時間:2024-01-11 16:57:47
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇初中物理中常用的實驗方法,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
一、控制變量法
在多個因素同時存在的物理實驗中,先考察其中一個因素對研究問題的影響,而保持其他因素不變的實驗方法叫控制變量法。控制變量法是最常用的實驗方法之一,在對多個因素同時起作用的實驗探究過程中,我們都要用到控制變量法。
例如,在著名的“歐姆定律”實驗中。歐姆雖然事先知道:電壓和電阻的變化都會影響到電流的變化。但如果電路中的電流發生了變化,到底是由電壓變化引起的還是由電阻變化引起的呢?歐姆認為:如果能控制電壓不變,那么電流的變化就是由電阻的變化引起的;如果能控制電阻不變,那么電流的變化就是由電壓的變化引起的。他的實驗思路是控制變量法應用于實驗探究的一個典型范例。正因為歐姆選擇了正確的實驗方法,再加上他十年的不懈努力,才最終在電學方面做出了巨大的貢獻,電阻的單位也用他的名字來命名。
又如,探究“降落傘在空中滯留的時間”“壓力的作用效果與哪些因素有關”“影響電阻大小的因素”等實驗都應用了控制變量法。
二、 等效替代法
在保證某種效果相同的前提下,將實際的、復雜的物理問題和物理過程轉化為等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程來處理的方法叫做等效替代法。
等效替代法能將復雜的問題簡單化,是物理學中常用的一種實驗方法。在“曹沖稱象”故事中,聰明的小曹沖就是利用了等效替代法,才解決了其他文武大臣都無法解決的難題,從而千古留芳。
又如,在現代電子技術中,在分析一些復雜的電路時,人們常常只關注整個電路(或電路中的某一部分)的輸入、輸出關系(即電流和電壓的變化關系)。這樣我們就可以用一個簡單的電路來代替復雜的電路,使問題得到簡化,這個簡單電路就是復雜電路的“等效電路”。另外在研究“合力”“等效電阻”等實驗中均應用了等效替代法。
三、類比法
在認識和研究一些比較抽象的物理概念和規律時,我們常將它與生活中熟悉且有共同特點的現象進行類比。這種化抽象為具體、化難為易的方法叫做類比法。
類比法對物理學的發展,對學生學習物理有著巨大的作用。例如,在研究“電流與電壓的規律”實驗中,我們先把“電流”和“水流”、“電壓”和“水壓”進行類比,然后根據“水流”和“水壓”的特點提出種種猜想來研究“電流”和“電壓”的規律,從而使問題得到解決。
在教學實踐中我曾有利用“類比法”成功突破實驗難點的一個案例,供大家參考:
內容:九年級上冊第一章第三節《比熱容》。
實驗課題:比較不同物質的吸熱能力。
實驗現象:相同質量的水和沙吸收了相同的熱量后,水的溫度上升得少而沙的溫度上升得多。
思考問題:水和沙相比哪種物質的吸熱能力更強?
由于“吸熱能力”這一物理現象比較抽象,同時學生受“溫度高的物體吸收熱量多”這種思維定勢的影響,幾乎所有學生都誤認為是沙子的吸熱能力更強。
為了突破這個難點,我把“兩種物質的吸熱能力(比熱容)”與“兩個人的喝酒能力(酒量)”進行了類比,并提出這樣一個問題:“質量相同的兩個人,都喝下了一瓶相同的啤酒。其中一人面不改色,體溫上升得少;另一人面紅耳赤,體溫上升得多。請問:誰的喝酒能力更強(酒量更好)?”
學生們笑呵呵地回答:“面不改色,體溫上升得少的人喝酒能力強。”當我再次問到:“在我們剛才的實驗中,水和沙哪種物質的吸熱能力更強”時,所有學生都答出了正確的答案:“水的吸熱能力更強。”教學難點得到了突破,“比熱容”這個復雜概念的教學也就迎刃面解了。
四、建模法
即將抽象的物理現象用簡單易懂的具體模型來表示。
如盧瑟福提出用“原子核式結構模型”來表示“原子的結構”。物理學中用“磁感線”來表示“磁場的分布”規律,用“力的圖示”來表示“力挫群雄的大小”、“方向”和“作用點”等,都用到了建模法。
五、轉換法
即對一些看不見、摸不著的物理現象,或不易測量的物理量,把它轉換成看得見、摸得著的現象或物理量,來間接認識或間接測量的實驗方法。如根據“磁場對磁體有力的作用”來認識“磁場的規律”,利用“液體的熱脹冷縮的”性質來“測量溫度”等,都用到了轉換法。
六、實驗+推理法
如“牛頓第一定律”和“真空不能傳聲”兩個實驗用的都是這種方法。
七、其他方法
高考把對能力的考核放在首要位置,通過考查知識及其應用來鑒別考生能力的高低,但不把知識與能力做簡單對應。物理學科考查的能力主要有五種,它們分屬基礎的和較高的兩個層次。基礎層次的能力包括“理解能力”、“推理能力”和“實驗能力”,較高層次的能力包括“應用能力”和“探究能力”。其中對實驗能力的要求是“實驗能力是指針對具體問題,根據已有條件,運用已學過的知識和方法制定方案,通過實驗解決問題的能力。能獨立完成“物理知識內容表”中所列的實驗。具體要求如下:
①了解基本儀器的主要性能和使用方法,根據需要能合理選擇和正確使用基本儀器。
②理解實驗原理和方法。能夠控制實驗條件,排除實驗故障,正確進行觀察、測量、記錄實驗現象和實驗數據。
③分析和處理實驗數據,對實驗結果進行描述和解釋,對誤差進行初步分析和討論,評價實驗結論。”針對考試說明的要求,我們在一輪復習時對每一個實驗都作了詳細的講解和再現,那么在二輪復習時又該采取什么樣的復習方法呢?
在此階段,我們不應孤立地看待一個個實驗,而應該從這些實驗的原理、步驟、數據采集與處理方式上的異同上,給這些實驗分門別類,以多種視角重新審視和組合實驗板塊,分專題歸類復習,在這些實驗的組合板塊中挖掘一些功能,培養學生實驗意識。那么,分什么樣的專題呢?不同的老師會有不同的分法,是不是可以有以下的分類方法:
一、實驗裝置及其變化
1、打點計時器。如左下圖裝置
可提出問題:利用此裝置能測量哪些物理量?直接知道物體的位移和對應的運動時間,經過計算還可以知道一段時間內的平均速度、加速度等。進一步可以進行哪些實驗?研究勻變速直線運動,如果加上天平可以探究加速度與力和質量的關系即驗證牛頓第二定律、探究動能定理,如果將裝置豎起來,如右上圖,可以利用自由落體運動驗證機械能守恒。總結以上特點,都是利用打點計時器測位移和對應的運動時間,再根據運動特點計算速度和加速度。在思考有沒有可以替代打點計時器的儀器或裝置,如頻閃照相、位移傳感器、單擺、彈簧振子等,讓學生理解特點,拓展提高。
2、平拋裝置。再看如右圖裝置,可以進行哪些實驗?在地面上鋪上復寫紙和白紙或在右側立一豎直擋板可用來研究平拋運動,再在水平槽末端放一小球B可用來驗證碰撞中的動量守恒。讓學生思考試驗原理的巧妙之處,提高對實驗的理解層次。
3、電學實驗原理
如下原理圖能測哪些物理量?
可直接測出電阻R兩端的電壓和通過的電流,經過計算可知道R的阻值。上圖經過哪些變化可以進行哪些實驗?將電阻R換成電阻絲,將電流表外接再加上滑動變阻器、螺旋測微器、刻度尺等可以測金屬絲的電阻率;將電阻R換成小燈泡,將電流表外接,滑動變阻器用分壓接法等可以描繪小燈泡的伏安特性曲線;將電阻R換成滑動變阻器,電源用比較舊的干電池可以用來做測量電源的電動勢和內電阻的實驗。若果電流表量程過小怎么辦?可引出電表的改裝和多種電學實驗變換,讓學上多討論可以開闊思路、體會電學實驗的本質規律。
二、實驗數據的處理方法
1、利用圖像處理數據
例:測定電源電動勢和內阻
2、利用作圖處理數據
回顧高中所有做過的實驗,有哪些是通過幾何作圖法分析數據的?很容易想到驗證力的平行四邊形定則,利用測量出的力的大小和方向根據力的圖示法求合力,從而完成實驗驗證;當然還有幾何光學中的測玻璃的折射率,如右圖,不論下邊緣(虛線)的形狀如何只要能找到光線的出射點A即可,連接入射點和A點即可找到折射角,進而根據折射定律可求出折射率。幾何作圖法也是物理學中常用的方法應讓學生了解并應用于實踐。
3、利用數字公式處理
利用數字公式處理實驗數據可以說是學生相當熟悉的,但在高中物理實驗中哪些是只能用此方法處理數據的呢?引發學生的思考,用雙縫干涉測光的波長。當然還有些實驗不止用的一種方法,如研究平拋物體運動的初速度等。
三、實驗的思想方法
1、等效方法
通過不同的實驗,讓學生理解 “等效”的含義。如:驗證平行四邊形定則實驗中,兩個力的效果和一個力產生的效果相同,即都能使橡皮筋伸長到相同的位置,這就是等效;再如用電阻箱替代未知電阻,通過調節電阻箱的阻值時電路中的電流、電壓不變,則此時電阻箱的示數即為未知電阻的阻值,這是電學實驗中常用的等效方法;另一種 “等效”是在“碰撞中的動量守恒”實驗中,用小球的水平位移代替小球的水平速度,便于實驗數據的測量;還有一種,不過現在高考已不做要求了,就是用恒定電流場模擬靜電場等。等效的思想是物理學常用的思維方法,通過實驗復習可以加深對這種方法的理解。
2、累積法
一種是累積放大法,這在初中實驗中用過,如:測量一枚大頭針的質量,測量細金屬絲的直徑等,在高中實驗中哪些地方用過呢?測單擺振動周期,我們可以測單擺振動30次獲50次的時間再去求周期;還有一種是在驗證碰撞中的動量守恒實驗中用到的,即碰撞中小球落點的確定,是通過小球重復落下多次,在紙上打了許多點,求這些點跡的平均位置確定的。
3、控制變量法
這是研究物理問題常用的方法,從初中到高中一直沿用。如:研究加速度與作用力及物體質量的關系等。一般要分析兩個物理量間的關系時,都要用到此法。
4、留跡法
