引导自主创新实验 践行智慧物理启蒙教育

汤金波

(南京师范大学附属中学树人学校,江苏　南京　210000)



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引导自主创新实验践行智慧物理启蒙教育

汤金波①

(南京师范大学附属中学树人学校,江苏南京210000)

摘要：本文用新颖的学生自主创新实验案例，说明物理实验的教育功能.阐述了让学生自主进行实验创新，践行智慧的物理启蒙教育，打通物理学习能力与分数任督二脉的法则.

关键词：初中物理;启蒙教育；自主创新实验

随着教学改革的发展,早期存在的诸多问题日益凸显,学校看似将课堂还给了学生,却仍然没有解决学生学习不投入的问题,诸如复习课变成刷题课的现象更是一种倒退.纵观世界各个国家教育目标中,最重要的、也是最为一致的一条就是“培养学生独立人格和批判性思维能力”.在物理启蒙教育中怎样充分尊重学生个性,培养学生思维能力？笔者认为可从学生自主实验入手,让学生经过模仿、改进、创新三个由低到高的阶段,不但可解决能力与分数的矛盾,而且对学生未来可持续发展影响重大.

1动手实验是学好物理的需要

1.1加深概念理解的需要

物理概念是实验加科学思维的产物,这一特点决定了学生要形成正确的物理概念，需要教师采用灵活的方法引导学生积极思维,充分发挥学生的自主性和积极性,对大量的感性材料进行“去伪存真,由表及里”的整理加工.一位学生在自制温度计后提交了实验报告,笔者让学生一边读，一边关注报告中被老师加粗字的部分,全文加粗字共有五处.让学生去发现其他同学实验报告的问题，这样来矫正错误认识比平时课堂教学中常见的让学生死记概念、重复训练要高明得多.

1.2培养动手能力的需要

不可否认长期以来我们受传统教育体制的影响,学生的动手能力较差,教师对物理课程的实质内涵认识不足,这是导致物理教学效果不理想的主要因素.物理教育的核心是培养学生的实践能力和动手能力,物理学在培养学生动手能力方面具有得天独厚的资源优势,学生通过体验物理实验的过程,可达到学习和巩固物理知识的目的,提高学生观察现象、分析问题和实际动手能力.加强对学生动手能力的培养是时代发展的需要,当然培养和提高学生的动手能力不是一蹴而就的,教师、社会应该充分认识这个问题的重要性.

1.3激发学习兴趣的需要

心理学认为,学习兴趣是一个人倾向于认识、研究获得某种知识的心理特征,是可以推动人们求知的一种内在力量.学生对某一学科有兴趣,就会持续地、专心致志地钻研它,从而提高学习效率.教师可以根据学生对物理实验好奇的心理,创造愉悦的学习环境.通过物理实验，学生感到有趣、产生兴趣和志趣三个阶段对应着模仿、改进和创新的三个层次.

1.4融洽家庭亲情的需要

完成实验往往需要他人做助手,家长自然是最佳人选.如果能通过实验，增加家长与孩子的沟通,融洽家庭的亲情关系也是教育的追求.值得提醒的是处于青春期的学生很容易与父母产生抵触心理,与孩子构建和谐关系是家长们必须面对的现实，家长与孩子一起做实验可解决二代人之间的沟通问题.

2创新物理实验的实践

2.1动手实验降低思维台阶

物理实验在学生获取科学知识、掌握科学方法、体验科学过程、培养科学思维能力和正确解题等方面有着不可替代的作用.难题学生做不出来,就是因为他思维没达到应有高度.让他动手实验相当于给他铺台阶,降低思维高度.

2.2通过实验，渗透思想方法

物理学家劳厄说过:“重要的不是获得知识,而是发展思维能力.教育给予人们的无非是当一切已学过的东西都遗忘掉的时候所剩下来的东西”.对于物理学习而言,“剩下来的东西”应当是科学素养,包括物理的思想方法.从终生学习的角度看,物理思想方法比物理知识更为重要,正所谓“授人以鱼不如授人以渔”.笔者认为通过实验渗透物理方法永远会比老师在黑板上讲很多所谓考查物理方法的题要高明得多，以下为学生创新实验的案例.

实验名称:探究电动车警报器在何种情况下会发出警报.

实验器材:米尺、电动车警报器(如图1)、分贝测试仪(能够测量声音强弱的仪器，如图2)、大鞭炮.

猜想:电动车警报器发出警报与周围声音的响度有关.

实验步骤:(1) 将多个警报器摆放整齐(如图3),使每个警报器至声源的距离相等，即将各个报警器摆放在以声源为圆心的圆周上.

(2) 确定每个实验器材完好无损,并将声源固定.

(3) 站在声源处(下同),首先以正常说话声音“啊”一声,测试仪显示约50dB,4个报警器均未响.

(4) 再以呼喊的方式叫出“啊”,测试仪显示约75dB,4个报警器均未响.

图3

(5) 这时再用力拍手发出“啪”的声音,测试仪显示约90dB,其中一台报警器已有反应.

