“科学之旅”教学探究

    《科学之旅》的教学探究
    通辽市东北希望国际学校初中部 梁兰英      
    一、制定教学目标
    人教版新教参第九页写道:“这部分相当于全书的绪论,目的有两个,一是让学生认识到物理是有趣的、有用的,二是初步了解学好物理应该注意的事情”。根据《课程标准》里规定的“课程目标”,我制定本节的教学要求还有:
    ①让学生“经历观察物理现象的过程”。逐步教会学生“能简单描述所观察物理现象的主要特征”。初步领悟“直觉并不都是可靠的,只有进行科学研究,才能很好地认识自然规律”,逐步培养学生“实事求是、尊重自然规律的科学态度”和“树立正确科学观”。
    ②初步培养学生“能在观察物理现象过程中发现一些问题”和“有将自己的见解公开并与他人交流的愿望”。
    ③初步培养学生“对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理”。
    二、实验教学设计
    为了实现本节教学目标,我注重学生参与、阐明学习方法,并体现身边物理。
    1.注重学生参与
    “注重学生参与”,就是让每位学生都能够“经历观察物理现象的过程”。比如:
    (1)“低压沸腾”:
    教师在演示书中图0.1-1所示的实验前问学生:“停止沸腾的热水,浇上冷水后会发生什么现象”?演示完后再追问:你猜对了吗?”、你还有别的办法,让停止沸腾的热水,不再给它加热也能沸腾起来吗?”……
    然后再指导每组学生都做“使用一个大注射器,也能让小试管里的热水沸腾起来”的“低压沸腾”实验。主要做法有:①用新购买的大注射器,到医院里去兑换使用中的大注射器,以推管用水湿润后靠其重力能自由下滑为宜。②用试管夹夹住小试管,向管里倒进装在保温瓶里的热开水,管内仅留1-2ml空间,堵紧用最小号打孔器打孔的胶塞。③将大注射器的推管用热水湿润后推进注射器前端,将注射器前端的乳头直接插进胶塞孔里,然后用力向上拉推管,小试管内热水会立即“沸腾”起来,慢慢放松推管后再用力向上拉它,小试管内的热水会第二次“沸腾”起来,再重复上述动作,直到小试管内的热水不再沸腾时为止。如果此实验进行顺利,教学时间有余,还可以指导一名学生表演“用冷水能使烧瓶中的热水沸腾”一次,再向瓶内再加热水,使瓶颈内仅留有2-3ml空间,塞紧带孔的胶塞,使用“两用气筒”抽气,教学效果更好。
    (2)利用市面上出售的手持简易放大镜(直径约5~10cm、焦距约9~110n,售价在2~3元/个),安排学生做图0.1-3实验,效果比使用光具座上配套的放大镜好。教师要提示学生:“什么条件改变了,才造成透过放大镜所观察到的现象(注:应为“物像”)发生了改变”?
    总之,在学生做观察实验时,要逐步培养学生“有初步的观察能力”:“能有目的地观察现象,辨明观察对象的主要特征及发生的条件”,使学生逐步“养成爱问‘为什么’的习惯,用疑问的眼光看待各种现象,探究我们不知道的'自然规律”。
    2.阐明学习方法
    为了使学生能深刻地理解“物理是一门以观察、实验为基础的科学,人们的许多物理知识是通过观察和实验,经过认真地思索而总结出来的”,更突出“观察、实验和思索”是学好物理最基本的方法,我们设计了下列实验(以下各实验,均先让学生猜想可能会发生什么现象?然后再验证其猜想是否正确。这样,不仅能突出“观察、实验和思索”是学好物理最基本的方法、有益于培养学生的观察能力和实验能力,而且还有利于适时地进行“想象并不一定都符合事实”等思想教育):
    (1)吹乒乓球:
    把图0.1-4所示的“吹乒乓球”实验,变为学生实验的困难是:由于人的“肺活量”有限,常见的漏斗管径较粗,所以用力吹气时,乒乓球在漏斗里旋转而不下落的时间较短。改进的办法有:
