发布时间：2023-06-21 09:07:22
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篇的分子运动现象探究样本，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。
1.再现机械能的知识
（1）看动画思考。动画中有高山、瀑布、河流、飞鸟、水车、树木等内容。
（2）学生在动画中找出有动能和势能的物体，并说明理由。
学生1：水车和飞鸟有动能，因为它们在运动。
学生2：瀑布和河流也有动能，因为它们在运动。
学生3：飞鸟、瀑布有重力势能，因为它们受到重力作用，而且距离地面有一个高度。
学生4：山上的树木也有重力势能，因为它们也受到重力作用，而且距离地面有一个高度。
2.回顾分子动理论内容
学生5：一切物体都是由分子构成；分子在永不停息地做无规则运动。
学生6：还有一点，分子间有相互作用的引力和斥力。
师：用什么实验来证明分子在永不停息地做无规则运动？
生：将一滴红墨水滴入清水中，清水变红。
师：这几点内容对我们今天学的学习很重要。
评析：再现机械能知识与分子动理论的内容，为后面的类比得到内能的概念作认知上的铺垫。
二、探究学习
1.探究内能概念
（1）用形象类比法引出内能概念
类比动画图1：运动的蓝球与运动的分子
学生通过类比得出：蓝球因为运动而具有动能，分子运动也具有动能。
类比动画图2：被举高的砖头与地球间有引力，分子间也有引力。
学生通过类比得出：砖头与地球间因为相互吸引而有势能，分子间相互吸引也有势能。
类比动画图3：被压缩的弹簧有斥力，分子间也有斥力。
学生通过类比得出：弹簧各部分间，因有斥力而具有势能，分子间有斥力也有势能。
（2）师生共同概括出内能的概念：物体内所有分子动能与分子势能的总和叫内能。
（3）深化内能的概念
①老师提出系列问题：
A.物体动能大小与什么因素有关？
B.分子动能大小与什么因素有关？
C.分子运动快慢与什么因素有关？
用动画图重现红墨水在热水中比在冷水中扩散得快的实验，强化分子运动快慢与温度关系的认识，并由此分析得出内能大小与物体的温度有关：温度越高，分子运动越快，内能越大。
②练习深化：
A.烈日暴晒下的沙漠，它的内能如何变化？你判断的依据是什么？
B.将一杯水放入冰箱的急冻室内，它的内能怎么变化？你的判断依据？
学生7：沙漠的内能增大，因为它的温度升高了。
学生8：水的内能减少，因为它的温度降低了。
评析：这样安排可以降低学生的学习难度，并为下面判断内能的改变作准备。
2.探究改变物体内能的途径
（1）改变学生学习用具的内能的活动
师：你们有什么办法改变你们的学习用具的内能？
学生讨论、活动、汇报。
学生9：拿橡皮擦用力擦桌子，可增大橡皮擦的内能。
学生10：双手捂住笔，可以增大笔的内能。
学生11：双手用力搓笔，可以增大笔的内能。
（2）学生讨论后,师生共同归纳出改变物体内能的途径：做功和热传递。
（3）练习巩固（通过动画或图画再现生活情景）：
动画①：擦着火柴
动画②：小孩滑下滑梯后说“好烫”
动画③：水被烧开的过程
图画④：钻木取火
图画⑤：雪天里，走路的人双手不断的摩擦取暖
评析：通过活动，培养学生动手动脑的能力和从生活中发现物理规律的能力。
三、让学生汇报学习心得，小结本节内容
学生13：知道了物体内所有分子动能与分子势能的总和叫做内能，改变内能的途径有两个：做功和热传递。
学生14：通过这节课的学习，对类比法有了初步的了解，也加深了对归纳法的理解。
一、分割物质实验
物质分割有一个限度，分割到某一限度时小粒子能保持物质原来的化学性质，但用肉眼不能看到，只能借助电子显微镜观察，1811年，意大利物理学家阿伏伽德罗将组成物质的、仍能保持其化学性质不变的最小微粒命名为分子。
二、走进微观世界
1，我们知道了物质由分子组成，人们又猜测分子能不能继续分割，科学家发现分子是由更小的粒子组成，并把这样的粒子称为原子，同时还发现有的分子由多个原子组成。有的分子由单个原子组成，进一步研究发现，原子是由带正电的原子核和核外带负电的电子所组成，在一般情况下原子核所带的正电和核外电子所带的负电相等，原子核由更小的粒子――质子和中子组成，而质子和中子又由更小的夸克组成……在探索微观世界的过程中，科学家对原子的结构进行猜想和实验，并提出了多种模型，1909年，著名科学家卢瑟福在进行了α粒子散射实验后，提出了原子核式结构模型。
2，我们知道：许多物体都有气味，我们可以从不同的气味来区别出不同的物体，物体气味哪里来的呢?根据探究，人们认为物体的气味与构成物质的分子的运动状态有关，那么分子又在做怎样运动呢?通常情况下，分子运动是看不见、摸不着的，但我们可以通过一些看得到的宏观现象来探究它的运动情况，这种方法叫做转换法，1827年。英国植物学家布朗把花粉放入水中，然后取出一滴这种悬浮液放在显微镜下观察，发现花粉小颗粒在水中像着了魔似的不停运动，而且每个小颗粒的运动方向和速度都改变很快，不会停下来，这些小颗粒实际上是由上万个花粉分子组成的分子团，由于受液体分子撞击不平衡，从而表现出无规则运动的情况，这就是最著名的布朗运动，布朗运动虽然不是分子的运动。但该现象说明了分子在永不停息地做无规则运动，南宋诗人陆游《村居书喜》诗中的两句“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”，则告诉我们分子运动的快慢和温度有关系，温度越高，分子运动越快。
