初中物理实验探究课(精选8篇)
——以《摩擦力》教学为例
肃南一中
陈
鹏
邮编734400 关键词:新课标 高中物理实验探究教学 教学设计 摩擦力
摘 要:“课程标准”指出,教材大部分的模块可以以探究教科书中所涉及的科学规律为主,并强调,观察实验、抽象思维和数学方法相结合,是物理科学探究的基本方法。
正 文:
新课程改革以来,课堂教学中的科学探究一直是大家非常关注的问题。在教育部制订的《普通高中物理课程标准》里,科学探究既是一种教学方式,也是内容标准的一个组成部分。在科学探究和物理实验能力要求中,列出了“科学探究要素”和“对科学探究及物理实验能力的基本要求”,突出了物理实验的重要意义和作用。“课程标准”指出,教材大部分的模块可以以探究教科书中所涉及的科学规律为主,并强调,观察实验、抽象思维和数学方法相结合,是物理科学探究的基本方法。
从教学实践的角度来看,物理教师在课堂教学中实施“科学探究”教学有两个关键性的问题值得注意:其一,是探究教学的教学设计问题;其二,是课堂教学中的具体操作和课堂控制问题。
要完成科学探究的教学设计,首先必须对“科学探究”有一个清楚的认识。
在普通高中物理课程标准中,没有对“科学探究”的概念和含义作出明确的说明,只是列出了科学探究的要素、能力的基本要求和科学探究的基本方法。因此,我们看到了多种对“科学探究”不同的解读,物理教师在实施科学探究的过程中也确实有一些困惑。
“科学课程”中,推行“依据证据的解释”,在初中关于摩擦现象的学习就是这样的。在高中物理课程中,科学解释要求运用定律、定理、理论、模型等更多的科学知识、逻辑证据、深入的分析,并更加清楚的展示逻辑、证据及物理规律和理论知识之间的关系。例如:用摩擦定律解释和计算有关问题,用摩擦机理解释滑动摩擦的规律。这就是说,在物理课程中,对科学解释提出了更高的要求,即物理现象及过程、定律的解释和对物理规律的模型解释。
因此,高中物理课程中的科学探究包含两个不同的探究方向,一是指向事实,即由观察和实验所得到的事实,为解释(或者规律)提供事实证据;另一个是指向理论或者概念框架体系。一方面,物理规律具有普遍性,他覆盖了一些相关事实,并可以对这些事实作出解释;另一方面,物理规律具有真理性,这些事实是对物理规律的证实或检验。进一步,物理规律是物理知识体系的一个组成部分,物理定理是由理论演绎推理的结果,需要由事实证据来检验,实验定律来自事实的概括和归纳,它既要由事实来对其检验,也要由理论模型对其解释,这样物理规律就具有了必然性和真理性。只有这样,物理科学探究才能展示逻辑、证据和知识之间的关系。
基于上述观点,物理规律教学中的实验探究并不能简单的看做是“把验证性实验改变为探究性实验”的问题,也不能以实验结果作为探究的最后一步。而是应该把实验结果和数据看做证据,并运用证据和逻辑进行分析、推理和交流,从而获得物理规律,进而对问题进行解释。
滑动摩擦力实验探究具体应当怎么设计呢? 第一应该明确学习任务和实验探究的目标。学生在初中已经学过滑动摩擦力并且也做过有关滑动摩擦力的探究实验,通过实验学生已经知道了摩擦力的大小与正压力和接触面的粗糙程度有关,高中教学实验探究任务是找出它们之间的定量关系,同时学习动摩擦因数以及物理意义。1.明确学习任务和实验探究的目标 滑动摩擦力实验探究目标:
找到摩擦力与正压力、接触面之间的定量关系,学习动摩擦因数的物理意义。
第二,我们的学生具有一定的实验技能,有能力完成用测力计测量滑动摩擦力的实验,在固定测力计的情况下,用拉木板代替拉木块,解决了实验中只有匀速运动前提下才能用测出的拉力代替测量滑动摩擦力的问题。
一般课上实验方案都是教师为学生的设计好的,如果有几种不同方案的话可以给学生机会选择。如果课上让学生改进实验仪器这基本上是不可行的,如果是在研究性学习活动中可以给学生动手改进的机会。
因此课前,老师要在了解学生实验能力水平的前提下,设计完善的实验方案。
2.教师要了解学生实验技能水平并完善实验方案
