初中物理实验教学生活化的实践应用研究

张正成

(定西市临洮县衙下中学,甘肃定西,730500)

物理作为初中阶段的一门核心学科,有着抽象性和系统性的特质。这种特质给学生带来了挑战,也给培养学生的抽象思维能力提供了宝贵的契机。《义务教育物理课程标准(2022年版)》(以下简称新课标)提出,要“贴近学生生活,符合学生认知特点,激发并保持学生的学习兴趣,让学生通过学习和探索掌握物理学的基础知识与基本技能,并能将其运用于生活、生产实际”[1]。该理念鼓励教师将教学内容与日常生活紧密结合起来,通过挖掘生活中的教育资源,以更加生动、直观的教学方式呈现知识,从而拉近学生与知识之间的距离,激发学生的学习兴趣。基于此,本研究以生活化教学理念为出发点,从教学内容的优化、教学方法的创新等多个层面,深入探讨实现初中物理实验教学生活化的具体路径,为广大教师提供参考与启示。

一、实施价值

在初中物理实验教学中,传统的教学方法通常以教材章节为主线,学生通过教师的引导、讲解和实验操作来获取知识。这种模式往往限制了学生自主思考和主动探究能力的发展,导致学生的物理素养无法得到有效提升。为了改善这种情况,教师可以引入生活化教育理念,将物理实验教学与生活实际紧密结合起来:一方面,创设贴近学生生活的教学情境,引导学生利用自身的生活经验和观察能力来探索物理知识,从而激发学生的学习兴趣,促使学生更加主动地参与到实验中;另一方面,生活化教学策略能够使物理知识自然融入学生的日常生活,引导学生关注身边的物理现象,激发学生探索物理现象背后的科学原理的好奇心,引导学生运用所学知识进行探究,加深学生对物理知识的理解,培养学生的实践能力和创新思维。[2]

二、开展原则

(一)贴近性原则

初中物理生活化实验的核心在于贴近学生的真实生活。新课标明确指出,物理教学应与学生的生活经验结合起来,引导学生从生活走向物理,再从物理回归生活。[3]因此,实验设计应紧密关联学生的日常生活环境,以常见物品或现象为实验素材,将抽象的物理原理与现实生活紧密相连,深化学生对知识的理解。贴近性原则也体现了新课标中“以学生为本”的教育理念,通过关注学生的兴趣和生活经验,教师可以更好地激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性和参与度。

(二)启发性原则

新课标强调培养学生的科学探究能力和创新精神。[4]在生活化实验的设计中,教师应注重实验的启发性和探究性,通过设计具有挑战性和探索性的实验任务,引导学生主动观察、思考和解决问题,鼓励学生提出自己的猜想和假设,并进行实验验证。这种教学设计符合新课标中“注重过程与方法”的教学要求,重视学生的学习过程和方法体验,有助于培养学生的科学探究能力和创新精神,让学生在实践中发现物理的魅力,激发学生对科学探索的热情。

(三)安全性原则

安全是初中物理生活化实验开展的首要前提,教师在设计生活化实验时,必须充分考虑实验的安全性,确保学生在操作过程中不会受到伤害,这包括选择无毒无害的实验材料,设计安全可靠的实验步骤,以及提供必要的实验指导等。教师还应在实验前对学生进行详细的安全教育,让学生了解实验中的潜在风险并掌握应对方法。在实验过程中,教师应始终保持警惕,及时纠正学生的不安全行为,确保实验顺利进行。

三、实践策略

(一)融入生活情境,点燃学生实验热情

建构主义教学理念认为,学习是学生基于自身经验主动建构知识的过程。[5]在这一框架下,将物理实验与日常生活情境结合起来,有助于学生在已有经验的基础上构建新的物理知识体系。将物理实验与生活中的现象、问题联系起来,能够让学生更容易找到学习的切入点,从而更积极地参与到实验中。

