賁可敬

(江陰市夏港中學(xué),江蘇 江陰 214442)

物理學(xué)科的本質(zhì)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),以思維為中心,以生活為本源,物理課堂要體現(xiàn)探究味、方法味和生活味,才能彰顯物理學(xué)科育人價(jià)值,這也是課堂轉(zhuǎn)型的方向．筆者以曾執(zhí)教的江蘇省“名師送培”示范課“機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化”為例,談?wù)劤踔形锢碚n堂如何突破教學(xué)的“表層化”現(xiàn)狀,充分體現(xiàn)探究味、方法味和生活味．

1 有探究味的課堂

初中物理教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生自主開展探究活動(dòng),可以有效激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力,形成課堂活力,提升關(guān)鍵能力．

1.1 自由選擇實(shí)驗(yàn)器材

教學(xué)過程中要?jiǎng)?chuàng)設(shè)機(jī)會,讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖杂蛇x擇器材,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．課程標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)讓學(xué)生在理解實(shí)驗(yàn)方案的前提下,自己選擇實(shí)驗(yàn)器材,組合實(shí)驗(yàn)裝置,自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．本課中設(shè)置了“使一根鐵絲的內(nèi)能增大”的學(xué)生活動(dòng),提供的器材非常豐富,如:熱水、酒精燈、火柴、鐵錘、砂紙、砂輪機(jī)、鐵絲等,如圖1所示．學(xué)生可以自由選擇其中一種或多種器材進(jìn)行探究活動(dòng),以達(dá)到活動(dòng)目的．教師理應(yīng)創(chuàng)設(shè)豐富的課程資源,尤其是實(shí)驗(yàn)資源,為學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)提供選擇支撐．

圖1 使鐵絲內(nèi)能增大實(shí)驗(yàn)器材圖

1.2 自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

本課嘗試在某些實(shí)驗(yàn)中開放設(shè)計(jì)思路,事先只明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸u價(jià)指標(biāo),其他環(huán)節(jié)由學(xué)生自行設(shè)計(jì),以此來訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維．如:研究汽油機(jī)的工作過程時(shí),我們設(shè)計(jì)了觀察汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán),了解各沖程時(shí)氣門打開、關(guān)閉情況,活塞運(yùn)動(dòng)方向及往復(fù)的次數(shù),飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù),對外做功的次數(shù)等實(shí)驗(yàn)?zāi)康?由學(xué)生自行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究．有些學(xué)生根據(jù)如圖2所示教材圖片的提示進(jìn)行研究,也有的小組操作如圖3所示汽油機(jī)模型進(jìn)行研究,還有的借助如圖4所示flash動(dòng)畫達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

圖2 汽油機(jī)工作循環(huán)示意圖

圖3 汽油機(jī)模型圖

圖4 flash動(dòng)畫圖

1.3 自主展示實(shí)驗(yàn)過程

展示與交流相當(dāng)于探究活動(dòng)的“增值評價(jià)”,以往的總結(jié)都是由教師“替”學(xué)生完成的．為了營造研究性學(xué)習(xí)的氛圍,訓(xùn)練學(xué)生的語言組織和表達(dá)能力．本課由學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)后先進(jìn)行組內(nèi)交流,進(jìn)而推舉代表展示實(shí)驗(yàn)過程,各組取長補(bǔ)短,改進(jìn)和優(yōu)化本組或他組的設(shè)計(jì),得到更加科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方案．自主展示活動(dòng)還可激發(fā)學(xué)生的多元化視角、個(gè)性化思考,進(jìn)而為學(xué)生在交流碰撞中提升創(chuàng)新能力提供鮮活的素材,學(xué)生的科學(xué)思維能力和辯證認(rèn)識客觀事物的能力得到加強(qiáng)．

2 有方法味的課堂

物理方法是學(xué)生離開學(xué)校,走向社會后仍然留存在腦海里的學(xué)習(xí)印跡,是學(xué)生終身受用的,為學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展的必備能力．物理研究方法的廣泛應(yīng)用為研究、解決物理問題帶來了很大的便利．課程標(biāo)準(zhǔn)要求讓學(xué)生學(xué)習(xí)基本的科學(xué)方法,并能將這些方法應(yīng)用到自己的生活中去．

