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教学做合一”在初中物理实验教学中的实践 ——以《浮力》一课为例

作者:李智聪 时间:2023-10-25 点击数:

摘要:知识的生成与内化一直是教学的重点,实验教学是初中物理教学中必不可少的内容之一。本文《浮力》一课的实验为例,结合陶行知先生的“教学做合一”理论,探讨如何通过师生的共同实践、生生的优势互补,激发学生学习物理的兴趣,提高课堂参与度。在实验教学中潜移默化地培养学生科学思维,发展核心素养。

关键词:教学做合一  初中物理  实验教学  

 

初中物理新课程标准强调要培养学生的核心素养,其中科学探究必须依靠实验为抓手,实验是科学研究的基础。在应试压力下,当前部分物理实验教学过分以“教”为主,教师会将物理概念、物理实验的设计方法、过程、现象、结论结合大量的物理习题“教”给学生。学生被迫将教师“给与”的大量学科知识“接收”,但不一定“接受”。为了避免学生出错、片面追求实验“高效”,实验课变成了纸上谈兵:该学生“做”的替换成老师“做”;实际“做”的替换成多媒体虚拟“做”;做实验替换成做实验题。长期在这种模式下,学生对物理课堂提不起兴趣,内驱力逐渐减弱,无法动手也不知如何动手,纪律也就乱了起来。物理课缺失了动手实践,培养科学探究素养更是无从谈起。陶行知先生的“教学做合一”思想强调教学要注重实践、注重学生主体性的养成、强调教学要知行统一,这与新课标在一定程度上可谓不谋而合。

一、“教学做合一”思想的内涵

陶行知先生在进行教育教学实践的过程中,有感当时乡村教育脱离生活实际、教师盲目教、学生盲目学的教育现状,结合并拓展了杜威先生的“做中学”理论,提出了“教学做合一”思想。陶先生认为:“教和学都必须以做为中心,这就要求教师在做的基础上教,学生在做的基础上学,要使教学做三者在做的基础上统一起来。”即教法和学法必须以实践为基础,教师应站在学生的角度来看待问题,如果你是学生,如何理解这个概念、如何解决这个问题、如何进行实践,从而产生最终的教学策略。同时,陶先生也认为:“先过那一种生活的便是那一种生活的先生,后过那一种生活的便是那一种生活的后生。”即教的主体不仅是教师,也可以是学生。学生学会后,可以“即知即传”,在将学问传给小伙伴的同时也在温习知识,从而进一步理解知识。所以,“教学做合一”思想包含了两层意蕴:一是教和学都立足于做,立足于实践,教和学要结合实践来进行;二是做中学和做中教的主体既可以是学生也可以是教师。

二、初中物理实验教学“教学做合一”的意义

建构主义认为:知识具有生成性,学生真正的习得知识不是依靠教师的讲授,而是依靠自身经验和实践的主动建构。在初中物理教学中,学生是天生的学习者,教师要根据学生的知识基础、生活前概念等,采用学生喜欢的实验方式授课,激发学生的思维积极性和动手热情,引导学生进行思考和实验探究,发挥初中物理实验的优势,让学生在实践中加深对知识的理解。学生的学不应局限于书本知识,动手实验是学习物理的有效途径;教师的教不应局限于知识的传授,带领学生通过实验理解物理知识,塑造物理观念,引导学生在探究性学习中开发思维、培养科学探究能力是教学目标。教与学在做实验的基础上展开,通过参与实验开发学生的多元智能,教师在实践过程中也会发现不足,改进教学方法和评价手段,从而提升物理教学效果,做到教学相长。

三、“教学做合一”在初中物理实验教学中的应用

教师做中教——实操中共探本质

陶先生反对传统教学中单方面传授的方法,提倡教学相长,强调学生的主体性,“先生只管教,学生只管受教,好像是学的事体,都被教的事体打消掉了。论起名字来,居然是学校,讲起实在来,却又像教校。”这是教与学的脱离,是违背最基本教学规律的。教师的责任不仅在于教学生学会,更在于教学生会学,教师通过课程给予学生的知识是有限的,世间万物蕴含的道理是无限的,还是要学生自己去找出来。教师则须要训练学生学会去发现问题、合理猜想、建构模型、实验探究和推理证明,想要教会学生如何学,就必须先处在学生的视角进行思考。教师的教学必须从学生实际出发:学生对此已有哪些正确或错误的前概念;学生处理这个问题会运用什么经验;学生产生怎样的猜想,哪些是课程的干扰项;学生推理中会遇到什么样的困惑和阻碍,如何破解或规避等。想要学生“做”中学,教师必须“做”中教。以探究影响浮力大小因素的教学片段为例。

