“双减”背景下初中物理家庭小实验的应用策略研究

张 考

(毕节市第一中学,贵州 毕节 551700)

“双减”,全称为《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》,在学科教学与学校教育方面,重点强调了“减轻学生过重作业负担”“提升学校课后服务水平”两个问题。而初中物理家庭小实验,是一种新颖的物理课后作业,更是丰富学校课后育人活动的一个思路。教师可以根据学生物理学习需要,为其提供一些家庭小实验建议,使其利用课余时间进行有趣有用的物理探究,打破传统的“做作业”巩固学习模式,锻炼学生动手实践能力。

一、物理家庭小实验特点

(一)操作简单

有别于课堂演示实验、分组实验,家庭小实验属于学生在课后自主完成的实验,大部分的原理都比较简单,这直接决定了其操作简单性,如“吹不大的气球”“水漫金山”等。[1]在进行此类实验时,学生可以设计相对简单的实验方案,简化操作步骤。并且,在简单的操作下,实验现象明显、易于观察,能够使学生以最简单的方式说明或解决物理问题。

(二)趣味实用

如果说课堂实验是为推进教学而设计的,那么家庭小实验就是为保持学生物理学习和科学探究兴趣而设计的,具有趣味性高优势,可以使学生在课外,依旧对物理拥有极高探索热情。受此影响,在家庭小实验中,学生可以根据自己感兴趣的生活现象独立设计科学探究过程,积极发挥想象力,这在培养其乐学品质、创造能力等方面,具有很好的实用性。

(三)呼应教材

常见初中物理家庭小实验中,一部分内容源自教材,如“测量不同水果的密度”等,一部分源自生活和网络,如“制作创意小台灯”等。但不管如何选题,初中物理家庭小实验只有一个应用目的——补充教材实验,为培养学生核心素养服务。这使其能很好地呼应初中物理教材,也为教师深挖教材内涵、丰富实验设计奠定了基础。

二、初中物理家庭小实验应用策略

(一)辨别功能,明确目标,针对应用家庭小实验

实践表明,初中物理家庭小实验具有不同功能。在不同阶段、不同条件下应用家庭小实验,对实现初中物理教学目标的积极影响存在一定区别。所以在应用家庭小实验时,教师要明确教学目标,准确辨别其功能,提高针对性。

1.辅助预习,让“教”事半功倍

为明确家庭小实验是否具有辅助预习功能,笔者对本校物理学科教师进行了问卷调查,并通过网络发放了一些调查问卷。回收后的问卷信息显示,在初中物理理论或实验课前,鲜有教师存在鼓励学生设计家庭小实验的习惯。但在教师鼓励学生提前感受家庭小实验的情况下,多数课堂教学效果更加优良。这说明,家庭小实验在辅助预习方面有一定优势。教师在“双减”背景下应用初中物理家庭小实验,可以将其融入预习。

例如:“寻找光的秘密”。教师提醒学生准备激光笔(或小激光器)、果冻、水、喷水壶等实验器材,使其在预习“光的直线传播”新课时,自主设计“将一束激光分别射入空气、水和果冻”实验过程,结合家庭小实验观察并总结光的传播路径。学生通过自主设计以上实验过程感受光的传播路径,初步认识“光的传播”,为在课堂探究“光”“光源”“光线”以及“光的传播速度”打好基础。

2.激趣思考,让“学”兴致勃勃

《尚书·洪范》中写道“思曰睿,睿作圣。”意思是“思考要通达,思考通达就能成为圣明的人”。在探索初中物理的过程中,学生只有积极思考物理现象、问题,才能真正触摸物理本质,形成对理论的正确认识和理解。但是由于物理学习较为抽象,部分学生缺乏思考动力。教师可以在学生抽象探究理论之前安排家庭小实验,利用其趣味现象,激发学生抽象探究好奇心,增强其对相关理论的求知欲,使其学习达到“兴致勃勃”状态。[2]

例如:“好玩儿的遥控器”。用遥控器控制电视机是在学生生活中经常发生的事情,但是,因为遥控器没有对准电视、遥控器被遮挡而“控制无效”的情况也普遍存在。这种现象的原理是什么?怎样利用“光”的知识开发遥控器控制电视的更多办法?学生充满好奇。在这一前提下开展该家庭小实验,让学生自主探索遥控器的不同“玩法”,找出遥控器与电视机之间的“光的传播”规律,促进他们对“光现象”的深层主动探究,深度思考“光的直线传播”条件。实验器材包括电视机、遥控器、镜子、毛巾等。学生可以根据在家庭生活中“看电视”经验,设计以下个性化实验过程:①将遥控器对准电视机,控制电视;②用毛巾包住遥控器,对准电视机,控制电视;③使遥控器不正对电视机,尝试控制电视;④在遥控器对准墙面或其他物体的情况下,想办法通过遥控器控制电视。

