【摘要】新課標對實驗教學提出新要求,教師及時滲透實驗教學理念,設計生活化、探索性實驗方案,以成功調動學生參與實驗學習的主動性。學生對物理實驗有不同期待,教師客觀分析具體學情,推出更多生活化實驗方案,為學生提供必要的學法支持,這對有效調動學生參與實驗探索行動有重要輔助作用,對培養學生物理學科核心能力也有重要支持。
【關鍵詞】初中物理;新課改;實驗教學;優化措施
初中物理實驗教學中,教師要有改進創新的意識,適時引入嶄新實驗理念,開展探究實驗活動,推出媒體模擬實驗,對接生活設計實驗訓練任務,引導學生進入實驗思考和探索環節,在主動操作和合作互動中建立實驗認知能力。學生對探究式實驗有更多期待,教師要精心選擇實驗內容,優化實驗操作程序,為學生提供更多學法支持,讓學生主動進入到生活化實驗操作環境,以有效提升實驗認知水平。實驗在物理學科教學占據重要地位,新課標對實驗提出嶄新要求,教師要針對學生實驗學習現實做出客觀分析,以確定實驗改進的方向,讓更多學生順利進入到實驗學習環節,在實驗探索學習中成長學科核心能力。
一、革新物理實驗理念,提高實驗教學質量
革新物理實驗理念,教師要做好實驗資源的整合工作,深入發掘教材內容,搜集整理實驗相關知識信息,準備適合的實驗材料,確保實驗的正常開展。教師要有優化設計的意識,對探索性實驗方案進行優化處理,為更多學生順利進入實驗學習創造良好條件。
1.整合實驗知識資源
物理實驗是學科重要內容,教師要有改進意識,在實驗內容、實驗形式、實驗互動、實驗對接、實驗討論、實驗驗證等環節進行創新設計,為學生實驗學習提供便利條件,這對促進學生物理學科核心素養培養有重要現實幫助。實驗需要物理概念、物理定義、物理公式、實驗材料、實驗方法的支持,教師前期引導學生梳理物理學知識,能夠確保實驗的順利展開,也能夠有效提升實驗訓練效果,培養學生物理實驗學習習慣。
如教學人教版八年級物理上冊《測量平均速度》,教師先期講解速度的概念,以及計算速度的公式:v=s/t。其中v代表速度,s代表路程或者距離,t代表物體通過這段距離所用的時間。要計算出平均速度,需要反復多次操作相同的實驗,將相關實驗數據進行平均處理,最終得出平均速度的具體數據。學生對速度和平均速度有了清晰的認識,教師設計實驗方案,要求學生參與到實驗操作之中,觀察實驗現象,分析實驗數據,通過計算得出平均速度的結果。在這個實驗設計中,教師事前做知識梳理,讓學生理解速度和平均速度的概念內涵,最后利用實驗進行操作驗證,得出實驗結論,學生在實驗準備、實驗操作、數據處理、結論認定等環節,進行關聯思考和驗證,最終形成實驗認知。
2.創新實驗教學設計
教師在物理實驗教學設計時,要對實驗進行全面的評估,尋找實驗創新設計的起點,以提升實驗教學的針對性、有效性,成功調動學生實驗思維,讓學生在主動接納實驗、操作實驗、評價實驗中形成學科核心能力。實驗包括諸多環節和制約因素,教師要對實驗內容進行整合處理,對實驗步驟進行優化設計,對實驗材料進行充分準備,對實驗結論進行科學分析,讓學生自然建立對實驗基礎的認知。
如教學《聲音的產生與傳播》,教師沒有讓學生閱讀教材,而是讓學生細心聆聽身邊的聲音,隔壁教室有說話聲,操場傳來哨子聲,遠處工地有機械聲,天空中傳來飛機轟鳴聲,教師要求學生模擬這些聲音,說說這些聲音具有什么樣的共性特點。學生對生活中的聲音早已習以為常,教師特別提醒之后,學生開始關注這些聲音,對聲音的產生和傳播有了濃厚的探索興趣。教師拿出一把鋼尺,將其放在桌沿上,用力彈撥,鋼尺發出巨大的響聲,學生進入實驗觀察環節,發現鋼尺出現劇烈的振動,這些振動頻率越高,聲音也就越高。教師引導學生閱讀教材內容,對實驗現象有了更專業的理解。教師沒有按照習慣思維展開教學設計,而是讓學生先體察身邊的聲音,然后直接進入演示實驗環節,學習對接性良好,學生在不知不覺中接受物理新知,對聲音產生和傳播有了全新理解。
二、開展探究實驗活動,保證實驗教學效果
物理實驗類型眾多,觀察實驗、演示實驗、操作實驗,都屬于物理實驗范疇,教師要深入研究教材內容,整合實驗相關資源,優化實驗程序的設計,強調探究實驗的組織,以滿足更多學生的實驗訴求。
