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中学物理教学中生活类实验的价值与运用

时间:2021-08-06作者:白金 孙春艳
本文导读:这是一篇关于中学物理教学中生活类实验的价值与运用的文章,生活类物理实验指与学生实际生活联系较为密切、学生对实验器材较为熟悉,按照新颖的方法或形式,设置与生活情景相似的条件,有目的地观察实验现象并探究其中蕴含的物理规律的一类实验.

  摘    要: 将生活类实验融入物理教学中有助于建设创新型课堂,创新型课堂教学不仅可以培养学生的创新思维、创新能力,还可以激发学生的学习兴趣,提升学生的课堂参与度,有助于提升物理课堂教学效率.生活类物理实验主要是利用与学生生活密切相关的资源或物品,开展形式新颖,具有创新性的物理实验活动.简单介绍生活类物理实验的特点、设计原则和在教学中的功能,分析生活类实验在物理课堂教学中的价值,表明生活类实验对培养中学生创新思维、创新能力和实践能力的作用,探究生活类实验在中学物理教学中的应用途径和策略,为中学物理课堂教学提供参考.

  关键词 :     生活类实验;中学物理;实验教学;应用;

  Abstract: Integrating life experiments into physics teaching is helpful to build innovative classrooms. Innovative teaching classrooms can not only cultivate students' innovative thinking and innovative ability,but also stimulate students' interest in learning,enhance students' classroom participation,and help Improve the efficiency of physics classroom teaching. Life physics experiments mainly use resources or objects closely related to students' lives to carry out novel and innovative physics experiment activities.Briefly introduce the characteristics,design principles and functions of life physics experiments,analyze the value of life experiments in physics classroom teaching,and show the role of life experiments in cultivating middle school students' innovative thinking,innovative ability and practical ability,and explore life. The application methods and strategies of class experiments in middle school physics teaching provide references for middle school physics classroom teaching.

  Keyword: life experiment; middle school physics; experiment teaching; application;

  物理是中学阶段的一门基础性学科,教师要采取科学的方法,注重培养学生的创新思维、实践能力,显着提升学生的物理学科核心素养.将生活类实验融入物理学科教学中,强调抽象物理学理论与实际生产、生活相结合,注重引导学生从日常生活中挖掘物理知识,激发学生学习物理知识的兴趣[1].物理属于与实际生产生活紧密联系的学科,但学生学习的理论知识较为抽象,难以将其应用于实际生活,极大地削弱了学生探究物理知识的兴趣.因此,为提升学生的实践能力,将生活类实验应用到物理教学过程中,在课堂教学中融入生活化理念,提升学生的学习参与度,引导学生将抽象的物理学概念与日常生活联系起来,促使学生主动发现和思考问题,提升学生应用物理知识的灵活性,培养学生的物理学科核心素养和创新思维能力.

  1、 生活类物理实验概述

  生活类物理实验指与学生实际生活联系较为密切、学生对实验器材较为熟悉,按照新颖的方法或形式,设置与生活情景相似的条件,有目的地观察实验现象并探究其中蕴含的物理规律的一类实验.将生活类实验应用于物理教学中,不仅可以加深学生对物理概念、规律的理解,还可以培养学生的实践能力和创新思维.
 

中学物理教学中生活类实验的价值与运用
 

  1.1 、生活类物理实验的特点

  生活化教学是中学新课程改革中物理教学的新方向,是现代物理教学体系的重要部分.物理教学中以实际生产生活为立足点,引入生活类实验,引导学生利用物理知识解释生活现象,构建丰富的物理教学活动,激发学生探究物理知识的欲望,提升学生的自主学习能力和知识应用能力.因此,生活类物理实验具有成本低廉、材料易获得、可体验性、操作简单等特征[2].

  (1)生活类物理实验材料成本低廉且易于获得.生活类物理实验成本低廉主要表现在两方面:其一,部分生活类物理实验所需的材料价格低廉,或者可能是日常生活产生的废弃物,便于获取和使用,例如打火机、酒精、塑料瓶、一次性注射器、易拉罐等;其二,生活类物理实验所需的材料可能具有较高价值,但其属于生活必需品,单次使用价值较低,利用小型家用设备、智能手机完成传统物理实验室难以完成的实验,例如电磁屏蔽实验、重力加速度和弹簧劲度系数测试、声速测试和多普勒效应等实验,可以大幅提升实验准确度,且不会对电子设备造成损伤[3].