第三,在用实验探究滑动摩擦力大小的规律之前,首先学生要明确一些问题,才能保证实验顺利进行,不能给学生一些实验仪器和任务去探究吧,也不能说教师就不敢指导了,怕教师指导了学生,就不是学生探究了。实验前要学生明确的问题又分成两类,一类是实验技能方面的,如:怎么测量这些物理量,测量时有哪些注意事项,怎样操作才能保证实验数据的准确性、设计表格等等。另一类应该是实验探究思想方法类的问题,如:学生制定实验方案、设计实验步骤、实验中怎样控制变量的问题。
3.学生实验之前需解决的问题分为两类:
⑴.实验技能方面的问题
怎么测量这些物理量,测量时有哪些注意事项,怎样操作才能保证实验数据的准确性、设计表格等等。
⑵.运用实验探究实验思想方法类问题
学生制定实验方案、设计实验步骤、实验中怎样控制变量。
另外,在收集实验数据之后,怎样分析实验数据、在分析论证实验结论前要根据实验数据,分析数据之后,做出一定的猜想,在分析论证阶段教师要教给学生的方法,最终怎样得出实验结果并描述和解释实验结论。
4.学生实验之后需解决的问题
⑴.怎样分析实验数据
⑵.在分析论证实验结论前要根据实验数据作出一定的猜想 ⑶.在分析论证阶段教师要教给学生的方法
⑷.最终怎样得出实验结果并描述和解释实验结论
经过新课程的教学实践,老师们对规律教学中的实验探究已经进行了一些尝试和探索,在实践中有了自己的体会,也有困惑。
我们在上课的过程中发现,滑动摩擦力实验是学生初中做过的,就实验技能方面的要求也不是太高,学生通过实验测出数据不是很困难,困难的是在实验前制定实验探究方案、确定实验步骤、取得证据以后如何分析并得出实验结论的过程若没有教师的指导,学生独立完成还是存在着一定的盲目性。教师怎样给予学生指导,又怎样才能发挥学生的主观能动性,这个尺度不知道该怎样把握。这一部分处理不好,课上的确占用了不少的时间,学生实验探究的结果也会打折扣。设计教学方案、确定实验步骤、注意事项、分析数据得出结论这几个环节教师都应该对学生做出一定的指导。但,应该采取不同的策略,可以通过导学案将实验步骤、注意事项、记录数据的表格发给学生,这样做可以减少很多的赘述,集中时间把研究的重点放在探究方法的思考上。
这两类问题的确是教师在教学实践中比较难处理的地方,因为头绪多,处理不好,主要内容不突出,或者学生实验目的性不强,实验探究部分不知道该怎么做。第二部分:摩擦力机理的探究及静摩擦力教学情景的创设 上面通过实验探究得到了关于滑动摩擦力的规律之后,我们是这样设计下一个教学环节的:通过摩擦力产生的机理部分内容的学习,进一步理解摩擦力与正压力、接触面粗糙程度的关系。
这个环节这样设计的理由有三个:一是学生在初中没有学过静摩擦力,而摩擦力产生的原因与滑动摩擦力基本上是一样的。在学会滑动摩擦力产生机理以后,让学生用刚学到的摩擦力的机理自己去分析物体没有被拉动时产生静摩擦力的问题,学生可以自己探究分析出静摩擦产生的原因、方向及大小。这样静摩擦力的教学设计目的是培养学生的逻辑推理及分析能力。
另一个考虑是:学生在定量了解了滑动摩擦力与正压力及接触面的关系以后,再进一步探究静摩擦力的定量关系时,就有了一定的基础。
第三,静摩擦力大小是通过二力平衡分析出来的,而且也没有静摩擦力的测量实验。象这样,学生在分组实验探究滑动摩擦力并了解其机理的基础上,再学习静摩擦力,学生理解起来应该更容易些。
摩擦力机理是一个比较难的问题,高中学生不可能通过一节课理解他,只是初步探究,认可这个事实即可。让学生介绍摩擦力机理的有关课外知识,老师点到为止,不占用过多的课堂时间,较好的把握重点和难点的关系。
静摩擦力部分的教学设计有如下五部分。
静摩擦力探究的教学设计
1.静摩擦力的存在、大小、方向的理论分析 2.测静摩擦力实验方案的理论推导 3.拉力与静摩擦力等大反向的实验验证 4.静摩擦力的学生分组实验探究 实验中最大静摩擦力问题情景的创设 静摩擦力大小和方向探究过程的教学设计
静摩擦力大小、方向探究过程的教学环节是怎样设计的?