3，物体由分子组成，虽然分子在永不停息地运动但不会成为散沙，固体具有一定的体积和形状；液体具有一定的体积，但没有一定的形状，具有流动性；气体既无一定的体积，又无一定的形状，具有很强的流动性，这都与分子间存在着相互作用力有关，如两滴水珠互相拉近后能自动结合成一滴较大的水珠；一个细铁圈的中间松松地系着一根棉线，将细铁圈平放在肥皂液中后取出，细铁圈便带上一层肥皂膜，用一根棒将棉线一侧的肥皂膜轻轻地戳破，结果棉线被另一侧的肥皂膜拉向一边，这些说明分子间存在一定的引力作用，生活中给自行车车胎打气时要用力，也很好地说明气体分子间存在斥力。
分子之间的引力和斥力是同时存在的，引力和斥力大小都是由分子间距离大小而决定的，当分子间距离为某一值r0(1×10-10m)时，引力等于斥力；当分子间的距离大于r0时，引力和斥力都要减小，但斥力比引力减小得更快，此时引力大于斥力，引力起主要作用；当分子间距离小于r0时，引力和斥力都将增大，但斥力比引力增大得快，此时斥力大于引力，斥力起主要作用；当分子间的距离大于分子直径的10倍时，分子间的引力和斥力都变得十分微弱，此时分子间的作用力可忽略不计，
4，固体和液体虽然有一定的体积，但其分子之间仍有空隙，在一根较长的玻璃管中注入一半水，再缓慢地倒满酒精，用手指封住开口端，上下来回颠倒数次再竖起来，可以发现管内液面下降，这个实验直接地说明了分子间存在空隙。
四、探究宇宙奥秘
（1）利用经验或事例导学。每节课的前十几分钟，学生情绪最高昂，精神最旺盛，注意力最集中。如果老师在这时通过经验和事例提出问题，用悬念来引发学生的思考，必能牢牢吸引住学生的注意力。在学习重力的方向时，提问为什么水总是从高处流向低处？用软线吊着的物体静止时总是下垂的？等等，引导和学生共同分析，得出重力的方向总是竖直向下的。又如，在学习密度的概念时，学生在地理课中学到过人口密度，生物课中学过植物的密度，人口和植物的密度分别是用单位面积上的人口多少和植物生长的多少来表示，教师利用类比的思维方法进行引导，从而降低了学习的难度，激发了学生的学习兴趣和求知欲，使学生很容易地理解物理学的密度概念。
（2）利用演示实验做好导学。演示实验既能使学生的注意力高度集中，又可以把抽象复杂的物理概念生动地显示在学生面前，使学生易理解、易掌握。因此，教师应根据教材要求和特点，精心组织教材上所要求的每一项演示实验。物理演示实验具有形象、真实、生动和有趣的特点，可以为学生创设一个最直观的物理情景，给学生以感性认识，能为学生在形成物理概念、得出物理规律等方面作出最直观的铺垫，使学生感受倍深。在充分利用教材所要求的配备仪器进行演示实验的同时，教师在教学中要自制教具加强演示的趣味和新颖性，体验科学发现的过程和方法。例如，在一只塑料瓶中装入一定量的水，在其中加入适量的奶粉，拧紧瓶盖，充分摇匀，将激光笔发出的光透过瓶底对着瓶盖照射，此时会看到由光沿直线传播在瓶中形成的光柱。
（3）利用多媒体做好导学。随着科学技术的高速发展，一本书加一支粉笔已经不能适应现代教学的要求，而多媒体技术为我们的教学策略的选择搭建了宽广的平台。如，分子运动、核外电子的运动、内能等，由于概念比较抽象，实验又没法做，对于初中学生来讲因其想象力比较局限，难以理解和掌握，对教师的教和学生的学带来了难度。而多媒体能对一些普通条件下无法实现或无法用肉眼观测到的现象进行生动直观的形式模拟，增加学生对抽象事物的理解与认识，将一些枯燥抽象的概念、复杂的变化过程和运动形式，以内容生动、图像逼真、声音动听的教学信息展现在学生面前。通过多媒体的展示，使学生感受到客观事物真实可信，有利于知识的理解，可以显著地减轻学生的认知负担，化解知识的难点，有利于知识的正迁移。
关键词： 近代 物理学 数学化
1、物理学数学化的开始――数学实验方法
伽利略被誉为近代物理学之父，他把实验与数学相结合，开创了近代科学的有效研究方法――数学实验方法。伽利略起初的研究可以分为三个步骤：（1）提取出从现象中获取的直观认识的主要部分，用最简单的数学形式表示出来，以建立量的概念；（2）由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系；（3）通过实验证实这种数量关系。[3]匀加速运动规律的研究展示了他的跨时代研究方法。
伽利略从斜面滚球实验开启了物理实验现象到推理的进化，而在落体运动的研究中，伽利略改变了中世纪物理学虚假的世界，改变了物理学形而上学和常识“观察”相结合中盘旋的状态。确立了正确的“自由落体定律”： 、 。伽利略对运动基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。否定了“亚里士多德的主要错误是，他的物理学忽略了，甚至排除了不可动摇的数学哲学这个基础。[1]”
经过后人的巩固与整理，形成了目前的实验――数学方法是：在实验的基础上，重视把数学概念、理论、公式用于对物体运动的研究，把物理概念及其相互联系用简洁的数学形式表达出来，从而使物理概念量化，形成物理量，并用数学形式揭示自然界的物理本质，把观察与实验的结果上升到理论的高度。
2、物理学数学化的形成――《原理》的出版
尽管伽利略、开普勒运用数学所作的尝试是卓越的，但都只是用数学的方法解决局部问题，试探性地对客观自然现象和经验事实进行部分的定量研究。牛顿在自然科学史上真正实现了物理科学的系统的数学化。牛顿在物理学上革命性举动正像他的巨著《自然哲学之数学原理》的名称所要表明的那样，建立起“自然哲学”的数学原理。在他看来，数学方法对于研究自然是有效的，是符合物理学的研究本性的也是符合物理学研究的抽象化方向的，微积分与万有引力定律对物理学以及对航天事业的影响，足以证明物理学的数学化是一次正确的革命。
