湯金波　李進(jìn)

摘要：江蘇省“名師空中課堂”2020年初中物理“開學(xué)第一課”，基于對(duì)學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐與思考，圍繞“玩實(shí)驗(yàn)，學(xué)物理”的主題展開教學(xué)。具體而言：讓學(xué)生依次了解什么是物理、明白為什么要學(xué)物理、知道怎樣學(xué)物理，最后展示學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的成果。

關(guān)鍵詞：學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);初中物理;開學(xué)第一課

江蘇省“名師空中課堂”2020年初中物理“開學(xué)第一課”，圍繞“玩實(shí)驗(yàn)，學(xué)物理”的主題展開教學(xué)。教學(xué)路徑為：首先，讓學(xué)生了解什么是物理;其次，讓學(xué)生明白為什么要學(xué)物理;再次，讓學(xué)生知道怎樣學(xué)物理;最后，展示學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的成果。

一、什么是物理

師 同學(xué)們雖然還沒有在學(xué)校學(xué)過物理，但是應(yīng)該都知道物理這門學(xué)科，甚至了解了不少物理知識(shí)。那么，什么是物理呢？如果用一句話來概括，老師認(rèn)為，物理學(xué)是一門研究大至宇宙，小至基本粒子，即研究一切物質(zhì)最基本的運(yùn)動(dòng)形式和規(guī)律的學(xué)科。下面，請(qǐng)同學(xué)們欣賞一段視頻資料《粒子與宇宙》。

（播放視頻。）

師 在這段視頻里，你感受到了什么？

生 物理奇妙有趣。

師 你對(duì)物理有什么了解？

生 我看過一份資料，介紹的是比夸克還小的靈子。

生 科學(xué)家最近對(duì)銀河系的邊緣研究有了新發(fā)現(xiàn)。

生 人類在浩瀚的宇宙中雖然很渺小，但是我們可以研究宇宙與納米的世界。

師 你的話充滿哲理！歷史上有許多科學(xué)家，他們的不懈研究讓我們進(jìn)入了美妙的物理世界！（出示人物圖片，略）這是老師眼中“最牛”的5位物理學(xué)家，他們分別是伽利略、牛頓、愛因斯坦、霍金、楊振寧。請(qǐng)你用一句話說說你所了解的他們。

生 牛頓有著名的牛頓三大定律。

生 楊振寧提出了宇稱不守恒。

……

師 物理學(xué)家不分性別，還有很多女性物理學(xué)家巾幗不讓須眉，同樣做出了巨大貢獻(xiàn)。（出示圖片，略）畫面中第一位女性科學(xué)家是誰？

生 （齊）居里夫人。

師 誰能介紹一下她的成就？

生 她發(fā)現(xiàn)了一種新的放射性元素。為紀(jì)念祖國波蘭，她將其命名為釙。

……

[評(píng)析：本節(jié)課為“開學(xué)第一課”，學(xué)生之前沒有學(xué)習(xí)過物理這門學(xué)科，所以有必要讓學(xué)生了解什么是物理。教學(xué)中利用多媒體播放從人到宇宙再到基本粒子的視頻，讓學(xué)生內(nèi)心產(chǎn)生巨大的震撼，激發(fā)對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然能力的崇拜和對(duì)物理學(xué)習(xí)的向往。同時(shí)，物理學(xué)科還蘊(yùn)含著豐富的人文精神。本節(jié)課中，教師只是用幾幅圖片，花費(fèi)了極少的時(shí)間，就讓學(xué)生了解古今中外的物理學(xué)家。秘訣就在于，教師充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的已有認(rèn)知。學(xué)生是帶著許多知識(shí)進(jìn)入課堂的，但是這些知識(shí)是雜亂的，教師的作用正如一個(gè)磁鐵磁化一堆鐵屑一般，幫助學(xué)生梳理并調(diào)動(dòng)了相關(guān)認(rèn)知。]

二、為什么要學(xué)物理

師 物理對(duì)社會(huì)發(fā)展起到重要作用，可以改變?nèi)藗兊纳?。同學(xué)們，（出示圖片，略）根據(jù)圖片提示談?wù)勀阒赖奈锢砀淖兩畹睦印?/p>

