基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的初中物理項目學(xué)習(xí)課例研究

沈 晴

(江蘇省蘇州市青云實驗中學(xué),江蘇 蘇州 215235)

在傳統(tǒng)的初中物理教學(xué)中,教師往往通過單一講授的形式向?qū)W生傳授物理知識,很大程度上忽視了學(xué)生的主體地位,大部分學(xué)生只能掌握物理基礎(chǔ)知識,對其背后的本質(zhì)了解不夠深入,不利于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).在現(xiàn)代教育中,初中物理教學(xué)應(yīng)該更加注重學(xué)生的主體地位,讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主要參與者,培養(yǎng)他們的思維能力、創(chuàng)新精神、自主學(xué)習(xí)和自主思考的能力.

1 項目學(xué)習(xí)提升學(xué)生核心素養(yǎng)的意義

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是指對學(xué)生而言,具備關(guān)鍵技能和知識后,可用于解決現(xiàn)實世界中的物理問題和應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域,包括但不限于:基本物理學(xué)概念和原理的理解,包括運動、力、能量、電磁學(xué)、熱力學(xué)等方面;實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理,包括實驗步驟的設(shè)計、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理和分析、誤差分析等方面;數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)的應(yīng)用能力,包括使用數(shù)學(xué)和計算機(jī)工具解決物理問題;科學(xué)思維和科學(xué)方法,包括觀察、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)收集和分析、理論解釋和預(yù)測等方面;團(tuán)隊合作和溝通能力,包括與他人合作和交流,分享經(jīng)驗和想法.這些素養(yǎng)對于物理學(xué)科學(xué)生的學(xué)術(shù)研究和職業(yè)發(fā)展都具有重要意義[1].

通過設(shè)計初中物理項目學(xué)習(xí)課例來提升學(xué)生的核心素養(yǎng),其主要內(nèi)容包括:第一,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力.物理需要學(xué)生進(jìn)行實驗觀察、數(shù)據(jù)分析等過程,這些活動需要學(xué)生具備科學(xué)思維能力,如獨立思考、問題解決、推理、創(chuàng)新等,這些能力的培養(yǎng)不僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)科,也有助于其他學(xué)科的學(xué)習(xí).第二,提高學(xué)生實踐能力.物理學(xué)習(xí)需要學(xué)生通過實驗和觀察來驗證理論知識,要求學(xué)生具備一定的實踐能力.學(xué)生在實驗中需要學(xué)習(xí)正確使用實驗器材和進(jìn)行實驗操作,從而提高其實踐能力.第三,增強(qiáng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識的能力.物理學(xué)科需要學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識進(jìn)行計算和解決問題.通過物理學(xué)習(xí),學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識的實際應(yīng)用,并鍛煉運用數(shù)學(xué)知識的能力.第四,培養(yǎng)學(xué)生實驗精神.物理學(xué)習(xí)需要學(xué)生進(jìn)行實驗探究,這要求學(xué)生具備探究精神.通過實驗探究,學(xué)生可以不斷發(fā)現(xiàn)問題,從而進(jìn)一步提高其實驗精神.第五,提高學(xué)生學(xué)科綜合素養(yǎng).物理學(xué)科中會涉及到其他學(xué)科的知識和技能,如數(shù)學(xué)、化學(xué)、地理等.通過物理學(xué)習(xí),學(xué)生可以積累其他學(xué)科的知識和技能,從而提高其學(xué)科綜合素養(yǎng).綜上所述,初中物理項目學(xué)習(xí)可以提升學(xué)生的核心素養(yǎng),對學(xué)生未來的發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用[2].

2 初中物理項目學(xué)習(xí)的設(shè)計原則和流程

2.1 初中物理項目學(xué)習(xí)的設(shè)計原則

2.1.1確保實驗安全

物理實驗有時涉及高溫、高壓、高電壓等較為危險的情況,這就要求實驗設(shè)計者在項目設(shè)計時要充分考慮實驗安全問題.

