(江蘇省南京市東山外國語學(xué)校，江蘇　南京　211100)

1　引言

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,課堂中的實驗?zāi)苁箤W(xué)生體驗科學(xué)的探究過程,培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。但在課堂上讓學(xué)生真正參與科學(xué)探究和動手實驗的時間畢竟有限,如何將課堂中的實驗延展到課外,是值得我們思考和實踐的課題。筆者根據(jù)近兩年開發(fā)學(xué)生課外實驗的感悟,談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

2　活動來源

蘇科版教材安排了圍繞一章內(nèi)容的“綜合實踐活動”,旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。由于課時等限制,有老師往往會忽略該內(nèi)容,而該活動體現(xiàn)了培養(yǎng)科學(xué)探究能力的要求，受到中考命題者的青睞，如2013年無錫市中考題第26題涉及第三章綜合實踐活動“探究樹蔭下的光斑”，2014年南京市中考題第28題涉及第十四章綜合實踐活動“設(shè)計和制作一個模擬的調(diào)光燈”。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”,只要親自做過這些實驗,這些題目就會迎刃而解,并且學(xué)生的動手能力、觀察能力、表達(dá)能力等也會得到提高,這是從應(yīng)試教育過渡到素質(zhì)教育的途徑。但這些實驗在課堂上完成似乎不太現(xiàn)實,可將它們由課堂搬到課外,從而開展課外實驗活動。

3　實驗素材來源

學(xué)生的課外實驗活動,基于教材中的綜合實踐活動,卻不局限于該內(nèi)容,實驗素材主要源于以下幾個方面。

(1) 教材中的“綜合實踐活動”，如探究樹蔭下的光斑(如圖1)、自制密度計(如圖2)等。

圖1

圖2

圖3

(2) 課堂上學(xué)生提出質(zhì)疑的實驗，如在制作“浮沉子”時，學(xué)生提出問題：小瓶子的開口必須向下嗎?若小瓶子的開口向上會如何?一般筆者不會立即在課堂上解答,而是鼓勵學(xué)生課后實驗,自制一個浮沉子,使小瓶子開口向上(如圖3)，觀察實驗現(xiàn)象,讓學(xué)生根據(jù)實驗解答自己的疑惑，并加以點撥。

(3) 教材中的小制作，如“自制溫度計”“自制潛水艇”等,這些小制作除了培養(yǎng)學(xué)生的動手能力之外,亦可增進(jìn)學(xué)生對相關(guān)知識的理解。

(4) 在歷年中考試題中，如2014年南京市中考物理卷的“吸管取水”,如何利用一根吸管將水從甲燒杯移到乙燒杯?與其空講實驗步驟,不如學(xué)生動手實驗,印象更加深刻。

又如“測量花生米密度”,利用懸浮知識,當(dāng)花生米的密度和液體密度相等時,通過測量液體的密度就可知道花生米的密度。在課堂上講解該題目時,學(xué)生提出了質(zhì)疑，并進(jìn)行了討論。甲同學(xué):花生米一開始沉底,加鹽的過程增大了液體的密度,可使得花生米所受浮力變大,支持力減小,當(dāng)浮力等于重力時,此時支持力為0,而花生米仍在此位置靜止,但作為實驗者卻無法判斷出該狀態(tài)為懸浮。乙同學(xué):可以讓它離開杯底,懸浮在液體中央位置。甲同學(xué):如果要使它離開杯底,必須浮力大于重力,產(chǎn)生一個向上的合力,使它由靜止到運動,改變它的運動狀態(tài),而靜止時花生米處于漂浮狀態(tài),無法用替代的方法得出花生米的密度。

聽了甲同學(xué)的分析,筆者意識到該題目僅僅停留在理論層面,在實驗操作中難以實現(xiàn)。但在課堂上筆者也不知如何解決,所以筆者又將該問題拋給了學(xué)生,本周的課外實驗是如何用替代的方法測花生米的密度,下周每個小組呈交實驗方案、實驗中拍攝的視頻(或照片)及實驗報告。以下是一組學(xué)生的實驗報告。

實驗器材:透明玻璃杯、花生米、酒精、量筒、天平。

實驗步驟:① 在透明玻璃杯中裝有適量的鹽水,將花生米放入,發(fā)現(xiàn)花生米漂浮在水面上(如圖4a)；

② 往透明玻璃杯中加入適量酒精,使花生米懸浮在水中(如圖4b)；

圖4

③ 取出花生米,用天平測出此時玻璃杯與液體的總質(zhì)量m1；

④ 將液體倒入量筒中,測出液體體積V；

⑤ 測出空燒杯的質(zhì)量為m2；

(5) 自行確定研究課題，這對學(xué)生的科學(xué)探究能力要求較高,需要學(xué)生有較扎實的物理實驗功底,能夠通過查閱書籍或者利用網(wǎng)絡(luò)的方式,自行研究,老師僅僅起輔助作用。例如:有一組學(xué)生在學(xué)完溫度計之后,提出問題：為什么溫度計里的測溫液體是酒精或者煤油,而不用水?該小組討論、設(shè)計實驗,用兩根細(xì)長的玻璃管,一端用紫砂泥堵住,裝入等量的水和酒精,如圖5所示,左、右邊玻璃管中分別為酒精、水,將兩根玻璃管同時放入裝有熱水的瓶中,經(jīng)過一段時間后觀察到：裝有酒精的玻璃管液面上升得要比裝有水的玻璃管高,所以該小組認(rèn)為：為了提高溫度計的精確度,用酒精作為測溫液體。筆者看了該創(chuàng)新實驗后，進(jìn)一步提問：為什么酒精液面上升更高?水作為測溫液體,除了精確度低之外,還有其他弊端嗎?該組同學(xué)為了解決筆者提出的問題,查閱資料,最后解決了問題,并呈交了該小組的實驗報告。

