初中物理主要實驗方法范文
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中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2014)18-210-01
物理是一門以觀察和實驗為基礎的學科,實驗教學是物理知識教學的基礎。在《初中物理課程標準》同時也指出,在突出科學探究內容的同時,也要重視研究方法的指導,使學生在進行科學探究、學習物理知識的過程中,逐漸拓寬視野,初步領悟到科學研究方法的真諦。由此可見,實驗教學中蘊含著大量的科學方法,正確地掌握物理實驗的探究方法,有助于揭示物理現象、物理規律的本質屬性和內部規律。
既然物理實驗方法這么重要,我們怎樣才能讓學生掌握,并能應用自如呢?首先我們要對初中物理教學中常用的探究實驗方法有所理解。初中物理實驗探究方法主要有以下幾種:
1、控制變量法:為了研究物理量與影響它的多個因素中的一個因素的關系,可將除了這個因素以外的其他因素人為地控制起來,使其保持不變,再比較、研究該物理量與該因素之間的關系,得出結論,然后再綜合起來得出規律的法。這種方法在整個初中物理實驗中的應用比較普遍
2、等效替代法:研究某一個物理現象和規律時,因實驗本身的特殊限制或因實驗器材等限制,不可以或很難直接揭示物理本質,而采取與之相似或有共同特征的等效現象來替代的方法。這種方法若運用恰當,不僅能順利得出結論,而且容易被學生接受和理解。
3、轉換法:有的物理量不便于直接測量,物理現象不便于直接觀察,通過轉換為容易測量到與之相等或與之相關聯的物理現象,從而獲得結論的方法。
4、類比法:類比法是一種推理方法。為了把要表達的物理問題說清楚,往往可用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明抽象的、無形的、陌生的事物,通過借助于一個比較熟悉的對象的某些特征,去理解和掌握另一個有相似性的對象的某些特征。
5、圖像法:圖像是一個數學概念,用來表示一個量隨另一個量的變化關系,很直觀。由于物理學中經常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況,因此圖像在物理中有著廣泛的應用。在實驗中,運用圖像來處理實驗數據,探究內在的物理規律,具有獨特之處。
6、理想化方法:指在物理教學中通過想象建立模型和進行實驗的一種科學方法。可分為理想化模型和理想化實驗。理想化模型就是指把復雜的問題簡單化,把研究對象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,對實際問題進行理想化處理去再現原形的本質的東西,構成理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法。
7、對比法:“比較”是人們常用的探究方法,是找出事物之間的差異點和共同點的研究方法,比較事物間的相同特征或相異特征。
下面就初中物理實驗《探究影響導體電阻大小的因素》中運用的探究方法――控制變量法,來談談怎樣進行探究實驗方法的教學,希望能起到拋磚引玉的作用。
1、作為教師,你首先要明確該實驗用哪種實驗方法最合適,也就是說先要確定實驗方法。這就要求你對各種實驗方法都要有深入的認識,并有所研究。
2、在實驗問題的提出時就開始滲透實驗方法的思想,并讓學生聯系實驗提出的問題和假設來尋找,并確定實驗的變量。例如在《探究影響導體電阻大小的因素》實驗教學中,當我們換用不同的電阻進行實驗時,發現燈泡的亮度是不一樣的,那樣就可以提問“為什么燈泡的亮度不一樣?”來引導學生去分析比較,得出影響導體電阻大小的因素可能是導體的材料、長度和橫截面積,還有溫度,從而確定該實驗的變量。
3、確定變量后,要引導學生用怎樣的實驗方法進行實驗。在該實驗中,我們確定了四個實驗的變量,那么我們就可以提問“我們怎樣才能知道這些變量與電阻的關系?怎樣進行研究?”讓學生認識到,要研究每個變量與電阻的關系,就必須在每次實驗中控制另外的變量保持不變。這樣自然而然的,我們就可以提出實驗要使用的實驗方法――控制變量法。接著教師要把控制變量的思想介紹給學生,使學生逐步領悟到控制變量法的實質要領,為之后的實驗方法的教學作好準備。
4、學生明確了實驗方法后,但是對該實驗方法還處在認識階段,還沒有理解,更難說得上運用。這就需要我們引導他們來運用這種實驗方法來進行實驗。在該實驗設計中,根據控制變量法的要求,我們就需要準備不同材料、不同長度、不同橫截面積的金屬導線。那么在實驗操作中我們應該選用那些金屬導線進行實驗呢?這樣一個問題的提出又可以讓學生對控制變量法有更深的認識。例如,在探究導體電阻的大小與導體材料的關系實驗時,我們就可以引導學生根據控制變量法的思想,選用相同長度、相同的橫截面積,不同材料的的導線來進行實驗。
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只有設計好實驗,才能順利完成實驗,達到實驗探究的目的。然而設計實驗恰恰是學生很頭疼的事,有以下幾點困難:基礎知識掌握不牢,就如同無本之木,無源之水,導致實驗設計無從下手;實驗方法運用不靈活,例如不能正確選用控制變量法、轉換法等實驗方法,致使實驗設計不完美,給實驗的進行造成障礙;思維不活躍,受已有知識或生活經驗的束縛,設計不出實驗方案等。因此,在實驗教學中,教師要善于引導學生自主設計實驗,提高實驗探究能力。根據多年的教學實踐,筆者認為做好以下幾點可以有效提高學生的實驗設計能力。
一、善于分析,找準源頭,確定實驗方案
初中物理實驗探究主要有兩種類型,一是物理量的測量,二是探究物理量之間的關系。這兩種類型的實驗一般都以學過的物理知識為基礎,課本上的基礎知識和概念就相當于實驗探究的源頭。所以,能夠把課本上的基礎知識、基本概念和要探究的問題聯系起來,設計實驗就容易些。但是有許多學生一遇到實驗就慌,沒有任何思路,摸不著頭腦。這類學生犯的毛病就是不善于思考。這時候,教師要告訴學生,不要急于設計實驗,而要先靜下心來分析實驗,看看要探究的問題是哪方面的知識,要用到哪些原理,需要哪些實驗器材,在題目中能不能找到等。
例如“密度的測量”實驗:如圖1所示有一個100 mL的量筒和一個小試管,還有足夠的水。請設計實驗測出制作小試管的玻璃的密度。要求寫出具體的實驗方案、需要測量的物理量和數學表達式。
圖1