牛顿在研究经典力学规律和万有引力定律时，碰到了一些无法解决的数学问题，而这些数学问题用欧几里德几何学和16世纪的代数学是无法解决的，因此牛顿着手研究新的以求曲率、面积、曲线的长度、重心、最大最小值等问题的方法―――流数法（后演变为微积分）。牛顿的微积分是从力学脱胎而来的物理模型的痕迹，以机械运动的数学模型出现，其中的基本概念，如初生量、消失量、瞬、最初比和最后比等概念都来自机械运动，是机械运动瞬间状态的数学抽象。从某种角度上推动了数学的发展。
3、物理学数学化的成熟――麦克斯韦方程
电磁学从远古到18世纪中晚期是电磁现象的早期研究阶段，以对电磁现象的观察实验以及定性研究为主，直到18世纪晚期到19世纪早期，库仑定律、电流磁效、大陆派超距论电动力学体系才相继出现， 1861～1865年，麦克斯韦提出电位移和位移电流的概念，把电磁场明确地定义为是一种物质，为了定量地刻画电磁场的转化和电磁波的传播规律，麦克斯韦运用应用应力、变形、压力、涡动及其他概念、矢量分析和微分方法，并把它的全部表现形态用个带可变数的方程式表述出来，引进了两组偏微分方程。后来，科学家用这些方程式建立了精密的麦克斯韦方程组。后来赫兹于1886～1888年通过实验证实了麦克斯韦的预言，也因此彻底否定了电超距论思想，导致了无线电的诞生，开辟了电磁波通讯的新纪元。并从理论上预言了电磁波的存在，建立了麦克斯韦方程组。
或
通过麦克斯韦方程组，可导出一系列不同波长和频率的电磁波，并由于波长的量变引起了波特性和功能的质变。诸如在这之前就已发现的红外线、可见光、紫外线，在这以后陆续被发现的x射线、微波和超短波、中波、长波等无线电波，都属于电磁波，都可以从这组奇妙的方程中找到各自的位置。
5、物理学数学化的深入――热力学和统计物理的数学化
麦克斯韦精湛的数学功底不仅促成了电磁学的统一与发展，它还极大的推动了统计物理学的发展。麦克斯韦在对土星环的研究过程中，遇到了许多概率理论的问题，同时又受到克劳修斯《关于气体分子的平均自由路程》（该文将概率思想引入物理学及其计算之中，文章用统计方法推求分子运动平均自由程时采用了速率相等的假定）的影响，从而开始了对气体动力学的研究。 他于1859年9月21日做了题为《关于气体动力理论的说明》的报告，考虑到各个分子实际运动速度不同，利用概率论和统计方法确立了气体分子按速度分布的统计规律（麦克斯韦速度分布律），提了著名的分子运动速度分布律，纠正了前辈学者伯努利和克劳修斯在这方面的错误。这个报告初次把统计学用于描述物理现象，标志着新的科学发展时期的来临。1860年，麦克斯韦用分子速度分布律和平均自由程的理论推出一个粘滞系数公式，得到粘滞系数与气体分子密度无关的结论，并在1866年亲自做实验验证了这个结果。1872年，玻尔兹曼引进分子分布函数定义的H函数和熵发表了研究气体从不平衡过度到平衡的过程的玻尔兹曼方程；1873年，吉布斯用系统参数的变化表示系统内能的变化，得到热力学基本方程， ，后又将热学的唯象论和分子运动论综合到一个整体，系统研究系综，发表《统计力学基本原理》完成统计物理的伟大统一。
参考文献
[1]牛顿.牛顿自然哲学著作选北京：商务印书馆1962；
[2]杨庆余.唐福元.物理学史.中国物资出版社；
[3][美]KlineM.古今数学思想，第4册.[M].上海：上海科学技术出版社，1981：324；
[4]周经伟.伽利略科学研究方法探究.海南大学理工学院570228；
[5]长青.季潜.具有深厚数学根底的物理学家―麦克斯韦.物理教师.1998.19；
【关键词】初中物理；课堂；提高学生；参与效能
物理教师如何提高学生课堂教学参与效能呢？其实就是让学生动手操作、动眼观察、动脑思考、动口表达，真心投入，积极参与从而掌握物理知识。
一、激发学习兴趣是提高学生参与效能的动因
兴趣是最好的老师，让学生成为学习的主体，真正变“要我学”为“我要学”，必须激发学生学习的兴趣。初中学生对物理现象充满着好奇，这是课程的优势；但不少学生惧怕物理原理的抽象难懂。因此，我们要抓住物理学科的特点，联系生活，深入浅出，抓住关键，循序渐进，让参与效能最优化。
如在学习电磁波在日常生活中的应用时，可设计这样的一道题：请举例说出利用电磁波工作的家用电器和通信设备两至三件。
利用物理知识解释生活中的问题，学生是有兴趣的。电磁波在生活中有着广泛的应用，如：无线电广播、电视、手机都是靠电磁波来传递信息的；微波炉利用微波加热食物等。在举例中，肯定有学生举出的例子是错误的，如电冰箱，此时教师要引导学生进行讨论，让学生明白电冰箱是利用物态变化时的吸热和放热原理制冷的。这样使学生弄清问题的来龙去脉，不光知其然，又知其所以然。
又如，在初三复习物质状态变化时可以提出这样一个问题：试管里的水吸热后经过什么物态变化时形成大量水蒸气？水蒸气冲开小木塞的过程中，通过什么方式减小内能？
通过学生回忆生活中的现象，结合物态变化知识便会联想到：试管内的水由液体变为气态，属于汽化现象。再联系改变内能方式的知识后明白：水蒸气冲开小木塞的过程中，是水蒸气推动活塞做功，消耗了水蒸气的内能，转化成活塞的机械能。
此类题目很容易激发学生联想生活中的物理现象，提高学生的学习情趣。分析此题，要抓住物态变化前后的状态才可判断具体的物态变化名称；知道改变物体内能的方式有做功和热传递两种方法，这样才可解释如何减少内能。
