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“科學之旅”教學探究
《科學之旅》的教學探究
通遼市東北希望國際學校初中部 梁蘭英
一、制定教學目標
人教版新教參第九頁寫道:“這部分相當于全書的緒論,目的有兩個,一是讓學生認識到物理是有趣的、有用的,二是初步了解學好物理應該注意的事情”。根據(jù)《課程標準》里規(guī)定的“課程目標”,我制定本節(jié)的教學要求還有:
①讓學生“經(jīng)歷觀察物理現(xiàn)象的過程”。逐步教會學生“能簡單描述所觀察物理現(xiàn)象的主要特征”。初步領悟“直覺并不都是可靠的,只有進行科學研究,才能很好地認識自然規(guī)律”,逐步培養(yǎng)學生“實事求是、尊重自然規(guī)律的科學態(tài)度”和“樹立正確科學觀”。
②初步培養(yǎng)學生“能在觀察物理現(xiàn)象過程中發(fā)現(xiàn)一些問題”和“有將自己的見解公開并與他人交流的愿望”。
③初步培養(yǎng)學生“對科學的求知欲,樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學道理”。
二、實驗教學設計
為了實現(xiàn)本節(jié)教學目標,我注重學生參與、闡明學習方法,并體現(xiàn)身邊物理。
1.注重學生參與
“注重學生參與”,就是讓每位學生都能夠“經(jīng)歷觀察物理現(xiàn)象的過程”。比如:
(1)“低壓沸騰”:
教師在演示書中圖0.1-1所示的實驗前問學生:“停止沸騰的熱水,澆上冷水后會發(fā)生什么現(xiàn)象”?演示完后再追問:你猜對了嗎?”、你還有別的辦法,讓停止沸騰的熱水,不再給它加熱也能沸騰起來嗎?”……
然后再指導每組學生都做“使用一個大注射器,也能讓小試管里的熱水沸騰起來”的“低壓沸騰”實驗。主要做法有:①用新購買的大注射器,到醫(yī)院里去兌換使用中的大注射器,以推管用水濕潤后靠其重力能自由下滑為宜。②用試管夾夾住小試管,向管里倒進裝在保溫瓶里的熱開水,管內(nèi)僅留1-2ml空間,堵緊用最小號打孔器打孔的膠塞。③將大注射器的推管用熱水濕潤后推進注射器前端,將注射器前端的乳頭直接插進膠塞孔里,然后用力向上拉推管,小試管內(nèi)熱水會立即“沸騰”起來,慢慢放松推管后再用力向上拉它,小試管內(nèi)的熱水會第二次“沸騰”起來,再重復上述動作,直到小試管內(nèi)的熱水不再沸騰時為止。如果此實驗進行順利,教學時間有余,還可以指導一名學生表演“用冷水能使燒瓶中的熱水沸騰”一次,再向瓶內(nèi)再加熱水,使瓶頸內(nèi)僅留有2-3ml空間,塞緊帶孔的膠塞,使用“兩用氣筒”抽氣,教學效果更好。
(2)利用市面上出售的手持簡易放大鏡(直徑約5~10cm、焦距約9~110n,售價在2~3元/個),安排學生做圖0.1-3實驗,效果比使用光具座上配套的放大鏡好。教師要提示學生:“什么條件改變了,才造成透過放大鏡所觀察到的現(xiàn)象(注:應為“物像”)發(fā)生了改變”?