一般是在研究物體的運動時常用,如:紙帶上打點記錄小車的位置;用描跡法畫平拋運動軌跡,用沙擺顯示振動圖像等。
5、實驗儀器中用到的方法
長度測量儀器中,游標卡尺用到的方法可以稱為“差值法”;螺旋測微器中的方法可以稱為“螺旋法”;多用電表用到了 “變換電路法”等。這些都可以讓學生去研究、總結,通過對儀器原理的了解記住儀器的使用應該是較簡單的事了。
以上只是一些粗淺的分法,在后面還可以將實驗分成力學、電學、光學等幾個板塊。對于力學板塊,這是由驗證力的平行四邊形定則、研究勻變速直線運動、驗證牛頓第二定律、驗證機械能守恒定律、驗證動量守恒定律等實驗組成的一個大的實驗板塊,我們仔細去找找這些實驗與其它實驗板塊的區別。會發覺這些力學實驗無非就是在力、速度、加速度、位移、質量這幾個量上做文章而已。然后我們看看這幾個量是怎么測出來的,今后我們可以用同樣的方式去處理類似的探索式力學實驗。這些實驗告訴我們:位移用尺子量(精確度要求高用什么),質量用天平,時間可用打點計時器測量,速度與加速度可以用打點計時器打出紙帶測量,速度還可以用平拋的方式計算等等;電學模塊,包括描繪小燈泡的伏安特性曲線、測定電源的電動勢和內阻、多用電表的使用、示波器的使用等,這些實驗的共同特點又是什么?有沒有共性的東西?光學實驗不多,你能不能一一說出它們的特點?等等。
【關鍵詞】初中物理 實驗教學 培養創新能力
【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2012)11-0186-01
同志說:“創新是一個民族進步的靈魂,是因為興旺發達的不竭動力。”阿西莫夫說:“創新是科學房屋的生命力。”的確,二十一世紀,是創新教育的世紀,世界上許多國家,如美國、韓國等都把創新當做教育的重點。一個沒有創新能力的民族,難以屹立于世界先進民族之林。民族創新已關系到中華民族的發展前途。創新能力是改造世界的最大力量,它推動著科技的發展和時代的進步,創新教育當是教育中的重中之重。
物理是一門以實驗為基礎的學科,很多的科學結論都是在實驗中獲得的。通過做實驗,學生的觀察能力、設計能力及操作能力會大大提高,關鍵是在這一過程中,能更好地培養學生的創新能力。諾貝爾物理學獎得主高錕從小就喜歡做實驗,曾自制小炸彈,引爆后險些釀成禍端,但這種動手實踐的好習慣培養了他的創新能力,也成就了一位偉大的科學家。我們在物理教學中,如何通過實驗去培養學生的創新能力呢,筆者以為,應從以下幾個方面入手去做:
第一,設計實驗方案,培養創新能力:
設計物理實驗方案時,教師可根據實驗研究的目的,讓學生利用發放給他們的儀器設備,去自行設計切實可行的實驗方案。以前,我們在教學中,總是將實驗的步驟一步步地告訴給學生,學沒有了自己的思維和獨到的設計,嚴重扼殺了學生創造力。現在,我們把實驗方案的設計交給學生,不要怕他們失敗,愛迪生試用了上千次的實驗才發現的鎢絲是較好燈絲原料,而每一次失敗不僅為他們樹起了此路不通的標牌,更引發他們的思維、猜想、判斷與重試,這是通向成功的不二法門。
讓學生自己設計方案優點頗多:首先,學生在設計中使他們的發散思維得以培養,利于構建網狀的思維鏈。例如,我讓學生自己設計實驗方案去區分食鹽水和酒精溶液,允許學生從不同學科和不同角度去大膽設計,結果真讓人感慨群眾的智慧是無窮的:有的學生從物理學科的角度的設計,分別利用了密度、氣味、味道、沸點、導電性等來區分;也有的根據溶液的揮發性、可燃性等化學學科的知識來區分;還有的學生居然從生物學的角度,提出了根據生物細胞對溶液的反應去設計實驗。總之,通過設計實驗方案,開拓了學生思路,使學科間和知識點間的聯系增強了,有效培養了學生的創新能力。其次,通過模擬設計可以再現實驗的設計過程,體現思維的形成與發展,為思維的馳騁創造了無限的空間。再次,不同的實驗設計,是不同的思維方向,他們之間的交流與互補為學生思維的發展提供了有利的條件。
第二,研究實驗方法,培養創新能力:
在物理實驗的教學中,我們不僅要讓學生掌握實驗的具體操作和實驗技能,還要教給他們習得物理實驗的一些基本方法,讓他們在掌握基本方法的前提下去創造性應用。我們實驗中常用的“控制變量法”、“間接實驗法”、“替代法”、“疊加法”、“比較法”等是最基本的實驗方法,什么樣的實驗采用什么樣的方法,并不是一成不變的,這其中就有了創新的空間。例如,學習有關密度的問題,我們可以設計這樣的實驗去引發學生的創造潛能:第一步:在現有的實驗儀器幫助下,如何去測量生石灰的密度?(已給儀器有天平、量筒、水、溫度計、燒杯、刻度尺、密度已知的圓柱體物體、U型管);第二步:你可以做到幾種測量密度的方法;第三步:如果再給你哪些儀器你還可以有新的測量方法;第四步:這些方法中,哪種測得的數據比較精確,哪種方法比較簡單易行,哪種方法需要一些附加條件,請列表寫出實驗報告。學生一步步在老師的引領下,思維的空間打開了,每一種想法都閃爍著智慧與創造的火花。教師對于學生提出的各種方案,要多肯定,多組織討論,便于讓思維的星星之火形成燎原之勢。
第三,設置開放情境,培養創新能力:
創新思維適合在自由的空間中生存,在實驗中要讓學生的創新能力體現出來,最好先打破條條框框的束縛,給學生設置開放的實驗情境,引導學生以新奇獨特的自我視角去看待問題和處理問題,只有在自由想象與自由發揮中,才能最大限度地接近創造點。在實驗過程中,可以先放低條件,讓更多的學生有參與的主動性,當條件太多時,通過減少條件、克服困難去完成實驗,讓學生的思維緊張起來,創造性地使用已知和已有,一步步地去培養學生的創造力。一成不變地遵照課本上的步驟來執行,穩妥有了,創造丟了,教師不妨將教改的步子邁得大一些,把實驗的開放力度放得更大一些,這樣有利于培養學生的創新能力。例如,初三物理復習課上,我們可以設置這樣的開放型的實驗情境去激發學生的創造潛能:第一步,自己設計一個電路圖,去測量物體的電阻。畫電路圖對于學生們而言是很簡單的事兒,同學們很快就完成了;第二步,增加難度,進一步激發思維,要求學生只用一只電表(電壓表和電流表中的一只),一個定值電阻,一組電池和導線若干去測量未知電阻。同學們不斷研究,繼續修改方案。當他們的思維走入到山窮水盡之時,教師只需給予適當的點撥——可從公式出發去設計修改,學生們便有可能走到柳暗花明的地步,隨之,一個個成功的實驗方案出臺了,在相互的啟思中不同的設計方案不斷地出現、完善著。
第四,聯系現實生活,培養創新能力:
關鍵詞:探究性教學;師生互動;實驗教學;科學方法
新課程標準強調教學方式的變革,倡導探究式學習,注重學生自己動手、動腦探究科學規律、體驗科學研究的方法。科學探究既是一種重要的教學方式,又是學生的重要學習內容。
然而,在實際教學過程中,有許多教師誤解或曲解了探究性教學的內涵,導致在教學過程中出現這樣或那樣的問題,甚至怨聲載道,說搞探究性教學是折騰人。下面我就初中物理探究性學習過程中師生間如何有效互動、三維目標如何有效落實、課堂效率如何全面提升等問題進行了一些思考,并提出粗淺的意見,以期成為引玉之磚。
一、加強師生互動,共創和諧活躍課堂
教學實踐和心理學研究表明,初中學生有了一定的觀察能力、實驗能力和思維能力,但分析判斷能力還不成熟,自主性還不強,因此還需要給予正確的、及時的指導。
例如,在“平面鏡”這一節中,如果完全放開讓學生自主探究,即創設情境后,由學生觀察、討論、猜想平面鏡的成像特點,然后自行設計方案、小組實驗,檢驗自己的猜想是否成立,最終得出成像特點。但是,在實際教學過程中,有的學生甚至對教師的意圖不完全明白,效果自然不理想。這里面既有學生素質參差不齊的原因,也與教師“只放不收”有很大關系。如果教師、學生中任何一方不能積極、能動、自主、創造性地履行自身的角色,便失去了主體的特性,那么探究教學的目標也就不可能實現。
二、探究活動應允許學生出錯,探究活動重在過程
由于實驗條件、知識水準、操作技能等原因,學生的實驗結果和結論或許還存在問題。只有客觀公正,才能培養學生實事求是的科學態度,學生在“曲折”的探究活動中,知識與能力、過程與方法、情感與態度的三維教學目標才能得到有效的落實。
例如,在探究“影響摩擦力的大小因素”時,由于分組自主探究,學生的活動興致很高,大部分小組都歸納出了決定摩擦力的大小因素以及摩擦力的大小跟這些因素之間到底有怎樣的關系。但是,幾乎所有的實驗小組都沒有很好地注意該實驗的關鍵點――二力平衡:要勻速拉動彈簧測力計且拉力方向要水平拉動向前時,拉力F才等于摩擦力f;再就是探究滑動摩擦力與某一個因素間的關系時,要保持其他因素不變,即在實驗中控制其他量不變。
三、努力搞好實驗教學,將物理現象和規律客觀真實展現出來
探究性實驗作為物理教學一種重要的方法和手段,它把要研究的物理現象清楚地展現在學生面前,能引起學生的觀察、思考,便于學生認識物理概念和規律,具有事半功倍的效果,是深受學生歡迎的實驗形式,也是教師施展教學藝術的獨特方法。要想最大程度地發揮探究實驗的作用,在探究實驗中應當注意以下幾個問題。
1.提高實驗教學的可見度
教師要努力改進實驗裝置和實驗方法,克服空間上的限制,有條件的學校最好的辦法是使用數字展臺。提高實驗的可見度在演示實驗方面尤為重要。
2.增大實驗教學的可信度
探究實驗能否達到預期的效果,是實驗教學的關鍵。只有增大探究實驗的可信度,才能確保實驗的成功。為此,教師要搞好相關知識的復習,并要克服知識遷移的負效應。
3.增加實驗教學的趣味性
初中學生的年齡層次決定著增加實驗的趣味性才能更好地吸引學生,使之產生強烈的好奇心,激發出極大的學習動力,因為興趣是最好的老師。