2.1 模型建構(gòu)

物理學(xué)描述的就是關(guān)于客觀世界的模型,其基本思想方法是用模型來描述現(xiàn)實(shí),用數(shù)學(xué)來表達(dá)模型,用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?用模型的規(guī)律來解決實(shí)際問題．模型建構(gòu)是物理科學(xué)思維能力的一個(gè)重要維度,也是一種重要的科學(xué)思維方法,在培養(yǎng)學(xué)生的思維發(fā)展、解決問題能力方面起著至關(guān)重要的作用．[1]本課教師自制了電火花發(fā)生器實(shí)驗(yàn)裝置,如圖5所示,顯性目的是為了表明不僅機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,內(nèi)能也可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,可以起到“點(diǎn)題”的作用,即機(jī)械能與內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化．同時(shí),為引出熱機(jī)的概念提供實(shí)驗(yàn)原理保障．其隱性目的是通過從實(shí)驗(yàn)向?qū)嵺`的延伸,構(gòu)建汽油機(jī)的模型,為研究其工作過程做好鋪墊．[2]具體過程如下.

圖5 自制電火花發(fā)生器實(shí)驗(yàn)圖

按動(dòng)電火花發(fā)生器的按鈕,盒蓋獲得機(jī)械能而彈出,生活中若能利用這一動(dòng)力為人類服務(wù)則實(shí)際意義更大,比如用來推動(dòng)車輛前進(jìn),為汽車提供動(dòng)力．將盒蓋換成一個(gè)活塞,點(diǎn)火裝置更換為火花塞,如圖6所示．每工作一次后,要添加燃料,打開盒蓋不方便,可以在氣缸一端的一側(cè)開一小口以補(bǔ)充燃料,此小口即為進(jìn)氣門．燃料不可能完全燃燒,產(chǎn)生的廢氣要及時(shí)排出,在氣缸一端的另一側(cè)開一小口以排出廢氣,此小口即為排氣門,如圖7所示．為了能在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間打開或關(guān)閉進(jìn)氣門或排氣門,可以通過兩根彈簧達(dá)到要求,如圖8所示．由于氣缸的長度有限,活塞總是向同一方向運(yùn)動(dòng),反復(fù)性無法得以保障,因此需要添加曲軸和連桿,以實(shí)現(xiàn)活塞向不同方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng),如圖9所示．考慮連桿與曲軸運(yùn)動(dòng)時(shí)的安全性和整個(gè)裝置的氣密性,可以在原有裝置底部加上一個(gè)外殼,最終得到汽油機(jī)氣缸的原型,如圖10所示．

圖6

圖7

圖8

圖9

圖10

2.2 轉(zhuǎn)換放大

物理實(shí)驗(yàn)過程中的很多現(xiàn)象不顯見、不易見,需要通過轉(zhuǎn)換放大顯性化,為物理研究帶來便利．有些物體內(nèi)能增大,可以通過感官直接判斷．如將鐵絲放入熱水中,將鐵絲放在酒精燈火苗上烤,彎折鐵絲,敲打鐵絲,砂紙摩擦鐵絲等,通過觸覺感覺物體發(fā)熱、發(fā)燙;如將鐵絲放在砂輪機(jī)上摩擦,可以通過視覺判斷物體內(nèi)能增大,火花四濺就是最好的判斷,如圖11所示．如利用空氣壓縮引火儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),壓縮空氣做功,空氣內(nèi)能增大,可以通過筒底的硝化棉燃燒,看到有火花出現(xiàn)間接判斷．當(dāng)然物體內(nèi)能減小,也可以通過轉(zhuǎn)換的思想來判斷．比如:用打氣筒通過橡皮管向玻璃瓶內(nèi)打氣,瓶塞彈起,可以通過瓶內(nèi)水面上方出現(xiàn)白霧的現(xiàn)象來推斷瓶內(nèi)水面上方氣體內(nèi)能減小;電火花發(fā)生器點(diǎn)火時(shí),盒蓋彈出,盒內(nèi)出現(xiàn)白煙也是轉(zhuǎn)換的思想判斷盒內(nèi)酒精蒸氣的內(nèi)能減小．

