发布时间:2022-06-24 22:51:00
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的物理实验教学论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
[关键词]设计性实验教学体系成绩评价
物理实验课程是理工科院校的一门重要基础课,在培养具有创新精神和实践能力的专门人才上具有举足轻重的作用。大学物理实验中开设设计性实验是近年来我国高等院校教改的方向之一,研究设计性实验教学体系是物理实验课程改革重要的基本问题。
一、设计性实验的特点及目的
设计性实验,是在明确实验目的的基础上,根据实验原理和要求,自己选择适当的器材,制定实验方案,求出实验结果。实验过程是围绕着一个需要解决的问题展开,强调学生通过自主参与一些类似于科学家从事科研的学习活动,获得亲身体验产生积极情感,逐步形成一种在日常学习与生活中喜爱质疑,乐于探究,努力求知的心理倾向。学生在实验研究过程中激活自己各科学习中的知识储存,通过解决实际问题的探索性活动,提高自己综合应用能力。
设计性实验的目的是:加强学生已学的理论知识和基础性实验知识相结合,并将这些知识灵活应用,使学生体会并掌握实验设计的思维方法和分析方法,实验设计的基本过程和方法,培养学生的科学实验能力及创新能力。
二、设计性实验教学体系构建的思路
构建设计性实验教学体系应该把学生的能力和素质培养作为构建的指导思想,以便学生在实验研究的过程中,通过自己的努力获取相应的物理知识和练就一定的操作技能,又能逐步学会一套获取新知识和解决新问题的科学方法。设计性实验教学体系构建的基本思路是:(1)将能力和素质培养贯彻始终,为物理实验教学目标服务;(2)循序渐进;(3)要选择或设计内容新颖、难易适度的实验;(4)要立足大学物理,辐射其它学科;(5)要把科学研究能力的培养和物理知识的建构统一起来;(6)要把科学研究与实验教学有机结合起来;充分发挥设计性实验的教育功能。
三、设计性物理实验教学体系
以培养创新精神和提高综合素质为主线,遵循由易到难、由浅入深、由低到高、循序渐进的教学规律,按照物理实验的实施过程和目的要求以及学生自身个性发展将研究性物理实验划分为以下三个层次。
1.基本设计性实验。给定实验题目与要求,在限定仪器的条件下,拟定实验方案完成实验。基本设计性实验特别注意科学性和趣味性的结合,充分调动学生的学习积极性和创新精神,培养学生设计实验的基本能力、科学的思维方式、探究意识和动手能力。采用指定“单任务教学”模式,教师起到“指导、帮助”的作用。
(1)基本目的。激发学生学习物理知识、研究与探索物理规律的热情,加深对物理规律的切身感受,提高动手动脑能力,激励创新精神。
(2)基本要求。在教师的指导下或自己的独立研究完成实验课题,按学术论文的形式撰写设计性实验报告,使学生掌握基本的实验研究方法。
2.提高型设计性实验。给定题目与要求,在给定仪器条件的范围内选择仪器、拟定二种以上的实验方案进行比较,以较佳的实验方案完成实验。实验原理应是学生在普通物理学习中已掌握或稍加补充即可掌握的。他们要从查找文献资料开始,制定方案,做规划,直至完成实验。
(1)基本目的。培养学生科研综合对比研究能力,查阅文献资料的能力,在实践中提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。
(2)基本要求。要求这类实验完成后,进行书面总结和口头报告交流,让他们对自己的实验作介绍,交流在实验研究的过程以及分析问题和解决问题中的宝贵经验和教训。
3.独立型设计性实验。给定实验题目,拟定实验方案、自选仪器完成实验。侧重于综合能力和创新能力的培养,课题涉及的实验内容与方法应具有综合性,学生选定课题后,教师一般只对课题的意义、背景等情况作些介绍,完全由学生自己调研和查阅资料,自己设计、装配、调试实验装置,提出实验方案,完成实验。
(1)基本目的。在培养了学生的基本实验技能和基本的设计能力后,对部分学生提出更高的要求,这一阶段要求学生的自主创新,培养他们的科学研究素质。
(2)基本要求。实验结束时,每个课题都要写出研究论文,并进行学术答辩和交流,部分论文应具有创新的成果,其中优秀的论文应能在正式学术刊物或学术会议论文集上发表。
4.设计性物理实验教学体系及内容方案。根据上面的讨论,由从简单到复杂、从基本到提高的顺序把设计性实验分为三个主要的类型,对于不同的层次有不同的实验项目和具体的实验要求,其中包括学生选做的实验个数、所需的课时数等,提出设计性物理实验教学体系及内容方案如表一。
表一设计性实验教学体系及内容
不同的学校根据自己的具体情况可以对不同的设计性实验类型提出不同的要求,即对基本设计性实验、提高型设计性实验、独立型设计性实验开设的个数和每个实验所需的学时给出符合自身实际情况的规定。根据我们学院的情况,选取基本设计性实验、提高型设计性实验、独立型设计性实验的课题数目分别为2、2、1个,总学时为40学时。
四、设计性实验教学成绩评价
客观、科学评价设计性实验教学成绩,有利于促进设计性实验教学的发展。评价应体现在实验教学中以学生为主,教师为辅,显示学生个性,相互协作,有利于学生科学素质的培养,充分发挥学生的能动性和创造性的宗旨。设计性实验教学成绩评价采用双评模式,把教师的评价和学生自评结合起来,改变以往那种只有教师参与的局面。
1.学生自评。每一个实验学生都进行自我评价,或是以小组为单位进行评价。在评价考核范围里面除了考核实验相关操作技能和实验的掌握外还将实验态度、文献查阅能力、团队合作精神等都纳入考察范围,充分体现设计性实验培养学生科学素质的价值。
2.教师对学生的评价。教师对学生的评价与学生自评同步进行,教师通过对学生的实验设计方案的审核,对实验过程的监督,以及实验结果的分析,给出一个评价。
对于这两部分的权重,不同的学校,不同的专业可以进行不同的调整,一般可以采用教师评价占60%,学生自评占40%的比例来进行,对于不同的给分点可以根据各自情况进行界定。
参考文献:
[1]朱慧群,丁瑞钦.大学物理实验教学方法探讨[J].中山大学学报论丛,2006年第26卷第5期.