在探究實驗的教學中,學生是實驗的主體,探究實驗的教學效果還取決于實驗本身以及教師的指導作用。只有充分注意以上幾個問題,并在實踐中進行合理有效的應用,才能按照《義務教育物理課程標準(實驗稿)》的要求,提高學生的綜合素質。
四、探究活動中必須用好適當的科學研究方法
在現行初中物理教材中,用到的科學研究方法比較多,概括起來有:控制變量法、等效替代法、轉化法、類比法、理想模型法、理想實驗法等。其中,用得最多、最實用的方法就是控制變量法。科學合理地用好這些研究方法,既可以事半功倍,還可以少走彎路,有利于科學探究活動的順利開展。
例如,由于電壓和電阻兩者都可能影響電流的大小,用實驗研究它們的關系時,應該先保持電壓不變,探究電流和電阻的關系;然后保持電阻不變,探究電流和電壓的關系;最后總結得出歐姆定律。另外,在研究電流產生的熱量與哪些因素有關時也應該用到“控制變量法”。
【摘要】引導初中學生探索物理實驗對于培養創新精神和動手實踐能力以及培養科學探索精神有著重要意義,本文在認識到物理實驗對學生發展的重大意義后,提出通過探索物理實驗過程中培養自我創新的學生需要做好的幾件事。
【關鍵詞】物理實驗;自我創新
【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】B【文章編號】2095-3089(2012)06-0144-01
實驗是為了讓學生通過觀察、研究來獲得知識,它真實地再現獲得知識的過程,有極強的說服力和感染力。實驗生動有趣,易形成懸念;它在創設問題情境上,激發學生的學習興趣,增強學生在學習中的積極性和主動性,引導學生追根求源探索知識上有極其重要的作用。實驗還可以培養學生規范的動手操作能力和觀察能力,同時也是培養學生創新思維和創新能力的重要途徑。實驗滲透著科學的探究方法,對養成良好的科學習慣,訓練意志品質有積極作用,是提高科學素質的重要途徑。
通過探索實驗培養自主創新型學生,要注意以下幾方面:
一、實驗前要引導學生大膽置疑,合理猜想
學生在學習新知識過程中,往往受思維方式的影響或與已有知識形成矛盾,構建新知識有了疑問和困惑。有的學生在研究阿基米德原理時,憑著往深水走時浮力變大的經驗會提出來:浮力大小是否與浸入液體的深度有關?或看到乒乓球在水中浮起來而鐵球在水中會下沉,提出浮力大小是否與物體的密度有關?教師對此應引導學生有根據地進行置疑,讓學生大膽地提出自己的問題。而學生不斷地提出問題是訓練發散性思維和創造性思維的好方法,學生有了置疑猜想,實驗就有了明確的目的。
二、鼓勵并引導學生設計科學合理的實驗方案
2.1做好探究性實驗。 物理老師在教學中常把探究性實驗變為驗證性實驗,老師已有結論,學生也做了預習,容易變成從結論出發觀察分析實驗。學生做實驗題的經驗也是如此。驗證性實驗不利于培養學生主動探索物理規律的能力,而探究性實驗對培養學生思維能力、創造能力、自學能力、觀察實驗能力及解決實際問題的能力有獨到的作用。在實驗教學中,要盡量再現實驗的設計過程,注重結合學生生活實際與經驗,不要一味理論探討。多讓學生想想:"為什么要這樣做?""換種方法行不行?"以此滲透物理思想,啟迪學生思路。
2.2選擇科學的研究方法。 有些實驗可采用控制變量法做一些對比實驗。所謂控制變量法就是為了弄清變化的原因和規律,當研究一個物理量與幾個因素間的關系時,往往先控制其它幾個因素不變,集中研究其中一個因素變化時所產生的影響。這是一種研究物理問題的常用的科學實驗方法。 乒乓球在水中浮起來而鐵球在水中會下沉,浮力大小是否與物體的密度有關?首先引導學生把與浮力大小有關的幾個因素找出來:液體的密度、排開液體的體積、還有學生置疑的因素深度大小,要求學生在設計實驗時控制液體的密度、排開液體的體積不變,改變掛在彈簧測力計下的物體浸入液體的深度,觀察彈簧測力計示數大小的變化。
2.3設計實驗方案時應考慮到可操作性。 指實驗方法和器材的選擇上要具有可操作性,既要切合實際,又要簡便易行,不繁瑣,安全可靠,實驗現象明顯,同時實驗步驟的設計也要具有可操作性 。不同學生的思維有不同的特點,面對同樣的實驗,學生會提出不同實驗方案,教師要充分尊重學生的探索過程,學生在進行探索實驗的過程中,有時會茫然不知所措,教師應給予適當的引導和點撥,使探索得以繼續進行。
三、過程中學會觀察實驗現象,分析實驗數據,得出科學結論
所謂觀察就是要有目的地辨明觀察對象的主要特征,注意發現引起變化的條件和原因。學生在設計方案時會根據實驗要求列出要測量的物理量的數據表格。由于實驗過程中各種外界因素的影響及實驗誤差的原因,實驗所測得的數據不能直接反映物理量間簡單的關系,引導學生通過對實驗結果的分析、論證,忽略次要矛盾,學會查特征、找規律,歸納實驗結果。分析實驗數據的方法還有作圖法。利用獲取的實驗數據繪制圖象來表示實驗結果,很容易從物理圖象中直觀地看出兩個變化的物理量之間的變化規律,看出物理量的變化趨勢,得出相關的物理結論等。
四、善于在實驗中再發現,再創新
教師在學生探索實驗時要尊重學生提出的問題,及時引導,培養學生的創新精神與勇氣。學生在實驗中觀察現象時往往會有新的發現。在研究水沸騰實驗時學生觀察水從開始加熱直到沸騰的現象時,教師可引導學生注意觀察水開始加熱時有小氣泡從燒杯底部升起,在向上運動過程中變小;而沸騰時有大量的氣泡從燒杯底部升起,越來越大,到水面破裂開。氣泡在不同時刻的不同變化,學生自然會有疑問,提出新的問題。
1 反思實驗目的
反思實驗的目的,可使學生知道實驗的目的性,理解實驗的做法,養成有目的做實驗的習慣,杜絕實驗的盲目性.
如“伏安法”測小燈泡電阻的實驗中,運用了電流表、電壓表、滑動變阻器,不會用這些器材顯然不能完成實驗;正確測出電壓和電流后用R=U/I可計算出電阻;實驗中進行了多次測量,是讓學生測出不同電壓(不同亮度)下的電阻值.在引導學生反思分析的基礎上得出實驗目的:1.進一步熟悉電壓表、電流表和滑動變阻器的使用方法;2.學會用電壓表、電流表測電阻;3.了解溫度也會影響導體的電阻.
物理實驗往往要進行多次測量,但多次測量的目的不盡相同.如測量定值電阻的實驗中,多次測量的目的是求平均值減小誤差;測量小燈泡電功率的實驗中,多次實驗的目的是讓學生發現在不同電壓下,流過燈泡的電流不同,燈泡消耗的實際功率不同,亮度不同,理解燈的亮暗取決于燈實際消耗的功率;探究杠桿平衡條件的實驗中,多次測量的目的是從眾多數據中找出普遍規律.
很多電學實驗用到了滑動變阻器,系統學習電學后引導學生反思使用滑動變阻器的目的,有助于學生理解并掌握滑動變阻器在電路中的作用.提問:為何連接電路時要將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處?反思:若不這樣電路接通電流過大時會損壞電路,起到的作用-保護電路;實驗時移動滑片起到的作用是什么?反思:滑片移動,接入電路中電阻線的長度變化,接入電路的電阻大小變化,電路總電阻變化,電路中電流變化,各部分電路兩端電壓變化,起到的作用-改變電路中的電流和各部分電路兩端的電壓.
2 反思實驗原理
實驗原理是實驗的靈魂,實驗器材的選擇、實驗步驟的設計都是圍繞原理展開的.反思實驗原理可根據實驗條件合理、正確地選擇器材,創新實驗設計;反思實驗原理可簡化實驗步驟,優化實驗方案;反思實驗原理可知道誤差來源,選擇最佳方案.
2.1 反思實驗原理,創新實驗設計
測密度的原理是ρ=m/V,常用方法是用天平測質量,用量筒測體積,然后用ρ=m/V計算密度.學習測力計后提示學生反思:用測力計能測出質量嗎?用測力計和量筒能測密度嗎?用測力計測出重力G,能算出質量m,用量筒測體積V,用公式ρ=m/V=G/gV可算出密度.
在學生識記水的密度的基礎上,提問:在飲料瓶中裝滿水能測出水的體積嗎?能知道瓶子的容積嗎?由于水的密度已知,測出水的質量,就能算出水的體積,水的體積等于瓶子的容積.反思:用此飲料瓶能測出鹽水的體積嗎?于是測體積的方法有創新,測鹽水(液體)密度的方法也有了創新.
伏安法測電阻的原理是R=U/I.完成測電阻的實驗后讓學生反思:(1)若沒有電壓表,只有電流表,該怎樣選擇器材測電阻?(2)若沒有電流表,只有電壓表,又該怎樣選擇器材測電阻?
沒有電壓表測電壓時,就要利用并聯電路各支路兩端電壓相等的規律.將定值電阻(R0)和待側元件并聯,先用電流表測出定值電阻中的電流I0,計算出定值電阻兩端的電壓U0,由于并聯電路各支路兩端電壓相等,所以待側元件兩端電壓U=U0;然后用電流表測出待側元件中的電流I,用R=U/I算出待側元件的電阻.問題(1)順利解決.
對于問題(2)可將定值電阻和待側元件串聯,利用串聯電路中電流處處相等的規律解決.
2.2 反思實驗原理,簡化實驗步驟
測定滑輪組機械效率的實驗原理是η= Gh/Fs,實驗后引導學生反思:若繩不伸長,s與h之間有何關系?公式能簡化嗎?繩不伸長時s=nh(n是吊著動滑輪的繩子的段數),η= G / nF.實驗中就沒必要測重物上升的高度和繩子自由端移動的距離,減少了實驗步驟,使實驗簡單易操作.
2.3 反思實驗原理,選擇最佳實驗方案
反思實驗原理,可使學生分析各種操作方法的誤差來源及弊端,選擇最佳的實驗方案.
測量鹽水的密度,若教師不干預,大致有四種方法.
方法一 先測出空燒杯的質量,將鹽水倒入燒杯測出總質量,計算出鹽水質量m;再將燒杯中的鹽水倒入量筒測出體積V,然后用公式ρ=m/V計算出鹽水的密度.反思:燒杯中的鹽水倒凈了嗎?由于燒杯沾水,使得鹽水體積測量值偏小,密度測量值偏大.