  (2)生活类物理实验具有可体验性.生活类物理实验的可体验性主要表现在实验的生活化处理.教师以学生日常生活情境为实验背景,利用与实际生活联系密切的材料、物品或自制器材展开物理教学活动,学生可以在熟悉的环境中进行实验探究,但这些探究活动又不仅仅限于学生现有的认知层面,而是利用学生熟悉的素材、资源、物品进行创新,促进学生对抽象物理概念和规律的认识,引导学生掌握利用学科知识解决实际问题的规律,培养学生的创新思维和实践能力[4].生活类物理实验利用的生活化资源具有趣味性、广泛性、体验性、便捷性和生活性等特征融入物理课堂教学中,可以赋予课堂生活气息,学生可以充分参与到实验探究过程中,挖掘其中蕴含的物理规律.

  (3)生活类物理实验不需要在固定的场所、按照固定的形式或方法展开,不受时间、空间等限制,具有较强的灵活性和自由度.生活类物理实验属于“非常规”实验,是对传统常规物理实验知识的有效补充和延伸.常规实验指按照学校教育相关标准设置的专业实验,其实验设备、实验场所和实验时间等具有统一性,学生必须按照新课程标准要求展开实验,属于中学阶段的必做实验,主要用于规范学生的实验操作、培养学生的科研精神和物理学科核心素养.而生活类物理实验对实验场所、时间和材料没有统一要求,操作较为简单,材料易于获取,可以帮助学生深入理解某一物理概念或规律,是对常规物理实验的补充,具有趣味性,对学生具有一定的吸引力,有利于培养学生的创新意识和发散思维.

  1.2、 生活类物理实验的原则

  在物理教学中增加生活类实验不仅可以补充实验室标准配置,提升教学效率,还可以增强教师和学生的交流,提升学生的课堂参与度,激发学生探究生活现象中物理变化发展过程的兴趣,理解日常生活现象背后蕴含的物理知识,引导学生了解学习物理知识的价值.因此,生活类物理实验需要具备科学性、直观性、安全性、趣味性、创造性等原则,实现生活类实验在物理学科教学中的价值.

  (1)生活类物理实验应当遵循科学性原则.将生活类物理实验应用于物理教学中,通过简单的实验或模拟生活中常见的现象引导学生理解现象背后蕴含的物理知识,并加深对物理知识的理解.因此,生活类物理实验必须以新课程标准使用的物理教材为依托,选取生活中常见的资源为素材,创设合理的实验情境,反映出生活中某些现象的本质.换言之,教师设计、构建的生活类物理实验必须遵循物理学原理,不可以制造假象欺骗学生[5].教师设计生活类物理实验时要考虑实验设备、器材是否易于获取,实验步骤与学生现有的认知水平是否相符,学生能否在一定的时间范围内完成并理解实验中涉及的物理知识.

  (2)生活类物理实验应当遵循直观性原则.有研究表明,学生的思维活动是围绕感情材料产生的,物理学与各类感情材料相关,不同的物理实验可以具体形象地表现出物理概念和规律的形成及发展过程,为学生提供开展物理思维活动的依据和基础[6].中学阶段,学生对事物的认识和理解仍旧较为模糊,处于感性认知逐渐向理性认知发展的阶段,因此,教师构建生活类实验时要充分利用学生熟悉的物品,将物理知识用生活类实验直观地呈现出来,帮助学生深入理解相关物理知识,激发学生的探究欲望[6].

  (3)安全性是开展物理实验的重要前提,因此生活类物理实验应当遵循安全性原则.教师必须确保实验过程的安全性,不可以开展影响人身安全的生活类物理实验.例如,设计和开展一些关于热学、电学、原子物理学或光学等小实验时,必须充分考虑实验所需材料是否包含放射性物质,是否存在安全隐患;选择实验材料时要避免使用乙醚、水银等有毒、有害物质;开展电学相关的生活类实验时,最好使用安全电压,并确保学生使用的电学设备不漏电.如果部分潜在危险难以避免,教师必须在开展实验前告知学生实验注意事项和实验过程中可能出现的危险,防止实验过程中发生意外.