情境认知理论认为,知识是在特定情境中通过活动与合作获得的。[6]因此,将物理实验置于日常生活情境中,能够为学生创设一个有意义的学习环境。在这样的环境中,学生不仅能够观察到物理现象,还能够动手操作,从而更深刻地理解物理概念和原理。由于部分物理实验原理较为复杂,学生经常感到困难晦涩,缺乏主动进行实验的动力。为激发学生对实验的兴趣,教师可以尝试将物理实验与日常生活紧密结合起来,采用生活化的教学策略。以摩擦力教学为例,教师可以设计一个简单而富有启发性的实验——利用学生手边的日常物品,如书本和桌面,让学生尝试推动书本并感受阻力,直观地理解摩擦力的概念。

(二)提升实验指导质量,实现实验教学生活化

生活化的实验教学对于激发学生的学习动力具有显著的效果。传统的实验教学模式偏重理论验证和机械性的操作训练,易使学生在实验过程中感到单调和缺乏兴趣。[7]教师将实验内容与学生的日常生活紧密联系起来时,物理知识的实用性和趣味性得到展现,使学生能够直观地看到物理原理在现实生活中的应用,更深刻地认识到学习物理的重要性和意义。

要想确保物理实验过程严谨有序又贴近学生的日常生活,教师的实验指导尤为关键。教师需要为学生提供详尽而具体的实验指导,确保学生在实验过程中能够明确每一步的操作要求和注意事项。通过清晰的步骤演示和细致的实验操作的讲解,教师能够帮助学生逐步建立起对物理实验的整体认知,有助于培养学生的物理思维能力,引导学生在实验过程中树立严谨的科学态度并养成良好的实验习惯。

(三)深入教材寻实验,贴近生活探科学

1.徒手探秘实验,激发科学兴趣

在新课标的指引下,“从生活走向物理,从物理走向社会”成为初中物理教育的核心理念。这一理念强调物理知识与日常生活的紧密联系,以及物理知识在社会实践中的广泛应用。为了贯彻落实这一理念,初中物理教育应当积极采用生活化的教学方式,将抽象的物理知识与学生的实际生活经验结合起来,通过直观、生动的教学形式增强学生的感知和认知。

“徒手探秘实验”作为一种生活化的教学方式,具有独特的优势,不需要复杂的实验器材和烦琐的实验步骤,只需要利用学生身边常见的物品或环境便能进行。“徒手探秘实验”不仅能够激发学生的学习兴趣和好奇心,还能够让学生在实践中体验到物理知识的魅力和实用性。教师可以组织鼓掌实验、搓手实验、掰手腕实验等,引导学生探究力学物理现象。通过观察和分析实验现象,学生可以更加深入地理解物理概念和规律,培养观察能力,增强实验技能。

2.废旧物品再利用实验,巧手操作提技能

在初中物理实验教学中,教师可引导学生将废旧物品巧妙改造为实用的实验工具,激发学生的创造力和对物理实验的兴趣。[8]废旧物品的巧妙利用不仅是对资源的有效回收,更是对学生实践能力和创新思维的一次深刻锻炼。首先,这种变废为宝的做法极大地激发了学生的创造力。面对一个普通的废旧物品,学生需要思考如何将其改造成与物理实验相关的工具。这种思考过程是对学生创新思维的锻炼,学生需要分析物品的物理特性,考虑其可能应用的场景,然后设计出合理的改造方案。其次,在改造过程中,学生需要动手进行各种精细的操作,这不仅要求学生具备一定的手工技能,还需要学生有足够的耐心,以确保改造结果的准确性和实用性。此外,利用废旧物品进行实验还有助于培养学生的环保意识。通过亲身参与废旧物品的改造和利用,学生能够更深刻地认识到资源的宝贵和环保的重要性。

