基于核心素養培養的初中物理項目學習課例研究

沈 晴

(江蘇省蘇州市青云實驗中學,江蘇 蘇州 215235)

在傳統的初中物理教學中,教師往往通過單一講授的形式向學生傳授物理知識,很大程度上忽視了學生的主體地位,大部分學生只能掌握物理基礎知識,對其背后的本質了解不夠深入,不利于培養學生的核心素養.在現代教育中,初中物理教學應該更加注重學生的主體地位,讓學生成為學習的主要參與者,培養他們的思維能力、創新精神、自主學習和自主思考的能力.

1 項目學習提升學生核心素養的意義

物理學科核心素養是指對學生而言,具備關鍵技能和知識后,可用于解決現實世界中的物理問題和應用于相關領域,包括但不限于:基本物理學概念和原理的理解,包括運動、力、能量、電磁學、熱力學等方面;實驗設計和數據處理,包括實驗步驟的設計、數據收集、數據處理和分析、誤差分析等方面;數學和計算機科學的應用能力,包括使用數學和計算機工具解決物理問題;科學思維和科學方法,包括觀察、實驗設計、數據收集和分析、理論解釋和預測等方面;團隊合作和溝通能力,包括與他人合作和交流,分享經驗和想法.這些素養對于物理學科學生的學術研究和職業發展都具有重要意義[1].

通過設計初中物理項目學習課例來提升學生的核心素養,其主要內容包括:第一,培養學生科學思維能力.物理需要學生進行實驗觀察、數據分析等過程,這些活動需要學生具備科學思維能力,如獨立思考、問題解決、推理、創新等,這些能力的培養不僅有利于學生學習物理學科,也有助于其他學科的學習.第二,提高學生實踐能力.物理學習需要學生通過實驗和觀察來驗證理論知識,要求學生具備一定的實踐能力.學生在實驗中需要學習正確使用實驗器材和進行實驗操作,從而提高其實踐能力.第三,增強學生運用數學知識的能力.物理學科需要學生運用數學知識進行計算和解決問題.通過物理學習,學生可以發現數學知識的實際應用,并鍛煉運用數學知識的能力.第四,培養學生實驗精神.物理學習需要學生進行實驗探究,這要求學生具備探究精神.通過實驗探究,學生可以不斷發現問題,從而進一步提高其實驗精神.第五,提高學生學科綜合素養.物理學科中會涉及到其他學科的知識和技能,如數學、化學、地理等.通過物理學習,學生可以積累其他學科的知識和技能,從而提高其學科綜合素養.綜上所述,初中物理項目學習可以提升學生的核心素養,對學生未來的發展具有重要的促進作用[2].

2 初中物理項目學習的設計原則和流程

2.1 初中物理項目學習的設計原則

2.1.1確保實驗安全

物理實驗有時涉及高溫、高壓、高電壓等較為危險的情況,這就要求實驗設計者在項目設計時要充分考慮實驗安全問題.

2.1.2確保實驗的可重復性

實驗結果的可重復性是科學研究的基礎,而初中物理學習也同樣需要遵循這個原則.因此,在項目設計時,需要嚴格控制實驗條件,避免人為誤差的出現,保證實驗結果的準確性和可靠性.

2.1.3兼顧實用性和趣味性

在初中物理學習中,單純地讓學生通過理論學習是很難取得良好效果的,一個好的物理項目應該兼顧實用性和趣味性,通過親身實驗,讓學生感受理論知識的應用價值,同時增加學生對物理實驗的興趣和熱情.

2.1.4注重實驗的一體化

初中物理學習是一個系統性的過程,理論知識和實驗技能相互交織,一個好的物理項目應該能夠將實驗與理論相結合,讓學生更好地理解和掌握物理知識.

2.1.5注重思維習慣的培養

物理學習中要引導學生形成條理清晰、邏輯嚴謹的思維習慣,對學生學習能力和創新能力的培養具有重要意義.

2.1.6注重個性化的發展

每個學生都有自己的特點和擅長領域,教師應該充分發掘學生的個性化特點,引導學生探索自己感興趣的物理方面,從而更好地開發學生的潛力,激發學生的學習興趣和動力.

2.2 初中物理項目學習的設計流程

2.2.1確定實驗課題

物理學科的實驗內容通常在教材中都有詳細的介紹和案例,如選擇物理常識中的簡單物理實驗,如自由落體實驗、杠桿原理實驗等.根據實驗內容,確定本次實驗課題,如自由落體實驗中重力加速度的測算、杠桿原理的驗證等,通過確定實驗課題,有利于學生聚焦實驗的目標和任務,提高學習效率.