  (4)生活类物理实验应当遵循趣味性原则.具有趣味性的生活类物理实验可以提升学生的学习兴趣,使学生对探究的问题保持热情,进而形成探究物理学相关问题的意向.例如,教师引导学生开展“水面浮针”的小型生活类趣味实验,利用学生日常生活中较为熟悉的钢针和水,吸引学生的注意力,引导学生探究水的表面张力.

  (5)生活类物理实验应当遵循创新性原则.中学物理的教学目的是为培养学生的创新思维和学科核心素养,提升学生的实践能力.教师应当以物理教材为基础,进行相应的升华和改进,加强学科与先进科学技术的联系,通过生活类物理实验培养学生的创新意识和实践能力[7].例如,教师讲解“静摩擦力”知识时,可以将两只鞋刷刷毛一面相对放置,请学生推动上面一只鞋刷,感受鞋刷间的摩擦力.

  2 、生活类实验在物理教学中的价值

  新课程改革背景下,学校越来越重视学生在教学中的主体地位,教师在教学实践中也逐渐由知识的传授者转变为学习的组织者和引导者.将生活类物理实验应用到物理教学中,不仅可以降低物理课程学习的难度,还可以引导学生将抽象的物理知识与生活实践联系起来,加深学生对知识的理解,认识部分生活现象背后的本质.

  2.1 、提升物理教学质量

  物理规律、原理、概念是人们对某种现象或过程总结出的抽象概念,帮助学生掌握科学的物理规律和物理概念是物理学科的主要教学内容,也是学生利用物理概念和物理规律解决生活中存在的问题或解释生活现象的前提.如果学生对生活中常见的现象缺乏直观的认识,则学生难以掌握、灵活运用物理知识.在传统的中学物理教学模式中,学生主要依靠背诵和记忆掌握物理概念、规律和原理,学习效率较低,且对物理知识的理解较为浅显,逐渐丧失研究物理知识的热情.而利用生活类物理实验辅助教学,可以帮助学生更深入地理解物理知识,体验探究物理规律的过程,激发学生的创造性思维能力.

  2.2 、培养学生的学习兴趣

  兴趣是学生对某一学科产生学习动力的必要条件,学生对物理知识产生兴趣,就会积极主动地学习和探究物理概念、规律,进而提升物理学科教学效率.课堂教学过程中,学生注意力集中在学习知识的时间是有限的,因此在中学物理教学过程中,采取必要的措施激发学生的学习兴趣、吸引学生学习物理知识是提升物理课堂教学效率的有效手段.教师利用与学生日常生活相关的素材或材料设计物理实验,在课堂教学过程中将生活类物理实验融入课堂,引导学生挖掘日常生活现象中蕴藏的物理知识,掌握物理知识和生活现象的联系,激发学生的求知欲和课堂参与度,确保学生在之后的物理知识学习中注意力高度集中,提高物理教学的有效性.

  2.3、培养学生的实践能力

  教师可以通过在教学过程中融入生活类实验培养学生的实践能力.中学物理教学中,学生的实践能力是在教学活动中逐渐形成和发展的.利用生活类物理实验展开教学,学生可以在探究知识的过程中掌握实验操作过程,理解生活现象的本质,了解实验过程中应当遵守的行为规范.因此,在物理课堂教学中,教师可以利用小型生活类实验培养学生的实践能力.例如,根据教学内容设计具有趣味性和生活性的物理实验,并将其与教学内容密切联系;鼓励学生自主探究隐藏在生活现象中的物理知识;引导学生用生活废弃物或成本低廉的材料开展物理实验[8].生活类实验要求学生利用生活中常见的事物完成实验并得出相应的结论,在探究学习过程中,学生的观察能力、实践能力和分析归纳能力以及创新思维能力均得到了发展,一定程度上达到了学以致用的教学目的.

