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以物理学科为素材深化科技教育的探索

作者:泉州第十一中学 宋定飞文章来源:点击数:1242更新时间:2020-10-04

以物理学科为素材深化科技教育的探索

泉州第十一中学  宋定飞

 

摘要   物理是科技教育的基础,充分挖掘物理学科素材,关注物理知识的应用,丰富科技教育课程,融合物理课堂教学,注重物理实验加强动手实践,增强学生知识应用能力的培养,从而促进学生科学素养的养成。

关键词  物理素材 科技课程 科技实践 科技教育

 

物理是一门自然学科,以培养学生物理基本观念、科学探究方法、良好科学思维、正确科学态度作为核心素养。课标指出,作为一线的物理老师,必须更加注重对学生科学素养的培养,在教学过程中必须坚持以传授所需科学知识及其技能为基础;以培育科学态度、情感与价值观为主导;以发展学生创新精神、养成应用科学方法的行为和习惯为重点;以了解科学、技术与社会的关系为背景,渗透科技意识;从而提高学生的科学素养。物理教师要充分挖掘物理学科素材,融合物理教学,丰富科技教育课程,从而促进学生科学素养的养成。

1    融合物理素材开发科技课程

物理学科科学元素较为丰富,较好地体现了物理与生活的联系,实践着“物理来源于生活,应用于生活”的理念。我们可以充分发挥教材内外优势,利用好教材资源,编制相关科技课程,为学生提供学习资料和平台,加强科学知识的宣传与教育。

1.1  讲好物理学家故事。中学物理所学的物理规律,大部分是物理学家的实验和经验总结,他们不是凭空臆想的,而是日夜奋斗,通过无数次的实验,是他们汗水的结晶。要好好利用与物理相关联的科学家,编制《物理学家的故事》校本课程,内容包括牛顿、爱因斯坦、阿基米德、钱学森等,介绍科学家的成长经历、发明创造成果,介绍他们坚持不懈的实验探索精神,做好科学家精神的宣传,激励学生拼搏进取。

1.2  编制《物理与生活》相关课程。生活处处有物理,学好物理的用途之一,就是为了更好地用科学解释生活事例,让学生明白科学真正用途。借助生活与物理的联系,编制《生活中的物理》校本课程,作为物理课堂教学的延伸,促进学生物理观念的形成。如厨房中的物理表1:

物理现象

科学解释

为什么水蒸汽比开水烫伤更严重

水蒸汽液化时放热

夏天在食物上盖一层湿毛巾

蒸发吸热,起制冷作用

油锅里滴入水,会有啪啪的声音

油的沸点比水高

砌菜前先磨刀

减小受力面积,增大压强

锅用铁或铝制,锅柄有木制

铁或铝是热的良导体,木是不良导体

液化汽装入钢灌里

加压的方法

使用高压锅

增大压强,提高沸点

 “自行车” 上的物理知识2:

相关构造

科学解释

轮轴上装滚珠

用滚动摩擦代替滑动摩擦,减小摩擦

用力捏刹车把手

增大压力,增大摩擦

坐垫较宽且柔软

增大面积,减小压强

给自行车打气,打气筒发热

压缩空气做功,内能增大

轮胎上有花纹

增加粗糙程度,增大摩擦

如车辆上的物理知识表3:

相关应用

所用物理知识

利用斜面把物体搬上车

斜面原理(所用斜面越长越省力,但不省功)

用转换开关控制车头的远灯和近灯

开关起控制作用;远灯和近灯是并联

驾驶室用沙发垫

增大受力面积,减小压强,坐着较舒服

驾驶员的坐垫上垫竹凉席

竹凉席是热的不良导体

车灯

球面镜,增大观察范围

载重量大,所用轮胎多且大

增大受力面积,减小压强,保护路面

油量表

浮力、杠杆、滑动变阻器等知识

 可以编制《家用电器的使用》校本课程,介绍电器的原理、构造、使用,耗电计算等。如讲述电饭锅的使用,了解电热丝的材料、档位选择,分析保温和加热时电流做功的多少,消耗的电能多少等,了解电流的热效应 “温控器”的作用, 杠杆原理在电饭锅中的应用。还可以介绍微波炉、电磁炉、电冰箱等。