(6) 接着再用大鞭炮使其产生声响,测试仪显示约125dB,所有报警器均有反应.

但报警器报警的方式是不是与声音的响度有关呢？我们又做了以下实验.

用棍子捅其中一个报警器,测试仪显示40dB,报警器却报警.

仅这一个实验便否定了之前的实验,又得出了一个新的猜想:警报器发出警报与内部结构有关.

于是我拆开警报器,我和爸爸几乎同时发现了两片奇怪的装置(图4),图中右边是接受振动的簧片,而左边是旋转产生振动的蜂鸣器.我用木棍轻轻碰了一下右边的簧片,蜂鸣器发出了声音.

图4

怎样解释放鞭炮能够让蜂鸣器发声呢？原来放鞭炮时,当响度达到一定强度时,空气振动带动警报器内部的簧片振动.为什么要把报警器放在圆周上呢？这是为了保证每一个报警器到声源的距离相等，应用了控制变量的方法.

2.3利用小论文展示创新实验成果

几年来笔者坚持让学生在实验后试写小论文,常常有人问：为什么一定要写小论文呢？首先这是完成实验的必要环节,其次还能够培养学生的综合能力.无论在哪个国家,无论从事什么职业,你要想成为优秀的人才,必须有较强的文字表达能力.学生通过小论文，可以培养认真细致的习惯,老师从中还可以了解学生对物理概念掌握的情况.

下面是学生写的小论文《有趣的车轮》的片断：当一个塑料袋随风飘落在自行车车轮上,并随车轮旋转时,你会发现,塑料袋转到车轮上半段时一闪而过,模糊不清;而转到接近地面时,可以较清楚辨别塑料袋的形态.这是为什么？为了得出结论我设计了实验方案.

可以将车轮上的塑料袋替代为一个在圆环侧面上的点来研究.为了方便实验,我将车轮用家中的圆形磁铁来代替(实在无法找到更好的器材),并在磁铁上做好记号代表那个点.当我用一个钩子钩住“轮子”，并匀速拉动它做直线运动时,从侧面看到了这样的情形:标记点在轮子的上半部分时转得较快,而在即将接触地面的瞬间又好像减速了.

我提出两种猜想，猜想一:车轮上的点在处于轮子上半部分与下半部分的运动速度相同,只是视觉上误认为其移动有快慢之分；猜想二:车轮上的点在处于轮子上半部分与下半部分的运动速度确实不同.

接下来我的实验只要得出轮上的点在处于轮上不同位置时运动速度不同(或相同),问题就解决了.所以,我将轮上的两点的初始位置在地板上做好标记.其后拉动轮子(磁铁),比较它们的运动距离.

这一下可以清清楚楚地分析出原因了,车轮上的点在处于轮子上半部分与下半部分的运动速度是不同的,且当这个点越接近于轮子与地面接触的那一个点时,它运动越慢，反之则越快.我还好奇地探索了一下车轮上每一点的运动轨迹(如图5),只要把图中点用曲线连起来,就可以观察到其在轮子上的奇特的运动轨迹了.这样也证明在轮子转动过程中，轮子边缘点的速度是变化的.

图5

学生通过生活观察，发现、提出问题，运用身边器材深入探究、解决心中疑惑，并撰写小论文，与老师、同学分享成功的喜悦.

3小结

培养创新能力靠的是创造教育.陶行知先生曾经讲过:不是说教育可以创造儿童,儿童的创造力是千千万万祖先至少经过五十万年与环境适应斗争所获得而传下来之才能之精华,发挥或阻碍、加强或削弱、培养或摧残这创造力的是环境.智慧的物理教育不能创造什么,但它能启发、解放学生创造力.赶考和赶路一样,赶路的人没有精力关注两旁风景,把一路的美景赶掉了.考分固然重要,笔者四年来的实践证明做好实验的学生考分绝不会低.片面追求分数会泯灭学生的创造力，我们的物理教育需要智慧引领！

智慧的物理教育强调动手与分数不是矛盾体.智慧的物理不是将物理实验简单化,而是指向物理学科的本质属性，遵循物理教学的基本规律，在智慧的物理教学中达到学生物理素质的提升，丰富学生的知识,陶冶学生的性情,锻造其意志,提高其人格修养.

智慧的物理教育是一种聚焦、选择、引领，智慧的物理教育是一种匠心独运,需要教师精湛的设计.智慧的物理教育是一种传授甚至升华智慧,需要教师的灵动调控.智慧的物理教育是一种博取厚积,需要高效的契合.智慧的物理教育让物理课上得扎实、朴实、真实,让物理课高效、富有创新性.

参考文献：

汤金波.初中物理“混合学习”的实践与思考[J].物理之友,2015,31(2).

①名师简介：汤金波，江苏如皋人，江苏省物理特级教师，如皋市十佳名师，南京初中物理中心组成员，《物理之友》、《中学物理》杂志编委，主要研究中学物理教学.