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中學物理教學中生活類實驗的價值與運用

時間:2021-08-06作者:白金 孫春艷
本文導讀:這是一篇關于中學物理教學中生活類實驗的價值與運用的文章,生活類物理實驗指與學生實際生活聯系較為密切、學生對實驗器材較為熟悉,按照新穎的方法或形式,設置與生活情景相似的條件,有目的地觀察實驗現象并探究其中蘊含的物理規律的一類實驗.

  摘    要: 將生活類實驗融入物理教學中有助于建設創新型課堂,創新型課堂教學不僅可以培養學生的創新思維、創新能力,還可以激發學生的學習興趣,提升學生的課堂參與度,有助于提升物理課堂教學效率.生活類物理實驗主要是利用與學生生活密切相關的資源或物品,開展形式新穎,具有創新性的物理實驗活動.簡單介紹生活類物理實驗的特點、設計原則和在教學中的功能,分析生活類實驗在物理課堂教學中的價值,表明生活類實驗對培養中學生創新思維、創新能力和實踐能力的作用,探究生活類實驗在中學物理教學中的應用途徑和策略,為中學物理課堂教學提供參考.

  關鍵詞 :     生活類實驗;中學物理;實驗教學;應用;

  Abstract: Integrating life experiments into physics teaching is helpful to build innovative classrooms. Innovative teaching classrooms can not only cultivate students' innovative thinking and innovative ability,but also stimulate students' interest in learning,enhance students' classroom participation,and help Improve the efficiency of physics classroom teaching. Life physics experiments mainly use resources or objects closely related to students' lives to carry out novel and innovative physics experiment activities.Briefly introduce the characteristics,design principles and functions of life physics experiments,analyze the value of life experiments in physics classroom teaching,and show the role of life experiments in cultivating middle school students' innovative thinking,innovative ability and practical ability,and explore life. The application methods and strategies of class experiments in middle school physics teaching provide references for middle school physics classroom teaching.

  Keyword: life experiment; middle school physics; experiment teaching; application;

  物理是中學階段的一門基礎性學科,教師要采取科學的方法,注重培養學生的創新思維、實踐能力,顯著提升學生的物理學科核心素養.將生活類實驗融入物理學科教學中,強調抽象物理學理論與實際生產、生活相結合,注重引導學生從日常生活中挖掘物理知識,激發學生學習物理知識的興趣[1].物理屬于與實際生產生活緊密聯系的學科,但學生學習的理論知識較為抽象,難以將其應用于實際生活,極大地削弱了學生探究物理知識的興趣.因此,為提升學生的實踐能力,將生活類實驗應用到物理教學過程中,在課堂教學中融入生活化理念,提升學生的學習參與度,引導學生將抽象的物理學概念與日常生活聯系起來,促使學生主動發現和思考問題,提升學生應用物理知識的靈活性,培養學生的物理學科核心素養和創新思維能力.

  1、 生活類物理實驗概述

  生活類物理實驗指與學生實際生活聯系較為密切、學生對實驗器材較為熟悉,按照新穎的方法或形式,設置與生活情景相似的條件,有目的地觀察實驗現象并探究其中蘊含的物理規律的一類實驗.將生活類實驗應用于物理教學中,不僅可以加深學生對物理概念、規律的理解,還可以培養學生的實踐能力和創新思維.
 

中學物理教學中生活類實驗的價值與運用
 

  1.1 、生活類物理實驗的特點

  生活化教學是中學新課程改革中物理教學的新方向,是現代物理教學體系的重要部分.物理教學中以實際生產生活為立足點,引入生活類實驗,引導學生利用物理知識解釋生活現象,構建豐富的物理教學活動,激發學生探究物理知識的欲望,提升學生的自主學習能力和知識應用能力.因此,生活類物理實驗具有成本低廉、材料易獲得、可體驗性、操作簡單等特征[2].

