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基于教学生活化的初中物理教学实践

2024-01-07吴敏苏

新课程·上旬 2023年14期
关键词:凸透镜照相机物理

吴敏苏

“由生活到物理学,由物理学到社会”是中学物理教学的主要理念。在中学物理课程中,要立足学生所处的现实环境,建构一套将物理与生活相联系的课程体系。在教学时,教师应该充分利用学生的现有经验,利用提问的方式来学习知识,最后应用到现实生活中,对这些知识进行测试和运用。

教师要将重点放在对学生的指导上,通过自主体验、合作探究等学习方法,让学生获取具有生命力的学科知识、技能、方法,并将其学以致用,并对现实生活中的问题进行创新性的解决,进而让物理学科的核心素养得到提高。

一、实验引入——在活动中激发学习兴趣

本节课程的导入,大部分教师都是以对“凹透镜成像定律”的回顾为依据来进行教学的。然而,要想将学生从原来的分心状态中拉回来,迅速地将他们带入物理学习的情境中,就需要另辟蹊径。在此基础上,笔者对生活、物理、社会中的人眼的视觉暂时性知识进行了相应的调整,使其在生活、物理、社会等方面得到了很好的应用。

▲教学片段1:感受视觉暂留

师:有没有一个平常打字速度很快的学生,愿意到讲台上帮助老师做一个项目?

学生活动:提前在前面和后面两个PPT上分别贴好了一个鸟笼和一只麻雀的照片,其中一位学生迅速在键盘上的pgup和pgdn之间进行了转换,而其余的人则是在屏幕上进行了观察。因为受到开关速率的制约,所以最终效果并不是很好。

教师把事先贴好的中等尺寸的鸟和雀儿图案的硬纸板拿出来,再把一根竹筷插入其中。

教师:要达到“快”的目的,就必须使我们的筷子转动得很快。

学生活动:将该设备装配好后,用一双筷子迅速转动,可以看到一只小麻雀在鸟笼中飞来飞去。

师:这是怎么回事?因为我们的双眼具有视觉短暂停留的能力,可以让自己的视野停留在0.1秒到0.4秒之间。所以,在0.1秒至0.4秒之间,当在一个鸟笼中发现一只麻雀时,会有一种鸟儿飞入鸟笼的错觉。

(设计意图:常言道,好的开始是成功的一半。如果在新课引入时,能够设计出具有悬念的、新颖的、能够激发学生的学习兴趣的活动,那么就可以为整个课程的教学打下堅实的基础。在现实世界中,影视作品就是利用了人类的视觉暂时停留的特性,在教学过程中,通过各种设备来模仿,既能调动学生的学习热情,又能为接下来的“眼睛”的学习打下良好的基础。通过对该课程的实施取得了良好的效果,并获得了学生的好评。)

二、自主探究——在合作中培养学生的实践能力

如图1,在上课之前,教师要提前准备好一根内径4 cm、长约7 cm的PVC塑料管(内置直径4 cm、焦距10 cm的凸透镜)作为镜头,另外还要准备硬纸片、橡皮筋、胶带纸、半透明纸、剪刀等。

▲教学片段2:体验照相机的工作原理

教师让学生按照自己的认识,使用桌子上的工具制作一个模型。

(布置任务之后,学生开始窃窃私语……)

师:对于我布置的这个任务,你们还存在什么问题?

生:我们必须先了解照相机的基础构造。

教师与学生一起剖析该照相机的结构:请参阅图2,照相机的透镜为一凸透镜,其感光膜等同于一张光幕,并以一张不透光的塑胶膜取代。在此基础上,让学生自己动手做一个照相机的模型。

学生活动:将一张纸条卷曲到足够放入镜框内,然后用一张纸条粘在镜框上,做成一个暗盒子,再用一根橡皮筋将一张半透明的纸条遮盖起来,来模仿电影。在制作完毕之后,让学生使用自己做的照相机对书桌上燃烧的蜡烛进行观测,调整暗箱的长短,就可以在半透明纸上获得清楚的烛焰的图像,进而体会到照相机的工作原理。

教师对有问题的学生进行巡回辅导。

学生活动:拿出自己制作的照相机,再次看一遍台上的烛火。调整暗盒的长短,学生再一次在半透光纸上看到了蜡烛火焰的影像,并体验影像的尺寸、距离的改变,亲身体验照相机的调整原理。

教师总结:随着照相机距离被摄对象距离的增大,图像尺寸也随之减小。

(设计意图:心理学的研究结果显示:人的运动记忆效率要高于语言文字的记忆效率,人的思维活动是建立在情感资料的基础之上的,而情感资料是思维活动的根据。这就需要在课堂上,让学生自主完成自己的知识建构,让他们对所学的东西有自己的理解和发现,而非简单照搬。无论照相机如何发展,它的原理以及它的主要组件都是大同小异的,因此,通过亲手制造一台模拟照相机,可以让学生对照相机的结构和构成有更深的了解,提高学生实际操作的能力。)

三、化解认知冲突——培养学生的创新精神

▲教学片段3:眼睛的调焦原理

师:既然每个人都制作好了一台照相机,并且进行了仿真,那么你们有没有一种成就感?事实上,我们每一个人都拥有一台魔法相机,这台相机就是我们的双眼,它们可以让我们看到这个五光十色的世界。

活动:教师与学生一起合作,通过观察照片来了解眼球的结构。

师:“眼睛”就像一台魔术照相机,把“眼睛”与“照相机”进行比较,你会有哪些新的认识或问题?

学生小组讨论。

生:要使照相机的屏幕上显示出一个清楚的图像,我们在安装好透镜后,可以调整屏幕。但是,眼球的晶体与视网膜的间距是恒定的,也就是说,眼球的像距是恒定的,那怎样才能在眼球中获得清楚的图像?

