例谈“实验探究式生态课堂”的建构

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:datou19881020
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  生态课堂是指从生态学的视野关注课堂中的每一个生态元素,重构教育理念、师生关系与实践范式,并以此为基点建构出的新型课堂.它包括学生习惯的养成、素质的全面发展、自我性格的合理张扬和生命价值的体现,从而更加突出鲜活生命力的个体.实验探究式是以建构主义理论为基础,认为学习者的知识应该是他们在与环境(实验)的交互作用中自行建构的,而不是灌输的. 实验探究式生态课堂是以实验为载体展开过程,以问题为线索探究规律,力求实验与思维的有机结合,层层递进,使学生始终处于积极参与的状态中.不仅关注 “要学生知道什么”,更关注学生“怎样才能知道”,通过学生的主动参和亲身体验,促进学生对学科知识的“动态建构”.下面以《探究感应电流产生的条件》为例说明“实验探究式生态课堂”动态建构的一般程序和操作要领,有效发展学生认知和探究能力,形成科学的思维方式和行为习惯.
  1实验引入,创设情境,点燃学生兴趣的火花——这是成功建构的基础
  科学家爱迪生说过:“一个人不下决心独立思考就会失去生活的乐趣——创造”.在进行“实验探究式生态课堂”的建构过程中,首先要通过实验创设情境,激发学生探究的内部动机,点燃他们兴趣的火花.教师根据教学要求,结合学生已有的知识基础,针对三维目标和实验室的条件,创设与新课有密切联系、具有针对性、启发性、趣味性的情境或通过设计联系生活实验,提出探究问题.如在《探究感应电流产生的条件》这节课的情境可以这样创设:
  师:大家参加过跳绳比赛吗?
  生:参加过.
  师:下面哪两位同学上来给大家模拟一下两人摇绳的情况,大家看他们在摇这根绳时能否让这个电流表的指针偏转?
  (两位同学上台摇绳)
  师:(将灵敏电流表放在实物展台)请大家观察电流表指针有偏转吗?思考指针偏转意味着什么?
  生:有偏转!说明有电流通过电表,但偏转角度很小.
  师:产生了电流.大家信吗?
  (学生有的说相信,有的疑惑,因偏角较小.)
  师:(出示与多圈导线连接的小灯泡和电磁炉)有哪位大胆的同学上来,用这个烧水、做饭的家伙——电磁炉将这个小灯泡点亮.
  (一同学上台,在老师的指导下实验)
  生:(惊呼)真的点亮了!
  师:刚才同学做的两个实验都产生了电流,其实类似的实验早在1831年法拉第就做过.当然,此事还要追溯到1820年,丹麦的物理学家奥斯特有一个重大发现,这个发现是什么?
  生:电流的磁效应.
  师:对!电流的磁效应又叫“电生磁”,根据对称性思维,既然“电” 能生“磁”,那么“磁”能不能生“电” 呢?法拉第等一批科学家于1821年开始了这一课题的研究.同学们想知道如何才能产生电流吗?
  生:想!
  通过两个实验,激发了学生迫切想弄清产生电流的原因,学生的情绪立刻被调动起来,点燃了学生兴趣的火花,为实验探究产生条件奠定了基础.
  2实验探究,点燃学生探究的火花——这是成功建构的保证
  成功地采用实验创设了教学情境,在“实验探究式生态课堂”的建构过程中还要求教师要大胆开放课堂,将知识的生成和能力的培养过程完全通过学生的实验探究在动态中建构达成.
  2.1实验衔接,完成新旧知识的过渡
  让学生通过探究一的实验回顾初中学过的产生感应电流的条件,然后进一步提出问题,其他情况能否产生感应电流.通过初中实验的简单再现,使学生对已学知识进行了快速回顾,既建立了初、高中实验衔接,又完成了新旧知识的过渡,为接下来的新课教学做好了铺垫.
