第一篇:中學(xué)物理實驗教學(xué)目標(biāo)的分類
中學(xué)物理實驗教學(xué)目標(biāo)的分類、測量與評價初探
實驗教學(xué)目標(biāo)的制訂和實施,是中學(xué)物理教學(xué)改革的重要組成部分,也是中學(xué)物理教學(xué)由應(yīng)試教育轉(zhuǎn)向素質(zhì)教育的重要的改革實踐。實驗教學(xué)目標(biāo)對實驗教學(xué)起到導(dǎo)向、反饋和調(diào)節(jié)作用。它有利于實驗教學(xué)目的明確化,實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)的具體化;有助于提高實驗考試的科學(xué)性,保證實驗教學(xué)效果評價的客觀性和有效性,從而有助于改進(jìn)實驗教學(xué)。大面積提高實驗教學(xué)的質(zhì)量,促使廣大學(xué)生更好地達(dá)到教學(xué)大綱的基本要求。實驗教學(xué)目標(biāo)既是實驗教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿,也是實驗教學(xué)測量和評價的基本依據(jù)。因此,如何制訂實驗教學(xué)目標(biāo),如何對學(xué)生實驗教學(xué)目標(biāo)達(dá)到的程度進(jìn)行測量和評價,是一個值得研究的重要課題。
一、中學(xué)物理實驗教學(xué)目標(biāo)的分類和要求
物理實驗教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分。通過實驗教學(xué)應(yīng)使學(xué)生掌握實驗的基本理論、方法和操作技能,并具備一定的科學(xué)素養(yǎng),初步養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。因此,物理實驗教學(xué)目標(biāo)不應(yīng)僅僅局限在操作領(lǐng)域,還應(yīng)包括認(rèn)知領(lǐng)域和情感領(lǐng)域。根據(jù)我國中學(xué)目前的實際情況,我們對中學(xué)物理實驗教學(xué)目標(biāo)提出如下的分類和要求。
(一)認(rèn)知領(lǐng)域的實驗教學(xué)目標(biāo)
有關(guān)實驗原理、方法、步驟,實驗儀器的工作原理和讀數(shù)方法,誤差分析和實驗的設(shè)計等各項理論知識都屬于認(rèn)知領(lǐng)域。這一領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)又可分為四個層次。
1.知道──指的是能記住學(xué)習(xí)過的實驗內(nèi)容。它是對實驗內(nèi)容、實驗過程的回憶和識別。主要包括:
(1)知道基本儀器的用途、主要構(gòu)造及各部件的作用。
(2)記述基本儀器的操作方法。
(3)記住測定基本物理量的實驗?zāi)康?、方法、簡單的步驟和結(jié)論。
(4)知道實驗中要觀察的對象及基本現(xiàn)象,記住現(xiàn)象說明的基本問題。
2.理解──指的是能初步理解實驗的原理、步驟、方法、操作規(guī)程、注意事項以及要點(diǎn),主要包括:
(1)懂得常用儀器的構(gòu)造原理和讀數(shù)方法。
(2)理解重要實驗的原理。即明確實驗中所運(yùn)用的物理知識和所要觀察的物理現(xiàn)象,以及所要觀測的物理量,知道觀察和測量的方法。
(3)能夠?qū)τ^察的現(xiàn)象和測量的結(jié)果,運(yùn)用所學(xué)的物理知識進(jìn)行正確地判斷、解釋和分析。
3.掌握──指的是能運(yùn)用學(xué)過的實驗知識和方法,去解決新情況下的簡單問題。主要包括:
(1)會設(shè)計實驗步驟,會選擇實驗儀器,并會用不同的方法進(jìn)行實驗。
(2)會通過觀察、分析、計算得出結(jié)論,并用來解釋其它有關(guān)簡單的問題。
(3)會對實驗結(jié)果進(jìn)行分析,找出在教材范圍內(nèi)影響測量結(jié)果準(zhǔn)確性的因素。
(4)能根據(jù)要求,寫出完整的實驗報告。
4.評價──是指對有關(guān)的重要實驗,掌握其設(shè)計思想,提出改進(jìn)的方法,并能設(shè)計一些新的實驗。主要包括:
(1)能夠正確理解實驗?zāi)康?、原理、方法與步驟之間的關(guān)系。
(2)能對實驗誤差進(jìn)行簡單地分析。
(3)能夠指出一個實驗系統(tǒng)產(chǎn)生錯誤的原因。
(4)理解一個實驗系統(tǒng)的局限性,并力求尋找改善的方法。
(5)根據(jù)實驗的結(jié)果,提出新的假設(shè),設(shè)計出新的實驗方案。
(二)操作領(lǐng)域的實驗教學(xué)目標(biāo)
有關(guān)儀器的使用及實驗過程中的觀察與操作技能都屬于操作領(lǐng)域。這一領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)又可分為四個層次:
1.模仿操作──是指能在教師講解或示范下進(jìn)行的動作。這一層次的動作機(jī)械,協(xié)調(diào)性差,意識參與程度不深。主要包括:
(1)知道實驗中所用基本儀器的名稱和實驗的操作方法,操作規(guī)程和讀數(shù)方法,并能比較正確的讀出測量的示數(shù)。
(2)能明確觀察對象的主要特征及其變化的條件。
(3)能用適當(dāng)?shù)恼Z言對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行描述。
(4)能重復(fù)教師的示范操作。
2.意識操作──是指學(xué)生完全在獨(dú)立意識控制下進(jìn)行的操作。這一層次的操作,動作不夠熟練,但能獨(dú)立地完成操作過程,并在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗任務(wù)。主要包括:
(1)能按照基本儀器的操作步驟和規(guī)程,對基本儀器進(jìn)行調(diào)試和操作。即做到“會拿”、“會放”、“會調(diào)”、“會接”、“會讀”。
(2)能按照實驗?zāi)康暮鸵螅_地選擇儀器和器材,對儀器和器材能進(jìn)行正確地組裝,并使儀器布局合理,便于觀察、讀數(shù)和操作。
(3)對組裝好的實驗裝置,能按照實驗內(nèi)容和步驟,按一定的程序進(jìn)行正確地調(diào)試和操作。
(4)會正確地選擇觀察目標(biāo),準(zhǔn)確地觀察、讀數(shù),獨(dú)立地設(shè)計表格,認(rèn)真無誤地記錄實驗數(shù)據(jù)。
(5)能夠排除簡單儀器的故障,并了解產(chǎn)生故障的原因。
(6)實驗完畢后,能對實驗儀器和用具進(jìn)行整理。
3.定型操作──是指對重要的實驗儀器和重要的實驗經(jīng)過,通過多次練習(xí),已經(jīng)達(dá)到比較熟練程度的操作。這一層次的操作,動作比較熟練,且操作過程的時間短,質(zhì)量高。
(1)能夠熟練地調(diào)試和操作儀器。
(2)能在較短的時間內(nèi)組裝好儀器。
(3)能對組裝好的儀器放為熟練地進(jìn)行調(diào)試和操作。
4.創(chuàng)新──是指在提高學(xué)生實驗探索能力的基礎(chǔ)上,要求他們有創(chuàng)新的意識。
(1)能改進(jìn)實驗裝置和實驗手段。
(2)能獨(dú)立進(jìn)行實驗和實驗設(shè)計。
(3)能根據(jù)實驗的目的設(shè)計出新的實驗方案,并能在操作過程中對原實驗方案的合理性、科學(xué)性進(jìn)行檢驗。
(4)在課外實驗活動中,能應(yīng)用在課堂物理實驗中學(xué)到的物理知識,獨(dú)立思考,以設(shè)計出新的實驗方案,并動手操作。
(三)情感領(lǐng)域的實驗教學(xué)目標(biāo)
有關(guān)實驗中的動機(jī)、態(tài)度、習(xí)慣、興趣等都屬于情感領(lǐng)域。動機(jī)──知道做實驗的意義,并有做好實驗的愿望。
態(tài)度──在實驗過程中,具有尊重事實,專心致志,嚴(yán)肅認(rèn)真,一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。
習(xí)慣──實驗前有預(yù)習(xí)的習(xí)慣,認(rèn)識儀器的習(xí)慣,實驗過程中有嚴(yán)格按規(guī)范操作的習(xí)慣,認(rèn)真觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)的習(xí)慣,手腦并用、隨時思考的習(xí)慣,愛護(hù)儀器、注意安全和整潔的習(xí)慣,并養(yǎng)成用實驗手段研究物理問題的習(xí)慣。
興趣──對實驗有濃厚的興趣,強(qiáng)烈的追求,具有克服困難的堅強(qiáng)意志。
品格──樹立為科學(xué)獻(xiàn)身,為人類造福的遠(yuǎn)大理想,培養(yǎng)為科學(xué)真理奮不顧身,勇往直前的優(yōu)良品格。
以上我們提出的物理實驗教學(xué)目標(biāo)的分類、分層次的要求,是對實驗教學(xué)的總體要求。
具體到每一個單元、每個實驗不可能都達(dá)到這些要求,應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體內(nèi)容和學(xué)生可接受的程度,提出適當(dāng)?shù)拿鞔_具體的實驗教學(xué)目標(biāo),且易于操作,便于實施。
需要指出的是,以上我們對實驗教學(xué)中提出的認(rèn)知領(lǐng)域和操作領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)的層次要求中,前三個層次是達(dá)標(biāo)性的,是對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ幕疽螅詈笠粋€層次是發(fā)展性、提高性的,是對實驗?zāi)芰Φ妮^高要求。至于情感領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)是對學(xué)生實驗素質(zhì)、實驗素養(yǎng)提出的要求,這些要求是長期的,教師應(yīng)當(dāng)有意識地在每個實驗中加以訓(xùn)練和培養(yǎng)。
二、實驗考試的內(nèi)容
為了發(fā)揮考試對實驗教學(xué)的正確導(dǎo)向作用,實驗考試的內(nèi)容應(yīng)與實驗教學(xué)目標(biāo)一致,應(yīng)著重考查學(xué)生對基本的實驗知識和基本的實驗操作技能的掌握程度,其重點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生選擇儀器、組裝儀器、使用儀器的能力的考查,并滲透實驗習(xí)慣的考查。
(一)實驗原理的表述考查學(xué)生能否根據(jù)實驗課題運(yùn)用已掌握的物理知識闡明實驗的理論根據(jù),其中也包含有對測量儀器的工作原理、同定性實驗的設(shè)計思想的考查。
(二)實驗器材的選取考查學(xué)生能否根據(jù)實驗對象及各測試項已確定所需器材的名稱、規(guī)格、數(shù)量,能否裝配、調(diào)試儀器,是否會使用有關(guān)工具觀察、測量和讀數(shù),其儀器的選取是否適當(dāng),裝配儀器的布局是否合理等。
(三)實驗步驟的設(shè)計和編排考查學(xué)生能否根據(jù)實驗對象,測試項目和使用的器材,設(shè)計編排實驗步驟,其實驗步驟的編排是否科學(xué)有序,實驗過程的設(shè)計是否科學(xué)合理,技術(shù)細(xì)節(jié)是否嚴(yán)密可行,方法是否得當(dāng)。
(四)動手操作的熟練程度考查學(xué)生實驗操作是否規(guī)范熟練,對現(xiàn)象的觀察是否準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)記錄是否正確,表格的設(shè)計是否簡明清晰,處理偶發(fā)事件和排除故障是否機(jī)動靈活。
(五)數(shù)據(jù)處理和結(jié)論分析考查學(xué)生能否根據(jù)實驗對象和所測量的數(shù)據(jù)找出普遍特征,形成規(guī)律或驗證某些規(guī)律,能否依據(jù)數(shù)據(jù)處理的方法(包括數(shù)據(jù)的取舍、計算、制表、填表、讀圖、作圖等)分析數(shù)據(jù),能否根據(jù)對數(shù)據(jù)的分析推斷出合理的結(jié)論,能否從觀察的現(xiàn)象中導(dǎo)出定性的結(jié)論,能否恰當(dāng)?shù)赜梦淖只驍?shù)字表述和報告實驗結(jié)果。
(六)實驗誤差的分析和實驗方法的研究考查學(xué)生能否分析測量工具和測量過程中的誤差及其產(chǎn)生的原因,能否在教材范圍內(nèi)找出影響測量結(jié)果準(zhǔn)確性的因素,或故意設(shè)計一些不規(guī)范的操作或提供一些不夠精確的數(shù)據(jù),請學(xué)生辨析和糾正等。
以上各項考核內(nèi)容,可根據(jù)各階段的教學(xué)目標(biāo)和要求,作適當(dāng)?shù)倪x擇。每次考核的內(nèi)容可以有所側(cè)重,多次考核的結(jié)果應(yīng)能全面反映學(xué)生的實驗?zāi)芰瓦_(dá)到實驗教學(xué)目標(biāo)的程度。
三、實驗考核的方式
(一)試卷型
它是由教師把實驗的基本理論、觀察和操作技能,根據(jù)實驗教學(xué)目標(biāo)編成試題,組成書面試卷,由學(xué)生進(jìn)行筆答,從答卷的成績評判學(xué)生實驗?zāi)芰Φ母叩?。這種考核方式簡單易行省時經(jīng)濟(jì),但這種考核方式?jīng)]照顧到實驗考試的特殊性,不能全面反映學(xué)生實際操作技能的水平。
試卷型考核方式,實驗試題的編制是個關(guān)鍵,編得不好,易導(dǎo)致教師上課講實驗,學(xué)生考前背實驗的不良后果。因此,在選擇和編制試題時,除做到與實驗教學(xué)目標(biāo)一致,有一定的代表性和區(qū)分度外,還要堅持實踐第一的原則,盡量在與實際操作技能有關(guān)的問題方面進(jìn)行命題。
(二)操作型
它是由教師根據(jù)操作領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行命題,學(xué)生按試題要求進(jìn)行操作。在操作過程中,教師進(jìn)行觀察或輔以“口試”,然后,按評分標(biāo)準(zhǔn)記錄、評定成績。這種考核方式注意了實驗考試的特殊性,實踐性強(qiáng)。只要組織得當(dāng),命題合理,能較全面地考核學(xué)生的操作技能。但這種考核方式工作量較大,也受儀器、設(shè)備、實驗條件等因素的限制,且評分主觀,隨意性大。
(三)試卷和操作結(jié)合型
教師根據(jù)實驗教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行命題,由學(xué)生在實驗操作的基礎(chǔ)上,完成試卷,在操作過程中,教師按事先制定的評定量表和觀察量表,進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠^察和記錄,然后綜合評定學(xué)生的成績。
