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“深度学习”观照下高中物理实验教学策略分析

时间:2016-09-24 作者:张圣兵 浏览:
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新课程强调创新教学,要求我们不断挖掘学生的潜能,发展其多元化智能,学生的潜能是无限的,循序渐进式地提升学生物理学习的深度,有利于学生对物理知识更准确的理解,也有利于学生知识、能力和情感三维教学目标的有效达成,而物理教学中最具物理味的一块就是实验教学,本文就深度学习观照下如何有效组织高中物理实验教学谈几点笔者的看法,望能有助于教学实践。

一.“深度学习”观照下物理实验教学的作用

传统教学模式下,教育教学将学生某一学科的成绩与该学生在某一特定方向的素质一一对应,忽视了学科教学对学生整体素质发展的良性影响,无论这样的教学如何精彩,也无法实现学生智、能、情全面的发展。“深度学习”理念认为,学习不仅仅是获得知识,更是多元化智能的创新与发展,那么高中物理学科如何更有效地发展学生的智能呢?相对于枯燥的灌输式教学而言,实验教学更能激发学生的学习情感,在自己动手探究的过程中实现知识的自我发现,同时科学素养和情感也在探究过程中得到发展,具体作用有如下几个方面:

1.构建学生深度掌握物理知识的环境

传统教学模式下,学生之所以感觉到物理难学的一个重要原因就是缺失感性认知。物理实验是概念、规律形成和发展的基础,通过实验探究过程学习物理符合物理认知规律,首先学生要获得理性知识必须有一定的感性认识作为基础,在课堂教学前,学生的感性认识一般来源于生活经验和初中的原有认知,有些概念和认识是不全面甚至是错误的,此时在教学过程中引入“物理实验”,借助于仪器、设备将生活中复杂的问题简化和纯化,通过实验环境的处理,将概念的某种性质或物理关系以较为纯粹的形态展示出来,似曾相识,有具有物理味。

2.促进学生形成科学的思维习惯

物理学习不仅仅是学习前人认识上的成果,物理知识的呈现具有系统化,学习物理知识的过程必须引导学生经历一个认识过程,从物理学史来看,物理学上每一次重大的发现,往往伴随着一种新的科学方法,展示的科学家科学的思维过程。

例如,伽利略对“落体运动”的研究开辟了一个新纪元,亚里斯多德的落体运动结论被推翻的同时,伽利略也创立了新的研究方法,这是科学思维的一种发展。亚里斯多德对落体的研究有没有用到思维呢?亚里士多德用到了“观察”和“推理”,那为什么又会被推翻呢?因为,亚氏的观察是直接观察,而且观察不够全面,导致其观察的结果不具有普适性,由少数现象而推理出的结论是否广泛适用呢?他没有用实验或物理理论对结论的验证。相比于亚里士多德,伽利略创立了“抽象思维→数学推导→科学实验”三者相结合的科学研究方法,对落体运动的研究经历了“观察→假设→抽象→数学推理→实验验证”这样几个阶段,为此,我们在教学过程中应该给学生提供实验条件,让他们自己去实践、去发现现象,并根据原有物理理论对现象进行合理的外推,借助于这个过程不仅仅学到了知识、锻炼了实验技能,还提升了科学方法和创造性思维。

3.培养学生科学探究的兴趣和意识

兴趣是最好的老师!探究意识决定学生的探究行为和探究结果!用实验充实物理课堂,借助于实验让学生感受到自然现象的神奇与美丽,调动学生的好奇心和探究欲望,培养其探究意识。实验是桥梁,将生活经验与物理理论联系到了一起,“日出日落、炊烟袅袅、冰雪融化”在学生学习物理前,会见惯不怪,不过学习了物理以后,学生会主动地观察,想一旦究竟,这就是探究意识提升了。

例如,“探究弹力与弹簧伸长量的关系”这个实验,在学生学习物理前,他也知道“同一根弹簧伸长越大时弹力也越大”,生活中很少去进一步关注其中有什么量的关系,是实验让学生深化了对“弹力与伸长量的定量关系”的理解。

二.“深度学习”观照下物理实验教学实施策略

1.适当变验证性实验为探究性实验

高中物理涉及到的知识都是前人研究的成果,对于这些规律通常有实验验证和实验探究两种,从深度学习的理念角度来看,探究性实验对学生的思维、方法训练更全面。

例如,人教版选修3—1中的“探究磁场对电流的作用”这部分内容,对于学生而言,如果没有实验干巴巴地讲授,学生理解上有难度,传统做法是教师演示实验来增加学生的感性认识,但这种认识停留在表层,对定律的理解不深刻。笔者在这节课的处理上和学生一起自制教具,首先到木工房找来木工板,用钉子钉了20组框架,到实验室凑了20个蹄形磁铁,接着,给每组学生分别提供铁丝、铜丝和铝丝,让学生自主制作教具。然后笔者课堂巡视,巡视中就发现有一组学生用铝丝进行了如下尝试:

(1)控制磁感应强度、铝棒长度不变,改变电流大小,观察铝棒运动情况。

(2)控制磁感应强度、电流大小不变,改变铝棒长度,观察铝棒运动情况。

这组学生通过自主探究能够得到安培力的大小与导体的长度、电流大小有关,虽然无法定量,但是这种通过自主探究得到的定性结论,记忆比教师演示的结果要深刻。

2.渗透用概念图梳理实验流程的意识

有很多实验的目的在于探究几个物理量之间的关系,科学家发现规律的过程是复杂的,但是思维却是有序的,清晰地呈现思维过程有助于认知深度的提升。

例如,探究“加速度与力、质量的关系”这个实验教学,放开让学生自主探究,不过在猜想和实验设计环节,笔者要求学生用概念图来梳理自己的实验思路。

(1)猜想影响加速度的因素,建立概念图如图1所示,并猜想定性的影响结果。

 

(2)整个实验探究方案,建立概念图如图2所示,建立概念图的过程就是学生在头脑中模拟实验的过程,当然实验方案通过概念图的形式呈现出来,便于师生一起发现实验方案是否科学合理,有利于正确实验方法的形成。

 

3.抓模型化教学,深化理解

物理模型是高中物理区别于初中物理的一大特点,纵观整个高中物理,理想模型的建立往往是忽略了一些次要因素而得到的,理想模型往往涉及到实验的误差分析,在实验过程中建立模型有助于问题的解释和解决,同时将模型与实际问题进行对比有助于培养学生思维的缜密性,促进学生认知的发展。例如,研究对象模型化涉及到教材的多个章节,必修1中的质点,选修3-1中的点电荷、理想电流表、理想电压表,选修3-3中的理想气体,选修3-4中的弹簧振子、单摆等等。注重物理模型研究的探究型实验流程如图3所示,将实验探究过程演变成一个用原有认知提取模型并解决实际问题的过程。

 

“实践是检验真理的唯一标准”,实验教学的一个目标就是培养学生的科学思维和实验探究意识,这个目标不可能几节实验课就能完成,笔者认为不论是在新课教学、复习教学,还是测验、考试中都想方设法体现实验教学的思想,我们相信,只有把实验教学的思想做到日常化,学生的物理实验知识及能力才可能有大的提高和质的飞跃。

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