实验引领:从奇趣体验走向智慧思辩

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  摘 要:从某种意义上说,物理教学可以认为是事实与思辨的和谐统一,物理课堂如何以实验为引领,从奇趣体验入手,引发学生智慧思辨,探索物理世界的奥秘,值得我们深入研究。
  关键词:物理教学; 实验引领; 奇趣体验; 智慧思辨
  中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2015)05-015-002
  物理实验因其趣味性和新奇性而成为学生的最爱,也是物理学科最鲜明的特色。我们应该以“教室即实验室,家庭即实验室,社会即实验室”的“大实验教学观”指导物理教学,用实验引领学生步入奇妙的物理世界,使学生体验到物理学习的乐趣,领悟宝贵的科学思想和科学方法,培养起求真求实,敢于质疑,锐意创新的科学精神。
  一、实验引领,奇趣体验:物理课堂应该始于欢乐
  爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”初中物理教学的首要任务,就是培养学生对物理学的深厚兴趣,激发并保持学生对自然的好奇心和探究欲。在苏科版八年级物理上册第二章第4节:“升华和凝华”的教学中,教师可以用一组奇妙的“干冰”实验激发起学生对物理学科的深厚兴趣(用泡沫箱可将网购的一箱干冰常温下保存二天左右),也让物理学习充满奇趣体验和无限欢乐,使刚刚接触物理学科的初中学生对物理学习产生美好的第一印象。
  1.实验引领,在奇趣体验中激发兴趣
  实验一:干冰“冒烟”。(如图1所示)教师用试管夹出干冰,并向同学们介绍,它不同于我们通常说的冰,干冰是固态的二氧化碳,它的温度很低(可达-78℃以下,要防止冻伤)。同学们观察到空气中的干冰在“冒烟”,教师可因势利导,提出问题:我们在生活中常观察到热水会冒“白气”,但是干冰温度这么低,为什么也会冒“白气”呢?
  实验二:现场“制霜”。(如图2所示)“霜”是一种常见的凝华现象,在升华和凝华的教学中,教师常常采用播放多媒体图片的方式向学生介绍寒冷的冬天才会出现的霜。但是,借助“干冰”,教师可以轻易地在教室中现场“制霜”,即便是在气温较高的十月份,只要在烧杯中放入一些干冰,不一会儿,学生们就能惊奇地看到,烧杯的外壁出现了一层厚厚的“白霜”。教师可以先夸下海口:我要在教室中现场制霜,你觉得可能吗?当现场制霜实验成功时,同学们在倍感惊奇的同时,也对霜的形成条件有了深刻的认识。同样,利用干冰也能迅速让试管中的水凝固,实现现场制冰。
  实验三:干冰“烧水”。(如图3所示)教师问:如果我们把温度极低的干冰放入水中,会有什么现象发生呢?你想不想知道?同学们热情高涨,充满期待。教师顺势而为,当干冰投入水杯中时,学生看到水中的干冰冒出大量气泡,水面上白雾缭绕,整杯水似乎都“烧开了”,这如梦如幻般仙境一样的奇妙现象引起了学生极大的兴趣,同时,引发思考的问题也自然产生了:水中冒出的剧烈气泡是什么?水面上浓厚的白雾又是怎样产生的呢?教师还可以启发学生思考,杯中的水是真的烧开了吗?用温度计测量水温后会发现恰恰相反,水温急剧下降了,这又说明了什么呢?奇妙的实验使学生加深了对干冰升华吸热的理解。
  2.激趣设疑,在探索奥秘中启发思维
  同样是利用干冰,下面的两个拓展实验让学生们看得目瞪口呆,大呼神奇,激发起他们强烈的好奇心,其中的奥秘让他们非常好奇,缠着物理老师非要问个明白。这样的情景既让老师很有一种:师者,传道、授业、解惑的满足感,也真正实现了寓教于乐,让学生快乐地学习的美好愿景,相信这样的实验和体验会让他(她)们终身难忘。
  实验四:桌面“溜冰”。(如图4所示)将几块小的干冰放在桌面上,轻轻拨动它们,你会惊奇地发现,冒着“白烟”的干冰在桌面上运动的距离大大超出你的想象,摩擦阻力非常小,就像我们在冰面上溜冰一样。这是为什么呢?学生虽然说不出其中原因,但很感兴趣,教师可以在学生最想知道答案的时候,结合干冰升华产生大量气体,用气垫船的原理进行解释,学生就会恍然大悟,体会到科学的神秘力量。
  实验五:干冰“发声”。(如图5所示)如果说桌面“溜冰”还仅仅是让学生感到好玩,有同学能想到其中原因,那下面这个干冰“发声”实验就真的让同学们大跌眼镜,把“小伙伴们都惊呆了”,也让大家百思不得其解。把干冰放在桌上,将金属钥匙或音叉、钢尺等物体放在干冰上,你就能听到“吱、吱”的声音,但过一会儿,声音就没有了,非常神奇!其中的奥秘是:金属是热的良导体,干冰从金属上吸收大量的热升华,短时间内在接触处迅速释放出大量气体,引起自身振动,发出声音,待金属温度降低后,接触处释放气体减慢,声音停止。
  3.格物致知,在司空见惯中见物思理
  生活处处有物理,留心观察皆学问。“从生活走向物理,从物理走向世界”,是物理学科的基本理念之一,物理教学中应着力培养学生的探究意识、探究习惯和探究能力,使他们保持敏锐的观察力和思考力,在平时司空见惯的生活现象中发现问题,提出问题,研究问题,进而解决问题。这种“见物思理”和“格物致知”的习惯和能力,就是科学素养的具体表现。
  二、启发思维,理性思辩:物理教学更应走向智慧
  物理教学应该始于欢乐,但不能仅止于“娃哈哈式”的娱乐;我们在让学生“开心”的同时,更应让学生“开窍”。物理教学应以高质量的问题为主线,激发学生思如泉涌,引发学生理性思辩,最终实现启迪智慧的目的。
  1.倡导课堂“三问”,物理教学的核心在于发展深度思维能力
  例如:在“光的折射”的教学中,教师可以从“疑问、反问、追问”三问入手,精心设计问题,激发学生思维,层层递进,实现从奇趣体验到智慧思辩的升华。
  学生观察现象引入:斜插入水中的筷子,从水面上看起来变弯了。据此,提出问题。
  (1)疑问:光从一种介质射入另一种介质时,传播方向还是沿直线的吗?