良好的学习习惯对于中职学生的学习技能、学习水平的提高有着重要的能动作用。尤其是对于物理这样一门难度系数大的学科,我们知道,中职学生在初中阶段的学习水平、学习能力都较低,在中职阶段接触到物理知识时势必会感觉困难,所以,我们教师在教学过程中培养和督促学生养成良好的学习习惯,对于学好物理知识具有重要的促进作用,例如让学生养成课前预习、课后复习、不懂就问、自主研究、自主探索的良好学习习惯,从而改变传统的学习习惯。
2.善于探索和创新中职物理教学方法
中职学校开展教育教学的目标就是为经济社会发展培养高端的技能型人才。而物理学科正是一门实验性、动手操作能力较强的学科,所以中职学生学好物理知识对于掌握好专业技术知识是十分必要的。在传统中职物理课堂教学中,满堂灌、死记硬背公式的教学方法已经不能适应新时代下中职学生发展的要求,如果得不到改善和创新,会严重影响到学生专业技能、专业知识、综合能力的提高。所以,单纯的理论指导不足以引导学生获得扎实的物理知识。针对这种问题,物理教师要把物理课堂搬到实验室去,让学生边学习边动手实验,在讲授一部分基础知识之后,提出问题,让学生自己动手实验,获得问题的答案,如此就会取得事半功倍的教学效果。同时,学校要加强硬件设施建设,为学生提供良好的实验室学习环境,逐步培养学生吃苦耐劳和创新探究的学习精神,提高中职物理课堂的教学效果。此外,社会的发展对中职学生的要求越来越高,对教师的要求也不断提升,教师的作用不再是单纯的教书育人,而更应该注意提高学生的学习能力。在物理教学中,教师可以为学生创设一种物理情境,提出问题后,教师和学生通过搜集资料和实验检验一起探讨,这样不仅使学生学到了知识,也使师生情感得到了交流,学习气氛更加融洽。另外,对于积极思考、大胆发表自己看法的学生,教师要及时提出表扬,微笑授课,建立和谐的师生关系,这样对提高中职物理的教学效果也会起到一定的作用。
3.注重实验教学
物理学科教学中重要的一环就是实验教学,同时实验教学也是物理学科发展的基础,即没有物理实验就没有物理理论知识的发展,因此在中职物理教学中我们教师要将实验教学重视起来,通过物理实验教学,可以激发学生对物理知识的学习兴趣,激发学生学习知识的积极性、主动性,可以培养学生的发散性思维、动手实践能力以及创新能。实验教学的作用是任何绘声绘色的讲解和系列习题训练所不能替代的,强化实验教学是实施物理素质教育的重要手段,教师应充分利用学校现有的设备,挖掘实验的潜能,在认真钻研教材的基础上,扎扎实实地做好教材要求的每个演示实验和学生实验。“授之以鱼不如授之以渔”,在演示实验和学生实验中教师应有意识地将常用的物理思想传输给学生,让学生在各种小实验中领悟物理学家的物理思想、科学态度和研究方法,引导学生掌握正确的学习方法,培养学生的动手能力及分析问题、解决问题的能力,为以后的终身学习打下基础。
4.强化合作学习
物理知识与生产生活息息相关,通过对物理知识的学习,可以将生活中所遇到的问题解释的更加清晰透彻。所以,我们在开展物理教学时,要将物理知识延伸到实际的生活中去,来提高中职学生理解知识的能力,从而提高物理课堂教学效果以及学生的解题能力。我们教师可以为学生创设一个良好的合作学习环境,让每一位同学都积极参与到课堂教学中,同时教师通过有效的引导,真正发挥出学生的主体作用,在根据每一个同学学习的实际情况,展开有效的小组合作学习,让学生在小组内充分自由的发挥,积极探索,在合作、交流过程中提高学习效率。
5.制订具体的教学计划
中职学生的物理教学安排要体现实用性,物理知识的学习应该服务于学生所学的具体专业,以便中职学生在走出校园之后可以尽快应用于实践。因此,教师要根据教授学生专业的不同灵活设置教学内容,加强相应专业方面的知识讲解,突出专业的学习重点,必要的时候还要查阅资料或者请教专业的教师。比如:在电气信息类的专业物理课学习中,要注意电路方面的物理知识学习,课堂内容安排详略得当,确定哪一部分的知识应当重点讲解,哪里可以一带而过,避免知识学习的重复,也避免出现学习上的漏洞。
6.结语
笔者之一曾在美国考察访问过八所中学,给笔者留下深刻印象的是:美国中学物理教师普遍很重视实验。他们一般都有自己的专用教室,各班学生轮流来上课。教室里四周靠墙的桌子上,常常摆了一圈演示实验仪器。教室旁边还有一间准备室,准备室里也放满了教师的各种教具与实验器材。这些演示教具和实验器材大多是教师自己设计制作的。许多自制的实验器材构思巧妙,结构简单,效果良好。例如,ROYAL中学的贝克尔先生设计的将沉重的长方木从中点水平支起来,用塑料的高尔夫杆套经毛皮摩擦后吸引长方木一端使之水平旋转的静电实验;磁铁在竖直的铜管中缓缓下落的涡流阻尼实验,塑料瓶中装有界限明显的两色液体的模仿龙卷风的实验;数字显示不同物体的温度的实验等;VANNUYS中学的罗伯特先生用苹果和南瓜在教学楼顶上做的自由落体实验;自制木头飞机在铁丝上滑行投弹的平抛实验及“射击猴子”实验;SANFERNANDO中学的克朗代尔博士的水流反冲实验,用玩具枪在不同角度做的斜抛运动实验等。这些实验器材大部分是他们自己掏腰包购买材料,不惜时间精力制作起来的,表现了美国中学物理教师对实验的重视和敬业精神。他们通常一天5节课,另一节用于备课和批改作业等,天天如此,还有的周课时达到30多节的。即便如此,他们也是想方设法设计各种教具及实验器材以改进教学。
