初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課堂的設(shè)計(jì)與實(shí)施

汪阿運(yùn)

[摘 ? 要]結(jié)合《電功 電能》一課的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程的感悟，立足于教學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化與創(chuàng)新，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的體驗(yàn)，探討初中物理實(shí)驗(yàn)課的設(shè)計(jì)與實(shí)施，以豐富的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)，在探究中學(xué)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);創(chuàng)新;探究;體驗(yàn)

[中圖分類號(hào)] ? ?G633.7 ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號(hào)] ? ?1674-6058（2020）26-0049-02

基礎(chǔ)教育課程改革強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生初步的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，強(qiáng)調(diào)要改變課程實(shí)施過(guò)于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究。因此，探究式學(xué)習(xí)是全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。作為一名物理教師，應(yīng)重視課堂演示實(shí)驗(yàn)和探究實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，懂得創(chuàng)新的教師才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)造精神的學(xué)生。往往越是有獨(dú)創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)越能啟發(fā)學(xué)生的思考，越能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。在平常教學(xué)中，我們應(yīng)如何創(chuàng)新，如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，筆者借助《電功 電能》一課的設(shè)計(jì)探討如下：

一、實(shí)驗(yàn)和視頻相結(jié)合，促進(jìn)概念的建構(gòu)與形成

作為一節(jié)概念課，從概念的建立到運(yùn)用都很重要，電功的概念是本節(jié)的重點(diǎn)，如何建構(gòu)電功的概念？

設(shè)計(jì)切入點(diǎn)：首先通過(guò)視頻播放衛(wèi)星拍攝的地球夜景，夜晚區(qū)域的亮度顯示區(qū)域的經(jīng)濟(jì)活力，讓學(xué)生知道越是發(fā)達(dá)城市，其夜晚越是燈火通明，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生認(rèn)識(shí)到電能對(duì)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展功不可沒(méi)。通過(guò)情境設(shè)計(jì)，還原知識(shí)背景，讓學(xué)生沉浸在光彩奪目的夜景中，迅速抓住了學(xué)生的注意力，同時(shí)激發(fā)學(xué)生思考：我們?nèi)粘Ｉ钪惺窃鯓影l(fā)電的呢？學(xué)生開(kāi)始摩拳擦掌，躍躍欲試，急于解決但又難以突破。此時(shí)，教師再適時(shí)拿出準(zhǔn)備好的分組實(shí)驗(yàn)器材：手搖發(fā)電機(jī)、葉輪發(fā)電機(jī)、硅光電池板、斯特林發(fā)電機(jī)等。手搖發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能、葉輪發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能、硅光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)多種能量形式與電能的轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生自己動(dòng)手，體驗(yàn)發(fā)電的過(guò)程，既豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，又促進(jìn)了學(xué)生的形象思維。

評(píng)析：初中生基本都是從初三開(kāi)始接觸電學(xué)方面的知識(shí)，電學(xué)知識(shí)非常抽象，學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)，也都是從常見(jiàn)的電現(xiàn)象入手。學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象思考本質(zhì)，因而教師需要設(shè)計(jì)良好的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)相關(guān)的電現(xiàn)象，這樣可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)的效果。在本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程中，教師有意識(shí)地將分組實(shí)驗(yàn)融入新課的教學(xué)當(dāng)中，既給了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的機(jī)會(huì)，同時(shí)也會(huì)讓學(xué)生以更加積極的心態(tài)投入到學(xué)習(xí)中。

二、層層遞進(jìn)，從生活現(xiàn)象入手，理解電功的本質(zhì)

課程標(biāo)準(zhǔn)提出以“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”為課程內(nèi)容的理念。因此，教師在物理教學(xué)過(guò)程中應(yīng)盡可能地聯(lián)系生活實(shí)際，在生活中尋找與物理課堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的現(xiàn)象或事物，并以此作為教學(xué)的切入點(diǎn)。

設(shè)計(jì)切入點(diǎn)：通過(guò)自主探究，學(xué)生已經(jīng)知道如何獲得電能。此時(shí)教師繼續(xù)循循善誘地拋出問(wèn)題：生活中哪些地方需要消耗電能？為了讓學(xué)生有更直觀的感受，筆者播放了一段自己日常生活中的視頻：從早上起床之后，點(diǎn)亮電燈;早餐后，騎著電動(dòng)車上班;到辦公室后，給手機(jī)充電;用水泵抽水，用電水壺?zé)鹊?。從日常的?jīng)驗(yàn)和體驗(yàn)出發(fā)，密切知識(shí)與生活之間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生，不斷深入觀察和體驗(yàn)真實(shí)的社會(huì)生活。