有了摩擦力产生的机理,学生用推理及理论分析的方法,得出静摩擦力的存在、大小及方向是很容易的。
第二个环节,静摩擦力的实验测量。一般课堂教学中理论分析二力平衡得出静摩擦力的大小以后,一般没有实验测量。我们在这里设计了让学生使用刚才用过的测力计和木块动手测测试试,学生们在实验中能够发现并生成了一系列有关静摩擦的探究问题,如:静摩擦力是变化的、静摩擦力存在着一个最大值、最大静摩擦究竟与哪些因素有关等在静摩擦力学习中需要解决的系列问题。然后教师要根据学生在实验中产生的这些问题设计相应的教学环节,并解决这些问题。
在这里,我们介绍了一个用传感器测量静摩擦力的实验,该实验可以测出静摩擦力,同时对比摩擦力的大小与拉力等大反向。这个演示实验能起到试验论证的作用,也使得有关静摩擦力的探究教学更加完整。
通过演示实验和分组实验两种方式探究静摩擦力。演示实验利用传感器显示水平拉力和水平切向力的大小,得到水平拉力和静摩擦力的定量关系。再结合二力平衡,进一步得到静摩擦力大小关系。在此基础上进行的学生分组实验的目的就是让学生感受和体验了。这是新课程改革极力倡导的教学方式。
上面静摩擦力与滑动摩擦力两部分内容是分别探究和学习的,当然我们生活中见到的实例多是由静止到运动,或者由运动到静止的,那么应该设计一个教学环节,把两个摩擦放到一起,于是,就有了第四部分的教学设计内容。滑动摩擦力与静摩擦力大小和方向全过程探究的教学设计
物体从静止到运动全过程实时记录摩擦力图线意义的探究
这时用传感器实验得出来了一条由静止到运动的摩擦力的图线,让学生分析并理解图线的含义。
这是学生运用学过的知识分析测量结果、解释现象的一个教学环节,在这个教学环节中,主要目的是为了给学生提供一个运用所学知识,解决实际问题的机会,同时这条图线可以看出来最大静摩擦力与滑动摩擦力大小的关系,前面发现的最大静摩擦力的大小问题也在这里得到了解决。
如果学生能够分析清楚,由静止到运动的摩擦力的图线,那末她就掌握了滑动摩擦和静摩擦的规律,这个教学环节检查了学生对本节课的学习情况。
第五部分。用学到的规律解释现象、巩固理解
在这个教学环节里,我们设计了一个问题,要学生用实验的方法,测量一个无法用测力计直接测重力小球的重量,目的是让学生用学过的知识,解决具体的实际问题,这个实验的设计正好用上了学生实验中测出来的滑动摩擦系数,不过把已知量和待测的物理量换了一下。
课堂上发现,学生很快就能找到解决问题的思路。下面我们看一下这一段的教学录像。在这个课的教学设计中既然前面已经安排了学生分组实验也已经得出了结论,后面再做传感器的精确实验,这组传感器的实验是不是一定有这个必要?
本节课从探究滑动摩擦力分组实验、静摩擦力的分组实验、静摩擦力的传感器精确实验、又到最后物体由静止到运动全过程中实时摩擦力曲线的实验,还有学生测小球重量实验,一节课能完成这么多的实验吗?
总结摩擦力各个阶段实验的作用
我们先来回顾一下,本节课我们设计的教学实验有哪些?它们的作用是什么?
