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指向深度思维的实验情境视频应用

发布时间:2022-05-27 12:15:02   浏览量:

[摘 要]指向深度思维的复习教学是培养学生学科核心素养的重要途径,能有效实现复习教学目标。文章结合初中电学实验复习教学实践,利用自拍的实验情境视频,从“课堂引入,激活思维”“厘清知识关系,提升思维能力”“解决问题,启发学生深度思维”“展示意外情境,促进学生思维发展”四个方面,提出促进深度思维的物理复习教学策略,提高复习效率,同时提升学生的学科核心素养。

[关键词]深度思维;实验情境视频;复习教学

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058(2022)05-0054-03

指向深度思维的复习教学是指学生围绕课程目标,在教师引导下激活思维,提升分析与解决问题的能力。在复习过程中,借助视频展现实验情境,激发学生的好奇心,促使学生联想、迁移,从而提升学生对知识的理解层次。实验情境视频是用视频的方式展示实验主题,是利用信息技术手段,在保证实验真实性的前提下,让学生在短时间内清晰地观察实验过程、实验细节。时间短和知识内容主题化、精确化是实验情境视频的特点。在复习教学中,教师可借助视频展示符合学生认知需求的实验情境,引导学生将各个关联知识融合在一起,从而达到让学生深度思维的目的。

一、利用错误实验操作情境视频,激活学生思维,助力课堂引入

复习课大多是无新意的知识讲解,重复的练习使学生兴趣大减,学生的厌烦情绪油然而生,这样也很难使学生长时间关注课堂,整节课的效果也就事倍功半。在复习中,教师应根据课程目标,立足学生的已有知识,从促进学生深度思维出发,创设物理实验情境。实际教学中,教师应注意视频展示的物理实验情境要抓住学生的心理特点,以吸引学生的注意力。对错误实验操作视频,学生在好奇心的驱使下,乐于寻找视频中的错误操作,因此,学生会不由自主地进入课堂复习。学生在问题的解答中,不但实现了对知识的回忆与优化,而且促进了知识的内化。

片段1.看视频,找错误

师:大家观看一段视频,视频内容是老师做实验的过程,你们看看是否有做错的地方?

视频内容:伏安法测电阻实验电路的连接过程,但在连接过程中开关没断开,滑动变阻器接线柱接好后,没有将阻值调到最大。

学生听说可以看视频,顿时注意力都集中在视频画面上,都想找出老师的错误。因为这个错误明显,学生很容易找到,学生有了成就感,也就来了兴趣。此时教师应趁热打铁继续追问:“这样的错误操作会造成什么后果?”学生思考、讨论,使复习教学由表面的热闹进入知识回顾的状态。为了保持并延续学生被激起的复习热情,紧接着播放第二段视频。

视频内容:同样是实验电路连接过程,但电流表、电压表接线错误。(视频在闭合开关前暂停播放)

师:这个视频中,老师的操作又有什么错误?

生:电流表、电压表的正负接线柱接反了。

师:如果没有及时发现错误,就闭合开关会出现什么样的现象?

生:指针反向偏转,有可能损坏电流表、电压表。

(学生七嘴八舌地回答,说明已经有更多的学生参与到课堂复习中来了。)

师:如果相同电路闭合开关后电流表、电压表出现了下一段视频中的现象,又是什么原因造成的?

第三段视频的内容是电流表、电压表的表盘特写,此时指针偏转的角度很小。这个视频进一步拓展了复习的内容。此时学生已经完全投入到这节课的复习中,思维也被调动起来了。

以上复习教学,采用了学生熟悉和喜爱的视频方式,充分利用了学生的好奇心,用学生易接受的方法——找错误,开展教学。复习的内容通过提问、追问层层推进,逐步调动学生,让学生参与课堂复习。复习教学中,教师用视频呈现学习主题,从不同方向、不同途径设置问题,引导学生复习尽可能多的知识点,从大量感官现象出发,通过对现象的描述分析,促进发散性思维,提升物理素养。以错误实验操作情境视频作为教学手段,教学主题明确、重点内容突出、情境真实、教学安排紧凑,使复习教学由浅层复习逐步过渡到深度复习。

