基于核心素养培养的初中物理项目学习课例研究

沈 晴

(江苏省苏州市青云实验中学,江苏 苏州 215235)

在传统的初中物理教学中,教师往往通过单一讲授的形式向学生传授物理知识,很大程度上忽视了学生的主体地位,大部分学生只能掌握物理基础知识,对其背后的本质了解不够深入,不利于培养学生的核心素养.在现代教育中,初中物理教学应该更加注重学生的主体地位,让学生成为学习的主要参与者,培养他们的思维能力、创新精神、自主学习和自主思考的能力.

1 项目学习提升学生核心素养的意义

物理学科核心素养是指对学生而言,具备关键技能和知识后,可用于解决现实世界中的物理问题和应用于相关领域,包括但不限于:基本物理学概念和原理的理解,包括运动、力、能量、电磁学、热力学等方面;实验设计和数据处理,包括实验步骤的设计、数据收集、数据处理和分析、误差分析等方面;数学和计算机科学的应用能力,包括使用数学和计算机工具解决物理问题;科学思维和科学方法,包括观察、实验设计、数据收集和分析、理论解释和预测等方面;团队合作和沟通能力,包括与他人合作和交流,分享经验和想法.这些素养对于物理学科学生的学术研究和职业发展都具有重要意义[1].

通过设计初中物理项目学习课例来提升学生的核心素养,其主要内容包括:第一,培养学生科学思维能力.物理需要学生进行实验观察、数据分析等过程,这些活动需要学生具备科学思维能力,如独立思考、问题解决、推理、创新等,这些能力的培养不仅有利于学生学习物理学科,也有助于其他学科的学习.第二,提高学生实践能力.物理学习需要学生通过实验和观察来验证理论知识,要求学生具备一定的实践能力.学生在实验中需要学习正确使用实验器材和进行实验操作,从而提高其实践能力.第三,增强学生运用数学知识的能力.物理学科需要学生运用数学知识进行计算和解决问题.通过物理学习,学生可以发现数学知识的实际应用,并锻炼运用数学知识的能力.第四,培养学生实验精神.物理学习需要学生进行实验探究,这要求学生具备探究精神.通过实验探究,学生可以不断发现问题,从而进一步提高其实验精神.第五,提高学生学科综合素养.物理学科中会涉及到其他学科的知识和技能,如数学、化学、地理等.通过物理学习,学生可以积累其他学科的知识和技能,从而提高其学科综合素养.综上所述,初中物理项目学习可以提升学生的核心素养,对学生未来的发展具有重要的促进作用[2].

2 初中物理项目学习的设计原则和流程

2.1 初中物理项目学习的设计原则

2.1.1确保实验安全

物理实验有时涉及高温、高压、高电压等较为危险的情况,这就要求实验设计者在项目设计时要充分考虑实验安全问题.

2.1.2确保实验的可重复性

实验结果的可重复性是科学研究的基础,而初中物理学习也同样需要遵循这个原则.因此,在项目设计时,需要严格控制实验条件,避免人为误差的出现,保证实验结果的准确性和可靠性.

2.1.3兼顾实用性和趣味性

在初中物理学习中,单纯地让学生通过理论学习是很难取得良好效果的,一个好的物理项目应该兼顾实用性和趣味性,通过亲身实验,让学生感受理论知识的应用价值,同时增加学生对物理实验的兴趣和热情.

2.1.4注重实验的一体化

初中物理学习是一个系统性的过程,理论知识和实验技能相互交织,一个好的物理项目应该能够将实验与理论相结合,让学生更好地理解和掌握物理知识.

2.1.5注重思维习惯的培养

物理学习中要引导学生形成条理清晰、逻辑严谨的思维习惯,对学生学习能力和创新能力的培养具有重要意义.

2.1.6注重个性化的发展

每个学生都有自己的特点和擅长领域,教师应该充分发掘学生的个性化特点,引导学生探索自己感兴趣的物理方面,从而更好地开发学生的潜力,激发学生的学习兴趣和动力.

2.2 初中物理项目学习的设计流程

2.2.1确定实验课题

物理学科的实验内容通常在教材中都有详细的介绍和案例,如选择物理常识中的简单物理实验,如自由落体实验、杠杆原理实验等.根据实验内容,确定本次实验课题,如自由落体实验中重力加速度的测算、杠杆原理的验证等,通过确定实验课题,有利于学生聚焦实验的目标和任务,提高学习效率.