在完成此題時,教師首先引導學生回憶密度測量原理ρ=m/v,需要測量的物理量是玻璃的質量和體積,需要的測量工具是天平和量筒。通過讀題,發現測量儀器只有量筒,沒有天平,如何通過量筒間接找到玻璃的質量是解這道題的關鍵。引導到此,一些學生馬上想到如果讓小試管像輪船那樣在量筒中漂浮,測出小試管排開水的體積,計算出它在水中受到的浮力即找到了小試管的重力和質量,此題就解決了??梢妼γ芏葴y量原理,物體漂浮時重力、浮力之間關系的理解,就是解決此題的源頭。如果學生沒有扎實的基本功,是不可能順利完成此題的?;局R、基本概念的教學不容忽視。但是,基本功再扎實,不善于思考和分析也是很難解決問題的。所以,教師更要注意在實驗教學中,培養學生在實驗設計前分析實驗的良好習慣,找準探究問題涉及的基礎知識和概念,把探究問題和課本知識聯系起來,找到解題的關鍵,突破實驗設計難關。
二、強化練習,學會選擇恰當的方法,完善實驗方案
有時候,學生有一定的探究思路,但由于實驗方法使用不當,使實驗設計出現缺陷,影響實驗探究的結果,達不到實驗探究的目的。初中物理實驗探究的方法主要有控制變量法、等效替代法、轉換法、類比法等。其中應用最多的是控制變量法,其次是等效替代法,再次是轉換法。而且在中考命題中這幾種實驗方法的考查往往不是課本上的實驗,而是讓學生通過實驗探究生活中可能遇到的問題。這樣的探究題目一般是考查實驗方法的運用,不涉及課本以外的知識點,對于學生來說還是能解決的。但是有的學生會認為“探究題目沒有學過,肯定不會”。如何讓學生得心應手地應用各種實驗方法設計實驗?可以從以下幾個方面加以嘗試。
1.引導學生分析確定合適的實驗方法,總結各種實驗方法的運用規律
探究某個物理量與其他物理關系時運用控制變量法。如探究電流與電壓、電阻的關系,探究電流熱效應的大小與電流、電阻和通電時間的關系,探究導體的電阻與導體的材料、長度、橫截面的關系等實驗都應用了控制變量法。探究難于直接觀察或感知的現象和物理量時要用轉換法。如比較電磁鐵磁性的強弱,比較電流通過導體產生熱量的多少應用轉換法。有了規律的引領,遇到這類探究題目,學生就不會摸不著頭腦了。
2.平時多應用,多總結
教學過程中教師要注意隨時滲透各種實驗方法,還要多給學生創造實驗探究的機會,練習使用各種探究方法,達到提高實驗探究能力的目的。在教學電功率的大小與電壓、電流的關系時,教師首先提出了探究問題,然后讓學生回答應用哪種探究方法。學生回答正確后繼續提問:“你學過的哪些實驗應用了控制變量法?”學生答出十多個應用控制變量法的物理實驗。這樣,不僅順利完成了當堂的實驗探究,而且回憶了以前的實驗,鞏固了控制變量實驗方法的應用。教師適時引導學生總結歸類,學生形成完整思維體系。
三、適時點撥,啟發思維,突破實驗設計難關
學生在設計實驗方案時,可能會受教材已有實驗設計的影響,思維受到束縛。這時,教師要適時、適當地予以點撥、引導,點燃學生智慧的火花,對培養學生創新思維,提高學生設計實驗的能力大有好處。
例如:測電阻的實驗,課本上安排的是“伏安法”。學完課本上的實驗后給學生出了一道新題目:如果其他器材不變,沒有電流表,只給你一只電壓表,再多給一個已知電阻R0,如何測量定值電阻Rx的阻值呢?解決這個問題需要涉及串并聯電路的知識和伏安法測電阻的知識,對于初學者來說是個不小的挑戰。怎樣引導才能打開學生的思路呢?根據R=U/I,要得出電阻值必須測量的是哪兩個物理量?根據題中的已知條件能測量哪個物理量?沒有電流表怎么找到待測電阻的電流值呢?通過回答教師的問題,學生們會想到串聯電路電流相等,利用電壓表和已知電阻R0就能找到Rx的電流,問題就解決了。緊接著給學生又出了一道題目:如果其他器材不變,沒有了電壓表,只給你一只電流表,再多給一個已知電阻R0,如何測量定值電阻Rx的阻值呢?有了上面的經驗,學生很容易確定了實驗方案。并聯電路電壓相等,設計Rx與R0并聯,利用電流表和已知電阻R0找到R0兩端電壓,即Rx兩端電壓,再用電流表測出Rx的電流值就可以求出Rx阻值了。
教師的適時點撥啟發了學生的思維,開拓了學生的探究思路,從而提高了學生設計實驗方案的能力和創新能力。探究實驗重在設計,但也不能忽視操作,只有通過實驗操作才能更好地提高學生設計實驗的能力,使學生的探究水平走上可持續發展的軌道。
四、結束語
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物理學是建立在科學實驗中發展起來的自然科學,是一門以觀察和實驗為基礎的科學,從伽利略創立實驗方法研究物理現象以來,物理學得到了飛速的發展。所謂伽利略創立的實驗方法也就是數學與實驗相結合的研究方法,在科學實驗的基礎上把數學、天文學和物理學三門學科融會貫通,改變了人類對物質運動和宇宙的認識,以其系統的觀察與實驗方法徹底了亞里士多德純思辨的傳統自然觀,開創了以實驗事實為依據并有嚴謹邏輯體系的近代科學,為牛頓的理論體系的確立奠定了基礎。伽利略創立的實驗方法說白了就是我們現在要研究的科學實驗,就是人們根據研究的目的,利用科學儀器設備人為地控制、模擬、創造或純化某種自然現象(過程),排除干擾、突出主要因素,在有利的條件下去研究自然規律的一種科學活動。新的物理課程標準提出科學探究,不僅強調觀察和實驗的重要,而且同時強調理性與經驗的同等重要,就是要在經驗的基礎上,通過理性的數學建構來達到對客觀自然的認識。
就中學物理實驗教學來說,中學物理實驗是學生認識物理概念、規律的基礎,實驗對培養學生良好的素質、科學作風和各種能力有重要作用。
隨著教學改革的深化和新課程標準提出科學探究這一概念,物理實驗在物理教學特別是中學物理教學中的作用和地位顯得更加突出。然而教與學雙方要真正做好物理實驗、使之對提高教學質量發揮出獨特的作用,卻不是一個簡單的問題。因為它需要的既有物理學理論和實驗知識,又有教育學、心理學和教學法的知識,還要有充分的動手實踐的能力。因此,能否在教學中有效地、恰到好處地運用和做好物理實驗,實際上可以反映一個中學物理教師教學能力的綜合水平。理論的東西人人會講,實驗卻不一定人人會做。
筆者多年來致力于中學物理教學和實驗教學工作,針對新的課程標準對物理實驗教學,自制了一批實驗教具。這里將一些不太容易做或難以做成功的實驗歸于疑難實驗一類,進行一些分析和研究,并結合本人為解決這些疑難實驗所制作的一些教具談一點看法。
2 什么是疑難實驗
什么是疑難實驗?目前還沒有一個權威的說法。究竟是做不了的實驗是疑難實驗、做不好的實驗是疑難實驗,還是沒有條件做的實驗是疑難實驗呢?就中學物理實驗來說,筆者認為那些原理上看似簡單,卻難做成功的實驗或者大部分教師都不愿意做的實驗就是疑難實驗。中學物理教師都有這樣的體會:新的物理課程標準實施后,強調了科學探究,總體上來看,課本知識的難度有所降低,但實驗數卻有所增加,這無疑是一種進步。但通過這么多年的教學實踐,我們也發現,新課標后的中學物理課本中有不少實驗,看似簡單,真正操作起來,往往會發現并非想象中的那么容易。
例如,初中八年級上冊引言“奇妙的物理現象”有這樣一個實驗,按課本所述:給你玻璃板、課本、搪瓷盤、塑料板等物品,試一試,分別隔著上述物品如圖1所示,條形磁體對鐵質回形針的吸引會變化嗎?