圖11 鐵絲在砂輪機(jī)上摩擦示意圖

2.3 遷移應(yīng)用

遷移是學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生的重要表征,應(yīng)用則是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成效的重要途徑．遷移應(yīng)用是學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中對未來將要從事的社會實(shí)踐的初步嘗試,也是教學(xué)具有生活性的重要體現(xiàn),更是物理學(xué)科特有的社會價(jià)值．[3]教學(xué)過程中學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)用打氣筒向盛放少量水的玻璃瓶內(nèi)打氣,瓶塞彈起,同時(shí)瓶內(nèi)水面上方出現(xiàn)白霧．此實(shí)驗(yàn)中的打氣過程對應(yīng)汽油機(jī)的壓縮沖程,而瓶塞彈起的過程對應(yīng)做功沖程．其中做功沖程的類比比較形象易見,但打氣過程瓶內(nèi)空氣內(nèi)能增加卻無法體現(xiàn)．通過自制的壓縮、做功沖程演示儀,如圖12所示,能完全反映氣體內(nèi)能先增大后減小的過程．將滅火器頂部閥門旋開,倒出罐內(nèi)殘?jiān)?清洗后晾干,旋緊閥門．在滅火器的頂部開一個(gè)孔,能放入數(shù)顯式傳感溫度計(jì)即可．在滅火器底部開一個(gè)小孔,焊接上一個(gè)自行車的氣門芯,在頂部噴管內(nèi)塞入足量彩色碎紙片．用一個(gè)老式打氣筒給滅火器罐打氣,可以看到數(shù)顯溫度計(jì)的示數(shù)逐漸升高,用做功的方式使罐內(nèi)空氣內(nèi)能增加的現(xiàn)象一目了然．停止打氣,示數(shù)稍有上升,待示數(shù)穩(wěn)定后,打開滅火器罐頂部的手柄,彩色碎紙噴射而出,十分壯觀,同時(shí)看到數(shù)顯溫度計(jì)的示數(shù)逐漸下降．用此裝置能較好地模擬汽油機(jī)的壓縮和做功沖程,尤其能清晰地顯示氣體的內(nèi)能大小變化情況．

圖12 自制壓縮、做功沖程演示器圖

3 有生活味的課堂

初中物理教育理應(yīng)激發(fā)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)和探索掌握物理學(xué)的基礎(chǔ)知識與基本技能,并能將其運(yùn)用于生活、生產(chǎn)實(shí)際,為以后的學(xué)習(xí)、工作和生活打下基礎(chǔ)．

3.1 來源于生活

課程標(biāo)準(zhǔn)要求在學(xué)生建立概念和認(rèn)識規(guī)律之后,應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生用掌握的知識來分析解決生活和社會中的實(shí)際問題,強(qiáng)化理論的應(yīng)用意識．本課以“賽車急速漂移過彎”視頻引入新課,如圖13所示,以驚險(xiǎn)刺激的視聽覺沖擊將學(xué)生從生活中帶入課堂．隨即出示兩個(gè)與視頻內(nèi)容相關(guān)且與生活密切聯(lián)系的圖片及問題,如圖14、圖15所示,以此來引入教學(xué)課題,充分體現(xiàn)了物理源于生活、源于自然．

圖13 賽車急速漂移過彎場景

圖14 高速行車輪胎溫度為何升高？

圖15 燃料怎樣使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作？

3.2 服務(wù)于生活

課中設(shè)計(jì)的學(xué)生活動(dòng),如何使一根鐵絲的內(nèi)能增大,既是為了引出做功這種改變物體內(nèi)能的另一種方式的需要,更是從物理走向生活的學(xué)科價(jià)值體現(xiàn)．學(xué)生分組開展各種活動(dòng)后進(jìn)行展示,如將鐵絲放入熱水中,在酒精燈的火苗上烤,在同一處反復(fù)彎折,用砂紙來回搓,用鐵錘擊打,在砂輪機(jī)上摩擦等．這些實(shí)驗(yàn)方式都是生產(chǎn)、生活中人們使用的最普遍最常見的方法．電火花發(fā)生器點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)將塑料蓋沖出,到汽油機(jī)氣缸模型的建立,從實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷缴钤?熱機(jī)的大量使用正是物理學(xué)科發(fā)展的社會效能的充分體現(xiàn)．