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以核心素养为导向的高中物理实验教学

时间:2021-07-23 人气:

  摘 要:物理教育中,实验是很重要的部分与构成。本文将以核心素养为切入点,分析高中物理实验教学有效思路,用条件化、结构化、情境化、情态化的教学方法,培养和增强学生的核心素养品质与能力。
  关键词:核心素养;高中物理;实验教学;方法分析
  引言:新时期背景下,核心素养成为我国教育的趋势与追求。实践中需要提炼和总结高中物理实验方法,用行之有效的策略与方案,提高教育有效性。
  一、条件化策略
  条件化策略说的是揭示实验中知识的出现过程,即以源头为切入点教学,为的是让学生了解实验知识的由来。假设学生并不理解实验知识出现过程,学习时,就只能死记硬背知识[1]。遇到真实场景,就无法设计出正确的电路,也不知道如何解决实验问题。从经验可以了解到的是,小灯泡伏安特性曲线实验电路中,如果教师使用的方法没有站在学生知识理解能力角度考虑,并没有在源头切入,那么许多学生甚至到了高考时,仍旧不理解分压电路如何绘制。设计分压电路:如图1所示。
  将小灯泡分别连接到1至2,1至3,1至4不同位置,通过测试可以了解到,此时小灯泡的两端电压不一样。假设图1中出现了许多的电阻,不动小灯泡左面接线柱,此时小灯泡右面接线柱有了许多选项,出现各种各样的电压。当然这种方法缺点十分明显,即无法让小灯泡的两面获得连续变化电压[2]。此时教师可以提出问题,同学们我们怎么做才能让小灯泡脸面获得连续變化电压。此时A学生表示,如图2所示。
  使用电阻比较大的元件替代图1中电阻比较小的元件,将小灯泡右面接线柱变成可以滑动划片,通过这样的方法就能连续性调节小灯泡电压。教师回答:从效果可以看到,图2电压调节情况的确好于图1,因为图2小灯泡的两侧电压靠的是滑动变阻器分得,所以图2电路又叫分压电路。使用图2基础,将小灯泡和电流表串联到一起,并联小灯泡和电压表,就能获得小灯泡伏安特性曲线实验电路图。在层层铺垫教学下,学生终于明白分压实验电路。学生明白了分压电路比较可靠,在实践探索中形成了自己的知识点理解[3]。
  二、结构化策略
  结构化实验知识说的是将实验前后知识创建联系,将新知识引入到原有知识系统,此时学生大脑中就会将二者融为一体,构成全新的认知逻辑关系。这种方法能够揭示知识的本质与原理,便于学生迁移与使用物理实验中获得的知识。假设学生并没有理解实验知识逻辑,将无法在脑海中构成有意义、价值的知识结构。学生学习的知识越多,头脑越混乱,,越不知道自己的学习有没有问题。学生渐渐感到实验知识无序与庞杂,不利于学生的头脑思考。高中物理中的许多实验都有一定联系,只需要将这些实验串联到一起,学生就能明白物理知识的本质和特性。
  纸带实验:如图3。
  图3是本次实验装置,请问同学们可以使用图3实验装置开展哪些实验。此时学生纷纷根据自己的过往经验回答:碰撞不变量实验、机械能守恒实验、功与速度变化实验、加速度和力与质量关系实验、合力方法实验、弹力和弹簧伸长关系实验、匀变速直线运动实验。教师展示图3为的是让学生思考这套仪器能够进行哪些力学实验,在异中求同,通过纵向分析的方法帮助学生在脑海中构成纸带知识结构。随后教师继续提出问题:功和速度变化、加速度和力与质量关系、匀变速直线运动上述三个实验,哪个实验不受摩擦力影响。学生被教师所提出的第二个问题所以吸引,学生开始研究平衡摩擦力的价值和体现,分析哪些需要平衡摩擦力,哪些不需要平衡摩擦力。之后教师提出第三个问题:加速度和力与质量关系实验中,打出了哪条纸带,原因是什么,此时让学生观察图4。
  提问学生:功和速度变化实验的纸带是哪条,原因是什么。碰撞不变量实验纸带是哪条,原因是什么。问题的提出,为的是让学生能够识别纸带,明白纸带实验原理。在比较、讨论中,学生对纸带实验建立了深刻理解。
  三、情境化策略
  情境化策略说的是,教师创设真实实验情境。学生在此过程中,经历如同实验知识产生和使用过程的感受,是一种趣味且充满活力的教学模式。能够使学生表现出学习积极性与主动性,形成学习动力与动机[4]。学生如果没有亲身经历过这样的情境,就会感到实验知识乏味且枯燥,不利于后续的物理实验学习。
  比如教师要求学生绘制干电池的电动势以及内电阻实验电路图,并交给学生若干导线、开关、一节干电池、一个活动变阻器,当然教师也可以选择提供学生其他的材料方案,如只有一个电压表和电阻箱或只有一个电流表和电阻箱。当然这样的实验方式显然并没有足够的吸引力与趣味性。
  再比如选择器材的时候,实验情境为:电源电动势与内电阻的测定实验中,教师提供给学生如图5的实验器材。
  学生根据需求选择合适的器材并实验。情境目的是让学生按照题意,根据情况选择能够满足实验要求的材料,考察学生的实验能力以及知识的掌握情况。学生心中如果了解实验原理和知道正确实验电路,就不会出现实物连接错误问题[5]。
  从经验与结果可以看到,很少有学生能够顺利完成这一要求,解决学习中的问题。多数学生所选器材并不合理,这所反映的是,学生并不明确实验原理。假设学生知道实验原理和电路图,器材选择以及电路连接就不会出错。虽然这样的尝试并没有达到预期的教学效果,但在情境的刺激下,学生产生了强烈的实验热情,形成了研究动力和学习积极性。教师在设置实验情境的时候,必须保障实验情况真实性,贴合现实场景[6]。这样学生才能理解实验原理与知识。理解实验原理以后,学生才能顺利解决实验问题。
  四、情态化策略
  情态化实验知识说的是将实验情感与实验理智相互交融,为的是实现学生科学素养的有效培养。通过这样的过程,学生就会感受到实验的温暖,明白实验不是冷冰冰的过程,是有温度且可以丰富、引领学生情感的学习体验。情态化教学能够将知识和学生的精神头脑融为一体,上升为学生的价值观、态度。比如为了让学生能够理解弹簧的弹性是有上限的,教师可以拿出一根完好无缺的弹簧,随后当着学生的面暴力拉直弹簧,此时可以发现,弹簧并不能正常回缩。这表示弹簧弹性限度有限。这样的教学方法非常直观,虽然破坏了公物,不利于维持教师形象,但在这样的实验中,却能够培养学生正确的价值观与情感态度,是非常好的教学方法。

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