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        教育信息化2.0時代提高初中物理實驗教學(xué)有效性的策略*
        ——以蘇科版八年級物理“凸透鏡成像的規(guī)律”教學(xué)為例

        2020-08-31 02:05:50鄭智偉
        物理通報 2020年9期
        關(guān)鍵詞:實驗教學(xué)物理實驗

        鄭智偉

        (常州市第二十四中學(xué)天寧分校 江蘇 常州 213017)

        朱超穎

        (常州市第二十四中學(xué) 江蘇 常州 213000)

        1 初中物理實驗教學(xué)的重要性

        初中物理課程是一門注重實驗的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程[1],并且實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分.

        首先,物理實驗是初中物理教學(xué)的堅實基礎(chǔ).在物理概念、物理規(guī)律的教學(xué)中由于部分學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象,加上課程本身具有較強的思維性、邏輯性、復(fù)雜性,導(dǎo)致初中物理教學(xué)必須以實驗為基礎(chǔ).在教學(xué)過程中需要將理論知識與實踐相結(jié)合,避免“紙上談兵”式的教學(xué),通過物理實驗幫助學(xué)生鍛煉觀察能力、發(fā)展實驗?zāi)芰?,提高科學(xué)素養(yǎng)[2].

        其次,物理實驗是初中物理教學(xué)的重要方法.物理實驗將復(fù)雜的條件簡化,借助實驗設(shè)備,突出了研究對象的主要因素,排除了次要的非本質(zhì)因素,幫助學(xué)生創(chuàng)造一個恰當(dāng)?shù)膶嶒灜h(huán)境,以發(fā)現(xiàn)和驗證知識.在此基礎(chǔ)上,通過演示實驗或?qū)W生實驗,將需要認識的某種性質(zhì)或關(guān)系以比較純粹的形態(tài)表現(xiàn)出來,進而讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象,形成自己的概念,以便學(xué)生理解物理概念、掌握物理規(guī)律.

        最后,物理實驗是初中物理教學(xué)的重要抓手.基于物理實驗直觀具體、生動形象的顯著特點,在教學(xué)中通過合理運用物理實驗,提高學(xué)生的求知欲望,讓學(xué)生更加積極主動地參與到教學(xué)過程中,進而將物理知識與自然現(xiàn)象、生活實際相聯(lián)系.

        2 傳統(tǒng)初中物理實驗教學(xué)的困境分析

        隨著教育信息化2.0時代的來臨,傳統(tǒng)初中物理實驗教學(xué)所面臨的困境逐步顯現(xiàn),主要表現(xiàn)在教學(xué)觀念存在誤區(qū)、組織方式較為單一、教學(xué)技術(shù)應(yīng)用較淺等方面.

        首先,傳統(tǒng)初中物理實驗教學(xué)的教學(xué)觀念存在誤區(qū).部分教師對于初中物理教學(xué)的定義仍然停留在傳授知識上,沒有充分認識到實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的重要意義[3].片面追求學(xué)生對知識點的掌握,忽略了對學(xué)生觀察能力、動手能力、科學(xué)態(tài)度、合作精神等方面的訓(xùn)練和培育.加之部分教師認為有的物理實驗條件難以控制,如水的沸騰實驗難以控制水沸騰的時間,故有的教師為了按時完成教學(xué)任務(wù)甚至選擇不在課堂上呈現(xiàn),僅僅將課堂作為教書的講堂,形成了重“知識學(xué)習(xí)”輕“過程探究”的現(xiàn)狀,不利于師生的發(fā)展.

        其次,傳統(tǒng)初中物理實驗教學(xué)的組織方式較為單一.傳統(tǒng)課堂教學(xué)組織方式主要為班級授課制,在這種組織方式下教學(xué)中更多地強調(diào)學(xué)生的均衡,容易忽視學(xué)生的個體差異.并且在實驗教學(xué)的學(xué)生實驗中,部分教師在課堂上會把一些需要測量的數(shù)據(jù)告訴給學(xué)生,學(xué)生只能按照老師講的步驟,得到相應(yīng)數(shù)據(jù)、結(jié)論,匆匆了事.部分學(xué)生沒有通過思考而進行的被動操作,限制了學(xué)生的思維,大多數(shù)的學(xué)生并沒有達到實驗的目的,對于激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,提高學(xué)生的思維能力并沒有起到很好的作用,達不到新課程提出的目標要求.

