细化物理实验教学 提升学生核心素养

吴 静

(江苏省淮阴中学,江苏 淮安 223002)

一堂成功的物理实验课,不仅可以提高学生学习物理的兴趣,同时,也是理论联系实际的一道桥梁.如何基于实验教学发展学生的核心素养,成为我们必须思考的问题.

1 开发生活实验,深化应用意识

高中物理知识,只靠教材上的文字与图片,学生很难理解相关概念与物理规律.但是如果利用学生所熟悉的生活中的一些小常识或者小实验,便可以直观明了地阐释物理知识与规律,不仅通俗易懂,还培养了学生善于发现和动手探索物理原理的能力,激发其学习兴趣.

1.1 抓住生活现象,发现问题

生活处处是物理,比如我们乘坐电梯时的超重和失重、汽车刹车时会涉及摩擦力的问题、出现彩虹的原理——光的色散等.

例如,在教学“牛顿第一定律”这一节内容时,提问:“当我们乘坐一辆匀速行驶的汽车时,如果司机师傅突然刹车,我们的身体会怎么运动?那么当静止的汽车突然起步时,身体又会怎样运动呢?”我们大家在生活中都会乘车,也都会碰到上述的场景,那么我们有没有思考过,我们的身体为什么会出现这些变化呢?其中又蕴含了哪些物理规律呢?首先,我会让学生独立思考,培养学生独立思考问题的意识;然后,再让学生把自己思考的结果讲出来,进行小组讨论,实现一次彼此思想碰撞的过程;最后,进行全班讨论,教师进行查漏补缺,让学生充分了解这一物理现象,并且将书本上的理论知识与生活实际相结合.通过一系列的提出问题、讨论与解决问题,学生能够将这一物理规律烂熟于心,做到举一反三,设计出符合这一物理规律的实验,并将实验付诸行动,利用小车和木块做演示实验.在实验中,通过演示与解说,解释牛顿第一定律为什么又叫作惯性定律?让学生充分理解牛顿第一定律的定义[1].

通过一些生活中随处可见的现象,折射出一些物理知识与规律,将理论与实际紧密结合起来.只要能够抓住生活中的一些熟悉的现象,与物理实验教学紧密联系,就能够让学生在学习中体会到物理实验独特的魅力,进而提高学生学习物理的兴趣.

1.2 撷取生活材料,动手操作

在生活中,我们可以很容易找到做物理实验所需要的材料.我们要学会引导学生去撷取生活材料,让学生自己动手,积极参与到物理实验教学中去.

例如,在实验“游标卡尺和螺旋测微器的使用”实验教学课堂前,我会询问学生:在生活中大家是否遇到过需要测量一些物体的长度、直径,却因为工具或者物体本身的原因而测量不精确的情况出现?并且让大家多准备这样的物品,在实验课上,我们自己动手去测量.实验教学中,首先我会带领学生认识游标卡尺和螺旋测微器,介绍它们的用途、适用范围和注意事项,并且亲自演示如何使用;接下来,将实验器材分组分发给学生,让学生自己测量事先准备好的生活材料,有的同学想测量日常使用的中性笔的直径,有的同学拿出来的是一根数据线,还有的同学想测量玻璃珠、乒乓球等.通过多人测同一物体,发现使用过程中的问题,讨论与总结;最后,老师进行实验的点评与总结,提出共性问题,让学生了解并改正.通过这一节实验课的学习,让学生熟悉使用游标卡尺和螺旋测微器的方法,为后续的实验教学奠定基础.

生活中,一些常见的材料都可以作为物理实验的道具,以帮助学生完成实验.我们在日常学习中,一定要多去引导学生善于发现生活中的材料,并自己动手完成实验.

2 设计探究性实验,发展深度思维

俗话说:“一百个人眼中有一百个哈姆雷特.”学生也是一样的,对于同一个问题,每个人的看法都不尽相同,这就需要我们在实验探究中得到结论.物理实验同样是这样的,我们要不断设计探究性实验,开拓创新,挖掘学生深度思维.而设计探究性实验的过程,建立信任机制和联动科技设备不可或缺[2].

2.1 建立信任机制,适度容错

良好的师生关系,是课堂教学有效生成的基础.建立信任机制、培养良好融洽的师生关系在物理实验教学中至关重要,尤其是设计探究性实验的过程,教师是学生的引导者,应在精神上鼓励学生,而学生信任教师,便可以更有激情地投入学习中去,全身心地开展实验探究活动.

例如,在实验“练习使用多用电表”中,设计探究性实验.如何把电流表改装成电压表?如何把电流表改装成量程更大的电流表?那么能否把电流表改装成直接测电阻的欧姆表呢?三个问题,逐步推进、逐一解决,让学生在试错过程中不断探索.教师在这个环节中,对于学生的探索应给予肯定,这是精神上的支持与鼓励,对于难题还要给予一定的提示与帮助,逐步建立起信任机制.把这三个问题解决以后,又有一个新的问题:电流表、电压表和欧姆表都有一个表头,那么能不能让它们共用一个表头,制作一个多用电表呢?经过一系列的探索,我们终于设计出一个多用电表.通过设计多用电表,让学生对于多用电表有了一个系统的认识,还有助于学生灵活使用多用电表.

通过教师的鼓励,学生大胆地做出猜测,及时开展实验验证,鼓励学生从全新的角度去看待问题、思考问题并解决问题.

