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        發(fā)展核心素養(yǎng)視角下初中物理創(chuàng)新實驗教學(xué)研究

        2022-03-10 09:33:01黃艷
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)新實驗實驗設(shè)計初中物理

        摘 要:如何促進核心素養(yǎng)在初中物理課堂落地?對于初中物理教學(xué)而言不可缺失了創(chuàng)新實驗教學(xué),借助于實驗創(chuàng)新這一重要抓手,不僅可以幫助學(xué)生形成正確的物理觀念,還有助于科學(xué)思維和實驗探究素養(yǎng)的發(fā)展.

        關(guān)鍵詞:初中物理;核心素養(yǎng);創(chuàng)新實驗;實驗設(shè)計

        中圖分類號:G632 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1008-0333(2022)02-0115-03

        作者簡介:黃艷(1982.3-),女,本科,中小學(xué)一級教師,從事初中物理教學(xué)研究.

        隨著新課程改革的深化,我們一線物理教師已經(jīng)對核心素養(yǎng)及物理核心素養(yǎng)有了較為深刻的認(rèn)識,當(dāng)下的物理教學(xué)已經(jīng)發(fā)展為如何促進核心素養(yǎng)落地階段.以創(chuàng)新實驗為抓手組織我們的物理課堂教學(xué)能有效發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).本文借助于具體教學(xué)案例就該話題談幾點筆者的思考.

        1 正確理解創(chuàng)新實驗

        正確理解創(chuàng)新實驗的內(nèi)涵是促進核心素養(yǎng)在初中物理課堂落地的重要保障.何為創(chuàng)新實驗?zāi)???chuàng)新實驗是否就是拿出與教材不一樣的實驗、或者用新的技術(shù)對教材實驗進行改進呢?

        “創(chuàng)新”所包含的元素很多,不能片面的認(rèn)為是技術(shù)上的改進(如DIS傳感器實驗代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗).筆者認(rèn)為,創(chuàng)新更深層次的應(yīng)該在實驗原理、實驗裝置、數(shù)據(jù)處理的方式上的完善與改進,創(chuàng)新的目的在于讓我們的物理實驗操作更簡便、更節(jié)能;讓實驗數(shù)據(jù)更為精確;讓實驗現(xiàn)象變得更為直觀等等.

        如果僅僅是圖實驗教學(xué)的“快”,那勢必弱化實驗教學(xué)在初中物理教學(xué)中的授知、啟思、育人的功能,筆者認(rèn)為,在創(chuàng)新之前應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生自己根據(jù)所學(xué)的物理規(guī)律和原有的實驗經(jīng)驗去猜想和設(shè)計,哪怕設(shè)計的實驗很粗陋,不要緊,這是創(chuàng)新的起點,盡可能地借助于學(xué)生的思路與設(shè)計展現(xiàn)傳統(tǒng)實驗做法的全貌,充分調(diào)動學(xué)生頭腦中原有的認(rèn)知表象并表征出來.然后引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)微處入手思考替代法、改進點等等,實現(xiàn)思維和認(rèn)知的多維度發(fā)展.在很多學(xué)生眼中,他們并不理解科學(xué)觀察的意義,在他們看來,觀察就是看看而已,這種認(rèn)識是錯誤且片面的.創(chuàng)新實驗,首先應(yīng)該是站在研究物理知識層面的“科學(xué)觀察”,應(yīng)該有著非常鮮明的科學(xué)性,學(xué)生必須要用科學(xué)化的視角來分析和研究相關(guān)現(xiàn)象,這種觀察首先是多感官的,即學(xué)生不是簡單地用視覺來采集信息,他們還需要結(jié)合聽覺、嗅覺、觸覺等多維度地分析某些現(xiàn)象.

        2 注重實驗呈現(xiàn)方式的創(chuàng)新

        創(chuàng)新實驗可以是分組實驗,也可是演示實驗的創(chuàng)新.其中最為簡單對于學(xué)生物理觀念、物理情感培養(yǎng)的創(chuàng)新是實驗呈現(xiàn)方式的創(chuàng)新.拿演示實驗來說,我們很多教師在教學(xué)伊始開門見山:同學(xué)們,老師前面給大家準(zhǔn)備了……下面來觀察一個實驗,看能觀察到哪些現(xiàn)象……,這樣的實驗開場,能夠有效激活學(xué)生的物理思維,給他們耳目一新的感覺么?筆者認(rèn)為效果很一般,如果我們注意實驗呈現(xiàn)方式上的創(chuàng)新,往往可以從一開始就給學(xué)生一種帶著問題思考,帶著問題去搜索實驗現(xiàn)象的意識,學(xué)生對實驗現(xiàn)象就充滿著期待,學(xué)生的實驗觀察和探究熱情就會更為飽滿,體驗和收獲會更多.

