“雙減”背景下初中物理家庭小實驗的應用策略研究

張 考

(畢節市第一中學,貴州 畢節 551700)

“雙減”,全稱為《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》,在學科教學與學校教育方面,重點強調了“減輕學生過重作業負擔”“提升學校課后服務水平”兩個問題。而初中物理家庭小實驗,是一種新穎的物理課后作業,更是豐富學校課后育人活動的一個思路。教師可以根據學生物理學習需要,為其提供一些家庭小實驗建議,使其利用課余時間進行有趣有用的物理探究,打破傳統的“做作業”鞏固學習模式,鍛煉學生動手實踐能力。

一、物理家庭小實驗特點

(一)操作簡單

有別于課堂演示實驗、分組實驗,家庭小實驗屬于學生在課后自主完成的實驗,大部分的原理都比較簡單,這直接決定了其操作簡單性,如“吹不大的氣球”“水漫金山”等。[1]在進行此類實驗時,學生可以設計相對簡單的實驗方案,簡化操作步驟。并且,在簡單的操作下,實驗現象明顯、易于觀察,能夠使學生以最簡單的方式說明或解決物理問題。

(二)趣味實用

如果說課堂實驗是為推進教學而設計的,那么家庭小實驗就是為保持學生物理學習和科學探究興趣而設計的,具有趣味性高優勢,可以使學生在課外,依舊對物理擁有極高探索熱情。受此影響,在家庭小實驗中,學生可以根據自己感興趣的生活現象獨立設計科學探究過程,積極發揮想象力,這在培養其樂學品質、創造能力等方面,具有很好的實用性。

(三)呼應教材

常見初中物理家庭小實驗中,一部分內容源自教材,如“測量不同水果的密度”等,一部分源自生活和網絡,如“制作創意小臺燈”等。但不管如何選題,初中物理家庭小實驗只有一個應用目的——補充教材實驗,為培養學生核心素養服務。這使其能很好地呼應初中物理教材,也為教師深挖教材內涵、豐富實驗設計奠定了基礎。

二、初中物理家庭小實驗應用策略

(一)辨別功能,明確目標,針對應用家庭小實驗

實踐表明,初中物理家庭小實驗具有不同功能。在不同階段、不同條件下應用家庭小實驗,對實現初中物理教學目標的積極影響存在一定區別。所以在應用家庭小實驗時,教師要明確教學目標,準確辨別其功能,提高針對性。

1.輔助預習,讓“教”事半功倍

為明確家庭小實驗是否具有輔助預習功能,筆者對本校物理學科教師進行了問卷調查,并通過網絡發放了一些調查問卷?；厥蘸蟮膯柧硇畔@示,在初中物理理論或實驗課前,鮮有教師存在鼓勵學生設計家庭小實驗的習慣。但在教師鼓勵學生提前感受家庭小實驗的情況下,多數課堂教學效果更加優良。這說明,家庭小實驗在輔助預習方面有一定優勢。教師在“雙減”背景下應用初中物理家庭小實驗,可以將其融入預習。

例如:“尋找光的秘密”。教師提醒學生準備激光筆(或小激光器)、果凍、水、噴水壺等實驗器材,使其在預習“光的直線傳播”新課時,自主設計“將一束激光分別射入空氣、水和果凍”實驗過程,結合家庭小實驗觀察并總結光的傳播路徑。學生通過自主設計以上實驗過程感受光的傳播路徑,初步認識“光的傳播”,為在課堂探究“光”“光源”“光線”以及“光的傳播速度”打好基礎。

2.激趣思考,讓“學”興致勃勃

《尚書·洪范》中寫道“思曰睿,睿作圣?！币馑际恰八伎家ㄟ_,思考通達就能成為圣明的人”。在探索初中物理的過程中,學生只有積極思考物理現象、問題,才能真正觸摸物理本質,形成對理論的正確認識和理解。但是由于物理學習較為抽象,部分學生缺乏思考動力。教師可以在學生抽象探究理論之前安排家庭小實驗,利用其趣味現象,激發學生抽象探究好奇心,增強其對相關理論的求知欲,使其學習達到“興致勃勃”狀態。[2]

例如:“好玩兒的遙控器”。用遙控器控制電視機是在學生生活中經常發生的事情,但是,因為遙控器沒有對準電視、遙控器被遮擋而“控制無效”的情況也普遍存在。這種現象的原理是什么?怎樣利用“光”的知識開發遙控器控制電視的更多辦法?學生充滿好奇。在這一前提下開展該家庭小實驗,讓學生自主探索遙控器的不同“玩法”,找出遙控器與電視機之間的“光的傳播”規律,促進他們對“光現象”的深層主動探究,深度思考“光的直線傳播”條件。實驗器材包括電視機、遙控器、鏡子、毛巾等。學生可以根據在家庭生活中“看電視”經驗,設計以下個性化實驗過程:①將遙控器對準電視機,控制電視;②用毛巾包住遙控器,對準電視機,控制電視;③使遙控器不正對電視機,嘗試控制電視;④在遙控器對準墻面或其他物體的情況下,想辦法通過遙控器控制電視。