值得一提的是“射击猴子”问题,这在中国的中学物理课本上也有:树上吊着一只猴子,有一管猎枪的枪口直接对准猴子,猎枪开火的一瞬间,猴子从树上掉下,问枪弹能否击中猴子。我国的有关报刊曾专门对此问题进行过讨论,稿件几乎全是从理论和计算方面来证明或是讨论的。而在美国,笔者先后四次看到不同的美国教师用实验回答这个问题。最精密的实验是加州洛杉矶大学(UCLA)的霍夫曼博士设计的用激光瞄准远距离射击,在猴子快要落地时命中的演示实验。最简单的实验是上面提到的罗伯特先生设计的实验:他用一根3米长的塑料管做为猎枪,用木头削制子弹,猴子用电磁铁吊在空中,电磁铁开关用一导线连至塑料管口。他从管子另一头瞄准猴子,用嘴使劲一吹,子弹飞出管口,断开电源,猴子落下,飞出的子弹恰好击中下落的猴子。如此简单的实验,就能得到良好效果。这一“射猴”例子生动地说明了美国中学物理教师对实验的重视程度。
美国教师认识到,实验教学比起直接讲述来,确实要花费更多的时间和精力,而且在得到结论方面常常反不如直接讲述来的简洁而明确。但物理科学是一门实验科学,学生从物理实验中所获得的感性认识,探索能力和动手技巧等,不是直接讲述所能给予的,而且物理实验在增加物理教学的趣味性方面,也有它不可替代的作用。所以,虽然在美国中学物理教材中一般并没有列举需要作什么样的物理实验,教学大纲上也没有规定这部分内容[1],但美国中学物理教师普遍很重视实验,这已成为一种风气和共识。
二、关于物理实验的规范性及多样性
在我国比较正规的中学中,学生分组实验的规范性及实验条件的优越,显然是大部分美国中学所不及的。笔者曾看过他们的一份实验讲义,上面列举了七,八个实验,内容涉及力学,电磁学,声学,热学等多项内容,在实验的规范性及与教学内容的紧密配合方面,显然不如我们的学生分组实验。曾到中国中学访问过的美国教师对中国中学中实验设备的齐全、实验经费的充足感到十分羡慕。他们说:“中国的中学是很富裕的。”所以美国学生动手做实验的条件反而不及我国学生优越。我们应该重视我们在这一方面的长处,加强管理,提高仪器设备的利用率,充分挖掘实验仪器在培养学生能力方面的潜力。
但从另一方面说,仪器的缺乏也激发了美国中学师生在实验方面的创造性。如上所述,美国中学物理教师自制了大批的教具和实验器材,此外他们还领导学生搞各种各样的课外实验活动。例如,有一所学校的老师领着一个学生实验小组利用仪器接收从人造卫星上发来的信号,并以此验证相对论的理论。笔者曾参加洛杉矶1992年中学生发明竞赛的评判工作。他们中学生制作的各种各样的参赛展品摆满了一个体育馆的偌大一周圈门廊,充分显示了他们中学生课外实验活动的丰富多彩。笔者在美国参加过多次学术会议,其中教师以及学生演示他们设计制作的各种实验常常是会议的一项重要内容。
前两年,计算机在美国中学物理实验教学中已开始使用,但还不是那么普遍。在笔者访问过的八所美国中学中,有一所中学的物理教室中摆满了一周遭黑白屏幕的计算机,学生们正在上有关的课程。他们的课本就叫做“计算机模拟物理实验”[2],目录如下:
实验一统计规律
1.随机事件的分布2.分布的平均值和标准误差
实验二抛体运动
1.平抛2.斜抛3.猎人和猴子。
实验三非匀加速运动
1.空气阻尼2.谐振动3.非谐振动
实验四行星运动
1.环绕一个恒星运动2.环绕两个恒星运动
实验五波动
1.正弦波2.波的迭加3.驻波。
实验六电场
1.两个点电荷2.三个点电荷3.未知电荷。
与教材相适应有配套的软盘。学生当时正在津津有味地做着“猎人射击猴子”的模拟实验。由目录可知,这一教材是综合性的,并不直接配合某一部分物理教学内容,但部分弥补了他们学生分组实验内容的不足,同时也能使学生获得操作计算机的基本技能。此外,有些计算机模拟的物理实验也是用实物实验很难实现的,例如“行星运动”。所以,预计计算机模拟物理实验以后会有大的发展。
三、对我国中学物理实验教学中某些问题的反思
对于物理的学习,需要学会数据和关系的转化,比较抽象的理念要通过知识的转化,转变成直观的知识.高中物理解题的方法和思想颇多,针对物理问题的转换方法没有什么标准模式可以遵循,为此,在解题的过程中要认真分析问题,因题而异,寻找恰当的解决方法.在物理问题的处理上,教师可以通过物理实验,让学生亲身体会和参与到解题的过程之中,让学生领悟到问题的本质.例如,图中A、B、C是三种质量相同的小木块,层级叠放在水平面上.