    ①在直径约3.2~4mm脱掉药皮的电焊条芯上(或直径相应的十字花螺丝刀杆上),用厚纸卷几层长约10cm纸筒,然后塞进漏斗管内,露出管外部分纸筒,用透明胶带包扎好,确保不漏气。
    ②用展平的铁筒饮料盒铁皮制作铁片漏斗:先剪出半径4~5cm圆形,再剪掉约1/4圆面积后围成漏斗型,仿上所述卷成一根长约8cm铁皮管焊牢即可。铁管吹气一端套紧一段长约3cm软塑管,以防伤唇。
    教师先演示:把乒乓球放在展平的掌心上,用漏斗口对着乒乓球水平吹气,球将很快滚动落地。再把球装进口朝上的漏斗里后问学生:谁能用漏斗向上“吹气把球吹起来?”(一定要注意口腔卫生,下同)先让体质弱的女学生吹,再让“不服气”的体质壮的男学生吹,然后师生共同做实验,结果谁也不能把球吹起来。
    教师再演示:让漏斗口朝下后把球放进漏斗里,一松手,在重力作用下球将下落。再问学生:如果把“球装进口朝下的漏斗里先用手摁住,然后用力向下吹气后再松手,球将会怎么样”?师生共同做实验,结果出乎学生的预料,停止吹气后球才下落,学生十分惊奇;接着把球放在桌面上问学生:“不准直接用手接触球,有什么办法能把球从桌面上移到展平的掌心里”?用漏斗罩住乒乓球后用力吹气,也能达到上述要求(注:若把球放在掌心上,将漏斗内壁离球约1cm间隙后用力吹气,结果会使球向上跳进漏斗里转动,也能引起学生惊喜)。
    (2)吹铁架台:
    将自行车内胎的气门芯拔掉,在气门嘴子上接一根长约50cm乳胶管(管口另一端插进一段有倒角的短玻璃管,用以便于吹气,下同),保留气门嘴子,将内胎截取约30cm长、内胎两端胶死不漏气,用铁罐头盒皮在铁架台的铁杆上围一段长8~10cm铁管、焊缝,取下铁管,把它的一端砸扁成刀刃状。
    实验时,先把内胎平放在讲桌上,把铁架台的底座压在内胎上问学生:谁上来用嘴从乳胶管端吹气,“把铁架台‘吹’起来?”(注:

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由于受“吹乒乓球”的实验影响,学生心理状态不言而喻),先找一名体质弱的女学生上台表演,结果铁架台能跳离桌面(注:断续、快速吹气,铁架台将上下跳动、甚至倾倒)。再把铁架台倒置,铁杆端插进铁管里,只让砸扁的刃状管端压在内胎上(刀刃跟内胎垂直,能使吹气后的内胎不滚动),教师用一只手的虎口部位扶住铁架台的上部铁杆,以使铁架台不能倾倒,然后再问学生:现在谁能“上来憋足一口气,也能把铁架台‘吹’起来”?结果,包括教师在内用力吹气,铁架台均为纹丝不动。
    (3)一口气把人“吹”起来:
    把手扶拖拉机尾轮用的内胎的气门芯拔掉(若选用胶制充气的游泳用的救生圈,由于容积太大,吹一口气时现象不明显;若使用2个胶制暖水袋、打孔的8号胶塞、短玻璃管、玻璃三通管和乳胶管,把它们“并联”起来做实验,效果亦好),气门嘴子上接通一根长约1.5米乳胶管,把内胎平放在前排实验桌上,上面盖严一块五合板等(板的适宜部位先钻孔,穿过乳胶管、露出气门嘴子)。
    教师:“现在请一位同学上来蹲在五合板上,我憋足一口气就能把他(她)‘吹’起来,信吗”?实测表明,体质好的男老师深吸一口气,能把80千克的自己吹离桌面4cm以上,体质一般的女教师憋足一口气,也能把40千克的学生吹离桌面4cm以上。以上两个实验,我们过去是为《帕斯卡定律》和《液压机》两节教学内容设计的。帕斯卡定律的实质,是大小不变地传递压强、而不是压力!在本节课内演示,不仅能激发学生兴趣、有力地证明“观察和实验”的重要性,而且还能渗透“实践是检验真理唯一标准”等思想教育,学生反映甚好。