1.滑动摩擦力学生分组实验---------得出滑动摩擦力与正压力与接触面材料的关系。2.传感器静摩擦力大小的实验测量------是静摩擦力大小等于拉力的证据。3.静摩擦力学生测量实验-----收集证据,4.全过程实时记录摩擦力图线意义的实验-----检测学生学习成果,实验得到最大静摩擦力与滑动摩擦力大小的关系
5.测量小球重力的学生实验------学生应用学过的知识解决具体的实际问题
我们分析的课例,是试图把摩擦力这节课的每一个知识点得出都设计了不同的实验探究,并不是要求老师每一个实验都必须做。老师们可以根据自己学生实验水平和实验器材的情况,设计出适合自己的探究实验方案。
有的学校只能采用弹簧测力计等实验仪器让学生进行分组实验探究,有的学校已经建立了数字化实验室,有条件让全体学生利用传感器进行分组实验探究,比如:这节课可以让学生先把物体从静止到运动的摩擦力的图线先做出来,用探究的方式一段段的通过探究,也就是用问题驱动方式设计这节课,这时,教师演示实验与学生分组实验的关系、在做出图线以后学生就生成了问题并提出了猜想、实验测量的方法、静摩擦和滑动摩擦两部分的研究顺序要按照时间发生的顺序进行了,实验探究的设计就全变了。
总之,仪器不同,精确度不同,但是用实验探究的方法得到结论的思想是一致的。学生实验能力不同、学校条件不同、采用的实验设备不同,教学设计方案应该都是不同的,我们只是提出了一种教学设计方案。
其实,各种版本教材的安排顺序是不一样的,这两部分内容先讲哪一部分老师各有自己的理解,我们在备课的过程中也参考了各种版本的教材,安排顺序变化了,实验探究的教学设计也要相应的变化。总之,我们提倡不是教教材,而是按照课程标准的要求用好教材。这节课设计的所有实验不外乎有两个目的:一是介绍每一个知识点的得出是怎样通过实验完成的,了解规律教学是怎样通过实验探究实现的。二是介绍不同精度的实验在整个探究实验教学设计中发挥着不同的作用。
物理实验在科学探究中的作用概括为:1.创设情境
2.形成问题
3.提供证据
4.促进理解
参考文献: 1. 《普通高中物理课程标准》(实验稿)中华人民共和国教育部.[M].北京:人民教育出版 社,2003 2. 《全日制义务教育物理课程标准》(实验稿)中华人民共和国教育部.[M].北京:北京师 范大学出版社,2001
]姓名:陈
鹏
地址: 张掖市肃南一中
邮编:734400
电话:***
一、新课标对物理实验的定位
随着教育课程改革, 对物理实验提出了新的定位。以前的物理实验教学是“重知识、轻方法;重讲授、轻活动;重结论、轻过程;重机械训练、轻实质体验”。长此以往, 学生实验学习的积极性必然会受到压抑, 实验教学也将流于形式, 大部分老师是在黑板上讲实验。而现在新课程改革是以全面提高学生的科学素养为核心, 重视物理过程与方法, 突出科学探究, 让学生经历基本的科学探究过程, 领会科学的本质, 学习科学的研究方法。探究性物理实验教学主要是让学生经历探究的过程与方法、情感态度与价值观的两大目标的训练。因此在平时物理教学中, 老师要提出大量学生容易探究的实验题目, 根据学生自己的实际情况、兴趣和爱好, 自己选择题目、自己组队, 进行搜集、查阅资料寻求解决问题的途径, 通过大家的讨论设计解决问题的实验方案, 再进行实验、分析、论证、评估, 直到解决问题。探究性物理实验教学可分为两种形式, 一种是在课堂上, 在老师的指导下进行各种探究活动, 这些探究在老师的引导和帮助下完成。另一种是在课外, 让学生自己组织, 老师给学生提供资料和场所, 老师起着辅助者和组织者的作用。学生在课堂上获得的实验探究方法有效的用在课外的实验探究中, 这样学生的探究能力就不断地提高, 达到新课标的要求。
二、物理实验中培养探究性实验能力的方法
1. 演示实验。
