例谈实验与初中物理课堂的整合策略

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  实验是物理理论发展的基石,这也就要求在进行初中物理教学时,教师必须要重视实验教育.新课改的理念也告诉我们,实验不再仅仅只是知识灌输的一种手段,更是学生构建认知,提升能力的支架,依托于实验,学生思维品质和合作意识才能获得培养.然而,现实与期望却相去甚远,很多教师依然对实验不够重视.如何进一步发掘实验的教育教学价值,推进其与初中物理课堂的融合,这是一个非常有意义的话题.本文结合工作经验,谈谈笔者的认识.
  1 让学生在实验中生成趣味和疑问
  新课标指出,初中物理教师要灵活地创设情境,通过学生认知冲突的激起,让学生产生探究的欲望,进而提出问题,并能据此进行思考、讨论和猜想.实际教学中,学生一旦对某一现象发生兴趣,他们就会积极而主动地对该现象进行探索和思考.因此教师应该优化实验设计,让学生在实验中感到兴趣盎然,如此则能有效激起学生提出问题,主动操作,积极探究.这就实现了实验和理论的完美整合,同时这也是高效课堂的必要保障.
  例如,通过实验让学生探索声音形成和传播的原理,教师可以通过一些富有趣味性的实验引导学生探索其中的规律.
  实验1 将碎纸屑洒在如图1所示的鼓面上,教师请一个同学来敲击鼓面,同时将实物展台的摄像头对准鼓面上纸屑,让学生观察敲击过程中的现象:阵阵鼓声通过对学生听觉器官的刺激引起了学生的注意,同时纸屑的跳动让学生将声音和振动联系起来.
  实验2 敲击图2中右侧音叉,让学生观察与左侧音叉接触的乒乓球会出现怎样的情况:当左侧的音叉将乒乓球弹开时,学生会开始思考,为什么会有力的作用呢?这部分能量从哪里来?学生会不由自主地开始讨论,进而将该现象和声音的传播联系起来.
  实验3 如图3所示将闹钟放在一个抽成真空的玻璃罩中,让学生观察闹钟响起时,却没有听到声音,教师再拧开阀门,当空气进入后,闹钟的声音逐渐被听到.学生为现象感到惊奇的同时,自然会开始思考空气在这一过程中的作用,从而进一步明确声音传播的条件.
  相比于教师直接地灌输,学生通过自我体验得来的认知会弥足珍贵,而且以游戏来进行物理实验也确实迎合了初中孩子的心理特征,拉近了他们与物理学习的距离,提升了他们的学习兴趣.
  2 让学生在实验中体验探究过程
  当前的物理教学理论认为,应该将物理概念和规律的形成过程呈现给学生,让学生在真实情境中实现由生活到物理的知识同化和顺应,而这其实就是在强调学生对科学探究的体验过程.上述说法非常简单,但是实践操作中,却有很多问题要引起教师的注意.其中最关键的问题就在于初中生的物理认知还处于萌芽状态,相应的实验操作水平还有待提升,因此教师在引领学生通过实验进行科学探究时,要结合学生知识基础和实际水平,把握好探究任务的难度和深度,对探究程序的提示和结论归纳时的方法引导,教师要做到弹性控制,既能让学生的能力和思维获得充分的培养,同时也不能为探究而探究,让学生迷失了学习的方向.
  例如,引导学生对浮力的影响因素进行探究时,教师应该辅以一些简单的实验让学生先获取一定的感性认知,以实现探究过程由浅入深地进行.
  将一只空塑料瓶子(瓶盖盖紧)浸入水槽中,让学生逐渐用手将瓶子压到如图4所示的1、2、3、4四个位置,学生会感受到,瓶子处在1号位置时浮力最小,随着位置深入到2号位置和3号位置,浮力越来越大.
  学生会开始总结:深度越大,浮力也越大.但是当瓶子由3号位置到4号位置(都属于完全浸没状态),学生会感觉到深度的增加并没有改变其所受浮力,之前的结论不正确.教师引导学生进一步地进行几个位置的对比,可以让学生探索出:浮力的大小与深度无关,应该与物体排开液体的体积有关.在这一探究实验过程中,学生的质疑能力和对比归纳能力都获得了提升,而且实验逐步深入,也向学生介绍了这样一个研究上的事实:物理探究不能浅尝辄止,如果瓶子的位置只是由1推到3,那么结论将定格在一个错误的答案,只有步步推进,才能获得最为真实的物理认知.
  学生是学习的主体,通过实验的设计,有助于丰富学生的探究活动,丰富学生的过程体验,学生在这一过程中不仅仅习得了概念、规律,还体验了概念建立的过程,深化了对知识的理解.
  3 学生在实验设计中思考、讨论和改进
  学生的实验能力不仅包括实验的操作能力,还包括学生结合所学的知识对实验进行设计和改进的能力.探究性教学中,学生提出猜想后有关验证工作的进行,需要学生合理地设计出兼具目的性和可操作性的实验,结合学生所提出实验思路,教师要进一步引发学生思考,对应的实验思路是否有改进的空间.
  例如,让学生设计测量滑动摩擦力这一实验.学生会结合二力平衡的原理,一开始会设计出如图5(a)所示的实验:用弹簧秤提供拉力的形式拖动物块在木板上匀速直线运动,根据二力平衡,弹簧秤的拉力示数等于滑动摩擦力的大小.原理上无懈可击,但是教师要进一步引导学生考虑该实验的可操作性,该实验的成功进行需要能匀速拖动物块,而实际操作中,是很难较为便捷地实现匀速直线运动的.所以教师可进一步提醒学生能否通过转换视角的方式,改进实验.学生会进一步思考:二力平衡的出发点没错,所谓“平衡”可以是匀速直线运动或是静止状态,相比而言,静止状态更容易被控制.因此,改进方案提出:如图5(b)所示,将弹簧秤一端固定,另一端与物体连接,当把木板往外抽出的过程中,物块会受到向右的滑动摩擦力,而此刻物块由于弹簧秤的拉力作用处于静止状态,结合二力平衡,物块所受摩擦力与弹簧秤拉力大小相等.前后两种实验设计在原理上都正确,但是通过视角的转换,改进后的实验操作性明显增加,教学过程中,教师让学生自主结合思考和讨论,完成并完善实验设计,不仅有助于他们实验水平的提高,更有助于他们思维的拓展.
  在物理教学中,改进实验、自制教具是师生创造性劳动的一种表现,也体现了“用教材教而不是教教材”的新理念,它既有助于培养学生动手动脑分析解决问题的能力,同时加强了物理与生活的联系,实践了新课改倡导的“从生活走向物理,从物理走向社会”的教学理念,激发了学生學习物理的兴趣,可谓一举多得.
  综上所述,初中物理教学中,教师不仅要重视实验教学,更要有效地将实验整合进物理课堂,只有这样我们的教学才是完整的.对刚刚接触物理学习的初中学生来讲,兴趣的激发应该排在教学工作的第一位.教师通过合理的实验教学设计,将物理概念和规律以生动活泼的形式呈现给学生,促进他们学习兴趣的培养,激活他们的探究欲望,引领他们全方位地投入到物理学习中,这就是我们物理教学的一种成功.
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