  学生用激光笔,一次性纸杯,水等进行探究活动,发现光从空气斜射入水中时,传播方向发生偏折。教师再用大功率激光笔和喷水壶进行演示,清晰的现象让学生都亲眼所见,由此学生得出结论:光从一种介质射入另一种介质,传播方向发生偏折的现象,叫折射。   (2)反问:光从一种介质射入另一种介质,传播方向一定会发生偏折吗?
  教师反问学生,引发学生的思考,我们刚才仅仅做了一次实验,发现光从空气射入水中时,传播方向会发生偏折,就此得出上述结论是否科学呢?这样学生意识到,要得出普遍性结论,还需要进行大量的实验,在不断改变入射角的实验探究中,学生发现,当光线垂直分界面入射时,折射光线并不偏折,从而自主完成了折射定义的修正。
  (3)追问:光从一种介质斜射入另一种介质时,折射光线都是靠近法线偏折的吗?
  在认识到光从空气斜射入水中的情况后,教师进一步的追问,使学生的思维空间变得更为广阔:那么光从水中斜射入空气中时,传播方向又如何偏折呢?光从空气斜射入玻璃中呢?光从玻璃中斜射入空气中呢?学生在思辩中不断修正,不断探究,逐步深化对概念内涵和外延的理解,实现自主建构,逐步逼近真理。
  2.关注过程方法,物理教学的精华在于科学方法和科学思想
  什么是教育?爱因斯坦说:“教育就是当一个人忘记了在学校所学的一切东西之后还留下来的。” “还留下来的”指的精华是什么?我想,对于物理教育而言,留给学生最宝贵的财富无疑是:科学方法、科学思想和科学精神,这都是一些融入了躯体、培植在心田上抹不去的东西。
  3.弘扬科学精神:物理教学的灵魂在于培养学生的科学精神
  科学知识来源于客观实际,又在客观实际中得到了证实。科学精神是敢于质疑,不盲从的精神;是崇尚实践,求真求实的精神;是追求卓越,不断创新的精神;是科学素养和人文精神的和谐统一。
  三、坚守“大实验”教学理念,探索“基于事实的思辨式”物理教学
  物理实验教学并不仅局限于实验室内,我们应该坚守“大实验教学观”,让物理实验贴近学生的生活,融入他们的整个物理学习、家庭和社会生活中,以奇趣体验为抓手,以发展思维,理性思辩为目标,积极探索“思辩式”的物理教学。
  1.教室即实验室——丰富随堂探究和演示小实验
  物理教学中应重视随堂小探究和演示小实验的开发和应用。例如在分析物体受非平衡力作用下的运动状态时,教师将小球用线悬挂在铁架台上,请同学们分析其受力情况,然后突然剪断细线,小球从静止变为向下运动,请学生分析其受力的变化。
  2.家庭即实验室——重视课外拓展和家庭实验
  “学生不是带着一张白纸来学习物理的”。学生的生活体验和知识背景值得我们研究和关注,学生的家庭生活处处皆有物理知识,如能巧妙应用,事事皆可成为物理课程资源。因此,“大实验教学观”指导下的物理教学应该充分关注家庭实验和课外拓展,重视家庭中物理实验资源的开发和利用。例如可以结合教学的内容,巧妙设计家庭实验,指导学生从吃、穿、住、行等方面展开探究,设计实验,编制题目,进行自主学习。
  3.生活即实验室——开发基于项目的实践探究
  物理知识贯穿整个社会生活,因此,指导学生关注社会热点;关注科技前沿;关心物理与生活和社会的联系,是拓展实验教学的有效途径。例如马路上的红绿灯包含着怎样的电学知识?“蛟龙号”深海探测器与压强知识的联系;瓦良格号航母与浮力知识的联系;“天宫一号和神舟九号的太空对接”、日本大海啸和核泄露危机……这些都可以成为物理项目探究的课题。
  我们不应过分追求学生研究的深度,但物理学习应从传统意义上的接受式学习走向师生的研究,用“大实验教学观”指导物理教学,生活处处皆是物理教学“广阔的实验室”,这种崇尚实践、重视探究、关注生活应用,关注科技前沿的研究意识和研究能力的培养,对学生的终身发展意义重大。
  参考文献:
  [1]张宪魁.物理科学方法教育[M]青岛海洋大学出版社,2004.03
  [2]朱新荣.体验式教学在初中物理教学中的应用[J]物理教学探讨,2011.07
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