張 華

(江蘇省南京市浦口區(qū)行知中學(xué)，江蘇 南京 211800)

1 引言

初中物理復(fù)習(xí)以知識(shí)的整合、遷移、深化以及應(yīng)用為導(dǎo)向，在這一過程中，要注重知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、方法思路的指導(dǎo)和思維能力的培養(yǎng)。

初中物理復(fù)習(xí)不是知識(shí)的簡(jiǎn)單重復(fù)，更不是新授課的“壓縮版”，需要讓學(xué)生從不同視角重新認(rèn)識(shí)和審視物理現(xiàn)象和規(guī)律，在對(duì)比、遷移、分析中培養(yǎng)思維能力。筆者結(jié)合“專題復(fù)習(xí)：初中物理相似實(shí)驗(yàn)對(duì)比(光與電)”的教學(xué)實(shí)踐，交流在相似實(shí)驗(yàn)對(duì)比復(fù)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生思維的體會(huì)與感悟。

2 初中物理相似實(shí)驗(yàn)的對(duì)比復(fù)習(xí)

初中物理相似實(shí)驗(yàn)的對(duì)比復(fù)習(xí)是將初中物理學(xué)習(xí)中的兩個(gè)或幾個(gè)相似的實(shí)驗(yàn)從不同維度采用比較的方法進(jìn)行分析，矯正學(xué)生先前對(duì)一些相似實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，使學(xué)生能夠深刻洞悉物理知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，理解物理知識(shí)的內(nèi)涵，進(jìn)而提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，筆者從以下3個(gè)方面展開相似實(shí)驗(yàn)的對(duì)比復(fù)習(xí)。

2.1 依據(jù)圖文場(chǎng)景，引入相似實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)

初中物理復(fù)習(xí)需要尋找一個(gè)適合的切入點(diǎn)，通過一條“主線”或幾個(gè)“關(guān)鍵點(diǎn)”將一個(gè)章節(jié)或一個(gè)模塊的知識(shí)整合到一起，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，形成整體知識(shí)框架，進(jìn)而啟迪學(xué)生的思維，而相似實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)無疑是達(dá)成這一目標(biāo)的較好途徑。

在光學(xué)復(fù)習(xí)中，依據(jù)圖文場(chǎng)景，出示光屏上燭焰倒立的像，進(jìn)而設(shè)問：光屏上呈現(xiàn)的是燭焰倒立的像，它可能是通過什么光學(xué)元件形成的呢？請(qǐng)嘗試說出其成像的原理，以此引入平面鏡成像、小孔成像、凸透鏡成像幾個(gè)相似實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)。

對(duì)于初中物理電學(xué)模塊的復(fù)習(xí)，展現(xiàn)如圖1所示的兩個(gè)電路圖，進(jìn)而設(shè)問：這是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)電路圖，哪些實(shí)驗(yàn)用到它們？學(xué)生回憶出“探究電流與電壓關(guān)系”“探究電流與電阻關(guān)系”“測(cè)量定值電阻的阻值”“測(cè)量小燈泡的額定功率”等電學(xué)相似實(shí)驗(yàn)，教師繼而展開復(fù)習(xí)。

圖1

2.2 重視相似實(shí)驗(yàn)對(duì)比，凸顯科學(xué)思維

物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)包含實(shí)驗(yàn)器材、操作、步驟、現(xiàn)象、結(jié)論等環(huán)節(jié)，物理相似實(shí)驗(yàn)必然在以上環(huán)節(jié)有相同和不同的地方，通過對(duì)比復(fù)習(xí)，能很好地維持學(xué)生持續(xù)、深入探究的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)一步凸顯科學(xué)思維，在復(fù)習(xí)過程中主要從以下4個(gè)角度進(jìn)行對(duì)比。

