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初中物理教学如何渗透创新意识
【摘要】创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力,是国家、民族发展能力的代名词。一个民族要引领时代,就不能没有理论思维,更不能停止理论创新。初中生正处于长身体、长智慧、自我意识觉醒的重要时期,在初中物理教学中巧妙地渗透创新意识,对学生进行创新意识的熏陶,往往能起到事半功倍的效果。
【关键词】初中物理;创新意识;创新情境
创新是人类和动物间的本质区别,是人类社会实践活动的根本属性,意识的创新是创新的根本。初中学生没有高中生那样成熟,但是对一些问题的理解要比小学生深刻。初中物理教学渗透创新意识,不仅使原本没有接触过物理学科的初中生对科学产生浓厚的学习兴趣,同时体会到科研的不容易,对学生的人生观尚、价值观和世界观能起到一个良好的导向作用。初中物理课堂中隐含着丰富的创新意识教育时机,如果我们巧妙地将创新意识渗透到物理课堂的教学中,做到创新意识渗透合情合理,看似“无意”却又“有意”,会使初中生在不知不觉中受到潜移默化的影响。
一、创设物理课堂情景,渗透创新意识
(一)新课的引入创新
实验引入新课是物理课堂教学一种最常用的方法,实验现象直观、具体生动,实验选取得当、演示巧妙,可以使学生发生惊奇,产生疑问,从而激发学生的思维,符合孔子“不愤不启,不悱不发”的心得。
比如在教学“大气压强”时,用一端开口另一端封闭的玻璃筒装满水,在管口放一条直径比玻璃管稍小的自制“鱼”,头朝下,用手捂住管口,再将玻璃管倒过来,放手,水往下流,“鱼”却一个劲往上“冲”,举座惊讶。这时设问道:是什么在推动“鱼”往上游?学生非常迫切要解开谜团,于是热情高涨。一直将这一节课推向高潮。
(二)初中物理面积、体积单位换算创新
长度单位的换算相对难度要小,而且在小学数学早有接触,学生比较熟悉。在此不再赘述。而面积单位是一个复合单位,它的换算关系可由长度单位间的换算求得。常用面积单位有:m2、dm2、cm2。第一步写出对应的长度单位及其进制,这是再简单不过了。第二步将长度单位进行平方,变成面积单位,这第三步将进制进行平方,计算出结果便可以了。
也就是说1m2=102dm2,1m2=1002dm2=104dm2,将m2
换算成dm2,应乘以102,反之除以102;将m2换算成cm2,应乘以104,反之除以104.。
求得体积单位换算关系的方法与面积单位的极为相似。同样以常用的体积单位为例,常用体积单位有:m3、dm3、cm3。第一步写出对应的长度单位及其进制,第二步将长度单位进行立方,变成体积单位,第三步将进制进行立方,再计算出结果。
也就是说1m3=103dm3,1m3=1003dm3=106dm3,将m3换算成dm3,应乘以103,反之除以103;将m3换算成dm3,应乘以106,反之除以106。
故此,我们大可不必花时间去死记面积单位、体积单位的换算关系,只要掌握好方法,随时随处都可以把这种“关系”给运算出来。全新的学习方法不仅能提高学习的学习效率,降低学习难度,提高学生的学习兴趣。
(三)密度单位换算创新
密度单位也是一个复合单位,在国际单位制中,密度的基本单位是:kg/m3,常用单位有:g/cm3,是由质量单位与体积单位组合而成。要弄清楚kg/m3和g/cm3之间的换算关系,我们可以分别将密度单位中的质量单位与体积单位进行单位换算,再计算出结果,就可以了。具体算法如下:
也就是说将kg/m3换算成g/cm3要乘以1/1000,
或者是乘以10-3,又或者是除以1000;反之将g/cm3换算成kg/m3只要乘以1000就可以了。
掌握这种运算出来的单位换算方法,不但给密度单位的换算带来很大的方便,还能进一步理解密度这一物理量,使一些涉及密度计算的问题变得简单,有效减轻学生的学习负担,提高学习效率。
二、妙用“温故而知新”,渗透创新意识
温故而知新指的是温习旧知识在能力范围内,得知新的理解与体会,获得新的知识。再次温习旧知识能有新的理解和体会,或许偶尔能做到,但是要获得新的知识,学生只能是在老师的词语解释中听过,实际应用却是未曾遇过。而初中物理“内能”的概念是比较抽象,难于理解,指的是物体内所有的分子动能与分子势能的总和。但如果老师不急于讲解,而是在学习之前先引导学生温习“动能”、“重力势能”和“分子的热运动”的概念,让学生清楚:物体由于运动会具有动能、由于被举高会具有重力势能,而分子间有间隙,还在不停地做无规则的运动,并存在作用力。
物体只要运动就会具有动能,那么分子在运动是不是也应该具有能量?这种能量我们称之为分子动能。物体离开地面这所以具能重力势能,是因为物体和地球之间相互吸引而产生的,那么分子有间隙,又存在着相互作用力,是不是还存在着另一种能量?这种能量我们称之为分子势能。在物理学中我们把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做内能,从而顺利地获得了新的知识。
三、巧解难题,渗透创新意识
在解题过程中也可以别出心裁地进行巧解甚至是妙解从而渗透创新意识。
如2017年广东中考第18题:
小明用天平、烧杯、油性笔及足量的水测量一块鹅卵石的密度,实验步骤如下:
(1)将天平放在水平桌面上,把游码拨至标尺零 刻度处 ,发现横粱稳定时指针偏向分度盘的右侧,要使横粱在水平位置平衡,应将平衡螺母往 左 (选填“左”或“右”)调。
(2)用调好的天平分别测出鹅卵石的质量是:31.8g和空烧杯的质量是90g。
(3)如题18图甲所示,把鹅卵石轻轻放入烧杯中,往烧杯倒入适量的水,用油性笔在烧杯壁记下此时水面位置为M,然后放在天平左盘,如题18图丙所示,杯、水和鹅卵石的总质量为 161.8 g。
(4)将鹅卵石从水中取出后,再往烧杯中缓慢加水,使水面上升至记号M,如题18图乙所示,用天平测出杯和水的总质量为142g,此时杯中水的体积为 52 cm3。
(5)根据所测数据计算出鹅卵石的密度为2.65 g/cm3。
(6)若小明在第(4)步骤测量过程中,用镊子添加砝码并向右旋动平衡螺母,直到天平平衡,此错误操作将导致所测密度偏 大 。
这道题阅读量大,难度大,若按照常规思维很难让学生接受。因为此实验的目的是测“密度”,其原理是,而题目开始便告诉了我们鹅卵石的质量m=31.8g,欲求出密度,重中之重是测出其体积,所以后面所做的事都是为了鹅卵石的测体积。将图甲中的鹅卵石从水中取出后,再往烧杯中缓慢加水,使水面上升至记号M,所加水的体积便是鹅卵石体积,但是没有量筒量杯,我们无法直接测得水的体积,从而得知鹅卵石的体积。只能从加入的水的质量入手,求出水的体积继而得知鹅卵石的体积。题中第(3)问告诉了我们原来杯、水和鹅卵石的总质量为161.8g,取出鹅卵石再加入水后总质量为142g。到底加入了多少克的水,很难找到解决问题的突破口。可以是这样计算:142g-(161.8g-31.8g)=12g;又或这样计算:52g-(161.8g-90g-31.8g)=12g。但是这么复杂的数学思维,初中学生难于接受。这时我们要是将31.8g的将鹅卵石又放回水中的话,那么其总质量便是:142g+31.8g=173.8g,轻松地可知道所加入水的质量为:173.8g-161.8g=12g。所有的问题便迎刃而解。
又如2015年广东中考第22题,尽管这道题至此尚有少许的争议性,但其作为中考题出现,便会对初中的复习产生一定的导向性。
如题22图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总质量为600g,杯的底面积为100cm2,将一个质量为600g、体积为300cm3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中(烧杯的厚度忽略不计,杯内水没有溢出,g=10N/kg)。则:
⑴物体A的密度是 2 g/cm3,当物体A的一半浸入水中后,如图,水对烧杯底部的压强增大了 150 Pa。
⑵物体A所受的浮力为1.5 N,细线对物体A的拉力为4.5N,台秤的示数为 7.5 N,此时烧杯对台秤的压强为 750 Pa.
其中第(2)问的第三空,着实难以让学生接受和理解,台秤的示数既不是杯和水的总重,也不是杯和水及物体A的总重,而是杯和水的重力加上物体A所受的浮力。但如果我们换一种思维模式去思考:烧杯和水的总质量600g,其重力为6N,长方体实心物体A质量600g,重力也是6N,若此时将细线剪断,那么台秤的示数为:6N+6N=12N,可是细线所承担的拉力为4.5N,所以台秤的示数为:12N-4.5N=7.5N,那实在是太简单不过了。所以采用创新的思维方式解决难题,能将难题变得简单、甚至有趣、激发学生的学习兴趣。
四、应用物理科技创新素材,渗透创新意识
初中物理主要是学习基础知识掌握基本技能,是一门以观察、实验为基础的学科。似乎与科技创新联系不起来,物理源自生活,又回到生活,科技更是如此,所以科技创新与我们的物理课堂一定有交集。如学习了“惯性”之后,为防止惯性造成的危害,我们最容易想到的是“系安全带”。但如果汽车的速度太快,安全带是起不了作用的。试验数据表明,当车辆行驶速度达到160km/h的时候,车辆遭遇爆胎,死亡率高达100%。解决汽车高速爆胎成为世界难题。
吉利BMBS系统(爆胎监测与安全控制系统)使汽车在爆胎后,及时制动爆胎车轮对应一侧正常车轮产生的制动力大于或接近爆胎车轮的滚动摩擦力与制动力之和,增大车轮与地面的附着力。并启动防抱死制动系统,使车轮滑移无法形成,以确保车辆不会向爆胎方向偏航,快速降低汽车的行驶速度,彻底化解爆胎风险。该技术成为世界上唯一受专利保护的汽车类主动防御技术。通过介绍事例,可以让学生感受创新科技对人类生活的重要意义。
结束语
在初中物理教学中渗透创新意识,笔者只是做了一点有益的探索和尝试。培养具有创新意识和创新能力的跨世纪人才是一项伟大而艰巨的系统工程。初中物理课堂处处透着新意,作为物理教师的我们要处处留心挖掘教育素材,时刻总结创新意识教育的效果,不断修改和完善教育计划,改进教育方法,将创新意识渗透到初中物理教学之中,使学生在学习物理知识的同时接受创新意识的熏陶,起到润物细无声的效果。
参考文献:
[1]梁建俊.在初中物理教学中培养学生的创新思维能力.素质教育,2015.
[2]阎海生.在初中物理课堂中如何创设思维冲突.培养学生的创新思维能力,2014.
[3]陈庆涛.在实验教学中培养学生创新意识的实施策略.数理化解题研究,2023.
[4]花彧.立足数学课堂,培养学生创新意识.文理导航,2023.
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