具有生动、直观、形象的特性, 极易引起学生的直接兴趣, 增强学生学习积极性。同时演示实验要有启发性, 演示实验能够提供丰富的感性材料, 变抽象为形象, 通过观察, 思考, 使学生认识客观规律, 发展能力, 培养兴趣。例如在讲授流体压强时, 我们可以用一只漏斗和一只乒乓球给同学们演示一个有趣的现象, 老师先把漏斗的尖部咬在嘴里, 漏斗口朝地, 当把乒乓球放在漏斗里去, 在向漏斗里吹气的同时把手松开, 奇妙的现象出现了, 虽然手离开了乒乓球, 但乒乓球并不落下来, 却在漏斗口附近跳动着, 同学们会被这一现象惊呆了, “为什么乒乓球不落下来呢?难道重力就不存在了吗?”再将漏斗和乒乓球交给某个同学, 让其仿照老师的动作表演, 他会吸足了气, 集中力量对准漏斗尖部吹气, 想把乒乓球吹下去, 结果, 乒乓球照样在漏斗口附近跳动着, 并没有落下去, 你吹得愈厉害, 它跳动得愈快。这一场面, 会激发在场每位同学的努力思考:这是为什么?这时候, 老师再解释这一奇妙的现象, 这一堂压强课的效果可想而知。
2. 学生分组实验。
这是实验能力培养的主渠道, 实验操作能力就是动手能力, 是素质教育的基本能力之一, 是培养学生实验探究能力的重要途径, 让学生通过实验发现并提出问题, 引发思考, 对其思维造成的冲击远比被动接受强烈得多, 在实验中, 我们可以采用多种方法让学生参与实验过程, 可以让先演示后实验, 也可先设计后实验, 或让学生自己完成的方法完成。例如欧姆定律实验可以先演示后实验, 测定密度的实验可以先设计后实验, 测定物体质量的实验可以让学生自己根据说明书完成。
3. 课内小实验。
这是指教师在授课过程中, 恰当地穿插在当堂内容中的小实验。这不仅能加深对物理知识的理解, 突破难点, 而且也烘托了课堂气氛, 使学生在“边学边实验”的氛围中自然地产生了学习兴趣。它具有趣味性强, 方法简单、易做、实用的特点, 有助于打破学生对实验的神秘感和畏惧感。如在静电教学中, “纸上跳舞”的小实验, 使学生在笑声中体会到静电的产生与防止方法;再如, 在“超重?失重”的教学中, 自由下落的易拉罐中水竟然不从孔中射出, 学生在惊讶之余了解到失重现象。讲解力的合成实验时, 用一条线从中间对折后拴在木凳上, 然后两手各提一股线, 并逐渐分开, 来研究分力与合力的“小实验”。这些趣味的小实验是不用障眼法的真正魔术, 它将激发学生学习物理的浓厚兴趣, 引发大家探索物理问题的热情。
4. 课外小实验和家庭实验。
这能让物理走进生活, 提高社会和家庭在物理学习中的作用。课外小实验和家庭实验主要取材于身边的物品及家庭日常生活用品, 学生用这种随手取材的方法进行实验, 会感到分外亲切, 也能切切实实感到学有所用。例如:背对着太阳, 在嘴里含一口水, 迅速向上喷出, 你可以发现在有雾的地方会出现白光经过色散后的彩色光带。
综上所述, 在探究性实验教学中, 探究性实验的重点是探究, 老师要放手让学生自主探究, 学生之间合作交流, 老师要有效地指导和规范学生的实验活动。让全体学生全身心参与到实验探究当中, 这样学生才能通过探究过程真正的理解并掌握物理知识, 学习的主动性、独立性及严谨的科学态度、勇于探索真理的精神才能得到培养。让探究性物理实验在高中物理教学中得到足够的重视, 努力发挥探究性实验教学的功能。只有这样才能全面提高学生的科学素养, 发展学生的创造性思维, 提高学生的创新精神。
摘要:新《物理课程标准》要求做的探究实验比以前大量增加, 把科学探究放在了十分突出的位置, 特别强调多让学生在探究中学习, 把学生置于动态、开放、生动多元的学习环境中, 从而使学生在课内课外的自主探究实验中学到科学知识和科学探究的方法。这就要求我们的教师要有高度自觉性、能动性, 要切切实实落实《课程标准》中提出的每一个探究性实验, 真正想方设法让学生动手动脑, 通过探究实验学会方法、提高能力。
关键词:分组实验课;动力;导向;探究;改革