“奇妙的物理現象”是學生學習物理的啟蒙課。向學生們打開物理世界的大門,展示五彩繽紛、充滿神奇的物理世界。通過學習讓學生們初步了解有趣的物理現象、學會觀察生活和提出科學問題等,以便使學生們對物理世界有一種新奇感、求知欲,產生學習物理的濃厚興趣。引言體現了義務教育階段物理教育的培養目標:提高全體學生的科學素質。從引言可見,本教材的主要目的不僅要從知識與技能方面培養學生,而且還將注重從過程與方法、情感態度與價值觀等多方面培養學生,培養學生終身的探索興趣,良好的思維習慣,有根據的懷疑精神和一定的創新意識。
根據初中物理教學大綱的要求和本節教材的特點,以及學生的實際情況,我們的目的要達到以下幾點:通過觀察、實驗活動,初步感受物理現象的奇妙,激發對科學的好奇心和求知欲;經歷觀察物理現象的過程,初步體驗觀察的方法,能根據觀察到的物理現象提出簡單的科學問題;讓學生了解物理課本各項教學設計的意圖。
但在實際教學過程中,據筆者調查,有相當一部分教師根本就不做這個實驗,即便做了,整個實驗過程也不是很完美。為什么一個看似非常簡單的實驗卻不好做呢?其實原因很簡單,就是這個實驗在設計上有問題,不便于教師靈活從容地操作,加之我們不去深入地進行分析和研究,使得這個實驗成為了一個疑難實驗。
物理實驗教學問題很多,但對實驗或者說對疑難實驗進行研究,進而對實驗做改進,是中學物理實驗教學的首要問題,進行更深入的研究就很有必要。
3 一個典型疑難實驗釋疑
隔物吸釘實驗 如前所述,隔物吸釘實驗是初中八年級上冊引言“奇妙的物理現象”中的一個實驗,作為學生學習物理的起始課,這個實驗的重要性不言而喻。這個實驗之所以成為一個疑難實驗,是因為課本中以圖示的方式給出的實驗方法存在問題,加之課本對這個實驗又沒有更多的具體說明,有些教師依樣學樣地去做,結果發現兩只手好像無法靈活地對實驗進行操作,或者磁體對鐵質物質發生吸引,這使得你的實驗過程難以流暢地完成,關鍵顯然是我們沒有一個能完美完成這個實驗的裝置。針對存在的問題,筆者制作了一個如圖2所示的隔物吸釘實驗裝置。用這個裝置,只需將紙板塑料板鐵板等物品依次放入到雙層玻璃間隙中即可。它的特點就是使整個實驗過程方便、簡潔、完美。
4 如何提高解決疑難實驗問題的能力
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【關鍵詞】素質教育;物理實驗;探究學習;創新思維;分析能力
1.研究背景
捷克教育家夸美鈕斯說:“智慧的開端當然不僅止在學習事物的名目,而在真正知覺事物的本身?!背踔袑W生物理實驗能力的獲得主要依靠學生親自參與實驗。只要我們重視并加強了實驗教學,給學生提供足夠的參與機會,學生的實驗能力應該能夠不斷提高,同時使知識結構更趨完善,科學素養得以提高。
然而,傳統教育中的農村初中物理實驗教學現狀不容樂觀,普遍還存在這樣一些問題:觀念落后、方法陳舊,停留于淺層次要求;注重實驗操作,缺少實驗探究,更談不上創新,忽略科學態度、科學方法的培養;更有甚者受考試指揮棒影響,不重視實驗,學生實驗走過場,實驗應有的功能大打折扣;少數學生缺少機會和懶動手腦、實驗能力極差,這在近幾年的實驗考試中也有所體現。這與時代要求相距甚遠,出現了有些頂尖學生 “基礎知識扎實,動手能力薄弱”的現象。
因此,針對我校(一所農村初級中學)實際,為加強實驗教學,提高學生的實驗能力,進行本課題研究是十分有意義的。
2.研究概況
2.1農村初中物理實驗能力的范疇主要包括:認知(認識儀器、了解一般用途)、操作(正確合理使用各種儀器及基本操作)、觀察(觀察實驗現象,并能正確表達)、理解(理解所有的實驗步驟及原理)、分析(分析實驗現象,特別是分析意料之外的現象得出結論,要有較強邏輯推理能力)、創新〔還可以有哪些改進,還可以怎樣實驗(原理、裝置、步驟)〕。
2.2本課題研究,主要是對本校物理實驗教學作一些探討和嘗試,通過對物理實驗目標的調整、內容的拓展、方法的更新等,能切實提高農村初中學生的物理實驗能力,在此過程中,總結出物理實驗教學的新模式。
2.3基本假設:(1)通過更新思想觀念、強化技能訓練、培養觀察思維、引導探究創新、適度評價激勵等措施、學生物理實驗能力可以得到較大幅度的提高。(2)現有條件(包括時間、空間、物資等)經整合能基本滿足加強實驗教學的基本需要。
2.4研究方法和過程:
對本校初中物理實驗教學現狀及學生的實驗學習心理作調查分析。對教材中各種實驗儀器、每個實驗目的要求、主要功能、步驟方法進行詳細研究,根據農村初中學生的認知和心理發展水平及教改的發展方向,結合本課題研究,作適當的調整、拓展。設計提高學生實驗能力的具體策略、措施、實施步驟、操作方法。
總結前一年實施情況,改進、完善設計方案,第二年再試,驗證結論的正確性。
整理資料,總結經驗,篩選有質量的實驗個案4個,完成課題報告。
3.提高農村初中學生物理實驗能力的實踐
3.1調查并對學生物理實驗現狀的分析
3.1.1測試問卷了解學生物理實驗現狀:
根據問卷調查,個別訪談等了解到:只有五分之三的學生認為物理實驗重要,但也不清楚為什么重要;還有五分之二的學生覺得物理實驗只是好玩、希奇所以喜歡。多數學生愿意動手做現成的實驗,不想也不會設計實驗,有部分學生只想看,根本不想做探究性的實驗。常常出現男同學搶著做,女同學怕動手;成績好的積極做,成績差旁邊坐。
3.1.2分析存在的問題
實驗知識缺乏,學生只知其然,不知其所以然;只理論上認識儀器簡單的應用,不會將物理儀器應用到實際中。在物理實驗時,學生先知道結論,后進行實驗,安排上教師演示實驗在前,學生實驗在后。在實驗中出現異?,F象,教師只知道“不成功”,沒有深入分析原因。對實驗中再生資源沒有利用。嚴重缺乏探究精神,多的是好奇心,且難以持久。
3.2進行實踐研究
3.2.1落實物理實驗的認知要求 (培養觀察能力與規范操作、正確表述的基本能力)
物理實驗能力的培養首先讓學生正確、熟練地使用各種儀器進行簡單物理實驗,進行嚴格的基本操作技能訓練,并隨著課程的進展逐步加以鞏固,這為以后正確應用實驗方法獲取知識,進行實驗設計,探究創新打好基礎。
如天平在初中物理中是一復雜而又精密儀器,上課時教師為每張桌上準備一架天平。
在介紹天平構造時先讓學生對天平進行觀察,然后請幾個學生講出觀察結果(估計學生會有較大困難),這時教師可引導學生遵照順序觀察法,從上到下“刻度盤、指針、橫梁、標尺、底座”、再觀察橫梁兩端有“平衡螺母”、“托盤”。
在調節天平時教師必須強調并進行規范操作:1將天平放在水平桌面上,2將游碼移到0刻度處,3調節平衡螺母(調節時觀察指針指向及兩托盤的高低得出:調節平衡螺母時應“左高左調,右高右調”,直到指針指在刻度盤中央)。
學生只有達到實驗所需認知和操作兩方面的要求,才可以為以后在實驗方面的創新作準備。
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【關鍵詞】初中物理教學 演示實驗
【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2012)07-0142-02
演示實驗是物理實驗的一個重要組成部分,它是以教師為主要操作者的示范性實驗,把要研究的物理現象展示在學生眼前,引導學生進行觀察、思考和分析,配合講授或穿插學生討論等方式來完成教學任務。演示實驗具有一定的趣味性,可激發學生學習物理的興趣,培養學生的鉆研精神引導學生觀察、思考、建立物理思想、掌握學習物理的科學方法。但當前,在初中物理教學中,有的教師重理論講解、輕實驗教學,忽視對學生動手能力的培養,再加上初中階段的學生對概念的理解能力還不強,導致相當多的學生覺得物理難學。在這樣的情況下,演示實驗就應成為初中物理教學中的一種重要手段并發揮其在教與學中的重要作用。