我們認(rèn)為,根據(jù)我國目前的實際情況,對于小規(guī)模的實驗考試,就實踐性和可行性來說,這種考核方式是比較合理的。因為它能較全面地反映學(xué)生對實驗理論和實驗技能的掌握情況,并能對學(xué)生達(dá)到實驗教學(xué)目標(biāo)的程度作出較為準(zhǔn)確的判斷。
四、考核方法
考核方法可分為筆試部分和操作部分。
(一)筆試部分
以傳統(tǒng)回答試卷的方式進(jìn)行。筆試部分主要考實驗的原理、方法、步驟、操作規(guī)程、設(shè)計思想、誤差分析等。其試題可以編制成問答題、選擇題、圖解題、計算題等。
(二)操作部分
1.觀察技能的考查
可以通過用實物演示、幻燈、投影、播放錄像等方式進(jìn)行。根據(jù)目標(biāo)要求,觀察部分的考核內(nèi)容可以向?qū)W生顯示具體的物理現(xiàn)象,讓學(xué)生記述觀察到的現(xiàn)象,或指出現(xiàn)象產(chǎn)生的條件,或判斷現(xiàn)象變化的原因;也可以向?qū)W生顯示具體的測量儀器或器材或?qū)嶒炑b置,讓學(xué)生說出儀器的構(gòu)造、各部分的作用,讀出儀器顯示的數(shù)據(jù),畫出實驗裝置的結(jié)構(gòu)圖示,或進(jìn)行演示操作,讓學(xué)生指出操作中錯誤的地方,發(fā)現(xiàn)實驗操作中疏漏的步驟或違反規(guī)則之處等。
2.操作技能的考查
讓學(xué)生按指定的要求,選擇器材,組裝儀器;按指定的要求對實驗裝置進(jìn)行調(diào)試,使之達(dá)到規(guī)定的狀態(tài);或按實驗課題要求,設(shè)計出簡要的實驗步驟和數(shù)據(jù)記錄表格,在規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)行操作和讀數(shù),并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,在此基礎(chǔ)上,完成實驗報告,并回答有關(guān)問題。檢查學(xué)生實驗步驟的設(shè)計是否科學(xué)合理,表格設(shè)計是否簡明,操作是否規(guī)范熟練,數(shù)據(jù)記錄是否可靠,數(shù)據(jù)處理方法是否得當(dāng),結(jié)論是否正確,回答問題是否全面正確,并檢查實驗操作完畢后器材放置、整理的程度。
考試前,教師可根據(jù)操作領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo),編好若干實驗操作題,并提供一定量的儀器設(shè)備,在學(xué)生全面準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上,由學(xué)生抽簽進(jìn)行考核。試題要突出典型實驗,題目的形式可以是操作式,排除故障式,讀取數(shù)據(jù)式,設(shè)計實驗方案式,選擇儀器進(jìn)行測量式等,題目按名稱、儀器、要求等欄目,寫成卡片并編號。評分原則主要看其過程是否規(guī)范,主要的標(biāo)準(zhǔn)要求是否達(dá)到。
總之,不管采用什么方式、方法進(jìn)行實驗考核,都要保證測驗的可靠性和有效性。為此,在進(jìn)行實驗考核時,首先要明確規(guī)定考核的目標(biāo)、內(nèi)容、范圍、要求、形式、步驟及評分細(xì)則;其次,對于操作型實驗考核,要根據(jù)操作領(lǐng)域的行為目標(biāo)和內(nèi)容,準(zhǔn)備好必需的儀器、用具等實驗材料。第三,實驗命題要注意科學(xué)性、代表性、全面性、實踐性、針對性和可行性。要突出典型實驗,要強(qiáng)調(diào)對實驗理論和技能的全面考查。第四,要圍饒考核目標(biāo)進(jìn)行命題。對于試卷型實驗題應(yīng)根據(jù)考查目標(biāo),結(jié)合常用題型的特點(diǎn),合理選擇題型。第五,要及時對考核結(jié)果進(jìn)行講評。
應(yīng)該指出,物理實驗教學(xué)目標(biāo)的分類、測量與評價是我國中學(xué)物理教學(xué)中關(guān)于實驗教學(xué)的測量與評價研究的新課題。近幾年來,在理論上確立了實驗教學(xué)在物理教育中的重要地位,使其成為物理教學(xué)過程中的中心問題之一。但應(yīng)該看到,物理實驗教學(xué)目標(biāo)的分類與制定和實施的可操作性之間也還存在著一定的距離。如何根據(jù)我國的國情,制訂出科學(xué)的切實可行的物理實驗教學(xué)目標(biāo)的分類和評價體系,仍需廣大物理教學(xué)工作者結(jié)合實踐加強(qiáng)理論研究,并在實踐的基礎(chǔ)上逐步加以提高和完善。
第二篇:中學(xué)物理實驗教學(xué)
中學(xué)物理實驗教學(xué)
摘要 物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和物理理論的建立都是以實驗為基礎(chǔ)的。通過實驗教學(xué)可培養(yǎng)學(xué)生觀察物理實驗現(xiàn)象和分析物理問題的能力、掌握用實驗來探究物理規(guī)律的基本方法,提高思維能力和動手能力,加深對物理概念和規(guī)律的理解,可見實驗在教育教學(xué)中的重要性。而現(xiàn)實中實驗又是中學(xué)物理教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié),改革實驗教學(xué)以適應(yīng)素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的需求是我們中學(xué)物理教學(xué)中的重要問題。另一方面,“探究”是這次課程改革浪潮中的一個重要內(nèi)容,而實驗探究是科學(xué)探究的重要方式。
關(guān)鍵詞 探究
物理
實驗 教學(xué)
本人就中學(xué)物理探究性實驗教學(xué)的感覺與體會談一談之我見。
一、探究性物理實驗的設(shè)計要注意的兩個問題
1、實驗設(shè)計要具有探究性
考察我們當(dāng)前的實驗教學(xué)的現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn),不少課堂上,學(xué)生們也在忙于收集數(shù)據(jù),解釋并求證結(jié)果,但是如何根據(jù)有限的線索確定證據(jù)收集的方向,如何在不止一個可能合理的解釋面前做出決策呢?這對于學(xué)生至關(guān)重要,但這個環(huán)節(jié)常常被教師替代,缺乏真正意義上的探究。例如,浸入液體中的物體所受浮力的大小與其排開液體的多少有關(guān),如果把物體排開的液體收集起來稱一下,就會發(fā)現(xiàn)它的重量剛好等于浮力的大小。這樣的結(jié)果無疑可以作為著名的阿基米德定律的實驗事實基礎(chǔ)。但是問題的關(guān)鍵是,人們一開始怎么會想到要設(shè)法去收集那一部分剛好由于物體的浸入而被排擠開的液體呢?因此,實驗設(shè)計要具有探究性是指:所設(shè)計的實驗包含的物理規(guī)律往往隱藏在較深的層次,需要學(xué)生去挖掘。實驗的條件和結(jié)果之間往往存在較大的距離,需要學(xué)生去跨越。解決問題的方法與途徑往往不太明確.需要學(xué)生通過嘗試錯誤,得出假設(shè)并驗證假設(shè)來尋找。
2、探究性實驗教學(xué)設(shè)計要在內(nèi)容上把握主干,形式上注重質(zhì)量。
雖然探究學(xué)習(xí)方式開始會比較耗時,但由于學(xué)生對相關(guān)知識的理解較為深刻。完全可以在后續(xù)的學(xué)習(xí)中通過少花時間而補(bǔ)回。當(dāng)然在探究性實驗的設(shè)計上,我們不可能也沒有必要將所要求的內(nèi)容都設(shè)計成探究性的。選擇的應(yīng)該是對于學(xué)科來說具有核心和基礎(chǔ)地位的那些概念和規(guī)律性知識,因為學(xué)生真正理解了這樣的知識。就等于掌握了學(xué)科知識的主干,形成了擴(kuò)充和擴(kuò)展自己知識結(jié)構(gòu)的能力。
如何去評價一節(jié)探究性實驗教學(xué)課,探究性教學(xué)只不過是一種符合人們認(rèn)知規(guī)律和科學(xué)發(fā)展本性的教育追求,而我們的教學(xué)現(xiàn)狀中很多的考慮是是否完整地經(jīng)歷了探究的幾個環(huán)節(jié),學(xué)生是否達(dá)到了自主探究的程度,其實活動的質(zhì)量才是關(guān)鍵。例如:α粒子散射實驗我們可以側(cè)重于讓學(xué)生分析實驗現(xiàn)象,總結(jié)得出結(jié)論。對測定電源的電動勢和內(nèi)電阻實驗,應(yīng)讓學(xué)生在電路設(shè)計上下工夫,如給定安培表、伏特表如何設(shè)計電路,給定兩塊安培表如何設(shè)計電路等等。因此,探究性實驗教學(xué)的設(shè)計應(yīng)當(dāng)挖掘?qū)嶒灡旧砭哂刑骄恳饬x的因素.考慮學(xué)生的實際狀
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況。當(dāng)然,自由式的探究實驗教學(xué)缺乏教師的設(shè)計與調(diào)控,會導(dǎo)致許多學(xué)生在課堂上無從下手.也失去了探究的意義。
二、教學(xué)實施方法
結(jié)合本人進(jìn)行的課堂探究性實驗教學(xué)的實踐,從兩種基本實驗形式來談?wù)劇?/p>
1、演示實驗。
高中物理課本中安排了大量的演示實驗,其目的主要是讓學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上接受物理知識,為理解提供直觀材料。根據(jù)探究性實驗教學(xué)的設(shè)計原則,在演示實驗中,要通過增加演示實驗的創(chuàng)造成分,給學(xué)生提供更大的思考空間,把部分有探究價值的演示實驗改為學(xué)生的探究實驗。例如,平拋物體運(yùn)動規(guī)律的演示,一個關(guān)鍵問題是如何在無法測定速度、加速度的情況下進(jìn)行運(yùn)動規(guī)律的研究,先給學(xué)生一定時間的思考,再由教師演示,讓兩小球從同一高度分別做平拋運(yùn)動、自由落體運(yùn)動,比較是否同時落地,讓學(xué)生分析這個實驗說明了什么,這個過程中教師不要輕易給出結(jié)論性提示。這樣做的目的是給學(xué)生提供探索思考的空間,使學(xué)生體會這種將定量研究轉(zhuǎn)化為定性研究的辦法,即實驗轉(zhuǎn)化法。以上實驗方法為學(xué)生提供了新的教學(xué)環(huán)境,在新環(huán)境下,學(xué)生獨(dú)立自主思考、探索問題,避免因教師先講或預(yù)習(xí)教材造成的“先入為主”的影響,要讓學(xué)生人人有自己的猜想、觀點(diǎn)、看法,并努力思考形成各自的實驗設(shè)計方案。依據(jù)教學(xué)時間安排和具體課堂教學(xué)進(jìn)展,必要時教師讓學(xué)生思考并發(fā)表自己的實驗設(shè)計,并視具體情況讓一兩個同學(xué)上臺按照其中一個實驗設(shè)計進(jìn)行操作(這必須課前要讓同學(xué)思考并設(shè)計,教師也要了解學(xué)生的實驗設(shè)計情況并適當(dāng)準(zhǔn)備必要的器材)。
2、學(xué)生實驗
在學(xué)生分組實驗中,要通過增加實驗的未知性,激發(fā)學(xué)生探究的欲望,如果某些實驗所驗證的規(guī)律符合學(xué)生認(rèn)知水平、思維水平,這類實驗可改為探究性實驗,實驗時間可放在知識教學(xué)之前。比如:“驗證平行四邊形法則”可以在教學(xué)“力的合成”一節(jié)內(nèi)容加入作為探究性實驗,讓學(xué)生在親身體驗、經(jīng)歷探究的過程中,得出合成法則。“機(jī)械能守恒定律的驗證”、“探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系”也可以采取這種方式。對于不能超前于知識教學(xué)的實驗,如:“測量電源的電動勢和內(nèi)電阻”,可在實驗時讓學(xué)生多角度設(shè)計方案,并動手實踐,從中比較各類方法的優(yōu)劣,體會書中方法的獨(dú)特性。
對于練習(xí)使用儀器類實驗,如:“練習(xí)使用打點(diǎn)計時器”、“練習(xí)使用多用電表”、“練習(xí)使用示波器”這樣一些實驗,要通過學(xué)生自己閱讀使用說明,了解其基本原理和基本使用方法,并能夠應(yīng)用這些儀器進(jìn)行相關(guān)量的測量。書中的學(xué)生實驗大多都把實驗器材、實驗原理、實驗步驟等敘述得非常細(xì)致,無論這些實驗是作為探究性實驗,在知識教學(xué)前完成,還是作為一般的學(xué)生實驗,在相關(guān)知識學(xué)習(xí)完之后去做,都不要先預(yù)習(xí)教材或由教師講解,即便是驗證性實驗或測量性實驗.如“測定金屬的電阻率”、“測定玻璃的折射率”等實驗,學(xué)生已具備一定相關(guān)知識,完全可以由學(xué)生自主設(shè)計實驗原理、實驗方案、并進(jìn)行操作。但對于一些學(xué)生確實難以完成的實驗,可以通過教師適當(dāng)點(diǎn)撥或?qū)W生看書完成。
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應(yīng)當(dāng)說幾乎每一個實驗本身都蘊(yùn)含著探究的成分,比如“物體內(nèi)能變化熱和功”一節(jié)的教學(xué),利用壓縮空氣,使易燃物著火來演示空氣內(nèi)能的增加。這個實驗給學(xué)生留下許多的疑惑:實驗的研究對象是什么?筒內(nèi)空氣的內(nèi)能是否變化?事先放入易燃物,恰恰忽略了一個很好的探究環(huán)節(jié)。若先不放易燃物,壓縮空氣,然后提出問題:空氣的內(nèi)能是否增加?學(xué)生會感到疑惑:“是否增加怎么看得見?”于是教師可以不失時機(jī)地提出問題:“如何判斷?”這樣做不僅有效地調(diào)動學(xué)生自主地參與到實驗的設(shè)計中,而且實驗的目的更加明確。
三、實施探究性物理實驗教學(xué)的收獲
1、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識加強(qiáng)。
在新課程中如何變學(xué)生“要我學(xué)”為“我要學(xué)”是一個很關(guān)鍵的問題,在探究性活動中.學(xué)生有了更多自主學(xué)習(xí)的空間,一位同學(xué)所說:“??這樣的實驗需要自己去猜想、去探究。通過實驗可以驗證自己的猜想和設(shè)計是否正確,這種方法既促使我們動腦又鍛煉了勇于猜想、大膽動手的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣”。另一位同學(xué)說:“如果問我哪一種形式的實驗好,我會毫不猶豫地說:‘自己動手,豐衣足食?!痹谶@樣的課堂教學(xué)活動中,他們習(xí)慣了自己提出問題,自己猜想假設(shè),自己設(shè)計方案,并從自主學(xué)習(xí)的過程中增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的積極性和主動性。
