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关注科学思维 培养关键能力
——以“力 弹力”教学为例

2019-12-26

物理之友 2019年8期
关键词:弹簧概念物理

(江苏省海门市东洲中学,江苏 南通 226100)

卢瑟福是原子物理学的奠基者,一天深夜,他偶然发现一位学生还在埋头实验,便好奇地问:“上午你在干什么?”学生回答:“在做实验。”“下午呢?”“做实验。”卢瑟福不禁皱起了眉头,继续问:“那晚上呢?”“也在做实验。”勤奋的学生本以为能得到导师的一番夸奖,没想到卢瑟福居然大为不满,问道:“你一天到晚都在做实验,什么时间用于思考?”勤奋的学生看似受了委屈,实际上大师是在传授真经啊!很多时候,我们教师也会犯同样的错误,日复一日的劳作,总是在低水平的层次上重复备课、上课、批作业,却不情愿拿出时间进行学习和自我反思,只顾埋头走路,忘了抬头看路,工作没有起色,时间一长,自己似乎也变成初中生的水平,谈何职业幸福!如何改变物理教学生态?教师要做实践的反思者、反思的实践者,重视物理思维教学,培养学生终身有用的科学思维能力。下面以“力 弹力”教学为例,谈谈自己的实践体悟。

1 由物说理,在物理情境中学会实践思考

物理是最重要的基础学科,初中物理学科核心素养应与高中物理学科核心素养相匹配、关联,包含物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面。回归物理学科本质,从学科自身特点以及相应学段学生的年龄特点出发,重视物理思维方法,凸显过程分析,在不断的思考中琢磨回味、理性过滤,学生才能有真正意义上的科学思维能力的提高。

比如“力”这个词,学生已有生活经验,并不陌生,到底什么是力?学生不知道,就像小孩子会数1、2、3等具体的数字,但不知道“整数”这一抽象概念一样。如何帮助学生从司空见惯的生活现象、日常语言出发,揭示本质共性,体悟真知灼见,生成物理概念?这个问题值得我们去思考。奥苏贝尔曾说过:如果“教育心理学”用一句话来概括的话,就是“儿童已经知道了什么”,抓住学生的兴趣和需要,进行有效设计。

如何初识力,并建构抽象的力的概念?可通过知识问题化、问题情景化、情景生活化来实现。首先,可以亲身体验力。两人一组,同学之间玩“扳手腕游戏”。“扳手腕”不只是为了活跃气氛,调动学生的兴趣,吸引学生的注意力,使其专注到课堂上来,更要引发问题思考,追问学生:“比的是什么?你知道赢的原因吗?”设疑激趣,促进学生思考,学生回答:“比的是力,赢是因为力气大。”把学生的注意力集中到“力”的主题上。

接着,抓住学生喜欢动手的天性,提问:你能对桌上的物品(弹簧、铁丝、海绵、气球、橡皮泥、橡皮筋)施加力吗?做一做,把施力的方法用文字表达出来,让学生动手实验,在实验中体悟,做中学,学中思,思中悟,把体验感知的信息及时用文字准确记录下来。

“手压气球,手压弹簧,手拉橡皮筋,手捏橡皮泥,手扳铁丝……”学生列举的都是人施加的力。教师在学生汇报的基础上追问:其他物体也能施力吗?倘若学生一时回答不出,教师可以示范举例:压路机碾压路面,起重机吊起重物,狗拉雪橇……

列举丰富事例的目的是用学生熟悉的事例做铺垫,带领学生一起从司空见惯、具体经验型的“力”的现象出发,做进一步理性思考:产生力需要什么条件?它们有什么共同点?力是什么?教师抛出问题后,要适当停顿,舍得给学生思考的时间,同中求异,异中求同,归纳总结,揭示共性,生成抽象的力的概念。

而有的老师在教学中同样也列举了这些事例,设置追问的环节如下。

问1:比较一下这些力,你会发现每个力有几个物体?

问2:每个力的两个物体之间有一个什么词,它描述力的什么?

问3:现在你能给力下一个定义吗?

相比较而言,这样的设问,缺少思维含量,学生不加思考就能脱口说出答案。只有设置开放性的问题,优化过程设计,才能让学生“跳一跳,摘到桃”,才能激起学生思考的兴趣,体验物理概念建构的过程,“从具体到抽象,从感性到理性”,让学生学会分析、比较、抽象、概括等思维方法,让知识变得有血有肉,鲜活起来,使学生能深刻地理解概念的内涵。

2 由物论理,在表达展示中学会理性思考

在教学中只是让学生背概念,记概念,再去刷题,考出好分数,这是有违我们物理教师职业道德、违背教育目标的做法。在帮助学生掌握物理知识、技能的同时,物理教师更要关注知识学习的意义和情趣,助力学生在主动参与的思维过程中,自主推敲,对话质疑,心神领会,水到渠成,生成新知,才会内化为学生的核心素养。