一 強化初中物理課堂演示實驗教學的意義
第一,演示實驗教學可讓學生直觀看見或感受到物理現象。學生在觀察實驗時,調動了視覺、聽覺并動腦思考,這就很容易調動學生學習物理的興趣,活躍課堂氣氛,使學生在良好的學習氛圍中,由“要我學”轉變為“我要學”。同時,在演示實驗的過程中,教師可指導學生對有關的自然現象進行觀察和分析,并從觀察中提出疑問,從而培養學生的觀察能力和思維能力。
第二,教師通過課堂演示實驗講授物理知識,使學生通過豐富的感性材料先有了感性認識,進而在理解物理具體的概念、原理和規律等這些理論知識時可更好地接受,促進理解的能力,提高學習效率。
第三,教師進行演示實驗教學時,根據教學目的,應以嚴肅認真的科學態度,規范、正確地進行實驗操作和示范,邊講授實驗過程以及實驗注意事項等方面的知識,對實驗結果進行科學的分析和說明。而學生在觀察教師的實驗示范操作的同時,可初步了解和掌握物理學科學實驗的基本思路、基本技能和基本方法,從而培養認真、科學、嚴密的操作技能,為學生將來進行實驗操作起到了示范作用。
二 初中物理演示實驗教學的實施策略
第一,要重視演示實驗的教學。演示實驗作為一種教學手段,對提高教學效果至關重要。因此,在進行教學前,教師應做好充分的備課,明確演示的目的要求,設計好演示程序,并做好課堂演示準備。首先,教師在課前要準備好與實驗有關的全部儀器、材料,檢查儀器是否能正常使用,并親自操作一次或多次,注意實驗中有可能出現的問題并找出解決辦法。第二,在演示教學中要掌握演示時間,注意與教學進度緊密配合。第三,在演示過程中,教師應注意引導學生觀察實驗的進程,啟發學生思考,這樣可大大激發學生的求知欲,使其掌握正確的觀察方法,從而最大限度地發揮演示實驗的作用。同時,在觀察中,教師還應引導學生討論觀察的方法和應注意的問題,并讓學生自己通過分組實驗來得出結論,這樣能很好地培養學生的創新思維。
第二,演示實驗中應讓學生積極參與。傳統的初中物理演示實驗教學,通常是由教師在講臺上進行演示實驗,學生坐在下面觀看,學生沒有動手的機會,這樣就阻礙了學生智能和潛能的發展,又不利于其創新能力的培養。因此,在新課改下,初中物理的演示實驗教學要在積極引導學生觀察、猜想、分析、歸納總結的同時并在有條件的情況下,讓學生進行分組實驗,讓學生通過自己的實際操作,得出實驗結論,總結出知識點,從而加深學生對物理概念和規律的理解,培養其科學嚴謹的態度和科學方法。如:在“電磁感應”一節的教學中,教師在做演示實驗前,給學生分發實驗器材:干電池、電流表、原線圈、條形磁鐵、導線,在實驗過程中,讓學生先觀察電流方向與電流表指針偏轉方向的關系,再觀察原線圈的電流方向與磁鐵運動方向的關系,然后引導學生討論、研究、對比、總結出產生電流所引起的磁場方向與磁鐵運動方向的關系,最后引導學生用科學的語言描述、解釋所觀察到的現象,歸納得出結論。
第三,合理利用多媒體教學設備,優化演示實驗教學。因為受安全性、教學時間的限制以及實驗的客觀因素的影響等,傳統的物理教學中演示實驗具有一定的局限性,往往使得一些實驗效果難以起到相應的效果。因此,在教學中可合理利用多媒體教學設備,將實驗過程直觀的演示給學生,其豐富的圖像、圖表和動畫音效,也能很好地激發學生的形象思維,發展學生的空間想象能力,使學生能夠通過自己的認知更好的理解并記憶所學的知識,從而達到更好的教學效果。運用多媒體教學設備進行的演示實驗,應特別注重在宏觀的、微觀的、極快的、極慢的物理實驗過程方面的演示(如液體、固體的擴散實驗),還應注重在可見度低、不易觀察且只能水平演示觀察等方面的實驗(如用鐵屑的排列顯示磁體周圍磁感線的分布)。
第四,講解的語言要科學嚴謹。在演示實驗教學過程中,教師應用嚴謹科學的語言描述、介紹實驗情景和實驗過程,并以規范的動作演示實驗,切忌采用含糊的語言來描述實驗現象,以免對學生正確認識儀器、形成概念、掌握定律造成不良影響。
第五,演示實驗要靈活善變。演示實驗要能真實地、直觀地再現物理現象,因此在教學中不要用演示模型來代替演示實驗。除了一些無法進行演示的物理現象,如一些機器的內部結構、大型機械裝置和設備的工作過程,可以用模型來進行講解外,對于可用演示實驗進行講解的,如光的反射定律,教師可在實踐的基礎上,改進實驗,改進儀器,獨自設計實驗方案,以期讓學生能在演示實驗中更好地認識和理解反射定律,從而提高初中物理的課堂教學效果。
第六,實驗后要反思總結。除實驗前的準備和實驗中的操作外,在實驗后,教師還應引導學生進行全方位、多角度反思,以進一步理解實驗、深化實驗、完善實驗、拓展實驗、活化實驗,并通過反思總結實驗規律、優化實驗方案、創新實驗設計、揭示實驗本質、增強實驗效果,從而不斷創新實驗教學,提高物理演示實驗教學的質量。一般在物理演示實驗教學后,應引導學生反思實驗原理、反思實驗方法、反思實驗現象、反思實驗規律、反思實驗異同點、反思實驗注意事項等。
總之,作為直觀教學手段――演示實驗,是幫助學生理解教學內容,提高教學質量必不可少的途徑之一。在初中物理演示實驗教學過程中,教師要注意把學生的觀察和思維活動緊密結合起來,使學生能在輕松、愉悅的氛圍中掌握物理學知識和物理實驗技能,逐漸培養其觀察的能力、科學思維的能力、實驗研究的能力、規范操作的技能,為促進學生學習能力的發展和提高發揮出其應有的作用。
參考文獻
[1]高建忠.重視演示實驗 提高課堂實效[J].中學物理(初中版),2011(10)
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一、由單一重實驗基礎知識向重視實驗知識與技能、過程與方法的全面考查轉化
示例:小明想驗證“用滾動代替滑動能減小摩擦”的正確性,利用以下一些器材:質量相等、帶鉤的木塊A和木塊B,彈簧測力計,砝碼、棉布,圓柱體鉛筆若干,進行實驗探究。請完成以下填空:
實驗步驟一:把木塊A放在水平桌面上,用彈簧測力計________拉動木塊,記下彈簧測力計的示數F1,根據________知識,可知F1的大小等于木塊受到的摩擦力;
實驗步驟二:把________放在水平桌面,將________放在其上方,用步驟一的方法拉動木塊,記下彈簧測力計的示數F2;
實驗分析:當滿足________的條件時,上述結論是正確的。
反思:研究影響滑動摩擦力大小的因素是教材中一個重點實驗,本題在該實驗基礎上進行拓展──驗證用滾動代替滑動能減小摩擦的正確性。題中僅以五個填空全面考查了學生對實驗原理的理解、實驗器材的選擇、實驗方案設計及實驗結論分析等內容,是知識與技能、過程與方法的全面兼顧。實驗原理是實驗方案設計的理論指導,實驗前不弄清原理,必會導致實驗的盲目性;實驗器材選擇是保證實驗成功的一個關鍵因素,它要求學生了解常見實驗儀器的作用與使用方法,有的實驗器材在選擇時還需借助科學方法分析,本題就是應用控制變量法選擇器材的一個實例;實驗方案設計是實驗的核心,是實驗原理、器材選擇使用的綜合體現,理所當然是考查的重點。
二、拓展教材實驗,考查學生分析改進實驗方案的能力
示例:在測量大氣壓的實驗中,某同學將玻璃板放在桌子上,用吸盤貼在玻璃板上面,用彈簧測力計將吸盤緩慢向上拉,直到吸盤脫離板面,問:某同學做實驗時發現彈簧測力計的量程都太小,不能測出吸盤脫離板面時的拉力,請你選擇其他器材與這只彈簧測力計組合,測出吸盤脫離板時的拉力,要求寫出用到的器材和方法。
反思:題中實驗源于教材,是《大氣壓》內容教學的一個重點。教材所提供的實驗方案是一種極為理想的情況,然而在實際操作中會因吸盤面積較大,而彈簧測力計的量程太小無法測出拉力,給實驗增添了一定難度。如何改進實驗方案?這是對學生綜合運用所學物理知識解決實際問題的能力考驗,更為激發學生創新意識提供了良好的契機,是物理教學目標的精髓。
三、運用科學原理評估分析實驗方案
