“研”物理教材 “究”物理現(xiàn)象

摘?要：從學(xué)習(xí)物理規(guī)律解釋物理現(xiàn)象，轉(zhuǎn)變?yōu)橛^察物理現(xiàn)象得出物理規(guī)律，促使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，用心去體驗物理探究過程中的樂趣和成功感，更能在物理過程分析中提升物理的過程思維.

關(guān)鍵詞：有效觀察;有效提問;合理猜想;實驗探究;評估結(jié)論

文章編號：1008-4134（2020）02-0054?中圖分類號：G633.7?文獻標(biāo)識碼：B

作者簡介：姜建軍（1975-），江蘇海門人，本科，中學(xué)一級教師，研究方向：課堂生態(tài)教學(xué)狀態(tài)的研究.

蘇科版物理教材的最大特點是：改變了傳統(tǒng)物理教材通過物理概念、規(guī)律等知識的傳授，來被動解釋物理現(xiàn)象的教學(xué)觀念.教材注重教師通過有效導(dǎo)學(xué)，來引導(dǎo)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象、提出問題、積極主動地去猜想、設(shè)計各種探究性實驗來驗證猜想、在探究物理現(xiàn)象的過程中得出物理規(guī)律的教學(xué)理念.從學(xué)習(xí)物理規(guī)律來解釋物理現(xiàn)象，到觀察物理現(xiàn)象得出物理規(guī)律的這一巨大變革，更能促使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，用心去體驗物理探究過程中的樂趣和成功感，更能在物理過程分析中提升物理的過程思維，來解決生活中的物理問題.這就是為什么能使很多教師由一開始的排斥到認可，最后欣然接受這一變革的原因.這一變革沖擊著教師原來固有的教法，解放了教師的思想，不但給教師帶來全新的教學(xué)理念，而且給學(xué)生帶來全新的課堂教學(xué)流程.但教師在這一變革中也面臨很多困惑：怎樣對所觀察的物理現(xiàn)象進行有效探究？筆者根據(jù)自身的教學(xué)體會認為應(yīng)把握住以下幾點：

1?如何引導(dǎo)學(xué)生有效觀察物理現(xiàn)象，提出值得探究的有效問題

教師在將自然界的各種物理現(xiàn)象通過實驗再現(xiàn)時，學(xué)生能否進行有效觀察，不但關(guān)系到后續(xù)探究的方向、深度，而且關(guān)系到學(xué)生能否提出值得探究的有效問題.引導(dǎo)學(xué)生有效觀察物理現(xiàn)象，是整個物理探究過程的起點.如何引導(dǎo)學(xué)生進行有效觀察和有效提問？

情景一：蘇科版物理教材物理（八年級上冊）序言篇，如圖1所示，觀察長短兩根不同蠟燭誰先滅？

師問：鐘罩中兩根燃燒的蠟燭誰先滅？

師追問：沖入氫氣的氣球為什么能夠在空氣中上升？而我們用嘴吹大的氣球在空氣中卻是下沉的？

生猜想：呼出的氣體與蠟燭燃燒后的氣體一樣，都是密度比空氣大的二氧化碳，在空氣中會下沉，應(yīng)該觀察到短的蠟燭先滅.

學(xué)生分組實驗：學(xué)生注意觀察短的蠟燭是否先滅？

實驗現(xiàn)象：與學(xué)生猜想不同，有的長蠟燭先滅、有的短蠟燭先滅.

學(xué)生質(zhì)疑：鐘罩中長短兩根蠟燭誰先滅與哪些因素有關(guān)？

這一值得探究的有效問題，不是教師生搬硬套灌輸?shù)模窃诮處煹囊龑?dǎo)下思維與實踐碰撞自發(fā)提出的，這比解決一個問題更重要.

教師可充分利用學(xué)生儲備的物理知識來解釋新的物理現(xiàn)象產(chǎn)生矛盾時，在舊知與新知產(chǎn)生思維碰撞時，提出值得探究的有效物理問題.