生 飛機(jī)的起飛、飛行、降落都離不開物理知識(shí)。

生 現(xiàn)在我們進(jìn)出小區(qū)要用紅外溫度計(jì)測(cè)量人體溫度，其中也有物理知識(shí)。

……

師 （展示學(xué)生制作的簡(jiǎn)易溫度計(jì)，如圖1）老師這里有一支課前布置你們制作的溫度計(jì)，請(qǐng)你將其與實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)對(duì)比一下。

生 自制溫度計(jì)中的藥瓶相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)的液泡，吸管相當(dāng)于液柱。

師 你發(fā)現(xiàn)自制溫度計(jì)與實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)相比，有什么明顯缺點(diǎn)？

生 自制溫度計(jì)沒有刻度。

生 （做這個(gè)溫度計(jì)的學(xué)生）我也想給我做的溫度計(jì)標(biāo)刻度，但是結(jié)果不準(zhǔn)確。

師 這說明，想制作合格的物理儀器，僅僅有物理知識(shí)還不夠，還需要有工程、技術(shù)等知識(shí)的支持。想不想自己制作出一支標(biāo)上刻度且能準(zhǔn)確測(cè)量的溫度計(jì)？

生 （齊）想！

師 （出示一支遮住刻度的實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)）這是一只遮住刻度的實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)，老師稱之為“穿了裙子”的溫度計(jì)。我們?cè)趺唇o它重新標(biāo)上上刻度？

生 把“穿了裙子”的溫度計(jì)的液泡放在冰水中，將這時(shí)液柱頂端所在位置定為0℃;再把液泡放在沸水中，將這時(shí)液柱頂端所在位置定為100℃;把0℃到100℃之間的距離一百等分，每一等份就是1℃。

師 （出示高溫溫度傳感器，如下頁圖2）這是什么器材？

生 測(cè)量溫度的。

師 怎么判斷的？

生 這個(gè)器材有一個(gè)高溫探頭，而且還標(biāo)有-200—1200℃，據(jù)此我判斷它應(yīng)該是測(cè)量溫度的器材。

師 你很聰明，講得有理有據(jù)！這是高溫溫度傳感器。

[評(píng)析：物理是一門由生活中來，再用到生活中去的學(xué)科，大多數(shù)物理研究都與人們的生活息息相關(guān)。教師從學(xué)生的生活中采擷素材，結(jié)合疫情期間要經(jīng)常使用溫度計(jì)這一實(shí)際情況設(shè)計(jì)教學(xué)，在課前布置學(xué)生自制溫度計(jì)，并在課上展示，讓學(xué)生獲得自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的初體驗(yàn)。學(xué)生以溫度計(jì)的制作這一“項(xiàng)目”為核心問題，通過教師的引導(dǎo)，不僅明白了溫度計(jì)的構(gòu)造與原理，還理解了溫標(biāo)和溫度單位等概念。進(jìn)一步地，教師通過高溫溫度傳感器的介紹，讓學(xué)生感受高新物理儀器帶來的測(cè)量便利。]

三、怎樣學(xué)物理

師 物理學(xué)作用重大，我們都想學(xué)好物理這門學(xué)科，那怎么才能學(xué)好呢？今天實(shí)驗(yàn)的“主角”是蠟燭。（點(diǎn)燃一支蠟燭）燭焰分內(nèi)焰和外焰，那內(nèi)焰、外焰哪里溫度高？怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明？

（學(xué)生小組討論。）

生 用竹簽。

（學(xué)生代表上講臺(tái)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，將竹簽在火焰中停留2—3秒，發(fā)現(xiàn)：在外焰中的竹簽變黑，而在內(nèi)焰中的竹簽幾乎沒有顏色的變化。）

生 用紙條。

（學(xué)生代表上講臺(tái)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，將紙條在火焰中停留約1秒，發(fā)現(xiàn)：在外焰中的紙條變黑，在內(nèi)焰中的紙條幾乎不變色。）

師 同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案都不錯(cuò)，但都只是通過人眼的觀察來判斷的。這屬于定性實(shí)驗(yàn)，還不夠科學(xué)。這支蠟燭內(nèi)焰、外焰的溫度是多少？我們能不能測(cè)量出來？