经过这些家庭小实验过程,一些观察力高、好奇心强的学生,还能在自主探索和操作中,发现“光的反射”秘密,对新课“光的反射”产生更高学习积极性。

3.巩固课堂,让“学”知行合一

受课堂演示实验教学形式与有效教学时间等因素的影响,在课堂探究物理实验时,一些学生不能很好地体验实验过程、观察实验步骤与现象,这影响了他们对初中物理实验技巧的掌握,也在一定程度上限制了他们对原理、概念的理解,不利于学生独立的物理实践。而利用家庭小实验的实用性丰富课后巩固学习活动,能够有效解决这些问题。

例如:“制作创意小台灯”。学生认识电路、体验“连接串联电路和并联电路”实验过程,目的在于深刻认识电路的组成结构和工作原理,掌握电路连接技能,根据实际需要组装电路。但在课堂上,学生亲自设计和组织电路的时间十分有限。于是,应用此家庭小实验,为学生提供LED灯、开关、铁丝、电线、绝缘胶带等器材,鼓励他们自主补充粘土、粗细不同的吸管、空牛奶盒、空心圆球、硬纸板、水泥等器材,设计并进行实验。此时,考虑到部分学生对相关内容尚未形成透彻的理解,教师还可以给予其一些操作提示。比如,在布置家庭小实验任务的同时,向学生提供“创意小台灯参考制作方案”,点拨学生借鉴、优化该方案,利用生活中的废旧材料制作具有个人特色的创意小台灯。

创意小台灯参考制作方案:

步骤1:在LED灯带背部贴上双面胶;

步骤2:剪去空牛奶盒的一侧,将灯带粘在牛奶盒里;

步骤3:把吸管套在电线上,安装在牛奶盒里;

步骤4:把铁丝拧成喜欢的台灯形状,插入粗吸管,起到固定和美观作用;

步骤5:浇筑水泥块,固定粗吸管下端。

有学生用空心圆球代替牛奶盒,有学生将牛奶盒剪成不同形状,更有学生用一个开关控制两条LED灯带,每个小台灯都充满创意,强化其“组装电路”学习体验,锻炼其独立组装电路的能力。同时,学生深化“电路的基本连接方式有两种”“把电路中的元件依次连接起来,电流流经第一个元件后又依次流经其他的元件,叫做串联”等理论认知,轻松实现“知行合一”的学习,达到综合巩固课堂教学的目的。

4.丰富活动,让“教”全面育人

家庭小实验使学生亲身感受物理知识生成过程,以趣味有效的方式验证教材理论,能够将学生对物理的感性认识轻松转化为理性认识,对初中物理“全面育人”大有帮助。而充分发挥家庭小实验“全面育人”功能,要求教师在学生实验过程中,尽可能安排更加丰富的活动,多方面锻炼学生能力。

依然以“制作创意小台灯”家庭小实验为例。在鼓励学生利用课余时间进行实验的基础上,教师可以提出以下建议:用你喜欢的方式查阅资料,了解台灯内部电路结构;制定个性实验方案,呈现在书面上;根据你的创意小台灯制作过程,绘制电路图;拍照或录制视频,记录你的实验过程,注意各步骤操作细节;书写实验报告,分析你在实验中遇到的问题,针对其他同学遇到的实验问题提出解决办法……从实验计划、解决问题等方面,对学生科学探究思维与能力进行强化训练,丰富学生对应学习活动,具有“全面育人”之效。特别是在“绘制电路图”建议中,有利于学生吸收和内化物理中的图形思想。

(二)依标设计,补充教材,完善家庭小实验计划

始终明确初中物理家庭小实验目标,在教学中用好其丰富功能,要求教师准确把握其内涵、特点与方法,具备良好的家庭小实验研究和设计能力。[3]