根据经验,学生作为学习的主体,对于影响浮力大小因素的猜想,可能会提出涉及物体、液体两个方面,多达10种。与物体相关:物体的质量、体积、粗细、密度、浸入液体的深度、浸入液体的体积;与液体相关:液体的密度、深度、温度、物体排开液体的体积。这就需要教师精心设置问题,引导学生去合理猜想,避免提出过多干扰项而影响教学节奏。

为更好的进行探究,教师挑选了四个实验对象如表1所示圆柱体,提出问题:“这四个物体浸入水中时,谁受到的浮力大谁受到的浮力小?”

序号

物体A

物体B

物体C

物体D

材料

上半铜下半铝

/

5

10

10

20

横截面积/

8

2

2

2

                               1

学生会根据这四个物体去进行猜想,更有了目标性,激活了学生的思维,同时也引导学生提出了前四种与物体相关的猜想。接着学生利用刚学习的称重法进行分组实验,分别测量所受浮力。经过实验,学生会惊奇的发现:AD所受浮力均是0.4NBC所受浮力均是0.2N。这就与学生的经验认知产生了冲突:学生总觉得密度大石头的会沉,是因为物体密度大导致浮力小。通过实验能够很好地纠正这种错误的认知,通过讨论分析,即可很快排除无关因素,也为下一节物体的沉与浮做好了铺垫。

紧接着趁热打铁,继续提出问题:“如何让物体D所受浮力也变为0.2N?我们改变的是什么?”细心的学生会发现在物体逐渐放入水中的过程中,测力计示数在变小,因为D被加工成一半铜一半铝,学生很快会有学生尝试出,将D一半放入水中时浮力即是0.2N。由此可以发现,浮力与物体体积无关,物体浸入液体的体积才是关键。接着让学生再做一次实验,强调观察量筒液面的变化。学生发现:物体浸入时,液面会逐渐上升,物体浸入的体积越多,液面上升得也越多,但浸没后将不再变化。学生对本节课的难点:对排开液体体积的理解也就迎刃而解了。

用学生的角度去实践,往往会发现隐藏的问题,这些大多是阻碍学生正确认知的障碍,即是难点。教师做中教,即可探索出更好的教学方法,学生做中学,才能真正运用知识,在双方交流实践的过程中总会迸发出新的疑惑:

实验中会有学生提出:浸入液体的深度和排开液体的体积是怎样的关系?哪个才是最本质的影响因素?这又是学生常见的另一个认知阻碍,学生观察到的现象是物体浸入液体时浮力变大,浸没后浮力不变,由此学生会理所应当的得出一个片面的结论:物体浸入液体的深度越大,所受浮力越大,浸没后浮力不变。为突破此难点,教师可以引导学生设计出如图1所示的实验。教师提出问题:同学们为什么会难以区分深度和体积,因为我们用的是规则的柱体重物,为了区分谁才现象背后本质的影响因素,我们必须让物体浸入的深度与物体浸入的体积不再是正比关系,我们应该怎么做呢?学生经过讨论即可设计出类似图1的重物(锥体或上下面横截面积不同的柱体),为方便实验,重物上每隔1cm

有一刻度,学生将物体匀速缓慢浸入水中,每到达一次刻度线时记录量筒液面位置同时记录浮力大小。对比实验数据,学生将发现物体浸入液体的深度并非现象的本质,排开液体的体积才是真正影响浮力大小的因素。

若想学生顺利实践获真知,教师就必须在其中帮助他们架起支架、提供情境,学生再依据自己的知识经验,开展各项活动,做到教学相长。实验课堂一旦做到层层递进,学生的注意力将被牢牢锁定,考试的知识已在实操中吸收与巩固,师生共同思考共同探究,也就不会出现纪律差的问题。