示例:為了探究并聯電路中干路的電流與支路的電流有什么關系,小明同學選擇的實驗器材是:3節干電池串聯作電源、兩個標為2.5V字樣的小燈炮、一只電流表、一個開關、導線若干,他的實驗設想是:首先將實驗器材連成圖所示的電路,然后用電流表選擇恰當的量程分別測出A、B、C三點的電流,分析這一次測量中三點電流的數據,就得出干路與支路的電流的關系。請你分析說明小明同學這一實驗方案中存在哪些不足,并提出相應的改進意見。
反思:探究并聯電路中干路電流與支路電流關系是學生親手做過的一個實驗,試題巧妙設置易被學生忽視的幾個不合理因素,以評估方式考查學生對實驗的理解程度。實驗評估是對學生能力的較高要求,它要求學生對實驗有一個整體上把握,如實驗原理、器材、步驟、結論分析等;同時,它也要求學生透徹理解實驗的每個細節,如器材優化、步驟順序、物理學方法等。以往教學中,不少老師擔心教學進度而忽視實驗中的評估環節,學生缺乏實驗思考的機會,大量重點實驗把握的深度不夠。加強學生評估能力的考查,不僅能有效區分學生的實驗能力,更是對今后物理教學方向的引導。
四、巧設實驗故障,考查學生靈活運用物理儀器排除簡單實驗故障的能力
示例:在測定小燈泡額定功率的實驗中,所用小燈泡上標有“3.8V”的字樣,它的電阻約10Ω。小剛合理地連接好電路,閉合開關,無論怎樣調節滑動變阻器,燈泡都不亮,于是小剛提出以下猜想:A、可能是燈絲斷了;B、可能是小燈泡短路;C、可能是變阻器開路。
究竟哪個猜想正確,可根據電流表和電壓表的示數進行判斷(電流表、電壓表均無故障)。下表給出了電流表、電壓表可能出現的幾種情況,請判斷每種情況下哪個猜想是正確的,并把其序號填寫在對應的空格里。
電流表
電壓表
判斷結果
示數不為零
示數為零
示數為零
示數不為零
示數為零
示數為零
反思:在電學實驗中,燈泡不亮、電流表和電壓表的示數異常是經常遇到的情況,然而不少學生對類似情況表現出束手無策,其主要原因不外乎有三個方面:一是學生動手實驗技能差,不敢動手甚至不會動手;二是對實驗儀器的作用和性能認識不夠,不能正確使用測量器材進行測量;三是對實驗涉及相關的物理學知識掌握比較欠缺,動手操作只是胡亂應付,不知其所然。排除簡單實驗故障是學生綜合實驗能力的表現,加強這方面內容考查有助于學生掌握基本實驗儀器的使用,培養動手能力。
五、聯系生活實例進行探究,全面考查學生實驗能力的綜合運用
示例:冬天,小星新買了一雙尼龍襪和一雙棉襪,他發現穿棉襪比穿尼龍襪暖和,那么棉襪與尼龍襪相比,主要是什么物理特性不相同呢?
(1)請你做出猜想。
(2)設計一個實驗檢驗你的猜想,要求寫出實驗方法。
反思:本題素材源于學生熟知的生活現象,通過學生理性思考作出合理猜想,并設計實驗方案來全面考查學生綜合運用科學探究要素解決實際問題的能力,同時控制變量法也得到了考查??茖W探究要素與控制變量法等科學方法在教材大多數實驗中都有充分體現,但有的學生在學習中囫圇吞棗,沒能真正掌握其本質,靠機械識記偶爾也能應付教材實驗的重現性考查。因此,為了真實考查學生的科學探究能力,以學生生活為本,探究素材不拘泥于教材,是最有效的途徑之一。
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一、邊學邊實驗教學的特點
所謂邊學邊實驗,是指學生在教師指導下,一邊學習一邊進行實驗的教學組織形式;是指學生在教師的指導下,通過自己動眼、動腦、動手、動口(以下簡稱“四動”)去獲取知識,培養學生用實驗方法探索物理知識的能力。
(一)邊學邊實驗教學是一種低容量高密度思維的教學組織形式,可以因材施教,切合初中學生的實際課的容量是指一節課內運用新概念、基本規律、技能、科學方法的多少。高密度思維是指學生在一堂課上有較長的有意注意時間,并能充分地開展思維活動。
(二)邊學邊實驗能夠起到演示實驗與學生分組實驗的綜合作用在演示實驗的基礎上,認真做好學生分組實驗是激發學生學習物理興趣的較好手段,是初中物理教學中大面積提高教學質量很重要的一環。但是,在實驗教學中,我們發現演示實驗和學生分組實驗都存在一定的弊端。課堂中的演示實驗是教師為學生提供感性認識材料的過程,它無法代替學生自己的活動,教學中如果把教師的演示實驗改為學生的邊學邊實驗,既能使學生對實驗獲得更加清晰的印象,學到物理知識,又能培養學生的實驗能力,提高學生的學習興趣和主動性。
(三)邊學邊實驗是一種效率高負擔輕的中學物理教學活動十多年來,我們開展邊學邊實驗所需的儀器,大多是通過發動廣大師生因陋就簡自制的??v觀初中物理所涉及的全部物理實驗,其精確度要求不高,有的只要能表現出一些物理現象和事實就可達到教學目的??梢哉f所有初中物理實驗除配備一定的基本儀器和必要器件外,都可以就地取材,自制儀器來解決。
二、邊學邊實驗的教學功能
(一)有利于調動學生的學習興趣和積極性《九年義務教育全日制初級中學物理教學大綱(試用)》明確提出,培養和提高學生學習興趣是當前物理教學改革研究中的重要課題之一。邊學邊實驗不僅可以提高學生的學習興趣,而且能夠極大地調動學生的學習積極性。據對試驗班畢業前物理學習興趣的調查,?喜歡物理的占86.4%,不喜歡的僅占2.7%。從初二到初三,學生對物理一直感興趣的占34.8%,一直不感興趣的僅占6.8%。
在學生所學的7門主課中,物理是學生最喜歡的學科之一。
(二)有利于學生理解和掌握知識
心理學研究表明,學生對學習內容的鞏固程度,與學習的方式關系很大。一 般來說,學生通過聽教師講授,能夠記住10%--20%;學生如能看到實物或現象,能夠記住30%;如果學生既能聽教師講,又能看到實物或現象,能記住50%;如果學生看到實物或現象,自己又描述過,便能記往70%;如果學生既動手做過,又描述過,則能記住90%。而邊學邊實驗,既讓學生動手做實驗,又讓學生在實驗的基礎上討論、分析,最后自己歸納出物理概念和規律。顯然,這樣的學習過程屬于上面所說的最后一種情況??梢?,邊學邊實驗有利于學生理解和掌握知識。
(三)有利于學生掌握學習和研究物理的方法邊學邊實驗的學習探索過程,更接近人類認識客觀規律的過程。因此,我們主張將課堂變為教師引導學生動眼、動腦、動手、動口的主動學習的活動場所。
三、實施邊學邊實驗教學的策略
(一)恰當地選擇學生邊學邊實驗教學的內容教改實踐表明,凡是與教學過程緊密結合,便于隨堂進行并利于學生動眼、動腦、動手、動口,利于培養學生科學的實驗方法和良好的實驗習慣,利于發展他們智能的內容,都可選為學生邊學邊實驗教學的內容。
1.根據中學物理教學大綱對能力、?技能的具體要求,安排邊學邊實驗的內容。例如,教學大綱中要求學生通過學習,會使用某些基本物理實驗儀器,那么就應該采取邊學邊實驗教學的形式,努力增加學生對這些儀器的使用頻數,逐步提高學生使用這些儀器技能方面的要求。
2.對器材的要求不是很高的演示實驗,?可以改為學生邊學邊實驗。例如,課本上用鉛皮和鉛盒來演示物體浮沉條件的實驗,若改為邊學邊實驗,就可以讓學生在課前準備好一支空牙膏管(尾端剪開)和一只玻璃杯。實驗時,先讓學生把牙膏管捏扁放在盛水的玻璃杯里,它就在水中下沉,然后將牙膏管鼓起一些,它就能上福 3.將課本上的小實驗和一些實驗習題改為邊學邊實驗。?例如,制作橡皮筋測力計的小實驗,可以配合“力的測量”進行邊學邊實驗教學。再如,用紙盒可以將水燒開的小實驗,反復彎折鐵絲后彎折處會發燙等實驗習題,都可以配合新課教學作為學生邊學邊實驗的內容。
(二)千方百計地準備學生邊學邊實驗教學的儀器邊學邊實驗是一種上課形式的學生實驗,一般要求兩個學生用一套實驗儀器。
對學生邊學邊實驗儀器的準備要做到“五不一保證”,即儀器不宜復雜,操作技能要求不宜過高,實驗規模不宜過大,一次實驗所用儀器數量不宜過多,實驗時間不宜過長;實驗安全要有保證。