二、积极营造合理时空是提高学生参与效能的首因
课堂上要合理分配时间，给学生创设探究的舞台，课堂上，教师授课不超过15分钟，学习探究不少于15分钟，学生练习不低于15分钟。
给足学生自由表达的时间。学生表达不可能如老师想象的那样理想，出现差错，胆小，不敢大胆发表意见，碍于面子等等现象是正常的，教师在学生回答问题时要耐心，要善导，特别是对学习信心不足的同学，要想方设法让他们学会大胆表达自己的看法和见解。
给足学生思考讨论的时间。要以学生为中心组织安排教学活动，把课堂时间交给学生，变被动为主动。
如，教学物体内能概念时，让学生思考：判断关于内能的下列哪一种说法是正确的？A.一杯水和一桶水，若它们的温度相同，则他们的内能相同；B.0℃的冰块没有内能； C.冬天用热水袋暖手是用做功的方式改变物体内能；D.汽油机做功冲程是内能转化为机械能的过程。
通过学生充分讨论归纳：A.一杯水和一桶水，若它们的温度相同，由于它们的质量不同，所以它们的内能不相等。B.组成0°C的冰块分子不停地做无规则的运动，内能不为零。C.用“热水袋”暖手是用热传递的方式改变物体的内能。D.汽油机做功冲程是内能转化为机械能的过程，所以是正确的。
教师要引导学生逐项分析，解题关键是理解内能的概念：物体的内能与物体的体积、物体的温度有关，在体积一定时，物体温度越高，内能越大。
给足学生讨论交流的空间。讨论和交流是物理教学活动中的重要组成部分。让学生在讨论中不断消化知识，提供给学生主动思考和构建系统知识的机会，充分发挥个体和群体作用，创造出师生共同探究问题的良好气氛。学生对知识完成从具体到抽象、从模糊到准确、从单一到系统的思维训练，从而提高学生的物理思维和能力，提高物理教学的质量。
三、寻求科学的学习方式是提高学生参与效能的内因
《物理课程标准》中指出：“注重科学探究，提倡学习方式多样化。”要想真正在物理课堂教学中提高学生主动参与效能，最根本的是必须改变传统的教学方式，让学生在老师的引导下喜欢学习，学会学习。
“娱”中求学。皮亚杰认为：“思维是从动作开始的，切断了活动与思维之间的联系就不能发展。”实践出真知，教师在教学中，要改变“教师演示、学生观看”的活动方式，多让学生进行演示操作。如个人实验与小组合作相结合的方式。在活动中，教师要通过科学的设置，使每个学生倾心投入。
如在讨论影响电磁铁磁性强弱的因素时，可设计下列例题：如图所示，实验现象蕴含着许多物理知识，试分析证明：通电螺线管的磁性强弱与什么因素有关。
这虽然是问答题，如果教师组织学生通过演示实验或学生动手实验来启发学生说明，效果会更好。
通过实验观察，便会得知，两个通电螺线管是串联且线圈的匝数不同，串联时则电流相等，能够吸引大头针，说明有磁性，吸引的数目不同，说明磁性不同，磁性不同是由于线圈的匝数不同造成的，故可得出通电螺线管的磁性强弱与线圈的匝数有关。
一般实验的基本过程是：提出问题──动手实验──观察记录──解释讨论──得出结论──表达陈述。在这个过程中，学生通过亲自参加活动、实验、讨论而自主地建构知识。同时，根据实际情况，教师可引导学生提取身边材料，自制教具，开展小实验、小制作等活动。
“问”中求学。学问，不光是学来的，而且是问来的，问是一种学习习惯和学习品质，也是好的学习方法。在平时教学活动中，教师要帮助学生克服学习中的困难，善于调动学生的积极性，培养学生提问的积极性，提高学生挖掘问题，提出问题的能力。
如在学完扩散现象、蒸发及其现象、生活中的凝华现象、比热容解释简单的自然现象后出示这样一道题：亚洲最大的滑雪场就是我国黑龙江省尚志市的亚布力，那里群山环抱、绿树茂密，是冬季滑雪、夏季避暑的好去处。请同学们运用学过的物理知识对亚布力的自然景色进行解释。
此题蕴含着好多问题：其中包含了水的哪些物态变化？水分子运动与物质运动区别在哪里？群山环抱、绿树茂密与水分子运动有什么关联？雪花飞舞是分子运动吗？等问题。教师要先启发学生把自己的疑问提出来，然后针对问题进行讨论。
通过讨论可以得出关于水变化的一些性质，水蒸发及吸热的应用、水的比热容大的应用、固态的冰与水分子的区别、知道分子在永不停息的做无规则运动、分子运动是肉眼看不见的，与物质运动有本质的区别等。
绿树的蒸腾作用能加快水的蒸发，有利于生态系统的水循环，夏季大片的湿地含有的水多，水蒸发时可以调节空气的湿度，同时蒸发吸热，降低周围空气的温度；另外，因为水的比热容较大，使气候的温差小，能有效调节周围环境的温度；雾凇是由空气中的水蒸气遇极冷的空气直接凝华形成的固体小冰粒；飞扬的雪花不是分子，是一个宏观物体，所以它的运动也不是分子的运动。
问，不光是问老师，还可以问同学，问家长，问朋友。要使学生知道“三人行，必有我师焉”的道理，好问，既能促进学生主体参与意识，又能激发学生学习兴趣，提高学生设疑解惑的能力。
“比”中求学。有竞争才有活力。一是同学之间相互竞争，让每个学生都有机会体验竞争的乐趣；使课堂充满比学赶帮的氛围；二是班级里组与组之间的比赛。比较的内容可以根据课堂具体情况来定，如，作业完成的速度与质量，回答问题的人次和准确性，表达的流畅与全面，对问题的思考是否有其独创性等。这样既能激发学生的学习动力，培养其主动参与学习的习惯，又能培养学生团结与协作的精神。
关键词：科学探究教学；目的性；情境性；可行性；拓展性
传统的教育由于对个人的认识重视不够，使得科学教育往往是在基于“空白头脑”假设或“教师主导”假设的前提下进行的。于是有了“满堂灌”、“接受式”、“教师主宰课堂”的教学，学生只是被动地接受。