2、學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化和完善。探究式物理實驗教學(xué)方法強(qiáng)調(diào),讓學(xué)生自己設(shè)計方案,并具體實施實驗操作,這一系列的過程,使學(xué)生真正參與到實驗中來,使他們的物理概念表象得以更為有效地與基礎(chǔ)理論知識體系中的物理概念建立起實質(zhì)性的聯(lián)系。而過去的常規(guī)實驗方法,教師常常在草草做完一遍實驗后,緊接著進(jìn)行分析,以引出概念。而沒有注意實驗過程、現(xiàn)象是否給出學(xué)生留下了深刻的印象。當(dāng)學(xué)生頭腦中還是殘缺的表象時,教師卻根據(jù)自己頭腦中早已存在的表象進(jìn)行分析。結(jié)果,學(xué)生跟不上教師的思路,造成不得不機(jī)械背誦概念定義的現(xiàn)象,他們對概念的理解,往往是在以后的逐步練習(xí)、運(yùn)用中獲取。探究性實驗教學(xué)方法,便是在于使學(xué)生在還沒有抓住物理概念本質(zhì)時,就會主動查閱資料,自己設(shè)計方案,增強(qiáng)遷移效果,優(yōu)化學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)。
3、教師的觀念發(fā)生了變化。在探究性實驗教學(xué)的實踐過程中,教師們對其在物理教學(xué)中的作用逐漸有了更為深刻的認(rèn)識,對教育過程本身也有了全新的感受。“過程即是知識”,過程是理解的基礎(chǔ),過程中滲透著科學(xué)研究的方法.使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)是走向社會和終身發(fā)展的基礎(chǔ)。因此,教師是學(xué)生意義建構(gòu)的幫助者和促進(jìn)者,教師要將教育過程看作是把凝固文化激活的過程。在實踐過程中,許多教師意識到經(jīng)驗型的教學(xué)已經(jīng)不能適應(yīng)新課程的要求,所以教師們還應(yīng)成為自己教學(xué)行為的研究者。
參考文獻(xiàn):
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第三篇:第七章 中學(xué)物理實驗教學(xué)
§7.1 物理教學(xué)必須以實驗為基礎(chǔ)
中學(xué)物理教學(xué)必須以實驗為基礎(chǔ)。這是由實驗本身的特點(diǎn)及其在物理教學(xué)中的作用來決定的。
1.實驗?zāi)転閷W(xué)生學(xué)習(xí)物理提供符合認(rèn)識規(guī)律的環(huán)境
在學(xué)習(xí)物理過程中,要形成物理概念和認(rèn)識物理規(guī)律,首先必須要有一定的感性認(rèn)識。這種感性認(rèn)識可以來源于學(xué)生的生活環(huán)境,也可以來源于實驗提供的物理事實。通常,從生活中得到的感性材料多來自復(fù)雜的運(yùn)動形態(tài),力、熱、電、光現(xiàn)象交織在一起,本質(zhì)、非本質(zhì)的因素交融在一起。因此,僅通過這種途徑來使學(xué)生建立概念和認(rèn)識規(guī)律有時會遇到很大困難。運(yùn)用實驗則可以提供精心選擇的、簡化和純化的素材,它能夠使學(xué)生對物理事實獲得明確、具體的認(rèn)識。例如,人們生活在空氣的海洋里,卻很難感受到大氣壓強(qiáng)的作用。做一個覆杯實驗或馬德堡半球模擬實驗,大氣壓存在的物理事實就展現(xiàn)在學(xué)生眼前,他們對這個概念就易于理解和掌握。又如,學(xué)生對物體所受靜摩擦力的方向常常難于辨認(rèn),其主要原因是進(jìn)行抽象思維活動時,頭腦中缺少表象的支持。如果應(yīng)用如圖7-1所示的方法,將有助于學(xué)生形成表象,以克服學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。
2.實驗?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,激發(fā)學(xué)生的求知愿望
為什么要特別強(qiáng)調(diào)實驗對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要性?有如下的原因:
首先,實驗具有真實、形象、生動的特點(diǎn),尤其對中學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力,極易喚起他們的直覺興趣。例如,讓學(xué)生觀察“噴泉”、“煮金魚”等生動有趣的實驗,他們的注意力會高度集中,新奇的實驗現(xiàn)象常常出乎他們意料之外,使他們興趣盎然。這樣,就容易喚起他們的好奇心,激發(fā)他們的求知欲望,使學(xué)生的興趣不只是停留在被觀察物理現(xiàn)象的表面上。
其次,實驗是一種有目的性的操作行為。學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上,很自然會產(chǎn)生一種自己操作的欲望。讓學(xué)生動手實驗,不但可以滿足學(xué)生的操作愿望,還可以發(fā)展學(xué)生對探索知識和規(guī)律的興趣,進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的認(rèn)識興趣。
當(dāng)學(xué)生對物理產(chǎn)生濃厚興趣的時候,他們的學(xué)習(xí)欲望強(qiáng)烈,學(xué)習(xí)中會感到輕松愉快,從而有利于形成主動的、正確的學(xué)習(xí)方法。不斷地體嘗“發(fā)現(xiàn)”與“戰(zhàn)勝困難獲得成功”的喜悅,學(xué)生學(xué)好物理的信心就會越來越強(qiáng).更為重要的是,由此可轉(zhuǎn)化為一種熱愛科學(xué)的素質(zhì)和志向,這對學(xué)生個性的發(fā)展具有重要的意義.
3.實驗是發(fā)展學(xué)生能力和使學(xué)生得到科學(xué)方法訓(xùn)練的重要途徑
圖7-2表示學(xué)生在實驗活動中的信息流程.從這個流程可以看出實驗對培養(yǎng)學(xué)生各種能力的影響:通過閱讀實驗資料,培養(yǎng)著閱讀、自學(xué)能力;通過感覺器官接受形象和數(shù)據(jù)信息,并傳遞到大腦,一方面進(jìn)行思維加工,一方面輸出反饋信息、控制觀察和操作器官,以獲取更為廣泛和深入的信息.這個過程可以培養(yǎng)觀察能力和手腦并用的能力;與此同時,在大腦中抽調(diào)出貯存的有關(guān)信息,進(jìn)行更深入的思維加工,從而加強(qiáng)了思維能力的培養(yǎng);此外,把思維加工的結(jié)果以語言和文字的形式表達(dá)出來,又培養(yǎng)著表達(dá)能力.由此可知,實驗是一種綜合的能力培養(yǎng)過程. 由于實驗是一種科學(xué)的方法,它能夠創(chuàng)造”最確實、最少受干擾”、“保證過程以其純粹形態(tài)進(jìn)行”的物理環(huán)境,它是理論密切聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)過程,在這個過程中蘊(yùn)藏著極其活躍的因素,能夠活化學(xué)生學(xué)到的物理知識,因此,實驗是對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造意識訓(xùn)練和科學(xué)方法訓(xùn)練的有效途徑.
4.實驗有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的道德素養(yǎng)和科學(xué)作風(fēng)
由于實驗本身是一個嚴(yán)格的科學(xué)過程,要想獲得實驗的成功,必須一絲不茍,來不得半點(diǎn)虛假,并且必須把各項活動安排得井井有條,這對培養(yǎng)學(xué)生實事求是的態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)十分有益,此外,在實驗過程中也不總是一帆風(fēng)順的.它以很強(qiáng)的吸引力磨煉學(xué)生的意志;加之實驗中存在著辯證唯物主義教育的豐富素材,這對學(xué)生科學(xué)世界觀的形成起著促進(jìn)作用.我們不可低估實驗在這方面的作用,從某種意義上說,實驗的這種作用較之于學(xué)生掌握一些具體的知識和技能更為重要,對于提高人的素質(zhì)具有很大意義.
綜上所述,實驗在完成物理教學(xué)的任務(wù)中占有非常重要的地位,我們必須從培養(yǎng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)所需要的、有個性特征的、全面發(fā)展的人才的高度來充分認(rèn)識實驗教學(xué)的意義,切實改變某些不重視實驗的舊觀念,始終堅持以實驗為基礎(chǔ)的教學(xué)方向.
§7.2物理實驗的分類及各類實驗的作用
物理教學(xué)中的實驗,大體上可以分為如下幾類:(1)演示實驗(2)學(xué)生分組實驗;(3)課內(nèi)小實驗;(4)課外實驗.將上述各類實驗與一定的教學(xué)手段配合就組成了各種實驗教學(xué)課型:例如,將演示實驗穿插在教師的講授過程中可組成演示講授課;將教師的演示與學(xué)生的討論結(jié)合可組成演示討論課;將教師的演示與學(xué)生的練習(xí)結(jié)合可組成演示習(xí)題課;將學(xué)生的小實驗穿插在課堂教學(xué)活動中,可組成“邊教邊實驗”或“邊學(xué)邊實驗”;將教師的指導(dǎo)貫穿在學(xué)生獨(dú)立操作的分組實驗過程中,就構(gòu)成了學(xué)生分組實驗課型.各種實驗有各自的特點(diǎn),各自的功能,實驗教學(xué)應(yīng)當(dāng)是各種實驗與各種教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合的系統(tǒng).應(yīng)當(dāng)根據(jù)物理教學(xué)的整體要求來選擇和組織實驗教學(xué)系統(tǒng).下面,將演示實驗、學(xué)生分組實驗和課內(nèi)小實驗的特點(diǎn)和功能分別作一介紹(課外實驗將在第十一章中介紹).
一、演示實驗的特點(diǎn)和作用
演示實驗是以教師為主要操作者的表演示范實驗.它的目的主要是把要研究的物理現(xiàn)象展示在學(xué)生的眼前,引導(dǎo)學(xué)習(xí)觀察思考;配合講授或穿插學(xué)生討論等方式使學(xué)生認(rèn)識物理概念和規(guī)律,或者通過演示的引導(dǎo)和示范作用,為學(xué)生獨(dú)立訓(xùn)練創(chuàng)造條件.它的主要作用如下:
1.引入課題,激發(fā)學(xué)生的求知欲望
教師常常選擇一些生動、有趣、新奇和使學(xué)生感到意外的演示實驗來引入課題,它能夠有效地激發(fā)學(xué)生的求知欲望.
例如,教師在講授動量定理之前,做如圖7-3所示的實驗:將一個生雞蛋用棉線在其上圍繞一周,再用透明膠帶將打結(jié)處的兩側(cè)貼牢.把線的另一端跨過鐵架上的鉤于,象升旗一樣把雞蛋緩緩地升到鐵鉤下端,然后把線松開,讓雞蛋從高處落下.學(xué)生緊張而又意外地看到雞蛋落下后反彈起來,被教師捉住,緊接著將雞蛋往桌面上輕輕一砸,使蛋汁流入玻璃杯內(nèi).隨后教師提出問題:“為什么雞蛋從那么高處落下沒有砸碎,而在桌上輕輕一砸就殼破汁流呢?”??教師運(yùn)用這個演示,創(chuàng)造了一個愉快學(xué)習(xí)的環(huán)境,使學(xué)生的思維活動處于積極狀態(tài).
2.提供必要的感性素材,幫助學(xué)生建立概念和認(rèn)識規(guī)律
在課堂教學(xué)中,教師常用演示實驗展示物理的現(xiàn)象和變化的過程,特別是學(xué)生日常生活中難以見到的或者是與學(xué)生的經(jīng)驗相抵觸的現(xiàn)象和過程,使學(xué)生獲得豐富的感性知識,形成鮮明的表象,為學(xué)生建立正確的概念、認(rèn)識規(guī)律奠定基礎(chǔ).
例如,物體的形變總是伴隨彈性力而產(chǎn)生的,然而,堅硬的物體,形變很小,學(xué)生無法察覺,因此在他們的觀念中形成了“有的物體能夠形變(如橡皮、彈簧),而有的物體不會形變(如石頭、玻璃)”的錯誤認(rèn)識.為糾正上述錯誤的認(rèn)識,教師可應(yīng)用如圖7-4的演示實驗.由于加接了細(xì)孔徑2毫米的玻璃管,而使形變的現(xiàn)象顯露出來.又由于選用了橢圓截面的大墨水瓶,沿短軸方向向內(nèi)擠壓時(a),可以看到玻璃管中的液柱上升;沿長軸方向向內(nèi)擠壓時(b),可以看到玻璃管中的液柱下降.學(xué)生在驚訝的發(fā)現(xiàn)中建立了正確認(rèn)識.
3.進(jìn)行觀察和思維訓(xùn)練,鞏固和應(yīng)用物理知識
由于演示實驗中教師的可控制特點(diǎn)很突出,教師能夠有意識地選擇和設(shè)計實驗的內(nèi)容和程序.得心應(yīng)手地把需要的現(xiàn)象展示出來,因此演示實驗不僅可在學(xué)生形成知識的過程中發(fā)揮作用,而且可以在學(xué)生應(yīng)用知識的過程中發(fā)揮很好的作用.
例如,教師利用電學(xué)黑箱對學(xué)生進(jìn)行觀察、思維訓(xùn)練,黑箱蓋上有兩個接線柱,箱內(nèi)只有兩個電學(xué)元件;一只大容量的電解電容器(1000微法)和一只數(shù)千歐姆的電阻并聯(lián),用示教電流計的R×100的歐姆表進(jìn)行測試,讓學(xué)生通過觀察,判斷元件的種類及其聯(lián)結(jié)的方式.盡管只有兩個元件,也必須非常仔細(xì)地觀察,既要把握電流變化的階段特征(先大后小),又要察覺電流變化瞬時特征(速率越來越?。约敖K態(tài)電流的狀況,經(jīng)過認(rèn)真思考,才能得出正確的結(jié)論.
4.提供示范,為學(xué)生訓(xùn)練實驗技能創(chuàng)造條件
在演示教學(xué)中,教師的示范作用表現(xiàn)在兩個方面:一是通過演示實驗介紹學(xué)生將要使用的儀器和進(jìn)行實驗的方法步驟、技能;二是通過教師操作過程中實事求是態(tài)度,嚴(yán)肅認(rèn)真一絲不茍的作風(fēng)的影響,潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生良好的作風(fēng)、習(xí)慣.
總之,演示實驗是物理實驗教學(xué)中發(fā)揮教師主導(dǎo)作用的重要手段之一.成功的演示實驗,常常給學(xué)生留下難以磨滅的鮮明印象,使課堂氣氛異常活躍,從而獲得很好的教學(xué)效果.
