把輝光球引入科學(xué)課堂

王星娜

輝光球又名等離子球、靜電球、閃電球等，很多人在各種科技場館都見過它?？墒?，經(jīng)過觀察和詢問，我發(fā)現(xiàn)大部分人對輝光球僅僅停留在用手觸摸這個層面，只有少量科普人士能玩出新花樣。作為科學(xué)教師，我不但關(guān)心它怎么好玩，還特別好奇如果把它用在科學(xué)課堂上會是什么樣子。于是，就有了《玩轉(zhuǎn)魔幻球》這個活動。

常規(guī)觀察、體驗活動

1.觀察描述

打開輝光球，首先讓學(xué)生靜心觀察一段時間，描述觀察到的現(xiàn)象。學(xué)生一般會從以下幾方面來描述：

描繪細(xì)節(jié)——中間像一個大火球，外面有無數(shù)條均勻散開的射線;好多移動的線條;末端有細(xì)小分支等。

遷移它物——它讓我想到了一只章魚，有很多觸手;它就像一道道閃電;像神經(jīng);像好多血管等。

提出問題——為什么會呈現(xiàn)這些顏色？這里面是真空的嗎？中間的圓球是什么？

分享感受——我覺得很神奇、很漂亮、很夢幻、很恐怖等。

最后請學(xué)生結(jié)合以上描述，給它起個名字。很快，“魔幻球”“電光球”“觸手球”等有趣的名字都出來了，這節(jié)課也因此被命名為《玩轉(zhuǎn)魔幻球》。

這個球怎么玩呢？很多同學(xué)其實都迫不及待地想用手摸摸它，活動順利地進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。

2.預(yù)測現(xiàn)象，實踐檢驗

觸摸之前，我先請學(xué)生預(yù)測可能會出現(xiàn)什么情況，他們的預(yù)測主要包括：觸電、頭發(fā)爆炸、手發(fā)熱、光線集中到一點等。

然后，我請學(xué)生代表親身驗證，結(jié)果是：光線集中到一點（如圖1）。在這個環(huán)節(jié)中，教師也可以繼續(xù)追問其他感官上的信息。<G：＼科學(xué)課＼2019＼4＼FF科學(xué)課內(nèi)文2019.4＼Image＼QQ圖片20190606165701.png>

圖1? 光線集中到一點

3.提出問題，列出假說

我引導(dǎo)學(xué)生提出問題，他們的問題主要集中在兩點：為什么用手觸摸會出現(xiàn)這種變化？這可能和什么因素有關(guān)？

有的學(xué)生認(rèn)為和熱量有關(guān)，他猜想的依據(jù)是：人有熱量、有體溫，是這些熱量導(dǎo)致光線集中，我們把這種說法稱為“熱量說”。

有的學(xué)生認(rèn)為是手按壓導(dǎo)致的，即“壓力說”。

有的學(xué)生認(rèn)為這和人體是導(dǎo)體有關(guān)，即“導(dǎo)體說”。

根據(jù)學(xué)生實際情況，我列出各種不同的假說。

4.設(shè)計實驗，逐個研究

怎么確定哪個假說成立呢？有的學(xué)生出主意，用熱的手和涼的手分別觸摸，看一下有什么不同;有的學(xué)生說，輕輕接觸與用力按壓對比一下效果;有的學(xué)生說，除了手，換別的材質(zhì)試試看。

接下來，學(xué)生就按照自己的想法設(shè)計實驗，展開研究。

5.發(fā)現(xiàn)真知，得出結(jié)論

經(jīng)過研究，學(xué)生的初步結(jié)論是：這種現(xiàn)象可能與接觸體材質(zhì)的導(dǎo)電性有關(guān)。

我趁熱打鐵，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)導(dǎo)體與絕緣體的相關(guān)知識，接著請他們找出身邊的材料，判斷其導(dǎo)電性，并一一進(jìn)行驗證。

學(xué)生找到的材料主要有：紅領(lǐng)巾（布料）、書本（紙張）、鑰匙（金屬）、尺子（塑料）、鉛筆芯等。一一驗證過后他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)體接觸魔幻球時，會出現(xiàn)光線集中的現(xiàn)象，當(dāng)絕緣體接觸魔幻球時則沒有反應(yīng)。