师:这是一个非常奇妙的现象,它的镜片的平面和凸度是可以调整的,从我们之前所学习到的,镜片的平面和凸度变化时,其焦点也会随之变化。意思是,我们的眼睛可以维持其像距不变,但是可以调整镜片的平凸程度,从而调整镜片的焦距,使其在视网膜上形成一个清楚的像。换言之,人的眼球是一种很有规律的聚焦系统。

师:远望时,眼睛的眼睑松弛,晶体变细,焦点变得更长,来自远方的光线正好集中到眼底,人们就可以清晰地看到远方的景物了;近距离观看时,眼睫状体缩小,由近而远的事物发出的光线,再聚集到视网膜上,就可以清晰地看到近而远的事物。这是一种视觉效果,可以让你看到远处和近处的东西。

(设计意图:在“冲突”的生成、消解和发展中,学生的学习是一个不断发生、发展和消解的过程。在此基础上,对视觉与照相机之间的“聚焦”进行了细致的区分,从而引发了对视觉的认识上的碰撞,从而给了他们很好的提示或启发。这样不仅可以营造出一种紧张的气氛,而且可以刺激内在的需求,使思想更加活跃;也可以使学生在质疑和解疑的同时,更好地进行研究性学习,从而为教师的教学工作奠定坚实的基础。在教学实践中,教师要擅长为学生创造认识上的矛盾,使他们能够更好地利用现有的学习体验,积极地构建新的认识,使他们的思想在“冲突”中得到发展,从而使他们的认识结构得到进一步的改善与优化。)

四、知识运用——利用物理知识解决实际问题

▲教学片段4:视力缺陷的矫正

师:学生患有“近视”或“远视”,都是由于晶体过于扁平或突出所致。假如我们的眼睛有瑕疵,又该怎样去纠正?老师给同学们看一份度量表,请眼睛近视或远视同学戴上眼镜看一看,然后再取下眼镜看一看,说说感觉如何。

生:模糊。

师:你们觉得不清楚(模糊不清)是因为“像”没在视网模式中,不戴眼镜怎么能看到视力表呢?

生:可以靠近视力表。

师:想象当近视的同学不戴眼镜的时候,他的视觉图像会出现在他的视网膜上的什么地方?

生:也许是在视网膜之前。

师:好,我们能不能按照大家的猜想,进行一项试验来证实一下?请同学们一起来讨论和分析。

师:我们要如何模仿人的眼球构造呢?

生:用凸透镜取代水晶体,用光学屏幕取代视网膜。

师:好吧,那怎么示范给大家看呢?

生:我们首先让凸透镜戴上近视的人的眼镜镜片,让烛火在屏幕上形成一个清楚的图像,再把眼镜拿开,看屏幕上图像的变化,直至屏幕上再次显示清楚的图像。

教师总结:近视的人应该佩戴凹面镜片,它的功能是散射光,将清楚的影像从晶体中向后移动,以形成视网片、膜片。

师:非常好,依此想法,我们也能为远视者设计出一套矫治方案。

教师指导,学生做试验。

师:远视眼睛应该佩戴凸透镜,凸透镜主要起到聚光的效果,使清楚的像相对于晶体向前移动,这样就能形成在视网膜上。

生:眼睛是心灵之窗,每个人都想拥有一对明亮的眼睛。所以我们如何才能保护好自己的双眼?大家可以参考相关文献,谈谈近视的原因以及如何防治。

(设计意图:在中学物理教学中,教师应以提高学生的科学素质和创造能力为主要目的。在教学的时候,教师要突破常规的教学方式,挣脱传统教学方式的束缚,坚持以人为本的现代化教育思想,最大限度地调动学生的发展潜力,勤于实践,要敢于提出疑问,提升学生获得新知识,分析、解决问题和交流与合作的能力。)

五、物理教学生活化反思

(一)以具体实物启发抽象思维,突破教学难点

在学习制作简易相机的时候,有许多知识点和操作步骤即使没有教师的讲解,学生也能够很好地消化,比如,用凸透镜当镜头、保鲜膜当胶片,并且不易遗忘,与真正的相机相比,这种简单的相机更能突出这两种元素,让学生更好地理解相关知识点。抽象的知识与学生的经验和现实的情境都是很遥远的,因此,在课堂上,教师要给抽象的知识提供一定感性内容支持,让难以触及的、抽象的事物在学生的脑海中變得更加真实,更有意义,从而帮助学生开展自我构建。

(二)以亲历制作优化学习过程,培养探究兴趣

在物理教学中,教师要充分地使用生活物品、器具、材料等开展物理实验。这种方式既可以提高学生的学习热情,又可以拉近物理学习和生活的距离,使他们对科学的真实性有深刻的认识,了解到科学与社会、科学与生活的紧密联系,从而进一步反映出“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程理念。

(三)以实践体验丰富学习内涵,回归学科本真

科学探究的本质是思维螺旋发展的过程。通过科学的探索,我们可以将隐藏在物理现象中的物理本质挖掘出来,让学生亲身经历这个探索的过程,从而让学生从感性走向理智,这就是将概念规则的逻辑层面显性化的一个过程。通过对相机构成的了解,到对其成像规律的掌握,让学生对“视觉的缺陷与矫正”有了更多的认识,也能与双眼进行对比,对两者的不同之处进行剖析,进而对实习内容进行更深层次的探索,最后回到物理教育的实质。

六、结论

“生活即教育”是陶行知关于生活教育的一种观点,在教育过程中,教师要指导学生在现实的环境中去寻找问题,使学生能够将自己所掌握的物理知识融入现实的环境中去,并将其作为一个整体来考虑,这样才能使学生的学习效果更好,才能最终实现提高学生物理核心素养的目的。

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