1.優化實驗操作程序
實驗程序沒有固定格式,教師要根據實驗特點設計實驗步驟,特別是探索性實驗,對實驗操作有更多要求,學生大多沒有實驗積累,對一些復雜的操作實驗也缺少經驗,教師要及時做出提醒,適時傳授一些操作方法,讓學生順利進入到實驗環節,在親身經歷中形成實驗認知。實驗環節有先后順序,實驗材料也不是一成不變的,教師對實驗操作程序展開創新探索,讓學生自覺進入實驗操作環節,這無疑是比較明智的選擇。
如教學《熔化和凝固》,教師先期介紹物質存在的三種形態,了解熔化、凝固的含義,然后列舉生活中的一些現象,與物質的熔點和凝固點聯系起來。進入實驗環節,教師拿出冰塊、蠟燭、水、鐵架臺、石棉網、溫度計、燒杯等實驗材料和器具,為冰塊加溫,讓學生觀察冰塊融化,水由固體變成了液體,水煮沸之后,又變成了氣態。點燃蠟燭,蠟燭由固體變成液態,最后變成了氣態。為強化實驗體驗,教師要求學生進入小組實驗操作環節,讓學生親自操作,對實驗現象進行細心觀察和分析,在集體討論之后,建立實驗認知體系。教師前期講解實驗知識內容,然后推出演示實驗,最后讓學生親自操作,對實驗現象進行觀察分析,形成實驗認知能力。實驗教學設計合理,學生實驗體悟多元,教與學達成更加和諧。
2.強化實驗探究互助
物理實驗大多帶有互動性、集體性,教師在實驗方案設計時,要注意融入一些互動內容,提出合作要求,為學生規劃清晰操作路徑,這對培養學生實驗核心能力有一定幫助。實驗互動內容豐富多樣,實驗材料準備、實驗內容篩選、實驗方案設計、實驗操作過程、實驗結論討論、實驗生活對接等,都需要集合集體的智慧,以提升實驗訓練品質。如果有需要,教師不妨推出模擬實驗、生活觀察實驗、探索實驗,讓學生主動進入實驗環節,在廣泛互動中完成實驗任務。
教學《光的直線傳播》這部分內容時,教師要求學生準備一些實驗材料:硬紙卡、木板、小刀、蠟燭、牛奶、手電等實驗材料和工具。如果找不到相關材料,也可以用一些替代物質。進入實驗教學環節,教師先做示范操作,將三張硬紙卡放在一起,選擇同一位置打孔,然后將這些硬紙分開放在夾子上,讓三張紙處于同一水平線上,打孔的眼要在同一條線上,然后用手電筒對準最前面的一個小洞,可以看到燈光穿過三張硬紙卡,這說明光是延直線傳播的。這個實驗非常簡單,操作也很便利,教師要求學生利用手中的實驗材料,自行設計一些物理實驗,驗證光的直線傳播規律。學生思考實驗設計方案,教師要求學生互動交流,集體完成實驗設計和操作,對實驗結論進行驗證和確認。學生根據教師指導和要求進入實驗設計和操作環節,課堂進入探索學習環節,教師巡視班級,給予學生必要的提示,確保實驗的順利展開。
三、推出模擬實驗方案,調動實驗教學動力
利用軟件設計模擬實驗,這是實驗教學的發展趨勢。教師要熟練運用信息技術展開實驗設計,為學生進行模擬實驗操作創造條件。模擬實驗有諸多優勢,降低實驗成本、減少實驗環節、縮小實驗空間、拓寬實驗觀察視野、可以反復操作,教師要做好優化設計,以提升實驗操作效果。
1.設計實驗模擬方案
教師設計模擬實驗方案時,不需要考慮實驗制約因素,可以對實驗環節、實驗操作、實驗評價等展開創新設計,為學生進入實驗操作創造便利條件。教師不妨吸引部分學生參與模擬實驗的設計,讓更多學生接觸信息技術的實驗應用,這對培養學生實驗情結有重要幫助。模擬實驗具有諸多優勢,自然有更多創新設計的契機,教師要廣泛征詢學生的建議,對模擬實驗進行優化設計,讓模擬實驗具有更高訓練價值。
如教學《噪音的危害和控制》時,教師先要求學生尋找身邊的噪聲源,學生仔細聆聽,很快就找到一些噪音源。如大路上的汽車喇叭聲、工廠的機械聲、施工工地的機車聲、集市上的嘈雜聲。教師要求學生說說這些聲音為什么屬于噪音,學生只能從聲音擾民的角度進行解讀,而在區分噪音和非噪音時,卻沒有什么標準。教師隨即打開多媒體,進入網絡搜集相關信息,對噪音概念進行解析,對噪音強度利用聲音分貝數來表示,利用模擬實驗觀察波形,說明噪音是發聲體做無規則振動發出的聲音,即便是音樂聲,也會對人們生活帶來驚擾,這也是噪音的范疇。教師利用聲音分貝數來判斷分析噪聲,為學生了解噪音創造良好條件,在生活條件下認識噪音,也能夠培養良好行為習慣。