這里，出現(xiàn)了一個比較有意思的材料——剪刀。大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為，使用剪刀時會出現(xiàn)光線集中的現(xiàn)象，結(jié)果一試卻沒有反應(yīng)。很快有學(xué)生提議，手拿著剪刀的金屬部分試，發(fā)現(xiàn)接觸魔幻球時是通路，而手拿著塑料刀把時，盡管金屬刀片接觸到魔幻球，但也被塑料刀把“斷路”了——學(xué)生用知識積累現(xiàn)場解答疑惑。

6.繼續(xù)追問，深入探討

借著學(xué)生學(xué)習(xí)的勁頭，我又引導(dǎo)他們關(guān)注絕緣體在什么情況下可以轉(zhuǎn)換成導(dǎo)體，如材料干濕情況的轉(zhuǎn)化，高壓情況下氣體電離變成導(dǎo)體的例子等，作為本次活動的拓展。

趣味活動一：拉手點燈活動

我給學(xué)生更小的“魔幻小燈”：這個小燈像我們一樣有兩只“手”，接著我找同學(xué)上來和它“手拉手”。在他們“拉好手”準(zhǔn)備做朋友的時候，我突然打開魔幻球。哇！小燈就這樣在我們手上亮起來了（如圖2）。

學(xué)生邊游戲邊增加人數(shù)，直到末尾的小燈眼快要亮不起來了。這時，我提議：看來末尾的這個燈能量不足了，大家抬起一只腳試試看？學(xué)生一試，末尾的小燈果然亮了一些?！澳前褍芍荒_都抬起來吧！”大家被我逗得哈哈大笑。

這時，那些愛動腦的同學(xué)開始聯(lián)想之前學(xué)過的電路知識，興奮地發(fā)表見解：“抬腳是減少能量分流！”他們很快想出了兩只腳都抬起的好辦法，比如坐在木凳子上抬起雙腳，或雙腳踩在泡沫板上。

趣味活動二：魔術(shù)秀——隔空點燈

我拿出一根燈管讓學(xué)生檢查，并告訴他們：這是一根普通得不能再普通的燈管，但是它能在不接觸的情況下被隔空點亮。在大家半信半疑之際，我開始表演“絕技”。當(dāng)燈管被隔空點亮?xí)r，有個別天真的寶寶居然真的認(rèn)為我有魔力。接下來，我請學(xué)生表演這段魔術(shù)，讓他們盡情發(fā)揮，充分展示科學(xué)中的藝術(shù)（如圖3）。

我引導(dǎo)學(xué)生思考：是我們真的有魔力嗎？學(xué)生搖頭。之后，我向他們解釋道：魔術(shù)之所以很炫，是因為其中蘊藏著你沒弄明白的科學(xué)原理，當(dāng)你弄明白了，你就會恍然大悟！

主要創(chuàng)新

1.親歷完整的原生態(tài)探究

前面詳述的觀察體驗活動，是學(xué)生在摸索輝光球怎么玩的過程中自然生成的一段非常完整的探究歷程。

比如學(xué)生在游戲體驗中提出的新玩法：除了自己用手觸摸外，還拿一枝花來觸摸;把手蘸濕觸摸，甚至蘸了鹽水再觸摸的;從身邊的材料找起，驗證材料的導(dǎo)電性等。

借助輝光球，學(xué)生親歷科學(xué)探究，經(jīng)歷了“觀察預(yù)測—提出問題—猜想驗證—得出結(jié)論”的全過程，訓(xùn)練了科學(xué)思維。

2.不放過游戲中的意外

在“拉手點燈”活動中，學(xué)生意外地發(fā)現(xiàn)：相鄰?fù)瑢W(xué)的雙手一旦觸碰到，小燈就不亮了。這是怎么回事？經(jīng)過討論，他們發(fā)現(xiàn)原來是“手”這根導(dǎo)線致使小燈短路了。

本活動涉及“電與我們的生活”中的相關(guān)內(nèi)容，如電路的知識、導(dǎo)體與絕緣體的區(qū)分及轉(zhuǎn)化等。因此，解決游戲中遇到的問題，也檢驗了學(xué)生對已學(xué)知識的提取、應(yīng)用能力。

3.科學(xué)很好玩

把游戲、魔術(shù)搬到科學(xué)課堂上，增添了科學(xué)的趣味性和神秘感，讓學(xué)生明白科學(xué)并不枯燥，科學(xué)也可以玩出新花樣，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情。這也激勵學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)與生活中多觀察、多思考，利用科學(xué)解釋遇到的奇特現(xiàn)象，解決生活中的實際問題。