經過這些家庭小實驗過程,一些觀察力高、好奇心強的學生,還能在自主探索和操作中,發現“光的反射”秘密,對新課“光的反射”產生更高學習積極性。

3.鞏固課堂,讓“學”知行合一

受課堂演示實驗教學形式與有效教學時間等因素的影響,在課堂探究物理實驗時,一些學生不能很好地體驗實驗過程、觀察實驗步驟與現象,這影響了他們對初中物理實驗技巧的掌握,也在一定程度上限制了他們對原理、概念的理解,不利于學生獨立的物理實踐。而利用家庭小實驗的實用性豐富課后鞏固學習活動,能夠有效解決這些問題。

例如:“制作創意小臺燈”。學生認識電路、體驗“連接串聯電路和并聯電路”實驗過程,目的在于深刻認識電路的組成結構和工作原理,掌握電路連接技能,根據實際需要組裝電路。但在課堂上,學生親自設計和組織電路的時間十分有限。于是,應用此家庭小實驗,為學生提供LED燈、開關、鐵絲、電線、絕緣膠帶等器材,鼓勵他們自主補充粘土、粗細不同的吸管、空牛奶盒、空心圓球、硬紙板、水泥等器材,設計并進行實驗。此時,考慮到部分學生對相關內容尚未形成透徹的理解,教師還可以給予其一些操作提示。比如,在布置家庭小實驗任務的同時,向學生提供“創意小臺燈參考制作方案”,點撥學生借鑒、優化該方案,利用生活中的廢舊材料制作具有個人特色的創意小臺燈。

創意小臺燈參考制作方案:

步驟1:在LED燈帶背部貼上雙面膠;

步驟2:剪去空牛奶盒的一側,將燈帶粘在牛奶盒里;

步驟3:把吸管套在電線上,安裝在牛奶盒里;

步驟4:把鐵絲擰成喜歡的臺燈形狀,插入粗吸管,起到固定和美觀作用;

步驟5:澆筑水泥塊,固定粗吸管下端。

有學生用空心圓球代替牛奶盒,有學生將牛奶盒剪成不同形狀,更有學生用一個開關控制兩條LED燈帶,每個小臺燈都充滿創意,強化其“組裝電路”學習體驗,鍛煉其獨立組裝電路的能力。同時,學生深化“電路的基本連接方式有兩種”“把電路中的元件依次連接起來,電流流經第一個元件后又依次流經其他的元件,叫做串聯”等理論認知,輕松實現“知行合一”的學習,達到綜合鞏固課堂教學的目的。

4.豐富活動,讓“教”全面育人

家庭小實驗使學生親身感受物理知識生成過程,以趣味有效的方式驗證教材理論,能夠將學生對物理的感性認識輕松轉化為理性認識,對初中物理“全面育人”大有幫助。而充分發揮家庭小實驗“全面育人”功能,要求教師在學生實驗過程中,盡可能安排更加豐富的活動,多方面鍛煉學生能力。

依然以“制作創意小臺燈”家庭小實驗為例。在鼓勵學生利用課余時間進行實驗的基礎上,教師可以提出以下建議:用你喜歡的方式查閱資料,了解臺燈內部電路結構;制定個性實驗方案,呈現在書面上;根據你的創意小臺燈制作過程,繪制電路圖;拍照或錄制視頻,記錄你的實驗過程,注意各步驟操作細節;書寫實驗報告,分析你在實驗中遇到的問題,針對其他同學遇到的實驗問題提出解決辦法……從實驗計劃、解決問題等方面,對學生科學探究思維與能力進行強化訓練,豐富學生對應學習活動,具有“全面育人”之效。特別是在“繪制電路圖”建議中,有利于學生吸收和內化物理中的圖形思想。

(二)依標設計,補充教材,完善家庭小實驗計劃

始終明確初中物理家庭小實驗目標,在教學中用好其豐富功能,要求教師準確把握其內涵、特點與方法,具備良好的家庭小實驗研究和設計能力。[3]

