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格物致理,求知致用

2022-03-18陈美鑫

广东教学报·教育综合 2022年11期
关键词:物理实验探究

陈美鑫

新课程的物理教科书(2013版)是以科学探究为主线贯穿于教材的始终,全书设计了“探究”“实验”“ 想想做做”“ 想想议议”“STS”“科学世界”和“动手动脑学物理” 等栏目,几乎每节都有探究性实验,科学事例生动有趣,倡导探究学习,让学生通过自主探究,积累科学知识和方法,发展物理核心素养。与传统的接受性学习和训练性学习相比,探究性学习具有更强的问题性、实践性和教育性。新的教育理念给教师的教学提出了新的要求。教师在探究式的教学中应着重培养学生学好物理的信心,提高学习兴趣,增强课堂学习快乐感觉,克服畏难情绪,从而有效地提高教学效果。本人在教学中施行探究教学法,因势利导,指导学生在学习中施行快乐读书法,轻松自如。下面就谈一谈具体做法和体会。

一、创设情景巧引入

良好的开端是成功的一半,新课的引入是教学的一个重要环节,如果能精心设计好引入方法,注意唤起学生的兴趣,使学生在学习新课一开始就产生热烈情绪,形成一个良好的学习氛围,那么整个教学过程就有一个可喜的开端。物理教学引入新课的方法很多,如趣味问题引入法、设置悬念引入法、开门见山引入法、实验猜想引入法、物理故事引入法、趣味游戏引入法、优美音乐引入法等,成功引入的关键是将学生的注意力引导到课题的内容中来,抓住中学生的心理特点,将课题设计得比较新奇,使学生很快进入角色。

实验猜想引入法:如学习《压强》一节,我引导学生把一袋牛奶放在地上,在它的上面放上一薄木板,教师双脚踩上去,塑料袋完好无损,但如果将木板拿开,一脚站在牛奶袋上,塑料袋会立即破损,由此学生会来了兴趣:力对物体破坏作用和什么因素有关?学生由此问题提出猜想与假设,并在探究的基础上形成了“压强”的概念,这在很大程度上使学生产生物理学习的兴趣与成功的快乐。

优美音乐引入法:如在讲《声音的产生与传播》时,可事先在教室里播放悠扬的音乐,列举自然界中丰富多彩的声音实例,提出与声现象有关的一系列问题,由此引入新课。

物理故事引入法:讲述一战时期的一个故事:一名法国飞行员在高空飞行时,发现脸旁有一个小东西,他以为是一只小昆虫,用手一抓,原来是一颗德国子弹!学生感到惊奇,好奇心促使他们急于想知道其中的奥妙,顺理成章就进入“机械运动”的学习。

趣味游戏引入法:如在讲《摩擦起电,两只电荷》时,教材的范例是用毛皮摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑的实验,但这个实验在小学的自然课早就出现,学生不“稀罕”,我们可以把实验改成用毛皮摩擦过的橡胶棒控制棉花在空中运动,“棉花飞舞”的现象使学生的思维活跃起来,立即全神贯注地投入到教学活动中。

二、演示实验增兴趣

物理学中的许多概念、规律是借助实验而得到的,因此教师做好演示实验是物理课堂教学中的出发点。真实、生动、形象、直观的演示实验,不但能赋予学生丰富的感性认识,而且能通过感官刺激,唤起他们对学习的热情及对问题的深入思考。

在光学教学中,教师做了演示:用三棱镜把太阳光分解成绚丽多彩的七色光,这使学生感到神奇。紧接着,教师又吹出一个大肥皂泡,在阳光下大肥皂泡呈现出五颜六色。最后用太阳光照射小孔,在屏幕上也呈現出七种颜色。问:“同样是七色光,它们产生的原理是否一样?”面对这些问题,学生的思维异常活跃。

在力学教学中,教师做“筷子提米”实验,乍看像变魔术,“什么原因呢?”经过一番引导、思考,学生对摩擦力的存在也就确信无疑了。

在电学实验中,演示“楼梯电灯开关电路”及“选举投票显示器”等小实验,必定会引起学生的好奇心。

教师可以告诉学生,除了课本上规定的演示实验外,在条件有限的情况下,还可以想办法自制实验仪器,增加一些有趣的实验,所谓“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”。如用废旧牙膏管研究物体的浮沉条件;自制“土电话”演示固体能传声;吹纸杯里的乒乓球,球就跳出杯口,演示流体压强与流速的关系。

另外,如果条件允许,对于有些无法用实验展示出来的物理现象,可以用多媒体模拟给学生观察。比如“磁场的方向”看不见摸不着,借助多媒体,利用“磁感线”描述帮了我们的大忙。事实证明,多媒体的教学效果很好,它把文字、图像、声音熔于一体,代替了抽象枯燥的物理课本,极大地激发了学生的求知欲望。