1.3   开发《物理与前沿科技》科技课程。当今世界新技术、新材料、新能源的开发与发展,无不以物理学与技术为基础,很多新兴学科、交叉学科的形成无不渗透了物理学的最新成果。开发《物理与前沿科技》科技课程,介绍磁悬浮列车、火箭和飞船升空、光纤通信、半导体材料、超导材料、核能应用、纳米技术、通信技术等,让学生了解更多的前沿科技,领悟到学习物理的用途,拓展知识面。

2    着力课堂教学渗透科技教育

课堂是实施教育教学的主阵地,物理课堂是培育学生核心素养的主渠道,学生物理观念、科学思维方法、科学态度的形成主要依靠物理课堂来落实。物理教师要充分利用好课堂,适时渗透科技教育,以提升学生的科学素养。

2.1  与教学内容相融合。物理教学涉及力、光、声、电、磁等模块,在教学每一模块内容时,都可以拓展延伸科技课程内容,如讲到长度的单位纳米,向学生介绍纳米技术和应用;学习力时,介绍科学家牛顿,介绍简单机械,介绍物理在生活中的应用;学习磁时,分析同名磁极互相排斥,让学生了解磁悬浮列车的原理,学习信息技术时,让学生了解光纤和信息的传播等。结合科学探究向学生介绍科学方法:控制变量法、等效替代法、转换法、放大法、类比法、比值法等。

2.2  与多元学习方式相融合。学习方式是多样的,物理教学中要结合多种方式,以培养学生的科学思维。通过问题式学习,培养学生的问题意识,如学习《来自地球的力》,提问物体为什么会下落?物体的重心在哪里?重力的方向如何?通过探究式学习,培养学生的科学探究精神,传授给学生科学探究方法,如引导学生探究摩擦力与什么因素有关,压力的作用效果与什么因素有关等;项目式学习,培养学生的动手操作能力,如引导学生制作重垂线、绕制线圈等。

2.3  与习题教学相融合。习题的目的是巩固所学知识,命制相关与科技相联系的题,如组织学生练习智能机器人、测重仪、太阳能热水器等方面的习题,这些高科技产品涉及到诸多物理知识,如声电转换、电流做功、变阻器的应用、能的转化等,让学生接触涉及高科技产品的题,一方面巩固知识,一方面拓展科技视野。

3    注重物理实验加强科技实践

实验是物理教学的一个重要组成部分,通过组织学生实验,可以更多地为学生提供实践操作机会,体现“做中学”,在体验中获得感悟。教师可以通过以下途径,为学生提供更多地实践平台,培养学生的实践操作能力。

3.1  改进实验做法,优化实验教学效果,提升学生观察力。初中物理教材中,大部分实验操作方便、效果明显。但也有实验存在:观察不便,现象不明,或条件有限而不成功,须根据具体条件进行改进,如《大气压强》一节“瓶吞鸡蛋”实验,若将鸡蛋改为气球,操作起来就容易多了,较好的优化了教学效果。

3.2  开放实验渠道,突出实验教学主体,提供学生动手力。开拓渠道,发展思维。将部分演示实验改成分组实验,如研究《电流和电压、电阻的关系》、《电阻的串联》;或学生在家自主探索,如研究压力的作用效果、电磁铁的特点等实验,给学生锻炼机会,亲自从中摸索得到结论,印象深刻,又增加对知识的说服力,更主要的是学生成了学习的真正主人。

3.3  增添实验制作,激发学生创造欲望,提升学生创造力。实验制作是动手能力和思考能力较综合的一项活动。在班级中成立模型制作小组,结合所学知识开设一些小制作,如杆称、台灯的制作,把所学知识与实践联系起来,有利于培养学生良好的动手习惯及创造欲望。

3.4  设计探究实验,激励学生科学探究,培养学生探究力。探究性学习能够帮助学生发现问题,培养学生解决问题的能力。结合教学进度,鼓励学生围绕某一问题进行探究,如:可用塑料瓶、铅笔完成哪些实验,归纳测电阻、测电功率的方法,探究电磁铁的特点等,引导他们开拓思路,大胆思考,做到敢想、敢说、敢做。

学科教学是传播科技教育的重要载体,加强科技教育可以提升学生的学科知识,帮助学生加深对学科知识应用的认识。作为新时代的教师,要发挥学科优势,重视学生实践,全力提高学生的科学素养,为社会培养更多、更优秀的科技人才。

 

泉州市教育科学“十三五”规划(第二批)立项课题“中学生科技教育校本课程的开发与应用研究 ”的研究成果(课题编号QG1352-132 )

 

2020年1月发表于《学习与科普》CN65-1236/N