物理是一门以观察、实验为基础的自然学科。物理新课程标准着重指出物理学科要注重科学探究,提倡学习方式多样化,保持学生对自然界的好奇,发展对科学的探索兴趣。现在的物理实验课已经将科学探究作为教学模式改革的突破口,特别强调科学探究在物理课程中的作用,将学习重心从知识的传承积累向知识的研究转化,使学生从被动接受知识向主动获取知识转化。物理教师要转变教学观念,更新教学手段,在课堂教学中放手让学生积极主动地参与探究,挖掘学生的创新潜能,培养学生的创新能力。那么,怎样上好一节实验探究课呢?笔者认为应该做到以下几点。
一、认识物理实验在物理教学中的地位
物理实验既是物理教学的基础,也是物理教学的内容、方法、手段。物理教学倡导学生自主学习和研究性学习。物理课程标准第三部分专门列入一项——科学探究及物理实验能力要求,列表说明探究要素和基本要求,所以实验在物理教学中的地位不但没有削弱,反而大大加强了。实验既能为学生的自主学习、科学探究打下基础,又能为学生的自主学习、科学探究提供物质保证,在学生智能结构的发展中占有重要的地位。笔者认为物理实验探究课有两个特点:
1.实验与其他教学内容紧密结合,不再规定“必做”实验
凡是课程标准要求“通过实验”教学的内容都安排了实验,将原来实验中的演示实验和学生实验融合在内容标准之中,使它们成为有机的整体,不再单独列出。
2.实验内容明显增多
物理实验有示范性实验、探究性实验、演示实验、分组实验、“做一做”小实验,另外还设计了以实验为背景的“问题与练习”“课题研究”栏目,而且学生分组实验和探究性实验完全安排在课堂教学中进行,进一步确立了物理知识体系与实验的依赖关系,凸显了实验教学的重要性,真正做到了还给学生实验探索空间,使学生由静态变为动态,由独立变为合作,由观察者变为探索者,由单纯动脑变为手脑并用,调动学生学习的积极性。
二、在实验课的课堂设计中应该注意的环节
1.根据学生的认知水平,创设必要的问题情境
认识产生的关键是新的问题情境的操作需要,其对学生有更大的吸引力,能激发学生的学习兴趣。在设计问题情境时,教师首先要分析学生的认知水平和学习需要,选择贴近学生的学习、生活,和他们所研究的问题紧密联系在一起的场景,以此引导学生发现问题和解决问题,使学生体会运用物理的方法研究实际问题的重要作用。例如:在“探究感应电流的产生条件”的教学中,可以利用手电筒创设问题:“电池没电了,手电筒不亮了,为什么摇一摇灯泡又发光了呢?”进而使学生想到“感应电流的产生是有条件的”,以此激发学生想解决问题的兴趣与决心。
2.教师宏观调控与指导,引导学生开展有效的探究活动
为了适应学校的教学实际,使教学目标更易达成,学校使用的教材对实验研究的问题都有较为直接的方案设计或提示,但如果实验研究按照这些既定方案进行,就会缺乏对学生的探究精神与创新精神的培养。教学实践中,教师可根据学生的实验研究能力,通过情境设置或任务布置,让学生展开联想与想象,大胆进行猜想与假设,促进学生发散性思维的发展。例如:在“探究功与速度变化的关系”的实验中,教师可引导学生根据实验目的,设计实验方案。通过学生的独立思考和小组合作交流,学生可提出“利用细绳拉力做功”“利用橡皮筋弹力做功”“利用自由落体过程中重力做功”等多种方案来探究功与速度变化的关系。然后教师再对学生提出的方案进行讨论、分析和论证,分析所有方案的可行性及存在的问题,并通过师生共同讨论解决这些问题或对试验方案进行改进,充分培养学生的探究精神和能力。
3.交流与评价,研究结论使学生获得成功的体验
为了使学生通过参与探究实验以提高实验研究能力,在每次实验研后,教师要引导学生通过师生交流、生生交流,对他们的研究状况进行客观分析:成功的关键是什么?是否可以进一步提高?这样,既可以使实验成功的学生树立更大的信心,有动力继续学习,也可以使没成功的学生找到努力的方向,使他们知道获得经验同样是实验的收获。
此外,在课堂教学结束后,教师还必须回顾课堂并对现状进行总结。引导学生思考,使他们可以进一步了解实验,深化和完善实验。教师应该发现实验过程中的缺陷和不足,在教学设计中进行改进,不断提高驾驭课堂实验的能力,以有效地培养和提高学生的探究精神、独立精神和实验能力。
参考文献:
[1]李有根.例谈高中物理实验课中的合作探究[J].物理教学探讨,2010(19).
