基于学习情境的物理实验教学探究

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  【摘 要】在物理教学中,教师要通过实验探究活动,培养学生的物理思维,增进学生对物理规律的理解与掌握。本文以“光的折射”为例,提出在教学中创设基于实验的问题情境,顺应学生的认知特点,优化教学目标及教学内容,鼓励学生自主探究实验问题,提升物理课堂学习实效。
  【关键词】初中物理;学习情境;实验教学
  【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437(2020)34-0138-02
  构建情境课堂有助于展开物理知识点,便于学生在物理情境中思考、分析、探究,在问题解决中提升物理核心素养。在“光的折射”教学中,教师应先从情境导入入手,引发学生对问题展开思考,探讨“光从一种介质射入另一种介质时,将如何传播?”的问题。然后借助问题的引导,让学生猜想“光的传播路径”,并对猜想结果进行展示与交流,深化学生对“光的折射”的理解。学习情境的营造,为激活学生主动性,挖掘学生探究潜能,提升学生物理辨析力创造了条件。
  1   导入学习情境,体现趣味性
  要创建情境课堂,教师要把握教学内容与学情,以兴趣为媒介,抓住学生的注意力,激发学生参与探究的兴趣,在物理情境中突出学习主题。本节课程的导入环节,可先引出如下实例:夏日,某学生来到湖边想游泳,湖边标识上写着“湖水很深,禁止游泳”,但该学生看了看湖水,清澈见底,加之夏日炎热,于是便独自下水[1],结果引发了危险,在众人施救下解困。教师再引导学生思考,为什么在岸上看到的清浅的湖,实际上却很深?光线在空气中传播与在水中传播,以及从空气中进入水中,其传播路径是如何改变的?通过联系学生的生活体验,引出问题:“光从一种介质射入另一种介质时,其传播路径是什么?”教师鼓励学生大胆猜想,交流想法。本节的学习主题是“光的折射”,显然,通过这样的设计导入活动,便于直奔主题,突出学习重点。在实验探究活动中,教师可利用课件,展示一束激光斜射到玻璃砖上的情境,让学生观察光从空气进入玻璃中后的传播路径,由此来认识“光的折射”现象。
  为了突出物理实验的实践性,教师可以导入实验探究活动,让学生亲历“光的折射”,并从中去观察、分析、梳理“光的折射”规律。为此,教师将学生进行分组,然后在每组学生面前摆放一个空烧杯,拿出激光笔,打出一束光,让学生将光点集中于烧杯底部的中心。接着,请另一位学生慢慢向烧杯中加水,加水过程中,通过固定支架使激光笔保持不动。由于从空气射入水中的光线发生了折射,学生可观察到光点位置在移动。教师围绕实验现象,让学生观察光点的移动过程,思考光在水中的折射规律是什么。请学生联系之前所学的“光的反射”定律,以小组方式探讨“光的折射”定律。鼓励学生动手,尝试将“光的折射”模型画出来。物理学习情境的创设,要与物理实验探究紧密联系。本节的教学内容为着重探究“光的折射”规律,所以教师可在生活化物理情境中提出问题,让学生主动思考:“光从空气斜射到水中为什么会发生折射现象?”接着,再从生活走向物理实验,让学生积极参与物理分组实验过程。在分組实验中,顺应学生的认知特点,让学生通过对物理现象的观察和思考,并在问题的引领下,将探究的焦点聚集于“光的折射”问题上,从而实现物理实验教学目标。
  2   探究物理实验问题,抓住重难点
  在物理实验探究中,问题是贯穿学习活动始终的主线。学生能从物理实验中发现问题,探究解决问题的途径,激活思维能动性,从问题解决中了解实验步骤、实验方法和实验目的,在实验探究中提升物理学科核心素养。在本节实验的设计与教学中,“光的折射”规律是重点也是难点。首先,要注重学生的自主性,在学习情境中,依托问题聚焦物理知识,让学生在物理探究中建构知识。其次,要引导学生发现问题,让学生主动思考,探寻问题解决方案,突破物理学习认知障碍。最后,对于“光从一种介质进入另一种介质时会产生怎样的情形?”这一问题,可利用实验进行演示,激发学生参与探究的欲望。在实验中,实验现象最具吸引力,要充分利用实验,引领学生去观察、猜想、思考、探究。先将实验装置下半部分遮挡,仅呈现上半部分的光路图,让学生根据光路图,猜想光源位置与特点,鼓励学生谈谈自己的想法。然后将遮挡物撤走,让学生对照自己的猜想,分析光的传播路径。在绚丽的灯光下,光线传播的路径成为实验教学中独具匠心的设计点。接着出示不同的实验情境,展示光路传播效果图,对比不同的光路走向。如光从空气进入玻璃,再从玻璃进入空气所对应的光的传播路径;光从空气进入树脂镜片后的光路走向;光从空气进入酒精后的光路走向;光从水里进入玻璃后的光路走向。通过对这些不同的光的传播走向进行比较,让学生从中归纳“光的折射”有何共同点。
