初中物理實驗教學資源的開發與利用
作者:■文/趙虹霞
發布時間:2025-03-06 15:54:37 來源:陜西教育·教學
義務教育物理課程以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,以學生發展為本,以提升全體學生核心素養為宗旨,為每個學生的學習和發展提供機會。物理學科核心素養是學生在接受物理教育的過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。物理學科核心素養主要由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面構成。作為一名初中物理教師,應該積極培養學生的物理學科核心素養,讓學生能夠適應日新月異的時代,跟上科技發展的步伐。
一、實驗教學資源的開發與利用
課堂是教學的主要場地,也是培養學生學科核心素養的主陣地。因此,教師要廣泛挖掘課堂教學資源,合理開發實驗教學資源,積極提高實驗教學效果。
(一)創新教學方式
在課堂教學過程中,除了教材規定的活動和學生實驗外,筆者將課后習題中的小實驗以教師演示形式或以學生探究形式引入教學。例如,在探究“聲音的傳播”時,筆者讓學生用手指輕摸桌面聽聲音。當學生坐端正時聽不到聲音或聲音很微弱,但當學生將耳朵緊貼在桌面上時聲音變得非常明顯。學生通過對比發現固體傳聲效果很好,證明了聲音可以在固體中傳播。這種實驗不需要專門準備器材,利用朝夕相伴的課桌即可完成。這樣一來,學生就會覺得身邊處處有物理,且物理實驗既親切又容易操作。
(二)改變實驗方式
在物理教學過程中,教師可以將演示實驗變為師生合作實驗,并將這種方式作為一種教學常態。在初中物理教學中,師生共同完成實驗操作有很多好處。一方面,教師可以手把手地教學生實驗器材的使用方法,增加學生動手實驗的機會。另一方面,教師可以騰出時間,關注學生的聽講情況。還有最重要的一點,學生參與實驗的積極性提高了,他們從被動接受者變成了主動學習者。經過一段時間,學生逐漸習慣了這種教學方式,師生的共同探究變得十分默契,學生上臺與老師一同操作實驗的積極性非常高,這樣就能有效避免演示實驗成為教師的“獨角戲”的情形。
據筆者的觀察及學生的反饋,當教師與學生一起做實驗時,其他沒有上臺的學生也會認真觀看整個實驗的操作過程,聽講會更認真,因為臺下的學生隨時有可能被老師“請”上講臺幫忙。學生就會覺得教學內容與自己密切相關,自己也擔負著做成實驗、敘述和總結實驗的“重任”。這樣一來,學生的聽講效果就會非常明顯。
(三)設計有價值的內容
在教學過程中,教師要根據學情對課堂實驗進行創新,還要設計對學生終身發展有價值的課程內容,促進學生可持續發展。例如,在講授《電磁轉換》這一章知識后,一天課間,一個學生到筆者跟前說:“老師,我能不能用一個發電機讓電動機工作?”聽了他的問題,筆者沒有馬上給出答案,而是很驚喜地對他說:“你這個想法很好呀,我們可以試一試。”當時我們準備總結復習《電磁轉換》這一章,于是筆者即刻對這節課的教學環節進行了修改,讓學生設計實驗驗證自己的想法。為了證明自己的想法,學生拉上了幾個小伙伴,他們一起用自己組裝的手搖發電機發電,在電路中串聯導線圈,并在導線圈兩側放置磁鐵,分別改變手搖發電機的轉向、發電機中磁場的方向、導線圈兩側磁鐵的N極S極,觀察導線圈在磁場中的受力運動。學生用本章學習的磁場對電流的作用解釋導線圈受磁場力運動的規律,用磁場方向的改變和發電機線圈在磁場中轉動方向的改變解釋另一側通電線圈運動方向的改變。又將線圈換成了電動機,搖動發電機手柄,發電機另一側帶風扇葉的小電動機開始轉動,改變手柄搖動的方向或改變磁鐵的極性,小電動機風扇葉轉動方向也隨著發生了改變。幾個學生邊演示邊講解,與其他學生順便把本章知識復習了一遍,同學們聽得都很認真,參與討論的積極性非常高,筆者適時進行糾正或補充,這節課的教學效果特別好。
二、多媒體教學資源的開發與利用
隨著科技的不斷發展,多媒體教學設備的使用越來越靈活、便捷,功能也越來越多。教師合理地利用多媒體教學設備,可以將圖、文、聲、像有機地結合在一起,使一些不易觀察、變化過快或過慢、比較抽象的物理現象,通過圖片、視頻等形式生動而直觀地展現在學生面前,這樣既能豐富課堂教學內容,又能更大限度地開發、利用物理教學資源。
