9月19日,在江苏省常州高级中学物理课堂上,徐展老师以显微镜下的花粉微粒运动为切入点,通过精心设计的实验和探究性教学模式,引导学生从多个维度理解布朗运动背后的科学原理。这堂课不仅深化了学生对物理现象的认知,更通过提问、实验和讨论,培养了学生的科学探究能力和批判性思维。
第一阶段:观察引导问题——以疑问为中心的教学设计
课堂一开始,徐展老师用显微镜展示了水中花粉微粒的运动。学生们通过仔细观察,发现花粉颗粒在水中不停地做无规则运动,幅度虽然很小,但无法忽视。这一现象引起了学生的好奇心,他们纷纷提出疑问:
· 为什么花粉会进行这种运动?
· 运动的幅度为什么不大?
· 是什么驱动了这种运动?
· 这种现象出现的条件是什么?
通过对这些疑问的归纳和整理,徐展老师引导学生意识到,提问是科学探究的起点。科学的发现往往始于对常见现象的深入思考,而提出恰当的问题是开启科学研究的关键。
第二阶段:实验探究与方法引导——方法论的渗透与学习
在帮助学生理解现象的基础上,徐展老师引导学生探讨了科学家们探索这一现象的方法。首先,学生通过显微镜仔细观察了不同时间段内的花粉运动轨迹,记录下微粒的随机运动轨迹。随着时间的推移,学生们逐渐得出一个结论:花粉的运动是无规则的,并不遵循任何特定的模式。这一观察结果让学生意识到,表面上看似简单的现象背后,可能隐藏着复杂的物理规律。
在这一过程中,徐展老师强调了“观察现象 提出疑问”的研究思路,学生不仅通过实验看到事实,更学会了如何通过现象提出科学问题,进而设计实验来验证自己的猜想。
第三阶段:从实验到验证——深入探讨科学问题的本质
为了让学生进一步探究布朗运动背后的原因,徐老师引导学生开始思考如何通过实验设计来验证假设。例如,学生们提出了以下问题:
· 改变水温会影响花粉的运动吗?
· 不同种类的花粉是否有不同的运动轨迹?
· 如果引入外界因素,如电场或磁场,运动会发生变化吗?
通过引导学生控制不同实验变量,徐展老师帮助他们理解实验设计的核心——变量控制和假设验证。学生们逐渐意识到,科学探究不仅是观察现象,还需要系统地控制变量,改变条件,设计出能够回答研究问题的实验。
第四阶段:系统性思考——构建完整的科学方法体系
在课堂的中后段,徐展老师引入了文献法,让学生了解历史上关于布朗运动的研究进展。通过学习达尔文与布朗的对话,学生了解到早期科学家对花粉运动的解释尚未深入。学生提出:“花粉是否因为生命特性而运动?”对此,徐展老师提出可以用灭活实验,用酒精杀死花粉微粒,结果发现花粉依然在运动,证实了这种运动与生命特性无关。
这一实验启发了另一名学生提出进一步的假设:将有机花粉替换为无机微粒是否会影响运动?实验结果显示,微粒的运动依然存在,这让学生更明确地认识到,这种无规则运动与微粒的生物特性无关,而是与微观粒子的基本物理性质相关。
在引导学生进行实验的同时,徐展老师还强调了历史文献的重要性。他介绍了爱因斯坦在布朗运动研究中的贡献,以及佩兰的实验如何验证了爱因斯坦的理论,最终帮助科学界解决了“原子是否存在”这一大问题。通过学习这些历史案例,学生们了解到科学探究是一个长期积累、不断完善的过程。
结语:疑问与方法——科学探究的核心
在总结阶段,徐展老师与学生一起回顾了整个探究过程,帮助学生从更深层次理解布朗运动。花粉的无规则运动是由于微观粒子受到液体分子碰撞的结果,温度越高、微粒越小,这种运动越显著。通过这堂课,学生们不仅得出了科学结论,还掌握了科学探究的方法论。
徐展老师借此机会指出,科学研究的本质是提出疑问、设计实验、分析结果和得出结论的循环过程。他强调,学生在学习科学时,应当不断提出问题,并通过实验和数据分析来找到答案,这远比记住已有的知识更为重要。
强基班教师探讨:疑问与方法的教学改革
在课堂结束后,徐展老师邀请了强基班教师进行座谈,讨论如何在强基班教学中加强学生的科学素养培养。省常中虞老师指出,当前的强基班教学过度强调解题能力,忽视了学生提出疑问和探究问题的能力培养。学生缺乏对物理现象的深层次思考和对科学研究方法的掌握,长此以往,将无法适应未来的科学挑战。
华罗庚中学赵老师也表示,目前强基班中的大量刷题虽然短期内能够提高成绩,但学生的科学探究能力和问题意识却未得到应有的培养。科学教育不仅要让学生掌握理论,还要引导他们理解知识的来源和背后的逻辑推导过程。
徐展老师总结道,物理教学不仅要教会学生解题技巧,还要帮助他们体验科学研究的全过程——从提出问题到验证假设,最后得出结论。这一系列过程能够帮助学生建立科学思维,并培养对科学问题的持续兴趣。
教育的目标:培养探索者,而非解题机器
在这场教学反思中,省常中韩书记指出,强基班的目标是培养拔尖创新人才,而不是单纯的做题高手。未来的科学探索要求学生具备提出问题、设计实验并解决问题的能力,而不是简单的重复已有的知识。通过今天的课堂,教师们应该认识到,学生提出的问题和探索的过程,远比得出答案更有价值。
韩书记强调,人工智能时代正在改变传统教育模式,教师的职责不仅是传授知识,更是引导学生不断提出新问题、探索未知领域。通过疑问和方法的引导,教师可以激发学生的好奇心和创新能力,真正培养出未来的科学探索者。
结语:疑问与探究驱动物理学习
这堂以布朗运动为主题的物理课,成功地展示了如何通过疑问和探究来推动学生对科学现象的理解。徐展老师的教学模式不仅揭示了布朗运动背后的物理原理,更让学生体验了科学研究的全过程。在科学的道路上,疑问是驱动力,而探究方法则是通向答案的钥匙。