物理是一门以实验为基础的科学。实验以其形象、生动、形式多样,蕴藏着非常活跃的因素,需要严谨、踏实的治学态度,为学生提供全面发展和个性发展的空间,活化知识结构和训练思维空间,塑造完善品格和为以后从事科研工作打下坚实基础。同时,物理实验作为物理教学的基本手段,有其特殊的教育教学功能:不仅能够为学生提供学习的感性材料,验证物理定律,而且能够提供科学的思维方法,加深对基本知识的理解,激发学生的求知欲,培养学生的探索能力。新的课程标准提出了“倡导探究性学习”的理论,并要求学生在新课程的学习中应以探究性学习作为主要的学习方式之一。
传统物理实验教学模式是教师的理论讲授和学生的大量练习相结合,基本上由教师手把手讲授实验步骤、实验要求、实验注意事项,真正由学生自己探究问题、解决问题、总结实验观点、实验结论的太少了。实验在教学中的重要地位被淡化了,这样无助于培养学生的知识能力结构和非智力因素的发展,学生的综合素质得不到充分体现。
探究性实验是努力改变学生“接受学习”的传统方式,建立一种让学生“主动参与、乐于探究、交流合作”的学习方式。通过探究实验,有效地促使学生关注和联系实际问题,体验科学发展和知识形成的思想和方法,掌握知识的本意和正确的结论。使
学生的意志、毅力、情感、价值观以及与他人的合作交流精神有所提高。也促进了学生在理论学习方面的学习效果,提高了学生的总体学习能力和学习水平。
一、初中物理探究性实验在教学中的作用
普通实验是在已有的规范程式下由教师指导、帮助完成的,主要为解决学生的基本知识、基本方法、基本技巧,要求学生达到会做规定实验的基本目标,但缺少培养学生创新精神的功能。为促使学生在新材料、新情境、新问题面前勇敢地质疑,提出问题。改变学生传统的“接受学习”方式,建立一种让学生“主动参与、乐于研究、交流合作”的学习方式。探究性实验教学的开展,能在已有的基础上有效地激励学生的个性和已有经验得到充分的发挥,改变过去由教师包揽教学的局面,给学生以更多的思考、探索、实践的时间和空间,训练学生学会独立和合作探究的能力。不但要能做引入性实验、验证性实验,还要能做探索性实验,不但要能做实验、巧做实验,还要能根据学习和社会生活中的碰到的事例提出问题、选择课题、设计实验,探究事物的运动规律。通过探究性实验的学习和研究,可帮助学生摆脱传统教学思想的束缚,鼓励学生的独立意识和创新精神,培养学生严格的科学思想和研究方法,提高建模能力,提高学生的情感、态度和价值观,延伸学力,展示学生的研究思路和才能。使学生的动手实践能力、学习理论的内部需要、学习水平等综合素质有较大提高。
二、初中物理探究性实验教学应注意的原则
1、探究性实验课题的选择,有较强的开放性、实践性、探究性,所以要注意不同学生的学习群体的认知结构的差异、学生的基础水平,做到有所区别、有所侧重、有的放矢。既要体现学生的自主性,也要结合教师的指导、参谋服务作用,创设师生平等、互相尊重、合作交流的教学氛围。从学习、社会生活生产中选择具有实际意义的事例作为课题,但并不是每一项知识都适合学生用探究方法来实验的,应根据具体情况,作合理的选择,使课题有较强的科学性和可行性,突出知识本身的特点,安排探究方向和重点,由易到难,逐步提高。使学生从中既能学到探究的思想方法,实践操作的本领,又能通过质疑、反思、实践操作,交流、讨论、归纳、修正数据获得成果,得到成功的愉悦。
2、任何实验必须根据确切的物理原理,如天平就是根据力矩平衡的原理设计制作的,这些实验原理可以是物理定理、定律或规律。探究实验是在学生学习了一定的基本概念、定理、规律,掌握了一定的仪器使用方法,控制变量的实验方法等基础上进行的,所以,设计和进行一个实验,必须有清晰的物理原理。这也是一个对学生所学知识的梳理、选择、整合的过程。