        最后,傳統(tǒng)初中物理實驗教學(xué)的教學(xué)技術(shù)應(yīng)用較淺.在初中物理教學(xué)中,實驗是激發(fā)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的有效渠道之一,但從當(dāng)前初中物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀來看,教學(xué)技術(shù)在應(yīng)用時存在技術(shù)與學(xué)習(xí)脫離的困境.一方面,部分教師自身信息素養(yǎng)不足,在課堂上并未能夠靈活運用現(xiàn)代教育技術(shù),進而難以為所教學(xué)的內(nèi)容提供有效服務(wù);另一方面,教學(xué)技術(shù)僅僅成為教學(xué)資源再現(xiàn)的簡單工具,并且可能由于學(xué)生突然生成的問題導(dǎo)致利用教學(xué)技術(shù)“精心設(shè)計”的環(huán)節(jié)被打亂,不利于教學(xué)活動的有效開展.

        3 教育信息化2.0時代提高初中物理實驗教學(xué)有效性的策略

        由于初中物理實驗教學(xué)在物理教學(xué)中具有重要地位,加之隨著時代的進步,傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在一定的困境,故在教育信息化2.0時代如何提高初中物理實驗教學(xué)的有效性是關(guān)鍵.接下來本文將以蘇科版八年級第四章第3節(jié)“凸透鏡成像的規(guī)律”為例,嘗試從教學(xué)觀念、教學(xué)組織、教學(xué)技術(shù)3個層面提出相關(guān)策略,以期提高初中物理實驗教學(xué)的有效性.

        首先,在教學(xué)觀念上需以培養(yǎng)核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力為目標定位.在“凸透鏡成像的規(guī)律”教學(xué)中,為了保證科學(xué)探究的真實性和有效性,預(yù)防學(xué)生的盲目探究和教師的越位引導(dǎo),將“探究凸透鏡成像的規(guī)律”學(xué)生實驗分解為3個探究環(huán)節(jié),分別為初探凸透鏡成像的規(guī)律(準確找到一個倒立、縮小的實像并能準確記錄物距和像距),再探凸透鏡成像的規(guī)律(在光屏上尋找不同性質(zhì)的實像并記錄實驗數(shù)據(jù))以及終探凸透鏡成像的規(guī)律(能夠找到正立、放大的虛像),通過螺旋式上升的認知過程指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí).如在初探凸透鏡成像規(guī)律的環(huán)節(jié)中,根據(jù)所進行的猜想與假設(shè),即“物距影響凸透鏡成像的性質(zhì)”,讓學(xué)生嘗試選擇所需要的實驗器材.由于在此前已學(xué)習(xí)過小孔成像、平面鏡成像,學(xué)生易得出需要物體(或光源)、凸透鏡、光屏3種實驗器材,再通過引導(dǎo)結(jié)合所需探究的影響因素為物距,易知需要刻度尺,教師此時順勢引出光具座并進行簡單介紹.在此基礎(chǔ)上,幫助學(xué)生進一步明確物距和像距,以及實驗操作時需注意的要點.

        教學(xué)片段:

        師:既然要探究的是凸透鏡成像規(guī)律,那么肯定要讓物體反射的光線或光源發(fā)出的光線經(jīng)過凸透鏡后成像.如果老師將凸透鏡固定在光具座50 cm刻度處,移動物體的位置到18 cm刻度處,此時在凸透鏡的右側(cè)左右移動光屏的位置,直到光屏上呈現(xiàn)出最清晰的像,記錄光屏的位置為68 cm刻度處,并記錄物距和像距,之前有同學(xué)在實驗紙上記錄物距為18 cm,像距為68 cm,請問是否正確?若不正確如何改正?

        生:不正確,物距和像距記錄錯了.物距是物體到透鏡的距離,應(yīng)為32 cm,像距是像到透鏡的距離,應(yīng)為18 cm.

        師:很好,看來同學(xué)們已經(jīng)知道如何準確記錄物距和像距了.如果給定焦距為10 cm的凸透鏡,請同學(xué)們兩人一小組在光屏上找到倒立、縮小的實像.先將實驗器材依次安裝在光具座上,然后開始實驗.并將相關(guān)實驗數(shù)據(jù)記錄在實驗記錄紙上.