方法二 先在量筒中倒入鹽水,測出鹽水體積V,用天平測空燒杯的質量;再將量筒中的鹽水倒入空燒杯測出燒杯和鹽水的總質量,算出鹽水質量m; 用公式ρ=m/V計算出鹽水的密度.反思:量筒中的鹽水倒凈了嗎?由于量筒沾水,使得鹽水質量測量值偏小,密度測量值偏小.
方法三 用天平測出空量筒質量,倒入鹽水后測出鹽水和量筒的總質量,算出鹽水質量m,測出量筒中鹽水的體積V;用公式ρ=m/V計算出鹽水的密度.反思:量筒在天平上容易放穩嗎?由于量筒較高,放在天平上測質量時容易翻倒而打碎,故通常不用這種方法.
方法四 測出燒杯和鹽水的總質量,將部分鹽水倒入量筒,測出剩余鹽水和燒杯質量,算出量筒中鹽水質量m,讀出量筒中鹽水的體積V;用公式ρ=m/V計算出鹽水的密度.這種方法克服了前三種方法的弊端,測量值準確易操作,是用量筒和天平測液體密度的最佳方法.
3 反思實驗誤差
反思實驗誤差就是引導學生分析實驗中哪些因素對測量結果產生了影響,應該采取哪些措施減小實驗誤差.通過反思,使學生體會、理解減小誤差的方法,養成實驗時分析誤差、采取適當措施減小誤差的習慣.
學習誤差知識后,引導學生反思:幾位同學測量同一物理課本的長度結果完全相同嗎?不相同;同一學生在不同環境中,如高溫、低溫、有風、無風的環境中測量同一物理課本的長度,結果相同嗎?不相同.這說明實驗者及實驗環境會對測量結果產生影響,測量值有時偏大、有時偏小,產生誤差.如何減小這種誤差?多次測量求平均值,平均值更接近被測量的真實值.用厘米刻度尺和毫米刻度尺測量同一物理課本的厚度結果一樣嗎?不一樣.有什么不同呢?厘米刻度尺可準確測量到厘米位,毫米位是估計的; 毫米刻度尺可準確測量到毫米位,十分之幾毫米即零點幾毫米是估計的(在初中用刻度尺測長度,要求估讀到分度值的下一位).哪個結果更準確?用毫米刻度尺測得的更準確.這說明測量儀器也會給測量帶來誤差,儀器的分度值越小帶來的誤差越小.
4 反思科學方法
初中物理中運用了許多科學方法,反思科學方法有助于學生體會、熟悉相應的科學方法,理解科學方法的精髓,在解決問題的過程中模仿應用科學方法,掌握科學方法,形成解決問題的能力.
控制變量法是初中物理實驗中常用的探究問題和分析解決問題的科學方法之一.所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個因素中的一個因素的關系時,可將除了這個因素以外的其它因素人為地控制起來,保持不變,再比較、研究物理量同這個因素之間的關系,得出結論,然后再綜合起來得出規律的方法.它可將一個多因素問題轉化為多個單因素問題,使復雜的問題簡單化.
學習控制變量法后讓學生及時反思:當研究的物理量與多個因素有關系,具體研究時,變的因素是什么?不變的因素又是什么?讓學生明白:研究跟某個因素的關系時,只改變這個因素,其余因素都保持不變.如研究電阻與材料的關系時,除材料不同外,長度、橫截面積相同.
5 反思實驗注意事項
物理實驗要使用一定的儀器,按照一定的操作規程進行.每一個實驗都有其操作的注意事項,引導學生圍繞實驗注意事項進行反思,可以認清錯誤操作的危害性,從而規范學生的實驗操作,養成良好的實驗習慣.
關鍵詞:新課標;語文治課堂;創新能力培養
中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2014)06-118-01
新物理課程標準明確指強調:注重培養學生的創新精神和實踐能力。同志曾經說:“創新是一個民族進步的靈魂,是一個國家興旺發達的不竭動力。”中學生是國家和民族的希望,他們的創新能力關系到祖國未來的興旺發達,因此應及早培養他們的創新能力。物理學科課堂教學的自身特點和功能,決定了它對培養學生的創新能力上更具有得天獨厚的條件。因此,初中物理教師借此有利的平臺,把培養創新型人才作為課堂教學的主旨。那么在初中物理教學中應如何培養學生的創新能力呢?就此問題我課堂教學中做了些探索。
一、創設良好演示情境,激發學生的創新熱情
新物理課程標準指出:要善于創設良好的教學情景,激發學生的學習興趣。傳統的物理課堂,是教師表演的舞臺。教師只需具備兩樣東西:一張嘴,一支粉筆,就能“獨攬天下”,很少有師生互動,學生也沒有充分自由思考的時間,就更談不上什么創新能力的培養了。而情境教學以美為突破口,以情為紐帶,以思維為核心,因而對培養學生的創新意識,創新思維有著獨特的作用。
例如,在講授蒸發這一知識時,我改變了傳統的只是老師講做演示實驗的模式的教學模式,讓全班學生親自演示一個實驗:首先叫學生將手掌攤開,把手掌放在距離嘴大約15厘米處,然后讓學生張大嘴慢慢地對手掌呵氣,學生會感到手掌“暖烘烘”;然后,再讓學生將手掌攤開,放在同樣的位置,先閉嘴,然后嘴留一條小縫,用力向手掌吹氣,學生卻感到手掌“冷颼颼”。學生根據這樣的演示自然就學生會想:同樣從自己嘴里吹出的氣,理應溫度相同,可手掌上為什么兩次會有不同的感覺?自然學生創新探究的欲望就被激發起來了。我們教育也就可以圍繞解決相應的問題來展開教學。當然,在初中的物理教學中,有許多類似的簡易實驗、實驗現象與學生的原有認識相沖突,如“從漏斗口往下吹乒乓球,乒乓球競吸在漏斗上不往下掉”、“紙鍋燒水,紙不會發生燃燒”、“水生火”、“拉兩本頁碼交疊的課本,拉不開課本”等等,通過這些演示實驗,讓學生從中發現值得探究的問題,從而激發他們的創新熱情。
總之,良好的演示情景,不僅可以激發學生的興趣,而且有利于培養他們的創造性思維,教學也往往能收到事半功倍的效果。
二、營造良好的民主氛圍,培養學生的創新潛質
課堂作為教育活動的主陣地,理當成為培養學生創新意識的搖籃。然而,傳統的物理課上,很多物理教師高高在上,照本宣科,滿堂灌,脫離學生實際,灌輸式教學讓學生感覺知識是空洞的、枯燥乏味的,對所學內容不感興趣,積極性難以調動。如此教學,怎么能培養學生的創新能力呢?為此,我們要創設民主課堂,把課堂還給學生,讓學生成為課堂的主人。
例如,在教學《阿基米德定律》這一教學內容時,針對學生對影響浮力大小的因素存在許多模糊認識這一教學難點。我知道,如果僅憑教材中一個實驗,或者任憑老師的百般講解也是蒼白的,學生還是難以跳出這個“怪圈”。為此,我覺得只有把課堂還給學生,讓學生自己去探究解決,才能搞清楚這個模糊的認識,也唯有這樣才能培養學生的創新潛質。于是,我將此實驗由演示變為學生分組探索。首先,讓學生分組討論:猜想影響浮力的大小因素;接著再讓學生根據自己的猜想去驗證,通過自己動手來解決自己急需解決的問題。此刻學生們品嘗成功喜悅的心情更加迫切。八仙過海,各抒己見,集思廣益,采用物理學中常用的“控制變量法”設計出一組組簡便合理的實驗方案,課堂上人人動手,借助桌上已有的實驗器材,一試身手。
因此,初中生是思維最活躍的時期,因此,我們應該創設良好的課堂參與氛圍,多用發展的目光看待學生,就能為培養學生的創新意識構建新的平臺。
三、采用生活化的教學模式,提升學生的創新實踐
《初中物理課程標準》倡導以科學探究為主的多樣化的學習方式,讓學生主動地去體驗探究過程,在知識的形成、聯系、應用過程中獲得科學方法,鼓勵學生通過生活實踐、合作探究學習來提高創新能力。而自生活化的教學模式,不僅能使學生掌握科學的學習方法,而且能提高其創新能力和社會實踐能力,為未來的社會實踐作好充分準備。
讓物理課堂生活化,一方面可以鞏固學生的所學知識實現教學目標,另一方面科學結論與探究方法只有與實際相聯系,才能體現出知識和探究的價值。例如,學了“遠距離輸電”的知識后,可以要求學生通過調查自家附近變電站的電網設置情況,以及自己家里的電器功率與輸電線規格的問題,并提出解決的辦法。又如,當學習了有關能量的問題后,可以讓學生把這個知識和保護環境聯系起來,讓學生到相關的工廠、農村調查環境污染情況并提出改進措施等。通過這樣生活化的教學模式,不僅使學生掌握了科學知識與技能,同時又使學生的創新思維在實踐中得到了提升,更重要的是增強了社會責任感和愛國熱情。
【摘 要】課堂教學設計是上好一節課,提高課堂教學效果的前提與保證。教學設計的思想必須與課程標準的理念相一致,遵循學生的認知規律,倡導教師在課堂教學中注重方法的滲透。教師不僅要關注知識的學習,更要促使教學方式的多樣化,引導學生掌握一定的學習方法,密切聯系生活實際,做到學以致用,促進課堂高效,達到提高學生的物理學科素養的目標。
【關鍵詞】物態變化;善思導學;教學設計
【中圖分類號】G633.7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009(2017)03-0019-05
【作者簡介】胡展明,江西省贛州市贛縣區教育局教研室(江西贛州,341100)中學物理教研員,高級教師,江西省特級教師。
一、設計理念與流程
當今課堂教學存在的最讓教師頭痛的問題之一是學生不提問題。如果要引導學生提問題,重要的不是看學生提問的正確性、邏輯性,而是學生提問的獨特性和創造性。因為學生提出問題就是一個新的學習起點,而質疑能力是一個人最寶貴的能力之一,也是創新能力的重要表現。因此,在物理教學中,教師不僅不要怕學生提問題,而且要積極鼓勵和引導學生去發現問題、提出問題。教師只有在課堂中給予學生真誠的鼓勵,學生才敢于質疑;教師只有給予學生科學的指導,學生才善于質疑;教師只有努力創設民主、寬松和自由的教學氛圍,學生才能經常質疑。只有通過質疑和提出問題,學生的創新意識才能夠得到不斷強化,創新思維能力才能夠得以不斷提高。