二、學(xué)生分組實驗的特點(diǎn)和作用
學(xué)生分組實驗是學(xué)生在教師指導(dǎo)下利用整節(jié)課時間,在實驗室分組進(jìn)行實驗的教學(xué)形式.它是學(xué)生親自動手使用儀器、觀察測量、取得資料數(shù)據(jù),并親自分析總結(jié)的過程;是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識、培養(yǎng)實驗技能和良好品德素質(zhì)的重要環(huán)節(jié).從教學(xué)目的的側(cè)重點(diǎn)來劃分,學(xué)生分組實驗大體上可以分為五類,即:研究性(探索性)實驗,驗證性實驗,測定性實驗,基本儀器使用訓(xùn)練性實驗和裝配技術(shù)訓(xùn)練性實驗.這些實驗的特點(diǎn)和作用如下:
1.研究性(探索性)或驗證性學(xué)生實驗
這兩類實驗是以學(xué)生獲取知識的不同途徑來劃分的,研究性(探索性)實驗的主要目的是,讓學(xué)生通過觀察測量活動和歸納概括的思維方式來建立物理概念和認(rèn)識物理規(guī)律,同時訓(xùn)練一定的實驗技能,它具有讓學(xué)生親自“發(fā)現(xiàn)”的意義.人們常稱其為“探索性實驗”.在中學(xué)物理教學(xué)中驗證性實驗的主要目的是讓學(xué)生通過實驗驗證由已知理論推導(dǎo)出的新結(jié)論的正確性,從而加深對新知識的理解,并訓(xùn)練實驗技能.這兩種實驗方法都是物理科學(xué)研究中的基本實驗方法,前者是從個別到一般,實驗在前,而結(jié)論在后,實驗成為探索規(guī)律的主要手段.后者則推理判斷在前,實驗驗證在后.在物理教學(xué)中,這兩種方法都各具重要的作用.研究(探索)性實驗之前,由于學(xué)生還不知道實驗的結(jié)論,要求他們自己去“發(fā)現(xiàn)”,因此學(xué)生的積極性是比較高的,能夠較好地激發(fā)學(xué)生通過手腦并用、探求知識的欲望和培養(yǎng)觀察、歸納、概括能力.驗證性實驗是傳統(tǒng)學(xué)生實驗中的主要類型,它能夠使學(xué)生更好地理解知識的內(nèi)在聯(lián)系,認(rèn)識理論的能動作用,培養(yǎng)推理、驗證分析能力.
2.測定物理量和物理常數(shù)的學(xué)生實驗
這類實驗在學(xué)生分組實驗中也占有相當(dāng)大的比例.它主要是讓學(xué)生利用已知的物理概念或物理規(guī)律并運(yùn)用一定的儀器來測定某個物理量或物理常數(shù),例如,利用自由落體的規(guī)律“測重力加速度”,利用完全非彈性碰撞中的動量守恒定律來“測定彈丸的出口速度”,利用歐姆定律以“狀安法測電阻”等.它可以幫助學(xué)生理解物理概念和物理量的意義,學(xué)會應(yīng)用物理規(guī)律,訓(xùn)練基本實驗技能,并學(xué)習(xí)間接測量的巧妙方法.
3.基本儀器使用訓(xùn)練性和裝配技術(shù)訓(xùn)練性的學(xué)生實驗
當(dāng)然在前述幾類實驗中都要運(yùn)用一定的基本儀器和涉及某些裝配技術(shù).但是對于某些重要的基本儀器和實驗技術(shù),有必要對學(xué)生進(jìn)行一定的實驗技能技巧訓(xùn)練.這就是這兩類實驗的目的.例如,“示波器的使用”實驗,可以使學(xué)生了解電子束在電場中偏轉(zhuǎn)的原理,知道示波器面板上各主要控制器件的名稱和作用,學(xué)習(xí)和初步掌握使用示波器的最基本方法.又如,“安裝簡單的收音機(jī)”實驗,可以使學(xué)生學(xué)習(xí)電子線路圖的認(rèn)識方法,熟悉簡單收音機(jī)的基本原理和接受電子裝配技術(shù)的初步訓(xùn)練. 總的說來,學(xué)生分組實驗的最主要特征是學(xué)生的獨(dú)立實踐活動,這種活動有系統(tǒng)的、統(tǒng)一的要求,并在實驗室內(nèi)完成.如果把教師的演示示范看成是帶路的向?qū)В瑒t單靠向?qū)吠_(dá)不到獨(dú)立認(rèn)路的目的,只有在自己實踐的基礎(chǔ)上,才能在沒有向?qū)r辨認(rèn)前進(jìn)的方向.在這種意義上,學(xué)生分組實驗是任何其它的教學(xué)手段和方法所不能替代的.
三、課內(nèi)小實驗的特點(diǎn)和作用
課內(nèi)小實驗是穿插在課堂教學(xué)過程中的學(xué)生小實驗,它與演示實驗的不同點(diǎn)主要在它的操作者不是教師或者是協(xié)助教師的個別學(xué)生而是全體學(xué)生.它與學(xué)生分組實驗的不同,它不象學(xué)生分組實驗?zāi)菢佑谜?jié)課比較規(guī)范地完成教師在實驗室中準(zhǔn)備好的實驗,也不一定要履行“預(yù)習(xí)實驗-報告”的要求.通常它與教師的講解密切配合,比較小型靈活,可以根據(jù)教學(xué)需要,選擇不同性質(zhì)的實驗,可以是一個小實驗,也可以是一組系列的小實驗,或者是按照一定程序編排的系列階段實驗.實驗的時間可以由幾分鐘到幾十分鐘;組織形式,可以是同桌的兩人一組,也可以是更多一些人組成一組.實驗可以在實驗室進(jìn)行,也可以在教室進(jìn)行,可以用配套的正規(guī)儀器,也可以用自制教具、學(xué)具或者是隨手可取的日常生活用品進(jìn)行實驗.這種實驗與教師的講授和學(xué)生的自學(xué)、討論結(jié)合組成“邊教邊實驗”或“邊學(xué)邊實驗”的課型,并具有如下的優(yōu)點(diǎn):
1.由于讓學(xué)生通過自己動手來學(xué)習(xí)知識,而不只是看教師演示,有助于發(fā)揮學(xué)生的主動性,有利于克服課堂教學(xué)“滿堂灌”的現(xiàn)象.
2.由于在這類實驗的間隙穿插教師的啟發(fā).引導(dǎo)、講解或教師與學(xué)生,學(xué)生與學(xué)生的討論,在這種物理環(huán)境中,有利于擴(kuò)大課堂內(nèi)師生的信息交流,在教師的主導(dǎo)作用下,發(fā)揮學(xué)生的主體作用.
3.由于這類實驗小型靈活、運(yùn)用方便,可以增加學(xué)生實驗在教學(xué)中的比重,因此,可以提供更多的機(jī)會來培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和訓(xùn)練科學(xué)方法.
如果我們把以上三類課堂教學(xué)中的實驗按照教師施加影響的程度和學(xué)生的獨(dú)立活動量排一個隊,則如表所示:課堂實驗種類 教師影響程度 學(xué)生獨(dú)立活動量 演示實驗 大 小 課內(nèi)小實驗 中 中 學(xué)生分組實驗 小 大 由此可見,我們應(yīng)當(dāng)將它們有機(jī)地結(jié)合起來,以取得最佳的課堂實驗教學(xué)效果.
§7.3演示實驗教學(xué)
演示實驗在中學(xué)物理教學(xué)實驗中占有很大的比重,而且是一種深受學(xué)生歡迎的實驗形式.它是教師施展教學(xué)藝術(shù)的獨(dú)特手段,它能夠化枯燥為生動,化抽象為具體.演示實驗的內(nèi)容和方法有很大的靈活性.同一課題,教師可以用現(xiàn)成的儀器設(shè)備,也可以用自制教具進(jìn)行演示.同一個演示儀器,教師可用于引入課題,也可用以鞏固新課.為更好地發(fā)揮其功能,必須深入研究演示實驗教學(xué)的基本要求.
一、演示實驗教學(xué)的基本要求
1.要有明確的目的 演示實驗運(yùn)用于課堂教學(xué)的不同環(huán)節(jié),有不同的目的,因此有不同的要求.有無必要演示,選擇什么樣的演示,怎樣進(jìn)行演示,都必須首先從具體的目的出發(fā).
例如,我們在學(xué)習(xí)習(xí)近平拋和斜拋的內(nèi)容時,可供選擇的演示實驗很多,拋出粉筆頭就是一個最簡單的演示,還有如圖7-5所示的“三球相碰”的演示,水流噴射的演示,以及利用閃光照相等等.
顯然,在運(yùn)用演示引入課題或鞏固所學(xué)知識時,教師總要力圖增加實驗的趣味性,以更好地調(diào)動思維積極性.拋粉筆頭的演示雖然簡單,但在引導(dǎo)學(xué)生通過觀察定性地描述平拋運(yùn)動的特征這一點(diǎn)上卻很好,好就好在它稍縱即逝,活躍課堂氣氛,并可較好地訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力.如果需要讓學(xué)生認(rèn)識“平拋運(yùn)動可以看成是水平勻速運(yùn)動和自由落體運(yùn)動的合成”,可用如圖7-5所示的“三球演示器”,并配合使用閃光照相圖片(或投影),效果就很好.原因就在于它們能夠清楚地顯示拋體運(yùn)動的本質(zhì)特征.
由上可知,我們不能離開演示的具體功能來評價演示的好壞,演示實驗只有和一定的教學(xué)過程結(jié)合起來,才能發(fā)揮它的作用.
2.要明顯和直觀
可以說,演示實驗的一切功能都離不開觀察,觀察者只能在演示者所給觀象的基礎(chǔ)上進(jìn)行觀察,因此演示實驗的直觀是最起碼的要求.
(1)演示的現(xiàn)象要明顯
一人演示,眾人觀察,所以現(xiàn)象必須明顯.能否使每個學(xué)生都看到要演示的現(xiàn)象,是教師心目中有無學(xué)生的表現(xiàn).為使現(xiàn)象明顯,儀器的尺寸要足夠大,測量儀表的刻度線要適當(dāng)粗些,聲、光及觀察物體與背景的對比度要強(qiáng),過程中的變化要顯著.必要時,可以借助投影、機(jī)械放大、光杠桿、放大電路等手段增強(qiáng)現(xiàn)象的明顯性.其次要注意放置儀器的位置,有足夠的高度,不平攤在桌面上,運(yùn)動體所在的平面應(yīng)與黑板面平行.必要時,可借助演示小桌、演示墊凳、演示板、演示支架和磁性黑板等.
(2)儀器簡單,過程明瞭 我們力求演示儀器簡單,過程明瞭,其目的在于突出要觀察的物理現(xiàn)象和過程,降低無關(guān)因素的干擾,特別是在一些為建立、鞏固物理概念的定性演示中,沒有必要選擇精密復(fù)雜的實驗裝置.例如,用前面介紹的橢圓墨水瓶演示微小形變的現(xiàn)象,效果就比用復(fù)雜的光杠桿系統(tǒng)裝置好.又如,用如圖7-6所示的鐵絲軌道對比小球靜止和運(yùn)動時對凸橋、凹橋橋面的壓力時,①把小球放在凸橋頂端,小球恰巧能從兩橋臂之間掉下去,但讓小球從斜面上滾下,再經(jīng)過凸橋頂端時,小球便不再從兩臂之間落下,而是沿橋面驚過.②把凹橋下方的搭鉤脫開,讓小球靜止地放在四橋的中心,顯示小球的壓力不足以將兩鐵絲橋臂擠開而下落,然后讓小球從斜軌上滾下,當(dāng)小球經(jīng)過凹橋底端時,小球即從兩軌道之間掉了下去.由上可見,這種凸橋、凹橋的裝置,可以說是簡單的出奇,然而演示說明的卻是學(xué)生平時將信將疑的一個難題.我們提倡用簡單的方法做演示,不僅有利于突出物理原理,而且易于引起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造意識.
(3)視聽感官并用
有關(guān)資料表明:“在接受知識方面,單靠聽覺一般只能記住15%左右;單靠視覺,從圖象獲得知識,只能記住25%左右;如果兩者結(jié)合起來可記住65%”①.因此,調(diào)動學(xué)生各部分感官的協(xié)同作用,比用單一渠道要好.還應(yīng)考慮學(xué)生對各種感覺信息的分辨本領(lǐng),以強(qiáng)化有用刺激.例如,用下面的方法幫助學(xué)生理解加速度的概念:
在一輛沿斜面滾下的小車后面,拖一條長約2米的磁帶,磁帶上錄有一段不變的樂音(如風(fēng)琴的c調(diào)),把錄音機(jī)的放音磁頭用導(dǎo)線接出來,裝在斜面的一定位置上,用貼有細(xì)氈的薄彈性金屬片將磁帶輕輕壓在磁頭上.當(dāng)小車沿斜面向下運(yùn)動時,小車拖著磁帶運(yùn)動,使錄音機(jī)發(fā)聲.這樣就可以使學(xué)生用視覺觀察到的速度變化為聽覺感受到的音高變化,用音高來理解速度,用音高變化的快慢來理解速度變化的快慢,即加速度的大?。捎谌硕鷮σ舾叩母惺莒`敏,而且對“變”的感受,比視覺更直接,因而對變化率的概念比較容易建立①.
3.要安全、可靠
課堂上的教學(xué)時間是極其寶貴的.如果教師在演示中出現(xiàn)失誤和差錯,不僅會貽誤時間,而且會引起學(xué)生對所得結(jié)論的懷疑,因此,教師在課堂上的演示實驗必須確保成功.(1)做好充分的準(zhǔn)備工作
這是確保演示成功的關(guān)鍵.教師在課前要選擇好所需的儀器和材料,仔細(xì)地進(jìn)行檢查,并按照課堂上的實際程序預(yù)做一遍(甚至數(shù)遍),熟悉儀器的使用性能,了解實驗的準(zhǔn)確程度,估計實驗的時間,觀察教室里即將演示的環(huán)境等等.并在教案中寫明演示所需的每一件物品,以免課堂上演示失敗或失去良機(jī).
(2)課堂演示時必須確保安全
演示時,教師必須按照安全操作規(guī)程去做,認(rèn)真仔細(xì),確保人身安全和儀器設(shè)備的保全.可能存在不安全因素的實驗,一定不要讓學(xué)生上臺來操作.例如需要用到220V或380V市電的實驗,或者用高壓感應(yīng)圈、水銀的實驗,應(yīng)當(dāng)由教師自己操作,并做到萬無一失.
(3)正確對待課堂演示中的失誤,切忌弄虛作假 備課中做好充分準(zhǔn)備,可以提高演示的成功率,但不能保證課堂上一定不出問題.出了問題怎么辦?一是要鎮(zhèn)靜,切忌手忙腳亂,應(yīng)認(rèn)真思考和分析,盡可能及時找出原因,迅速排除故障;二是要實事求是.萬一不能及時排除故障,也不可用“儀器不行”來搪塞過去,更不可編造數(shù)據(jù),弄虛作假.應(yīng)當(dāng)向?qū)W生如實說明實驗失敗的原因,并聲明在下節(jié)課重做.這樣的負(fù)責(zé)精神和科學(xué)態(tài)度,必將對學(xué)生產(chǎn)生良好的影響.