  (1)生活類物理實驗材料成本低廉且易于獲得.生活類物理實驗成本低廉主要表現在兩方面:其一,部分生活類物理實驗所需的材料價格低廉,或者可能是日常生活產生的廢棄物,便于獲取和使用,例如打火機、酒精、塑料瓶、一次性注射器、易拉罐等;其二,生活類物理實驗所需的材料可能具有較高價值,但其屬于生活必需品,單次使用價值較低,利用小型家用設備、智能手機完成傳統物理實驗室難以完成的實驗,例如電磁屏蔽實驗、重力加速度和彈簧勁度系數測試、聲速測試和多普勒效應等實驗,可以大幅提升實驗準確度,且不會對電子設備造成損傷[3].

  (2)生活類物理實驗具有可體驗性.生活類物理實驗的可體驗性主要表現在實驗的生活化處理.教師以學生日常生活情境為實驗背景,利用與實際生活聯系密切的材料、物品或自制器材展開物理教學活動,學生可以在熟悉的環境中進行實驗探究,但這些探究活動又不僅僅限于學生現有的認知層面,而是利用學生熟悉的素材、資源、物品進行創新,促進學生對抽象物理概念和規律的認識,引導學生掌握利用學科知識解決實際問題的規律,培養學生的創新思維和實踐能力[4].生活類物理實驗利用的生活化資源具有趣味性、廣泛性、體驗性、便捷性和生活性等特征融入物理課堂教學中,可以賦予課堂生活氣息,學生可以充分參與到實驗探究過程中,挖掘其中蘊含的物理規律.

  (3)生活類物理實驗不需要在固定的場所、按照固定的形式或方法展開,不受時間、空間等限制,具有較強的靈活性和自由度.生活類物理實驗屬于“非常規”實驗,是對傳統常規物理實驗知識的有效補充和延伸.常規實驗指按照學校教育相關標準設置的專業實驗,其實驗設備、實驗場所和實驗時間等具有統一性,學生必須按照新課程標準要求展開實驗,屬于中學階段的必做實驗,主要用于規范學生的實驗操作、培養學生的科研精神和物理學科核心素養.而生活類物理實驗對實驗場所、時間和材料沒有統一要求,操作較為簡單,材料易于獲取,可以幫助學生深入理解某一物理概念或規律,是對常規物理實驗的補充,具有趣味性,對學生具有一定的吸引力,有利于培養學生的創新意識和發散思維.

  1.2、 生活類物理實驗的原則

  在物理教學中增加生活類實驗不僅可以補充實驗室標準配置,提升教學效率,還可以增強教師和學生的交流,提升學生的課堂參與度,激發學生探究生活現象中物理變化發展過程的興趣,理解日常生活現象背后蘊含的物理知識,引導學生了解學習物理知識的價值.因此,生活類物理實驗需要具備科學性、直觀性、安全性、趣味性、創造性等原則,實現生活類實驗在物理學科教學中的價值.

  (1)生活類物理實驗應當遵循科學性原則.將生活類物理實驗應用于物理教學中,通過簡單的實驗或模擬生活中常見的現象引導學生理解現象背后蘊含的物理知識,并加深對物理知識的理解.因此,生活類物理實驗必須以新課程標準使用的物理教材為依托,選取生活中常見的資源為素材,創設合理的實驗情境,反映出生活中某些現象的本質.換言之,教師設計、構建的生活類物理實驗必須遵循物理學原理,不可以制造假象欺騙學生[5].教師設計生活類物理實驗時要考慮實驗設備、器材是否易于獲取,實驗步驟與學生現有的認知水平是否相符,學生能否在一定的時間范圍內完成并理解實驗中涉及的物理知識.

  (2)生活類物理實驗應當遵循直觀性原則.有研究表明,學生的思維活動是圍繞感情材料產生的,物理學與各類感情材料相關,不同的物理實驗可以具體形象地表現出物理概念和規律的形成及發展過程,為學生提供開展物理思維活動的依據和基礎[6].中學階段,學生對事物的認識和理解仍舊較為模糊,處于感性認知逐漸向理性認知發展的階段,因此,教師構建生活類實驗時要充分利用學生熟悉的物品,將物理知識用生活類實驗直觀地呈現出來,幫助學生深入理解相關物理知識,激發學生的探究欲望[6].