情景二：在探究“比熱容”時，教師先對舊知再現(xiàn).

師問：“當(dāng)我們游泳上岸后為什么會感到冷？”

生：水蒸發(fā)吸熱、致冷降溫.

師追問：為什么晴天時，白天海邊沙子是燙的而海水是涼的？

生：海水蒸發(fā)吸熱致冷降溫，溫度低于沙子.

師再追問：為什么傍晚海水是暖的而沙子是涼的？

小組討論：有悖于液體蒸發(fā)吸熱制冷降溫.

在矛盾出現(xiàn)后，學(xué)生質(zhì)疑：同一時刻海水與沙子溫度不同的原因究竟是什么？

學(xué)生提出的問題是否值得去探究，不但能反映出學(xué)生是否注意觀察日常生活中的物理現(xiàn)象，而且能反映教師在平時教學(xué)過程中，是否善于培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力，來培養(yǎng)學(xué)生的物理素養(yǎng).蘇科版《物理》很好地抓住了初中物理趣味性的特點，如：“蠟燭”為什么能在水中燃燒？同一個凸透鏡能成不同特點的像，與什么因素有關(guān)？一個個與學(xué)生生活很貼近而又有趣的物理現(xiàn)象和情景，值得學(xué)生回味而自發(fā)提出值得探究的有效物理問題.同時蘇科版《物理》中的“生活·物理·社會”給了教師和學(xué)生很大的拓展空間，以此為載體，教師通過對教材的整合可創(chuàng)設(shè)更多、更好的物理情景和物理現(xiàn)象，來激發(fā)學(xué)生的懸疑.

2?如何引導(dǎo)學(xué)生提出合理的猜想和假設(shè)

在學(xué)生提出可探究的有效問題后，如何去探究？首先要對問題進行合理的猜想和假設(shè).很多教師認為，反正猜想沒有對錯之分，任憑學(xué)生盲目的猜想，導(dǎo)致給自己的課堂導(dǎo)學(xué)設(shè)下障礙，導(dǎo)學(xué)方向出現(xiàn)偏差.怎樣引導(dǎo)學(xué)生進行合理的猜想和假設(shè)？

2.1?根據(jù)平時對生活中物理現(xiàn)象的感知來進行有效猜想

情景三：液體蒸發(fā)快慢與哪些因素有關(guān)？

師：組織學(xué)生討論：如何使衣服干得更快？

生：衣服敞開來、放在太陽底下、放在通風(fēng)處.

師追問：烘干機烘手時，為什么把手敞開來用熱風(fēng)來吹？而花露水為什么口徑小，不用時放在陰涼處保存？

生猜想：液體蒸發(fā)快慢與液體溫度、液體的表面積、液體表面上空氣流動快慢有關(guān).

2.2?教師收集相關(guān)生活小資料，引導(dǎo)學(xué)生合理猜想.

情景四：電功大小與哪些因素有關(guān)？

電功概念較為抽象，學(xué)生猜想電功大小與哪些因素有關(guān)，難度較大.

教師收集相關(guān)生活小資料：

（1）空調(diào)為什么費電？展示空調(diào)銘牌 “220V 10A” ， 白熾燈銘牌 “220V 0.25A”.

（2）放三節(jié)干電池的手電筒比放兩節(jié)干電池的手電筒要亮.

（3）節(jié)約用電，注意不要開長明燈.

生猜想：電功與電流、電壓、時間有關(guān).

2.3?根據(jù)所儲備的知識進行思維遷移和初步推理進行合理的猜想和假設(shè)

情景五：在探究“力與運動”新課時，猜想運動是否需要力來維持？

（運動是否需要力來維持，這一人類爭論了2000年的問題，讓初中學(xué)生來猜想，的確非常困難）

師問：力的作用效果是什么？

生：使物體發(fā)生形變或使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變.

