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        新課標(biāo)背景下物理“跨學(xué)科實(shí)踐”主題課程的研發(fā)與實(shí)施

        2024-08-08 00:00:00章晶
        幸福家庭 2024年7期
        關(guān)鍵詞:機(jī)械能勢(shì)能動(dòng)能

        根據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”)的要求,“跨學(xué)科實(shí)踐”主題課程已成為初中物理教學(xué)的重要組成部分。該課程通過巧妙融入日常生活元素、緊密對(duì)接工程實(shí)踐需求以及深度結(jié)合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì),引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)物理知識(shí)靈活應(yīng)用于實(shí)際生活中。同時(shí),該課程致力于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力與創(chuàng)新思維,為他們未來的學(xué)習(xí)與發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。文章探討新課標(biāo)背景下物理“跨學(xué)科實(shí)踐”主題課程的研發(fā)與實(shí)施,以供參考。

        一、融入日常生活,解決具體問題

        (一)觀察生活現(xiàn)象,了解物態(tài)變化

        通過深入觀察日常生活中的各類現(xiàn)象,學(xué)生能夠進(jìn)一步理解物質(zhì)在不同條件下的狀態(tài)變化,即物態(tài)變化。這一過程不僅有助于學(xué)生深化對(duì)物理知識(shí)的理解,還能促使他們?cè)谌粘I钪邪l(fā)現(xiàn)更多有趣的物理現(xiàn)象,從而激發(fā)他們的好奇心和探索欲。

        例如,教師可以引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致觀察水在固態(tài)(冰)、液態(tài)(水)和氣態(tài)(蒸氣)之間的轉(zhuǎn)換過程,讓他們了解物理學(xué)中的凝固、熔化、汽化等相關(guān)知識(shí)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),教師可帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。首先,學(xué)生需觀察冰塊逐步熔化成水的過程,深入理解熔化的概念。隨后,學(xué)生需將水倒入特定容器中,觀察水蒸發(fā)并產(chǎn)生水蒸氣的漸變過程,從而掌握汽化的科學(xué)原理。通過上述實(shí)驗(yàn),學(xué)生能夠直觀感受固態(tài)至液態(tài)、液態(tài)至氣態(tài)的物態(tài)變化過程,同時(shí)深入理解其背后的物理原理。

        (二)借助生活實(shí)際,體驗(yàn)?zāi)Σ亮Υ笮?/p>

        借助生活實(shí)際是一種行之有效的教育方法。在物理教學(xué)中,教師通過引導(dǎo)學(xué)生在日常生活中仔細(xì)觀察并親身體驗(yàn)不同的摩擦情景,可以加深他們對(duì)摩擦現(xiàn)象的理解。比如,教師可以鼓勵(lì)學(xué)生在不同地面環(huán)境下推動(dòng)物體,比較不同地面的摩擦力大?。灰龑?dǎo)學(xué)生利用不同材質(zhì)的物體進(jìn)行摩擦實(shí)驗(yàn),從而直觀感受不同物體摩擦力

        的差別等。

        為了讓學(xué)生親身體驗(yàn)?zāi)Σ亮Φ拇笮?,教師可以結(jié)合生活實(shí)際進(jìn)行教學(xué)。比如,教師可以準(zhǔn)備木板、玻璃板及金屬板等材料,并選取合適的物體(如書籍或玩具車)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,隨后指導(dǎo)學(xué)生分別在不同材料的表面嘗試推動(dòng)該物體,記錄推動(dòng)過程中所需力的大小。通過這一實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),學(xué)生能夠直觀感受到不同材料表面對(duì)摩擦力的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在木板上推動(dòng)物體所需的力更大,而金屬板上所需的力則相對(duì)較小。借助生活實(shí)際,讓學(xué)生通過實(shí)際操作親身體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)摩擦力的大小,這樣有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的熱情,使他們掌握“摩擦力的大小與物體表面粗糙程度、壓力大小、接觸面積等因素有關(guān)”這一知識(shí)點(diǎn)。

        (三)選擇生活工具,探究動(dòng)能與勢(shì)能

        在探究動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系時(shí),教師可以選取日常生活中的常見物品作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。這一做法不僅貼近生活,還能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的直觀感受。比如,教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察并操作彈簧秤、彈尺等物品,通過一系列精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)和細(xì)致的觀察,使學(xué)生深入理解并掌握動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

        為了使學(xué)生更加深刻地理解動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系,教師可以采取以下實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。首先,教師可以讓學(xué)生拿出提前準(zhǔn)備好的不同類型的彈簧玩具,如小球、彈簧車等。接著,教師可以引導(dǎo)學(xué)生在不同材質(zhì)的地面環(huán)境,如木地板、瓷磚或地毯,對(duì)彈簧玩具進(jìn)行彈跳測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生需將彈簧玩具從固定高度釋放,使其自由落體,隨后觀察并記錄彈簧玩具的彈跳高度。通過觀察和記錄,學(xué)生可以運(yùn)用基礎(chǔ)物理公式,計(jì)算出彈簧玩具下落時(shí)的動(dòng)能及其在彈跳過程中的勢(shì)能。通過此次實(shí)驗(yàn),學(xué)生能夠直觀地認(rèn)識(shí)到動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系,進(jìn)一步提高觀察力和實(shí)驗(yàn)操作能力。此外,為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲,教師可以鼓勵(lì)他們?cè)O(shè)計(jì)并開展多樣化的實(shí)驗(yàn),如改變玩具的重量、材質(zhì)或釋放高度,以深入探究動(dòng)能與勢(shì)能的關(guān)系。