  (3)安全性是開展物理實驗的重要前提,因此生活類物理實驗應當遵循安全性原則.教師必須確保實驗過程的安全性,不可以開展影響人身安全的生活類物理實驗.例如,設計和開展一些關于熱學、電學、原子物理學或光學等小實驗時,必須充分考慮實驗所需材料是否包含放射性物質,是否存在安全隱患;選擇實驗材料時要避免使用乙醚、水銀等有毒、有害物質;開展電學相關的生活類實驗時,最好使用安全電壓,并確保學生使用的電學設備不漏電.如果部分潛在危險難以避免,教師必須在開展實驗前告知學生實驗注意事項和實驗過程中可能出現的危險,防止實驗過程中發生意外.

  (4)生活類物理實驗應當遵循趣味性原則.具有趣味性的生活類物理實驗可以提升學生的學習興趣,使學生對探究的問題保持熱情,進而形成探究物理學相關問題的意向.例如,教師引導學生開展“水面浮針”的小型生活類趣味實驗,利用學生日常生活中較為熟悉的鋼針和水,吸引學生的注意力,引導學生探究水的表面張力.

  (5)生活類物理實驗應當遵循創新性原則.中學物理的教學目的是為培養學生的創新思維和學科核心素養,提升學生的實踐能力.教師應當以物理教材為基礎,進行相應的升華和改進,加強學科與先進科學技術的聯系,通過生活類物理實驗培養學生的創新意識和實踐能力[7].例如,教師講解“靜摩擦力”知識時,可以將兩只鞋刷刷毛一面相對放置,請學生推動上面一只鞋刷,感受鞋刷間的摩擦力.

  2 、生活類實驗在物理教學中的價值

  新課程改革背景下,學校越來越重視學生在教學中的主體地位,教師在教學實踐中也逐漸由知識的傳授者轉變為學習的組織者和引導者.將生活類物理實驗應用到物理教學中,不僅可以降低物理課程學習的難度,還可以引導學生將抽象的物理知識與生活實踐聯系起來,加深學生對知識的理解,認識部分生活現象背后的本質.

  2.1 、提升物理教學質量

  物理規律、原理、概念是人們對某種現象或過程總結出的抽象概念,幫助學生掌握科學的物理規律和物理概念是物理學科的主要教學內容,也是學生利用物理概念和物理規律解決生活中存在的問題或解釋生活現象的前提.如果學生對生活中常見的現象缺乏直觀的認識,則學生難以掌握、靈活運用物理知識.在傳統的中學物理教學模式中,學生主要依靠背誦和記憶掌握物理概念、規律和原理,學習效率較低,且對物理知識的理解較為淺顯,逐漸喪失研究物理知識的熱情.而利用生活類物理實驗輔助教學,可以幫助學生更深入地理解物理知識,體驗探究物理規律的過程,激發學生的創造性思維能力.

  2.2 、培養學生的學習興趣

  興趣是學生對某一學科產生學習動力的必要條件,學生對物理知識產生興趣,就會積極主動地學習和探究物理概念、規律,進而提升物理學科教學效率.課堂教學過程中,學生注意力集中在學習知識的時間是有限的,因此在中學物理教學過程中,采取必要的措施激發學生的學習興趣、吸引學生學習物理知識是提升物理課堂教學效率的有效手段.教師利用與學生日常生活相關的素材或材料設計物理實驗,在課堂教學過程中將生活類物理實驗融入課堂,引導學生挖掘日常生活現象中蘊藏的物理知識,掌握物理知識和生活現象的聯系,激發學生的求知欲和課堂參與度,確保學生在之后的物理知識學習中注意力高度集中,提高物理教學的有效性.

  2.3、培養學生的實踐能力

  教師可以通過在教學過程中融入生活類實驗培養學生的實踐能力.中學物理教學中,學生的實踐能力是在教學活動中逐漸形成和發展的.利用生活類物理實驗展開教學,學生可以在探究知識的過程中掌握實驗操作過程,理解生活現象的本質,了解實驗過程中應當遵守的行為規范.因此,在物理課堂教學中,教師可以利用小型生活類實驗培養學生的實踐能力.例如,根據教學內容設計具有趣味性和生活性的物理實驗,并將其與教學內容密切聯系;鼓勵學生自主探究隱藏在生活現象中的物理知識;引導學生用生活廢棄物或成本低廉的材料開展物理實驗[8].生活類實驗要求學生利用生活中常見的事物完成實驗并得出相應的結論,在探究學習過程中,學生的觀察能力、實踐能力和分析歸納能力以及創新思維能力均得到了發展,一定程度上達到了學以致用的教學目的.