師問：如果物體不受力，還會產(chǎn)生力的作用效果嗎？

生：如果物體不受力，不會產(chǎn)生力的作用效果.

師問：不會產(chǎn)生怎樣的效果？

生：運動狀態(tài)就不會改變——運動的速度大小不變、方向不變.

師：小組討論，運動是否需要力來維持？

小組交流：運動不需要力來維持，不受力會做勻速直線運動.

蘇科版《物理》所設(shè)置的物理現(xiàn)象都建立在平時日常生活的基礎(chǔ)上或從已知領(lǐng)域延伸到未知領(lǐng)域，或以信息快遞的形式為解決提出問題后的猜想假設(shè)提出更多的素材，教師如果將這些素材進一步整合，會極大拓展學(xué)生的思維空間，學(xué)生會進行有效大膽的猜想與假設(shè).

3?如何設(shè)計實驗來驗證猜想

猜想是否正確，需要實驗來驗證.教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生積極主動對實驗進行有效設(shè)計來驗證.

3.1?探究物理現(xiàn)象一定要注重過程與方法，設(shè)計出合理的實驗方案

在探究物理現(xiàn)象過程中，無具體固定的模式和教條的方法，而是在實際探究過程中根據(jù)解決問題的需要，融入在探究過程中.蘇科版物理教材在設(shè)計物理現(xiàn)象和情景時，融入了很多探究方法.如：在探究一個變量與多個變量關(guān)系時采用的控制變量法;在探究聲音是怎樣產(chǎn)生的時，借助于水或乒乓球?qū)o法用肉眼觀察到的音叉微小振動放大而采用的“轉(zhuǎn)化法”;通過形象的水波來認識抽象的聲波而采用的類比法降低學(xué)生思維的難度;為了加深對蒸發(fā)與沸騰的認識，而采用“歸納比較法”;為了形象地描述光線、磁極相互作用規(guī)律而采用“建立模型法”;探究聲音不能在真空中傳播的“鐘罩實驗”，無法將空氣抽成真空，但根據(jù)在探究實驗過程中收集到聲音越來越弱的現(xiàn)象，得出聲音不能在真空中傳播，采用“實驗+推理”的方法.

3.2?設(shè)計物理探究實驗時，往往涉及到復(fù)雜的方法和步驟，要善于將各種方法進行有效整合

在探究較復(fù)雜物理現(xiàn)象時，不僅僅是某個方法的單獨應(yīng)用，而是將多種方法進行有效合理的整合.在整合之前，首先要明確探究的主要方法是什么？如在探究滑動摩擦力與哪些因素有關(guān)的實驗中，在學(xué)生猜想出可能與接觸面積大小、接觸面粗糙程度、壓力大小有關(guān)的前提下，用到主要探究方法——控制變量法，滑動摩擦力大小在無法直接觀察的情況下，再通過“轉(zhuǎn)化法”即二力平衡知識，通過拉力大小反映滑動摩擦力大小.在探究動能大小與哪些因素有關(guān)的實驗中也都用到相同的方法.如：探究牛頓第一定律——斜面實驗，首先要明確探究的主要方法是“實驗+推理”，即通過不斷減小小車與接觸面的滑動摩擦力大小來推理得出水平方向不受力時的運動情況，為確保小車剛到水平面具有相同的速度，每次實驗控制小車從斜面的同一高度滑下，采用控制變量法.

在設(shè)計實驗時，首先要明確為了驗證猜想與假設(shè)，所設(shè)計的主要步驟和方法是什么，再細化到具體的步驟和方法，引導(dǎo)學(xué)生有方法有步驟地去探究.