其中水平方向的恒力F作用在B上,而A、B、C三个小木块都以同样的速度v在水平面上做匀速运动.在此过程中下列描述正确的是().A.C作用于B的静摩擦力是2F/3B.C作用于B的静摩擦力是FC.地面对C的滑动摩擦力是F/3D.地面对C的滑动摩擦力是2F对此问题的解决需要学生认真的审题,找准研究对象.
从题干中分析得出,A、B、C在水平面上做的是匀速运动,它们的受力情况可以清晰地分析出来,合力和加速度都是零.在考虑C作用于B的静摩擦力时,将A与B视为一个整体,分析受力的情况,再根据力学中的平衡条件来判定,C作用于B的静摩擦力是:FCB=F,所以B选项的描述是正确的.同样,按照既定的思维来分析地面对C的滑动摩擦力,可以把A、B、C视为一个物理整体作为整个研究对象,然后再根据平衡条件,分析得出FC=F.
二、激发学生的好奇心,学会实验的转化
物理实验开展起来是比较困难的,对于很多疑难的问题直接开展物理实验是不可能的,也找不到解决问题的头绪,要想轻松地开展物理实验,需要教师巧设问题情境,激发学生的好奇心,并且认真地研究教材和教学内容,钻研教学方法,总结教学规律,把抽象的问题转化为具有的数量关系和教学情境,创设针对性的物理实验方案.对于枯燥的物理课堂,面对死板的教学内容,学生看到之后第一感觉应该是没有兴趣,索然无味,对于学习内容也不易掌握和理解.
如果教师能恰如其分地运用生活中的实例来创设一定的实验问题情境,让学生在熟知的环境中学习和实验,那效果一定会非常的明显,学生也比较容易掌握这样的问题结论.新课标明确指出,物理教学中应该突出学生的主体地位,以激趣为导向,活化教学过程,有效地进行实验教学,让学生在好奇心的驱使下去完成学习任务,去参与物理实验,进而达到既定的教学目标.对于实验教学,往往都是学生熟知的知识,他们会乐在其中,也会和同学、老师一块去研究解决问题的策略,有利于良好学习习惯的培养.在物理实验的过程中,还能培养学生的问题意识和参与意识,让学生去质疑问题、分析问题、转化问题和发展问题,让他们去探究和分析解决问题的规律和方法.
固体、液体、气体都可以产生压强,压强对于初中学生学习难度比较大,原因是,压强的知识比较抽象,特别是液体压力的知识需要较强的抽象思维能力;本单元知识又需要综合运用力的概念、密度、二力平衡等知识;解释有关现象、解答问题需要一定的分析表达能力。而且固体、液体、气体的压强量度和测量方法等都各不相同,是中学物理教学中的重要概念,属于物质间的相互作用,具有很强的规律性,它与生活、生产有密切的关系,为了让学生能深刻理解压强的有关知识,我在教学中做到了以下几点。
一、进行比较与归纳,加强物理概念的教学
1.压力与重力的区别与联系。在讲解压力概念时,为了让学生把压力与重力区分开来,我采用了对比教学法。让学生认识到压力与重力是两种不同性质的力,压力不一定由物体的重力产生的,但将一个物体放在水平支撑面静止时,物体对支撑面的压力大小与物体重力的大小相等,讲解时通过画力的示意图举例说明。如:手用力往墙上按图钉,墙壁受图钉尖的压力,压力方向与墙面垂直。施力者是图钉,受力者是墙壁,与图钉受重力大小无关。还可用列表说明,如:以放置在斜面上的质量为m的木块对斜面产生的压力为例,说明这两个力的区别。
施力物体
受力物体
力的作用点
力的方向
力的大小
力的性质
重力
地球
木块
重心
竖直向下
mg
引力
压力
木块
斜面
斜面
垂直于斜面向下
小于mg
弹力
因此,放在水平桌面上的物体,对桌面产生的压力的大小,等于物体本身重量大小的事实,仅说明压力在数值上等于物体的重力,方向相同,不能把它们混为一谈。
弄清楚了压力与重力的区别后,在探究压力作用效果与哪些因素有关时,学生就不会猜想压力作用效果与重力有关,而会猜想与压力有关了。这样将物理量通过比较分析,讲深讲透,学生自然就可以突破难点了。
2.压强公式P=ρgh与P=F/S的关系
学完了固体、液体、气体的压强之后,学生对于公式P=ρgh与P=F/S的应用经常会混淆,不理解各自的适用范围。所以跟学生分析它们之间的区别与联系,有助于学生对于公式与原理的理解,以便能正确的解决实际问题。
(1)公式P=ρgh中的压强是液体由于自身重力产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。因而此公式是液体压强公式。由公式可知,液体的内部压强只与液体的密度、液体的深度有关,而跟液体的体积、液体的质量无关。由于液体有流动性,能够传递压强,因而液体压强规律与固体压强不同,分析问题时必须考虑其各自的特殊入情入理。我们可采用列表对比、类比分析问题的研究方法,分析下面一下问题。引导学生学习对前后知识的联系、分析问题的方法。