        生:學(xué)生動手依次安裝實驗器材,并嘗試在光屏上尋找清晰的倒立、縮小實像.但在實驗過程中存在遇到無論怎樣移動光屏都無法在光屏上找到像、所成的像較為模糊時就記錄物距和像距、當(dāng)物和像大小相近時難以準確判斷成像性質(zhì)等問題.(教師巡視,并將學(xué)生實驗操作時遇到的問題進行拍攝.)

        設(shè)計意圖:通過展示學(xué)生記錄錯誤的實驗數(shù)據(jù),再讓學(xué)生對其進行評價,在這樣評價他人的過程中有助于學(xué)生進行自我反思.

        由于在凸透鏡成像中倒立縮小實像最易找到,故讓學(xué)生尋找倒立縮小實像,隨后教師運用信息化手段,將拍攝到的錯誤操作或問題實時發(fā)送到學(xué)生的平板上或投屏到公屏,進行一一地呈現(xiàn),再讓其他學(xué)生指出其錯誤所在并進行改正,通過即時評價從而總結(jié)出如何尋找實像.這樣的教學(xué)觀念相較于直接告訴學(xué)生如何操作而言,更加注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí),進而有助于讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題,運用已知,自己解決這一類“跳一跳就夠得到”的問題.既讓學(xué)生加深了印象,又培養(yǎng)了學(xué)生的實驗?zāi)芰?

        其次,在教學(xué)組織上需強化學(xué)生的動機與興趣、注重差異化及個性化教學(xué).如學(xué)生在進行再探凸透鏡成像規(guī)律實驗時,由于學(xué)生間存在差異性,導(dǎo)致部分學(xué)生完成較快,能夠快速準確地收集到凸透鏡成不同性質(zhì)實像時的物距及像距,為避免這部分學(xué)生荒度課堂時間,當(dāng)這部分學(xué)生完成再探實驗后,利用平板或公屏推送選做實驗:“實驗中,若將凸透鏡用不透明物體遮去一半,光屏上所成的像還完整嗎?像的亮度有無變化?”“實驗中,降低(或升高)物體(F光源)的高度,則光屏上像的位置如何變化?”通過正視學(xué)生間的差異,加強教師與不同學(xué)生間的互動,讓學(xué)生的自主學(xué)習(xí)高效化.

        最后,在教學(xué)技術(shù)上需將技術(shù)有機地運用到初中物理實驗教學(xué)的全過程,強化信息技術(shù)與初中物理實驗教學(xué)的深度融合.如再探凸透鏡成像規(guī)律中,為使實驗結(jié)論根據(jù)普遍性,將各小組的實驗數(shù)據(jù)均輸入到Excel表格中,以期通過大數(shù)據(jù)的方式找尋凸透鏡成像的規(guī)律[4].但發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)較為雜亂無章,不便于總結(jié)凸透鏡成像的規(guī)律,故利用信息化的便捷性,將所有小組的實驗數(shù)據(jù)以物距為主線進行降序排列,如圖1所示,可以清晰地發(fā)現(xiàn)成像性質(zhì).為提高教學(xué)的有效性,進而對倒立縮小實像、倒立等大實像以及倒立放大實像分別篩選,通過對不同性質(zhì)像的物距逐一分析,最終得到物距大于一倍焦距部分的凸透鏡成像規(guī)律.

        圖1 Excel表格中部分數(shù)據(jù)

        在再探凸透鏡成像規(guī)律實驗中,通過分析與總結(jié)發(fā)現(xiàn)物距小于一倍焦距時,不能在光屏上找到清晰的像,但是此時光源是否能夠通過凸透鏡成像?若可以此時的像在何處?像的性質(zhì)又是什么?以此引發(fā)學(xué)生的進一步思考,進行終探凸透鏡成像規(guī)律.學(xué)生通過動手實際操作后,能夠找到與物同側(cè)的正立、放大虛像,進而將凸透鏡成像的規(guī)律補充完整.在此基礎(chǔ)上,為進一步強化學(xué)生對于物距小于一倍焦距時成正立放大虛像的理解,借助信息化技術(shù),為學(xué)生展示隨著物距減小,像的正倒、大小、虛實的變化情況,如圖2所示.通過這樣連續(xù)、動態(tài)的過程,幫助學(xué)生進一步理解、記憶并從整體上把握凸透鏡成像的規(guī)律,以提高實驗教學(xué)的有效性.

        圖2 凸透鏡成像的規(guī)律的動態(tài)動畫

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