4.要有啟發(fā)性
演示實驗?zāi)軌蛱峁┴S富的感性材料,變抽象為形象,但它的最終目的是要通過觀察啟發(fā)思維,使學(xué)生更好地認(rèn)識客觀規(guī)律,發(fā)展能力,培養(yǎng)興趣.因此,在設(shè)計和編制演示程序時,必須在啟發(fā)性上下功夫.
演示中的啟發(fā)性,首先在于以趣激疑.當(dāng)生動的演示現(xiàn)象出乎學(xué)生意外之時,認(rèn)知的矛盾將轉(zhuǎn)化為思維的動力.例如,在“彈性碰撞”教學(xué)開始時,讓學(xué)生觀察用兩個等質(zhì)量的玻璃小球做成的兩個雙線擺:如圖7-7,先將左邊的擺球拉開,右邊的球靜止于平衡位置,再釋放左邊的小球,兩球相碰后,左球靜止,而右球彈起;當(dāng)右邊的球返回碰撞后,右球又靜止,而左球彈起.如此兩球反復(fù)碰撞,圖7-7在碰撞聲中,動靜交替.面對這一有趣的情景,問題油然而生.
運(yùn)用演示引發(fā)問題,只是啟發(fā)思維的起點(diǎn),雖然它是學(xué)生開展積極思維的突破口,但要推進(jìn)思維活動的展開,仍須有教師不斷的引導(dǎo).這樣,演示才能成為推進(jìn)思維的向?qū)В虼搜菔窘虒W(xué)的啟發(fā)性應(yīng)體現(xiàn)在演示程序的精心設(shè)計之中.
例如,在高中學(xué)生學(xué)過氣體定律之后,教師用如圖7-8所示的浮沉子演示來訓(xùn)練學(xué)生的思維.
(1)用手壓容器上方的薄膜,原來浮在液面上的浮沉子開始下沉,當(dāng)下沉到某一深度時松開壓膜的手指,浮沉子上升[圖
7-8(a)(b)],試解釋這一現(xiàn)象. 這是許多初中學(xué)生曾經(jīng)見到過的實驗,當(dāng)時對這個現(xiàn)象的解釋是很粗略的,只需要說明,壓膜時水進(jìn)入浮沉子內(nèi),重力增大,浮力小于重力,于是浮沉子就下沉,松膜時,水從浮沉子內(nèi)排出,重力減小,浮沉子就上浮.
(2)繼續(xù)壓膜使浮沉子下沉到更深的位置放手,見到浮沉子仍可上升.似乎上面的解釋還是完善的.
(3)繼續(xù)壓膜,使浮沉子達(dá)到比上一步更深的某一位置松開,出現(xiàn)了浮沉子不再上升的現(xiàn)象,并且一直沉到容器的底部[圖7-8(C)(d)],這突然出現(xiàn)的現(xiàn)象,使學(xué)生感到意外,于是不得不重新審查以往解釋的不足之處.看來浮沉子中氣體的體積,不僅與容器上方氣體的壓強(qiáng)有關(guān)(這是由帕斯卡定律所決定的),而且還與浮沉子所處的深度有關(guān).
(4)打開容器上方的橡皮膜,使液體上方的氣壓不變,用一根棒把浮沉子逐漸下壓至不同的深度,觀察浮沉子中氣體體積的變化,說明浮沉子所以在一定的深度不再上浮,是由于在下降過程中液體內(nèi)部壓強(qiáng)這個因素造成的.(5)在浮沉子沉至容器底部以后,打開容器下的出水閥門,或用虹吸管使水緩緩流出.可以看到,當(dāng)液面下降到一定深度時,浮沉子就從底部浮了起來[圖7-8(e)].
從上述的程序設(shè)計可以反映出教師對學(xué)生思維的引導(dǎo)作用,它既調(diào)動了學(xué)生的積極性,又使觀察和思維緊密結(jié)合起來,從而使學(xué)生的認(rèn)識由表及里逐步深化.
二、演示實驗教學(xué)中的觀察指導(dǎo)
在演示方案確定以后,要想達(dá)到演示的目的,關(guān)鍵在對學(xué)生的觀察進(jìn)行指導(dǎo).同時,對演示觀察的指導(dǎo)又是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的一個重要途徑.因此,在演示教學(xué)中應(yīng)十分重視觀察指導(dǎo).這里所說的觀察指導(dǎo),有兩層含義:一是演示本身應(yīng)能吸引學(xué)生的觀察注意;二是教師在演示過程中及時指導(dǎo),教給觀察方法.所謂指導(dǎo),絕對不是說教師指到哪里,學(xué)生就看到哪里.
1.明確觀察目的,做好觀察的思想準(zhǔn)備 草率從事是新教師在演示教學(xué)中常犯的毛病當(dāng)學(xué)生還沒有思想準(zhǔn)備時,演示已經(jīng)結(jié)束,因而達(dá)不到演示目的.在演示之前,一定要讓學(xué)生明確為什么要做這個實驗,以及打算怎樣進(jìn)行;出示的儀器應(yīng)當(dāng)有所交待,例如,在演示液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律時,應(yīng)當(dāng)使學(xué)生帶著兩個問題進(jìn)行觀察:一是液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度的關(guān)系;二是液體內(nèi)部在各方向是否都有壓強(qiáng)(特別是向上的壓強(qiáng))及它們的關(guān)系;同時還應(yīng)使學(xué)生在認(rèn)識U形管壓強(qiáng)計的構(gòu)造及功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行觀察.因為此時學(xué)生還不理解U形管壓強(qiáng)計的原理,所以應(yīng)當(dāng)用直覺的方法,如在橡皮膜上用手或重物壓,使學(xué)生了解U形管兩側(cè)液面高差越大,表示壓強(qiáng)差越大.
又如,在自感現(xiàn)象的教學(xué)中,觀察接通電路的自感現(xiàn)象,首先必須帶著“如果線圈自身的電流發(fā)生變化,那么線圈自身是否也會產(chǎn)生感生電動勢?”的問題,并認(rèn)清演示電路的特點(diǎn),才能把觀察的注意力集中到接通電路瞬間所發(fā)生的現(xiàn)象上.我們曾經(jīng)對20名高一的學(xué)生和高二的學(xué)生分別進(jìn)行演示.由于高一的學(xué)生還沒有學(xué)過法拉第電磁感應(yīng)定律,正確記錄觀察現(xiàn)象只有75%,而高二學(xué)生剛學(xué)過電磁感應(yīng)定律,正確記錄觀察現(xiàn)象的達(dá)到了95%,可見,觀察的目的性對于觀察效果起了很重要的作用. 2.突出觀察重點(diǎn),排除無關(guān)因素的干擾
例如,通常教材中介紹斷路時自感現(xiàn)象的電路裝置,都選用一只燈泡與電感線圈并聯(lián)的電路.設(shè)想按這一裝置進(jìn)行演示時,學(xué)生會看到開關(guān)斷開后燈泡并不立即熄滅.但由于時間常數(shù)L/R太小,這種延時現(xiàn)象無法看到.而燈泡突然一閃的現(xiàn)象卻十分明顯,它給學(xué)生建立自感的概念帶來困難.如果在開始演示時只給出一個簡單的電感線圈、燈泡、開關(guān)與電源的串聯(lián)電路(圖7-9),提出“在斷開開關(guān)的瞬間線圈中是否有感生電動勢產(chǎn)生”的問題,然后與學(xué)生共同設(shè)計實驗電路來驗證感生電動勢的存在.一種簡單的方案就是觀察開關(guān)拉斷時閘刀與閘刀座之間的火花放電現(xiàn)象證明感生電動勢的存在;另一種方案就是將示波器或者是高內(nèi)阻的電壓表并聯(lián)在電感線圈兩端,觀察其電壓的變化;還有第三種方案就是將一只氖泡并聯(lián)在線圈兩端,開關(guān)接通時氖泡不導(dǎo)通,其電阻為無窮大,可視為它對電路沒有影響,切斷開關(guān)時,線圈中的電流迅速減小,原串聯(lián)的燈泡熄滅,而并聯(lián)在線圈兩端的氖泡起輝了,它的起輝電壓比電池電壓要高許多,由此說明感生電動勢的存在.這個實驗還可以在后面的教學(xué)中說明日光燈的起輝原理.
3.從整體到局部,再從局部到整體,培養(yǎng)觀察思路
觀察的全面性是客觀反映事物屬性的前提,應(yīng)當(dāng)利用演示實驗培養(yǎng)學(xué)生正確的觀察思路.例如,教師常用“圓錐上滾”的實驗來訓(xùn)練學(xué)生的觀察力.首先把傾斜軌道展示在學(xué)生跟前,傾斜軌道的表面特征給學(xué)生造成假象.把雙錐旋轉(zhuǎn)體放在軌道的中部,學(xué)生幾乎毫不例外地預(yù)感到旋轉(zhuǎn)體將沿斜面滾下,然而見到的卻是意料之外的現(xiàn)象(如圖7-10所示).在學(xué)生渴望得到解答之際,讓他們從各個方面對儀器觀察,并注意圓錐體與軌道之間的聯(lián)系,最終發(fā)現(xiàn)圓錐體在軌道低端的重心位置最高.于是學(xué)生在恍然大悟中獲得了觀察方法的啟示.
4.縱、橫對比,把握事物特征
觀察的深刻性在于透過表面現(xiàn)象抓住象物的本質(zhì),利用對比觀察是使思維向縱深發(fā)展的很好的方法.在演示實驗中,要引導(dǎo)學(xué)生善于察覺條件的差異及產(chǎn)生結(jié)果差異的聯(lián)系.通??梢圆捎每v向?qū)Ρ?、橫向?qū)Ρ?、正反向?qū)Ρ鹊姆椒ǎ?/p>
例如,用驗電器和鋅板(或鋁板)等演示光電效應(yīng)的現(xiàn)象,實驗過程如圖7-11所示.把用砂紙打磨光的鋅板(或鋁板)插在驗電器的導(dǎo)桿上,給鋅板帶上負(fù)電荷,可以看見驗電器指針張開;用紫外光(功率較小的醫(yī)用紫外線燈)照射鋅板,驗電器指針即迅速閉合;再給鋅板帶正電,同樣用紫外光照射鋅板,驗電器指針不再閉合;再用白熾燈作光源,照射帶電的鋅板,不見指針張角有何變化.從上述過程可以看出,它是一個邏輯性很強(qiáng)的縱向?qū)Ρ冗^程.由(a)、(b)階段的對比可以看出,驗電器指針閉合不是由于紫外光使空氣電離的原因(雖然有一點(diǎn)影響,但不是主要原因),而是光照射使電子躍出的原因.由(a)(C)階段的對比說明光電子能否躍出與照射光的頻率有關(guān).
縱向?qū)Ρ鹊难菔痉椒ㄊ前凑宅F(xiàn)象變化的順序逐步展開的.它能夠使學(xué)生較好地把握過程發(fā)展的階段特征,但需要不斷回憶已經(jīng)消逝了的現(xiàn)象.在比較復(fù)雜的過程中,可以變部分縱向?qū)Ρ葹闄M向?qū)Ρ?,縱橫向?qū)Ρ认嘟Y(jié)合.例如,圖7-12(a)顯示了物體浸入液體前后彈簧秤讀數(shù)的變化,由此可知浮力的大小,在繼續(xù)演示的過程中,保留圖7-12(a)的狀態(tài),同時用另一個同樣規(guī)格的彈簧秤顯示排開液體的重量,如圖7-12(b)所示,兩者橫向?qū)Ρ?,學(xué)生就能清晰地察覺兩者之間的關(guān)系.
又如在上述接通電路的自感現(xiàn)象的演示中,也采用了電感支路和電阻支路同時橫向?qū)Ρ鹊姆椒ǎ瑥亩闺y于察覺的暫態(tài)差異顯現(xiàn)出來.
為了便于學(xué)生認(rèn)識事物的本質(zhì),常需要用正向和反向?qū)Ρ鹊姆椒ǎ纾瑸榱苏f明振動產(chǎn)生的條件之一是物體必須受到回復(fù)力的作用,可以用彈簧振子演示,分析回復(fù)力使物體圍繞平衡位置往復(fù)運(yùn)動;還可以用保險絲繞一個彈簧,下掛小球,在事先不告訴學(xué)生彈簧材料的情況下,把小球拉伸后釋放.學(xué)生驚異地看到小球不發(fā)生往回運(yùn)動,這時告訴學(xué)生彈簧的材料,于是學(xué)生們從反面現(xiàn)象加深了振動產(chǎn)生條件的認(rèn)識.
總之,教師在演示教學(xué)中,一定要注意使學(xué)生的觀察和思維活動緊密結(jié)合起來.用觀察促進(jìn)思維活動的展開,又用思維指導(dǎo)觀察活動的進(jìn)行,使學(xué)生逐步認(rèn)識物理概念、規(guī)律,逐步發(fā)展觀察和思維能力.
§7.4學(xué)生分組實驗教學(xué)
一、學(xué)生分組實驗技能訓(xùn)練的教學(xué)目的 學(xué)生分組實驗是學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立操作的課堂教學(xué)過程,教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)大綱的要求,有計劃地、系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能和良好習(xí)慣.這些技能的教學(xué)目的可大體分述如下:
1.逐步學(xué)會自學(xué)實驗講義(教材)
通過自學(xué)與輔導(dǎo),逐漸學(xué)會自學(xué)實驗講義或相關(guān)教材,理解其內(nèi)容、包括目的和原理,知道怎樣做實驗,會組織實驗步驟.
2.逐步養(yǎng)成正確認(rèn)識基本量具、儀表的習(xí)慣
要求學(xué)生養(yǎng)成正確習(xí)慣:拿到量具,儀表能說出它的名稱,通過對外部形態(tài)、銘牌、一般構(gòu)造的觀察,教師的輔導(dǎo)及閱讀說明書等材料,了解它的主要功能、使用條件、量度范圍,精密(準(zhǔn)確)度及使用規(guī)范.
3.逐步養(yǎng)成良好的操作規(guī)范,進(jìn)行正確的實驗操作.
實驗操作必須按一定的操作規(guī)范程序進(jìn)行,逐步養(yǎng)成良好習(xí)慣,例如:
(1)裝配儀器:一臺儀器的裝配,多臺儀器和器材的組合,都應(yīng)當(dāng)做到能按合理的規(guī)范程序操作.例如在裝配天平時,應(yīng)先將橫梁放于止動架上,才能安放掛鉤、掛架和掛盤,不僅要使各類部件的位置正確,而且要做到“對號入座”.