  2.2实验探究,探求新知,形成物理规律
  学生通过探究二、三的实验,根据探究报告中的器材,设计实验方案,兴致勃勃地开始实验.在探究过程中,学生大胆尝试各种可能产生感应电流的情况,除了采用条形磁铁插入螺线管、拔出螺线管等常规方法外,还有同学采用将铁芯在螺线管外部移动、旋转等方式来探究有无感应电流产生.在足够长时间的探究之后,学生汇报探究结果,并将各种操作方法进行展示,同时总结感应电流的产生条件,在教师的点拨下,学生从不同情况总结出具有共性的结论,至此,探究实验圆满完成.在这个过程中,学生充分发挥想像,研究了多种可能性,最后又将结果进行筛选、分析、总结,寻求感应电流的产生条件,形成了物理规律.学生在自主实验的过程中,物理知识得到了巩固,思维得到了锻炼,培养了动手能力.
  2.3实验深化,教师点拨的载体
  对探究二、三的实验分析,得到其实质都是只改变了闭合线圈中的磁场强弱(B ),会产生感应电流.为了引导学生归纳出更普遍的结论,教师又提供了如下器材:可以改变形状(面积)的线圈、灵敏电流表、蹄形磁铁.学生猜想,提出构想,设计实验方案和如下的操作步骤:(1)将线圈与灵敏电流计相连 ;(2)将线圈放入匀强磁场中;(3)改变线圈面积,观察电流计有无示数.学生总结得出结论:只改变了闭合电路在磁场中的面积(S),也会产生感应电流.教师通过点拨、启发,引导学生将实验步步深入,水到渠成地使产生感应电流的条件浮出水面,并进行提炼,最终归结为是磁通量的变化.感应电流的产生条件在学生的探究和教师的点拨下水落石出.至此,学生眼前豁然开朗,并为自己探究出的结果兴奋不已.通过实验深化,学生不仅学到了物理知识,而且有了手脑并用充分活动的机会,这正是在学生已有的知识基础上,符合其认知发展水平和学生的认知规律,所以学生表现积极,真正体现了学习的主动性,教师的点拨以实验为载体并在不断的探究中深化了学生思维.
  2.4实验迁移,解疑答惑的抓手
  为巩固所学知识,让学生进行当堂检测,在处理课后习题1时,教师利用上面的实验器材进行迁移,模拟题图的情景,对三种情况进行验证,让学生观察电流计的指针偏转情况,验证自己的结论同时用产生感应电流的条件进行分析,进一步加深对所探究结论的理解.在巩固知识的过程中,对学生经过分析、归纳的结论不是简单的评价,而是将实验现象迁移,让学生对问题情境的实际模拟,真正感受和理解感应电流产生的条件.这样有利于知识的巩固和思维能力、实验能力的培养.用实验来解决习题,这样效果大大超过简单的套公式、用结论,更具有说服力.同时用“实践是检验真理的标准”进行科学世界观的诠释,对学生进行情感、态度与价值观的教育.   3实验再现,启迪学生智慧的火花——这是成功建构的关键
  探究的结论已经植入学生大脑,通过实验现象和理论分析明确了产生感应电流的条件,学生深信不疑.教师通过多媒体将上课开始的实验展示,将实验现象再现,在《探究感应电流产生的条件》这节课中教学过程实录如下:
  师:现在能用你探究的结论解释开始几位同学做的实验了吗?
  生:由于地球是一个大磁场,我们北半球的磁感线是斜向下指向地面的,摇导线运动符合闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动,故能产生感应电流.
  师:能从探究的产生感应电流的条件解释吗?
  生:摇绳(是导线)与电流表组成闭合回路,满足了电路闭合的条件,绳在不同位置时电路的面积不同,磁通量在变化,符合产生感应电流的条件,所以指针会偏转.
  师:很好!电磁炉点亮小灯泡的实验又如何解释?