2.1.2確保實驗的可重復(fù)性

實驗結(jié)果的可重復(fù)性是科學(xué)研究的基礎(chǔ),而初中物理學(xué)習(xí)也同樣需要遵循這個原則.因此,在項目設(shè)計時,需要嚴(yán)格控制實驗條件,避免人為誤差的出現(xiàn),保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性.

2.1.3兼顧實用性和趣味性

在初中物理學(xué)習(xí)中,單純地讓學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)是很難取得良好效果的,一個好的物理項目應(yīng)該兼顧實用性和趣味性,通過親身實驗,讓學(xué)生感受理論知識的應(yīng)用價值,同時增加學(xué)生對物理實驗的興趣和熱情.

2.1.4注重實驗的一體化

初中物理學(xué)習(xí)是一個系統(tǒng)性的過程,理論知識和實驗技能相互交織,一個好的物理項目應(yīng)該能夠?qū)嶒炁c理論相結(jié)合,讓學(xué)生更好地理解和掌握物理知識.

2.1.5注重思維習(xí)慣的培養(yǎng)

物理學(xué)習(xí)中要引導(dǎo)學(xué)生形成條理清晰、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣,對學(xué)生學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要意義.

2.1.6注重個性化的發(fā)展

每個學(xué)生都有自己的特點和擅長領(lǐng)域,教師應(yīng)該充分發(fā)掘?qū)W生的個性化特點,引導(dǎo)學(xué)生探索自己感興趣的物理方面,從而更好地開發(fā)學(xué)生的潛力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力.

2.2 初中物理項目學(xué)習(xí)的設(shè)計流程

2.2.1確定實驗課題

物理學(xué)科的實驗內(nèi)容通常在教材中都有詳細(xì)的介紹和案例,如選擇物理常識中的簡單物理實驗,如自由落體實驗、杠桿原理實驗等.根據(jù)實驗內(nèi)容,確定本次實驗課題,如自由落體實驗中重力加速度的測算、杠桿原理的驗證等,通過確定實驗課題,有利于學(xué)生聚焦實驗的目標(biāo)和任務(wù),提高學(xué)習(xí)效率.

2.2.2制定實驗方案

實驗方案是進(jìn)行實驗的重要依據(jù),它要考慮到實驗需求、實驗步驟、實驗材料以及實驗安全等方面因素.制定實驗方案需要根據(jù)課題的性質(zhì)和學(xué)生的實踐經(jīng)驗,充分考慮實驗的可行性和實用性.

2.2.3實驗前的準(zhǔn)備工作

在開始實驗之前,需要完成實驗前的準(zhǔn)備工作,包括實驗器材的準(zhǔn)備、實驗環(huán)境的準(zhǔn)備、實驗人員的分配以及每個實驗員對實驗過程的了解和掌握.對于物理實驗而言,還可以配置模擬器等模擬工具,進(jìn)行模擬實驗.

2.2.4實驗的實施與記錄

實驗的實施是實驗流程的核心環(huán)節(jié),要確保所有的實驗數(shù)據(jù)得到準(zhǔn)確的測量和記錄.在實驗過程中,需要嚴(yán)格遵守實驗方案的步驟及每個步驟的時間,確保實驗結(jié)果可重現(xiàn),便于后續(xù)數(shù)據(jù)的評估和分析.

2.2.5數(shù)據(jù)處理和分析

物理實驗的數(shù)據(jù)分析需要采用科學(xué)的方法來保證得到可信的結(jié)論.在計算數(shù)據(jù)時,應(yīng)注意計算細(xì)節(jié)、準(zhǔn)確度和誤差,以獲取更加精確和可靠的實驗結(jié)論.

2.2.6總結(jié)和反思

在實驗后進(jìn)行總結(jié)和反思,反思困難和不足,分析實驗數(shù)據(jù)的優(yōu)勢和缺點,并給出下次實驗的建議,舉一反三,發(fā)現(xiàn)科學(xué)的新穎想法和解決方案.