基于這樣的現狀,在課堂上應圍繞著學生而展開教學。物態變化是生活中常見的一種物理現象,復習時可從兩方面展開,一是引導學生能準確去辨析物態變化的過程,二是讓學生能運用物態變化的規律與特點來解釋常見的物態變化現象。在這節課的教學設計中,我們不僅要積極引導學生回憶“物態變化”這一章的知識體系,也要在復習教學中滲透一些操作性強的學法,讓學生的知識與能力共同得到提高。同時,在復習教學過程中,要提高學生善于運用語言文字表達思維過程的能力,培養學生運用科學術語準確描述物態變化的過程與特點,達到精煉、準確的表達效果。對于“物態變化”復習課,可從以下五個環節來進行設計。
1.憶知識。
雖然我們在物理教學過程中倡導探究式學習,著重培養學生分析和解決問題的技能;但是絲毫不能放松對基本知識和基本技能(俗稱“雙基”)的學習,因為學習物理的各種能力都必須依賴于扎實的“雙基”知識,這是學好物理的前提與條件。不論是新課教學還是復習教學,教師應該采取有針對性的教學措施幫助學生來識記“雙基”知識,指導學生來構建整個知識的體系,利用各種有效的方法引導學生掌握一定的學習技巧,逐步培養學生全面掌握物理知識體系的習慣,達到提綱挈領的效果。
教學開始之時,先利用課堂知識小競賽的形式,組織學生回憶“物態變化”一章的重要規律與知識,觀察與判斷學生能否全面掌握其知識體系。如果多數學生在敘述中不能做到表達完整與全面,頻繁出現丟三落四的情況,教師就應及時調整提問的方式,從三種常見的固、液、氣狀態說起,接著導出三種不同狀態發生變化的六種物態變化過程,然后點明六種不同物態變化過程發生時伴隨著的三個吸熱、三個放熱情況,最后引導學生用“三六三三”(即三種常見狀態、六種物態變化、三個吸熱過程和三個放熱過程)來巧記本章的知識框架。
在進行知識的復習教學過程中,很多學生腦海中有彼此獨立的章節知識,而尚未從所涉及的知識內涵中形成整個知識體系,易造成“只見樹木、不見森林”的現象。為此,在復習教學中設計類似“三六三三”這種簡單扼要表述,能讓學生先從整體上去掌握對應知識的體系框架,然后對體系框架進行填充,讓框架內的知識逐漸“引”出,呈現一個較為完整的知識體系。此外,在進行復習教學中,教師要善于引導學生養成分類、小結、類比、歸納的習慣,讓學生對初中涉及的知識或規律達到“如數家珍”的效果。例如對視中物理中常用的“五大定律”(即光的反射定律、牛頓第一定律、歐姆定律、焦耳定律、能量的轉化與守恒定律)、“七個基本測量儀器”(即刻度尺、天平、鐘表、溫度計、電壓表與電流表、彈簧測力計、量筒與量杯)要非常清楚;七個物理基本常數(聲音在空氣中的傳播速度、光在真空中的傳播速度、水的密度、水的比熱容、重力常數g、一節新干電池的電壓、家庭電壓)要牢記于心;而在電學復習中,始終圍繞著四個基本電學物理量(即I、U、R、P)的概念形成、計算公式、測量電路、變化規律、實驗方案而展開。
2.會拓展。
結合物理實驗教學的特點,教師不僅要組織學生真正實現和體驗科學探究的基本過程,而且還要善于結合日常生活的情境來進行拓展,要善于帶領學生跳出傳統的教學“圈子”;結合學生的實際認知情況,對所用教材的內容進行大膽、靈活地加工處理;Y合當地生活情境的特點,對課堂進行突破性地拓展與延伸;借助教材中出現的“插圖”“小實驗”“想想議議”等材料和生活中的所聞所見來充實課堂教學的內容,以此來提高學生的觀察思考、類比分析和發散思維等能力。
由于六種物態變化的發生是有一定條件的,尤其是受到溫度的影響,因此認識溫度及使用溫度計來測量溫度顯得很重要,而用溫度計來測量溫度是學生應掌握的一個基本測量實驗。對于實驗室中的玻璃溫度計和醫療用的體溫計,學生普遍較為熟悉,基本能確定其測量范圍、分度值,也能準確記錄對應的指示溫度。然而,有些“變形”溫度計(即與實驗室中見到玻璃制溫度的外形不相同)也時常出現在生活之中,如家庭中常見的寒暑表、工業中使用的金屬溫度計、智能手機中“溫度顯示屏”、電子感應溫度計等。對于這些外形“陌生”的儀表,首先要引導學生去辨析這些儀表的測量對象,在儀表盤中找到記錄的單位,根據單位所對應的物理量來確定其測量對象及儀表類型;其次,在確定儀表的測量范圍時,可圍繞著“有刻度的看刻度、無刻度的看銘牌”標準,從而做出科學的判斷;接著,認清儀表中的分度值來準確記錄下對應的溫度大小。
這個設計遵循“源于教材、拓展教材”的思想,透過實驗室里常見玻璃管溫度計拓展到生活中其他類型溫度計,但仍然根據實驗室溫度計的設計原理、使用方法來進行類推,達到學以致用的目的。以此拓展到生活中常見的電壓表、電流表、桿秤、電子秤、氣壓表、天然氣表、水表、脈沖式電能表等,共同分析出它們的使用特點,達到舉一反三的效果。在復習教學中,倡導不拘泥于“陌生”儀表的外形,養成善于分析與挖掘其儀表原型,引導學生根據其儀表原型進行思考,了解這些儀表的制作原理和使用方法,在教學中真正去體現“用教材教,而不是教教材”的理念。
3.講規范。
俗話說“不依規矩、不成方圓”,其實在物理學習過程中,教師也要根據學科特點在教學中逐步滲透科學的育人觀,引導學生養成科學規范的好習慣和嚴謹治學的科學精神。這不僅僅體現在科學探究的過程中,而且也體現在學生書面表達與口頭表述之中。它不僅要求學生答題的科學性和規范性,也要求學生的文字表達符合條理性和邏輯性,要求學生能簡單運用初中物理專業術語,讓學生盡量做到嚴謹、準確、科學、規范地描述一個完整物理過程。因為這種規范是他們良好科學素養的體現。
鑒于不少學生在解釋相關物態變化現象出現詞不達意的情形,在此復習過程中先讓學生根據自己的理解來解釋一個生活現象,如“暑假間,銳銳在高原之旅中,看到一個奇怪的現象:在藏民家作客時,主人把剛剛擠下的牛奶放入一個陶罐中,而陶罐的周圍用浸了水的濕布嚴嚴實實地包裹著,然后放在屋外的烈日下暴曬;半小時后,主人從罐子里倒出了牛奶,銳銳一喝,清涼清涼的……請你用所學過的知識為銳銳解開這個秘密。(提示:陶罐是用優質粘土燒制而成的,它內部有許多細微的孔)”。學生面對陌生的情境,容易不知道從何尋找突破口,也不知道運用什么知識來解答,經常會出現不完整的解答。
為糾正類似的情況,可運用“五步法”來解釋物態變化的有關現象;教師通過拋出五個小問題:(1)明確是哪些物質參與了物態變化的過程;(2)分析這些物質遇到了怎樣的溫度條件;(3)指明這些物質發生了哪些物態變化過程;(4)確定變化后出現了怎樣的結果;(5)歸納最后形成了怎樣的物理現象。隨后,引導學生分別圍繞此五個小問題進行思考,運用流程圖的形式來逐一完成對應問題。如圖1所示,對此現象的解釋為:濕布中的水,遇到烈日下的高溫環境,加快了水蒸發,蒸發是一個吸熱過程,水通過陶罐吸收罐中牛奶的大量的熱,牛奶的溫度下降,感覺變涼了。這樣的表述顯得更精煉、更準確,體現了此現象一個完整的物態變化分析過程。
同樣,在涉及生活中的慣性問題時,教師也可引導學生通過類似的“四步驟法”來解釋日常生活中的慣性現象。在解釋自然生活中的慣性現象時,把握下列四點:(1)首先明確研究對象是哪個物體,或是一個物體的哪個部分;(2)要Y合題意,認真判斷研究對象原先處于什么樣的運動狀態;(3)再根據出現的條件,分析是哪個物體或這個物體的哪個部分受到外力而改變原先的運動狀態;(4)然后明確是哪個物體或這個物體的哪個部分具有慣性,仍要保持原先的什么運動狀態,此時會出現何種現象。只要運用這四個步驟(簡稱“四步驟法”)去分析與物體慣性相關的現象,把相關的內容串起來,我們就能把握解題的要點,讓文字表達真正做到言簡意賅。
4.善對比。
多年教學實踐表明,初中物理知識體系中有著不少“相依相伴”、“似是而非”的概念、規律、過程與現象。它們有的出現在概念與定義上,有的隱藏在一個物理過程的兩個不同方向中,有的則在不同的前提與條件下呈現出來……對于這些易混淆問題,在教學中常用對比分析的研究方法,多層次、多角度、全方位對它們作剖析,從概念的產生、形成、公式、單位、實驗與測量等方面進行比較,讓學生在對比分析中明確不同概念、相似規律的異同,達到澄清概念與準確掌握規律的目的。
由于本章中出現較多“成雙成對”的概念與現象(如蒸發與沸騰),在教學過程中可適當運用對比分析的教學方法,從生活中挖掘出一個教學素材,組織學生來思考分析常見的烹飪現象。例如“蒸酒釀蛋”是贛南客家人為歡迎遠道而來的貴賓的一道美食,把新雞蛋清、蛋黃、水和自制米酒等配料置于燉盅內,而燉盅則浸在大煲的水中,并用蒸架把盅和煲底隔離。當煲中的水沸騰后,盅內的酒水是否能沸騰?為什么?設酒水的沸點與水的沸點相同。
在組織學生分析此烹飪現象時,應側重于液體的蒸發與沸騰的產生條件來思考。可以運用對比列表來小結其異同(如表1所示),達到澄清模糊概念的效果。在物態變化中,許多知識與規律都可以運用圖表對比的方法來歸納記憶,如晶體與非晶體、晶體的熔化與凝固曲線、非晶體的熔化與凝固曲線、升華與凝華等。在初中物理知識的鞏固復習教學中,諸如柴油機與汽油機的比較、樂音的三大特征、光的反射與折射定律、功率與機械效率、電流表與電壓表的異同等都可以運用此方法達到觸類旁通、學習高效之目的。
5.重應用。
為了彰顯“從生活走向物理、從物理走向社會”的課程理念,在教學中要積極引導學生將知識轉化為能力,提高學生解決簡單物理問題和分析基本物理現象的能力。俗話說“會學不是目的,善用才是根本”,在“物態變化”這一章中,主要會涉及日常生活中的自然現象,涉及與物態變化相關規律的運用等,引導學生從物理學的角度來思考問題,用物態變化的物理術語來分析問題,讓知識內化為學生的一種應用能力,提高學生透過物理現象思考其本質的分析能力,提高學生的物理學科素養。
為此,在復習課堂中引入一個干濕球溫度計(如圖2所示),讓學生活學、活用溫度計及關注生活中其他溫度計的使用情況。由于干濕球溫度計是測定氣溫、氣濕的一種儀器,它由兩支相同的普通溫度計組成,一支用于測定氣溫,稱干球溫度計;另一支在球部用蒸餾水浸濕的紗布包住,紗布下端浸入蒸餾水中,稱濕球溫度計,濕球的紗布常常要換新的;當空氣干燥時,濕球溫度計的紗布蒸發快,吸熱多,兩個溫度計的示數差就比較大。兩個溫度計的示數差越大,說明空氣越干燥。當空氣中水蒸氣很多時,濕球溫度計的紗布蒸發慢,吸熱少,兩溫度計的示數差就小;兩個溫度計的示數差越小,說明空氣越潮濕。