（學(xué)生一時(shí)回答不出來。）

師 能不能借助我們今天剛剛看過的高溫溫度傳感器來測(cè)量？

生 應(yīng)該能。

（兩名學(xué)生上臺(tái)，借助高溫溫度傳感器分別測(cè)量?jī)?nèi)焰、外焰的溫度：一位學(xué)生固定探頭位置，另一位學(xué)生快速報(bào)出傳感器顯示屏不斷變化的溫度值。）

生 內(nèi)焰溫度580℃，外焰溫度750℃，相差170℃。

師 這樣，我們就可以很肯定地說：蠟燭外焰的溫度高于內(nèi)焰。再來看這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

（教師演示實(shí)驗(yàn)：一支剛熄滅的蠟燭，打火機(jī)的火焰分別點(diǎn)在燭芯上和燭芯上方1厘米處，蠟燭都能夠被重新點(diǎn)燃。）

師 你觀察到什么現(xiàn)象？

生 蠟燭都被重新點(diǎn)燃了。

師 為什么呢？

生 燭芯與燭芯上方溫度都比較高。

師 溫度雖然高，但沒有可燃的物質(zhì)能燃燒起來嗎？

生 燭芯上方肯定有可燃的物質(zhì)。

師 對(duì)，有看不見的石蠟蒸氣。燃燒過的蠟燭四周都會(huì)流“眼淚”，這是什么原因？

生 一定時(shí)間內(nèi)，燃燒掉的蠟燭的質(zhì)量小于熔化形成的液態(tài)蠟燭的質(zhì)量。

師 有什么辦法解決蠟燭流“眼淚”的問題？

（學(xué)生七嘴八舌地發(fā)表意見。）

師 我校上一屆的王同學(xué)曾經(jīng)與老師一起深入研究過這個(gè)問題。我們發(fā)現(xiàn)，如果把蠟燭先熔化倒入鹽水中，再將液態(tài)的蠟放入模具凝固，這樣的蠟燭就不會(huì)出現(xiàn)流“眼淚”現(xiàn)象了。感興趣的同學(xué)可以課后去探究一下。（將一支未點(diǎn)燃的蠟燭放在一支已點(diǎn)燃的蠟燭旁邊）請(qǐng)同學(xué)們利用生活經(jīng)驗(yàn)，在不動(dòng)兩支蠟燭的情況下點(diǎn)燃這支熄滅的蠟燭，當(dāng)然，不允許直接點(diǎn)燃它。

生 嘴吹氣。

（教師指名學(xué)生上臺(tái)演示：由于吹氣不均勻，已點(diǎn)燃的蠟燭會(huì)被吹滅，而未點(diǎn)燃的蠟燭也沒有被點(diǎn)燃。教師眼神示意學(xué)生使用桌面上的吸管，學(xué)生借助吸管吹氣并將蠟燭點(diǎn)燃。）

師 這里應(yīng)用了流速與壓強(qiáng)的關(guān)系?，F(xiàn)在有三支完全相同的蠟燭，如果有兩支蠟燭已經(jīng)被點(diǎn)燃，怎樣最快點(diǎn)燃第三支蠟燭？

（一名學(xué)生上臺(tái)，把三支蠟燭一字排開，俯視圖如圖3所示。）

師 這樣吹，確實(shí)可以將第三支蠟燭點(diǎn)燃，但是無論你從左向右吹，還是從右向左吹，遠(yuǎn)離吸管的那支蠟燭火焰對(duì)點(diǎn)燃蠟燭沒有起到作用。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證教師的說法。）

生 （同步操作，俯視圖如圖4所示）把三支蠟燭排成等邊三角形且彼此緊靠。

師 從哪個(gè)方向吹氣？

生 從兩支點(diǎn)燃的蠟燭中間吹氣。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。）

[評(píng)析：學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的過程，是學(xué)生在動(dòng)手中觀察現(xiàn)象、理解知識(shí)，并不斷促進(jìn)思維發(fā)展和創(chuàng)新力提升的過程。本階段教學(xué)，教師不僅讓學(xué)生通過“感受”“探究”“創(chuàng)新”三個(gè)層次的體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)理解、應(yīng)用、遷移的“三級(jí)跳”，還體現(xiàn)了STEAM的教育理念，調(diào)動(dòng)學(xué)生綜合應(yīng)用各學(xué)科中學(xué)過的知識(shí)。最快點(diǎn)燃第三支蠟燭的實(shí)驗(yàn)看似簡(jiǎn)單，實(shí)則需要學(xué)生具備一定邏輯思維能力和工程理念才能完成。所謂“潤物細(xì)無聲”，教師沒有給學(xué)生講任何大道理，但是教學(xué)中“干貨”滿滿，為學(xué)生未來的發(fā)展播撒了“智慧種子”。]