而建构主义学习观认为，学生的学习并不是知识由外到内的输入过程，而是学生主动地将新的信息、观念与适当的已有知识经验联系起来，通过新、旧经验之间反复的、双向的相互作用积极建构自己的知识并赋予知识以意义的过程。这种过程是能动的、深刻的，是一个与情境联系紧密的自主的操作过程。
因此，在科学探究的教学过程中，我们要帮助学习者找到学习过程中的“已有知识经验”和“新知识”之间的缺口，促使学生调整内部认知结构，从而有效地帮助他们进行“主动建构”。
这就要求我们在教学过程中必须进行精心设计，真正成为学生学习过程中的领路人、引导者。目前，在我们的教学过程中，并不是所有的探究都是有价值的。那么，什么才是有价值的探究？笔者在多年的教学过程中，体会出有价值的科学探究教学必须具有以下几个特征：1．目的性；2．情境性；3．可行性；4．拓展性。
一、科学探究教学需要增强目的性
［案例1］ 人教版第三单元课题2《分子和原子》教学片段
教师演示：浓氨水滴到酚酞溶液中。
学生：观察并记录实验现象（酚酞变红色）。
教师讲解：氨水可以使酚酞变红色，是氨水的一种性质。
教师演示：分子运动的烧杯实验（教材插图所示）。
学生：观察实验现象（罩在大烧杯内的酚酞溶液逐渐变成红色）。
教师提出问题：酚酞溶液遇到氨水才能变成红色，而烧杯中的酚酞溶液没有遇到氨水，为什么也能变成红色？
学生：A烧杯内滴入酚酞要过一会儿才能变色与B烧杯无关；
学生：大烧杯中可能存在某种物质，与A烧杯中的溶液接触，使其变色；
学生：烧杯B中的浓氨水会挥发，可能是它使A中的溶液变色。
……
教师：对！就是烧杯B中的浓氨水挥发，氨分子运动到A烧杯中，是酚酞溶液变红色了。
教师：请同学们把本探究实验的现象记录在书上。
教材中安排本次探究，目的在于让学生认识分子的特性，形成微粒观，而培养学生的分析、推理能力和想象力，要达成上述目标的最好形式则是开展实验探究。在探究教学中，虽然不主张每个活动学生都要严格遵循提出问题、猜想与假设、制定计划和设计实验等完整的探究步骤，但是教师对科学探究的涵义、要素、基本模式等应该有比较深刻的认识，从课堂实际来看，教师在这方面比较欠缺。如不明确“氨水使酚酞变红色”这一实验在探究中的地位，如学生没有充分体验“氨水刺激性气味”，难以联想到氨分子能够运动，这使得猜想与假设的环节难以有效组织和实施。由此教师只是机械地执行教材，泛泛而“探”，最终结果学生只是知道了两个实验事实及一个分子运动的结论，观念的培养、能力的提高可能成为一句空话。上述案例，也可以反映出教师没有深入地钻研教材，没有较好的领悟教材编写者的的意图，教学的目的性不强。
二、探究问题设计需要呈现情境性
［案例2］人教版第九单元课题2《溶解度》一节教学片段
片段一：课前预习，让学生走进生活
教师事先布置了与学习内容密切联系的几项任务：（1）在家烧一壶开水，观察沸腾前的现象。（2）准备开水和冷水各一小杯，试试哪一杯中溶解的蔗糖多？在两杯开水中分别溶解食盐和蔗糖，哪种溶解得多？（3）打开一瓶雪碧，仔细观察所发生的变化？
片段二：知识运用，联接生活现象和生活问题
本节内容学习完后，设计了如下面向生活的问题：（1）我国有许多盐碱湖，湖水中溶有大量的氯化钠和纯碱，那里的农民冬天捞碱，夏天晒盐，试用你学过的知识说明其中的道理。（2）夏天，阵雨来临前，鱼塘里的鱼常出现“浮头现象”，这是为什么？假如你承包了鱼塘，该怎么办？（3）被汗水浸湿的衣服晾干后，为什么常出现白色斑迹？用什么办法可以洗去？
新课程标准指出，我们的化学教学应该注意从学生已有的经验出发，让学生在熟悉的生活情境中学习新的知识和技能，感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切联系，提高对化学的学习兴趣，逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题。简言之，化学教学应以生活为本。片段一引导学生有目的的接触生活，可以使学生获得丰富的感性认识，真正认识到知识其实来源于生活，增强对科学的感悟和理解，同时在实践中积累相关经验，萌生相关问题，如烧水时看到水中有大量气泡，就会产生这样的想法：为什么温度升高，这些气体在水中就会“待”不住了等等问题，这些问题成为深入学习的动力。片段二运用化学知识来解释生活中的某些现象、解决生活中碰到的问题，不仅可以提高学生解决实际问题的能力，同时也使学生意识到他们正在学习的化学知识的真正价值，增强学习知识和技能的信心和动力。本案例中教师注重引导学生用化学知识去观察生活、思考生活，自觉应用化学知识分析、处理简单的生活问题，让化学真正走入学生的生活，提高了学生的化学素养。
［案例2］人教版第九单元课题1《溶液的形成》第二课时
创设情景：向烧杯（底部粘有一小木块）中注入半杯水，加入三药匙NaOH并不断搅拌。
观察现象：小木块脱落。
讨论与交流：可能是NaOH加入水中溶解时，溶液的温度升高，使烧杯底部的石蜡熔化，因而木块掉下来了。
产生疑问：是不是所有的物质溶解时，溶液的温度都会升高？物质溶解时，溶液的温度为什么会升高？
活动与探究一：溶解时的吸热或放热现象
学生：阅读教材，明确活动目标、实验用品。
设计实验方案：（1）取三只烧杯，各注入100 mL水，用温度计测量水的温度。（2）将两药匙NaCl、NH4NO3、NaOH分别加入上述三只烧杯中，搅拌至固体完全溶解，测量溶液的温度。（3）用手背小心触摸三只烧杯的外壁，有什么感觉？（4）计算溶解前后液体温度的变化，填入表中。