總之,在學生做觀察實驗時,要逐步培養(yǎng)學生“有初步的觀察能力”:“能有目的地觀察現(xiàn)象,辨明觀察對象的主要特征及發(fā)生的條件”,使學生逐步“養(yǎng)成愛問‘為什么’的習慣,用疑問的眼光看待各種現(xiàn)象,探究我們不知道的自然規(guī)律”。
2.闡明學習方法
為了使學生能深刻地理解“物理是一門以觀察、實驗為基礎的科學,人們的許多物理知識是通過觀察和實驗,經(jīng)過認真地思索而總結出來的”,更突出“觀察、實驗和思索”是學好物理最基本的方法,我們設計了下列實驗(以下各實驗,均先讓學生猜想可能會發(fā)生什么現(xiàn)象?然后再驗證其猜想是否正確。這樣,不僅能突出“觀察、實驗和思索”是學好物理最基本的方法、有益于培養(yǎng)學生的觀察能力和實驗能力,而且還有利于適時地進行“想象并不一定都符合事實”等思想教育):
(1)吹乒乓球:
把圖0.1-4所示的“吹乒乓球”實驗,變?yōu)閷W生實驗的困難是:由于人的“肺活量”有限,常見的漏斗管徑較粗,所以用力吹氣時,乒乓球在漏斗里旋轉而不下落的時間較短。改進的辦法有:
①在直徑約3.2~4mm脫掉藥皮的電焊條芯上(或直徑相應的十字花螺絲刀桿上),用厚紙卷幾層長約10cm紙筒,然后塞進漏斗管內(nèi),露出管外部分紙筒,用透明膠帶包扎好,確保不漏氣。
②用展平的鐵筒飲料盒鐵皮制作鐵片漏斗:先剪出半徑4~5cm圓形,再剪掉約1/4圓面積后圍成漏斗型,仿上所述卷成一根長約8cm鐵皮管焊牢即可。鐵管吹氣一端套緊一段長約3cm軟塑管,以防傷唇。
教師先演示:把乒乓球放在展平的掌心上,用漏斗口對著乒乓球水平吹氣,球將很快滾動落地。再把球裝進口朝上的漏斗里后問學生:誰能用漏斗向上“吹氣把球吹起來?”(一定要注意口腔衛(wèi)生,下同)先讓體質弱的女學生吹,再讓“不服氣”的體質壯的男學生吹,然后師生共同做實驗,結果誰也不能把球吹起來。
教師再演示:讓漏斗口朝下后把球放進漏斗里,一松手,在重力作用下球將下落。再問學生:如果把“球裝進口朝下的漏斗里先用手摁住,然后用力向下吹氣后再松手,球將會怎么樣”?師生共同做實驗,結果出乎學生的預料,停止吹氣后球才下落,學生十分驚奇;接著把球放在桌面上問學生:“不準直接用手接觸球,有什么辦法能把球從桌面上移到展平的掌心里”?用漏斗罩住乒乓球后用力吹氣,也能達到上述要求(注:若把球放在掌心上,將漏斗內(nèi)壁離球約1cm間隙后用力吹氣,結果會使球向上跳進漏斗里轉動,也能引起學生驚喜)。
(2)吹鐵架臺:
將自行車內(nèi)胎的氣門芯拔掉,在氣門嘴子上接一根長約50cm乳膠管(管口另一端插進一段有倒角的短玻璃管,用以便于吹氣,下同),保留氣門嘴子,將內(nèi)胎截取約30cm長、內(nèi)胎兩端膠死不漏氣,用鐵罐頭盒皮在鐵架臺的鐵桿上圍一段長8~10cm鐵管、焊縫,取下鐵管,把它的一端砸扁成刀刃狀。
實驗時,先把內(nèi)胎平放在講桌上,把鐵架臺的底座壓在內(nèi)胎上問學生:誰上來用嘴從乳膠管端吹氣,“把鐵架臺‘吹’起來?”(注:
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由于受“吹乒乓球”的實驗影響,學生心理狀態(tài)不言而喻),先找一名體質弱的女學生上臺表演,結果鐵架臺能跳離桌面(注:斷續(xù)、快速吹氣,鐵架臺將上下跳動、甚至傾倒)。再把鐵架臺倒置,鐵桿端插進鐵管里,只讓砸扁的刃狀管端壓在內(nèi)胎上(刀刃跟內(nèi)胎垂直,能使吹氣后的內(nèi)胎不滾動),教師用一只手的虎口部位扶住鐵架臺的上部鐵桿,以使鐵架臺不能傾倒,然后再問學生:現(xiàn)在誰能“上來憋足一口氣,也能把鐵架臺‘吹’起來”?結果,包括教師在內(nèi)用力吹氣,鐵架臺均為紋絲不動。
(3)一口氣把人“吹”起來:
把手扶拖拉機尾輪用的內(nèi)胎的氣門芯拔掉(若選用膠制充氣的游泳用的救生圈,由于容積太大,吹一口氣時現(xiàn)象不明顯;若使用2個膠制暖水袋、打孔的8號膠塞、短玻璃管、玻璃三通管和乳膠管,把它們“并聯(lián)”起來做實驗,效果亦好),氣門嘴子上接通一根長約1.5米乳膠管,把內(nèi)胎平放在前排實驗桌上,上面蓋嚴一塊五合板等(板的適宜部位先鉆孔,穿過乳膠管、露出氣門嘴子)。