二、巧用实验情境视频厘清易混知识,培养学生的思维能力

完成新授课后,学生的知识结构基本上是“点状散存”的,学生对知识点之间的层级关系多数没有厘清,知识关联结构不理想,从而影响了学生运用知识解决实际问题的能力。电学实验中有三个重要实验,分别是探究电流与电压、电阻的关系,伏安法测电阻和伏安法测电功率。对比分析这三个实验的共同点是电路相同,需要测量的物理量都是电流和电压,但是它们三者的实验原理、数据分析、实验结论不同,在这些相似的情形下,部分学生由于认知能力所限,容易造成混淆。为了帮助学生厘清这三个实验,达到对知识的深度理解,笔者将实验过程录制成视频并精心设计问题。

片段2.看视频,辨实验

师:观看视频,判断是在做什么实验?

視频内容:伏安法测量电路的连接。(在闭合开关前暂停视频播放)

师:请同学们写出用视频中的电路可以完成的所有实验。

生1:伏安法测电阻。

生2:伏安法测电功率。

学生回忆学过的实验,并在纸上写出。这个问题的设计有两个意图,一是引导学生回忆几个相关电学实验,感悟这类实验的共同特点;二是培养学生严谨的科学态度及在处理问题时抓住主要矛盾、合理忽略次要因素进行模型建构的科学思维能力。在这个问题的基础上,为了引导学生有效理解这几个实验,笔者设计了以下问题。

师:这几个实验有哪些不同之处?完成下面表格。

此问题的设计注重发展学生的高阶思维,培养学生的思维能力,已知共同点,找出不同之处,并以此促进学生对这几个实验的领悟和对知识内核的理解。教学中,教师充分发挥了视频的导学功能,通过有思维价值的问题,引导学生回忆、分析、对比、争论,从而使学生对这几个实验有了更进一步的理解。

三、創建电路故障情境视频,启发学生深度思维

在复习教学中有效的实验情境,不但能引导学生回忆所学的知识,而且能让学生展示真实的想法。采取恰当的教学策略,重现学生头脑中的真实问题,才能有效促进学生深度思维。在“故障电路的判断与处理”的复习教学中,教师可精心预设电路故障,巧妙设问,暴露学生的错误认知,了解学生的真实想法。

片段3.观察现象,分析故障

故障情境视频1:连接伏安法测量电路后闭合开关,来回移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数始终为零,电压表的示数接近电源电压,此时视频暂停。

师:你认为可能是电路中的什么位置出现故障?是短路还是断路?为什么?

生1:滑动变阻器接触不良,断了。

生2:电流表短路了。

生3:滑动变阻器接线柱短路。

学生的回答多种多样,但多数只是停留在灵光一闪的猜测,是浅层思维,没有触及知识的深层本质。想要充分了解学生对知识的理解达到怎样的层次,就要让学生回答“为什么”,说出思考的过程,这样才能使学生深度思维。

片段4.巧用导线,找故障点

故障情境视频2:伏安法连接电路,当闭合开关后发现两电表的示数都为零,用一根导线短接不同位置。当导线短接在不同位置时,特写电流表、电压表的示数变化。

师:视频中的电路在开关闭合后,电流表、电压表的示数都为零,这是什么原因造成的?为了找出故障点,用导线短接在不同位置,电流表、电压表的示数有不同变化,从这些变化中可以判断出这个电路在什么位置有什么故障?