分析：溶解时温度发生改变的原因。
活动与探究二：尽可能利用生活中的用品对下列问题任选一个进行探究。
设想一种实验方案验证NaOH溶于水时大量放热。
设想一种实验方案验证NH4NO3溶于水时大量吸热。
设想一种实验方案既能验证NaOH溶于水时放热，又能验证NH4NO3溶于水吸热。
……
在大多数教师的教学过程中，这部分内容一般采取验证性的教学策略，实验的目的仅在于理解所学知识，学生处于被动接受的地位。案例中，教师借助趣味实验创设教学情境，引起他们的好奇心，激发起学习的动机，使他们积极参与到假设、实验、解释、交流、拓展的探究环节中，经历了知识的产生过程，改变了他们的学习方式，了解了科学探究的基本过程和方法。正如苏霍姆林斯基所说：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望感到自己是一个发现者、研究者和探索者。”
三、探究过程设计需要落实可行性
设计具有可行性的探究过程，也就是要符合学生的实际能力。教学过程中如果遇到超过学生实际能力的问题，可以把原课题分成若干小块，这样便于操作，问题的研究更能落到实处。
［案例3］人教版初中化学第三单元课题2《分子和原子》教学片断
师：演示实验—品红在水中的扩散
师：温度越高，分子运动越快，请同学依据这个原理把上述实验做个简单的改动，证明分子的运动随着温度的升高而加快。
生：可以用两杯等量的水，一杯是室温下的水，一杯是热水，同时放入等量的品红固体，观察品红扩散的现象。
（值得注意的是：这位学生在这里用了两次“等量”，一次“同时”）
师：这个同学的方法非常好，请问你设计这个实验的原理是什么？
生：物理学中我们学习过“控制变量法”……
在上述案例中，教师很好地利用了学生的“已有知识经验”——初中物理已经教过的一些方法，有效地解决了化学教学中对比实验设计的一个难点，培养了学生思维的缜密性。
古人云：“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。探究的价值在于：知识的结论是教师直接“给”的，还是经过真正的“引导”由学生自己得出来的。“给”永远只能是死的知识，而“导”却能激发活的源泉。关键在于我们怎么去教，如何去导。教师习惯于直接“给”知识，已成为一种惯性。事实上，贯穿于学生的任何一个学习过程，都可以是一个探究的过程。教师应关注学习的结果，但更重要的是要关注学习的过程。
四、探究结果设计需要走向拓展性
新课程要求我们，让学生在“做科学”的探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力。这就需要我们在设计探究教学的时候，要设计一些具有开放性的问题。成功的探究课堂能给人留下值得思考的东西，使学生更深刻地感受到化学学科思想的内涵，进一步激发学习化学的热情。
［案例4］ 人教版第二单元课题3关于“催化剂”的概念教学
在安排学生分组实验时，设计了以下5个对比实验：（1）部分实验小组只加热过氧化氢溶液；（2）部分实验小组在过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰；（3）部分实验小组在过氧化氢溶液中加入少量硫酸铜溶液；（4）教师演示将加热制取氧气后的混合物溶于水，过滤分离得二氧化锰，然后另取过氧化氢溶液，加入少量过滤得到的二氧化锰。（5）教师演示加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，然后设疑：有的化学反应对生产、生活不利，如钢铁的腐蚀，食物的变质等，我们可以采取什么办法？学生马上联想到可以利用某种“催化剂”减慢其化学反应的速率。最后师生共同归纳催化剂特点。
学生在学习“实验室用过氧化氢溶液制取氧气”的实验中形成“催化剂”的概念，但在实际的教学反馈中我们发现效果并不理想。常会出现以下错误：“二氧化锰是催化剂，催化剂就是二氧化锰”，“所有催化剂都是加快化学反应速率的”，“过氧化氢分解只能用二氧化锰作催化剂”。本案例中教师通过设置了多组对比实验，学生自然就领悟到：二氧化锰和硫酸铜溶液都加快了过氧化氢的分解，反应后化学性质都没有改变，在这一特定的反应中起了催化作用，再加上教师的引导、归纳，学生通过实验、观察、分析、比较、综合、类推等方法，学生就能完整地掌握“催化剂”这一概念的内涵和外延。
建构主义理论认为，学习是在先前经验的基础上进行的，当学习者面临新现象、新问题时，就会根据情境中的线索，调动头脑中事先准备好的多方面、多层次的先前经验。
［案例5］人教版第七单元课题2 《燃烧和热量》教学片段
实验演示：镁和稀盐酸的反应
观察现象：（1）产生大量气泡。（2）有“水雾”？有“烟”？
探究一：生成的是何种气体？
学生猜想：可能是氢气，可能是氧气。
学生争辩：大多认为是氢气。
收集证据：（1）实验：点燃的木条伸入试管内，该气体能燃烧。
（2）事实：参加反应的是Mg和HCl。
得出结论：生成的气体是氢气，并推理相关化学方程式。
探究二：是“雾”还是“烟”？
收集证据：再做6个相同的实验，每组传递下去。（要求注意观察试管壁上的现象和手的感觉。）
学生交流：试管壁上有水珠，手感觉发烫。
学生解释：（略）
得出结论：由于该反应放出了大量热，溶液中的水形成了水蒸气。因此，这是一个放热反应。