        二、指向工程實(shí)踐,提高操作能力

        (一)創(chuàng)設(shè)情境,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

        在物理教學(xué)中,教師通過精心設(shè)計(jì)富有生動(dòng)性的情景與案例,能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲,促使他們以更加積極主動(dòng)的心態(tài)投入物理知識(shí)的學(xué)習(xí)與物理問題的解決之中。

        例如,在講解機(jī)械能的概念時(shí),教師可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)、搭建滑動(dòng)摩擦小車,并將其作為實(shí)驗(yàn)工具。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生需讓小車從斜坡頂端滑下,并借助機(jī)械能守恒原理分析小車在滑行過程中動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化情況。機(jī)械能守恒原理可用以下公式表示:E=Ek+Ep,其中E表示機(jī)械能總量,Ek代表動(dòng)能,EP則代表勢(shì)能。學(xué)生通過測(cè)量小車在不同位置的速度和高度,可以計(jì)算得出動(dòng)能和勢(shì)能的具體數(shù)值,并觀察它們的變化趨勢(shì),從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒原理的正確性。具體而言,當(dāng)小車位于斜坡頂端時(shí),其勢(shì)能達(dá)到最大值,而動(dòng)能相對(duì)較小。隨著小車沿斜坡下滑,勢(shì)能逐漸轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,同時(shí)摩擦力將不斷消耗小車的動(dòng)能。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論與總結(jié)。這種教學(xué)方法不僅有助于學(xué)生直觀感受動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過程,還能深化學(xué)生對(duì)物理學(xué)基本概念的理解,從而提升其物理學(xué)科素養(yǎng)。

        (二)頭腦風(fēng)暴,設(shè)計(jì)合理方案

        在物理教學(xué)中,為鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課程并設(shè)計(jì)出合理的解決方案,教師可以組織頭腦風(fēng)暴等團(tuán)體討論活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

        在學(xué)生初步認(rèn)知機(jī)械能的基礎(chǔ)上,教師可以引導(dǎo)學(xué)生開展頭腦風(fēng)暴,構(gòu)思并搭建能夠高效將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的實(shí)驗(yàn)裝置。首先,教師可以向?qū)W生提出一個(gè)問題:“如何創(chuàng)設(shè)一個(gè)機(jī)械裝置,以實(shí)現(xiàn)勢(shì)能向動(dòng)能的最大化轉(zhuǎn)化?”接著,引導(dǎo)學(xué)生圍繞此問題進(jìn)行頭腦風(fēng)暴,鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的設(shè)想。在頭腦風(fēng)暴過程中,學(xué)生可以發(fā)揮創(chuàng)造力,思考重力、勢(shì)能轉(zhuǎn)化及能量損失等關(guān)鍵問題,并提出各具特色的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。然后,學(xué)生需選出最具可行性的方案,制訂詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟,明確所需的材料和工具,并分工協(xié)作,共同搭建實(shí)驗(yàn)裝置。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),學(xué)生可以運(yùn)用物理學(xué)公式對(duì)勢(shì)能和動(dòng)能進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)。通過實(shí)際操作和觀察,學(xué)生可以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)裝置的實(shí)際效果,了解勢(shì)能是如何轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的。最后,學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論和總結(jié),分析影響勢(shì)能到動(dòng)能轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵因素,并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。通過這一系列的團(tuán)體討論和合作設(shè)計(jì)活動(dòng),學(xué)生不僅能培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,提高協(xié)商合作能力,還能在解決問題的過程中提高動(dòng)手實(shí)踐能力。

        (三)任務(wù)驅(qū)動(dòng),指導(dǎo)推理論證

        在物理教學(xué)中,教師可以采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式,通過設(shè)定具體的任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)開展推理論證活動(dòng),幫助他們理解和掌握物理知識(shí)。

        例如,教師可以為學(xué)生安排一個(gè)具體任務(wù):設(shè)計(jì)并搭建一個(gè)能夠高效將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的裝置,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)一輛小車成功爬上一個(gè)坡道。首先,學(xué)生需運(yùn)用所學(xué)的物理學(xué)知識(shí),如重力勢(shì)能、動(dòng)能及能量轉(zhuǎn)化原理等,來構(gòu)思并搭建符合要求的小車和坡道系統(tǒng)。接著,學(xué)生需圍繞所設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行推理論證,探究其是否具備將勢(shì)能高效轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,以推動(dòng)小車爬上坡道的能力。最后,在任務(wù)驅(qū)動(dòng)的引導(dǎo)下,學(xué)生可以靈活運(yùn)用物理學(xué)公式,推導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì)所需的關(guān)鍵條件。在實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生還可以基于物理學(xué)原理,通過精準(zhǔn)的測(cè)量和深入的數(shù)據(jù)分析,驗(yàn)證設(shè)計(jì)的裝置能否達(dá)到預(yù)期的效果。這種任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法有助于使學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中學(xué)習(xí)和運(yùn)用物理知識(shí),使學(xué)習(xí)過程更具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,從而幫助學(xué)生更好地理解和掌握相關(guān)知識(shí)。