学生做中学——实践中感悟新知

“教学做合一”思想认为:教学是教育学习与实践结合的过程。书本知识只是文字,学生背下公式,学会计算,但没有领悟其背后的本质,没有理解其中的物理观念,只会是高分低能。唯有通过自身思考,亲手实践得来的经验,才能真正建构起脑中的知识,以苏科版物理八下中浮力的本质教学为例:先带同学们回顾上一节液体压强的知识,由于液体受到重力且具有流动性,故液体内部处处存在压强,同时深度越大,液体压强越大。相同受力面积时,压强越大即压力越大。引导学生画出水中浸没的木块上、下、左、右四个面所受的液体压力,注意用线段长度表示力的大小,只要分出方向和互相之间的大小关系即可,为了方便研究,力画在面的外侧,如图2a)所示。学生很快会画出上下表面收到的压力,但画左右两面时就遇到了困难,有学生提出:“随着深度的变化,压力不是个恒定的力,无法确定大小也不知道力的作用点该画在哪里。”还会有同学说:“左右两边的力虽然画不出,但应该是大小一样、方向相反的。”部分同学已经有了感觉但却无法准确描述或证明。此时教师加以引导,化繁为简,若只画中点处所受的压力呢?发现大小相等。若此时将木块上下分为两个部分或四个部分,画中点处的压力,如图2b)(c)所示。学生动手画图后,小组间互相讨论起来:发现不论木块分为几个部分,同一深度左右两个力大小相等,而上下两个表面压力大小不同,会产生一个向上的压力差。教师最后进行总结:即使将木块分为无穷多个部分,左右压力总是互相抵消,所以木块浸没在水中时左右不会移动;而上下两个面存在压力差,促使木块向上运动,即驱使木块向上浮起,即体现为浮力,所以浮力本质不是一个单纯的力,而是上下表面的液体压力共同作用产生的向上压力差。这样的教导不仅让学生收获了知识,训练了推理能力,又将不同的知识点联系起来,建构起了知识网络,也让学生体验了一次微分的思维方法。

若只是单纯教授学生浮力是因为液体压强不同,上下表面有压力差而产生的。没过多久就会忘却,因为学生没有理解其中的推理过程,只有让学生亲自动手画图,动脑思考,同伴间思维碰撞,在实践中总结规律,在“做”中学,才能真正领悟科学知识,提高探究能力。 


学生做中教——小先生互补短板

 

  教并不是教师的特权,学生的做中教也是内化知识的关键途径。美国在1964展开的“国民教养”调查发现:借助“实践体验”的学习巩固率是75%,而“教别人”的学习巩固率能高达90%。由这一发现可以知道,基于学生“做中学”的实践教学,缺少学生“做中教”的体验和点化,使学生的学习效果难以巩固和深化。所以,在分组实验中,若能让学生适当扮演“小先生”的角色,则学生的素养能力将得到更全面的发展。例如在验证阿基米德原理的实验教学中,经过趣味故事的引入,实验过程的设计和原理的理解,最后学生小组进入“做中学”和“做中教”环节。在进行学生实验的过程中,部分学生可能出现会做但不知为何做的困境,甚至个别学生连操作也有困难,这时小组中的“小先生”就出马了。将老师教学的语言理解内化后变为学生间的语言,有时学生更懂得如何教会自己的同学,同伴间也许更懂得如何因材施教。小先生模式的优点是,有的学生懂得理论讲解,有的学生适合实验操作,还有的学生更擅长归纳处理,先懂的教会后懂的,人人都可以是小老师,人人都有机会“做中教”,人人都能参与进实验课堂,获得成就感,从而肯去主动学习物理,最后爱上物理。

  “教学做合一”指导下的初中物理实验课,需要围绕实践这一关键点来展开,即教师学生在教与学的过程当中都需要以实践为基础,双方都在做中学在学中教。这就要求教师要从学生的视角和思维出发,进行知识传授与方法讲解,以此提高学生的物理实验素养,并内化为一种学思结合知行合一的理念。只有这样,教学做合一思想才能真正融入初中物理实验教学中,用以保证物理实验课堂教学的实效性,并真正实现学生物理核心素养的发展与提升

 

参考文献:

  1. 刘九林.“教学做合一”视角下的初中物理实验初探[J].教学管理与教育研究,2021(03):83-85.

  2. 邓李君.“教学做合一”:物理项目式教学新探索——以“我教爸妈学平面镜成像”为例[J].教育研究与评论(中学教育教学),2021(05):55-59.

  3. 丁志红.精设前置问题 巧定相关因素——以“测量浮力大小”教学设计为例[J].物理之友,2018,34(10):14-15.

 

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