  2.4、 培养学生的学科核心素养

  物理学科核心素养是学生学习物理知识的价值体现,与学生的学习生活密切相关.首先,生活类实验创设出的教学情境可以使学生更快地进入学习状态,增强学生探究物理知识的兴趣,让学生理解和掌握物理知识和日常生活的联系;其次,生活类实验不受时间、空间等外界因素的限制,学生可以不按照固定的实验形式和方法展开研究,可以根据自身的感性认知逐渐形成和理解物理概念,掌握物理规律.生活类实验一般会以学生熟悉的物品为实验器材,这类实验现象更为直观,实验原理和结构更易于学生理解和掌握,有助于学生产生科学的物理观念.此外,生活类物理实验是对常规物理实验的补充,也是具有创新性的课外活动,有利于培养学生的物理学科核心素养,提升学生的综合实力.

  3 、生活类实验在物理教学中的应用途径

  将生活类实验融入物理教学中的方法有很多,例如实验情境生活化、实验器材生活化、实验过程生活化等,学生可以从自己熟悉的角度出发,逐步认识和理解抽象的物理学概念、规律或原理,再将物理知识应用到生活实际中,在学习中提升自身的应用能力和自主学习能力.

  3.1 、取材于日常生活

  教师设计生活类实验进行物理教学时可以取材于学生的日常生活,即借用学生日常生活中较为熟悉的物品,不做任何改动或重组,将其用于实验.例如,教师可以引导学生利用智能手机的各项功能展开对中学物理知识的探究,提升学生的课堂参与度和学习积极性,获得良好的教学效果.如智能手机的语音控制、声音指纹锁等功能可以用于研究多普勒效应、声现象等知识;智能手机的立体触控功能可以探究电子天平使用原理和压力大小测试等相关知识;利用智能手机自动调节屏幕亮度的功能探究光现象、偏振光强等物理知识[9].利用学生熟悉的材料或常见的生活现象展开实验,探究事物背后蕴含的物理学科规律和原理.

  3.2 、组装实验器材

  日常生活中的物质资源十分丰富,但并不是所有的器具或物品均可以用于物理实验,多数情况下需要将常用的物品进行有机组合,组装成新的器材才可以使用.生活类物理实验中组装实验器材,即学生或教师利用生活中廉价、易得的材料或物品进行简单的组装,并将其用于物理实验.与直接使用生活资源相比,这一途径添加了组装工序,但组装过程中不会改变材料的功能和外形.例如,学生可以收集鱼缸、手机、密封袋、食盐等材料,在教师的引导下开展生活化物理实验,探究电磁屏蔽现象;收集软输液管、废弃的一次性注射器等材料,在教师的引导下组装成简易挖掘机,探究液体传动和液体压强的杠杆原理等[10].学生在教师的引导下组装实验器材,不仅可以提升其动手能力,还可以加深学生对物理知识的理解.

  3.3 、自制实验器材

  自制实验器材是指开展生活类物理实验之前,通过改装、制作等流程,对生活中常见的材料进行加工改造,制成符合生活类创新实验要求的材料或实物模型,便于学生研究与之相关的物理概念或物理规律.自制实验器材属于对生活中常见物品的融合应用,不仅可以对常规物理实验进行创新和优化,还可以通过“动手”提升物理教学效果.例如,教师可以在讲授“电源电动势与内阻”时,引导学生使用苹果、柠檬、铜片、锌片、导线等材料制作水果电池,通过改变水果电池的连接方式和连接数量,深入了解“欧姆定律”表达的内容,加深学生对“电动势、内阻、额定功率”等物理概念的理解[11].教师引导学生利用生活中常见的材料进行具有启发性的创新型物理实验,使枯燥的物理课堂与学生的日常生活紧密联系,激发学生的学习兴趣,提升中学物理课堂教学效率.

  4、 生活类实验在物理教学中的应用策略

  物理学包含许多极为抽象的概念、规律和原理,教师仅凭借课堂板书等形式讲授让学生难以理解其内涵,例如,电荷转移、磁场等,教师可以收集生活中与之相关的材料或素材,在确保安全的前提下,引导学生开展小型生活类物理实验,赋予物理课堂更多的趣味性,帮助学生理解和吸收抽象的物理知识,降低物理教学难度,提升教学效果和学生的动手能力.