生:电流表、电压表的示数都为零,说明电路是断路,并且排除是灯泡断路。当用导线短接开关、滑动变阻器、电压表时都没有变化,说明这些地方没有断路。当短接在电流表两接线柱时,电压表的示数不再是零,电流表的示数仍为零,说明电流表的接线处断路。

在教学中,对学生的主张,教师不能简单地“肯定”,而是要继续追问,提出疑问,唤醒学生的思维意识。视频中创建实验故障,引发学生认知冲突,通过观察、分析、讨论,促使学生对电路故障的位置成因做出判断,在此过程中学生对电流、电压、电阻的特点又有了更进一步的理解。教师结合学生已具备的知识和思维能力,引导学生提出疑问、分析现象、解决问题。让学生通过现象分析、取证、讨论,最后发现故障点和故障原因,达到引导学生思维的目的。

四、视频展示实验意外情境,促进学生思维的深度发展

一直以来,用预设的实验结果和效果来博取教学的精彩是教师的不懈追求。然而,真实的实验过程、结果才是充满活力、充满灵性的实验课堂。师生在实验中一旦发现疑问,发生意外,就要尊重观察到的事实,并基于学生对知识的理解,引导学生对观察到的意外现象形成的原因进行猜想,并通过理论分析、实验验证,最终对实验意外做出科学的解释,使学生的思维向纵深发展。

[案例1]两个小灯泡串联,短路其中一个小灯泡,被短路的灯泡不会发光,另一个小灯泡更亮。这个现象是想当然的现象。但在学生分组实验中却有个别组出现了被短路的灯泡的灯丝有一丝暗红亮光的现象。此时学生感到疑惑,但因为他们是初学电路知识,知识贮备不够,教师即使做出解释,他们也无法理解。因此可立即用手机摄像记录下这个实验的意外现象。当学生完成电路知识的学习后,学生对电路已有较完整的认识。在复习课上用视频展示当时电路实验的意外情境,引导学生分析猜想其中原因,并进一步利用器材重现该实验现象,继而探究验证猜想,可使学生进一步完善原有的认知结构。

[案例2]在讲授并联电路时,教师通常会讲到并联电路各支路用电器互不影响,比如教室里的灯、风扇是并联连接的,打开或关闭其中一个,其他的不会受到影响。当学生在做“探究并联电路中开关的作用”实验时,就会发现并联的两个小灯泡,其中一个小灯泡的亮与不亮会影响另一个小灯泡的亮度。这些“隐形”现象能带给学生强烈的视觉冲击,使学生思维的矛盾转化为求知的动力。此时,教师可以引导学生思考,但因为当时还没学习电流、电压知识,学生是不能完全理解的。在完成新课学习后,复习课上借助视频引出学生初学电路时遇到的疑惑,再次引导学生质疑思考。质疑的过程是学生综合思考、推理、论证、表达的过程。能够极大地提升学生的科学思维层次,促进学生思维的深度发展。

用视频记录实验意外现象,在复习课上展现当时的实验情境,引导学生思考质疑,让学生猜想与验证。质疑与猜想是深度思维的特征,动手验证猜想是检验思维的最好方式。思维的深度发展取决于问题解决与所学知识的迁移应用,学生在面对新的问题情境时,善于梳理和把握新旧知识之间的联系,将已有的知识迁移应用到新问题的解决过程中,并促使学生进一步理解相关知识。

通过实验情境视频开展指向深度思维的复习教学,一方面要求教师积极开发、创新制作实验视频,另一方面也离不开教师课堂上有效的引导和学生主体作用的发挥。教师通过有效提问和追问,引导学生深入、系统地复习。教师在课堂上留足时间和空间,让学生思考、展示和交流。在师生间、生生间的交流碰撞中将学生的思维引向深处。实验情境视频,虽然形式上显得比较“微”,但内容上却表现出“精”和“巧”。将其用于复习教学能增加课堂复习容量,降低教学难度,拓展教学资源,使教学手段更为灵活,教学质量也得到提高。有利于学生较好地掌握物理实验原理,提升科学思维。

[   参   考   文   献   ]

[1]  李允和.基于“深度学习”的物理复习教学[J].物理教师,2020(1):89-91.

[2]  林君祥.基于学科核心素养的初中物理实验复习课教学[J].物理教师,2019(7):47-49.

[3]  吕波.浅析实验视频在初中物理教学中的优化策略[J].中学物理教学参考,2021(3):51-52.

(责任编辑 易志毅)

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