《化学反应中的能量变化》的教学内容，教材安排了“镁和稀盐酸”的实验，旨在让学生通过实验让学生知道“化学反应中伴随的能量变化”这一事实。该实验的设置，教材的要求明显是比较低的，教师源于教材、高于教材的创设，基于以下两点的考虑。首先，本课时难度不大，整体思维含量不高，如果按部就班，课堂气氛略显沉闷，学习积极性也不是很高。若能充分利用学生的最近发展区设置问题，则会对学生产生一定的挑战，调动了学生思考的积极性，在强烈的求知欲支配下，学生的思维时而发散（如猜想环节），时而收敛（如“探究一”，通过实验和事实来得出结论），时而推理（如“探究二”，学生得出结论就是一种合情推理），学生的情绪始终是高涨的，处处闪烁着理性思维的光芒，有效地促进学生智力的发展。
本案例中，学生猜想是“烟”，就是生活经验的负迁移；猜想是氢气，则缘于知识经验，学过的气体就那么几种，灵活点的学生再根据质量守恒定律就更有把握了；能正确推理写出专业性很强的化学方程式，那更得具备扎实的基础知识；“探究二”中结论的得出，更大程度上依赖于生活经验和已有的物理知识。
综上所述，我们设计的科学探究教学必须建立在学生的已有知识和生活经验基础之上，而不能是空中楼阁。这就需要教学过程中教师要融入自己的知识和智慧，对教材进行个性化的解读与深度挖掘，渗透了基础知识、浸润了科学方法、调动了情感，教学的内在价值才能得到充分提升。教学过程中教师要充分挖掘实验资源，改变实验“照方抓药”式的设计，多些反思和改造，提升实验的功能，使学生在获得知识丰富的同时，学习兴趣、探究意识、思维能力、科学方法同时都得到了培养。
物理是一门以观察和实验为基础的自然科学。绝大多数物理知识都是通过观察和实验,并在此基础上通过认真地概括、总结得出来的,然而,单靠观察和实验,也是很难达到理想效果的,因为很多物理知识比较抽象,如关于分子运动及原子结构的知识,电、磁等场的知识,光、声等波的知识。这些物理知识所涉及的物质都是看不见、摸不着的,也就无法直接观察到了。牛顿第一定律等物理规律所描述的则是一种用实验根本无法验证的理想情况。
如果将多媒体教学课件的研究与物理教学研究整合起来达到优势互补,这就能够很好的解决这一重大问题。
一、应用多媒体课件教学可以充分发挥学生的主体作用,活跃课堂气氛,激发学习兴趣
提倡主体性教育,是社会主义现代化建设的现实需要,也是国际上教育改革的趋势。主体性教育的过程,是教师引导下的学生独立学习和自主活动的过程。按认知学习理论的观点,必须充分发挥学生的主动性和积极性,学生才能获得有效的认知。
在传统的课堂教学过程中,教师面向学生传授知识技能,从教学内容、策略、方法、步骤,甚至学生做的练习都是教师事先安排好的,学生只能被动地参与这个过程。这种方式以教师的主观意识为主,学生完全处于被动地位。
多媒体课件可以把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在一起,产生出一种新的图文并茂、丰富多彩的人机交互方式,而且可以立即反馈。在这种交互式学习环境中,学生可按自己的学习基础、兴趣来选择自己所要学习的内容,可以选择适合自己水平的练习,也可以选择不同教学模式(如个别教学模式或协商讨论模式)来学习,这种交互方式对教学过程具有重要意义。教师的地位和作用主要表现在培养学生掌握信息处理工具的方法和分析问题、解决问题的能力上,转变了传统的以教师为中心、以课堂为中心的教育方式。
前苏联教育家苏霍姆林斯基在《兴趣的秘密何在》中写道：“所谓课上得有趣，就是说：学生带着一种高涨的、激动的情绪从事学习和思考，对面前展示的真理感到惊奇甚至震惊；学生在学习中意识和感觉到自己的智慧力量，体验到创造的欢乐，为人的智慧和意志的伟大而感到骄傲．”教师使学生对上课有兴趣是比较容易做到的，但要使学生对上课的学习内容有兴趣则往往要困难些．在“磁场对运动电荷的作用”这一节中，运用多媒体技术，将内容生动、形象逼真、声音动听的信息传递给学生，调动学生的学习热情，让学生运用计算机网络学习、掌握、运用洛仑兹力的知识．学生在学习过程中得以动手动脑，越过一个又一个学习上的障碍，成功的喜悦伴随着整个学习过程．他们不仅没有新知识难以接受的感觉，而且从接受到掌握到再运用这些知识的全过程都是在自发之中进行的，对知识本身的学习更有持久的兴趣，对提高物理课堂教学效率起着决定性作用．
二、利用多媒体进行教学可优化教学过程，高学习效果
实验心理学家赤瑞特拉做过着名的心理实验:是关于人类获取信息的来源,他通过大量的实验证实,人类获取的信息83%来自视觉,11%来自听觉,3.5%来自嗅觉,1.5%来自触觉,1%来自味觉。这就是说,如果既能看得见,又能听得见,还能用手操作,通过这样多种感官刺激获取的信息量,比单一听老师讲课强得多。传统的教学方式是教师口授，学生听讲．课堂上以老师为主，学生只充当被动接受的角色，调动学生的方式也很单一的提问式．应用多媒体课件教学,能有效地激发学生的学习兴趣,使学生产生强烈的学习欲望,从而形成学习动机,主动参与教学过程,使课堂信息量加大,学生易于接受,在愉快的气氛、交互讨论中掌握了教学的重点、难点,教学效果相当明显。例如在“磁场对运动电荷的作用”这节课中，学生跟着多媒体动画课件，由安培力的宏观表现领会到洛仑兹力的微观实质，就会很快掌握了洛仑兹力的方向的判断方法和洛仑兹力大小的计算，利用计算机网络学会运用这些知识．在课堂上计算机将载有洛仑兹力的文本、音响、动画、图像等信息一起传输给学生，这些信息具有很强的表现力，同时调动学生的眼、耳、口、手、脑等多种感官，促使学生主动记忆，认真思考，努力探索，积极参与教学．学生的主体作用得以充分发挥，学得轻松活泼、愉快，对新知识学得快、掌握得快．利用多媒体教学，调动学生学习的主动性、积极性，增强学生的求知欲和自信心．学生学习更加刻苦，其探索欲、创造欲更加强烈，学习效果更佳，教学过程也更完善．良好的教学过程保证了物理课堂的教学效率．