三、动手实验来体验

俗话说:“听过不如看过,看过不如做过。”心理学研究表明,学生学习内容的巩固程度与是否动手做过有很大的关系,只听讲能记住20%的内容;听了又看能记住70%;看了又做能记住90%。鼓励学生亲自动手做实验,对所学物理知识就能领会更深,记得更牢,用得更活。

动手实验,人人参与。比如,在做“测电阻”实验时,根据实验目的和原理,自己选择器材,设计电路,画出如下电路图。

学生表现出极大的兴趣,通过思考、讨论,设计出“伏安法”(图1)、“伏阻法”(图2)“安阻法”(图3)等多种方法来测量,有平时成绩较差的同学,也能设计出这样的电路,本人及时给予鼓励,让他们树立自信,提高学习兴趣。

如为了同一个实验目的,可以选择不同的实验原理,从而创设出不同的实验和操作指导方法。如在《声音的产生》一节中,可让学生在鼓面或锣面上放小纸屑或小纸人了解振动发声,也可在桌面上放一盆水,敲桌面,看到水振荡,了解振动发声;可敲打音叉使泡沫球振动来了解,也可把敲击后的音叉放在水中,看到水花飞溅来了解振动发声,诸如此类,教师总是先提供各种器材,然后让学生大胆设计、尝试,努力培养探究能力。

另外,在物理实验教学中,一定要让学生掌握一些基本的实验技能,学会研究物理问题的实验方法,因为这能为培养他们的物理探究能力打下良好的基础,如常用的推理法,间接测量的实验方法,“控制变量法”“以大量小”法;测微小量的“叠加法”“替代法”和“比较法”“类比法”等。在演示实验中,作为教师的我有时会有意识地不拘泥于器材或教学的安排,时而改演示为探究性实验,让学生选器材,设计方法等,时而进行一些探究设计,如研究光的反射规律,先将准备好的标上角度且对折的半圆形纸板,红色电子光源,小镜面、白纸板等分发给学生,让它们选材设计实验,进行实验后总结规律,最后教师指导、肯定,完善结论,从而给学生以体验成功的喜悦。

对于新课程标准下的教学内容,应采取“探究式”学习方式。即学生在教师的引导下能够自己提出问题而不是教师提出,同时能对所提出的问题给出合理的猜想和假设,然后学生能够独立或在教师指导下,设计实验和方案,并亲身体验和参与实验过程,感受物理学现象和规律,在探究结果中享受劳动的喜悦。

例如,在《光的直线传播》中关于茂密大树下的光斑成因。首先,我让学生猜想:它的成因会是什么?这时你会发现学生的猜想非常多种,有的说光斑是树叶缝隙,有的说光斑是光柱的投影,有的说是太阳的像……有了这些猜想,我便在这节课上为学生准备了蜡烛、纸板、带画面的胶片、手电简、酒精灯等器材。然后,让学生从这些器材中选择相关器材,自己设计实验验证。学生热情高涨,均能积极参与动手,自己设计实验并得到答案。

四、讲课内容故事化

物理课堂有些内容相对枯燥、抽象、深奥难懂,但如果能将教学内容与现实生活相联系,那就会变得具体形象且直观易学。比如学习惯性时,为说明任何物体都有惯性,质量越大,惯性越大。我举了一个例子:汽车驾驶员和前排乘客在汽车行驶过程中必须系好安全带,因为万一发生交通事故时,安全带对人体运动能起到缓冲作用。

在《物体的浮沉条件》这一节教学中,我让学生讲他们非常熟悉的“曹冲称象”故事:将大象牵上船后,在船侧水面处划上记号。然后牵走大象,往船上装石头,直到记号与水面相平为止。称出石头有多重,就知道大象有多重了。有了这个故事,学生对阿基米德原理的理解更为深刻具体,应用更灵活。

伽利略由教堂天花板挂灯的摆动这一普通现象中去求异、去思考,终于提出“摆的等时性”;牛顿由苹果落地这平凡例子去大胆的设想、推理、实验而发现万有引力定律;瓦特由水沸腾冲动水壶盖的现象受启发,而发明蒸汽机等生动有趣……无数的故事使学生认识到科学无处不在,探究就在身边,探究就是从普通中求新、求异、求非凡,讲故事实则鼓励学生去发现问题,去猜想甚至是异想天开。物理科学的每一步发展都离不开猜想,猜想是探究之源,科学发展的过程就是一个探究的过程,这样可以很好地激发学生的探究欲望。