評(píng)析：電功概念源于生活又獨(dú)立于生活，我們的生產(chǎn)生活都離不開(kāi)電，但生活中對(duì)電的相關(guān)概念是不解釋的。學(xué)生對(duì)電功概念的學(xué)習(xí)是基于經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)的。所謂經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)是指通過(guò)日常生活中對(duì)電功的體驗(yàn)產(chǎn)生直接感覺(jué)認(rèn)識(shí)，這種經(jīng)驗(yàn)感覺(jué)是生活化的，雖然有助于對(duì)物理概念的理解，但也容易由不恰當(dāng)?shù)捏w驗(yàn)導(dǎo)致錯(cuò)誤的概念理解。我們要想辦法使經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)上升為理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，形成科學(xué)規(guī)范的認(rèn)識(shí)。學(xué)生基于豐富的活動(dòng)體驗(yàn)，通過(guò)歸納分析，知道使用用電器的過(guò)程，其實(shí)就是消耗電能，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程，而能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程其實(shí)就是做功的過(guò)程，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生自然而然地得出消耗電能的過(guò)程其實(shí)就是電流做功的過(guò)程。從身邊的實(shí)例入手，讓學(xué)生從能量轉(zhuǎn)換的角度理解電功的本質(zhì)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。

三、填補(bǔ)空白，自制實(shí)驗(yàn)教具，推導(dǎo)電功公式

初中生的能力水平很難獨(dú)立研究出電功與哪些因素有關(guān)，很難通過(guò)簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)探究得到電功的具體計(jì)算關(guān)系式，必須通過(guò)教師適當(dāng)點(diǎn)撥才能完成，所以應(yīng)把實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程作為教學(xué)的難點(diǎn)。

設(shè)計(jì)切入點(diǎn)：本實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)難點(diǎn)，一是如何比較電功的大小，這里筆者將其轉(zhuǎn)化為比較提升鉤碼上升的高度。二是怎樣得出電功與電流、電壓的關(guān)系，這里需要用到控制變量法。在研究電功與電壓關(guān)系時(shí)，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)三馬達(dá)串聯(lián)的電路，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：電源電壓[U=16 V]。

經(jīng)過(guò)圖像分析得出：電流和通電時(shí)間一定時(shí)，電功與電壓成正比。

研究電功與電流關(guān)系時(shí)，將三馬達(dá)并聯(lián)，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：電源電壓[U=16 V]。

經(jīng)過(guò)圖像分析得出：電壓和通電時(shí)間一定時(shí)，電功與電流成正比。

結(jié)合用電器工作時(shí)間越長(zhǎng)消耗的電功越多，最終推導(dǎo)出電功的計(jì)算公式：[W=UIt]。

評(píng)析：在本節(jié)教學(xué)中，教師一般都是直接給出電功計(jì)算公式[W=UIt]，然后讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電功與電壓、電流及時(shí)間有關(guān)。電流實(shí)際上是電子定向移動(dòng)產(chǎn)生的，電流大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，即[I=Q/t]，而電功就是閉合電路中電場(chǎng)移動(dòng)這些電子做的功，即[W=QU=UIt]。

為了提高教學(xué)效果，筆者自制了一套實(shí)驗(yàn)探究教具，用相關(guān)器材測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以直接推導(dǎo)出電功的計(jì)算公式，解決了本節(jié)課的重難點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)于該探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，筆者運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法和控制變量法，這兩種物理方法也是初中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中常用的兩種方法，學(xué)生使用頻率高，是基于學(xué)生的前概念考慮的。電功的量化測(cè)量是一個(gè)難題，就目前學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)進(jìn)程而言，沒(méi)有合適的直接測(cè)量?jī)x器，通過(guò)機(jī)械功的測(cè)量顯示電功的大小，學(xué)生易于理解，同時(shí)結(jié)合了能量轉(zhuǎn)換知識(shí)，更有利于學(xué)生思維品質(zhì)的提升。

總之，實(shí)驗(yàn)是高效物理課堂建設(shè)的有力抓手，實(shí)驗(yàn)可以將物理現(xiàn)象直觀地顯示出來(lái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察調(diào)動(dòng)學(xué)生的物理思維，通過(guò)有目的、有計(jì)劃地觀察物理現(xiàn)象，給學(xué)生充足的思維時(shí)間和空間，讓學(xué)生的自主學(xué)習(xí)探究能力得到生長(zhǎng)，同時(shí)也可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和主動(dòng)性。作為一名物理教師，要利用好各種實(shí)驗(yàn)，尤其是課堂常用的演示實(shí)驗(yàn)，一方面要增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的效果，使現(xiàn)象更明顯;另一方面也要嘗試自制一些演示實(shí)驗(yàn)教具幫助學(xué)生建立模型，突破難點(diǎn)。與此同時(shí)，還要鼓勵(lì)學(xué)生自己參與實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論，使知識(shí)由抽象化為形象，由復(fù)雜變?yōu)楹?jiǎn)單。

[ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻(xiàn) ? ]

[1] ?吳小兵，王秀玲.自制教具系列化：以物理學(xué)史為核心的教具及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)[J].物理教師，2016（2）：46-47+50.

[2] ?林崇德.對(duì)未來(lái)基礎(chǔ)教育的幾點(diǎn)思考[J].課程·教材·教法，2016（3）：3-10.

[3] ?費(fèi)志明.巧設(shè)物理情境與問(wèn)題鏈發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)[J].中學(xué)物理，2019（24）：54-56.

（責(zé)任編輯 易志毅）