物理核心素养理念下初中物理力学教学实验优化策略的研究 论文

物理核心素养理念下初中物理力学教学化策略的研摘要：初中物理课程标准实施建议中明确提出应重视科学探究式教学，而实验和科学探究有着紧密的联系，实验教学是科学探究式教学的重要方式之一。课堂教学实验是初中物理实验教学的主阵地，是提升学生物理核心素养的根本保障。其中力学是整个初中物理教学中非常重要的内容之一，也是中考考查的重点内容之一。因此在日常教学中初中物理教师能够有效实施力学实验课堂教学，并对实验进行改进和创新是至关重要的。本文针对在物理核心素养下的初中物理力学实验创新内容结合案例进行阐述，并提出相应的改进策略。关键词：物理核心素养，初中物理，力学实验，优化策略。一、当前初中物理实验教学初中物理力学教学实验分为教师演示实验和学生分组实验。教师演示实验即教师用演示的方法，结合课堂教学内容以帮助学生理解和学习为目的进行的演示操作实验，以放大实验效果，引起学生的有意注意，促进学生对于物理现象、规律和概念的在物理教学中有着重要的作用。学生分组实验是以小组合作交流的形式开展学生动手实践的实验，以培养学生的动手能力、设计能力、分析解决问题的高阶思维能力为目的。从教学实践来看，教师对于实验的重要性认识不足，在教学过程中常常会因实验器材受限、实验现象不明显等原因而去弱化演示实验，甚至还有些教师认为做实验不如让学生背实验，这些原因导致教师在教学中经常用一些视频或者动画取代教师的演示实验，实验效果大打折扣。沪粤版初中物理教材上规定的学生必做实验，在真正的教学过程中会受实验器材的不完善或操作性不够强、实验会拉长教学时间等原因而没有落实学生实验，学生的分组实验降为教师演示实验为主或者部分学生上讲台操作等形式完成，学生通过分组协作所需要锻炼的动手、动脑、分析问题的能力不能得到很好地锻炼和提升。二、物理核心物理核心素养由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四部分组成。物理学科的核心素养是学生在接受物理教育的过程中，逐渐形成的适应个人终身。发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。教育部近几年也一直倡导在中小学实施项目式学习、合作学习、提倡多学科融合全面提升学生的核心素养。由此可见，在信息技术和人工智能快速发展的时代，在教育教学领域结合新技术、新材料、运用多学科知识开展实验教学是教育信息化发展的必然，也是促进学生深度学习，提升学生高阶思维能力的方式之一。三、初中物理力学实验教学的1.实验前，通过阶梯式问题引领，为学生构建实验学习支架，提升物理科学思维，引导学生从情境化问题中提出猜想，明确问题，进而分析问题，解决问题。1.1教学案例1，以杠杆复习课为例。用两只兔子分萝卜的情境导入。两只兔子要分一个质量不均匀的萝卜，小白兔提议用一根细线挂在萝卜的中间，直到萝卜平衡，然后从细线处一分为二。您认为这样的方法公平吗？两只兔子分到的萝卜质量一样吗？请同学利用天平或弹簧测力计等器材一起来分组探究。1.2案例分析由于是杠杆的复习课，为了增强复习课的趣味性，通过情景化的问题设置激发学生回忆旧知，既从实践方面练习了天平和弹簧测力计的使用，学生经过测量发现两端萝卜的质量并不相等，强烈对比的实验现象进一步纠正了学生头脑中错误的前概念。（有很多同学认为杠杆平衡时，则两边的力一样大，因此质量一样大，而忽略了杠杆力臂对于杠杆平衡的影响。）这样情景化的问题设置，既有利于学生对物理概念和规律进行正强化，又通过实操锻炼了学生的实验操作能力，助力学生开展深度学习，利于提高学生的物理思维能力。2.在物理核心素养的指导下，在实验前为学生提供丰富的实验器材。在初中物理力学基本测量仪器的基础上，利用创客室的各种机器人控制器、力学传感器、速度测量仪等仪器优化和创新力学实验，进一步减小实验数据误差，同时培养学生多学科融合的操作使用技能，开阔思维，提升学生的物理核心素养。