2.2.1 實(shí)驗(yàn)器材求組合，“變”與“不變”活思維

相似實(shí)驗(yàn)首先表現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)器材大致相同上，如何合理利用器材、組裝器材完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)？再添加哪些器材，可以完成相似的物理實(shí)驗(yàn)？這些都需要教師在課堂中通過實(shí)驗(yàn)器材變與不變、如何變等活動(dòng)來激發(fā)學(xué)生的探究，在重構(gòu)和重組中活躍他們的思維。

如在初中物理電學(xué)的4個(gè)相似實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，回憶經(jīng)典電路圖，引導(dǎo)學(xué)生說出“探究電流與電壓關(guān)系”“探究電流與電阻關(guān)系”“測(cè)量定值電阻的阻值”“測(cè)量小燈泡的額定功率”等相似實(shí)驗(yàn)，并提問：哪些器材不變？哪些器材有變化？回顧其他幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生的進(jìn)一步思考與討論：

(1)這4個(gè)實(shí)驗(yàn)有哪些相同和不同之處？

(2)實(shí)驗(yàn)中哪個(gè)器材的操作最重要？

(3)滑動(dòng)變阻器的作用是什么？多次實(shí)驗(yàn)的目的相同嗎？

(4)電流表、電壓表的讀數(shù)有先后順序嗎？如果有，又應(yīng)該按照怎樣的順序進(jìn)行讀數(shù)？

設(shè)計(jì)意圖：這4個(gè)相似的電學(xué)實(shí)驗(yàn)是初中物理復(fù)習(xí)過程中學(xué)生最容易混淆的實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)器材的角度來看，都有滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、電阻(或燈泡)等主要電學(xué)元件，這些元件在不同實(shí)驗(yàn)中的作用相同嗎？需要合理添加哪些器材以順利完成其他實(shí)驗(yàn)？如果能夠引導(dǎo)學(xué)生從這些方面真正理解物理實(shí)驗(yàn)，必然能夠活躍學(xué)生的思維，其思維的深度和廣度也會(huì)得到拓展。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)操作尋異同，表格設(shè)計(jì)促思維

在物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)操作，設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的表格，以分析、總結(jié)出物理規(guī)律。如在探究光的反射和折射規(guī)律中，實(shí)驗(yàn)操作和表格設(shè)計(jì)就有許多相似之處，筆者設(shè)計(jì)了如下活動(dòng)：

(1)畫出反射光線和折射光線。

(2)要完成實(shí)驗(yàn)，還需要進(jìn)行什么操作？

(3)在探究光的反射、折射規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，在操作上有哪些相同和不同之處？

進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(表1)，較為全面地比較兩個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的異同。

表1

設(shè)計(jì)意圖：這兩個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)操作來看，都需要用激光筆發(fā)出的光束射向入射點(diǎn)，借助可折疊光屏來探究入射光線、反射(折射)光線、法線位置關(guān)系，在這些“同”中尋找實(shí)驗(yàn)操作中的“異”，引導(dǎo)學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)深入理解物理規(guī)律。

2.2.3 通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象究原理，多維比較顯思維

在初中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，學(xué)生經(jīng)常將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論相混淆，物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是在實(shí)驗(yàn)過程中人的感官可以直接感受到的，如物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化、物體形狀和形態(tài)的變化、顏色、氣味等，實(shí)驗(yàn)結(jié)論是對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、概括、推理，進(jìn)而總結(jié)出的本質(zhì)屬性或規(guī)律。

如針對(duì)光屏上出現(xiàn)燭焰倒立的像的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比“平面鏡成像”“小孔成像”“探究凸透鏡成像規(guī)律”這三個(gè)光學(xué)相似實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)活動(dòng)探究其原理，進(jìn)行多維比較，引發(fā)以下討論，提升學(xué)生思維的深刻程度：

(1)這3種成像在原理上有什么不同？

(2)如何檢查小孔和凸透鏡擺放是否正確？

(3)根據(jù)圖2提示的信息，你能找到判斷像大小的方法嗎？

圖2

設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)這3個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的討論、分析，學(xué)生可以清楚地辨別出：“平面鏡成像”的本質(zhì)為光的反射，“小孔成像”是光的直線傳播的應(yīng)用，“凸透鏡成像”是光的折射的應(yīng)用，借助畫光路圖的活動(dòng)，能夠凸顯出學(xué)生思維的概括性、敏捷性品質(zhì)。