(2)儀器的預(yù)備性調(diào)整
器件裝配好以后,一般都要進(jìn)行預(yù)備性調(diào)整,如儀器底座位置的調(diào)整,滑線變阻器滑動臂初始位置的調(diào)節(jié),儀表上的檔位選擇及各種旋鈕初始狀態(tài)的調(diào)節(jié),熱電子儀器的預(yù)熱,光具共軸的調(diào)節(jié)和各種測量儀表零點(diǎn)的調(diào)節(jié)等.
預(yù)備性調(diào)節(jié)的最后一步是檢查,檢查的項目,一是看儀器或電路的裝配是否正確,二是看各種器件是否處于規(guī)定的初始狀態(tài).
(3)啟動工作和觀察記錄:按規(guī)程及實驗步驟啟動儀器工作,并仔細(xì)觀察,記錄所示數(shù)據(jù).(4)實驗結(jié)束后的收尾工作
實驗結(jié)束,應(yīng)按照一定的順序拆除和整理儀器;檢查儀器材料是否有壞損丟失,然后清理桌面,板凳的歸位.一切設(shè)備復(fù)原.
4.逐步掌握實驗操作的規(guī)范動作
實驗操作不僅要注意程序,而且要注意動作的規(guī)范要求,切忌隨意性的動作.例如:
(1)調(diào)整天平時,一般用左手握住止動旋鈕,不論調(diào)節(jié)底座、橫梁,放卸待測物和砝碼,還是撥動游碼,都必須在止動期內(nèi)進(jìn)行.需要觀察天平是否平衡時,再輕輕地順時針旋轉(zhuǎn)止動旋鈕.當(dāng)橫梁處于升起狀態(tài)時,左手不可脫離止動旋鈕.這樣做,一方面是為了防止橫梁自動落下,一方面提醒使用者在觀察天平平衡之后立即把橫梁放下.用右手拿砝碼鑷,鑷口的凹邊應(yīng)當(dāng)朝上,如圖7-13所示.待測物和砝碼都應(yīng)放在砝碼盤的中央.
(2)用手拿燒杯傾倒液體時,應(yīng)如圖7-14所示.
(3)使用螺旋測微器,一般應(yīng)用左手拿被測物,右手無名指與小指握弓形架,拇指與食指操作旋輪.若被測物已被固定,則可用左手握住弓形架身,右手旋轉(zhuǎn)螺桿套筒.當(dāng)螺桿開始接觸被測物時,應(yīng)改旋棘輪,使螺桿前行,壓住被測物,待聽到“咔咔”聲時再行讀數(shù),如圖7-15所示.
(4)用手調(diào)節(jié)滑線變阻器滑臂時,應(yīng)以另一手扶住瓷支架上方,如圖7-16所示.
(5)用手拿透鏡時,應(yīng)如圖 7-17所示,切不可觸及透鏡表面.
5.學(xué)會正確測量讀數(shù)與處理數(shù)據(jù)
(1)檢查零點(diǎn)是否正確,在零點(diǎn)不符的情況下,應(yīng)調(diào)整好零點(diǎn)或選擇相對零點(diǎn):
(2)應(yīng)使觀察視線與表面垂直.(3)讀數(shù)時,一般應(yīng)保證準(zhǔn)確的數(shù)位不致省略,可以估讀到最小分度的下一位,但不必估讀至最小分度的下兩位.例如,用毫米刻度尺測量的正確讀數(shù)是15.3mm.不應(yīng)表達(dá)為15mm,也不應(yīng)表達(dá)為15.25mm.當(dāng)量具的最小分度為0.2或0.5個單位時,在觀察能力許可的條件下,應(yīng)估讀到最小分度的 1/2或 1/5.例如,最小分度為0.02A的安培表,應(yīng)估讀到0.01A:
不管使用何種量具,養(yǎng)成良好的讀數(shù)習(xí)慣是非常重要的.一般來說,應(yīng)當(dāng)先觀量程,再看最小分度,然后看零點(diǎn),再讀數(shù)和記錄.
處理數(shù)據(jù)應(yīng)體現(xiàn)科學(xué)的態(tài)度和方法.常用處理方法有計算法和圖示法兩種.
在中學(xué)物理教學(xué)中,使用計算法多利用平均法來減小實驗誤差.
圖示法的優(yōu)點(diǎn)主要有兩條:一是簡明、直觀、便于比較,特別對探索物理規(guī)律很有用;二是利用實驗中的有限數(shù)據(jù)作出圖線后,從中找到那些無法通過實驗來得到的數(shù)據(jù),還可以求出相關(guān)的第三個物理量.用圖示法表述物理量之間的關(guān)系時,應(yīng)注意以下的要求:(1)在中學(xué)物理教學(xué)中,主要介紹直角坐標(biāo)系.直角坐標(biāo)一般以橫軸代表自變量,縱軸代表因變量.在軸的末端近旁注明所代表的物理量及其單位.
(2)坐標(biāo)的原點(diǎn),不一定取為變量的零點(diǎn).坐標(biāo)軸上的標(biāo)度值應(yīng)能恰當(dāng)?shù)胤磻?yīng)出測量值的有效數(shù)字.坐標(biāo)標(biāo)度應(yīng)劃分得當(dāng),以不用計算就能直接讀出圖線上每一點(diǎn)的坐標(biāo)為宜,如通常用1、2、5而不用3、7、9來標(biāo)度,使坐標(biāo)紙的一小格可用來表示測量值最后一位的1,2,5個單位.
(3)應(yīng)盡量使圖線占據(jù)圖紙的大部分,不致偏于一角或一邊.橫軸和縱軸的標(biāo)度可以不同,但大小要注意配合.如果數(shù)據(jù)特別大或特別小,可提出乘積因子,例如提出×103、×10-2放在坐標(biāo)軸最大值的右側(cè).
(4)描點(diǎn)和聯(lián)線.依據(jù)實驗數(shù)據(jù)用削尖的鉛筆在圖上描點(diǎn).為清楚、準(zhǔn)確起見,常以該點(diǎn)為中心,用×、⊙等符號中的一種標(biāo)明.同一圖線上的觀測點(diǎn)要用同一種符號,如果圖上有兩條圖線,則應(yīng)用兩種不同符號以示區(qū)別.描繪出的直線或曲線應(yīng)為光滑曲線.曲線不通過全部測定點(diǎn)是正?,F(xiàn)象.一般情況下,聯(lián)線時應(yīng)盡量使曲線通過或靠近大多數(shù)觀測點(diǎn),并使測點(diǎn)比較均勻地分布在曲線的兩側(cè).如圖7-18所示.
6.學(xué)會寫實驗報告
實驗報告一般應(yīng)包括實驗?zāi)康摹⒀b置與器材、實驗原理與步驟、數(shù)據(jù)記錄與計算、結(jié)論與討論等部分,逐步地要求學(xué)生學(xué)習(xí)自行設(shè)計實驗報告.在設(shè)計報告時,應(yīng)讓學(xué)生學(xué)習(xí)用比較簡潔的文字,直觀的圖表來表達(dá)報告的內(nèi)容.?dāng)?shù)據(jù)表格的設(shè)計應(yīng)做到:說明實驗條件;要有原始記錄;欄目中應(yīng)注明物理量的符號和單位;力求簡明,便于總結(jié)物理規(guī)律.
下面介紹一份學(xué)生分組實驗的報告:
證機(jī)械能守恒定律
實驗者姓名××,同組人姓名×××
實驗時間×月×日下午第二節(jié)
[實驗?zāi)康腯
1.驗證物體在光滑斜面上自由下滑時的機(jī)械能守恒;
2.進(jìn)一步鞏固打點(diǎn)計時器的使用和數(shù)據(jù)處理方法。
[實驗器材]
平面小車,電磁打點(diǎn)計時器,學(xué)生用電源,支架,直尺。
[實驗原理與步驟]
如圖7-19,如果小車在重力作用下沿光滑斜面下滑,從靜止點(diǎn)A到B小車的重力勢能減少 △Ep=Mghon
而動能增加 如果△Ek=△Kp即 或△Ek/△Ep=1
則證明機(jī)械能守恒
1.調(diào)節(jié)斜面傾角,使H/L盡可能大一些,以減小摩擦力的影響;
2.裝配和調(diào)整電磁打點(diǎn)計時器;
3.將小車置于斜面上方A點(diǎn)處,連接裝配好打點(diǎn)紙帶;
4.開啟電源,釋放紙帶末端,使小車下滑,下滑結(jié)束即關(guān)閉電源;
5,取下紙帶,測量讀數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。為什么在本實驗中△Ek/△Ep<1? 因為在本實驗中小車在斜面上運(yùn)動所受的阻力不能忽略不計,其勢能減少量中的一部分消耗在克服阻力所做的功上,因此△Ek<△Ep.本實驗的誤差約在8%以下.因此可以說,如果不計阻力的影響,小車維持機(jī)械能守恒.
由上述數(shù)據(jù)可以大致估計小車所受阻力的大小.現(xiàn)以第4組數(shù)據(jù)為例.
二、學(xué)生分組實驗的一般過程和教學(xué)要求
學(xué)生分組實驗的過程,一般分為三個階段:準(zhǔn)備、操作和總結(jié)階段.
1.準(zhǔn)備階段及其要求
本階段的主要任務(wù)是使學(xué)生明確實驗?zāi)康?,理解實驗原理、方法,認(rèn)識實驗儀器,做好操作與記錄的準(zhǔn)備工作,其核心是理解實驗方案.這是調(diào)動學(xué)生實驗主動性的前提.如果對目的、原理不了解,依葫蘆畫瓢地做一陣子實驗,稀里糊涂地記了一批數(shù)據(jù),這就很難說有什么好的收效.對科學(xué)的實驗研究來說,構(gòu)思階段非常重要.教師正是在實驗的準(zhǔn)備階段中,讓學(xué)生學(xué)一點(diǎn)科學(xué)構(gòu)思的方法.因此,教師要充分重視準(zhǔn)備階段的引導(dǎo)工作,如引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀實驗教材,提出一些問題幫助學(xué)生思考和理解例如,在做“把電流表改裝成伏特表”的實驗以前,可布置如下幾個問題:
(1)怎樣才能把電流表改裝成伏特表?在計算電表的附加電阻時,應(yīng)當(dāng)知道電流表的哪些參數(shù)?
(2)在按圖7-20的電路測電流表內(nèi)阻時,為什么要滿足R遠(yuǎn)大于R'(例如R≥100R')的條件?怎樣才能滿足R》R'的條件(怎樣選擇電路中的兩個可變電阻和電源輸出電壓)?
(3)在校正伏特表時,應(yīng)按怎樣的電路測試?改變電壓應(yīng)選擇滑線變阻器的分壓器電路,還是限流器電路?
此外也可以通過教師引導(dǎo)下的學(xué)生討論,共同設(shè)計和理解實驗方案,特別是對探索性的實驗,更應(yīng)注重這方面的引導(dǎo). 學(xué)生理解了方案,還不能認(rèn)為已完成了必要的準(zhǔn)備工作,還必須考慮學(xué)生是否具備進(jìn)行實驗的技能.只有事先為學(xué)生進(jìn)行實驗基本鋪平了道路,才能使他們在有限的課堂時間內(nèi),把精力集中在解決主要矛盾方面.
例如,高一力學(xué)中有一組關(guān)于利用電磁打點(diǎn)器的實驗.對學(xué)生來說,這是一種新的實驗方法,它涉及到打點(diǎn)計時器的原理和使用,有關(guān)的實驗原理和操作要求,紙帶數(shù)據(jù)的處理方法等,因此是比較困難的.教材中分成幾個不同內(nèi)容的實驗,分散了教學(xué)的難點(diǎn).教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)各次實驗的側(cè)重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作.
還須說明一點(diǎn),預(yù)習(xí)決不只是看書.對于一些學(xué)生尚未見過的儀器,光靠看書往往是難于弄懂的.教師應(yīng)當(dāng)抽出一定時間,讓學(xué)生邊看實物,邊著教材,或者一邊聽教師講解一邊看示范操作.
2.操作階段及其要求 它是把實驗方案變?yōu)閷嵺`的階段.在這個階段中,學(xué)生的主要任務(wù)是:安裝和調(diào)整儀器,操作控制實驗條件的變化,觀察測量,取得必要的數(shù)據(jù);排除可能出現(xiàn)的故障,這是培養(yǎng)學(xué)生實驗技能和良好習(xí)慣的關(guān)鍵階段.
總的說來,在學(xué)生分組實驗的教學(xué)過程中,應(yīng)始終注意發(fā)揮學(xué)生的主動性,使他們帶著明確的目的,認(rèn)真仔細(xì)地觀察,積極地動手操作和動腦思考.實驗中遇到一些問題.教師應(yīng)善于啟發(fā),不要包辦代替.這樣盡管學(xué)生可能遇到一些麻煩,但收獲是大的.還需要辯證地處理好發(fā)揮學(xué)生主動性與嚴(yán)格要求的關(guān)系.實驗中有一定的程序規(guī)范和動作規(guī)范,應(yīng)當(dāng)使學(xué)生了解這些要求是以科學(xué)理論為依據(jù),并經(jīng)過實踐總結(jié)出來的,以提高學(xué)生執(zhí)行規(guī)范的自覺性.其次,執(zhí)行規(guī)范也不是要求學(xué)生機(jī)械的操作.相反,應(yīng)要求學(xué)生手腦并用.例如,調(diào)節(jié)天平底座的時候,就必須根據(jù)重垂線的垂尖位置思考底腳螺絲的調(diào)節(jié)旋向.當(dāng)然熟練以后就會成為一種技能.實驗步驟是根據(jù)實驗程序的總要求來制訂的,但也不是千篇一律.可適當(dāng)鼓勵學(xué)生在不違反操作規(guī)程基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新.再次,應(yīng)當(dāng)看到嚴(yán)格要求對于培養(yǎng)學(xué)生良好習(xí)慣和作風(fēng)的意義,從一開始就要嚴(yán)格要求,許多學(xué)生在連接電路以前,從不考慮各器件放置的位置,亂七八糟,有的儀器表面背對著自己,他們認(rèn)為,只要電路正確就行了.還有的學(xué)生準(zhǔn)備不認(rèn)真,不按操作規(guī)程操作,使儀器損壞,實驗結(jié)束,桌面場地零亂,儀器不復(fù)位.造成儀器零件及材料丟失.如果老師放松要求,久而久之不僅養(yǎng)成學(xué)生毛毛糙糙的作風(fēng),而且極不利于對學(xué)生品德特別是科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng),對于學(xué)生今后的工作學(xué)習(xí)也很不利.在實驗指導(dǎo)的過程中,教師應(yīng)抓住好壞典型,不失時機(jī)地提出對全體學(xué)生有教育意義的問題.