此環節的設計主要是基于知識的應用與知識的積累,讓學生能應用知識規律釋疑,同時又讓學生在訓練中拓寬自己的知識面,對干濕球溫度計的工作原理有一個較為全面了解。這樣的設計思想是讓學生帶著問題進入課堂,然后在教師的引導下,學生逐步解決帶來的問題,也在師生的交流討論中產生更深層次的、更有價值的新問題,讓不斷出現的新問題來激發學生的求知欲,培養學生的觀察思考技巧,鍛煉學生的思維分析能力,為提高物理科學素養奠定基礎。
二、復習課教學精要
通過對“物態變化”復習課的教學設計分析,在今后的物理課堂復習教學中,我們還應該注意以下幾點,來確保復習課堂教學的高效。
1.摸清學情,明確方向。
教師的物理課堂教學行為始終與《義務教育物理課程標準(2011年版)》方向保持一致,日常教學行為不能偏離既定的方向,更不能由于教師個人的喜好而人為地加大難度與深度。在常態化的教學過程中,應該重視基本知識與基本技能,“提倡教學方式多樣化,注重科學探究”,發展學生的自學能力、思維能力與實踐能力。
我們分析各地中考試題發現,最普遍的填空題主要可分為直接記憶型、分析推理型和基本公式型三類。在此種考查形式中,家庭電路分析、物態變化的判斷、改變壓強大小、機械運動的判斷、凸透鏡的成像規律、簡單的熱現象、電路的簡單連接、物質的物理屬性等問題屢屢出現。它除了考查學生將所學過的這些知識與生活物理現象聯系的準確程度,也將考查點“回歸”到教材中的基本概念與規律,讓學生能用初中物理的專業術語來認識生活中的科學現象。
而對于選擇項的考查形式,通常分為最佳選擇題、比較選擇題、推理選擇題、圖像選擇題等。它關注學生綜合運用物理知識的能力,重視學生的知識遷移能力。如近年來,對生活中一些物理量的估算、交通標志指示牌、物質的物理屬性、二力平衡的條件與應用、電路中電表示數的變化、物理圖像在正確理解、熱學現象的綜合分析等問題較為關注,并也嘗試不同學科間的滲透,例如從傳統文化中的成語典故中去挖掘蘊藏著的物理知識。
2.激發興趣,學以致用。
為了讓物理課堂成為學生所向往的課堂,做個用心的教師是每一個物理教師的追求。教師要善于結合社會熱點來豐富物理課堂、激發學生興趣、引發學生思考,如當前最新的燈光上網技術,現代高超音速飛機,可彎曲智能手機,互聯網+(醫療、教育培訓、電子商務、智能廚房……),最大“天眼”,量子通信衛星,神州“十一”飛船等。
由“請文明使用車燈”“請給孩子安裝安全座椅”等公益性的廣告聯想到光的傳播、慣性與壓強等知識,利用地鐵中溫馨提示圖語(如“當心滑跌”“當心絆倒”“站好扶穩”“緊握扶手”等)聯想起力與運動在生活中的應用,收集宣傳部門為弘揚社會主義核心價值觀所繪制的宣傳圖畫可牽引出杠桿的平衡應用、透鏡成像等問題……這些都能正確引導學生在生活中養成仔細觀察的好習慣,利用身邊的事例來豐富教學課堂,能消除學生學習物理的恐懼感,能激發學生物理學習的興趣,真正體現學以致用的思想。
另外,教師可積極組織開展可行的社會調研活動,如:收集交通標識,調查周圍噪聲的來源與防護措施,近視眼的成因調查,收集生活中節水小常識,查閱資料整理我國質量計量儀器的發展史,手機發展簡圖等來充實物理課堂學習等。通過這些切實可行的教學舉措來延伸物理課堂,拓寬學生視野。
3.大膽實驗,“做”“學”相長。
近年來,在實驗探究教學過程中,教師要結合《義務教育物理課程標準(2011版)》中規定的20個學生必做的實驗進行復習;同時要結合社會生活、生產實際中常見相關的實驗現象,根據科學探究的幾個主要環節來對相關探究過程進行分析或評估。例如通過探究的實驗過程判斷出甲現象與乙因素是否有關(甲現象與乙因素有關或甲現象與乙因素無關等),甲現象與乙因素有怎樣的關系(是成正比還是成反比,是呈線性增大還是呈線性減小的關系)等。
另外,教師要善于通過提供的情景讓學生現場設計不同的小實驗來體驗科學的內涵,通過對教材中學生實驗或演示實驗的改進,通過對他人科學探究過程的評估來提高學生的理性思維能力、分析判斷能力。如通過建立家庭實驗室,在課外積極倡導一些有趣的親子實驗來融洽家庭氛圍,讓學生在家長的協助下,充分利用生活中的廢舊材料來展現物理學科神奇的魅力。也可以讓“沉睡”在實驗室的器材“動”起來,在確保安全的情況下,將這些器材打包給學生,讓學生有時間去完成探究過程,鍛煉實驗操作動手能力。
一、創設問題情境,倡導自由與開放式的追問風氣,進行啟發式教學,使學生積極投入到問題探究之中
科學探究是從問題開始,而問題產生于懷疑。懷疑―問題―思索是學有成就的必要條件。如果仔細研究高中化學教材里的許多實驗,的確都有編輯者合情合理的設計安排,緊緊扣住基本原理,倘若在教學中靈活使用,適時地在實驗教學中創設問題情境,做一些改進革新,增添趣味性,則更能吸引學生注意力,激發其觀察實驗的動力。例如,在學習原電池原理一節時,教師可以事先搜集干電池、鋰電池、鉛蓄電池等生活中常見、常用的能源展示后提出問題:“同學們是否想過這些電池為什么會產生電流提供電能呢?它們產生電流的原理是否相同呢?通過初中物理課的學習我們都知道,世界萬物的能量永遠遵循守恒定律,那么這些電池的電能又是由什么轉化產生的呢?”在這樣的問題情境中,學生必然先產生懷疑:“是啊,形狀、大小不一的各種電池的‘產電’原理可能一樣嗎?”進而就必然思索:“是什么產生的電能?又是怎么產生的呢?”這樣,學生求知、探索的欲望被激起后,自然就會積極主動討論、思索投入到尋求答案的探究活動之中。
二、提供探索問題的背景材料,使學生努力尋找解決問題的線索,運用探究式實驗教學模式,營造良好的探究實驗的課堂氛圍
仍然以上述實驗為例,學生懷疑、閱讀教材、思索后必然產生各種實驗方案。這時教師再不失時機地向學生提供符合教學要求的多種資料與信息,架設新舊知識之間聯系的線索,讓學生做有意義的選擇。本節課最好還是將演示實驗改為分組實驗,啟發學生思考:“將一片鋅片放入稀硫酸中,鋅片會溶解,鋅片上會產生大量氣泡,將一片銅片放入稀硫酸中不會有什么現象是同學們已知的事實,那么將鋅片、銅片一起放入稀硫酸中會有什么現象呢?再將鋅片、銅片用導線連接起來放入稀硫酸中又會有什么現象呢?”,這時學生頭腦中自然會想到幾種不同的結果,這也就相當于是探究學習過程中提出假設的階段,即引導學生有根據地進行猜測、聯想。帶著好奇與渴望,學生就會全身心投入到實驗中,并仔細觀察實驗現象,從而檢驗自己的猜想。當學生看到用導線連接后的鋅片、銅片放入稀硫酸中仍然是鋅片溶解,但不再是鋅片上產生氣泡,而是銅片上產生氣泡了,自然會思考其原因。教師這時在繼續啟發其思考:“無論是鋅片還是銅片上產生氣泡,都說明那里發生了什么反應呢?”學生很容易回答出是氫離子得電子被還原成了氫氣。“那氫離子得到的電子又是哪來的呢?”鋅片溶解了,自然是鋅失去了電子,學生也不難想到。“用導線連接前后的不同現象說明電子從鋅片上失去后去與氫離子結合的路徑一樣嗎?”學生討論思考后就會猜想到用導線連接后電子從鋅片上失去是經導線流入到銅片上,繼而與溶液中氫離子結合產生氫氣的。“這又是一個猜想與假設,那么我們應該用什么方法去檢驗它呢?初中物理課我們就學習過:‘電荷的定向移動會形成什么?’――電流。我們怎樣可以檢驗導線中有電流流過呢?”啟發到這兒,學生一定豁然開朗,馬上想到電流計,在導線中連入電流計猜想自然得到驗證。在整個探究實驗過程中,學生一直是參與實驗、實踐和體驗過程并積極思考,最后教師再引導其進行科學抽象,發現規律,得出結論。“導線中有電流產生,說明我們的這個實驗裝置能夠提供什么能量呢?”――電能。“這電能產生過程中消耗了什么能呢?”――化學能。在此水到渠成之時,教師再總結原電池及原電池原理只要略做點撥即可了。
三、整合實驗現象、遷移實驗原理并應用于實踐中分析問題、解決問題
學生在實驗探究過程中獲取知識、完善自己的認知結構,整合遷移環節是不可少的。教師應再創教學情境,啟發學生整合實驗現象與原理,反思探究過程與方法;變換問題的角度與方式,將結論遷移運用于不同場合,增強思維的發散與集中,以達到知識完全的意義建構。比如上述原電池原理實驗探究總結之后,再提出問題:“請同學們回憶并對比一下鋅片放入稀硫酸中和鋅片、銅片一起放入稀硫酸中的現象,哪種情況下鋅片溶解的更快一些?為什么呢?”這是一個實驗細節,在這時提出不但有利于實驗現象的整合,而且還可以檢驗學生在實驗探索中是否嚴謹、細心。有一些同學肯定不會在意,那么他就得自覺接受自己粗心帶來的懲罰,重做實驗,重新觀察,探討后得出構成原電池時,活潑金屬腐蝕更快的結論。這樣自然就把原電池原理遷移到金屬的電化學腐蝕上來了。學生在遇到:“粗鋅為什么比純鋅在酸中反應更快?潮濕的空氣中鋼鐵為什么更易被腐蝕?”等問題時,也就不會無從下手了,這就為以后學習金屬腐蝕與防護打下了堅實的基礎。再比如,通過實驗探究總結原電池工作原理之后,還可以聯系實際繼續引導學生分析干電池、鋰電池、鉛蓄電池等生活中常見、常用的電源的工作原理,在學生閱讀完教材上相關資料后,有條件的學校還可以利用網絡資源使學生更直觀地感受化學電池的基本原理。這樣以提出的問題展開,以解決問題結束,增強了思維的發散與集中,基本上可以達到知識完全的意義建構。
總之,化學實驗教學的啟發性、探究性教學模式符合當前提倡推行的素質教育的基本要求,也是新課程改革的核心理念;是增強學生學習化學這門科學精神動力的需要,更是提高他們動手動腦能力,理論聯系實際的需要。學生在實驗探究過程中,可以形成一個有利于人際溝通與科研合作的良好氛圍,更可以發展他們樂于合作,分享信息和成果的團隊精神,這也是現代人所應具備的基本素質。因此,在高中化學實驗教學中,改驗證性實驗為探究性實驗是新一代化學教師培養新一代英才的法寶!