由于初中物理實驗儀器一般都比較簡單,多數實驗都是定性的,有些定量的實驗精確度要求不高。因此,大部分初中物理實驗儀器都可以自制,可供選擇的器材也很廣泛。例如,沒有平底試管,可用廢舊的平底小藥瓶來代替;沒有彈簧秤,可發動學生用廢鋼絲繞制,沒有溢水杯,也可以用在玻璃杯上套兩個橡皮圈的方法代替;等等。
引導學生積極參與自制教具學具的活動,不僅為邊學邊實驗教學提供了一定數量的實驗儀器,為物理教學創設了良好的實驗條件,而且學生通過自制教具和學具,增長了才干,提高了動手能力。
(三)認真上好學生邊學邊實驗課
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創新是一個民族的靈魂,總理在今年兩會政府工作報告中提出“大眾創業、萬眾創新”的經濟前行思路,可見創新能力的培養迫在眉睫。從基礎教育抓起,從學科角度出發,本人認為物理實驗設計能力的培養能很好地提高學生的創新素質。
物理實驗是物理工作者在人為控制條件下,運用儀器、設備,使物理現象反復再現,從而有目的地進行觀測研究的一種方法。實驗是一種科學的方法,它能創造“最確實、最少受干擾”、“保證過程以純粹形態進行”的物理過程。在這個過程中蘊藏著極其活躍的因素,能夠活化學生學到物理知識,提高求知欲望,打開新知識大門,因此實驗是對學生進行創造意識訓練和培養創新能力的有效途徑。《義務教育課程標準》要求學生在分析問題和解決問題時嘗試運用科學知識和科學研究方法??梢娦抡n標對實驗教學給予很高的地位。中考這幾年增加實驗操作考試,試題中實驗題比重增加。全國初中物理知識競賽題有實驗設計的權重,這些都說明素質教育對實驗設計等能提高學生創新素質途徑的呼喚。因此使初中學生形成初步的實驗設計能力很有必要,下面談本人的一些做法。
一、注重平時實驗教學各環節,突出實驗報告的撰寫要求
要檢驗一個學生從整體上把握一個實驗的能力,最直接的方法是看其實驗報告?,F在許多初中學生由于有實驗報告冊,做完實驗,填一填就了事,沒有真正自己撰寫實驗報告,缺少對實驗的整體把握。一個實驗報告一般由實驗目的、實驗原理(電路圖)、實驗器材、實驗步驟、實驗記錄、實驗結論等六部分組成。使學生明確實驗目的和實驗原理對一個實驗設計來說,這要求對實驗分類有一定的認識,是研究性的、驗證性的還是測定性的,實驗的器材和操作步驟是由實驗方案變為實踐的階段。在這個階段中,學生的主要任務是:器材選擇、安裝和調整儀器、操作控制實驗條件的變化,觀察測量,取得必要數據,排除可能出現的故障。這是培養學生實驗技能和良好習慣的關鍵階段。實驗記錄和實驗結論部分是從現象上升到理性認識的重要階段。在這一階段中,學生發揮思維的能動作用,學習數據處理的一些方法,了解影響實驗結果的因素,培養實事求是的態度和科學作風。
養成長期撰寫實驗報告的習慣對于形成實驗設計能力的作用是基礎性的、必要性的。
二、選擇典型實驗,加強對學生實驗方法的培養
典型實驗是加強對學生實驗方法培養的載體。例如:在教授溫度計一節時,把體溫計與實驗室溫度計進行對比觀察,教給學生觀察的方法有重點觀察法、順序觀察法(由上到下,由左到右,由表及里)、對比觀察法等。又如探究動能大小與哪些因素有關的實驗時,要先明確動能大小用什么來衡量?于是就有了“轉換法”,通過木塊被推動距離的大小來表示出來,做的功多表明它的能量大。同時,這個實驗還要用到“控制變量法”。又如在教授托里拆利實驗時,說明這是一種等效替代法,通過測量水銀柱產生的壓強間接知道大氣壓強。另外還有微小量測量中的疊加法和放大法等。
實驗方法的培養是形成實驗設計能力的鑰匙。
三、挖掘教材,使課本成為形成實驗設計能力的資源庫
1.對現有題目進行挖掘
義務教育滬科版物理教材中,學生必做的基本操作類實驗有七個,測量性實驗有四個,探究性實驗有九個。特別是探究性實驗對學生的實驗設計能力要求高。
例如第十六章第三節《測量電功率》中“迷你實驗室”有關實驗設計的題目“利用家用電能表測算家用電器的電功率”。學生在學習完伏安法測電阻后,嘗試用新的物理原理測量電功率,這就要求學生對實驗原理、器材、步驟重新進行思考。
再如電學課后習題:有一阻值已看不清的電阻器R1,我們要測出它的阻值,但手邊只有一個電池組、一個電壓表、一個已知阻值的電阻器R2和幾根導線。你有辦法測出R1的阻值嗎?說出你的辦法和理由。這就要求教師引導學生思考:①本實驗與伏安法測電阻實驗比較少了什么器材?多了什么器材?②沒有電流表,要如何測出電流?③電路要如何連接,要直接測出哪些物理量?最終R1的數學表達式是什么?學生完成實驗設計后,還要進一步挖掘題目,如果沒有電壓表,只有電流表,其它條件不變下,如何測出R1的阻值?最后教師要總結這兩種情況下的處理方法,最終要求學生按寫實驗報告的思路寫出設計方案。
2.采用循序漸進的方法
教材中的“迷你實驗室”中的內容有意識、有步驟地培養著學生的實驗設計能力。從一開始的時間、長度估測等操作性培養到全新的實驗方法訓練(如證明發聲體振動,電能表測電功率),一步步加深要求,教師要引導學生一步步成長,穩打穩扎,夯實基礎。
3.在不增加學生負擔情況下,挖掘出提升實驗設計能力的知識點。
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關鍵詞: 初中物理教學學生分組實驗實驗類型實驗階段
學生分組實驗是初中物理教學不可忽視的一個重要環節,是學生在教師的指導下,利用整節課的時間,在實驗室分組進行實驗的教學形式;是由學生親自動手使用儀器、觀察測量、取得一定的數據、親自分析總結的過程,是學生學習物理知識、培養實驗技能和良好品德的重要方面,是其它任何教學手段和方法都替代不了的。
一、實驗類型
首先教師要明確學生實驗的類型。從教學目的的側重點來劃分,實驗大體可分為四類:研究性、驗證性、測定性、練習性。
研究性的實驗的主要目的是讓學生通過觀察、歸納、認識物理規律,訓練實驗技能,它具有讓學生“發現”的意義,就是讓學生通過實驗現象的分析和歸納,總結出一定的物理規律。如,“探究杠桿的平衡條件”就是要學生通過實驗研究得出:“動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂”的結論。
驗證性實驗的主要目的是要學生通過實驗驗證由已知的理論推導出新的結論的正確性,加深對新知識的理解,并訓練實驗技能。如,焦耳定律,通過實驗來驗證它的正確性。這兩種實驗方法都是物理學研究中的基本實驗方法。前者是由個別到一般的認識方法,實驗在前,結論在后,實驗成為探索規律的主要手段,我們稱之為探索性實驗;后者是一種推理、判斷在前,實驗驗證在后的研究方法,從科學方法看,它也是探索的一部分。在物理實驗教學中兩者都有重要的作用。
測定物理量和物理常數的實驗主要目的是幫助學生理解物理概念及物理量的意義,學會運用物理規律,訓練實驗技能,并學會間接測量等一些物理思想方法。如,測定物質的比熱容和將要在高中學習的測定重力加速度g的值等都是要求學生對已知的量進行測定。
基本練習性實驗是對實驗儀器的使用、裝配訓練的實驗,它的目的是使學生認識和使用某種儀器,學習某種裝配技術。如練習使用彈簧測力計、安裝照明電路等。
二、實驗階段
在實驗過程中我們對學生的要求一般分三階段:準備階段、操作階段和總結階段。
1.準備階段
準備階段的主要任務是使學生明確實驗的目的,理解實驗的原理和方法,認識實驗儀器,做好操作與記錄的準備工作。其核心是理解實驗方案。這是調動學生實驗主動性的前提。學生如果對目的、原理不了解,依葫蘆畫瓢地做實驗,稀里糊涂地記一批數據,這就很難有好的收效。教師在實驗的準備階段中,要充分重視準備階段的引導工作,引導學生認真閱讀實驗教材,提出一些相關問題,如在研究浮沉條件的實驗前可讓學生思考如下問題:實驗研究的對象是什么?該物體受幾個力作用,這幾個力之間是什么關系?需要直接測量哪些物理量?各用什么儀器,怎樣測量?