        比如,在和學(xué)生一起探究聲音產(chǎn)生的原理及傳播條件時,筆者首先沒有讓學(xué)生看演示實驗,而是讓學(xué)生齊聲高唱《我和我的祖國》,提出問題聲音是怎么產(chǎn)生的呢?帶著問題,讓學(xué)生摸著自己的喉嚨再唱高潮部分,切身感受到自己的聲帶在有節(jié)奏地振動,理解聲源是振動的物體,深切感受到振動與聲音之間的關(guān)系.在此基礎(chǔ)上提出新的問題,那么歌聲又是怎么傳出去的呢?如果我們站在月球上唱歌,大家還能聽到這樣的歌聲么?將學(xué)生的思維點引向是否需要介質(zhì)上.當(dāng)然,由于學(xué)生剛剛涉及到物理,有部分學(xué)生認(rèn)為需要介質(zhì)、有部分同學(xué)認(rèn)為不需要介質(zhì),到底需不需要呢?此時,帶著這個問題搬出“鐘罩實驗”,同時在實驗過程中放慢抽氣的實驗過程,讓學(xué)生感受到聲音越來越弱.反思聲音越來越弱的原因,然后再次生成問題,如果抽成真空會如何呢?由此總結(jié)出聲音產(chǎn)生的原理和傳播的條件.

        實驗呈現(xiàn)方式上的創(chuàng)新往往能夠有效刺激學(xué)生的感官,調(diào)動學(xué)生的思維,讓學(xué)生對物理知識的理解更為深刻,促進知識內(nèi)化和核心素養(yǎng)提升.

        3 研讀教材實驗創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計

        創(chuàng)新意識往往與批判精神相輔相成,為了尋找創(chuàng)新點,我們應(yīng)該深度研讀教材中的實驗,分析教材給出實驗對學(xué)生認(rèn)知發(fā)展和核心素養(yǎng)落地的助力點,同時也要分析教材所給實驗在操作上和學(xué)生理解上可能存在的問題,發(fā)現(xiàn)問題并思考如何優(yōu)化,最終實現(xiàn)創(chuàng)新.

        如光的反射,教材中給出的實驗如圖1所示.

        借助于圖1的實驗,讓光路在紙板上顯示光路,通過紙板沿著軸線的轉(zhuǎn)動,說明三線共面這一結(jié)論.教材的實驗設(shè)計與重要的結(jié)論相對應(yīng),但是筆者在實踐中發(fā)現(xiàn),如果采用教材的實驗進行演示,實驗的可見度不是太高,相當(dāng)一部分學(xué)生觀察不到明顯的現(xiàn)象.創(chuàng)新的嘗試我相信大家都有,例如,為了提高實驗的可視度,讓現(xiàn)象更為直觀,我們通常是在激光筆的前端綁上一個圓柱形玻璃棒,但是這樣創(chuàng)新后又會有新的問題出現(xiàn),當(dāng)紙板向前翻折時(向后翻折沒有問題), 發(fā)現(xiàn)紙板B上也會出現(xiàn)光束,也就是得不到三線共面的重要結(jié)論.

        如何解決教材中出現(xiàn)的不足,讓實驗現(xiàn)象的可視度增高,同時又能夠幫助學(xué)生樹立正確的物理觀念呢?

        首先,對實驗裝置進行創(chuàng)新,將圖1中的紙板去除,關(guān)上窗簾,借助于水霧(或煙霧)來代替紙板顯示光路,光源的選擇上改用較大功率的激光筆,學(xué)生能夠較為清晰的觀察到光的反射現(xiàn)象;然后,轉(zhuǎn)動激光筆來改變?nèi)肷涔獾姆较颍ㄈ肷浣牵?,學(xué)生能夠較為清晰地發(fā)現(xiàn)反射光線的方向(反射角)也隨之而發(fā)生改變.

        為了量化反射角與入射角的關(guān)系,可以將實驗裝置進一步改進如圖2所示.

        借助于2個鐵架臺(圖2中標(biāo)為1)固定大功率激光筆(圖2中標(biāo)為2)和透明塑料板(圖2中標(biāo)為5)、另外,還需要平面鏡(圖2中標(biāo)為4)、強磁鐵2個(圖2中標(biāo)為3)、用細(xì)線(圖2中標(biāo)為6)和鐵質(zhì)小螺帽來記錄入射點、入射光線、反射光線.這樣的實驗創(chuàng)新能夠?qū)⒐饴贰肮潭ㄏ聛怼?,借助于量角器就可以進行定量研究入射光線、反射光線與鏡面的夾角為引入“法線”的概念做好鋪墊、打下基礎(chǔ).