參考文獻:
1.《高中新課程課堂教學策略》
2.《高中化學新課程培訓資料匯編》
3.《高中化學教科書》(必修本)
關鍵詞: 物理實驗教學 創新教育 具體實施
創新教育是以培養創新精神和能力為基本價值取向的教育,它能夠使學習者通過對已有知識的學習,了解前人是怎樣解決具體問題的,從而模擬前人解決問題的思考方式,在現有的基礎上積累經驗,拓展視野,孕育創新。也就是說創新教育要求學生學習的是解決問題的方式方法,而不僅僅是知識的本身。尤其是伴隨著經濟的發展、科技的日新月異,知識在社會生活和社會發展中的含量越來越高,決定個人命運的主要因素已不再是掌握知識的多少,而在于更新知識、創造知識的能力的大小。因此,創新教育不應只是一個時髦而響亮的口號,而應落在工作的最實處。
創新是事物發展過程中量的積累,是量變過程。同時創新又是創造,是事物的突變,是一個全新的事物和方法,是事物發展過程中的質變。物理的實驗教學能夠很好地體現這一質變過程。我們下面就在初中物理實驗教學中探索創新教育談幾點具體實施。
一、實驗教學思路的確立是實驗教學創新的第一步
物理學是一門以觀察、實驗為基礎的自然科學。人們的許多物理知識都是通過觀察和實驗,經過認真的思索后加以總結得來的,因此在實驗教學過程中,除常規教學中的課堂演示實驗、學生分組實驗和若干課外小實驗外,我們的實驗教學可以在課上,也可以在課下;可以使用實驗室所配備的器材,也可以自備自制教具,甚至可以使用日常生活中的現有物品、學生身邊的物品做實驗,如用鉛筆和小刀做壓強實驗,用雪碧瓶做液體壓強與深度關系的實驗,用汽水瓶做大氣壓實驗,用眼藥瓶做物體的浮沉實驗,用水和玻璃做光的色散實驗等。結合生活中常見的一些自然現象,我們能引導學生從中找出相關的物理知識,嘗試從中找出答案。學生對于這些器材更熟悉,更容易明白物理就在身邊,物理與生活聯系非常緊密。我們通過使用這些課本上沒有出現的器材啟發學生的創新能力:大家一起來想一想,還可以用什么來說明我們要知道的內容;或者這種類似的方法我們可以用來解決其他什么問題等。教學中教師把趣味性、知識性熔于一爐,提高學生的求知欲望,培養學生良好的學習習慣,調動學生剛剛起步的創新意識和創新精神。
總之,我們不是為做實驗而做實驗,我們做實驗目的在于學習這種研究事物內在聯系、研究問題的方法,正如德國文化教育家斯普朗格所說:“教育的最終目的不是傳授已有的東西,而是要把人的創造力量誘導出來,將生命感、價值感‘喚醒’。”
二、更新實驗教學方法,以全新的教學方式推進教學
1.認真仔細地觀察是創新的前提。
觀察是實驗的第一步,也是創新的前提。法拉第曾經說過:“沒有觀察,就沒有科學。科學發現誕生于仔細的觀察之中。”對于剛接觸物理的初中學生,尤其要重視對現象的仔細觀察。因為學生只有通過對現象的觀察,才能對所學的物理知識有生動形象的感性認識;只有通過仔細、認真的觀察,才能使我們對所學知識的理解不斷深化。教師在教學中應該讓學生知道,觀察事物是科學方法中提取大量事實的第一步。也是我們要進行任何創造和超越的第一步,我們所需要的不僅是大家觀察到的結果,更重要的是觀察這個活動的過程。觀察在日常生活中無處不在,比如觀察自行車從平路駛到坡上,要想省力,后軸的齒輪應該換用較小的還是較大的?冰棍“冒”出的“白氣”向上還是向下?為什么?新鮮雞蛋在水中會下沉,假如陸續向水中加鹽并輕輕攪拌,你能看到什么現象?這說明了什么?用開水把杯子燙熱,立即扣在氣球上,氣球能把杯子“吸”住,這說明了什么?水的沸騰實驗中要求學生注意觀察在給水加熱的過程中,能看到什么?在此基礎上我們可以引導學生討論觀察的方法和應注意的問題,可以提示看到的不同現象是由不同原因所引起的,但是具體到是哪些原因,應該由學生通過多次的實驗得出一定的結論,而不是教師在黑板上把各種條件羅列出來,再提供給學生實驗。那樣做實際上限制了學生的思維,是不利于學生形成創新思維的。
仔細、認真的觀察可以使我們從平時所熟悉的現象中發現新問題,對新問題的好奇使我們產生進一步探索的興趣,由此我們就會提出一些尚未認識的新問題。對這些新問題,我們通常會用已經掌握的知識去分析、解決它,一旦發現用現有的知識不能解決這些問題時,我們就會主動地學習新的知識,用新的知識去認識那些新問題,在這個過程中,不僅有助于提高我們應用所學知識分析、解決問題的能力,而且培養了我們的創新意識。
2.在觀察的基礎上,以實際操作達到創新的目的。
我們除了要學會仔細、認真的觀察外,還應該重視實驗,注意把所學的物理知識與日常生活、生產中的現象結合起來,其中也包含與物理實驗現象的結合。因為大量的物理規律是在實驗的基礎上總結出來的,作為一個剛開始學習物理的初中學生,要認真觀察教師的每一個演示實驗,獨立完成動手操作實驗。通過實驗,我們可以增強動手能力,培養尊重事實、實事求是的品質,豐富感性認識,為進一步深化對物理知識的認識打下良好的基礎。如新課標物理八年級上冊“科學之旅”有趣有用的物理演示實驗2中:用硬紙片把一個喇叭糊起來,做成一個“舞臺”,臺上一個小人在音樂聲中翩翩起舞,使學生感到新奇。通過這段演示教學,師生共同討論,形成共識,知道什么是實驗:實驗就是在人工控制條件下使物理現象重復出現以供人們觀察的工作。通過實驗,學生能夠對物理事實獲得具體的明確的認識,有助于理解物理概念和規律。那么我們在這里學習的就不是色散的知識,更重要的學習了這種探索事實根本的方法――實驗。
實驗中要有實事求是的科學態度。教師應教育學生每做一個實驗應該:了解實驗目的,正確使用儀器,作必要的記錄,得出相應的結論整理好實驗器材,根據實驗觀察到的現象和結果得出結論,做出正確的實驗報告。教師應向學生適當介紹一些物理學大師所做的物理實驗以及所取得的成績,使學生在以后的學習中能夠運用這些方法來探索知識。
3.重視歸納,手腦并用,在實驗的基礎上大膽設想,小心求證,培養學生的創新能力。
當學生做了基本實驗后,教師應當對學生實驗提出較高層次的要求――做驗證性和設計性的實驗。比如學生在做完測平均速度的實驗后,應該總結實驗時所采用的物理方法:控制變量的方法,這種方法在物理實驗中是最常用的,是應該掌握的。在學完密度知識后教師可根據實驗室所能提供的器材要求學生解決如何測出金屬塊的密度問題,學生可以根據控制變量的方法提出設計方案,也可以提出一些具體問題,自己設計實驗方法進行實驗。
運用現有的知識內容推論后面的學習內容是一種物理研究的思路,更是學生應該掌握的物理方法之一,在這個研究的過程中也更容易有新的突破。在做固體融化的實驗過程中(直接加熱),開始的實驗結論和課本上總是不一致,學生甚至考慮了課本的大膽想法。教師在引導學生考慮小學學習的熱平衡的知識后,就有學生考慮加熱不均勻的問題,通過討論,學生最終使用了水浴的方法來解決了問題,結論與課本基本一致。這就是運用舊知識來探討新知識新方法,在探討中學生也品嘗到了成功的喜悅。
三、積極樹立實驗教學評價中的創新意識
教師對教學目標的完成情況進行評估,為制訂下一個目標做準備,這是一個學科目標的結束。如果說學生已經掌握了知識的重點、難點,形成了相應的技能技巧,那么教師應該對學生學習過程進行總結,學生掌握了什么,超越了什么,誰做得最好,由教師和學生總結經驗,從而形成再創新能力,這個環節是必不可少的。
在以往的教學評價當中,教師往往是以學生的一次次考試的成績來評價每一個學生。在具有創新意識的教育教學過程中,這個評價方法自然也應該有所改進,而實驗教學的評價似乎成了其中的重點。新的評價觀點要求我們不僅應該看到學生在操作實驗中的熟練程度、準確程度,更應該重視學生在實驗中解決問題的能力。由于這種評價還在起步當中,在實際操作時就更應該努力避免死板缺乏創造力的觀點,這也是我們努力的方向之一。
總之,創新教育能使學生學會學習,開發智力,提高素質,增加鍛煉的機會,增強適應社會發展的意識。其在物理實驗教學中的具體實施,也會給我們培養大量的適應現代化社會需要的人才提供一個可行的方式方法。
參考文獻:
[1]王國鵬.中學物理教學創新的實踐與思考,2006.5.