2.2.2制定實驗方案

實驗方案是進行實驗的重要依據,它要考慮到實驗需求、實驗步驟、實驗材料以及實驗安全等方面因素.制定實驗方案需要根據課題的性質和學生的實踐經驗,充分考慮實驗的可行性和實用性.

2.2.3實驗前的準備工作

在開始實驗之前,需要完成實驗前的準備工作,包括實驗器材的準備、實驗環境的準備、實驗人員的分配以及每個實驗員對實驗過程的了解和掌握.對于物理實驗而言,還可以配置模擬器等模擬工具,進行模擬實驗.

2.2.4實驗的實施與記錄

實驗的實施是實驗流程的核心環節,要確保所有的實驗數據得到準確的測量和記錄.在實驗過程中,需要嚴格遵守實驗方案的步驟及每個步驟的時間,確保實驗結果可重現,便于后續數據的評估和分析.

2.2.5數據處理和分析

物理實驗的數據分析需要采用科學的方法來保證得到可信的結論.在計算數據時,應注意計算細節、準確度和誤差,以獲取更加精確和可靠的實驗結論.

2.2.6總結和反思

在實驗后進行總結和反思,反思困難和不足,分析實驗數據的優勢和缺點,并給出下次實驗的建議,舉一反三,發現科學的新穎想法和解決方案.

3 初中物理項目學習的課例設計和實施

3.1 初中物理項目學習的課例設計——以電動機制作為例

3.1.1授課目標

(1)了解電動機的基本原理;

(2)掌握電路的基本構成和組裝方法;

(3)制作一個簡單的電動機并了解其工作原理.

3.1.2授課過程

【引入】

①向學生介紹電動機的概念和作用;

②讓學生了解電流對磁場的影響和電磁感應現象.

【講解原理】

①講解通向電動機的電路組成;

②講解電流對磁場的影響和電磁感應現象;

③講解電動機中的旋轉原理.

【制作電動機的步驟講解】

①將銅線繞在牙簽上,使其成為一個圓環并留出兩端;

②取一塊彈簧鐵釘,彎成U形;

③將銅線圓環插入鐵釘兩端間的縫中,固定;

④將一個磁環分別插在銅線圓環的兩側,讓磁環靠在圓環上并略微接觸;

⑤在牙簽兩個端點之間的線圈上繞上銅線,與銅線圓環相連;

⑥將電池和電線以適當的方式連接到電動機的銅線圓環上;

⑦通過改變電源極性,觀察電動機的轉動方向.

【實踐應用】

①讓學生嘗試制作一個電動車,使用電動機作為動力源;

②讓學生思考如何利用電動機來實現更多的應用.

3.2 電動機制作實驗具體實施方法

電動機作為物理學的重要實驗之一,在制作電動機的實驗中,同學們可以直觀地感受到實驗步驟的每個環節,從而制作出一個小型電動機,也為其他物理實驗提供一定的參考.

3.2.1實驗設備

銅線、磁鐵、螺絲釘、電池、牛油紙、軟木、鐵光軸心等.

3.2.2實驗過程

(1)將一根長的銅線繞在光軸上,然后將銅線兩端沿順時針方向彎成U型,并在其中間留下一段幾乎垂直的銅線;

(2)將U型末端的銅線平鋪在磁鐵上,并用鉗子將末端部分彎向至幾乎垂直的銅線,在整個銅線的左側電流向下,在它的右側電流向上;

(3)夾起幾乎垂直的銅線部分,擰上放在紙片上的螺絲釘,并將青銅簇向下沿光軸固定在軟木蓋上;

(4)用細麻線纏住銅線繞在軟木蓋上的木頭,并將銅線末端穿過這個木頭孔.這樣就讓我們用手搖轉光軸的時候,銅線的旋轉可以同時旋轉鉆孔和軟木蓋;

(5)在固定在軟木蓋上的銅線末端加上電池的彈簧電極,并將電池另一端的銅片極夾住軟木蓋,以獲得原料;

(6)觀察現象,手搖轉光軸.如果所有組件工作正常,電動機就應該開始工作.

3.3 實驗結果

學生通過以上步驟,可以設計出一個小型電動機.在給予電池磁場的情況下,當通過銅線的電流流出時,磁鐵便向銅線所在的方向運動,產生旋轉.同樣,當銅線離開磁鐵時,它會因靜電力和慣性而繼續旋轉[3].

初中物理項目學習是學生有效獲取物理知識的方式之一,學生通過在實驗中發現問題、觀察現象、提出假設、設計實驗方案、收集數據等一系列活動,提升科學思維能力、創新能力和實踐能力,進而提升學生的核心素養.