  4.1、 构建生活化教学情境

  中学阶段,多数物理知识与学生生活联系密切,将生活类物理实验融入物理教学不仅表现在学生使用生活化材料进行实验,培养和提升学生的实践能力,还应当将实验置于与日常生活紧密联系的背景下,引导学生主动参与实验设计、操作实验、分析现象并得出结论,引导学生逐渐理解物理知识和日常生活的关系,激发学生自主学习的积极性.具体实施方式有两种:其一,实际物理教学过程中,教师将学生日常生活中较为熟悉的事物进行演示实验,为学生创设出生活化实验情境,激发学生情感上的共鸣,引导学生继续探究未知概念;其二,教师可以收集一些生活中与学生现有认知相违背的现象,对学生的认知体系形成冲击,激发学生的好奇心,加深学生对物理知识的理解和掌握.

  4.2、 充分利用生活化材料

  开展生活类物理实验应尽可能选取学生日常生活中常用的材料做实验器材,将抽象的物理概念利用学生熟悉的物品直观地表现出来,使学生在情感、认知方面认可生活类实验教学方法,进而提升学生的课堂参与度.具体实施方式有三种:其一,教师可以利用生活中常见的材料将部分演示实验转变为学生自主探究实验,利用学生熟悉的生活物品设计一些与物理规律或概念相关的探究性实验,并帮助学生分组开展实验,满足学生自主探究生活现象本质的欲望;其二,教师可以引导学生挖掘生活用品的物理现象,选取成本低廉、易于获得的生活材料,对一些抽象的物理知识进行直观表现,引导学生拉近生活与物理知识的距离,加深对知识的理解,此外,同一物品具有多种不同特性,可以用于不同的物理教学情境,培养学生的观察和思考能力;其三,利用生活中常见的材料改进常规实验.中学阶段,对实验结论和数据的要求相对较低,教师可以适当选取学生熟悉的生活材料融入常规实验中,增加常规实验的趣味性.

  4.3 、优化生活类物理实验

  随着科学技术的发展和学生课余生活的丰富,生活类物理实验已经不再局限于简单的实物素材和课堂教学,教师要充分利用信息化技术,提升物理教学效率,培养学生的自主探究能力,其具体实施方式有两种:其一,充分利用现代信息化手段对生活类实验进行改进和优化.例如,讲授电学知识时,教师可以将实验数据传输到电子显示器,提高电压表、电流表示数的可适度,确保学生的课堂参与度,此外,教师可以将每个实验小组的结果整理并进行投影,引导学生自行对比不同小组结论的差异,分析自己实验过程中存在的问题并作出针对性解答;其二,教师可以引导学生利用课余时间开展生活类实验,将物理知识运用到日常生活中,倡导学生创作一些小发明、小制作等,增加学生的获得感和成就感,丰富学生的课余生活,同时达到有效补充课堂教学的作用,使学生在实践过程中获得良好的逻辑思维能力和实践能力.

  中学物理知识与学生的日常生活联系较为密切,将生活类实验融入物理教学中,使学生真正理解学习物理知识的价值,培养和提升学生的发现能力、观察能力、创新思维能力和实践能力,掌握利用物理知识巧妙解决生活问题的技巧,进而提升学生对物理的探究欲望,达到提升学生物理学科核心素养的教学目标.

  参考文献

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  [3]陈海深,王帅核心素养视域下物理实验生活化应用:以易拉罐的应用为例[J] .物理教师, 2019(10):79-80,83.
  [4]肖艳,马楸媛.让“生活成为物理教学的一抹亮色[J].中国教育学刊, 2020(11):108.
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  [6]郭真创新设计生活化实验突破物理教学重难点:以高中“焦耳定律"教学为例[J].中学物理教学参考, 2019(24):21.
  [7]杨冬基于自主探究的生活化物理实验教学([J.中学物理教学参考,2020(6):71.
  [8]王志辉浅谈高中物理实验的生活化[J]中学物理教学参考, 2017(14):27-28.
  [9]罗世洪生活实验:物理问题情境创设的两个抓手[J]中学物理教学参考, 2019(14):53.
  [10]陈海生.分析生活化元素在初中物理实验教学中的应用[J]科学咨询(科技管理) , 2019(1):147.
  [11]张华,阮享彬基于学习进阶的生活化物理实验教学:以光的折射“为例[J]物理教师, 2019(2);33-36.

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