  先简单介绍一下电磁炉的构造:电磁炉的工作原理是,通入交变电流的线圈产生变化的磁场,该磁场通过钢制锅体时可使锅内产生热量加热水和食物.
  生:导线圈的面积虽然不变,但交变电流产生的是大小和方向均变化的磁场,使线圈内的磁通量发生变化,故能产生感应电流.
  在开始以设疑激趣为前提,激起了学生的兴趣和探究的欲望,再利用探究的结论解决实验中的物理问题,使学生感觉到物理知识来源于生活、生产现象,又可指导生活、生产规律.学生体验到物理是有用的,从而调动学习的积极性,唤起了他们的创新意识.
  4实验提升,让探究妙处生花——这是成功建构的落点
  实验提升是指学生以实验为依据在教师的帮助下,通过自己的归纳和总结及小组的合作、交流,尊重实验事实,运用已有知识和聪明智慧推理出物理结论,并去指导实践,在实践中得到检验和修正,最后形成最接近本质的物理理论.这是一个体现创造能力的过程,是思维能力的最高层次,也是“实验探究式生态课堂”教学的最终落点.在《探究感应电流产生的条件》这节课中也得到体现:师生从琐碎的实验现象中,在充分讨论的基础上,总结归纳,得出研究结论:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流.
  教师演示了如下实验:装置如图1.
  (1)让插有软铁芯的螺线管A的轴线与线圈C的平面共面,闭合电键.
  (2)让插有软铁芯的螺线管A的轴线与线圈C的平面垂直,闭合电键.
  现象及结论:在操作(1)中,螺线管A中磁场发生变化,而电流表指针不偏转,说明线圈C中没有感应电流;在操作(2)中,螺线管A中磁场发生变化,而电流表指针偏转,说明线圈C中有感应电流.其中,操作(1)、(2)的不同点在于螺线管A通电前后穿过闭合线圈C的磁通量(或磁感线条数)是否发生变化.
  讨论:在电磁感应现象中有感应电流产生,大家能否从能量守恒观点出发解释电能是如何产生的?
  学生讨论后教师总结:在实验一和实验二中是外力移动磁铁和导体做了功,消耗了机械能,转化为电能.
  通过上面的实验提升,使学生更加深刻的理解产生感应电流的条件是磁通量的变化而不单单是磁感应强度或面积的变化.使学生的认识得到了升华.至此,“实验探究式生态课堂”的教学目标达成,实验探究让物理课堂妙处生花.
  本节课通过摇绳发电和电磁炉点亮灯泡的实验引入,使学生的感官刺激逐步加深,激发了学生的探究欲望.再通过学生的动手、动脑、合作和讨论等方式,让学生设计实验方案,增强了学生的主体活动,达到了锻炼学生探究问题的能力和实验动手的能力的目的.符合“实验探究式生态课堂”的关注组成的每一个生态因子,使学习的主体——学生的能动性得到了充分的发挥.在探究过程中采用探究卡的形式,让学生汇总三个实验的方法、现象和分析结果,从卡中寻找共性——磁通量变化.培养了学生观察、操作、探究、概括、归纳和语言表达的能力.在探究过程中,将学生始终置于探索者的位置,学习过程成为“发现”或“再发现”的过程,充分发挥学生学习的积极性、主动性,让学生自己从实验中得出结论,体验探索的快乐,成功的喜悦,强化学习的乐趣.同时教师的主导作用也得到了有效的体现,教师引导下学生设计方案、控制课堂教学的进程、引导学生分析、讨论和解决教学中遇到的问题等各个方面.一节课精彩纷呈,多次碰撞学生的思维火花,引起学生的共鸣,可以说是成功地完成“实验探究式生态课堂”的建构,行之有效地落实了既定的教学目标,使学生既学到了知识又提高了能力.不足之处是课堂秩序比传统的教学方式难以控制,时间安排上存在不确定性.另外学生进行实验探究的目的性不够强,有个别组没有达到预期的探究目的,只有亲身经历学生的体验会更深刻.
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