(一)幫助學生理解抽象的概念或規律
在講授“探究凸透鏡成像的規律”一課時,教師可以先讓學生用傳統的學習方法進行實驗探究,并記錄多組物距和像距,實驗完成后小組討論并交流實驗規律。隨后教師可以用多媒體為學生重現該實驗,當教師拖動鼠標,調節蠟燭、凸透鏡、光屏在光具座上的位置時,學生就能直觀地看到物距的改變,以及物體通過透鏡成像的位置和性質的變化。所謂旁觀者清,多媒體讓學生從旁觀者的角度對自己做的實驗有了一個全面的認識,對實驗規律理解得更加透徹,掌握得更加牢固。
(二)輔助課堂教學
課堂上有效教學與教師課下的準備是密不可分的,在每節課前教師要花費大量的時間和精力備課,制作的課件要契合教學大綱,能清楚地說明問題,易于學生理解,新穎、有趣,能將教材上的知識點形象、直觀、立體地呈現給學生。為了增加課堂教學的趣味性,避免枯燥的說教和文字堆積,教師在課件中還要適當加入一些圖片或視頻,這些圖片或視頻可以是教師從各方面搜集整理的,也可以是教師自己拍攝、錄制的。教師自己拍攝、錄制的圖片或視頻能產生良好的榜樣和示范效應,既能夠激發學生的學習興趣,又能夠拉近師生之間的距離。
例如,在講授“聲音的傳播”一課時,筆者用魚缸做道具錄制了一段視頻:敲擊缸體一側,吸引另一側魚的注意;在講大氣壓和液體壓強時,筆者錄制了一段用透明粗軟管給魚缸換水的視頻,學生清楚地看到當軟管兩端的液面出現高度差時,水就會自動流出的現象。筆者根據這個原理,理論聯系實際,用飲料瓶和靜脈注射軟管制作了盆栽植物自動澆水器(也可作為鳥籠喂水器)和小飲水機,并通過視頻向學生展示了自動澆水器澆水的過程及小飲水機出水的過程,學生一個個聽講非常專注,探究欲也異常高漲。
由此可見,多媒體在教學過程中發揮了積極作用,產生了很好的教學效果,已成為教師不可缺少的教學方式。多媒體的應用,使得課堂教學內容更加豐富有趣,教師的實踐探究精神潛移默化地感染了學生,無形中培養了學生發現問題、探究問題的良好學習習慣。
三、綜合實踐活動的開發與利用
針對學生主觀學習意愿不強,被動學習,不積極思考,死記硬背、生搬硬套,問題稍加變化便無所適從、不會解決等現象,筆者通過興趣小組活動和課后探究作業,指導學生集體探究“綜合實踐活動”,為學生進行小組合作、探究討論創造條件。此外,筆者非常重視學生的參與過程,經常鼓勵學生積極思考,要會學習、會解決問題。那么,怎樣調動學生的主觀能動性呢?
(一)多學科融合,從學生感興趣的“點”突破
例如,在講授“聲音的特性”一課時,筆者用十幾根吸管、包裝繩等廢棄材料制作了一個吸管排簫,并當堂吹奏一首曲子。吸管排簫的發聲原理:聲音是由振動產生的,物體振動頻率的快慢決定音調的高低,吹排簫時氣流在音管內腔振動會發出聲音,音管越短,空氣柱越短,振動越快,音調越高;音管越長,空氣柱越長,振動越慢,音調越低。學生看了、聽了既覺得直觀易懂,又覺得非常新奇和意外:老師能用這么不起眼的材料,做出這么有趣的實驗教具。這樣學生在學習聲學知識的同時,對使用生活廢棄物品制作實驗儀器產生強烈的欲望,很多學生在課后也利用廢棄材料積極地進行了嘗試。
又如,在課外活動中,筆者引導學生應用聲學知識,用紙杯、棉線和小木棍制作土電話,一個學生對著棉線一端的紙杯說話,棉線另一端的學生聽。土電話是一種古老的通信工具,它的科學原理主要是基于聲音的機械振蕩傳送。具體來說,當一個人對著土電話說話時,聲波會使紙膜振動,這些振動通過連接兩個紙膜的線傳遞到另一個紙膜使其共振,從而使得另一個人能夠聽到聲音。在制作土電話時,學生一個個非常認真,他們邊做邊探討怎樣使傳聲效果更佳、使用效果更好。在制作土電話的過程中,學生對聲音的產生及傳播條件有了深刻的理解,他們的小組合作能力也有了很大的提升。
(二)以學生為“道具”,演示實驗
