知识。

案例：电动机教学演示实验设计。

实验器材：PV板、磁铁、线圈（铜线）、换向器、电源、开关、若干导线。

实验步骤与现象：一是组装器材，闭合开关，观察到通电线圈不能持续转动（图4）；二是思考改变电流方向让线圈持续转动的方法，并利用演示教具进行验证。验证方法一是当线圈转过平衡位置时手动交换电源正负极导线接线以改变电流方向；验证方法二是利用双刀双掷开关，当线圈转过平衡位置时手动改变双刀双掷开关闭合方向，从而改变电流方向（图5）。三是演示教具接入换向器，闭合开关，观察通电线圈能够持续转动（图6）。四是将扇叶安装在已有换向器演示教具上，闭合开关，扇叶持续转动（图7）。

设计意图：让学生从实验现象中了解单独的通电线圈不能在磁场中持续转动，以此创设问题情境，激发学生解决问题的热情和好奇心，提高学生发现问题、分析问题及解决问题的积极性，促进学生科学思维。鼓励学生设想多种解决方法，并大胆验证。通过演示教具验证，让学生明白有些方法虽然理论上可行，但是实际操作起来非常麻烦，可行性低。通过实验、讨论、试错等，让学生在理论与实际的碰撞下强化认知，培育学生的科学思维和科学探究的方法，有效突破教学难点，为换向器的引入打下基础。通过层层递进的实验操作，学生合作交流，最终让线圈持续转动，电动机基本安装成功。最后是安装扇叶，实现电动机到电器的飞跃，让学生深刻体会科学家研究的艰辛和坚持不懈的精神，形成良好的科学态度与责任感。

四、开展项目化跨学科实践活动

跨学科实践是培养学生综合运用各学科知识分析问题和解决问题能力的重要途径。跨学科主题作为新加入课程内容的一个重要方面，教师在日常教学中更要有意识地设计跨学科实践活动，以体现做中学、用中学的课程理念。物理跨学科实践活动强调与日常生活、工程实践、社会发展的联系。电动机在实际生活生产中应用广泛，在教学中通过制作“小小电动机”活动开展项目化跨学科实践活动，有助于学生动手实践能力、创新能力的培育。

案例：项目化的跨学科实践活动——制作小小电动机。

项目准备：U形磁铁、两个金属支架、未刮漆的线圈、电源、开关、导线。

项目原理：线圈一端刮漆，一端刮半周漆，使得线圈转过半周改变一次线圈中的电流方向。

项目实施：将未刮漆的线圈一端刮漆，一端只刮半周漆。然后组装实验器材，闭合开关，比比看谁的线圈最先持续转动（图8）。

项目成果：每个小组通过努力制成了一台小小的电动机，并让其欢快地转动起来。

设计意图：通过小组合作刮漆、组装、调试，并用竞赛的方式激起学生学习热情，培育学生创新思维和动手能力，贯彻做中学课程理念，真正让学生手、脑动起来。

开发初中物理生活化实验和演示实验，调动学生学习兴趣，引发学生思考和探索，加强实训，培养学生动手能力，帮助学生树立创新观念。通过实验创新设计、项目式教学和跨学科实践活动，使学生掌握更多分析问题的方法，带领学生走出认知误区，有效突破教学难点。让学生在跨学科实践中综合应用所学知识，解决一些简单的工程与技术问题，体会物理学对人类生活、工程实践和社会发展的影响，促进思维发展，使学生可以基于实验现象，通过问题引导构建物理模型，并根据不同的观点、方法等，不断提升自己的科学推理、质疑能力，有效提高核心素养。

（本文系重庆市山东智顷数位学习科学“十四五”规划2022年度一般课题——“基于核心素养的初中物理作业设计与实施研究”研究成果，课题批准号：K22YG108486。）

作者单位  重庆市育才中学校

责任编辑：张言