關鍵詞:初中科學;實驗教學;看法;改進
1.轉變觀念,全面認識實驗作用
越來越多的教育界人士認識到學生的知識不是被教師教會的,而是靠學生主動地學會的。況且學生也不是一個裝知識的容器,教師也不是真理的擁有者。我們的教學要面向全體學生,立足于學生的發展,培養學生的科學素養和探究能力。教學的過程不是學生在知識上的占有過程。在這樣的理念指導下,教師會去重視科學實驗,重新審視實驗目的,開發出各種實驗。我校教師在長期教學實踐中體會到實驗不但能調動學生積極性,建立正確的科學要領,還有讓學生體驗科學探索過程,培養學生創新能力,培養嚴謹的科學態度等作用。因而我校教師在教學中比較重視實驗,也開發和改進了許多實驗。
2、因陋就簡,充分利用身邊器材和原有器材
由于種種原因限制,要在短時間內改進實驗設備不太理想,因而我在平時注意積累一些身邊可利用的物品。例如可樂瓶就是我實驗中常用的器材。用它來做“浮沉子“實驗;它用來做液體對側壁的壓強與深度關系實驗;用它來演示噴泉實驗,證明大氣壓存在;用它來做帕斯卡桶裂驗;用它來做浮力產生原因實驗;用它來演示氣體膨做功內能減少實驗等等。我們平時用到的塑料袋、飲料吸管、各種筆管筆芯、舊日光燈管、橡皮泥、紙板、孩子玩具等等,都可以作為實驗器材。開動腦筋,努力在生活中尋找最簡易的又能讓研究活動正常進行的一切器材。這樣還可以增強學生的環保意識。
3.從學生心理出發,改進現有實驗,開發新的實驗
(1)將部分演示實驗改為學生動手、教師指導的師生共同實驗,展開邊講邊實驗活動。
有資料顯示,國外學生親自動手做實驗的機會很多。比如英國的中學低年級物理教學中每節課平均有2~3個學生實驗。象美國的化學基礎實驗課本中編入了67個學生實驗。浙江省科學教材中三年的學生實驗總共只有32個。演示實驗是以教師為主的,演示的目的是傳授知識,幫助學生建立直觀的感性認識,培養學生觀察能力。而改為教師指導、學生動手的師生共同實驗,則實驗功能就起了很大的變化,學生直接參與進來,主動性大為增強。此時實驗的設計目的,儀器選擇、方法選擇,操作技能和改進方案等各層面都在學生面前展開,學生對實驗的認識較全面。我在教學實踐中,已將大量的教師演示實驗改為師生共同實驗。例如密度一節中研究物質質量與體積關系實驗;觀察水的沸騰現象,測量沸騰過程中水的溫度實驗;研究滑動摩擦力與哪些因素有關系實驗;研究物重與質量關系實驗;利用鉛筆研究壓力作用效果與受力面積關系實驗;研究靜摩力產生條件及摩擦力大小與方向變化實驗;研究光反射規律實驗;研究平面鏡成像特點實驗;驗證人體是導體,探究鉛筆芯是否導體等等。在三年中,大約有四十多個演示實驗有條件可改為師生共同實驗。
(2)將驗證性實驗改為探索性實驗
由于教學觀念中的重結論、輕過程現象,使得僅有的幾個學生實驗也是驗證性實驗或僅僅是操練性實驗。這種已知了結論的實驗有一種操練性之嫌,極大地削弱了學生的求知欲。如:研究凸透鏡成像實驗,教材將它編排在教師演示之后,又有配套的實驗冊,上有完整的實驗步驟,學生只是稀里糊涂地跟著實驗冊按部就班地進行,至于為什么要讓蠟燭與透鏡間距離分別為u>f f
(3)開發新實驗
例如:觀察水沸騰實驗時,可增加兩個實驗:(一)是在盛水的燒懷內再放一只盛水燒,以觀察大、小兩燒懷中的溫度情況和沸騰現象。(二)是在盛水燒懷內再放一只燒懷,而小燒懷內盛酒精,再觀察大小兩燒杯中的溫度情況和沸騰情況。
實驗(一)為了說明液體沸騰時需要吸熱,實驗(二)為了說明不同液體在相同氣壓下沸點不同。
(4)引導學生設計實驗和開創家庭實驗
指導學生建立家庭實驗室大有裨益。實驗教學立足于做,讓學生因陋就簡就地取材,大力發展簡易的替代性實驗,便于學生在家進行或隨時進行。曾經有位科學家說過:“一項演示實驗,使用的材料越簡單,學生越熟悉,就越想透徹地獲得所驗證的結果。”從七年級開始,提醒學生建立一個實驗器材箱,將平時生活中所產生的物品如小藥瓶、膠卷盒、注射器、橡皮筋、小平面鏡、玩具等收集進來,隨著課程的進展,家庭實驗室內器材不斷充實,實驗內容不斷增加。學生有備,即可將實驗從課堂拓展到課外,學生可以隨堂進行,也可以在家進行,充分發揮了學生的主觀能動性。學生先慢慢地模仿教師實驗,進而轉化到設計實驗,讓實驗向縱深方向發展。
一、加強直觀教學
學生認識事物是從感性到理性,從具體形象的感覺和知覺到抽象邏輯思維的過程,教學要適應和促進這個過程,就要加強直觀教學,例如:在教學生“功”這一章,對功、功率和機械效率三個概念容易混淆。我設計了一堂比賽形式的實驗課;比比誰做的功最多,誰的功率最大,誰的機械效率最高。每個同學都把五塊磚以最快的速度從一樓跑到四樓,測出自己的做功、功率和機械效率。實驗由學生自己設計案,自己進行測量、記錄、計算、設計表格填數據。學生通過對自己的親身感受和確鑿數據進行回憶、對比、聯想、分析,終于明白了道理。這比我在課堂自己演示,枯燥講學要好得多。這樣,在教師演示的同時,學生也可以自己動手操作,起到事半功倍的效果。
二、注重理論聯系實際,使學生認識更加具體化
盡量聯系學生身邊的實物,如“摩擦”一節,教材用推大衣柜的方式導出,教室里沒有,但有電視柜,因此,讓學生推電視柜來說明,學生用親眼見到的實驗現象總結規律 ,記憶勢必深刻,又如“杠桿”一節,可利用教室中的掃把,請幾位同學上講臺扛起來,然后改變掃把的不同位置放在肩上,讓其感受用力大小變化,增強了實驗的真實性和機動性,這就很能說明問題。如在學習“分子”這個概念時,為了使學生發現“物質是由一個個小微粒構成的”,可讓學生做好這樣一個實驗,給學生一支長約一米的一端密封玻璃管、一個橡皮塞、一個注射器、一小杯紅色的水、一小杯酒精、一根細鐵絲,先讓學生在玻璃管中注射約一半體積的水,然后在上面再注射滿酒精,塞緊塞子,讓學生把玻璃管上下顛倒幾次,實驗結果是液體的體積變小了,根據現象,讓學生猜想其中原因。又如,上初二電路時,給學生二只小燈泡和二只開關,以及必要的導線、電池,讓學生自由連接,最后由老師一一講評,分析各種所接電路的優缺點,從而得出電路的連接方法和各自的特點,通過讓學生動手動腦,激發學生的創造興趣。
三、培養學生的觀察力
物理學是以觀察、實驗為基礎的科學。一個好的物理教師往往把一些演示實驗改為學生實驗,把驗證性實驗改為探索性實驗。這將為學生學好物理創設良好的實驗情景,提供充足的感性體驗。如教學《阿基米德定律》一節時,學生對影響浮力大小的因素存在許多模糊認識。僅憑教材中一個實驗,學生理解起來非常困難。為此,將此實驗由演示變為學生分組探索。首先,讓學生分組討論,猜想影響浮力的大小因素,接下去的環節是驗證猜想。動一動手自己解決急需解決的問題,此刻學生們品嘗成功喜悅的心情更加迫切。八仙過海,各抒己見,集思廣益,采用物理學中常用的“控制變量法” 設計出一組組簡便合理的實驗方案中,課堂上人人動手,借助桌上已有的實驗器材,一試身手。由于猜想浮力大小與6個因素有關(液體密度、排開液體體積、物體密度、物體的體積、物體沒入液體中的深度、物體的形態),要逐個進行研究需要很長時間,一節課的時間根本無法完成上述任務,因此就應以小組為單位,分別有重點地落實以上其中的某兩項任務,學生在實驗中獲得感知再對數據進行分析、比較、概括,進行思維加工,最后由各小組歸納結論:液體里的物體受到液體向上的浮力。浮力的大小只與液體的密度和物體排開液體的體積有關,與其它因素無關。即f浮=ρ液gv排。在小組合作的進程中,培養了學生實驗操作動手能力,科學設想能力,在猜想與實證間建立聯系的思維能力,既發揮了物理小組學習的功效又激發學生求知欲。
四、利用一題多解、開放性試題培養學生創新思維
創新思維是創新人才觀下的學生必備的一種素質,而在物理學習中,一題多解的開放性試題則是培養學生具有創新思維的一個捷徑。有些物理知識較為抽象、深刻,有些開放性的甚至具有挑戰性的問題,由于學生個人認識能力的局限性,單靠某個學生獨立思考會出現困難或回答不全面。可以采用小組合作學習的形式來解決問題。例如:在排除電路故障的教學時,出示一個兩燈泡串聯的電路,當開關閉合時,發現電路兩燈均不亮,安培表示數為零。要求學生根據已有知識判斷出電路為斷路,但故障在哪兒?怎樣排除故障?
組織學生分組開展討論,由學生分析和處理信息。經過討論,有小組提出電源可能接觸不良或報廢的,提出立即更新電池。基礎好一些的同學提出用伏特表來判定是不是報廢的電池。有的小組提出是安培表壞了或接觸不良,有的小組認為可能是某一導線斷了……這么多答案究竟哪一種更正確呢?又怎么一一解決呢?學習小組內,組與組之間共同探討,并請同學演示解決問題的實驗,學生的思維異常活躍。在分析燈的好壞時,不再局限于常規的知識,學生們不僅提出可用伏特表來檢測燈的好壞,甚至提出別的方法來檢測。我對學生的每一種假設,都給予口頭鼓勵,對優秀的有獨創性的給予激勵的掌聲。這極大地鼓舞了學生的學習熱情,給了學生充分的自信心。使學生對物理問題的認識更加深入和全面,培養學生全面思考問題的能力和擴展思維空間,從而完善各成員的知識結構。
五、正確的肯定和激勵學生的回答