五、提问技能善培养

学生不知道提出问题途经,没有掌握产生问题的思维方法是学生提不出问题的重要原因。因此,在教学中教师应有目的、有计划地站在学生的角度,多引导,多启发,多指导学生提出问题,使学生学会提问:(1)让学生学会在实验中提问,实验是物理学的基础,不论是教师的演示实验,还是学生的亲身实验,只要仔细观察,认真思考,总会有无穷无尽的问题素材。例如,在学习液体的压强时,随着对液体压强认识的逐渐深入,学生会提出很多问题:“液体内部只有向下的压强吗?”“液体内部的压强与深度有什么关系?”“液体内部压强是否与液体的密度有关?”等问题。(2)教学生会从知识的形成过程中提问。不同物理概念和规律的形成过程各不相同,但是在形成过程中都需要学生完成对相关问题的分析、比较、演绎、推理、归纳等一系列思维活动。因此,教师要立足于概念和规律的形成过程,围绕学生思维的各个不同阶段,合理引导,启发学生提出问题。例如,“为什么制冷剂要用水而不用其他液体?”“为什么鞋底、轮胎都刻有花纹?”“街道两旁的照明灯是串联的还是并联的?” “晒稻谷的时候为什么要在阳光下摊开来?”“为什么不能在同一线路上使用多台大功率用电器?”等。(3)让学生学会在解决具体的物理问题中提问。解决具体的物理问题是物理学习的重要环节,但是我们发现,许多学生是为了解题而解题,不反思,也不提问,效果不甚理想。因此,在解决物理问题的教学中,我们要引导学生在审题和解题中尤其是解题后提出问题,让学生逐步养成反思提问的习惯。如:求解的条件是否齐全?是否有隱含的条件?是否有多余的条件?解决的方法是否唯一?问题是否有另解?条件如果变化情况又会怎样?等等。(4)让学生会在现实生活中提问。物理学是一门与自然,生活联系最为紧密的学科,“学生能从生活、自然现象中发现与物理有关的问题”是物理新课程标准所要求的。其实,日常生活中的许多现象都可以用的物理学的知识去思考和解释。只要我们引导学生细心观察生活,不断了解生活,认真体会生活,问题就会源源不断。如:同样是加热电器,电饭煲、电磁炉、微波炉、电水壶它们的原理是否相同?如不同各自的原理又是什么?鼓励学生把自己当成宇航员去大胆想象和思考,要解决多少技术难题宇航员才能上天?解决的各种问题中哪些需要用物理学知识?根据犯罪分子作案留下痕迹,可以推算出发案的过程吗?需要分析什么数据?等等。学生主动提出问题,探究问题的习惯和能力的培养是一个非常重要的课程。

六、添加调味造氛围

课堂永远是教学活动的主阵地,课堂学习是学生人生中一段重要的生活经历,日复一日,热情难免消退。教育家苏霍姆林斯基说:“教育如果不想方设法使学生产生情绪高昂和智力振奋的内心状态,而只是不动感情的脑力劳动,就会带来疲倦。”因此,教师必须不断地激发学生的学习兴趣,努力使学生保持高昂的学习热情,轻松、快乐、有效地学习。给课堂调味,是使课堂焕发生命力的一种有效方法。

可以在教学中点缀一点“文学味”:在讲授选择参照物判断物体的静止和运动的相对性时,我引用唐朝诗人李白的诗“两岸青山相对出,孤帆一片日边来”。在讲授声音的传播时,我用古诗《小儿垂钓》中的诗句“路人借问遥招手,怕得鱼惊不应人”说明声音不仅能在空气中传播,还能在液体中传播。“绿树荫浓夏日长——光的直线传播,楼台倒映入池塘——光的反射,水晶帘动微风起——力可以改变物体的运动状态,满架墙薇一院香——扩散现象。”让学生感受到自然界是运动的,自然界是美丽的,由此调动学生的激情,增强学生的学习兴趣,使他们愉快地投入到课堂学习活动中。

可以给课堂来点“生活味”:提一些贴近生活、能够启迪学生关注生活、学以致用的问题。例如:冬天从室外走进室内,你的眼镜片为什么模糊了?从冰箱里拿出来的饮料过一会瓶外侧为什么“出汗”?拿在手里的冰棒为什么冒“白烟”?这些都是液化现象,请你对这一现象做出科学的解释。使用指甲剪、拿筷子吃饭、用起子开啤酒瓶盖、拿扫把扫地、钓鱼竿,这些都是利用杠杆原理,有的是省力杠杆、有的是费力杠杆,请判断。这些问题提出后学生兴致很高,他们各抒己见,热烈讨论,强烈地感受到物理就在身边。随后,不断地有学生提出类似的问题,显然,学生的观察能力、探究能力得到了发展,我们的物理课堂也生机盎然、充满活力。

《基础教育课程改革纲要》指出,“教师在教学过程中应与学生积极互动,共同发展。”“教师应创设能引导学生主动参与的教学环境,激发学生的学习积极性,培养学生掌握和运用知识的态度和能力,使每个学生都能得到充分的发展。”因此,在新的课程背景下,教师应有新的教学理念,新的教学方法,以改进课程教学为突破口,结合学科特点及学生实际,大胆实践,勇于创新,通过课堂教学的精心设计,扎扎实实地推进课堂的有效性教学,最终达到提高教学质量的目的。

参考文献:

[1] 中华人民共和国教育部.物理课程标准[M] .北京师范大学出版社,2003.

[2] 中华人民共和国教育部.物理课程标准解读[M] .湖北教育出版社,2003.

[3] 黄碧秀.中学物理教学参考[M] .陕西师范大学杂志社,2006.

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