如将盛一定量液体的容器放置在水平桌面上,容器对桌面产生的压力、压强,与液体对容器底产生的压力、压强是否一定相等(容器重不计)。请看下表:
作用对象
产生原因
压力的大小
压强的大小
对水平桌面
容器和液体都受重力作用
等于容器和水所受的总重,与受力面积无关。
计算方法:F=G
与容器和水所受重力有关,与受力面积有关。
计算方法:p=F/S
对容器底
液体受重力,液体能传递压强
不一定等于液体重,与液体的压强、底面积有关。
柱体:F=G
上小下大:F>G
上大下小:F<G
计算方法:
F=pS=ρghS
与液体密度、深度有关,与容器形状、底面积无关。
计算方法:p=ρgh
由上表可知,求固体压力和压强时一般先求压力再求压强,而求液体压力和压强时,一般先求压强再求压力。懂得了这个求解顺序,再加上对公式意义的理解,以后碰到此类问题时,出错几率大大降低了。
(2)公式P=ρgh的适用范围
这个公式只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体压强。尽管有时固体产生的压强恰好等于ρgh。例如,将一密度均匀的高为h的长方体或圆柱体铁块放在水平桌面上,桌面受到的压强为P=F/S=ρgV/S=ρghS/S=ρgh,但这只是一种特殊情况,不能由此认为固体由于自身所受策略而产生的对支撑物的压强都可以用p=ρgh来计算。
(3)公式P=ρgh与P=F/S的关系
公式P=F/S是压强的定义式,也是压强的决定式。无论是固体、液体或气体,它都是适用,是普遍用的公式。而P=ρgh是结合液体具体情况,利用P=F/S推导出来的,它只适用于计算液体的压强。能否用公式P=ρgh计算大气压强呢?由于液体很难被压缩,液体的体积不易改变,因而容器内的液体自上而下,其密度都是相同的。由于气体是可以被压缩的,气体的体积容易改变,一定质量的气体,当外加压强增大时,它的体积将缩小,气体密度要增大,所以,在大气层内不同高度的地方,空气的密度不一样,靠近地面的空气密度比较大,越高的地方空气的密度越小。由于大气层中空气的密度不均匀,因此不能用p=ρgh计算大气层中某一高度的大气压强。
通过以上的分析与比较,学生对于固体、液体、气体的压强就有了深刻的理解,分析问题时就能依原理和公式来解决实际问题,同时也培养了学生学习物理知识的技能和方法。
二、加强实验与探究,重视科学方法的教学
我在教学中尽量多安排探究性学习活动,虽然学校的器材缺乏,分组实验很难开展,但我一定会尽量的多利用身边的器材给学生做许多的演示实验,同时将实验进行改进,尽量让学生自己动手用身边的器材进行一些实验探究。做演示实验时,实验的过程仍然遵循实验探究的环节,多数程序要求学生来共同完成。在实验教学中,我的教学程序是:提出问题──进行猜想──设计实验──进行实验──归纳分析──得出结论──交流与评估──应用与延伸。
比如,在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,首先通过观察生活中各种跟压强有关的现象,了解什么是压力,知道压力可以产生一定的作用效果,然后再让学生进行猜想。“猜想”是一种科学研究方法,在科学探究的学习过程中,猜想有着举足轻重的地位,它是物理智慧中最活跃的成分,所以平时我很重视这一环节的教学。先让学生的思维进行扩大和发散,充分发展他们的创新思维,但是为了防止学生胡乱猜想,还要让学生说出猜想的理由,这样能去伪存真,去粗取精,从而能让探究活动顺利进行。学生的猜想因素有许多,比如:压力、重力、质量、受力面积、体积等因素。然后我再引导学生进行分析与筛选,合并与归纳,最后得出压力的作用效果可能与压力大小和受力面积大小有关。
猜想之后,再让学生进行实验设计,在设计实验前向学生强调“控制变量法”的科学方法,“控制变量法”是初中物理中常用的探究问题的科学方法。也是我们教学中的重点。当一个物理量与几个因素有关时,我们一般是分别研究这个物理量与各个因素之间的关系,再进行综合分析得出结论。这样就必须在研究物理量同其中一个因素之间的关系时,将另外几个因素人为地控制起来,使它们保持不变,以便观察和研究该物理量与这个因素之间的关系,这就是“控制变量法”。有了这种科学的思想,学生的实验设计是没有太大的难度的。即先保持受力不变,改变压力的大小,研究压力的作用效果与压力大小之间的关系,然后再保持压力不变,改变受力面积大小,研究压力作用效果与受力面积之间的关系。
压力作用效果如何观察呢?力是一个看不见摸不着的物理量,如何把压力的作用效果显示出来呢?这里又涉及到一个“转换法”的科学方法的教学。所谓“转换法”,主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。要把压力的作用效果显示出来,也就是要让压力的作用效果比较显著,那么在选择被压物体(支持物)的时候应该怎么选择呢?学生一下子就会想到,要选择比较松软的表面来做支持面,比如沙子、海绵、软泡沫、面粉甚至肌肉等。