圖5

4　活動開展所遇到的困難及解決方法

課外實驗活動的開展并非是一帆風(fēng)順的,在活動過程中也遇到過一些阻礙。為解決這些問題,筆者采取了一些措施。

4.1　切實解決實驗器材不足的問題

作為學(xué)生來說,課外實驗不能涉及太高大上的器材。所以筆者在開發(fā)實驗時,會盡量選取一些生活中常見且容易購買的器材,最大限度地降低學(xué)生實驗的成本。學(xué)生亦可向?qū)W校借一些基本器材,如溫度計、天平、量筒、導(dǎo)線等。當(dāng)然最主要的是獲取家長的大力支持,幫助學(xué)生購買一些簡易器材并與學(xué)生一起參與制作,亦增進(jìn)了親子感情。

4.2　建立課外實驗小組

有些實驗不適合單獨完成,需要小組合作。筆者并未對小組成員組成有所限定,家住附近的學(xué)生可以組合在一起,志同道合的學(xué)生亦可組合在一起。一般每組3-4位成員,選定一位為組長,大家分工合作，共同完成。

4.3　加強(qiáng)課外實驗的指導(dǎo)

由于每位學(xué)生在家中完成課外實驗,教師不可能給予現(xiàn)場指導(dǎo),如果學(xué)生在實驗過程中遇到困難無法進(jìn)行下去,如何解決呢?

筆者在QQ上建立了物理實驗交流群,學(xué)生在實驗過程中出現(xiàn)的問題可以在QQ群中交流,同學(xué)之間相互解答或教師解答,幫助學(xué)生順利進(jìn)行實驗,若還存在困難,則在回校后由筆者當(dāng)面給予指導(dǎo)。

4.4　建立課外活動實驗的反饋與評價機(jī)制

每次實驗讓學(xué)生用手機(jī)拍攝成視頻或照片，并與實驗報告一起上交。筆者利用中午或課間時間,給學(xué)生播放優(yōu)秀實驗作品,通過給予該小組加分或去實驗室借更多實驗器材的形式,調(diào)動學(xué)生的積極性。

4.5　統(tǒng)籌安排課外實驗活動次數(shù)及時間

由于學(xué)生的學(xué)業(yè)比較繁重,初二的課外實驗活動以每學(xué)期10個為宜,初三以6-8個為宜,時間可以安排在周末,既讓學(xué)生有充足的時間實驗,亦方便學(xué)生以及家長準(zhǔn)備器材。

5　課外實驗活動的教育功能

5.1　激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最大的學(xué)習(xí)原動力。著名教育家蘇霍姆林斯基曾經(jīng)說過:“一個孩子到十二三歲還沒有自己的興趣和愛好,做老師的要為他擔(dān)憂,擔(dān)心他長大以后對什么都漠不關(guān)心,成為一個平平庸庸的人。”的確,如果學(xué)生對學(xué)習(xí)沒有興趣,將來很難有什么成就。因此,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就是老師的重要任務(wù)。通過課外實驗的制作,讓他們體驗物理之奇妙,激發(fā)起他們的求知欲。

5.2　培養(yǎng)學(xué)生動手、觀察和分析能力

在中學(xué)物理教學(xué)中，實驗教學(xué)是一個重要的組成部分。通過觀察、實驗,能夠使學(xué)生對物理事實獲得明確的認(rèn)識,這種認(rèn)識是理解物理概念和規(guī)律的必要基礎(chǔ),動手實驗對培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?、?shù)據(jù)處理能力、實事求是的科學(xué)態(tài)度都有不可替代的作用。

5.3　提高學(xué)生的交流、合作素養(yǎng)

在課外實驗活動中,合理安排實驗小組,分工明確,給予學(xué)生充分的信任和支持,創(chuàng)造學(xué)生之間的合作機(jī)會,搭建交流平臺,讓學(xué)生體驗探究的樂趣,可培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作和競爭意識,提升學(xué)生的交流與合作能力。

5.4　開啟學(xué)生的創(chuàng)新意識

中學(xué)物理核心素養(yǎng)的重要要素是求實創(chuàng)新，使學(xué)生應(yīng)用已學(xué)過的物理知識去分析和解決一些實際問題,并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和設(shè)計能力。在實驗過程中難免出現(xiàn)問題和困難,碰到這些情況應(yīng)該鼓勵學(xué)生獨立思考,應(yīng)用學(xué)過的知識或者借助書籍、網(wǎng)絡(luò)去想辦法解決。久而久之,便會內(nèi)化為學(xué)生的核心素養(yǎng)。

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