3 初中物理項目學(xué)習(xí)的課例設(shè)計和實施

3.1 初中物理項目學(xué)習(xí)的課例設(shè)計——以電動機(jī)制作為例

3.1.1授課目標(biāo)

(1)了解電動機(jī)的基本原理;

(2)掌握電路的基本構(gòu)成和組裝方法;

(3)制作一個簡單的電動機(jī)并了解其工作原理.

3.1.2授課過程

【引入】

①向?qū)W生介紹電動機(jī)的概念和作用;

②讓學(xué)生了解電流對磁場的影響和電磁感應(yīng)現(xiàn)象.

【講解原理】

①講解通向電動機(jī)的電路組成;

②講解電流對磁場的影響和電磁感應(yīng)現(xiàn)象;

③講解電動機(jī)中的旋轉(zhuǎn)原理.

【制作電動機(jī)的步驟講解】

①將銅線繞在牙簽上,使其成為一個圓環(huán)并留出兩端;

②取一塊彈簧鐵釘,彎成U形;

③將銅線圓環(huán)插入鐵釘兩端間的縫中,固定;

④將一個磁環(huán)分別插在銅線圓環(huán)的兩側(cè),讓磁環(huán)靠在圓環(huán)上并略微接觸;

⑤在牙簽兩個端點之間的線圈上繞上銅線,與銅線圓環(huán)相連;

⑥將電池和電線以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接到電動機(jī)的銅線圓環(huán)上;

⑦通過改變電源極性,觀察電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向.

【實踐應(yīng)用】

①讓學(xué)生嘗試制作一個電動車,使用電動機(jī)作為動力源;

②讓學(xué)生思考如何利用電動機(jī)來實現(xiàn)更多的應(yīng)用.

3.2 電動機(jī)制作實驗具體實施方法

電動機(jī)作為物理學(xué)的重要實驗之一,在制作電動機(jī)的實驗中,同學(xué)們可以直觀地感受到實驗步驟的每個環(huán)節(jié),從而制作出一個小型電動機(jī),也為其他物理實驗提供一定的參考.

3.2.1實驗設(shè)備

銅線、磁鐵、螺絲釘、電池、牛油紙、軟木、鐵光軸心等.

3.2.2實驗過程

(1)將一根長的銅線繞在光軸上,然后將銅線兩端沿順時針方向彎成U型,并在其中間留下一段幾乎垂直的銅線;

(2)將U型末端的銅線平鋪在磁鐵上,并用鉗子將末端部分彎向至幾乎垂直的銅線,在整個銅線的左側(cè)電流向下,在它的右側(cè)電流向上;

(3)夾起幾乎垂直的銅線部分,擰上放在紙片上的螺絲釘,并將青銅簇向下沿光軸固定在軟木蓋上;

(4)用細(xì)麻線纏住銅線繞在軟木蓋上的木頭,并將銅線末端穿過這個木頭孔.這樣就讓我們用手搖轉(zhuǎn)光軸的時候,銅線的旋轉(zhuǎn)可以同時旋轉(zhuǎn)鉆孔和軟木蓋;

(5)在固定在軟木蓋上的銅線末端加上電池的彈簧電極,并將電池另一端的銅片極夾住軟木蓋,以獲得原料;

(6)觀察現(xiàn)象,手搖轉(zhuǎn)光軸.如果所有組件工作正常,電動機(jī)就應(yīng)該開始工作.

3.3 實驗結(jié)果

學(xué)生通過以上步驟,可以設(shè)計出一個小型電動機(jī).在給予電池磁場的情況下,當(dāng)通過銅線的電流流出時,磁鐵便向銅線所在的方向運動,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn).同樣,當(dāng)銅線離開磁鐵時,它會因靜電力和慣性而繼續(xù)旋轉(zhuǎn)[3].

初中物理項目學(xué)習(xí)是學(xué)生有效獲取物理知識的方式之一,學(xué)生通過在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、觀察現(xiàn)象、提出假設(shè)、設(shè)計實驗方案、收集數(shù)據(jù)等一系列活動,提升科學(xué)思維能力、創(chuàng)新能力和實踐能力,進(jìn)而提升學(xué)生的核心素養(yǎng).