摘 要:新時期的高中物理教學(xué)在不停地發(fā)展,作為高中課程體系中重要的一門課程,它的建設(shè)發(fā)展,就應(yīng)該突出學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng),使學(xué)生具備順應(yīng)其畢生發(fā)展的能力,具備社會需求的品質(zhì)與本領(lǐng)。但是很多老師的物理實驗教學(xué)使我們過分聚焦在對學(xué)科知識的評價上,而忽視了實驗教學(xué)對學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性。因此筆者一直在思考如何去轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的實驗教學(xué)與評價方式,并且結(jié)合自身實踐給出一些可以參考的思路。
關(guān)鍵詞:實驗教學(xué);核心素養(yǎng);科學(xué)探索;創(chuàng)新思維
一、 開展小組合作
高中的學(xué)生雖然在邏輯思維方面有所欠缺,但有著成人缺乏的青春活力。這一個階段的學(xué)生需要的不是強(qiáng)硬,刻板的糾正,而是對其學(xué)習(xí)方法有效,有力的引導(dǎo)。在小組合作的模式中,同組之間的學(xué)生可以互相幫助,展開頭腦風(fēng)暴,這比老師督促更加的有效。在分組的時候,教師要注意學(xué)生的層次搭配要均勻,合理。這樣在遇到困難和疑問時,絕大部分的小組都可以通過自行討論,提出方案,實踐論證的方法來解決問題。例如,在《磁感應(yīng)強(qiáng)度》一節(jié)教學(xué)中,可以把原先的教師演示實驗改成學(xué)生分組實驗。教師可以提供鐵架臺,帶導(dǎo)線線圈,學(xué)生電源、滑動變阻器、開關(guān),導(dǎo)線若干。然后讓學(xué)生分組討論,先猜想通電導(dǎo)線受力的影響因素有哪些,然后自行設(shè)計實驗方案進(jìn)行驗證,最后得出結(jié)論。
二、 研發(fā)創(chuàng)新實驗
在高中階段的物理實驗都是在歷史上由某個人或某個組織設(shè)計出來的,礙于當(dāng)時時代的局限性,設(shè)計出來的實驗有些時候現(xiàn)象不夠明顯,結(jié)果也不夠直觀。我們新時期的高中物理實驗教學(xué),除了要讓學(xué)生掌握基本的實驗方法與技術(shù),還必須摸索出一條培育他們質(zhì)疑,創(chuàng)新思維的道路。
(一) 基于生活實際的低成本物理創(chuàng)新實驗
在低成本物理實驗器材的研制上,我們教師可以稍作指導(dǎo),但是主要還是要靠學(xué)生來完成。基于物理原理,實驗原則,加上教師的指導(dǎo),學(xué)生的創(chuàng)新思維得到了最大程度的釋放。低成本物理實驗并不一定要舍去原有教材上的實驗,可以對書本上實驗進(jìn)行改進(jìn),完善和再開發(fā),使得實驗的結(jié)果更加的具有說服力。也可以基于書本上的某一個知識點(diǎn),重新設(shè)計實驗。在這整個過程中,由于學(xué)生親身參與了實驗器材的設(shè)計,制作以及驗證,必定對于物理現(xiàn)象所蘊(yùn)含的內(nèi)在科學(xué)原理有更加深刻的認(rèn)識。這既讓學(xué)生對于物理實驗中基本的操作方法有所掌握,又對學(xué)生的合作能力,操作能力有很好的提升。
例如,在《磁感應(yīng)強(qiáng)度》一節(jié)中,由于課本上的實驗裝置在實驗原理及取材上的不足,導(dǎo)致實驗的結(jié)果不夠直觀,學(xué)生并不能清晰的認(rèn)識通電導(dǎo)線在磁場中受到的力與其影響因素的量化關(guān)系。因此,我提供了一些生活中常見的材料以及工具,與學(xué)生一起研發(fā)實驗器材。
如圖我們選用了木制的支架,放置同一型號馬蹄形永磁鐵來保證磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變,磁鐵的數(shù)目變化可以用來改變通電導(dǎo)線在磁場中的長度,可以通過改變滑動變阻器的阻值來改變電流大小。在研發(fā)過程中,同學(xué)們先是做了鐵質(zhì)的支架,但是磁鐵會對其有力的作用,因此改變設(shè)計方案,換成鋁制支架。支架放置在一個精確為0.1g的家用天平上,這樣通電導(dǎo)線受到垂直的力作用,可以被精確測定出來,通過軟件自動轉(zhuǎn)化為單匝導(dǎo)線受到的力的作用。在開發(fā)過程中,同學(xué)們學(xué)會了利用身邊的器材去開發(fā)出低成本物理實驗教具,更好的培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。
(二) 基于現(xiàn)代教育技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新實驗
物理實驗可以結(jié)合工程,技術(shù),計算機(jī)等領(lǐng)域進(jìn)行跨學(xué)科的實驗器材與方法的開發(fā)。教師可以在課內(nèi)開展一些關(guān)于電子技術(shù),3D打印,人工智能方面的講座,學(xué)生也可以自己在課下查閱相關(guān)論文或者材料。這要求學(xué)生能在多元化的學(xué)習(xí)環(huán)境中獲得靈感,會設(shè)計方案,能解決問題。例如:我校開展創(chuàng)客空間項目,已有一批同學(xué)投身其中,結(jié)合前沿的技術(shù)以及基礎(chǔ)的原理。從制定目標(biāo),到進(jìn)行頭腦風(fēng)暴,實驗探究,最后形成一個具有可行性的解決方案。我校已有一批創(chuàng)意小制作成功獲得了市級以上獎勵。
三、 感知探索過程
物理學(xué)的發(fā)展是通過一代又一代科學(xué)家辛勤工作的結(jié)果。尤其在近代物理中,無論是力熱光電哪一部分的成就,都有著科學(xué)家無數(shù)的汗水。在這個過程中,科學(xué)家們犯過錯誤,走過彎路,最后才能獲得成功。我們高中階段的物理實驗教學(xué)也要著眼于學(xué)生科學(xué)探索的教育,但由于書本容量有限,往往只寫出最后正確的定律和結(jié)論,對于期間科學(xué)家艱難的探索過程很少提及。
眾所周知,在課堂上想要復(fù)原整個探索過程基本不能實現(xiàn),因此教師可以特意設(shè)置一些“意外”或者“錯誤”,讓學(xué)生去感受到科學(xué)探索的曲折。例如1820年丹麥科學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),法拉第考慮也許磁也可以產(chǎn)生電,這是一次逆向的探索歷程。法拉第展開了一次又一次的實驗,但是都沒有成功。因為實驗的一開始他在直導(dǎo)線上施加變化的磁場,結(jié)果都沒有電流產(chǎn)生。于是他不停變化導(dǎo)線的形狀,最后改平直導(dǎo)線為圓形的線圈,終于使得實驗成功。在本節(jié)課的實驗教學(xué)中,我們老師可以截取漫長探索中的一些片段或者節(jié)點(diǎn),讓學(xué)生去犯一些錯誤,體會法拉第探索的歷程。
高中物理實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的主要陣地,我們在教學(xué)的過程中,要把兩種寶貴的東西交給學(xué)生,一是基本的知識,二是科學(xué)家們?yōu)榱巳祟愇拿鞯倪M(jìn)步勇于探索的精神,這對于學(xué)生未來的人生發(fā)展有著很好的促進(jìn)作用。
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作者簡介:
代龍,安徽省淮北市,安徽省濉溪中學(xué)。