        從學(xué)生的思維邏輯上看,學(xué)生對于“探究光的反射規(guī)律”這部分內(nèi)容是容易接受的,而且教材的整個思路也符合學(xué)生認(rèn)知、思維邏輯發(fā)展順序的,深入研究了“光線”的空間關(guān)系和“角”的等量關(guān)系,實驗的創(chuàng)新不僅讓實驗現(xiàn)象變得更為直觀,而且對于后續(xù)折射的研究也打下了基礎(chǔ).

        4 聯(lián)系生活,發(fā)展實踐意識

        核心素養(yǎng)的落地一定是有利于學(xué)生將來的生產(chǎn)、生活實踐的,實踐意識的發(fā)展是核心素養(yǎng)落地的一個重要指標(biāo).我們的創(chuàng)新實驗也應(yīng)該注重這個環(huán)節(jié),因為能夠和生活實踐聯(lián)系到一起是創(chuàng)新思維運用的體現(xiàn),而這個層次的創(chuàng)新甚至可能是信手捏來的小實驗,但是卻能給學(xué)生較大的感官刺激.

        例如,筆者在和學(xué)生研究蒸發(fā)時,與其領(lǐng)著學(xué)生回憶生活中的蒸發(fā)現(xiàn)象,呈現(xiàn)大量的圖片,還不如給學(xué)生來一個一個小巧的實驗,筆者在這節(jié)課的教學(xué)時,首先用手指蘸些水在黑板上畫了一個大大的笑臉,然后帶著學(xué)生看了一會,笑臉消失了(液態(tài)的水跡沒了).提出問題,水怎么沒有了?是水分子的憑空消失么?帶著這個問題將學(xué)生的思維帶入液態(tài)向氣態(tài)的物態(tài)轉(zhuǎn)化,帶入蒸發(fā)現(xiàn)象的研究之中.再比如指導(dǎo)學(xué)生研究聲音的傳播需要介質(zhì)時,教師將一個正在播放音樂的MP3放在玻璃罩中,然后通過閥門將內(nèi)部的空氣逐漸抽出來,隨著空氣的抽出,MP3所播放的音樂聲逐漸低沉至徹底消失.這一現(xiàn)象的發(fā)生極大地激起了學(xué)生觀察的興趣,這時教師要允許學(xué)生圍繞實驗現(xiàn)象進行觀察和討論,對需要走到近前觀察的同學(xué),教師更要讓他們自由地參與實驗和觀察,學(xué)生會通過MP3的電子屏看到:音樂并沒有停止播放,只是聲音的傳播受到了影響,這是什么原因?qū)е碌哪??學(xué)生的疑惑更大,這時,教師可以在學(xué)生的關(guān)注下打開通氣閥門,學(xué)生會聽到進氣聲,且聽到音樂聲重新傳出來,這是學(xué)生的思維迅速打開:聲音的傳輸需要介質(zhì),它在真空中無法傳輸.

        正如,夸美紐斯在《大教學(xué)論》一書中寫到:“一切都是從感官開始的.”我們的創(chuàng)新實驗教學(xué)應(yīng)該注重學(xué)生的感官感知,實驗方案的設(shè)計應(yīng)該以能夠調(diào)動學(xué)生的思維,激活學(xué)生的物理認(rèn)知表象為目的,讓物理規(guī)律的探究變得更為直觀,思維點的邏輯性變得更嚴(yán)謹(jǐn)、更有條理,讓學(xué)生的探究意識和實踐意識得到充分的發(fā)展,最終通過實驗現(xiàn)象的觀察和思考,將實驗從具象化的現(xiàn)象抽象為簡潔、科學(xué)的規(guī)律表象,在獲得結(jié)論的同時,感受到我們在教學(xué)過程中的那種精益求精的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任,感受創(chuàng)新意識發(fā)展帶來的核心素養(yǎng)的提升.

        參考文獻:

        [1] 葉歆,李春密.主體性物理探究演示實驗教學(xué)策略的建構(gòu)[J].課程·教材·教法,2007(08):60-62.

        [2] 汪海粟.建立光線模型解題之探討[J].物理教學(xué)探討,2011,28(5):44-45.

        [責(zé)任編輯:李 璟]

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