  2.4、 培養學生的學科核心素養

  物理學科核心素養是學生學習物理知識的價值體現,與學生的學習生活密切相關.首先,生活類實驗創設出的教學情境可以使學生更快地進入學習狀態,增強學生探究物理知識的興趣,讓學生理解和掌握物理知識和日常生活的聯系;其次,生活類實驗不受時間、空間等外界因素的限制,學生可以不按照固定的實驗形式和方法展開研究,可以根據自身的感性認知逐漸形成和理解物理概念,掌握物理規律.生活類實驗一般會以學生熟悉的物品為實驗器材,這類實驗現象更為直觀,實驗原理和結構更易于學生理解和掌握,有助于學生產生科學的物理觀念.此外,生活類物理實驗是對常規物理實驗的補充,也是具有創新性的課外活動,有利于培養學生的物理學科核心素養,提升學生的綜合實力.

  3 、生活類實驗在物理教學中的應用途徑

  將生活類實驗融入物理教學中的方法有很多,例如實驗情境生活化、實驗器材生活化、實驗過程生活化等,學生可以從自己熟悉的角度出發,逐步認識和理解抽象的物理學概念、規律或原理,再將物理知識應用到生活實際中,在學習中提升自身的應用能力和自主學習能力.

  3.1 、取材于日常生活

  教師設計生活類實驗進行物理教學時可以取材于學生的日常生活,即借用學生日常生活中較為熟悉的物品,不做任何改動或重組,將其用于實驗.例如,教師可以引導學生利用智能手機的各項功能展開對中學物理知識的探究,提升學生的課堂參與度和學習積極性,獲得良好的教學效果.如智能手機的語音控制、聲音指紋鎖等功能可以用于研究多普勒效應、聲現象等知識;智能手機的立體觸控功能可以探究電子天平使用原理和壓力大小測試等相關知識;利用智能手機自動調節屏幕亮度的功能探究光現象、偏振光強等物理知識[9].利用學生熟悉的材料或常見的生活現象展開實驗,探究事物背后蘊含的物理學科規律和原理.

  3.2 、組裝實驗器材

  日常生活中的物質資源十分豐富,但并不是所有的器具或物品均可以用于物理實驗,多數情況下需要將常用的物品進行有機組合,組裝成新的器材才可以使用.生活類物理實驗中組裝實驗器材,即學生或教師利用生活中廉價、易得的材料或物品進行簡單的組裝,并將其用于物理實驗.與直接使用生活資源相比,這一途徑添加了組裝工序,但組裝過程中不會改變材料的功能和外形.例如,學生可以收集魚缸、手機、密封袋、食鹽等材料,在教師的引導下開展生活化物理實驗,探究電磁屏蔽現象;收集軟輸液管、廢棄的一次性注射器等材料,在教師的引導下組裝成簡易挖掘機,探究液體傳動和液體壓強的杠桿原理等[10].學生在教師的引導下組裝實驗器材,不僅可以提升其動手能力,還可以加深學生對物理知識的理解.

  3.3 、自制實驗器材

  自制實驗器材是指開展生活類物理實驗之前,通過改裝、制作等流程,對生活中常見的材料進行加工改造,制成符合生活類創新實驗要求的材料或實物模型,便于學生研究與之相關的物理概念或物理規律.自制實驗器材屬于對生活中常見物品的融合應用,不僅可以對常規物理實驗進行創新和優化,還可以通過“動手”提升物理教學效果.例如,教師可以在講授“電源電動勢與內阻”時,引導學生使用蘋果、檸檬、銅片、鋅片、導線等材料制作水果電池,通過改變水果電池的連接方式和連接數量,深入了解“歐姆定律”表達的內容,加深學生對“電動勢、內阻、額定功率”等物理概念的理解[11].教師引導學生利用生活中常見的材料進行具有啟發性的創新型物理實驗,使枯燥的物理課堂與學生的日常生活緊密聯系,激發學生的學習興趣,提升中學物理課堂教學效率.

