基于綜合實踐活動　開發學生課外實驗

(江蘇省南京市東山外國語學校，江蘇　南京　211100)

1　引言

物理是一門以實驗為基礎的學科,課堂中的實驗能使學生體驗科學的探究過程,培養學生的核心素養。但在課堂上讓學生真正參與科學探究和動手實驗的時間畢竟有限,如何將課堂中的實驗延展到課外,是值得我們思考和實踐的課題。筆者根據近兩年開發學生課外實驗的感悟,談談自己的看法。

2　活動來源

蘇科版教材安排了圍繞一章內容的“綜合實踐活動”,旨在培養學生的核心素養。由于課時等限制,有老師往往會忽略該內容,而該活動體現了培養科學探究能力的要求，受到中考命題者的青睞，如2013年無錫市中考題第26題涉及第三章綜合實踐活動“探究樹蔭下的光斑”，2014年南京市中考題第28題涉及第十四章綜合實踐活動“設計和制作一個模擬的調光燈”。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”,只要親自做過這些實驗,這些題目就會迎刃而解,并且學生的動手能力、觀察能力、表達能力等也會得到提高,這是從應試教育過渡到素質教育的途徑。但這些實驗在課堂上完成似乎不太現實,可將它們由課堂搬到課外,從而開展課外實驗活動。

3　實驗素材來源

學生的課外實驗活動,基于教材中的綜合實踐活動,卻不局限于該內容,實驗素材主要源于以下幾個方面。

(1) 教材中的“綜合實踐活動”，如探究樹蔭下的光斑(如圖1)、自制密度計(如圖2)等。

圖1

圖2

圖3

(2) 課堂上學生提出質疑的實驗，如在制作“浮沉子”時，學生提出問題：小瓶子的開口必須向下嗎?若小瓶子的開口向上會如何?一般筆者不會立即在課堂上解答,而是鼓勵學生課后實驗,自制一個浮沉子,使小瓶子開口向上(如圖3)，觀察實驗現象,讓學生根據實驗解答自己的疑惑，并加以點撥。

(3) 教材中的小制作，如“自制溫度計”“自制潛水艇”等,這些小制作除了培養學生的動手能力之外,亦可增進學生對相關知識的理解。

(4) 在歷年中考試題中，如2014年南京市中考物理卷的“吸管取水”,如何利用一根吸管將水從甲燒杯移到乙燒杯?與其空講實驗步驟,不如學生動手實驗,印象更加深刻。

又如“測量花生米密度”,利用懸浮知識,當花生米的密度和液體密度相等時,通過測量液體的密度就可知道花生米的密度。在課堂上講解該題目時,學生提出了質疑，并進行了討論。甲同學:花生米一開始沉底,加鹽的過程增大了液體的密度,可使得花生米所受浮力變大,支持力減小,當浮力等于重力時,此時支持力為0,而花生米仍在此位置靜止,但作為實驗者卻無法判斷出該狀態為懸浮。乙同學:可以讓它離開杯底,懸浮在液體中央位置。甲同學:如果要使它離開杯底,必須浮力大于重力,產生一個向上的合力,使它由靜止到運動,改變它的運動狀態,而靜止時花生米處于漂浮狀態,無法用替代的方法得出花生米的密度。

聽了甲同學的分析,筆者意識到該題目僅僅停留在理論層面,在實驗操作中難以實現。但在課堂上筆者也不知如何解決,所以筆者又將該問題拋給了學生,本周的課外實驗是如何用替代的方法測花生米的密度,下周每個小組呈交實驗方案、實驗中拍攝的視頻(或照片)及實驗報告。以下是一組學生的實驗報告。