在講授“波”一課時,筆者先簡單為學生介紹了橫波和縱波的定義,根據以往的教學經驗,這個概念比較具體,往往是教師講了,學生一聽就過去了,學生很難在腦海中建立立體的認知。于是,筆者改變了以往的教學方法,讓20個學生排成兩隊,分別站在教室兩側,一隊手拉手單雙交替站立或蹲下,表示橫波;另一隊單雙交替肩碰肩或肩離肩,表示縱波。活動現場氣氛熱烈,參與的學生適時調整站蹲姿勢或左右位置,如果哪個學生沒有跟上該做的動作,周圍學生就會積極地提醒其跟上“波”的下一個動作。這個“行為實驗”做完后,有學生恍然大悟道:“哦!原來是這樣傳‘波’的。”這種教學方式將抽象知識變得生動、形象,使學生真正理解了橫波和縱波的傳播。
(三)鼓勵學生大膽思考,學以致用
在教學過程中,筆者將學生制作的能吞物體的魔術盒、偵探潛望鏡、聽話的潛水艇、神奇的磁懸浮筆架等作為教具帶入課堂,將學生操作水火箭的過程錄制成視頻,編輯到對應的教學課件中。當學生看到身邊同學出現在筆者錄制的視頻中時,他們一個個異常興奮,覺得科學制作不是想象中那么深奧和高不可攀,而是離自己很近,伙伴能做的自己也可以嘗試著做一下。不知不覺中,學生學習的積極性越來越高。筆者發現,越來越多的學生行動了起來,他們結合書中的物理原理,研究出了一些有用、有趣的小制作和小發明。由此可見,物理綜合實踐活動不僅能夠提高學生學習的積極性和主動性,還能夠激發學生的學習興趣。
子曰:“知之者不如好之者,好之者不如樂之者。”一種好的教學方式可以充分激發學生的學習興趣,調動學生參與課堂教學活動的積極性,培養學生活學活用物理的能力,使學生把學習作為一種興趣、一種享受、一種渴望。因此,教師應積極創新物理教學方式,使其更加貼近學生的生活,實用性更強。
四、數字化教學的引入
隨著新課改的不斷深化和推進,越來越多的教師感受到了人工智能對教學的影響,一線教師開始嘗試著將數字化教學引入物理課堂中。筆者在教學過程中發現,隨著現代化實驗軟硬件技術的應用,實驗數據的獲取變得更加高效,實驗現象可視性更強,數據采集和處理更快、更便捷,實驗方式更加新穎。數字化實驗直觀地呈現方式,使實驗數據的采集更便捷、更連續,實驗規律的體現更完整,把學生從繁雜的數據采集和數據處理中解放了出來,大大縮減了實驗數據記錄、計算的時間,讓學生有更充足的時間思考實驗本身反映的物理問題,對學生分析和歸納實驗結論有著重要的作用,使學生對物理實驗教學有了不一樣的感受。
例如,在課堂教學中,筆者讓學生對著手機發出聲音,手機數字軟件立刻就能將十分抽象的聲音用周期、頻率及波形具體、形象地呈現出來。又如,筆者讓學生將溫度傳感器插入被加熱的水中,數字軟件不僅可以連續呈現水溫的變化情況,還可以在電腦屏幕上繪制從加熱到沸騰水溫變化的曲線圖,并分析水在加熱過程中溫度的變化規律。再如,在探究重力與質量的關系時,因為實驗軟件能夠顯示質量與重力關系圖,所以學生只需使用電子秤稱出物體的質量后,將力傳感器接入數據采集器,就能夠繪制出質量與重力的關系圖像,這種方式非常快捷。隨著數字化的引入,教學方式越來越多樣,筆者通過分析近幾年的物理初中學業水平考試試題,發現開放性、探究性、實踐性、綜合性、創新性問題占比逐漸增加,對學生提出了更高的要求;通過分析學生的考試成績,發現學生提出問題、分析問題、解決問題的能力還有很大的上升空間。由此可見,在初中物理教學過程中,教師不僅要考慮學生的畢業和升學需求,也要較好地體現新課標的精神,遵循初中學生的身心發展特點,積極創新教學模式,增強物理教學的綜合性和實踐性,突出物理課程的育人價值。物理教學不能局限于教師講、學生聽,以及死記硬背、反復練習,而要通過探究實驗、參觀研學、游戲體驗、實地教研等方式進行項目化教學。也不能只教給學生一些解題套路,而是要讓學生積極參與課堂教學活動,深入理解物理概念、構建知識體系、強化實驗操作能力、培養解題思維,以及合理利用學習資源等。只要學生能夠收獲更多的知識,那么這種教學方式就是科學、有效的。
總之,初中物理教師要守好課堂主陣地,依據物理學科內涵,堅持核心素養導向,有效開發和利用初中物理實驗教學資源。還要將學科教學與思政教育相融合,把知識學習和職業規劃意識培養相結合,把科技研發與實際應用相關聯,優化課堂教學模式,增加課堂教學的趣味性,培養學生的創新意識和創新能力,提高物理課堂教學效率,提升學生的綜合素質,為學生今后的學習和發展奠定堅實的基礎。
作者單位 西安市第八十二中學