4?如何對整個探究過程進行有效評估和交流，將物理回歸到實際生活中去

放開課堂，讓學(xué)生大膽地進行交流，在交流中獲取更多的信息.由于實驗是開放的，學(xué)生思維也是開放的，同一個實驗往往會有不同的探究過程和探究結(jié)論，教師如果不注重從學(xué)生的實際情況出發(fā)，依據(jù)自己主觀的想象來進行點評，會束縛學(xué)生的思維.學(xué)生親自經(jīng)歷了實驗探究過程，當(dāng)然也最具有話語權(quán)，教師應(yīng)當(dāng)放手讓學(xué)生去發(fā)表自己的見解.

情景六：除了用尺外，你們還能通過什么方法來比較課桌的長和高誰長？

小組交流：有的小組以課本的長作為標(biāo)準(zhǔn)量、有的小組以手的“一拃”作為標(biāo)準(zhǔn)量，每個小組的方法都很單一，當(dāng)通過組與組之間的交流方法也就多了.

師問：你們用手的“一拃”作為標(biāo)準(zhǔn)量來比較長度，你們測一測課桌的長度為多少拃？

小組活動：

小組交流：產(chǎn)生爭議，同一物體測的 “拃數(shù)”為什么不同？

學(xué)生討論：每位同學(xué)“一拃”的標(biāo)準(zhǔn)不公認而引起的“糾紛”，自然得出測量必須將待測量與公認的標(biāo)準(zhǔn)量進行比較.

情景七：電路中小燈泡亮度由什么因素決定？

小組實驗1：將兩個不同規(guī)格的小燈泡串聯(lián)（如圖2所示），用電壓表分別測小燈泡兩端電壓并觀察小燈泡的亮度.

實驗結(jié)論：兩不同規(guī)格的小燈泡串聯(lián)，通過他們的電流相等，小燈泡L1兩端電壓大于小燈泡L2兩端電壓，小燈泡L1比小燈泡L2亮，小燈泡亮度由小燈泡兩端電壓決定.

小組實驗2：將兩個不同規(guī)格的小燈泡并聯(lián)（如圖3所示），用電流表分別測通過小燈泡的電流并觀察小燈泡的亮度.

實驗結(jié)論：兩不同規(guī)格的小燈泡并聯(lián)，他們兩端電壓相等，通過小燈泡L1的電流小于通過小燈泡L2的電流，小燈泡L1比小燈泡L2暗，小燈泡亮度由通過小燈泡的電流決定.

小組交流：學(xué)生產(chǎn)生爭議，小燈泡的亮度究竟由電壓還是電流決定？

在學(xué)生產(chǎn)生爭議時，課堂氛圍也就活躍起來，教師把握時機與生活實際聯(lián)系起來進行追問.

師問：小燈泡越亮，說明小燈泡單位時間內(nèi)電能轉(zhuǎn)化為光能越多，進一步說明小燈泡的實際電功率越大，由此猜想小燈泡的亮度由什么因素決定？

生猜想：小燈泡亮度由實際功率決定.

師追問：小燈泡亮度究竟由電壓還是電流決定？

生：根據(jù)電功率公式P=UI，小燈泡亮度由小燈泡兩端電壓和通過的電流共同決定.

小組再次實驗：設(shè)計如圖丙所示的實驗，探究得出燈泡亮度由電壓和電流的乘積決定，即由實際功率決定.

實驗后的交流與合作，是學(xué)生思維碰撞的過程，也是對物理探究的一種升華.同時通過交流評估，將物理回歸社會、生活中去，蘇科版物理教材在每一章節(jié)的探究過程都有對應(yīng)的“生活·物理·社會”，體現(xiàn)了物理最終回歸社會，用于社會.

“研”教材、“究”現(xiàn)象，必然產(chǎn)生全新的課堂，如何對物理現(xiàn)象做到有效探究？關(guān)鍵取決于教師能否從傳統(tǒng)的教學(xué)觀念走出來，揣摩教材的編寫意圖，從學(xué)生實際學(xué)情出發(fā)，找到一條符合自己和學(xué)生的探究之路.

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（收稿日期：2019-08-20）