學生理解了方案,但沒有完成必要的準備工作,對此教師就必須考慮學生是否具備進行實驗的技能。教師只有事先為學生進行實驗基本鋪平道路,才能使他們在課堂時間里,把精力集中在解決主要問題方面。如研究冰的融化和凝固是一個有難度的實驗。學生的困難主要有兩點:一是描繪曲線有困難;二是保持冰的各處的溫度均勻有困難。而這些困難不是一次預習就能解決的,需要分散難點。在這個實驗之前,教師可以安排一些相關的練習,如在學氣壓之后,教師可布置學生觀測大氣壓的值,并繪制出一個月的大氣壓的日平均變化曲線;教師也可通過畫別的曲線給學生做示范,并在實驗之前給學生明確指出做好本實驗的關鍵。只有這樣才能實現實驗目標。
2.操作階段
操作階段就是把實驗方案變為實踐的階段。在這個階段中,學生的主要任務是:安裝和調整儀器,操作控制實驗條件的變化,觀察測量,取得必要的數據,排除可能出現的問題與故障。這是培養學生實驗技能和良好習慣的關鍵階段。為了加強對學生實驗技能訓練的指導,教師應注意如下幾個問題:
(1)注意讓學生嚴格遵守實驗操作規則和程序。這些規程是以科學理論為指導的,并經過實踐總結出來的。不按規程辦事,不僅會造成很大的實驗誤差,使實驗失敗,而且會損壞儀器,甚至造成人身事故。
(2)注意培養學生以思維為指導、手腦并用、有條不紊的良好習慣。嚴格遵守操作規程,并不意味著要學生機械地、不動腦筋地操作;相反,要求他們按照科學的邏輯進行實驗。實驗操作的順序不是絕對不可變的,但有的步驟是不可顛倒的。如在測定某種固體物質的密度時一定要先測該固體的質量,后測它的體積,這兩個步驟是不可顛倒的,否則就會導致錯誤。由于程序設計可能本身不正確或不完善,因此,學生要理解某個實驗為什么要這樣安排。如在引導學生學習托盤天平的時候,教師應當使學生理解為什么要先檢查天平是否水平,再調節橫梁平衡。關鍵在于理解橫梁平衡的標志是指針在刻度盤的正中。而如果底座傾斜時,指針指在正中,橫梁也是不可能水平的。在教學中教師可用板畫示意圖來說明這個問題,在理解的基礎上,讓學生從正反兩個方面實踐一下,學生的認識就會比較深刻。
(3)注意培養學生的細心觀察的習慣。在學生分組實驗中,教師要做到以下幾點:第一,要引導學生認真觀察實驗儀器,通過外部觀察與分析,了解某些儀器的結構、原理,如滑動變阻器、電磁繼電器等,還要把對各部分的觀察聯系起來,如電流表、電壓表各對接線柱的量程、最小刻度值與極性等。第二,要引導學生根據實驗的目的抓住觀察目標。如使用滑動變阻器改變電流,應把注意力集中到滑動變阻器通電段部分的變化和相應電流的變化。第三,引導學生在觀察中不放過偶然出現的現象。就是要求學生留心觀察目標之外的現象,多問幾個為什么,這對培養學生發現問題的能力是有益的。如在串聯電路中,一只燈泡亮,另一只不亮,一個學生誤以為不亮的燈泡壞了,他向教師提出這個問題。盡管這個學生的判斷是錯誤的,但他能夠發現和提出問題,是值得表揚的。教師在實驗的指導中應不失時機地提出對全體學生有教育意義的問題,擴大受益的范圍。
3.總結階段
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關鍵詞 物理實驗 能力培養 思維訓練 素質教育
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
1 概述
物理實驗是人們根據研究目的運用科學儀器設備,人為地控制、創造或純化某種自然過程,使之按預期的進程發展并進行觀測,從而探究物理過程變化規律的科學活動。近年來,隨著素質教育要求在初中物理教學中的不斷滲透,許多研究者都開始注重物理實驗課堂的重要性。在初中物理課堂中納入實驗環節,不僅能夠有效地培養學生的物理素養,還能夠進一步提升學生對于課堂內容的理解和動手實踐能力。目前,我國物理實驗課堂中的內容十分廣泛,實驗設置主要從培養學生的實驗操作能力和實驗設計能力入手,并包括聲學、光學、電學等多個方面。本次研究對當前物理實驗教學中的存在問題進行了詳細總結,并基于自身教學經驗總結出培養中學生物理實驗能力的有效措施,以及教師在組織物理實驗教學中的注重要點。
2 當前初中物理實驗教學中存在的問題
首先,當前許多學校和教師沒有充分認識物理實驗教學在實施素質教育中的重要意義。在片面追求中考升學率的思想影響下,過分地重視理論知識而忽略了學生動手能力、觀察能力、科學素質以及物理實驗教學中科學方法的訓練和培養。部分教師認為物理實驗只是一種課堂教學的輔助手段,甚至錯誤地認為做實驗所花費的時間、得到的實驗結果比不上讓學生單純記憶實驗結果。從而造成了對待物理實驗態度十分消極的錯誤態度。其次,我國各地區的經濟發展存在著很大差距,從而導致不同地域中學的教育投資不夠均衡。由于物理實驗中的一些玻璃器材、電子元件等屬于易耗品,加之某些學校在物理實驗器材上的資金投入有限,因此造成的實驗室配置不完善也是導致物理實驗沒有良好開展的重要原因。
2.2 學生實驗能力較為薄弱
首先,初中學生缺乏對物理實驗方面的系統嚴格訓練。有時候雖然為學生安排了物理實驗課,然而實際上卻往往是教師在做,學生在看。即使完全設置出實驗任務,對學生來說也只有一個模糊的認識。學生對于如何進行實驗設計普遍知之甚少,同時缺乏對實驗中可能出現問題的預估意識。其次,學生對待物理實驗的態度不正確。一方面,有部分學生認為物理實驗不是考試的重要內容,與其花時間做實驗不如做題更有效,因而對待物理實驗課態度消極。另一方面,書本上的很多理論是理想狀態下得出的結果,而中學的實驗環境中往往難以產生書本中的結果。這也使學生缺乏細心觀察實驗過程的耐心,從而使實際操作技能得不到有效訓練。
2.3 實驗課時間及成本投入高,缺乏完善考核標準
在初中的實驗教學中,做實驗并不像普通上課一樣簡單。實驗教師首先要和實驗室管理員提出申請,然后根據學生人數準備實驗器材,為了提高實驗的成功率,教師課前還要仔細檢查每一個實驗器材,并且要在課余時間進行初步測驗。然而一些初中學生在實驗課堂上并不能完全遵守實驗規則,不僅達不到實驗目的,而且有時還會出現損壞儀器的情況。