教師:“現(xiàn)在請一位同學上來蹲在五合板上,我憋足一口氣就能把他(她)‘吹’起來,信嗎”?實測表明,體質好的男老師深吸一口氣,能把80千克的自己吹離桌面4cm以上,體質一般的女教師憋足一口氣,也能把40千克的學生吹離桌面4cm以上。以上兩個實驗,我們過去是為《帕斯卡定律》和《液壓機》兩節(jié)教學內(nèi)容設計的。帕斯卡定律的實質,是大小不變地傳遞壓強、而不是壓力!在本節(jié)課內(nèi)演示,不僅能激發(fā)學生興趣、有力地證明“觀察和實驗”的重要性,而且還能滲透“實踐是檢驗真理唯一標準”等思想教育,學生反映甚好。
3.體現(xiàn)身邊物理
教學中我特別注意到,多數(shù)學生是帶著“物理難學”等思想包袱,坐在物理課堂里的。本節(jié)教學,要把學生的“沉重負擔”,轉變?yōu)椤坝淇煜硎堋?充分體現(xiàn)物理就在身邊”。為此,我安排了下列“用嘴做的學生實驗”:
(1)力學──做模擬馬德堡半球實驗:
將直徑約為5cm的鐵制廢香脂盒(盒蓋越緊越好,除“萬紫千紅”牌香脂盒外,其余鐵盒一般均可選用,加蓋印章使用的印油鐵盒和裝擦鞋油鐵盒效果最好),在盒底和盒蓋的中心部位,用錐子各扎兩個間距約1.5cm孔,分別插進一個用粗銅絲圍成的“U”狀把手,盒內(nèi)銅絲兩端向兩側彎成90°,在盒內(nèi)焊牢不漏氣。在盒底邊緣用錐子扎孔,在盒外焊牢一個自行車廢輻條帽,連接一根長約30cm、經(jīng)過嚴格消毒的輸液用的塑料管,管端插進一段廢油筆芯塑料管(這樣便于吸氣)。實驗前,在盒蓋內(nèi)側四周涂滿擦手油或凡士林等起密封作用,蓋緊盒蓋,一位學生用嘴從吸氣管端吸出盒內(nèi)部分空氣,另一位學生手持兩個銅絲半環(huán)拉手,通常用力也不能把盒體拉開(每次實驗前,均要重新涂抹一下密封油,否則容易漏氣。如果氣溫較高,要把盒蓋浸泡在涼水中,使密封油變稠)。
(2)熱學──做蒸發(fā)吸熱實驗:
溫度計和蒸發(fā)等熱學知識,學生在小學自然課里已經(jīng)學過。首先讓學生記住溫度計在室溫空氣里的示數(shù),然后再讓學生觀察在下列情況下,溫度計的示數(shù)是怎樣變化的:
①用嘴對著溫度計的玻璃泡輕輕哈氣時;
②把玻璃泡置于室溫下的酒精(燈)里時;
③取出玻璃泡后立即對它輕輕哈氣時;
④持續(xù)哈氣到酒精蒸發(fā)完之后1~2分鐘時(敬請注意:“玻璃泡沾滿酒精后的溫度計置于空氣里,它的示數(shù)變化”的常見參考答案均跟實驗事實不符!只要大家親自動手做實驗,就會得到正確答案)。
(3)聲學──做聲音的發(fā)生實驗
(4)光學──觀察光的反射實驗
課前在窗臺上放一滿碗水,使平靜的水面能把陽光(或單束激光)反射到室內(nèi)墻壁或天棚上。實驗時,教師先用手指彈動一下碗邊,讓學生觀察被水面反射的陽光有何變化。待水面平靜后,請一名學生用嘴對著水面大聲說一句話(注意此時頭部不能遮擋陽光),再讓學生觀察被水面反射的陽光。
(5)電學──做人體電池實驗:
把用砂布磨光的直徑約為3mm粗的銅、鋁絲各一根,平行地穿過厚塑料泡沫(起定位作用)。我們是把它們分別接在固定在一塊小方木上的接線柱上,做成長期使用的教具,使其間距約為2cm,一端露出約4cm長,另一端用導線分別接在靈敏電流計的兩個接線柱上,此時表針不動。教師先演示:連接一個簡單的電路,閉合開關以后,小燈發(fā)光、電流表和電壓表的指針均偏轉后再指出:電流看不見、摸不到,但是我們可以通過小燈泡的發(fā)光和電表指針的偏轉等,能夠判斷出它的客觀存在。然后再讓學生把銅、鋁絲同時含在嘴里,并讓它們跟唇、舌和口腔的內(nèi)表面充分接觸,表針也能立即偏轉。若任意調(diào)換一根導線的任意端接點,則表針反偏(注:此實驗可為”電流方向”和“直流電表的接線規(guī)則”等教學打下伏筆)。
俗話說:良好的開端是成功的一半。我們認為,作為一名初中物理教師的一個重要職責,就是從學生上第一節(jié)物理課開始,要千方百計地給學生創(chuàng)設豐富多彩的物理環(huán)境,提供充足而又必要的探究實驗條件,使學生都能手腦并用地學好物理知識,同時受到多方面的科學訓練:逐步地樹立科學思想、端正科學態(tài)度、訓練科學作風、形成科學習慣、學會科學方法、培養(yǎng)科學技能、發(fā)展科學思維、陶冶科學情操、提高科學素質和啟迪創(chuàng)新意識。決不能把初中物理課上成“第二數(shù)學”,更不應該把學生領進“題�！钡纳顪Y。
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