四、學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成果展示

師 同學(xué)們，通過今天的學(xué)習(xí)，我們知道了輕松學(xué)好物理的要訣：在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考、聯(lián)系實(shí)際。讓我們一起來看看，之前的同學(xué)們都是怎么“玩”自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的吧！

（教師演示實(shí)驗(yàn)：1.將多根高度不同的蠟燭由低到高依次排列成一條直線;2.將藍(lán)牙音箱放置在最低的蠟燭前端;3.點(diǎn)燃最低的蠟燭，調(diào)節(jié)音箱高度，使發(fā)聲位置正對(duì)燭焰，最終擺放如圖5所示;4.藍(lán)牙音箱播放音樂。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：隨著音量升高，最低蠟燭的燭焰晃動(dòng)幅度增大，后面的蠟燭依次被點(diǎn)燃。）

師 我們可以看到，在音樂聲也就是聲音響度比較大的時(shí)候，蠟燭的燭焰偏動(dòng)的幅度也較大，從而能夠點(diǎn)燃后面的蠟燭。這說明了聲音具有能量。本實(shí)驗(yàn)還可以通過改變藍(lán)牙音箱到蠟燭的距離或蠟燭之間的距離，來探究聲音的響度與距離聲源遠(yuǎn)近的關(guān)系。我們還可以用蠟燭做這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

（教師演示實(shí)驗(yàn)：1.用塑料板做出上表面是曲面、下表面是平面的“機(jī)翼”;2.將“機(jī)翼”豎放在水平桌面上，兩側(cè)放置擋板;3.將點(diǎn)燃的蠟燭分別放置在“機(jī)翼”尾部的兩側(cè)，最終擺放如圖6所示;4.用吹風(fēng)機(jī)在“機(jī)翼”的頂端向尾部吹風(fēng)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：“機(jī)翼”尾部?jī)蓚?cè)的蠟燭同時(shí)熄滅。）

師 “機(jī)翼”尾部?jī)蓚?cè)蠟燭同時(shí)熄滅，說明通過機(jī)翼兩側(cè)的氣體同時(shí)到達(dá)尾部，即曲面一側(cè)的氣體流速大于平面一側(cè)的氣體流速。（出示圖7）這也就是飛機(jī)機(jī)翼的工作原理。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處就在于，可以更直觀地認(rèn)識(shí)到機(jī)翼上下表面空氣雖然經(jīng)過的路程不同，但所用時(shí)間卻相同，進(jìn)而證明其流速的不同。留心處處皆學(xué)問，本實(shí)驗(yàn)雖然做起來很簡(jiǎn)單，卻說明關(guān)注細(xì)節(jié)是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的途徑之一。

[評(píng)析：成果既是知識(shí)積累，也可以是“能力”展現(xiàn)。課尾，展示之前學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的成果。學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)在評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果方面有獨(dú)特之處，讓學(xué)生在接近真實(shí)場(chǎng)景的應(yīng)用中，將所習(xí)得的知識(shí)、技能、素養(yǎng)表現(xiàn)出來。這是一種真實(shí)的評(píng)價(jià)，很好地體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教育理念，是符合課程目標(biāo)評(píng)價(jià)原理以及布盧姆的掌握學(xué)習(xí)理論的。知識(shí)在“創(chuàng)新”中掌握，技能在“創(chuàng)新”中提升，素養(yǎng)在“創(chuàng)新”中發(fā)展。]

*本文系江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室“十三五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“基于實(shí)證的‘實(shí)驗(yàn)·反思·創(chuàng)新式教學(xué)實(shí)踐研究”（編號(hào)：2019jyktzd15）的階段性研究成果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 湯金波，黃網(wǎng)官.學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是未來物理教學(xué)的最優(yōu)途徑[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2018（6）.

[2] 孟富林，湯金波.學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)“四部曲”[J].教育研究與評(píng)論（中學(xué)教育教學(xué)），2019（10）.