(四)着重生活实验演示,提升实践操作技巧

在初中物理实验教学中,采用生活化的实验演示方法是一种极为有效的教学策略。将复杂的物理实验原理与简单易懂的生活实例结合起来,能够为学生搭建起一座通往物理世界的桥梁,使学生在轻松愉快的氛围中掌握物理知识,提升实践操作能力。[9]生活化的实验演示方法具有很强的直观性和趣味性,能够有效地吸引学生的注意力,激发学生的好奇心和探究欲望。教师可以利用日常生活中的常见物品或现象,设计简单易懂的实验来解释物理原理。这不仅能够让学生通过观察实验现象直观地理解物理概念,还能够让学生亲身参与实验,加深对物理知识的印象。生活化的实验演示方法还有助于培养学生的实践操作能力。在观察实验现象的过程中,学生需要动手进行操作,如测量、记录数据等,这不仅能够锻炼学生的动手能力,还能够培养学生的观察力和实验技能。通过不断地实践操作,学生能够逐渐掌握物理实验的基本方法和技巧,为日后的物理学习和科学研究打下坚实的基础。

四、教学设计——以“大气压强”为例

(一)教材分析

“大气压强”是人教版初中物理八年级下册的学习内容,这节课的主题是探索大气的物理特性,具体内容包括大气压的存在性、托里拆利实验、气压计的应用和大气压的应用实例。在教学策略上,教师将借助一系列精心设计的实验演示和贴近生活的实例,引导学生感受大气压在日常生活中普遍存在,以及大气压对生活产生的深远影响。在教学过程中,教师通过探究式实验,引导学生积极动手操作,观察实验现象,思考并总结原理。通过直观的实验体验,学生对大气压存在的认识逐步提升,并能够利用所学知识解释日常生活中相关现象。

(二)学情分析

学生在本课程前两阶段已掌握了固体和液体的压强知识,但对大气压强的理解不足。本节课将借助实验和生活案例,引领学生直观感知大气压强。学生通过自主探究、小组讨论,以及配合多媒体辅助,运用所学知识解决新问题,加深对大气压强的认识。本节课的目标是巩固压强知识,培养科学探究精神、观察和分析能力。本节课的教学设计如图1所示。[5]

图1 “大气压强”实验生活化教学设计

(三)教学过程设计

1.引入新课

【教学活动1】首先,教师进行一个简单的演示实验,即向玻璃管中倒水,水立刻流了出来,同时询问学生:有没有什么办法可以让水不流出?有学生提议,用手堵住玻璃管的两端。教师采纳了学生的建议,并实际操作,用手堵住了玻璃管。接着,提出第二个问题:如果松开下方的手指,水会流出来吗?学生开始观察、思考并交流看法。之后,教师松开了下方的手指,学生惊讶地发现,水并没有流出来。教师趁机引导学生思考:是什么原因导致水没有流出?通过演示实验和问题引导,教师成功激发了学生的学习兴趣,为接下来的新课学习做好了铺垫。

2.新课讲解

(1)大气压强的存在

【教学活动2】有了对大气压强的初步认识后,可进一步巩固和拓展学生的理解。教师提出一个问题:翻转盖着硬塑料片的空杯子会发生什么?学生预想硬塑料片会落下。教师演示后,学生惊讶地发现硬塑料片并未落下。教师引导学生思考,使他们认识到这是大气压强的作用。这一活动旨在通过问题提出、实验演示和思维引导,激发学生的探究欲望,培养学生的科学探究精神和提高科学现象的理解能力。

【教学活动3】在完成上一个实验活动后,学生对大气压强的作用有了一定的认识,教师紧接着又安排了一个实验活动,即“瓶吞鸡蛋实验”。这个实验不仅与上一个实验活动紧密相关,而且更加直观和有趣,有助于进一步加深学生对大气压强的认识。教师先引导学生进行“瓶吞鸡蛋实验”,为学生提供必要的指导和支持。在实验过程中,学生观察到了一个有趣的现象:鸡蛋被吸进瓶子内部。实验完成后,教师组织学生进行交流讨论,引导学生用大气压强的知识解释所观察到的现象。学生积极参与讨论,纷纷发表自己的见解和想法。通过讨论和总结,学生对实验现象有了更深入的理解,并得出结论:鸡蛋在大气压强的作用下被吸入瓶子。