    3.体现身边物理
    教学中我特别注意到,多数学生是带着“物理难学”等思想包袱,坐在物理课堂里的。本节教学,要把学生的“沉重负担”,转变为“愉快享受”,充分体现物理就在身边”。为此,我安排了下列“用嘴做的学生实验”:
    (1)力学──做模拟马德堡半球实验:
    将直径约为5cm的铁制废香脂盒(盒盖越紧越好,除“万紫千红”牌香脂盒外,其余铁盒一般均可选用,加盖印章使用的印油铁盒和装擦鞋油铁盒效果最好),在盒底和盒盖的中心部位,用锥子各扎两个间距约1.5cm孔,分别插进一个用粗铜丝围成的“U”状把手,盒内铜丝两端向两侧弯成90°,在盒内焊牢不漏气。在盒底边缘用锥子扎孔,在盒外焊牢一个自行车废辐条帽,连接一根长约30cm、经过严格消毒的输液用的塑料管,管端插进一段废油笔芯塑料管(这样便于吸气)。实验前,在盒盖内侧四周涂满擦手油或凡士林等起密封作用,盖紧盒盖,一位学生用嘴从吸气管端吸出盒内部分空气,另一位学生手持两个铜丝半环拉手,通常用力也不能把盒体拉开(每次实验前,均要重新涂抹一下密封油,否则容易漏气。如果气温较高,要把盒盖浸泡在凉水中,使密封油变稠)。
    (2)热学──做蒸发吸热实验:
    温度计和蒸发等热学知识,学生在小学自然课里已经学过。首先让学生记住温度计在室温空气里的示数,然后再让学生观察在下列情况下,温度计的示数是怎样变化的:
    ①用嘴对着温度计的玻璃泡轻轻哈气时;
    ②把玻璃泡置于室温下的酒精(灯)里时;
    ③取出玻璃泡后立即对它轻轻哈气时;
    ④持续哈气到酒精蒸发完之后1~2分钟时(敬请注意:“玻璃泡沾满酒精后的温度计置于空气里,它的示数变化”的常见参考答案均跟实验事实不符!只要大家亲自动手做实验,就会得到正确答案)。
    (3)声学──做声音的发生实验
    (4)光学──观察光的反射实验
    课前在窗台上放一满碗水,使平静的水面能把阳光(或单束激光)反射到室内墙壁或天棚上。实验时,教师先用手指弹动一下碗边,让学生观察被水面反射的阳光有何变化。待水面平静后,请一名学生用嘴对着水面大声说一句话(注意此时头部不能遮挡阳光),再让学生观察被水面反射的阳光。
    (5)电学──做人体电池实验:
    把用砂布磨光的直径约为3mm粗的铜、铝丝各一根,平行地穿过厚塑料泡沫(起定位作用)。我们是把它们分别接在固定在一块小方木上的接线柱上,做成长期使用的教具,使其间距约为2cm,一端露出约4cm长,另一端用导线分别接在灵敏电流计的两个接线柱上,此时表针不动。教师先演示:连接一个简单的电路,闭合开关以后,小灯发光、电流表和电压表的指针均偏转后再指出:电流看不见、摸不到,但是我们可以通过小灯泡的发光和电表指针的偏转等,能够判断出它的客观存在。然后再让学生把铜、铝丝同时含在嘴里,并让它们跟唇、舌和口腔的内表面充分接触,表针也能立即偏转。若任意调换一根导线的任意端接点,则表针反偏(注:此实验可为”电流方向”和“直流电表的接线规则”等教学打下伏笔)。
    俗话说:良好的开端是成功的一半。我们认为,作为一名初中物理教师的一个重要职责,就是从学生上第一节物理课开始,要千方百计地给学生创设丰富多彩的物理环境,提供充足而又必要的探究实验条件,使学生都能手脑并用地学好物理知识,同时受到多方面的科学训练:逐步地树立科学思想、端正科学态度、训练科学作风、形成科学习惯、学会科学方法、培养科学技能、发展科学思维、陶冶科学情操、提高科学素质和启迪创新意识。决不能把初中物理课上成“第二数学”,更不应该把学生领进“题海”的深渊。

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