实验前期的工作都做好了之后,就可以选择适当的器材进行实验了,在实验观察的基础上,自然而然的就能顺利的得出实验结论。
三、重视拓展与应用,引导学生创新
实验结论得出后,让学生进行讨论与交流,分别指出实验中存在的问题,以及还可以进行怎样的改进?比如做完以上实验,有一个学生提出“课本上改变压力是通过改变物体的重力来实现的,我觉得这里容易让我们将压力与重力混淆。我觉得在这个实验里,只需要在木块表面加压力,然后观察在压力增大的情况下,海绵是不是凹陷得更深,即可得出结论。”学生的创造精神得到充分体现。然后我再问学生,除了刚才的实验,你还能通过身边的器材设计一些小实验来探究这个问题吗?许多学生想到了这种方法:将铅笔削尖的一头压在手指上,手会感到疼痛;然后增大压力,疼痛感觉加强,手指凹陷得更深,从而说明在“受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显”。然后我趁机问学生,如何探究“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显”呢?学生通过思考一般能想到方法:用两只手的食指分别压住铅笔两端,由于此时两只手对铅笔的压力相等(二力平衡),而两只手指的受力面积不同,通过两个手指的不同感觉,即能得出实验结果了。所以在遇到“如果在超市买了米的时候,你会想哪些办法来减小方便袋对手的压强?”的问题时,学生就能迎刃而解了,一是将米分装两袋来减小压力;二是在袋与手之间垫上一块布来增大受力面积。
1.物理实验能从抽象衍生到具体,为学生学习能力的发展奠定坚实的基础
物理实验对培养学生的物理兴趣起着促进作用,同时也能让学生的观察能力、动手能力得到进一步的提升,同时加强了学生创造性思维的发展,达到了物理教学的真正目的。在物理实验中引导学生观察物理现象,激发他们学习物理的积极性和主动性,通过具体的实验分析,把抽象的物理问题简单化,同时也让学生直观清楚地看到物理实验的结果,增加了他们对物理学习的兴趣,让物理教学的过程变得更加有趣味性和科学性。例如,在讲述物理电路图的过程中通过让学生自己进行课堂理论学习,自行设计电路图,再动手进行试验,鼓励学生创新,将课堂学到的理论知识充分运用到实际操作中,并将实验结果和自己的想法进行进一步的对比。
2.物理实验将静态理论延伸到动态实验,加深了学生的理解
物理实际上是一个十分抽象的微观世界,物理主要告诉我们自然万物的生存规律以及自然现象的产生演变。物理教材是静态的,是将物理概念通过文字和图片的形式展示给学生,这些对于初中生而言是很难正确理解吸收的。教师在物理教学的过程中,会通过现实生活中的各种例子为学生进行讲解,促进其对概念的理解。例如,光反射、浮力等都是人的肉眼很难清晰看到的抽象概念,然而在现实生活中的的确确存在着许多证明其存在的现象。如:镜子、水面上漂浮的木块等。然而一些公式的推导则需要教师通过物理实验进行证明,让学生不再仅仅依靠“死记硬背”,大大提高学生记忆的灵活性,进而提高学生的学习效率。例如,在讲解滑动摩擦力大小和压力大小,即f=μF的关系推导公式,便能通过物理实验探究的方法进行进一步的讲解和说明。
二、结语
一、演示实验要想达到预期的目的效果,课前要做到精心准备
俗话说“台上一刻钟,台下十年功”。教师课堂精湛的教学技艺完全在“台下”练就。要在课堂上发挥得“游刃有余”,教师在课前必须精心准备每节课的演示实验。初中物理教材中每个演示实验都有一个明确的目的,而说明同一个物理概念或物理规律的演示实验可以有好几个,教师要根据教材要求及设备条件精心选择实验器材,在实验室里先自我演示,确保在课堂上万无一失。对一些探究性实验,课前要能设计出多种探究方案,准备多种方案的实验器材,为学生在课堂上进行探究活动创造条件。例如在探究大气是否存在压强时,可以准备如下器材:玻璃杯、水、硬纸片、矿泉水瓶、塑料吸盘、两端开口的笔管等,这样学生在课堂上就能设计出多个显示大气压强存在的实验。既能达到建立大气压这一物理概念的目的,又能活跃课堂气氛,激发学习兴趣,培养学生的分散思维能力和科学探究精神。
二、要让学生积极参与课堂的演示实验