2.2.4 實(shí)驗(yàn)過程重變式，“加減之中”拓思維

有學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的經(jīng)歷不太重視，對(duì)于初中4個(gè)典型電學(xué)實(shí)驗(yàn)的理解會(huì)出現(xiàn)張冠李戴的現(xiàn)象，在“測(cè)量定值電阻的阻值”和“測(cè)量小燈泡的額定功率”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比中尤為突出。筆者通過“滑片移動(dòng)知作用”的活動(dòng)(表2)，讓學(xué)生首先填寫完成表2中相同點(diǎn)，理清這4個(gè)典型電學(xué)實(shí)驗(yàn)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。

表2

針對(duì)“測(cè)量定值電阻阻值”和“測(cè)量小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考和討論：

(1)如果只有電壓表、缺少電流表，怎么測(cè)量電路的電流？還需要增加什么器材？如何設(shè)計(jì)電路？

(2)如果只有電流表、缺少電壓表，怎么測(cè)量電路的電壓？還需要增加什么器材？如何設(shè)計(jì)電路？

經(jīng)討論學(xué)生提出“單表測(cè)量找替代”的思路(圖3)，再對(duì)“百搭”的定值電阻測(cè)量活動(dòng)進(jìn)行“變式”討論，在“加減之中”，學(xué)生的思維得以拓展。

圖3

設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)“變式”的討論，學(xué)生再遇到利用單電表“測(cè)量定值電阻阻值”和“測(cè)量小燈泡額定功率”的問題時(shí)，自然會(huì)應(yīng)用“用電壓表與已知阻值的電阻相并聯(lián)來替代電流表”“用電流表與已知阻值的電阻相串聯(lián)來替代電壓表”來解決問題。在復(fù)習(xí)典型電學(xué)相似實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，學(xué)生對(duì)替代法也有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維。

2.3 豐富相似實(shí)驗(yàn)習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

經(jīng)過初中光學(xué)、電學(xué)相似實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步整理和歸納了光學(xué)、電學(xué)中典型實(shí)驗(yàn)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，能夠從實(shí)驗(yàn)器材、操作、現(xiàn)象、過程、結(jié)論幾個(gè)維度分析與思考問題，進(jìn)而尋求問題解決策略。為了進(jìn)一步提高復(fù)習(xí)的實(shí)效，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，教師可利用相似實(shí)驗(yàn)習(xí)題，對(duì)學(xué)生加以適當(dāng)?shù)姆答伵c訓(xùn)練，使他們加深對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的理解，使得科學(xué)思維能力的培養(yǎng)得以延續(xù)。

如在上述光學(xué)相似實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)之后，筆者編制了以下習(xí)題，用以提高復(fù)習(xí)效果。

例：要使光線經(jīng)過某一個(gè)光學(xué)元件后發(fā)生如圖4所示的偏折，可供選用的元件有：① 平面鏡；② 凸透鏡；③ 凹透鏡。能達(dá)成該目標(biāo)的光學(xué)元件有( )。

圖4

A.①② B.②③

C.①③ D.①②③

設(shè)計(jì)意圖：本習(xí)題將初中光學(xué)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地聯(lián)系起來，促使學(xué)生從多個(gè)方面去思考產(chǎn)生這種現(xiàn)象的物理原理，同時(shí)能夠明晰各個(gè)光學(xué)元件的作用，在變化、組合中進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

3 結(jié)語

通過初中物理相似實(shí)驗(yàn)的對(duì)比復(fù)習(xí)，學(xué)生在辨析實(shí)驗(yàn)器材的“變”與“不變”之中思維變得活躍，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之中思維能力得以培養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的多維比較之中思維方法得以凸顯，在實(shí)驗(yàn)過程的“加減”之中思維得以拓展。