  4、 生活類實驗在物理教學中的應用策略

  物理學包含許多極為抽象的概念、規律和原理,教師僅憑借課堂板書等形式講授讓學生難以理解其內涵,例如,電荷轉移、磁場等,教師可以收集生活中與之相關的材料或素材,在確保安全的前提下,引導學生開展小型生活類物理實驗,賦予物理課堂更多的趣味性,幫助學生理解和吸收抽象的物理知識,降低物理教學難度,提升教學效果和學生的動手能力.

  4.1、 構建生活化教學情境

  中學階段,多數物理知識與學生生活聯系密切,將生活類物理實驗融入物理教學不僅表現在學生使用生活化材料進行實驗,培養和提升學生的實踐能力,還應當將實驗置于與日常生活緊密聯系的背景下,引導學生主動參與實驗設計、操作實驗、分析現象并得出結論,引導學生逐漸理解物理知識和日常生活的關系,激發學生自主學習的積極性.具體實施方式有兩種:其一,實際物理教學過程中,教師將學生日常生活中較為熟悉的事物進行演示實驗,為學生創設出生活化實驗情境,激發學生情感上的共鳴,引導學生繼續探究未知概念;其二,教師可以收集一些生活中與學生現有認知相違背的現象,對學生的認知體系形成沖擊,激發學生的好奇心,加深學生對物理知識的理解和掌握.

  4.2、 充分利用生活化材料

  開展生活類物理實驗應盡可能選取學生日常生活中常用的材料做實驗器材,將抽象的物理概念利用學生熟悉的物品直觀地表現出來,使學生在情感、認知方面認可生活類實驗教學方法,進而提升學生的課堂參與度.具體實施方式有三種:其一,教師可以利用生活中常見的材料將部分演示實驗轉變為學生自主探究實驗,利用學生熟悉的生活物品設計一些與物理規律或概念相關的探究性實驗,并幫助學生分組開展實驗,滿足學生自主探究生活現象本質的欲望;其二,教師可以引導學生挖掘生活用品的物理現象,選取成本低廉、易于獲得的生活材料,對一些抽象的物理知識進行直觀表現,引導學生拉近生活與物理知識的距離,加深對知識的理解,此外,同一物品具有多種不同特性,可以用于不同的物理教學情境,培養學生的觀察和思考能力;其三,利用生活中常見的材料改進常規實驗.中學階段,對實驗結論和數據的要求相對較低,教師可以適當選取學生熟悉的生活材料融入常規實驗中,增加常規實驗的趣味性.

  4.3 、優化生活類物理實驗

  隨著科學技術的發展和學生課余生活的豐富,生活類物理實驗已經不再局限于簡單的實物素材和課堂教學,教師要充分利用信息化技術,提升物理教學效率,培養學生的自主探究能力,其具體實施方式有兩種:其一,充分利用現代信息化手段對生活類實驗進行改進和優化.例如,講授電學知識時,教師可以將實驗數據傳輸到電子顯示器,提高電壓表、電流表示數的可適度,確保學生的課堂參與度,此外,教師可以將每個實驗小組的結果整理并進行投影,引導學生自行對比不同小組結論的差異,分析自己實驗過程中存在的問題并作出針對性解答;其二,教師可以引導學生利用課余時間開展生活類實驗,將物理知識運用到日常生活中,倡導學生創作一些小發明、小制作等,增加學生的獲得感和成就感,豐富學生的課余生活,同時達到有效補充課堂教學的作用,使學生在實踐過程中獲得良好的邏輯思維能力和實踐能力.

  中學物理知識與學生的日常生活聯系較為密切,將生活類實驗融入物理教學中,使學生真正理解學習物理知識的價值,培養和提升學生的發現能力、觀察能力、創新思維能力和實踐能力,掌握利用物理知識巧妙解決生活問題的技巧,進而提升學生對物理的探究欲望,達到提升學生物理學科核心素養的教學目標.

  參考文獻

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