演示实验是教师为了达到一定的教学目的,利用课堂时间为学生演示,在操作的同时又引导学生对实验进行观察、思考和分析的一种物理实验教学。传统的课堂教学,演示实验通常教师演示,学生看;教师“导”的太多。学生“演”的太少,甚至有时教师直接充当“演员”,学生却变成了“观众”,这样不利于学生主体地位的发挥。演示实验有时受到可见度的影响,很多实验学生根本看不清,特别是坐在后排的学生,不同程度地限制和阻碍了学生智能和潜能的发展,不利于调动学生学习的自觉性和主动性。因此,在演示实验中,除了应积极引导学生观察、猜想、分析、归纳和总结外,还应在实验操作上让学生积极参与,使学生充分了解实验的方法、步骤及内容,从而加深学生对物理现象和物理规律的理解。有些探究性实验,教师还可提供实验器材,让学生制定探究方案,然后到前台来演示,并向其他同学展示探究结果。学生满怀兴奋与激情,参与寻找解决问题的途径和方法,对学生学好物理起到积极有效的作用。
三、做演示实验时,要注意引导学生分析实验
有些问题,即使老师从理论上说明了,学生也不信服或难以接受。教师可以先做演示,再作分析。如“把船上的石块放入水中,液面如何变化”?教师可先通过演示实验让学生一眼就看出“液面下降了”这一现象,然后再让学生从理论上阐述“下降”的原因,会收到事半功倍的效果。再如,进行电功率的教学时,教师可先做演示,将“220v,25w”与“220v,60w”的两只灯泡分别串联和并联后接入220v的电源上,观察它们亮度的变化。在学生获得感性知识的基础上进行理论分析,这样就顺理成章地达到一定的理性认识的高度,从而取得比较理想的教学效果。
四、演示实验的过程,也是启发学生积极思维的过程
教师应当设计一些富有启发性的问题,在关键时刻提问学生,让学生边思考,边通过演示实验来分析,以求达到培养学生思维的目。如讲浮力时,先用弹簧测力计测出重力相等的铁块和铁盒的重力,并强调它们的重力相等,都是铁做的。然后先把铁块放入水中,结果铁块下沉,问:若把铁盒放入水中会怎样?学生会产生争议,然后再做实验,这样既加深了印象又引起了学生的好奇心,实现使学生注意力的高度集中,激发了学生的学习动机。通过一系列的边演示边启发,教师和学生共同讨论,既活跃了课堂气氛,学生又能较好地掌握和理解物理规律。五、变验证性实验为探究性实验
初中物理演示实验可分为验证性实验和探究性实验。验证性实验是对知识的正确与否加以验证,巩固和加深对基本规律和基本原理的认识。但学生的思维能力和创新能力得不到锻炼和提高,也不利于培养学生主动探索物理规律的能力。而探究性实验对培养学生思维能力、创新能力有独到的作用。正如爱因斯坦所说:“对真理的探索比占有更加宝贵。”因此,在教学中可把一些验证性的实验变为探究性实验,引导和启发学生参与到演示实验的全过程,让学生亲身经历和体验丰富的探究活动,逐步领悟科学探究的基本思想和方法,从而使学生由学知识变为探索自然规律,变被动学习为主动获取知识的目的。
六、合理运用多媒体,优化演示实验教学
一、教学基本程序
初中物理实验“六步教学法”包括提出目标(教师活动)---设计方案(师生互动)---预审方案(师生互动)---实验尝试(师生互动)---汇报交流(学生活动)---归纳总结(师生互动)六个环节。
提出目标。即教师根据教学内容提出研究问题,要求学生能够根据所提问题,设计研究方案。问题的提出要注重如下两点。首先,提出的问题要有明确的导向性,便于学生及时理解学习要求。第二,问题要有层次性,既要让学生自学讨论有一定的容量,又要让学生通过自己的努力能够去完成。例如,在“欧姆定律”教学时,可用如下两种方式提问。问题一:通过某导体的电流Ⅰ和加在两端电压V以及导体电阻R三者之间有何关系?请同学们设计一个研究方案。问题二:通过导体的电流Ⅰ与哪些因素有关呢?请同学们设计一个研究方案。明显地看出,用第二种方法提问,导向性不强,同时层次也太高,学生无从下手。
设计方案。学生根据老师提出的实验目标,通过自学、小组讨论等形式设计研究方案。研究方案主要包括:仪器、装置的选用和安装,实验的原理、方法和步骤。这个过程是教学的难点,教师要酌情加以引导,但不强调千遍一律。这也是培养学生创新的较好机会。通过长期的练习,可使学生把握常用的实验思想、方法,了解仪器的规格和性能。例如,在研究测电阻方法时,既可用电压表、电流表来测电阻,也可用一只电流表和一只电阻箱(定值电阻),或者用一只电压表和一只电阻箱(定值电阻),常见的方案多达8种。假如考虑到实际测量效果,还需要考虑仪器规格组合,方案就更多了。只要放手让学生去动脑,各种方案都可能出现,甚至有的方案教师还未想到。用这种方法教学,不仅巩固了知识,还培养学生发散思维能力,激发了学生学习热情。
预审方案。教师组织学生汇报实验方案,师生共同评审方案,实现师生、生生互动。由于不强调方案的千遍一律,因此,会出现各种各样的实验方案。有的可操作,有的不能完成实验任务,有的虽符合实验原理要求,但现象不明显或者无法达到效果等。在组织学生汇报和审核方案时,教师要注重如下几点:一是,要充分肯定学生学习的积极性,充分让学生展示自己的方案,发表自己观点和看法,教师不武断判定正确和错误。二是,要组织学生对各种方案进行审核,突出教学主体性。对学生无法判定的方案,可适当引导或者留下一步“实验尝试”中解决,让学生通过实验去判定方案的正或误。三是,对具有创新意识、创新精神的学生要加以表扬、鼓励。对学生提出的问题,教师若一时无法解答,要利用课外加以辅导或者鼓励学生在以后的学习中继续研究。四是,对学生展示的方案要及时归类小结,对尚未思考出的其他可行方案,要及时引导学生继续讨论,进一步完善方案。