        三、基于社會(huì)發(fā)展,了解前沿科技

        (一)觀看紀(jì)錄片,撰寫文章

        在物理教學(xué)中,教師可以播放與物理緊密相關(guān)的紀(jì)錄片,并要求學(xué)生在觀看后撰寫關(guān)于相關(guān)物理概念的論述文章,從而提高他們理解和運(yùn)用物理知識(shí)的能力。

        例如,在講解完功和機(jī)械能這一內(nèi)容后,教師可以選擇一部聚焦工程實(shí)踐中動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化過程的紀(jì)錄片,要求學(xué)生結(jié)合紀(jì)錄片內(nèi)容,撰寫一篇文章,深入剖析紀(jì)錄片中所展現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象,并運(yùn)用物理學(xué)知識(shí)加以分析和論證。比如,學(xué)生可以探討機(jī)械裝置如何有效地將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,并運(yùn)用物理學(xué)概念進(jìn)行解釋。此外,學(xué)生需在文章中闡述自己對(duì)所觀看內(nèi)容的理解,提出自己的見解,并結(jié)合所學(xué)物理知識(shí),探討如何將紀(jì)錄片內(nèi)容與學(xué)科理論聯(lián)系起來。通過觀看紀(jì)錄片和撰寫文章,有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和分析能力,從而進(jìn)一步提升其物理學(xué)科素養(yǎng)。

        (二)走進(jìn)科技館,大膽質(zhì)疑

        在物理教學(xué)中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生參觀科技館,通過實(shí)地探訪與觀察,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘并糾正自己對(duì)物理原理理解的誤區(qū)。

        例如,教師可以組織一次校外教學(xué)實(shí)踐活動(dòng),帶領(lǐng)學(xué)生參觀當(dāng)?shù)乜萍拣^,讓他們親身感受機(jī)械能相關(guān)展品的魅力。當(dāng)學(xué)生直面各種形式的機(jī)械模型,或是運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換的演示時(shí),教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提出疑問或見解。比如,學(xué)生可以提出如何優(yōu)化現(xiàn)有展示裝置以提高效率或改進(jìn)功能的設(shè)想。

        此外,教師可以在展館內(nèi)安排一些小型實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生嘗試對(duì)實(shí)驗(yàn)的某些環(huán)節(jié)進(jìn)行改造,觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析其中蘊(yùn)含的物理規(guī)律。通過這樣的活動(dòng),學(xué)生能夠?qū)W會(huì)從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、從錯(cuò)誤中汲取教訓(xùn)并提出改進(jìn)方案。

        (三)鼓勵(lì)小發(fā)明,合作創(chuàng)新

        在物理教學(xué)中,教師應(yīng)致力于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與團(tuán)隊(duì)合作能力,通過積極鼓勵(lì)、支持學(xué)生創(chuàng)造小發(fā)明或提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,倡導(dǎo)學(xué)生間的深入合作,促使學(xué)生應(yīng)用課堂所學(xué)的物理知識(shí)解決實(shí)際問題。

        例如,教師可以采用啟發(fā)式教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)械能的學(xué)習(xí)興趣。具體而言,教師可以首先在課堂上展示一些有關(guān)機(jī)械能的物品或視頻資料,如滑雪板設(shè)計(jì)、摩托車運(yùn)動(dòng)等,以此作為啟發(fā)點(diǎn)。隨后,教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考如何通過小發(fā)明和合作創(chuàng)新來改進(jìn)這些技術(shù)。比如,教師可以設(shè)定一個(gè)挑戰(zhàn)任務(wù),即設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易機(jī)械裝置,實(shí)現(xiàn)動(dòng)能向勢(shì)能的轉(zhuǎn)化。學(xué)生可自由組隊(duì),交流彼此的想法,并共同設(shè)計(jì)、制作他們的小發(fā)明。在此過程中,教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生充分運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)。最后,教師可以邀請(qǐng)學(xué)生展示他們?cè)O(shè)計(jì)的小發(fā)明作品,與全班同學(xué)共享成果。通過這種方式,學(xué)生不僅能深入學(xué)習(xí)物理知識(shí),還能培養(yǎng)批判性思維和探究精神,在實(shí)踐中學(xué)會(huì)共同探討問題,并通過合作取得更好的學(xué)習(xí)成果。

        (作者單位:江蘇省南通市啟秀市北初級(jí)中學(xué))

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