展開來說,教師首先要依照課標(《義務教育物理課程標準2022年版》)設計初中物理家庭小實驗教學計劃,在有所側重基礎上,合理調控測量類實驗、制作類實驗、開放探究類實驗等家庭小實驗結構,充分發揮課標引領作用。其次,教師要聚焦物理教材,整合、優化教材實驗,根據初中物理教材“實驗”“動手動腦學物理”等實驗情境,創新家庭小實驗內容,增強家庭小實驗與教材實驗相關性,確保學生能夠在課后獨立實驗中有策略地鞏固教材內容。再次,要挖掘生活中的實驗要素,補充教材內容。從聲、光到電、磁,初中物理與生活息息相關,一些教材中的物理現象,也普遍存在于學生生活。這使教學不僅要培養學生對教材內容的學習和應用能力,還要以生活為載體,鼓勵學生觀察、應用生活中的物理現象,動腦解決生活的物理問題。最后,還要關注實驗安全性、科學性、可行性。家庭小實驗是學生要利用課后時間自主完成的一種實驗,教師無法進行實時監控,家長也不能全過程監督,這樣,安全問題就十分重要了。教師要按照以上思路制定家庭小實驗教學計劃、預設學生實驗器材與過程時,全面評價、提高其安全性,甚至在必要時,去除部分實驗。以人教版初中物理教材八年級上冊為例,具體計劃可見下表。

表1 人教版初中物理八年級上學期家庭小實驗計劃

在教材“實驗”“動手動腦學物理”基礎上不斷豐富,融入學生在生活中自主發現、自覺關心的物理現象,讓家庭小實驗充分滿足學生進行物理科學探究的真實需要,促進其在初中物理教學中的全面應用。

(三)嵌入技術,優化環境,促進家庭小實驗實施

初中物理家庭小實驗的應用,不僅是將家庭小實驗任務布置給學生,教師還要與家長形成合力,為學生創造良好的科學探究環境,在學生需要時,遠程啟迪其思維,幫助其解決家庭小實驗難題,培養學生積極的物理探究情緒,以真正促進家庭小實驗的實施。對此,教師可以將“信息技術嵌入初中物理教學”視為首選,以鼓勵家長設置“家庭實驗角”為輔。比如,利用區域智慧教育平臺展開教研,共享家庭小實驗教學計劃,交換家庭小實驗應用資源,一邊擴大家庭小實驗設計與應用視野,一邊將重要資料發送給學生,便于學生查看,使其可以在網絡學習資料支持下,設計更加兼具個性與可行性的家庭小實驗方案,進行特色更強、效能更高的家庭小實驗活動。與此同時,通過“告家長書”等媒介,鼓勵家長在家中開辟一塊專門的物理實驗空間,為學生進行家庭小實驗提供環境支持。

例如,八年級下冊“摩擦力”教學中,根據教材“動手動腦學物理”問題4設計家庭小實驗(任務單如下),并在微課視頻中,出示實驗范例,便于學生調整實驗操作。

“接觸面對滑動摩擦力大小的影響”物理家庭小實驗任務單 在做“研究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗中,有的同學提出滑動摩擦力的大小與接觸面積有關。如果做這項研究,你認為應該如何設計這個實驗?

在嵌入技術基礎上,教師可以適當銜接“家庭小實驗”與“演示實驗”。針對一些存在一定設計與操作難度的家庭小實驗,為保障后進生學習質量,教師可以在提示實驗方案的同時,錄制微課視頻,演示對應操作過程,將其通過微信、QQ等媒介發送給學生。學生自主下載視頻,先觀察、學習,后創新、操作,能夠大大增強家庭小實驗收獲。

(四)素養導向,監督總結,系統評價家庭小實驗

檢驗學生物理核心素養在家庭小實驗中的發展情況,評價是最有效的方式。在評價中,學生可以進行自主反思和互評,家長和教師可以根據其家庭小實驗表現,對其科學探究、科學思維等品質進行點評,以此調控初中物理家庭小實驗應用模式。[4]此外,評價具有一定監督作用,可以為學生施加適當壓力,使其認真對待家庭小實驗,形成健康的課后學習態度。

教師應以表現性評價為主。例如,以下“初中物理家庭小實驗表現性評價表”。在評價表中,基于設計理念、實驗器材和裝置、實驗方案和過程、實驗記錄和講解、科學態度五個維度設置評價指標,從實驗理性分析到感性體驗,展開系統評價。在其長期影響中,學生不僅可以持續發展初中物理實驗素養,深化物理觀念與科學思維、科學探究,還能自覺涵養科學態度與責任。

表2 初中物理家庭小實驗表現性評價表

三、結語

“雙減”背景下,如何深化家校共育,如何科學利用學生課余時間,如何讓學校課后服務滿足學生多樣化需求,都是教師要思考的問題。初中物理家庭小實驗的有效應用,是對學生物理學習、終身發展有益之舉,也是學校踐行“雙減”的新思路,有良好發展前景。教師要提高初中物理教學能力,認識到學生對物理的有效學習源自親身感知和實踐操作,對家庭小實驗展開優化設計和有效應用。