创新实验教学的四个忽视
实验创新容易想到装置创新、技术创新、方法创新,但容易忽略目标创新、教材实验操作研究、探究过程的学生观感体验、科学思维培养等方面。
课本浮力实验,先称重物;放入水中称量;再用手拖住重物称量与水中相同的示数,感受浮力。
存在问题:手提弹簧秤不稳,读数不方便,不能定量研究浮力大小与排开液体体积的关系。
1 创新:采用较大的立方体做容器,不同颜色分成四等分。弹簧秤固定在铁架台。容器做成透明连通器,连通器底部有开关出水口。连通器一侧加水,观察到测力器示数变小。打开出水口,水位下降观察到弹簧测力计示数逐渐增大。由于弹簧秤一端固定,注水与放水均能清晰观察测力器示数的变化,方便读数,直观认识到液体对浸在其中物体会产生浮力。利用色标可辅助研究浮力大小与物体排开液体体积的定量关系。
2 改进
课本实验,杠杆一端悬挂钩码,另一端悬挂充足气的篮球及连有气针的玩具气球。先调节钩码位置平衡,再将气针扎入篮球,给气球充气,气球体积变大,会观察到杠杆左侧上升,说明空气对浸在其中的物体产生浮力。
问题:气球产生浮力小,现象不明显。
创新:篮球替换成适量水和VC泡腾片的矿泉水瓶,瓶口扎气球。泡腾片内有磁体,瓶外也有。移动瓶外磁体可改变泡腾片位置,控制水与泡腾片接触。泡腾片与水反应产生的气体使气球膨胀,产生浮力,杠杆倾斜。
二 创新实验的误区
2.1 忽视实验与课标的融合
课标对认识浮力的要求是,通过实验,认识浮力,探究浮力与哪些因素有关。依据课标,浮力可设计为:通过实验认识液体对浸在其中的物体会产生浮力;根据压强知道浮力产生的原因;通过实验探究得出浮力与哪些因素有关。
实验1设计意图,提高弹簧测力计示数稳定性,还要探究浮力与排开水体积的关系。也就是不需要准确读数,不影响教学目标的实现。改进实验说明浮力与排开水体积设计有创意。而利用物体色标控制物体排开液体体积做倍数变化误差较大。外形规则的物体,结论不具有普遍意义。没按照课标要求,只是堆砌一些功能而已。
3.2 忽视学生在实验探究过程中体验感受
浸入水中没有在手中拖住的体验。手拉测力计与手托重物都是感官体验过程。
3.3 忽视教材操作性深入研究
教材的缺陷是臆想出来的,所以加强对教材实验的研究。手不稳,不会引起2%的误差,不稳定的改进没意义。
VC放水中是化学变化,而学生不知道化学反应前后质量相等,因此实验现象分析有困难。药品不能重复使用,成本高,药量不易控制,其实教材的现象足够明显。
3.4 忽视学生科学思维的培养
篮球实验有利于培养学生建构理想化模型、定型分析等科学模型。引导学生认识到系统内的压强大小与体积大小存在某种制约关系。这种思辨过程让学生体会到物理过程的和谐、变化与守恒,比单纯的获得气体浮力更有价值。
缺乏论证,为了创新而创新,只能将创新引入误区。创新的同时要注重实验与教学育人的融合,关注课表的落实,关注学生思维培养,关注学生操作体验,将提高学生学科核心素养作为创新实验的出发点和归宿点。