  演示实验,有助于学生通过实验现象,观察和总结物理规律。通过不同实验情境的对比,学生能从中探明“光的折射”问题的本质,为后续引出物理结论创造条件。教师还可以组织学生以小组形式探究“光的折射”规律。教师准备相应的实验器材,如激光笔、白纸、水平木板、刻度尺、铅笔、玻璃砖等,让学生自主设计“光的折射”实验方案。各组通过分工、合作,商讨实验步骤,解决实验中的问题,对实验方案的科学性、可行性进行论证,再动手制作“光的折射”光路图,得出光的折射规律。教师要全程参与指导学生的实验探究过程,通过了解各组学生的实验方案、观察各组实验过程,对各小组实验中存在的缺陷和不足进行点拨、指正。如对入射光线、折射光线、法线是否共面进行探究,结合学生原有的认知经验,利用“光的反射”规律,猜想和完善“光的折射”规律。在这个过程中,实验器材的选择和实验步骤的设计,关系到整个实验探究的科学性、完整性。激光笔在贴近白纸射入玻璃砖时,学生可以直接观察到光的传播路径及其折射变化,进而推断出入射光线与折射光线分居在法线的两侧。在进一步的实验探究中,当光从玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角。对于“三线共一个平面”的推断,可以通过弯折白纸,直到看不到折射光线得到验证,从而让整个实验探究更加完整。   3   把握物理实验节奏,揭示物理规律
  在初中阶段,物理课程知识的呈现要考虑学生的认知规律,特别是在物理实验情境教学中,教师要把控好实验的节奏,做到“急”与“缓”得当。不能过急,要让学生对新知识和实验方法有一个体验熟悉的过程。教师要有耐心,特别是对于物理难点知识,更要把握好实验的节奏,娓娓道来,慢慢呈现,让学生能够从实验细节中感知物理的科学性、准确性。教师在设计课堂教学时,要营造轻松、自主、平等、和谐的实验氛围,尽量给予学生放飞思维的时空,促进学生对物理知识的深刻理解。教师要激发学生拓展思维,鼓励学生大胆动手实践,发现问题,敢于猜想,发挥创新力。对“光的折射”概念的学习,要配合具体的物理实验过程,引导学生读懂光路图,阐述光的折射现象。在猜想的引入环节,要拉近学生对物理知识的距离,活跃物理学习氛围。在课堂实验探究中,还要强调学生的合作与互助,鼓励学生围绕实验现象,打开思维,充分交流,对光的折射相关问题展开讨论。特别是在实验操作中,要注意增强学生的自主意识,鼓励学生独立思考,分享实验经验。当学生个人能力发展遇到瓶颈时,可借助合作学习,使学生相互启发,突破学习难点。如通过合作探究,对以下问题展开讨论。①光从空气斜射入水中时,光路会发生什么变化?反之,当光从水中斜射入空气中,光路又会发生怎样变化?②如何对入射角、折射角进行测定并比较大小?③当光垂直从水进入空气中,或者垂直从空气进入水中时,光路会如何变化?让学生在对这些问题的实践体验与交流中探究收获与心得,实现对光的折射现象的全面认识。
  在对“光的折射”现象的实验观察中,学生进行了充分的情境探讨与交流。在这之后,教师可利用多媒体,以PPT的方式,向学生展示“光的折射”光路图。从光路图中可看到,光由空气介质进入水介质,入射光线与法线之间的夹角为入射角,折射光线与法线之间的夹角为折射角。从对两个角大小关系的探讨中,学生能解读光的折射规律。尽管实验中很多学生都能够从现象认知光的折射,但对于折射规律的提炼,教师仍要给予学生思考和讨论的时间,让学生渐进建立“光的折射”模型。教师可以围绕之前的实验情境,以总结的方式,让学生深入地感知相关的物理知识点。如折射光线、入射光线与法线三者要共面;入射光线与折射光线分布于法线的两侧;当光从空气介质进入水介质时,折射光线更逼近法线,所以在此情境下,折射角小于入射角。同时,还可进一步拓展知识点,拓展学生的实验思维。当入射光线的入射角慢慢增大时,折射角也会随之增大;如果入射角垂直于界面,则光的传播方向不变;相反,当光线从水中进入空气中时,入射角会小于折射角。对实验情境的体验,可以让学生加深对“光的折射”规律的理解。
  教师作为引导者,还要善于引入多样化的教学评价,利用师生之间、生生之间的交流与评价来激活学生的参与意识,促进学生批判性思维和问题解决能力的发展。
  总之,初中物理课堂学习情境的创设,为学生全面掌握物理知识、深入探究物理问题搭建了平台。教师要从物理实验组织、实验操作技能、实验方案设计等方面入手,立足学情,让学生在实验探究与交流中,大胆质疑,敢于表达自己的想法,乐于参与问题探究,积极改进实验设计方案,在解決问题的过程中完成实验,得出实验结论促进学生全面发展。教师还要关注学生的个性发展,遵循学生的认知规律,开展物理探究性实验,通过实时评价来调控课堂教学节奏,让学生在物理探究中学有所思,思有所成,让整个物理课堂教学张弛有度、活泼
  高效。
  【参考文献】
  [1]袁敏芳.关于如何创设物理科学探究情境的探讨[J].湖南中学物理,2012(1).
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