此外,由于多數初中沒有建立對于物理實驗課堂的考核標準。大多數初中學校的物理實驗室缺乏系統、科學的管理手段和專職管理教師,學校的實驗儀器和器材利用率較低。另外就是實驗課往往沒有嚴格的課時安排,甚至出現做不做實驗都一樣的情況。上述因素導致教師對待實驗課缺乏積極性,使物理實驗成了應付教學任務的工作。
3 培養學生物理實驗能力的有效措施
3.1 學校和教師轉變觀念,加強物理實驗教學
目前,初中物理教學正處于新課程改革的起步階段。學校應充分考慮到學生物理實踐能力的未來發展,通過實驗教學去積極開發學生的多種潛能,如學生的觀察能力、主動思考能力及動手能力等,并同時加強學生的理論學習。學校和教師要認真貫徹素質教育的要求,從根本上認識物理實驗教學對初中生的教育功能。初中生正處于對未知世界充滿好奇、熱愛探索的階段,物理教師應充分利用初中生的性格特點激發學生的興趣,開拓學生的思維,讓學生全身心地通過物理實驗去感受物理世界,而不是停留在對課本中知識、定理的單純記憶中。當學生學到的理論知識和現實生活中的物理現象結合在一起時候,學生會自發的去思考、解決問題,逐漸培養學生自主探究、創新合作等方面的能力。
3.2 改革物理課程“唯分數論”的評價標準
由于以往的物理教學過多地受到中考指揮棒的影響,因此學校長期以來都存在著重理論分數、輕實驗能力的現狀。近年來,雖然在中考中采用了筆試與實驗操作相結合的評價方式,但是由于實驗操作不計入考試成績,許多學校、老師為了應付中考,還是堅持以應試教育、考試分數為主的教學習慣,而忽略了對學生各項素質的培養。希望各級教育主管部門能充分考慮到物理教學的特殊性,改革目前物理教學中“唯分數論”的評價方式,逐步將卷面分數與實驗設計、實驗動手能力相結合。
3.3 精心設計,積極引導,培養學生實驗設計能力
初中物理實驗教學主要是讓學生嘗試利用實驗手段和已知的規律進行實驗,實驗中最基本的幾項要素是:實驗原理、實驗儀器、實驗過程記錄、實驗結果數據分析。實驗教學不僅要求學生完成實驗,更重要的是根據教學任務、目的,培養科學探究的意識,并能夠獨立地去學習、發現、有所創新。因此,應逐步培養學生的實驗設計能力。廣大的教師也應認識到,讓學生親自參與到物理實驗當中,是在初中階段其他學習所代替不了的一種培養創新人才的教學模式。
3.4 積極改善實驗條件,培養學生實驗操作能力
對于學生來說,實驗課區別于理論課,即使不愛學習的學生也愛看實驗,更想親自動手去做實驗,有種探尋的心態。教師要善于運用學生的這種心理特征和興趣愛好,認真組織學生實驗,并在學生做實驗的過程中加以適時指導,有目的地培養學生的實驗操作能力。實驗完成后應及時組織學生討論,并由教師進行總結性的點評和補充。通過交流合作,讓學生能夠更加深刻地理解實驗內容,對學生后續的學習具有積極的促進作用。
4 教師在物理實驗教學中的注重要點
4.1 做好預習工作,鼓勵學生參與
為了更好地完成物理實驗教學,教師應預先讓學生熟悉實驗目的、實驗器材及實驗內容,并在實驗課上詳細闡述實驗原理、注意事項,以及需要觀察哪些實驗現象、需要測量哪些實驗數據等等。通過教師的啟發及引導,學生根據實驗目的、原理和提出的假設,設計出具體的實驗方案和實驗步驟。
在組織物理實驗中,應盡量讓每一名學生都參與到操作過程當中。教師應鼓勵學生獨立完成實驗,并在他們遇到問題時適時加以指導和幫助。由于不同的學生動手能力、觀察能力、計算能力等等均不相同,因此實際實驗中可通過分組搭配的方式提升學生的實驗能力。除了課本上的實驗外,教師還可靈活設計一些物理實驗,如學了阿基米德定律后,可要求學生設計一個用浮力計算物體密度的課外小實驗;學習了電功率后,可要求學生設計一個用電能表測量用電器工作時實際功率的實驗等等。
4.2 嚴格規范操作,引導學生思考
嚴格加強學生對實驗儀器使用的規范化訓練,重視物理實驗中操作技能的培養。要求學生嚴格遵循實驗步驟規范操作、仔細觀察、認真測量,并及時記下所取得的各種數據和觀察到的各種現象。通過對實驗數據和實驗現象進行必要的分析、計算、歸納、推理,總結得出合理的實驗結論。若實驗結果與假設一致,則通過重復性實驗得出假設成立的結論。若實驗結果與假設不一致,必須分析原因重新提出假設、修改實驗方案繼續實驗。
如:給出實驗器材“6V,3W”和“6V,6W”兩個燈泡,并以串聯方式連接在電路中。起初學生根據日常生活經驗認為“6V,6W”的燈較亮,可通過實際操作后卻發現恰恰相反。此時引導學生思考:①燈泡的亮度代表什么?②學校、家庭中電燈的連接方式是串聯還是并聯?③不同連接方式中,電功率和電阻的關系?通過實際對比,讓學生對于“串聯電路的電功率與電阻關系”這一物理實驗的實驗目的有了更加清楚的認識。
4.3 及時檢查糾正,完成實驗報告
在學生做實驗的過程中,教師要及時檢查學生的實驗效果,及時糾正學生的錯誤操作,培養學生規范的操作習慣和嚴謹的科學態度。實驗結束后,要求學生自主整理實驗器材并寫出規范的實驗報告。一般來說,實驗報告應詳細記錄實驗名稱、實驗日期、實驗目的、實驗儀器和藥品、實驗步驟、實驗現象、實驗解釋及結論、實驗評價與討論等各項內容。通過上述措施,可較好地提升學生的實驗能力及實驗水平。
總之,物理是一門以觀察、實驗為基礎的自然科學。作為一名物理教師,應該在教授學生學習物理知識的過程中,正確地演示和指導學生實驗,激發學生的求知欲望,促進學生掌握知識、運用知識,培養學生嚴謹求實的科學態度以及實驗能力。
5 結束語
物理實驗是物理課程的一項重要教學內容,學生通過設計實驗方案、進行物理實踐、觀察實驗現象、記錄實驗數據、分析實驗結果、得出實驗結論等過程,從而實現自身動手能力和創新實踐能力的同步提高。未來,學校和教師要主動改變觀念,重視實驗教學。在平時的教學中通過物理實驗來不斷激發學生的興趣,培養學生的實驗觀察能力和實驗操作能力,充分發掘學生的智力因素,并全面創新物理教學的新模式。學生實驗能力的提高是一個長期培養和日積月累的過程,本次研究探尋了初中物理實驗教學中的有效措施和注重要點,具有一定的實際意義和參考價值。
參考文獻
[1] 徐河水.探究初中物理實驗教學中學生實驗能力的培養[J].教師,2011(15):96.
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