2.2 联动科技设备,拓展时空

当今社会,科技日新月异,如何将物理实验教学与现代科技紧密联系,这是教师必须思考的问题.王亚平太空中的两次实验授课活动,极大地激发了学生对于物理学习的兴趣,那么如何发挥现代科技对物理实验教学的正向引导作用呢?下面分享一则案例.

例如,在物理实验教学中,利用多媒体技术,将王亚平在太空中所做的实验视频播放给学生看,让学生亲眼看、亲身做,领略因为重力加速度的不同而导致的天地差异,感悟物理世界的奇妙.当屏幕中出现宇航员在“天宫”中演示太空“冰雪”实验、太空抛物实验时,学生也同时做着相同的实验.我们所做的实验,与太空中的实验有很多不同点,学生发现这一问题大为惊奇,我乘机引导学生思考其中的原因,学生积极讨论,并且分享了自己的观点,最后教师进行点拨和纠错.在太空里,一切与重力相关的现象都消失了,而在地球上则不然.两种情况对比,实验效果完全不一样,因此对于学生来说,这样的对比实验一定会加深学生对此现象的认识,极大地激发了其对物理知识学习的兴趣.同样的,在教学“静电现象的应用”一节时,我们可以让学生到科技馆体验静电球,并且听工作人员对于静电球原理的讲解.

将现代科技与高中物理实验教学相结合,不仅可以使实验教学更加便捷,而且还可以激发学生学习物理的兴趣,让学生在体验科技设备的同时,学习到物理知识.然而,如果没有科技的介入,教师讲解物理概念的内容就会比较枯燥,难以理解.所以,科技的应用,在物理实验教学中至关重要.

3 推进综合实验,培养科学态度

实验教学对于物理知识学习非常重要,实验是基础.在新课程改革的当下,我们要逐步推进综合实验,借助一些科学技术的优势,实现物理实验现象的最优化.而推进综合实验,不仅有助于物理实验教学的展开,还可以将相关学科的优势融入其中,提高学生的学习效率,培养科学态度,达到举一反三的效果.

3.1 学科整合,实现融会贯通

我们在物理实验教学中,难免会碰到一些学科交融问题,会用到其他相关学科的知识.将学科整合,让学生在物理实验学习中得心应手,更加轻松地获取物理知识与技能,实现融会贯通.

例如,在实验“力的合成与分解”的教学中,涉及力的定义.力是有方向有大小的,这时,我引导性地提问:“我们在数学中,是否也有一个有大小有方向的概念,是什么呢?”学生思考,在数学中,有“向量”这一概念,向量也是有方向有大小的,那么二者是否可以通过类比来学习?在向量中,我们有三角形法则和平行四边形定则,那么力的合成与分解是否也有这样的性质呢?进而,通过实验验证共点力的合成规律是否符合力的平行四边形定则.通过数学、物理两学科的交融与整合,将知识点类比推理,很多问题就会迎刃而解.从一个熟悉的概念到一个陌生的概念,逐步推进解决问题,会让学生不再吃力地去猜想抽象的概念,而有一个落脚点,有利于学生理解物理概念.接下来,对于实验的设计与探究,就会从验证猜想开始,提高了学习效率.

在高中知识的学习过程中,有很多学科都可以进行整合交融,而物理学科更是与数学、生物、化学等学科相关.有些概念可以通过类比进行学习,这样既解决了问题,又可以提高学生学习的效率,实现融会贯通,培养了学生的科学态度.

3.2 调整程序,寻求深度认知

在高中物理实验教学中,我们经常需要“猜想—验证”反复进行,在这个过程中,提出问题、发现问题、讨论优化解决方案就显得尤为重要.而优化解决方案这一环节,就是在调整程序,寻求深度认知的一个过程,在这个过程中,教师需要积极引导学生进行讨论探究[3].

例如,在实验“电流表和电压表的改装”一节中,如何把电流表改装成电压表?首先,需要学生进行实验的猜想与探究,到底需要电阻与电流表串联,还是需要电阻与电流表并联才能实现呢?在探究过程中,以改装电压表为例,教师引导学生先通过数据计算设计实验,已知电流表G的参数如下:内电阻Rg,满偏电流Ig,满偏电压Ug,如果改装后电流表量程为U,则所用分压电阻R=(U/Ig)-Rg,这样就不用一次又一次地试验.该用多大电阻才能改装出我们想要的固定量程的电压表了.调整程序时,先通过电路图设计和公式计算,了解这次实验的改装原理,再动手按照电路图连接好实物图,进行实验.这样做,优化了实验程序,节约了时间,提高效率,而且还可以培养学生善于思考、发现问题的能力,同时寻求深度认知,培养学生科学研究的态度.

在物理实验教学中,通过调整程序,寻求深度认知,在让学生自己动手实验时,不至于面对凌乱的导线和实物而束手无策.在这节实验课上,同学们收获颇丰,课后总结得失,在下次物理实验教学中可以找到更优的方法去完成实验.

4 结束语

高中物理实验在物理知识与规律的学习中,具有至关重要的作用.我们教师在开展物理实验教学时,要将课本中的理论知识与实际联系起来,以发展学生的核心素养为引领,不断推进实验教学改革,在优化物理实验教学结构的同时,切实提升学生的物理学科核心素养,发展学生解决物理实际问题的能力.