實驗器材:透明玻璃杯、花生米、酒精、量筒、天平。

實驗步驟:① 在透明玻璃杯中裝有適量的鹽水,將花生米放入,發現花生米漂浮在水面上(如圖4a)；

② 往透明玻璃杯中加入適量酒精,使花生米懸浮在水中(如圖4b)；

圖4

③ 取出花生米,用天平測出此時玻璃杯與液體的總質量m1；

④ 將液體倒入量筒中,測出液體體積V；

⑤ 測出空燒杯的質量為m2；

(5) 自行確定研究課題，這對學生的科學探究能力要求較高,需要學生有較扎實的物理實驗功底,能夠通過查閱書籍或者利用網絡的方式,自行研究,老師僅僅起輔助作用。例如:有一組學生在學完溫度計之后,提出問題：為什么溫度計里的測溫液體是酒精或者煤油,而不用水?該小組討論、設計實驗,用兩根細長的玻璃管,一端用紫砂泥堵住,裝入等量的水和酒精,如圖5所示,左、右邊玻璃管中分別為酒精、水,將兩根玻璃管同時放入裝有熱水的瓶中,經過一段時間后觀察到：裝有酒精的玻璃管液面上升得要比裝有水的玻璃管高,所以該小組認為：為了提高溫度計的精確度,用酒精作為測溫液體。筆者看了該創新實驗后，進一步提問：為什么酒精液面上升更高?水作為測溫液體,除了精確度低之外,還有其他弊端嗎?該組同學為了解決筆者提出的問題,查閱資料,最后解決了問題,并呈交了該小組的實驗報告。

圖5

4　活動開展所遇到的困難及解決方法

課外實驗活動的開展并非是一帆風順的,在活動過程中也遇到過一些阻礙。為解決這些問題,筆者采取了一些措施。

4.1　切實解決實驗器材不足的問題

作為學生來說,課外實驗不能涉及太高大上的器材。所以筆者在開發實驗時,會盡量選取一些生活中常見且容易購買的器材,最大限度地降低學生實驗的成本。學生亦可向學校借一些基本器材,如溫度計、天平、量筒、導線等。當然最主要的是獲取家長的大力支持,幫助學生購買一些簡易器材并與學生一起參與制作,亦增進了親子感情。

4.2　建立課外實驗小組

有些實驗不適合單獨完成,需要小組合作。筆者并未對小組成員組成有所限定,家住附近的學生可以組合在一起,志同道合的學生亦可組合在一起。一般每組3-4位成員,選定一位為組長,大家分工合作，共同完成。

4.3　加強課外實驗的指導

由于每位學生在家中完成課外實驗,教師不可能給予現場指導,如果學生在實驗過程中遇到困難無法進行下去,如何解決呢?

筆者在QQ上建立了物理實驗交流群,學生在實驗過程中出現的問題可以在QQ群中交流,同學之間相互解答或教師解答,幫助學生順利進行實驗,若還存在困難,則在回校后由筆者當面給予指導。

4.4　建立課外活動實驗的反饋與評價機制

每次實驗讓學生用手機拍攝成視頻或照片，并與實驗報告一起上交。筆者利用中午或課間時間,給學生播放優秀實驗作品,通過給予該小組加分或去實驗室借更多實驗器材的形式,調動學生的積極性。

4.5　統籌安排課外實驗活動次數及時間

由于學生的學業比較繁重,初二的課外實驗活動以每學期10個為宜,初三以6-8個為宜,時間可以安排在周末,既讓學生有充足的時間實驗,亦方便學生以及家長準備器材。

5　課外實驗活動的教育功能

5.1　激發學生的學習興趣

興趣是最大的學習原動力。著名教育家蘇霍姆林斯基曾經說過:“一個孩子到十二三歲還沒有自己的興趣和愛好,做老師的要為他擔憂,擔心他長大以后對什么都漠不關心,成為一個平平庸庸的人。”的確,如果學生對學習沒有興趣,將來很難有什么成就。因此,培養學生的學習興趣就是老師的重要任務。通過課外實驗的制作,讓他們體驗物理之奇妙,激發起他們的求知欲。

5.2　培養學生動手、觀察和分析能力

在中學物理教學中，實驗教學是一個重要的組成部分。通過觀察、實驗,能夠使學生對物理事實獲得明確的認識,這種認識是理解物理概念和規律的必要基礎,動手實驗對培養學生的實驗能力、數據處理能力、實事求是的科學態度都有不可替代的作用。

5.3　提高學生的交流、合作素養

在課外實驗活動中,合理安排實驗小組,分工明確,給予學生充分的信任和支持,創造學生之間的合作機會,搭建交流平臺,讓學生體驗探究的樂趣,可培養學生的團隊合作和競爭意識,提升學生的交流與合作能力。

5.4　開啟學生的創新意識

中學物理核心素養的重要要素是求實創新，使學生應用已學過的物理知識去分析和解決一些實際問題,并在此基礎上培養其創新意識和設計能力。在實驗過程中難免出現問題和困難,碰到這些情況應該鼓勵學生獨立思考,應用學過的知識或者借助書籍、網絡去想辦法解決。久而久之,便會內化為學生的核心素養。

參考文獻：

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