3.總結(jié)階段及其要求
本階段的一般任務(wù)是:處理數(shù)據(jù),分析結(jié)果及完成實驗報告.這是從現(xiàn)象上升到理性認(rèn)識的重要階段.在這個階段中,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮思維的能動作用,學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理的某些方法,了解影響實驗結(jié)果的因素,培養(yǎng)實事求是的態(tài)度和科學(xué)作風(fēng).
值得一提的是如何對待“不滿意”的結(jié)果.應(yīng)當(dāng)使學(xué)生認(rèn)識到,改一改數(shù)據(jù),湊成“好的結(jié)果”是十分錯誤的;簡單地歸結(jié)為儀器粗糙,對自己也無益處;應(yīng)當(dāng)仔細(xì)分析實驗經(jīng)過和實驗條件,找出產(chǎn)生問題的原因,必要時重做實驗.有時看上去實驗是失敗了,但對一個認(rèn)真的實驗者來說,收獲不一定就小,獲取實驗數(shù)據(jù)是一件嚴(yán)肅的工作,任何時候都不允許草率從事,更不用說弄虛作假,在教學(xué)實驗中就要強(qiáng)調(diào)這種科學(xué)精神.此外,還應(yīng)當(dāng)向?qū)W生指出:教學(xué)中的實驗只是給大家提供學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的機(jī)會,科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)絕不是這樣輕而易舉地得到的;不是通過一、二節(jié)課的時間就能使理論得到驗證或發(fā)展的.
第四篇:中學(xué)物理實驗教學(xué)
中學(xué)物理實驗教學(xué),當(dāng)與“新課改”并行
摘要:本文通過對傳統(tǒng)的中學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的一些弊端進(jìn)行剖析,提出了“新課改”下的中學(xué)物理實驗教學(xué)的主要特征,并思考怎樣推進(jìn)中學(xué)物理實驗教學(xué)的改革模式。
關(guān)鍵詞:新課 物理實驗 實驗教學(xué)
一、問題的提出
物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)?;仡櫸锢韺W(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展過程,可以發(fā)現(xiàn)實驗是研究物理問題最基本的手段和方法,自始自終發(fā)揮著極其重要的作用。培根說過:“凡是希望對于在現(xiàn)象背后的真理得到毫無懷疑的快樂的人,就必須知道如何使自己獻(xiàn)身于實驗。”同樣,物理實驗在物理教學(xué)中也占有舉足輕重的地位。中學(xué)物理實驗是實現(xiàn)物理教學(xué)目標(biāo)的基本手段,是實現(xiàn)手、眼、腦綜合運(yùn)用的過程。物理課程標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了實驗教學(xué)的任務(wù),并把培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能作為中學(xué)物理教學(xué)的目的之一,力求通過實驗來加強(qiáng)中學(xué)物理的教學(xué),提高教學(xué)效果,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、操作能力、分析能力。在“新課改”下的今天,強(qiáng)化實驗教學(xué)就顯得更加突出,尤為重要。物理新課程標(biāo)準(zhǔn)旨在進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),而科學(xué)精神中的探究精神、創(chuàng)新精神等在物理實驗中學(xué)生都可以得到充分的訓(xùn)練和培養(yǎng)。因此,在“新課改”形勢下,就必須對現(xiàn)行中學(xué)物理實驗教學(xué)進(jìn)行改革,是為急務(wù)。
二、傳統(tǒng)的中學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的一些弊端
1.落后性和局限性
當(dāng)今的科技發(fā)展一日千里,教學(xué)儀器設(shè)施設(shè)備在不斷地更新?lián)Q代,而中學(xué)物理實驗室特別是農(nóng)村中學(xué)用的還是八十年代的“小車+木塊”,現(xiàn)代化的教學(xué)手段不能充分用在中學(xué)物理實驗教學(xué)中,中學(xué)物理實驗大多數(shù)與科技前沿相距太遠(yuǎn),受到教材、場地、實驗器材以及時間等的限制,實驗就只能停留在教材中和實驗室里,使學(xué)生感覺物理實驗毫無趣味可言,嚴(yán)重制約了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性、主動性、能動性以及探究性。
2.單一性
我國實驗教學(xué)的一個怪現(xiàn)象是“錄像實驗”和“試題實驗”。為了應(yīng)付中考,教師想出了提高“課堂效率”的絕招:用“錄像實驗”詳細(xì)講解實驗要點(diǎn)、步驟,代替學(xué)生動手操作;用“試題實驗”講原理與設(shè)計思想,學(xué)生在實驗中“動腦不動手”。這種濃縮的實驗教學(xué)方式對于應(yīng)付考試有時還比較管用,這種理論與實踐的脫離,嚴(yán)重制約著物理教學(xué)水平的整體提高。著名物理學(xué)家楊振寧曾對中、美兩國學(xué)生的物理學(xué)習(xí)進(jìn)行比較研究,指出:“中國的學(xué)生學(xué)習(xí)非??炭?,基礎(chǔ)知識豐富、扎實,且善于考試,但他們卻普遍存在動手能力差,不善于提出問題等缺陷”。這與其它大量的信息資料表明的是同一個事實:中國基礎(chǔ)教育最為突出的弊端之一就是忽視了對學(xué)生進(jìn)行動手能力的培養(yǎng)。在物理課堂教學(xué)中,實驗一方面能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和激發(fā)學(xué)生的求知欲,另一方面能創(chuàng)設(shè)學(xué)生有效掌握知識的學(xué)習(xí)環(huán)境,能使學(xué)生在注意力高度集中的情況下處于教師創(chuàng)設(shè)的情景中,達(dá)到“我看了,我記了;我做了,理解了”,這正是教師演示實驗和學(xué)生分組實驗?zāi)苓_(dá)到的效果,而課堂教學(xué)中教師如果對該做的實驗不做,一帶而過給出結(jié)論,忽視了課堂的探究過程,學(xué)生往往處于“我聽了,我忘了”的狀態(tài),雖然在短時間內(nèi)有些印象,但容易遺忘。
3.包辦性
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)側(cè)重于基本的實驗技能,過多地強(qiáng)調(diào)實驗操作的規(guī)范化。學(xué)生在實驗中往往“動手不動腦”,出現(xiàn)以單純的機(jī)械操作為主。學(xué)生根據(jù)教師講解的實驗?zāi)康摹⑵鞑?、步驟,像做廣播操那樣,按照規(guī)定的程序進(jìn)行操作,去獲取教師或教材所要得到的數(shù)據(jù)或?qū)嶒灲Y(jié)果,而不去考慮實驗為什么要這樣做,怎樣去做,更不去考慮實驗中可能會存在什么問題,以及需要如何去解決。在這種實驗教學(xué)模式下,學(xué)生對實驗的認(rèn)識只停留在表面上,體會不到實驗的真正意義,當(dāng)然也就談不上探究與創(chuàng)新。久而久之,學(xué)生對實驗也就失去了興趣,出現(xiàn)有些學(xué)生相互之間抄襲數(shù)據(jù),甚至瞎編造數(shù)據(jù),這種實驗報告就顯得一點(diǎn)兒沒有意義,且違背了我們教育的培養(yǎng)初衷。
在新課程中增加了一些探究性實驗,教師似乎也比較注重探究性實驗,然而往往有不少實驗的探究只停留在了表面上,要學(xué)生真正體驗科學(xué)上的探究,還存在不少的困難。比如,以人教版九年義務(wù)教育課程課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理八年級下冊第九章第七節(jié)《磁生電》為例:本節(jié)課為典型的探究課,教材要求學(xué)生從實驗現(xiàn)象中歸納得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。教師教學(xué)設(shè)計時一般安排為隨堂實驗課。學(xué)生按圖連接電路,按表格填寫實驗現(xiàn)象,然后由實驗現(xiàn)象得出結(jié)論。一切竟如此輕松!學(xué)生感嘆,那么簡單的結(jié)論,法拉第竟花費(fèi)了十幾年的時間去探究!為什么學(xué)生竟會有如此的想法?為什么學(xué)生難以體會科學(xué)家們從事科學(xué)探究的艱辛?原因在哪里?原來是在課堂探究實驗中教師給定的預(yù)設(shè)條件太具體化了:實驗器材,線路連接,具體要觀察的現(xiàn)象,要記錄的表格都有了,有時教師從教學(xué)時間考慮,甚至連實物圖都事先給連好了,學(xué)生在課堂上只剩下在表格中填“有電流”或“無電流”,實驗中其實就沒有了探究的味道。至于本實驗的關(guān)鍵與重難點(diǎn),學(xué)生如何從實驗現(xiàn)象歸納得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,應(yīng)該說對學(xué)生的思維要求還是挺高的,可是不少學(xué)生在課前預(yù)習(xí)過教材,在做實驗之前也就早已知道了結(jié)論,這樣的探究還有多少是真正探究的價值!
三、新課改下中學(xué)物理實驗教學(xué)的主要特征
新課程的培養(yǎng)目標(biāo)定位于培養(yǎng)全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),新課程標(biāo)準(zhǔn)使中學(xué)物理實驗教學(xué)有了新的要求和新的特點(diǎn),促使物理實驗從內(nèi)容到形式都發(fā)生了較大的變化。
1.物理實驗的趣味化
物理實驗根源于假設(shè)加驗證的探究性質(zhì),這決定它具有極大的動機(jī),來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的功能,但是以往物理課程教學(xué)因過分強(qiáng)調(diào)“學(xué)科中心”和“知識系統(tǒng)”,使物理實驗的“學(xué)術(shù)化”偏向十分明顯。國內(nèi)外的各種調(diào)查顯示,很多中學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣正在明顯降低,甚至一些學(xué)生放棄了對物理的學(xué)習(xí)。導(dǎo)致這一狀況的原因固然是多方面的,但物理實驗?zāi)芊窦ぐl(fā)學(xué)生的探究興趣、求知欲望和動手學(xué)好,這也是新課程標(biāo)準(zhǔn)反要求的,應(yīng)該引起我們的關(guān)注與思考。有教師創(chuàng)新關(guān)于“力”的實驗:設(shè)計了筷子提米、瓶口吞蛋、不沉底的針等實驗,這些實驗簡單易行,趣味性強(qiáng),效果也明顯。有效地提高了物理實驗的趣味性,創(chuàng)設(shè)趣味實驗等新的實驗形式,使實驗系列化、多樣化,這是今后教學(xué)中需要強(qiáng)化的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)途徑。
2.物理實驗的微型化
微型實驗同常規(guī)實驗相比,具有儀器簡單、村料少、省時省力、現(xiàn)象明顯等特點(diǎn)。由于微型實驗來源于生活、應(yīng)用于生活,能極大地激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣,有效提高課堂教學(xué)的質(zhì)量。同時,由于微型實驗的器材來源廣泛,取材容易,可達(dá)到人手一套器材,從而能實現(xiàn)人人動手。學(xué)生通過動手做實驗和自制教具或?qū)W具,既訓(xùn)練動手能力和創(chuàng)新能力等,又增強(qiáng)了自信心;既體驗了自主實驗的成就感,又強(qiáng)化了實驗的參與意識。
3.物理實驗的生活化
物理是一門實踐性應(yīng)用性很強(qiáng)的科學(xué),物理現(xiàn)象無時不在,無處不有,物理知識廣泛地滲透到個人和社會生活的各個方面。為此,我們有理由創(chuàng)設(shè)一些新的物理實驗形式,如“生活中的物理實驗”、“家庭小實驗”等,使學(xué)生認(rèn)識和理解物理對個人和社會的價值,營造“學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)”的氛圍,在潛移默化中對學(xué)生進(jìn)行“科學(xué)的生活”和“生活中的科學(xué)”教育。
4.物理實驗的社會化
將“從生活走向物理、從物理走向社會”、“面向全體學(xué)生的物理”這些理念落實到物理教學(xué)中,要求整個課堂教學(xué)中貼近生活、貼近社會,使學(xué)生學(xué)習(xí)“有用的物理”。作為物理課程教學(xué)內(nèi)容的一個重要組成部分,物理實驗尤其要注意聯(lián)系學(xué)生的生活和社會實際。這一方面可以提高學(xué)生的科學(xué)興趣,使學(xué)生感到物理就在自己的身邊;另一方面也可使學(xué)生在掌握物理知識的基礎(chǔ)上,了解其應(yīng)用的原理。因此,通過物理實驗來解釋和解決日常生活和社會實際問題,對于拓展物理實驗的功能,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和提高學(xué)生的致用能力,具有十分重要的意義。
四、新課改下中學(xué)物理實驗教學(xué)改革模式的探討
1.改“落后性”為“先進(jìn)性”
對現(xiàn)有物理儀器設(shè)施設(shè)備盡快更新。運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段,使學(xué)生實驗更加直觀、簡便、準(zhǔn)確,更具有吸引力。教師還可以適當(dāng)?shù)卦黾右恍┙锢韺嶒?,讓實驗走在教材的前面,讓學(xué)生初步了解和接觸科技前沿。
2.改“局限性”為“開放性”
經(jīng)常開放實驗室。由于人的個性差異,有些學(xué)生往往不滿足于課堂上所看到的或書本上所接觸到的實驗,他們往往表現(xiàn)出較強(qiáng)的動手欲望,有些學(xué)生則動手能力不強(qiáng),有時想自己試著做實驗,又怕做不成功,在實驗中往往處于旁觀者的位置。因此不定期地開放實驗室,既可以給動手能力強(qiáng)的學(xué)生施展身手機(jī)會,又可以為動手能力較差的學(xué)生提供鍛煉自己,提高實驗?zāi)芰Φ谋憷>唧w辦法可以采取自愿參加、全方位開放的形式,或根據(jù)興趣愛好組織專題研究和探討,學(xué)生也可以根據(jù)自己的情況和需要,復(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)過的實驗的操作,自主選擇實驗方法或自主選擇身邊的材料去做各種實驗,完成自己設(shè)計的小實驗等。無論采取哪種形式和基于何種目的,這些實驗都將極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生的動手能力,這樣也能達(dá)到將實驗室“搬出”學(xué)校,將儀器“搬回”家中,讓學(xué)生擺脫課本、實驗室、器材的限制,真正做到實驗教學(xué)的“改革開放”,引導(dǎo)學(xué)生去探究和發(fā)現(xiàn),培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、想象能力和創(chuàng)造能力。