实验尝试。根据设计方案,组织学生分组对不同方案分别动手实验或教师演示实验,并做好记录。有条件的学校,采取分组实验形式,实验条件差的学校一定要有演示实验。这个教学环节的教学目的是:1、验证实验方案的可行性,使学生进一步体会实验方案设计的技巧。由于方案的多样性,仪器预备应做到多样化,超出课本要求去预备实验仪器。也可采取课内、课外相结合的形式来完成方案的验证工作。2、修改实验方案。由于受到实验条件的限制、对仪器规格、性能了解不准或者方案有误,使实验达不到理想效果。需要教师引导学生修改实验方案。3、通过实验发现物理规律,达到实验目标。4、培养学生实验操作技能和技巧,培养观察、分析能力。实验尝试不同于传统的学生分组实验,学生分组实验所用仪器、步骤、方法是通过实践总结出来的,实验成功率很高。而尝试实验方案带有探索研究性质,成功率较小,这需要发动全体学生参与,需要学生有良好的实验素养。
汇报交流。学生根据实验情况,汇报交流实验结果。内容包括:1、本小组实验方案完成情况。是否达到预期效果。2、实验中,如何修改实验方案,使方案更完善,现象更明显。3、实验现象和数据记录。在学生汇报实验情况时,教师要及时归类记录,对实验不成功,要帮助分析,提出改进意见,可利用课外时间让学生再次实践,也可布置作为课外作业。
归纳总结。教师根据学生汇报的实验情况,组织学生总坚固验规律。通过成功实验,总坚固验技能和技巧;通过失败实验,总结经验教训;通过实验数据或现象分析,得出物理规律。
二、教学基本特征
初中物理实验“六步教学法”与传统的实验教学有明显不同,突出表现在如下几个方面。
1、创造性。传统的学生实验,对学生统的太死,对仪器、装置、步骤、方法作了统一的要求,学生属于模拟实验,验证实验。而“六步教学法”则要求学生自己去摸索、实践,去发散思考,去创新。把创新意识、创新精神、创新能力的培养放在重要位置。
2、民主化。传统的教学,强调“教师权威”,而“六步教学法”给学生创造了一种和谐宽松的学习环境。学生可以向教师或同学质疑,可以怀疑,可以发表不同观点。学生的错误观点,通过实验事实加以认定、纠正,既尊重知识,又尊重人才。和谐宽松的学习环境是培养学生创新意识、创新精神的基础。
3、主体性。传统的教学方法,以教师传授知识为主。而“六步教学法”突出学生主体性,把学生活动安排在每一个环节内,不仅有学生的自学、讨论,还有学生的辩论、尝试等。在教师的引导下,学生通过自己的努力去主动获取知识,学的主动、积极、有爱好。
4、开放性。传统的教学以课本为素材组织教学,而“六步教学法”不仅根据课本要求设计问题,同时对学生自学中出现的各种疑难问题,也作为教学内容。教学内容不再是封闭的,而是开放的。教学形式不仅仅局限在课堂,有时在课外、在实验室、在家庭。
5、实践性。“六步教学法”从人的发展需要去组织教学,不仅要求学生把握知识,更重要地把握处理问题的方式、方法,把握实验技能、技巧,使学生在实践中把握知识。每一个实践活动都有学生参与,每一个实验操作都由学生亲自动手。
三、教学实施要求
“六步教学法”对教师和学生均提出了较高的要求。首先,教师要转变教学观念。物理实验教学应该成为一种科学探索过程,回归物理探索。只有让学生从实验方案的设计、实施、修改等过程中体悟研究物理学的思想和方法,才是真正意义上的物理实验教学。
其次,教师要把培养学生的创新意识、创新精神和创新能力放在首位。教师要鼓励、激励学生去创造,要建立民主和谐的师生关系,建立无批评式课堂,教师答应学生提出不同的见解,允
许学生从事有意义的独立探索活动,答应学生辩论、讨论,答应学生到实验室独立实践。鼓励学生发现问题、提出问题,有质疑的好习惯,有钻研探究的好品质。
第三,教师要有开放意识。教师提出的问题和设计的学习活动要有创新思维的空间和时间,对某一问题的讨论、实践、辩论,要有可研究的内容和充足的时间。实验尝试经常需要较长的时间,而有些教师经常草草收兵,以教师的说教或演示取代学生的探索,形式上是体现学生的主体探索,实际上仍是以教师的引导代替实践。采用探索式教学,教师在课堂上有时完成不了预定教学任务,这就需要我们把课内与课外相结合,在课堂上多给学生留下一些“问号”,让学生利用课外学习活动寻求答案,画上一个“句号”。在学生时代为学生留下更多的“问号”,将会使他终身为了寻求“句号”而奋斗。