物理学科核心素养是“学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质”。主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。本文以九年级物理《第十五章 第5节 串、并联电路中电流的规律》为例,尝试从课堂教学中渗透物理学科核心素养,让物理学科核心素养在课堂教学中开花。
一、创设情景,引入课题
演示实验:把两个规格不同的小灯泡串联在电路中,观察灯泡的亮度,通过这两个灯泡中的电流相等吗?很多同学可能会回答:通过两个灯泡中的电流不相等。此时教师加以引导,如水流从A处流向B处,中间没有分流,只有一条通道,那水流到达B处有没有减少呢?此处用水流类比电流,注重与生活实际的联系。两个相互对立的猜想很容易激发了学生的学习兴趣和求知欲!学生通过观察形成猜想和假设,这是科学探究必须经历的步骤,使学生由感性思维过渡到理性思维,培养了学生的科学推理能力。
二、设计实验
请同学们自主阅读课文,了解本实验所需的实验器材和实验步骤。你能设计出探究串联电路各处电流关系的实验方案吗?设计实验对学生来说是难点,因此对于串联电路,教材中给出了实验电路图和实验步骤,降低了难度;对于并联电路,因有前一次实验的基础,教材省略了实验电路图。学生通过讨论和交流,可以自行设计实验,真正去体验实验的过程。此处目的是培养学生设计实验方案的能力和合作学习能力,使他们的探索和创新充分地表现出来,从而提高他们的科学探究能力。
三、进行实验,记录数据
为使所有学生都能顺利地进行实验,特别是并联电路的连接,教师可在PPT中给出实验电路的实物图。实验时两位同学一组,既可以让每个学生都能动手操作又培养了他们的团结合作的能力。记录数据时,要求对待实验数据要采取实事求是的态度,认真细致,不弄虚作假。在探究串联电路电流规律的实验中,有一组同学记录的数据是IA=0.2A,IB=0.2A,IC=0.2A,另外一组记录的数据是IA=0.18A,IB=0.18A,IC=0.18A。教师对同学们严谨的科学态度和精确的测量给予充分的肯定和表扬,这种科学精神对学生具有潜移默化的作用。在这里为同学们分享一个故事:“在19世纪末,英国物理学家瑞利在精确测量各种气体的密度时,发现由空气中取得的氮的密度是1.2572千克/立方米,从氨中取得的氮的密度是1.2505千克/立方米。虽然多次重复测量,仍然存在这个令人奇怪的差异。后来,他与化学家拉姆萨的合作下,于1894年在从空气中取得的氮里分离出另一种当时还不知道的气体——氩,这个谜才解开了。原来,氩的密度较大,空气中的氮混有少量氩,它的密度就比从氨中取得的纯氮的密度稍大。这是科学史上一个很有名的故事,它说明在科学实验中,精确的测量是多么重要。瑞利由于不放过这一细微差异而执着地研究下去,终于导致氩的发现,并因此荣获1904年的诺贝尔物理学奖”。分享这个故事是让学生学习科学家们对待科学的态度,以及精确测量的重要性,激发学生热爱科学,主动参与、乐于探究的科学态度。
四、分析与论证
学生把自己的测量结果进行展示。学生对所得实验数据进行分析、推理、归纳、论证:虽然上面两组同学测得的数据不相同,但每个小组测得的数据是相等的,即:IA=IB=IC。学生讨论后得出结论:串联电路中电流处处相等,即:I=I1=I2。在得出结论的过程中:
(一)是对学生的猜想进行检验,促进了学生科学思维的提高。
(二)是根据实验现象和数据,使物理概念和规律等在头脑中得到提炼和升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。
(三)是培养了培养学生概括能力、信息处理能力、语言表达能力等。
(四)是实验中要用规格不同的小灯泡进行多次实验,收集多组实验数据,寻找普遍规律,进一步培养了学生严谨的科学态度。
五、交流与评估
组织学生交流与评估,反思实验中出现的问题,如:
(一)实验操作中有没有什么失误?
(二)实验中如果采用两个规格相同的小灯泡会出现什么样的情况?
(三)在实验过程中,你还有什么发现?
虽然教师在实验前做了各种的预案,但学生在实验过程中还是会出现各种各样的问题,如:学生在连接好电路后,没有对电路进行检查,就急于闭合开关,导致电流表有正负接线柱接反的现象的发生。让学生学会反思,培养了学生在实验中发现问题,解决问题的能力,这对学生在今后的学习中有着重要的意义。
六、反馈练习
结合实际情境,讨论回答问题,让学生在实际问题中尝试运用知识,以达到理解、掌握知识的目的。
例:在下图所示的电路中,电流表A1的示数为1.2 A,电流表A2的示数为0.5 A。通过灯泡L1的电流I1 = A, 通过灯泡I2的电流I2 = A。
此题考查了学生对串、并联电路和实物图的理解,电流表的使用,并联电路电流的规律等,考查学生在平时是否真正的去体验实验的过程,能否学以致用,教师是否把物理学科核心素养落到实处。
本节课通过科学实验探究串、并联电路中电流的规律,重点关注探究的过程,并得出相关结论。在课堂教学中努力贯彻物理核心素养,“使学生在接受物理教育过程中逐步形成适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”,学会探索和创新,把物理学科核心素养落到实处。
但是我们也应看到核心素养的落实是一个长期的过程,是经年累月才能见成效的,所以教师在平时的教学中要转变观念,持之以恒,真正把物理学科核心素养落到实处。
参考文献:
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