2.2.2制定实验方案

实验方案是进行实验的重要依据,它要考虑到实验需求、实验步骤、实验材料以及实验安全等方面因素.制定实验方案需要根据课题的性质和学生的实践经验,充分考虑实验的可行性和实用性.

2.2.3实验前的准备工作

在开始实验之前,需要完成实验前的准备工作,包括实验器材的准备、实验环境的准备、实验人员的分配以及每个实验员对实验过程的了解和掌握.对于物理实验而言,还可以配置模拟器等模拟工具,进行模拟实验.

2.2.4实验的实施与记录

实验的实施是实验流程的核心环节,要确保所有的实验数据得到准确的测量和记录.在实验过程中,需要严格遵守实验方案的步骤及每个步骤的时间,确保实验结果可重现,便于后续数据的评估和分析.

2.2.5数据处理和分析

物理实验的数据分析需要采用科学的方法来保证得到可信的结论.在计算数据时,应注意计算细节、准确度和误差,以获取更加精确和可靠的实验结论.

2.2.6总结和反思

在实验后进行总结和反思,反思困难和不足,分析实验数据的优势和缺点,并给出下次实验的建议,举一反三,发现科学的新颖想法和解决方案.

3 初中物理项目学习的课例设计和实施

3.1 初中物理项目学习的课例设计——以电动机制作为例

3.1.1授课目标

(1)了解电动机的基本原理;

(2)掌握电路的基本构成和组装方法;

(3)制作一个简单的电动机并了解其工作原理.

3.1.2授课过程

【引入】

①向学生介绍电动机的概念和作用;

②让学生了解电流对磁场的影响和电磁感应现象.

【讲解原理】

①讲解通向电动机的电路组成;

②讲解电流对磁场的影响和电磁感应现象;

③讲解电动机中的旋转原理.

【制作电动机的步骤讲解】

①将铜线绕在牙签上,使其成为一个圆环并留出两端;

②取一块弹簧铁钉,弯成U形;

③将铜线圆环插入铁钉两端间的缝中,固定;

④将一个磁环分别插在铜线圆环的两侧,让磁环靠在圆环上并略微接触;

⑤在牙签两个端点之间的线圈上绕上铜线,与铜线圆环相连;

⑥将电池和电线以适当的方式连接到电动机的铜线圆环上;

⑦通过改变电源极性,观察电动机的转动方向.

【实践应用】

①让学生尝试制作一个电动车,使用电动机作为动力源;

②让学生思考如何利用电动机来实现更多的应用.

3.2 电动机制作实验具体实施方法

电动机作为物理学的重要实验之一,在制作电动机的实验中,同学们可以直观地感受到实验步骤的每个环节,从而制作出一个小型电动机,也为其他物理实验提供一定的参考.

3.2.1实验设备

铜线、磁铁、螺丝钉、电池、牛油纸、软木、铁光轴心等.

3.2.2实验过程

(1)将一根长的铜线绕在光轴上,然后将铜线两端沿顺时针方向弯成U型,并在其中间留下一段几乎垂直的铜线;

(2)将U型末端的铜线平铺在磁铁上,并用钳子将末端部分弯向至几乎垂直的铜线,在整个铜线的左侧电流向下,在它的右侧电流向上;

(3)夹起几乎垂直的铜线部分,拧上放在纸片上的螺丝钉,并将青铜簇向下沿光轴固定在软木盖上;

(4)用细麻线缠住铜线绕在软木盖上的木头,并将铜线末端穿过这个木头孔.这样就让我们用手摇转光轴的时候,铜线的旋转可以同时旋转钻孔和软木盖;

(5)在固定在软木盖上的铜线末端加上电池的弹簧电极,并将电池另一端的铜片极夹住软木盖,以获得原料;

(6)观察现象,手摇转光轴.如果所有组件工作正常,电动机就应该开始工作.

3.3 实验结果

学生通过以上步骤,可以设计出一个小型电动机.在给予电池磁场的情况下,当通过铜线的电流流出时,磁铁便向铜线所在的方向运动,产生旋转.同样,当铜线离开磁铁时,它会因静电力和惯性而继续旋转[3].

初中物理项目学习是学生有效获取物理知识的方式之一,学生通过在实验中发现问题、观察现象、提出假设、设计实验方案、收集数据等一系列活动,提升科学思维能力、创新能力和实践能力,进而提升学生的核心素养.