如何帮助学生生成“形变和弹力”概念?可设计实验再探:“再对桌上的器材施加力。你又发现了哪些有趣的现象?这些现象有什么不同?可分成几类?划分的依据是什么?”语言是思维的工具,让学生带着好奇,带着开放性的问题,通过实验再现,进行观察、比较,记录具体的实验现象,并用形象的语言表达出来:“手拉的弹簧伸长了,手压的海绵变扁了,手压的气球变扁了,手拉的橡皮筋变长了,手扳的铁丝变曲了,手捏的橡皮泥变扁了……”这些司空见惯的日常现象,是学生认知的起点,也是新知的生长点,请学生把看到的实验现象用语言表达出来,展示各组风采。一组表达不完整的,其他组补充,这时课堂就会出现:“我还发现了……我的依据是……”教师创造课堂精彩,就是把更多时空让给学生,关注学生参与的主动性、思维的深刻性,让学生动手操作、用眼观察、动脑思考、动口表达,形成“相互交流、交锋,最后达到交融”的良好状态,从具体感性到抽象理性,概括得出形变的两种情况,领会弹力的要义,而且发现“外力越大,弹性形变越大”的规律。

物理是就物论理,为学生创设学习物理的活动情景、问题情景,启迪物理思维,进行现象的比较、分类、归纳,养成思维的条理化,让学生感悟到抽象的物理概念、规律背后,都是有直观、感性、鲜活的事物支撑,不需要死记硬背。朱正元先生说过:“离开具体的物,仅凭教师的语言和书本讲抽象的理,学生学到的只能是口头的和字面上的物理。”

一堂好课,就如讲好一个故事,注意剧情的不断变化,引发新的认知冲突,让思维不断发展。我们用拉力器,比一比,谁的力气大?请学生观察体悟,再追问:“你是怎样知道的?”学生会从弹簧伸长的长度得出结论,这是学生凭借生活经验也能知道的。学习物理,教师就要提醒学生养成科学思维,“为什么弹簧伸得越长,表明他的力气就大呢?”在经验背后进一步启迪学生理性的思考,生成新知:“弹性形变越大,外力越大。”这里蕴含着物理的转化思想。对学生而言,学生的学习经历已经使其习惯于教师讲什么就学什么,教师强调什么就注意什么,教师没有明确强调指出的地方就不去思考,更谈不上思维的积极加工,因此,教师的责任就要帮助学生在学习物理知识、技能的同时,更能领悟其中上位的物理思想。

3 由物用理,在体验琢磨中学会创新思考

“物理教学的核心价值在于促进学生实现三个转化:一是把人类积累的知识转化为学生个体的知识,使他们知道世界是什么样的,成为一个客观的人;二是把前人从事智力活动的思想、方法转化为学生的认识能力,使他们明白世界为什么是这样的,成为理性的人;三是把蕴含在知识中的观念、态度等转化为学生的行为准则,使他们懂得怎样使世界更美好,成为一个创造的人。”

学习了力、弹力概念后,知道了弹性形变的规律、特点,在实际生活中有什么用呢?引发学生深入思考,教师不要直截了当地告诉学生可以制成弹簧测力计。可能学生一下子还想不出来,教师可以创设实验情景,将活生生的物理现象和物理过程返璞归真地展现开来,多让学生面对原汁原味的物理问题,引导他们去亲历物理概念、规律的建构过程。

实验演示:弹簧下挂1个钩码,拉力大小是0.5N,再挂2、3个钩码,分别做弹簧伸长的记号。撤去钩码,用手拉弹簧,与挂2个钩码产生同样效果,用的力大小是多少?同学们体悟到了等效思想。改变弹簧的伸长量,拉力又是多少?你能从这个装置中获得什么启发?学生在亲身体验中,琢磨推敲,相互对话,碰撞火花,生长灵感,领悟到“可以测量力的大小”。运用科学方法合乎逻辑地推导出科学知识,让学生感受到这种逻辑力量。

“现在你代表生产厂商,要把这个产品推销到市场上,你认为它有什么缺点?会做哪些改进?”学以致用,制作发明,激起学生再思考,再对照书本,自主学习弹簧测力计的制作原理、构造、使用注意点,展示、交流弹簧测力计的正确使用。

总之,物理教学要“以实验为基础,以过程为主线,以思维为核心,以问题为导向”,帮助学生从“司空见惯”的现象上升到“真知灼见”的获取,切忌简单下定义,过早给结论。要充分“还原稀释”,把概念的形成与运用过程尽可能完善、生动地展开,让学生正确理解与消化;要坚持“延迟判断”,引导学生借鉴前人科学研究的方法,主动参与这些规律的发现过程,突出物理思维方法,重视物理过程分析,切实提高学生解决物理问题的能力。

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