2.傳授實驗操作方法
觀察實驗、演示實驗、操作實驗、模擬實驗,都需要操作方法的支持,學生大多缺少方法積累,教師要結合實驗實際,推出一些學法,以供學生借鑒和應用,這對提升實驗操作效率有一定幫助。實驗內容篩選、實驗材料準備、實驗步驟設計、實驗方法應用、實驗現象處理、實驗結論分析,都離不開學法的應用,教師及時做出提示,傳授一些觀察、操作、分析方法,學生實驗思維被激活,實驗效果顯現出來。
如教學《光的反射》,教師課前讓學生準備了實驗材料,如直尺、白紙、鏡子、玻璃片、水等,并讓學生先期閱讀教材內容,自行設計實驗方案,探索光的反射原理。實驗教學程序啟動,教師要求學生以小組為單位,現場演示操作自行設計的實驗。學生有前期的準備,實驗操作比較順暢。先將平面鏡固定到白紙上,確保鏡子平放,打開手電筒,或者是激光筆,將光線照射到平面鏡上,并使其折射到白紙上,利用尺子測量入射線和反射線的角度,最后對實驗結果進行分析。教師對學生實驗操作情況做點評,對實驗結論給予高度評價,對實驗操作過程存在問題及時提醒,確保實驗操作的順利推進。實驗結論:光線入射到平面鏡上后,會發生反射現象,反射光線和入射光線在鏡面法線上的夾角相等,入射角等于反射角。
四、注重生活實驗實踐,促進實驗教學內化
物理實驗大多在實驗室完成,教師要有延伸對接意識,結合學生生活實踐情況,推出更多生活化實驗任務,要求學生借助生活材料展開物理實驗探索行動,這樣可以調動學生生活思維,在生活條件下展開自主實驗探索行動。
1.注重實驗生活對接
面對實驗方案,教師要有意識與學生生活形成對接,引導學生在生活條件下展開物理實驗操作,學生感知體驗更為深刻。如實驗材料的搜集和整理,實驗過程的操作和歸結,實驗現象和結論的分析等,都可以在生活環境下完成,教師適時提出實驗要求,提醒學生設計生活替代實驗,在自然環境下展開實驗操作行動,科學分析實驗結論,以形成實驗操作能力。
如教學《質量》,教師先期講解“質量”概念,以及天平使用方法,引導學生現場測量一些物品的質量。如一根鉛筆、一枚紐扣。學生大多沒有天平使用的經驗,教師具體介紹天平的稱重原理和使用方法,要求學生自行操作,選擇生活中的小物品,測量其質量,探索天平使用方法和技巧,準備參與班級集體研討活動。使用天平稱量小物品的質量,這是最簡單的操作實驗學習,教師先期講解相關概念和方法,現場示范操作,為學生進入實驗創造條件。特別是讓學生親自操作,歸結使用方法和經驗,并分享這些方法,成功調動學生實驗操作熱情,這對促進學生實驗認知積累有重要幫助。
2.促進實驗認知內化
生活條件下的物理實驗,教師需要有整合對接的意識,針對學生生活認知積累情況展開實驗探索行動,可以有效提升學生實驗感知水平,也能夠促進學生學科認知的順利內化。解析實驗現象、準備實驗材料、進行實驗討論、展開實驗反思、創新實驗設計、延伸實驗訓練等,都能夠為學生物理學習創造良好條件,教師提出具體的實驗學習要求,學生進入實驗探索行動,其學習體驗更為豐富。
如教學《測量物質的密度》,教師先期介紹實驗原理,推出計算公式:ρ=m/V。然后準備實驗器材,如固體塊、天平、砝碼、刻度尺等,介紹實驗操作步驟和方法,先將天平放在水平臺面上,調節天平平衡,然后用天平稱量固體塊,記錄相關數據,根據體積公式計算,利用密度公式進行數據推算,計算出規則固體塊的密度。為獲得更加確切的數據,需要反復多次測量和計算,求得平均值,這樣的實驗結論具有更高準確性。教師講解實驗原理,推出數據計算公式,要求學生現場操作,記錄相關數據,進行多次操作計算,最終獲得平均值,確認固體塊的密度值。教師組織學生進入實驗環節,對實驗數據進行多次計算和推演,學生實驗認知更為全面而深刻。
物理實驗內容豐富多樣,實驗形式五花八門,教師在實驗方案設計時,要做好創新處理,精選實驗內容,創新實驗形式,推出更多觀察實驗、探索實驗、模擬實驗,以拓寬學生實驗視野,培養學生實驗情結,促進學生學科綜合能力的培養。
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