2.1教学案例2测量滑轮组机械效率测量滑轮组机械效率的实验，由于受到课堂教学时间的限制，绝大多数以教师演示实验为主，部分教师开展学生实验，也大多开展其中一直两组滑轮组实验。实验数据较少，很难全面总结出滑轮组机械效率的全部规律，实验结论缺少足够的实验数据支撑，所以即使学生背会了实验结论，仍然不会运用结论解决习题当中的实际问题。针对这一情况，课题组成员集思广益，自制了智能滑轮组多功能实验探究仪，如图1所示利用Connol控制器控制三个电机的运动速度，可以同时测量定滑轮、动滑轮、滑轮组的机效率，用电机定速转动能够实现物体的匀速上升，便于弹簧测力计的稳定读数减少实验误差，同时还可以用这套装置进一步测量功和功率的大小，弥补了教材中功和功率教学实验的不足。同时这样的实验装置也激发了学生的创新意识，开阔了学生的视野。图1图22.3教学案例神奇的升力飞机的升力这一部分内容是流体压强与流速关系的实际应用之一。利用流体压强与流速关系的实验结论，倒推出飞机升力产生的原因，由于学生缺乏生活经验和实验数据的支撑，学生理解起来难度较大，鉴于此，我在实际教学中，用风速仪直接测量出模型飞机机翼上下表面的流速大小（如图2），用数据支撑实验结论，把实养学生的证据意识和创新意识。2.4教学案例电子测力计在初中物理力学实验中融入各种数字化传感器的案例有很多，在力学实验中常见的有电子测力计，在多个测量力的大小的实验中，运用电子测力计一方面可以减少弹簧测力计测量带来的实验误差，另一方面由于也可以探究更多种情况便于定量比较得出实验规律。例1：探究影响浮力大小的因素这一实验中，用称重法测量浮力时，教材使用弹簧测力计测量出物体在空气中和液体中时的示数，这样测量是没有问题的，但是对于探究浮力大小与物体排开液体体积的关系这一问题，一直是实验探究的难点，由于排开液体的体积大小不容易测量，所以只能做定性比较和推理得出，为了解决这一实验难点，我用一个数字化压力传感器压在漂浮物体的表面，这样可以直接观察出物体浸入水中的体积，并同时通过压力传感器得到浮力的大小，成功突破了这一实验难点。例2.在探究杠杆的平衡条件时，运用电子测力计可以准确测量不同方向下杠杆平衡时的力的大小，帮助学生建构完整的杠杆模型。3.把教师演示实验通过优化替换为学生演示或者分组实验，从项开展分组合作实验探究，通过自主学习与小组合作探究相结合，完成实验探究过程也是提升实验效果的有效策略之一。3.1教学案例：覆杯实验覆杯实验是初中物理探究大气压强的必做实验。但由于学生在操作该实验时可能会认为是水分子之间的吸引力吸住了硬纸片，不让它掉落。因此，当教师在演示学生对于实验现象不理解，很难得出纸片不掉落的原因是大气压强的存在这一结论。针对这一现象，我在原有实验的基础上让学生直接用漏斗进行分组实验，如图4所示，将漏斗灌满水，用手堵住和松开漏斗的小口通过对比实验，用手堵住小孔时纸片不掉落，松开手指时，纸片掉落。学生很容易得出松开手时由于空气进入漏斗，导致纸片掉落，那么堵住小孔纸片不掉落的原因是底部受到大气压强的原因。4.结束语总而言之，在课堂教学中打造真实的物理实验情境，激发学生求知欲，通过搭建学习支架，改进实验器材，把高精度传感器、速度仪、电子测力计等创客教室相关数字测量仪器与初中物理力学实验相结合，既改进了实验可见度，提升实验数据准确度，又大大增加了实验次数，使实验结论具有普遍性。在初中物理实验教学中渗透科学树立科学实验态度，都可以进一步提升学生的物理核心素养。同时适时的安排学生实验替代教师演示实验，尽可能的为学生动手、动脑提供帮助和支持，运用表格、函数等处理实验数据，使实验数据分析可视化，便于得出实验规律也是实验改进的策略之一。在学生分组实验当中，对于学生的科学态度、实验操作技能、思维水平等方面可以结合一定的评价量表，实现过程性评价与结果评价相结合，激励学生深度参与实验。只有充分利用各种条件为学生服务的学生实验才能真正实现提升学生能力的目的，才能促进学生的深度学习和高阶思维的发展。参考文献[1]普通高中