【教学活动4】为了进一步巩固和加深学生对大气压强的理解,教师介绍马德堡半球实验和铁桶实验,并播放相关的实验视频。通过观看视频,学生更加直观地感受到大气压强的作用,对大气压强的存在和作用有了更深刻的认识。之后,教师提出了一个新的问题:如何测量大气压的大小呢?这个问题进一步激发了学生的探究欲望,学生开始思考并讨论可能的测量方法,对未知的测量过程充满了好奇和期待。

(2)大气压强的测量

【教学活动5】在教学过程中,教师回顾了覆杯实验,强调了大气压使硬塑料片保持原位的现象。接着,教师提出了一个问题:能否用长玻璃管代替塑料杯来测量大气压强?为了帮助学生理解,教师播放了实验视频,视频中,水柱高度竟达十米,超出实验范围,这引发学生思考采用其他测量方法。有学生提出通过提高液体密度来增大压强。教师认同这一思路,并鼓励学生进一步探究。教师在教学过程注重引导学生自主思考,加深学生对大气压强测量原理的理解。

【教学活动6】随着学生对大气压强测量方法的讨论渐入佳境,教师可适时引入另一个经典实验——托里拆利测定大气压强的实验。首先,教师播放托里拆利测定大气压强的实验视频,并强调观察细节和思考影响结果的因素的重要性。学生在观看过程中积极思考交流。视频结束后,学生提出看法,教师不急于评价,又播放了一段详细展示实验关键步骤和误差来源的探究视频。通过这两段视频,学生更深入地理解了实验的严谨性,并明确了影响实验结果的因素。

【教学活动7】为了加深学生对以上实验的理解,并让学生有机会亲身实践,教师展示了金属盒压强计和水银压强计,并重点演示了金属盒压强计的使用,包括读数、调整灵敏度等关键步骤。随后让学生动手练习,熟悉操作。教师还简要介绍了灭火器定期检查气压计的重要性,将物理知识与日常生活联系起来。这一活动旨在培养学生的动手能力,增强学生将物理知识应用于实际生活的意识。

【教学活动8】在完成金属盒压强计和水银压强计的展示与操作练习后,学生基本掌握了测量气压的方法。此时,教师可引导学生根据教材动手制作气压计。在制作过程中,学生了解到气压计的工作原理:瓶内气压支撑水柱,气压大小决定水柱高度。这一活动旨在鼓励学生自由发挥,培养学生的科学探究和创新能力。通过实践,学生既解决了问题,又提升了科学思维和动手能力。

【教学活动9】最后,教师将话题引向与大气压相关的社会热点,让学生观看图片,直观感受大气压在日常生活中的广泛应用。此外,通过了解与大气压相关的社会热点,如高原地区的边防官兵如何克服恶劣气候等,学生进一步认识到和平生活来之不易。这培养了学生强烈的社会责任感和爱国情怀。

(四)课后巩固

本次课后作业是运用大气压原理解释生活中的常见现象,如“用吸管喝饮料时,饮料是如何被吸入口中的”“吊瓶上短针头的作用是什么”“塑料挂钩能够牢牢贴在光滑墙面、玻璃或瓷砖上的原理是什么”,旨在引导学生观察并思考日常生活中的科学现象。这项作业不仅能够增进学生对知识的理解,还能锻炼学生观察生活细节、挖掘问题本质的能力。同时,鼓励学生向家人或朋友分享自己的解释,进一步提升学习效果。

综上所述,为了更有效地实施初中物理实验生活化教学策略,教师应该采取创新且贴近学生实际的教学方法。首先,通过创设生动、有趣且与日常生活紧密相连的教学情境,引导学生进入新的课程学习,使物理实验内容更加贴近学生的生活实际。其次,教师可以利用生活中的小实验或小制作,激发学生的学习兴趣和好奇心,让学生在动手的过程中感受物理的魅力和实用性。最后,教师还可以鼓励学生利用生活中的简易材料制作物理模型,提高学生的动手实践能力和创新能力,同时加深学生对物理知识的理解和应用。通过这些教学措施的实施,初中物理实验生活化教学策略将得到有效落实,学生的物理学科核心素养也将得到全面提升。