三、应用多媒体课件教学能起到放大作用
物理实验中的许多基本仪器、仪表,学生在课堂上第一次接触,加上仪器本身小,刻度也小,可见度差,使用很不方便,给教学造成困难,成为不应有的教学难点。现在有了计算机,教师可以自己制作投影片;也可以学习一下“物理画板”这一小软件的使用,利用人家制作好的现成的东西进行演示;还可以从网上下载现成的课件作演示。他们都可以很方便的把演示内容进行多次放大,例如:电流表、电压表、螺旋测微器、游标卡尺、多用电表等的使用和读数,教师好讲解,学生好观察并且容易掌握他们的正确使用方法,还可以在课堂上让全体学生进行准确的读数练习。同时,它甚至能让学生看到正常教学时根本无从看到的东西。如:在教《分子运动论》这一节时,我从网络上下载了分子运动的FLASH动画,又从“教学资源网”的“物理”网页上下载了分子运动的画面(2),在教学时,先放动画,学生就像看他们平时爱看的动画片一样兴奋。接着我对他们说:“想不想看更准确生动的分子运动?”学生当然愿意,我就给他们播放了分子运动的画面,使这一看不见、摸不着的物理现象在学生心中有了具体的形象
四、应用多媒体课件教学能做一些在实验室不可能完成的探究性实验
在物理课程教学中,很多内容是很难通过解说就能解决问题的,一些探究性实验在实验室不可能完成。如:人造卫星,宇宙速度以及各个行星既太阳系的运动情况,直线运动和受力分析等,如采用传统的教学方法,即便是讲一节课,学生也难以理解,反而只会加深学生对物理知识学习的畏惧感。这些知识完全可以运用多媒体技术让大家看到模拟的直观的情况,这不仅可以将内容讲得生动活泼,激发学生的学习兴趣,还可以增长学生的见识。
过去在进行高二课本《原子和原子核》一章的教学时,师生们都感到这一章的内容太抽象了,学生对这一章知识的掌握有一定的困难。而现在每上一节课学生都感到特别兴奋,因为再讲到a粒子散射实验时可以将有动画的实验课件引入课堂,既直观又形象,而且还可以清楚知道实验的做法,并在短时间内可以重复做多次;在讲轻核的聚变、重核的裂变、核能、链式反应等比较抽象的概念时,我们将视频影像引入了课堂,使学生对这些看不见摸不着的知识理解和掌握得都很好。这样的教学,能有效的激发学生的学习兴趣,使抽象、枯燥的物理概念变得直观、形象,使学生从害怕、厌恶物理到喜欢物理,乐意学物理。
五、应用多媒体课件可以切实解决课时矛盾
优化内容展示的方式 学生对物理课程缺乏热情，很大一部分原因是物理学习过程比较枯燥、乏味。现代信息技术的融入能再现“真实的环境”，并以图文并茂、丰富多彩的形式表现出来，这种优势是其他教学手段无法比拟的。我在教学“分子运动论”时，学生是看不到物质内部分子的运动的，因此对理解造成了障碍。于是，我用计算机模拟分子运动和碰撞的过程，加上特技效果，直观地展现在学生面前，之后再诠释其中的原理，学生就容易理解了。
优化学生的学习方式 信息技术与课程整合所追求的目标之一是促进学生学习方式的变革。信息技术为自主学习提供了强大的技术支持和信息资源：一方面提供给学生丰富的物理学习资源信息，另一方面也能为物理教学提供最新的科技成果和发展动态信息。我在设计《密度》一课时，自己开发了一个网络课件，将各种相关的信息资源整合优化。学生通过情境明确探究主题，进入真实情境或虚拟情境中探究学习，在活动中协作交流、体验科学探究的艰苦和乐趣，实践科学探究方法和途径，实现知识的意义建构。
优化教师的教学方式 信息技术与物理教学的整合能促进教师教学方式的变革，能鞭策教师课堂教学的进一步完善，使教学过程更具有科学性。教师能更合理地掌握和利用时间，学生的注意力被吸引了，在课堂上接受和掌握的知识更多了，从而使得物理课堂教学变得高效。我在《家庭电路》一课中设计了六个环节：认识家庭电路的组成、连接、试电笔的使用、触电与急救、安全用电常识和从物理走向社会。新授时，利用课件将不同时代家庭电路中保护装置的图片展示在学生的眼前，介绍历史变迁，引领学生感悟电路元件在不断的完善中变得安全又方便，体验科技的进步；我又设计了让学生分小组合作连接电路，创造了让学生亲自实践的机会，强化将知识运用于日常生活的意识，学生同时也品尝了成功的乐趣；在“触电与急救”这一环节，学生设计了用模拟人演示触电的两种类型，帮助学生直观感受触电现象，建立很好的自我保护意识，学会科学的救助方法。最后，课的末尾，我又以查阅资料、写小论文的形式布置了课外作业，旨在培养学生收集信息的能力，使得他们能够学以致用，体现“从物理走向社会”的理念，以此实现教师教学方式的改变。
优化师生的互动方式 师生关系转变的外在表现是师生互动方式的转变。《凸透镜成像》的教学难点是像与物所在范围的确定。“当物距大于（或小于）像距时，像是缩小（或放大）的”这一点，在学生探究凸透镜成像规律的过程中很容易得到，但他们想到物距、像距存在对应的范围规律：即当物体放在某某范围，像一定成在某某范围是有一定难度的。为了突破这个难点，我在探究实验的交流评估阶段，巧设了多媒体课件，在师生互动中，在电脑中直接输入学生实验获得的物距、像距、物高和像高，通过课件，实时、形象、直观地处理了多组实验数据，突出了“两倍焦距”这一特殊点，学生产生验证物距“两倍焦距”成像情况的想法显得极其自然，实验规律也显而易见。这样的整合，远比从分析表格中的实验数据、归纳实验规律的一般做法要直观、高效得多，师生互动也更加有效。