展开来说,教师首先要依照课标(《义务教育物理课程标准2022年版》)设计初中物理家庭小实验教学计划,在有所侧重基础上,合理调控测量类实验、制作类实验、开放探究类实验等家庭小实验结构,充分发挥课标引领作用。其次,教师要聚焦物理教材,整合、优化教材实验,根据初中物理教材“实验”“动手动脑学物理”等实验情境,创新家庭小实验内容,增强家庭小实验与教材实验相关性,确保学生能够在课后独立实验中有策略地巩固教材内容。再次,要挖掘生活中的实验要素,补充教材内容。从声、光到电、磁,初中物理与生活息息相关,一些教材中的物理现象,也普遍存在于学生生活。这使教学不仅要培养学生对教材内容的学习和应用能力,还要以生活为载体,鼓励学生观察、应用生活中的物理现象,动脑解决生活的物理问题。最后,还要关注实验安全性、科学性、可行性。家庭小实验是学生要利用课后时间自主完成的一种实验,教师无法进行实时监控,家长也不能全过程监督,这样,安全问题就十分重要了。教师要按照以上思路制定家庭小实验教学计划、预设学生实验器材与过程时,全面评价、提高其安全性,甚至在必要时,去除部分实验。以人教版初中物理教材八年级上册为例,具体计划可见下表。

表1 人教版初中物理八年级上学期家庭小实验计划

在教材“实验”“动手动脑学物理”基础上不断丰富,融入学生在生活中自主发现、自觉关心的物理现象,让家庭小实验充分满足学生进行物理科学探究的真实需要,促进其在初中物理教学中的全面应用。

(三)嵌入技术,优化环境,促进家庭小实验实施

初中物理家庭小实验的应用,不仅是将家庭小实验任务布置给学生,教师还要与家长形成合力,为学生创造良好的科学探究环境,在学生需要时,远程启迪其思维,帮助其解决家庭小实验难题,培养学生积极的物理探究情绪,以真正促进家庭小实验的实施。对此,教师可以将“信息技术嵌入初中物理教学”视为首选,以鼓励家长设置“家庭实验角”为辅。比如,利用区域智慧教育平台展开教研,共享家庭小实验教学计划,交换家庭小实验应用资源,一边扩大家庭小实验设计与应用视野,一边将重要资料发送给学生,便于学生查看,使其可以在网络学习资料支持下,设计更加兼具个性与可行性的家庭小实验方案,进行特色更强、效能更高的家庭小实验活动。与此同时,通过“告家长书”等媒介,鼓励家长在家中开辟一块专门的物理实验空间,为学生进行家庭小实验提供环境支持。

例如,八年级下册“摩擦力”教学中,根据教材“动手动脑学物理”问题4设计家庭小实验(任务单如下),并在微课视频中,出示实验范例,便于学生调整实验操作。

“接触面对滑动摩擦力大小的影响”物理家庭小实验任务单 在做“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,有的同学提出滑动摩擦力的大小与接触面积有关。如果做这项研究,你认为应该如何设计这个实验?

在嵌入技术基础上,教师可以适当衔接“家庭小实验”与“演示实验”。针对一些存在一定设计与操作难度的家庭小实验,为保障后进生学习质量,教师可以在提示实验方案的同时,录制微课视频,演示对应操作过程,将其通过微信、QQ等媒介发送给学生。学生自主下载视频,先观察、学习,后创新、操作,能够大大增强家庭小实验收获。

(四)素养导向,监督总结,系统评价家庭小实验

检验学生物理核心素养在家庭小实验中的发展情况,评价是最有效的方式。在评价中,学生可以进行自主反思和互评,家长和教师可以根据其家庭小实验表现,对其科学探究、科学思维等品质进行点评,以此调控初中物理家庭小实验应用模式。[4]此外,评价具有一定监督作用,可以为学生施加适当压力,使其认真对待家庭小实验,形成健康的课后学习态度。

教师应以表现性评价为主。例如,以下“初中物理家庭小实验表现性评价表”。在评价表中,基于设计理念、实验器材和装置、实验方案和过程、实验记录和讲解、科学态度五个维度设置评价指标,从实验理性分析到感性体验,展开系统评价。在其长期影响中,学生不仅可以持续发展初中物理实验素养,深化物理观念与科学思维、科学探究,还能自觉涵养科学态度与责任。

表2 初中物理家庭小实验表现性评价表

三、结语

“双减”背景下,如何深化家校共育,如何科学利用学生课余时间,如何让学校课后服务满足学生多样化需求,都是教师要思考的问题。初中物理家庭小实验的有效应用,是对学生物理学习、终身发展有益之举,也是学校践行“双减”的新思路,有良好发展前景。教师要提高初中物理教学能力,认识到学生对物理的有效学习源自亲身感知和实践操作,对家庭小实验展开优化设计和有效应用。