3.改“單一性”為“多樣性”
(1)改驗證性實驗為探究性實驗。我們可以嘗試改“力的合成”為“研究合力與分力的關(guān)系”。在實驗中,先讓學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象,總結(jié)現(xiàn)平行四邊形法則,這樣讓學(xué)生在實驗中先獲得感性認(rèn)識,再上升到理性認(rèn)識,比起單純地教師演示、講解的效果,學(xué)生對學(xué)習(xí)物理的興趣更強(qiáng),對物理規(guī)律的理解也更加深刻。
(2)加強(qiáng)理論與實踐的聯(lián)系。例如:講開關(guān)時,教師讓學(xué)生多接觸生活中常用的開關(guān);講變壓器時,教師可以帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識家用電器中的小型變壓器或參觀發(fā)電廠。在課外活動中指導(dǎo)學(xué)生修理實驗儀器、開設(shè)小型家用電器等課外活動小組,讓實驗更加貼近學(xué)生的生活、深入生活,用所學(xué)的物理知識去解決實際問題,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,激發(fā)學(xué)生的求知欲望。
4.改“包辦性”為“獨(dú)立性”
獨(dú)立完成一個實驗,要求學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)知識,嚴(yán)密的思維能力,熟練的實驗技能。而培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實驗?zāi)芰Γ詈玫霓k法是指導(dǎo)學(xué)生嘗試課本外的探究性實驗和設(shè)計性實驗。例如“研究白熾燈泡的電阻隨電壓變化的關(guān)系”的實驗,可以指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計電路(要考慮滑動變阻器的分壓接法和限流接法,電流表的內(nèi)、外接法),選擇器材(電源、電流表、電壓表的量程、滑動變阻器等),處理實驗中的突發(fā)問題(如電路不通、缺少器材等)和記錄、處理數(shù)據(jù),最后再與額定值相比較,分析實驗誤差的來源。學(xué)生的獨(dú)立實驗是鞏固物理知識,培養(yǎng)學(xué)生思維能力、動手能力以及發(fā)揮學(xué)生主動能動性的重要手段之一。
總之,新課改下的中學(xué)物理實驗教學(xué)的改革應(yīng)注重把實驗的改進(jìn)與培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神相結(jié)合,不僅要讓學(xué)生明確實驗改進(jìn)的必要性,學(xué)會改進(jìn)的方法與技術(shù),體驗改進(jìn)成功的喜悅,更要注重啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的物理知識去進(jìn)行創(chuàng)新。
第五篇:中美中學(xué)物理實驗教學(xué)比較
一、美國中學(xué)物理教師對物理實驗教學(xué)的重視問題筆者之一曾在美國考察訪問過八所中學(xué),給筆者留下深刻印象的是:美國中學(xué)物理教師普遍很重視實驗。他們一般都有自己的專用教室,各班學(xué)生輪流來上課。教室里四周靠墻的桌子上,常常擺了一圈演示實驗儀器。教室旁邊還有一間準(zhǔn)備室,準(zhǔn)備室里也放滿了教師的各種教具與實驗器材。這些演示教具和實驗器材大多是教師自己設(shè)計制作的。許多自制的實驗器材構(gòu)思巧妙,結(jié)構(gòu)簡單,效果良好。例如,ROYAL中學(xué)的貝克爾先生設(shè)計的將沉重的長方木從中點(diǎn)水平支起來,用塑料的高爾夫桿套經(jīng)毛皮摩擦后吸引長方木一端使之水平旋轉(zhuǎn)的靜電實驗;磁鐵在豎直的銅管中緩緩下落的渦流阻尼實驗,塑料瓶中裝有界限明顯的兩色液體的模仿龍卷風(fēng)的實驗;數(shù)字顯示不同物體的溫度的實驗等;VANNUYS中學(xué)的羅伯特先生用蘋果和南瓜在教學(xué)樓頂上做的自由落體實驗;自制木頭飛機(jī)在鐵絲上滑行投彈的平拋實驗及“射擊猴子”實驗;SANFERNANDO中學(xué)的克朗代爾博士的水流反沖實驗,用玩具槍在不同角度做的斜拋運(yùn)動實驗等。這些實驗器材大部分是他們自己掏腰包購買材料,不惜時間精力制作起來的,表現(xiàn)了美國中學(xué)物理教師對實驗的重視和敬業(yè)精神。他們通常一天5節(jié)課,另一節(jié)用于備課和批改作業(yè)等,天天如此,還有的周課時達(dá)到30多節(jié)的。即便如此,他們也是想方設(shè)法設(shè)計各種教具及實驗器材以改進(jìn)教學(xué)。值得一提的是“射擊猴子”問題,這在中國的中學(xué)物理課本上也有:樹上吊著一只猴子,有一管獵槍的槍口直接對準(zhǔn)猴子,獵槍開火的一瞬間,猴子從樹上掉下,問槍彈能否擊中猴子。我國的有關(guān)報刊曾專門對此問題進(jìn)行過討論,稿件幾乎全是從理論和計算方面來證明或是討論的。而在美國,筆者先后四次看到不同的美國教師用實驗回答這個問題。最精密的實驗是加州洛杉磯大學(xué)(UCLA)的霍夫曼博士設(shè)計的用激光瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)距離射擊,在猴子快要落地時命中的演示實驗。最簡單的實驗是上面提到的羅伯特先生設(shè)計的實驗:他用一根3米長的塑料管做為獵槍,用木頭削制子彈,猴子用電磁鐵吊在空中,電磁鐵開關(guān)用一導(dǎo)線連至塑料管口。他從管子另一頭瞄準(zhǔn)猴子,用嘴使勁一吹,子彈飛出管口,斷開電源,猴子落下,飛出的子彈恰好擊中下落的猴子。如此簡單的實驗,就能得到良好效果。這一“射猴”例子生動地說明了美國中學(xué)物理教師對實驗的重視程度。[!--empirenews.page--]美國教師認(rèn)識到,實驗教學(xué)比起直接講述來,確實要花費(fèi)更多的時間和精力,而且在得到結(jié)論方面常常反不如直接講述來的簡潔而明確。但物理科學(xué)是一門實驗科學(xué),學(xué)生從物理實驗中所獲得的感性認(rèn)識,探索能力和動手技巧等,不是直接講述所能給予的,而且物理實驗在增加物理教學(xué)的趣味性方面,也有它不可替代的作用。所以,雖然在美國中學(xué)物理教材中一般并沒有列舉需要作什么樣的物理實驗,教學(xué)大綱上也沒有規(guī)定這部分內(nèi)容[1],但美國中學(xué)物理教師普遍很重視實驗,這已成為一種風(fēng)氣和共識。
二、關(guān)于物理實驗的規(guī)范性及多樣性在我國比較正規(guī)的中學(xué)中,學(xué)生分組實驗的規(guī)范性及實驗條件的優(yōu)越,顯然是大部分美國中學(xué)所不及的。筆者曾看過他們的一份實驗講義,上面列舉了七,八個實驗,內(nèi)容涉及力學(xué),電磁學(xué),聲學(xué),熱學(xué)等多項內(nèi)容,在實驗的規(guī)范性及與教學(xué)內(nèi)容的緊密配合方面,顯然不如我們的學(xué)生分組實驗。曾到中國中學(xué)訪問過的美國教師對中國中學(xué)中實驗設(shè)備的齊全、實驗經(jīng)費(fèi)的充足感到十分羨慕。他們說:“中國的中學(xué)是很富裕的?!彼悦绹鴮W(xué)生動手做實驗的條件反而不及我國學(xué)生優(yōu)越。我們應(yīng)該重視我們在這一方面的長處,加強(qiáng)管理,提高儀器設(shè)備的利用率,充分挖掘?qū)嶒瀮x器在培養(yǎng)學(xué)生能力方面的潛力。但從另一方面說,儀器的缺乏也激發(fā)了美國中學(xué)師生在實驗方面的創(chuàng)造性。如上所述,美國中學(xué)物理教師自制了大批的教具和實驗器材,此外他們還領(lǐng)導(dǎo)學(xué)生搞各種各樣的課外實驗活動。例如,有一所學(xué)校的老師領(lǐng)著一個學(xué)生實驗小組利用儀器接收從人造衛(wèi)星上發(fā)來的信號,并以此驗證相對論的理論。筆者曾參加洛杉磯1992年中學(xué)生發(fā)明競賽的評判工作。他們中學(xué)生制作的各種各樣的參賽展品擺滿了一個體育館的偌大一周圈門廊,充分顯示了他們中學(xué)生課外實驗活動的豐富多彩。筆者在美國參加過多次學(xué)術(shù)會議,其中教師以及學(xué)生演示他們設(shè)計制作的各種實驗常常是會議的一項重要內(nèi)容。[!--empirenews.page--]前兩年,計算機(jī)在美國中學(xué)物理實驗教學(xué)中已開始使用,但還不是那么普遍。在筆者訪問過的八所美國中學(xué)中,有一所中學(xué)的物理教室中擺滿了一周遭黑白屏幕的計算機(jī),學(xué)生們正在上有關(guān)的課程。他們的課本就叫做“計算機(jī)模擬物理實驗”[2],目錄如下:實驗一 統(tǒng)計規(guī)律1.隨機(jī)事件的分布 2.分布的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差實驗二 拋體運(yùn)動 1.平拋 2.斜拋 3.獵人和猴子。實驗三 非勻加速運(yùn)動 1.空氣阻尼 2.諧振動 3.非諧振動實驗四行星運(yùn)動1.環(huán)繞一個恒星運(yùn)動 2.環(huán)繞兩個恒星運(yùn)動實驗五波動 1.正弦波 2.波的迭加 3.駐波。實驗六電場 1.兩個點(diǎn)電荷 2.三個點(diǎn)電荷 3.未知電荷。與教材相適應(yīng)有配套的軟盤。學(xué)生當(dāng)時正在津津有味地做著“獵人射擊猴子”的模擬實驗。由目錄可知,這一教材是綜合性的,并不直接配合某一部分物理教學(xué)內(nèi)容,但部分彌補(bǔ)了他們學(xué)生分組實驗內(nèi)容的不足,同時也能使學(xué)生獲得操作計算機(jī)的基本技能。此外,有些計算機(jī)模擬的物理實驗也是用實物實驗很難實現(xiàn)的,例如“行星運(yùn)動”。所以,預(yù)計計算機(jī)模擬物理實驗以后會有大的發(fā)展。
三、對我國中學(xué)物理實驗教學(xué)中某些問題的反思我們國家對中學(xué)物理實驗已越來越重視,特別是在新版初中物理課本中實驗的比重已大大增加。不少有識之士也通過各種途徑強(qiáng)調(diào)中學(xué)物理實驗的重要性。但是應(yīng)該看到,我們國家在這方面的現(xiàn)狀還是遠(yuǎn)不容樂觀的,這集中表現(xiàn)在城鄉(xiāng)中學(xué)在實驗教學(xué)方面的極不平衡性和“應(yīng)試教育”與“素質(zhì)教育”觀念的尖銳沖突。據(jù)我們對山東省各地區(qū)40多所中學(xué)的抽樣調(diào)查,在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)及部分縣市中學(xué)中,完成課本上所要求的學(xué)生實驗不足40%的竟占到一半(50%),完成書上要求的教師演示實驗不足40%的也占到將近1/3(31%),甚至有相當(dāng)一部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)(7%)基本上一個學(xué)生實驗不做。情況確實是令人吃驚的。那么這樣教出的學(xué)生怎樣解答高考試卷上的實驗題呢?原來試卷上的儀器怎樣連線,他們黑板上就怎樣連線;試卷上怎樣看刻度,他們黑板上就怎樣看刻度。結(jié)果照樣能應(yīng)付高考。這就是所謂的“應(yīng)試教育”。造成這種狀況的原因是多方面的[3]。首先是鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)經(jīng)費(fèi)緊張,儀器短缺。大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)的儀器配置達(dá)不到國家規(guī)定的三類標(biāo)準(zhǔn)。二是管理上的缺陷。許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)缺乏合格的實驗管理人員,造成儀器的完好率,利用率下降,直接影響了物理實驗教學(xué)的進(jìn)行。三是觀念上的原因。[!--empirenews.page--]這一點(diǎn)也是最重要的和通過努力可以解決的。美國一般中學(xué)的實驗經(jīng)費(fèi)和儀器配置相對說來也不比我們的鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)好,但他們的物理實驗卻搞的有聲有色,大批自制教具和實驗器材在物理實驗教學(xué)中發(fā)揮了主要作用。而我們的中學(xué)物理教師卻較少有人在這方面下功夫。據(jù)我們的統(tǒng)計,一件教具沒做過的物理教師,占到14%,制作教具不足5件的,占到2/3以上。這里有教師自身的原因,也有領(lǐng)導(dǎo)上的導(dǎo)向及政策,環(huán)境,風(fēng)氣等方面的原因,而且后者是主要的。鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)在我國的教育事業(yè)中占有很大的比重,解決他們在物理實驗教學(xué)方面的問題是亟應(yīng)受到重視的。還有一個值得提出的問題是電化教學(xué)的問題。這一問題也是曾到過中國的美國教師所最不能理解的。他們說:面對面地教不好嗎,為什么非要隔上一層玻璃?他們所說的“中國的中學(xué)是很富裕的”在很大程度上也是指這個問題。雖然在美國,電視機(jī)相對來說是很便宜的,在舊貨市場上甚至花10美元就能買一臺能看的彩色電視機(jī),但在美國中學(xué)卻很少看到什么電化教學(xué)或電教設(shè)備。而在我們這里,本已很缺的儀器中,電教設(shè)備又占了很大的比例。有的中學(xué)基本實驗還做不全,上面卻一下子撥來數(shù)萬元用于購買電教設(shè)備,而且是??顚S?,不準(zhǔn)干別的。而據(jù)我們調(diào)查,像攝像機(jī)、錄像機(jī)、電視機(jī)這類電教設(shè)備在中學(xué)物理教學(xué)中的利用率卻幾乎等于零。不僅鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué),城市中學(xué)也一樣,利用率都很低,這是極大的浪費(fèi)。這個問題不僅在中學(xué)有,在大學(xué)也有,而且更為嚴(yán)重。有的大學(xué)統(tǒng)計了一下,電教設(shè)備資產(chǎn)的價值達(dá)500萬元以上,但其利用率卻十分低下。我們建議一定要限制這種形式主義、華而不實的東西,把我們有限的經(jīng)費(fèi)用在刀刃上。計算機(jī)的利用率要高一些,但也只是相對而言,相當(dāng)一部分很先進(jìn)的計算機(jī)只當(dāng)作打字機(jī)使用,其功能的開發(fā)連百分之一也不到。所以在當(dāng)前人員素質(zhì)不高,軟件不豐富,不配套的情形下,計算機(jī)也不宜盲目大上,而是要把重點(diǎn)放在確保其利用率上。筆者認(rèn)為,就目前情況看,還是把我們的錢用在最基本的教學(xué)需要上為好。