3、由于探究性实验中涉及较多的仪器器材的应用,有些还需学生自己动手制作相应的实验构件,所以要注意几个设计原则。
(1)科学性,科学的方案必须有科学的理论依据和正确的表
达方式。
(2)安全性,方案设计时必须考虑安全、可靠,不会对人和仪器、器材造成伤害或损害。学生由于生活实践经验不足,有时考虑会欠妥,所以,教师在安全方面必须予以指导、提醒和把关。
(3)可操作性,方案的设计应便于操作、观察、数据测定、数据处理,以便得出正确的科学的结果。
(4)精确性,所使用的仪器应选择相应的精密度,操作人员应把握正确的观察测量方法,如在测时、测距要能读取正确的数据。尽可能选择误差小的方案,并在实验具体实施前应对方案进行评估,使实验误差控制在允许的范围内。
三、初中物理探究性实验教学的几种教学模式
1、验证性实验的探究
验证性实验是通过给定的实验题目、材料用具、方法步骤,学生按照步骤操作,验证教师讲解过的结论或概念。如:“密度”的概念是初中物理中的一个重要概念之一。对这个概念的教学,就是一个探究式的教学过程,但是教师在教学时,应该加强指导,因为这个实验应用到“控制变量法”这个实验方法,所以教师最好抓住有经验的学生分配到各个小组去引导全部学生对密度的概念的学习。大家都知道密度=质量/体积 ,要弄懂密度这个概念,就必须搞清楚质量和体积的关系,必须弄清楚控制变量法,教师可以这样进行启发和引导:①物体的质量和体积之间有什么关系? ②同种物体,质量相同,体积呢? ③同种物体,体积相同,质量呢?
④不同物体,质量相同,体积呢? ⑤不同物体,体积相同,质量呢? ⑥同种物质所组成的不同物体,其质量与体积比值的大小是否相同或相近呢? ⑦不同物质所组成的物体,其质量与体积的比值的大小是否相同? ⑧如果换几个其他物体,重复实验,结果会怎样? 教师通过设置这些问题,激发学生的思维,使得学生能够思考如何去实验,边实验边思考,而不是单纯的照搬,硬套。使学生养成探究实验的良好习惯。
2、指导性的探究实验教学
指导性的探究实验是常见的探究式教学模式。探究的课题往往是给定的,教材中也会给出探究的指导方案,只需教师在探究过程的每一个环节给予必要的指导。例如:在教学“探究电流的大小与电压、电阻的关系”一节时,教材明确地给出了探究的课题,实验材料的准备,实验步骤的设计,实验数据的记录表格,同时也给出了学生指导性很强的思考题目等。在动手实验时,教师要指导学生回顾电压表和电流表的使用,回顾控制变量法,强调电路的连接要正确,要准确读数、记录、认真分析,总结实验结论。这样学生才能理解到探究性实验的内涵和其中所蕴涵的科学方法。
这里需要注意的是,指导性的探究实验是教师热衷的一种探究性教学模式,但是要切记不要为了探究而探究,全部交给学生,忽略教师的指导性。
3、开放式的探究性实验教学
开放性的探究性实验教学是探究的最高层次的探究。从探究课题的选择确定、方案的制定、实验的操作、结果的分析处理到结论的总结、展示、交流,学生都有很大的自主性,完成的时间相对也比较长。在帮助学生掌握实验原理的基础上,允许学生用不同的器材、不同的实验步骤进行实验。在实验中,学生需要在各种因素中进行取舍,对所得信息进行筛选。这就要求学生在确定的目标下,有全局观点和善于妥协,在不同情况下善于应变,培养学生的应变能力,使学生分析、抽象概括、综合表达能力都得到训练和发展。例如:在学习了压强的知识以后,要求学生从生活中去探究影响压强大小的因素。这就需要组织学生以兴趣小组的形式利用课余时间开展一些探究,可以安排一个月的时间,要求各个小组写出实验报告,然后进行交流与探讨、总结。又如:在学习测量导体的电阻之后,教师可以提出测量电阻的方法很多,要求学生自己去探索,或者小组探究。这样让学生充分的动脑、动手、动口,发挥学生的主体作用,从而有利于学生创造性思维的激发,调动了学生的个性、自主性和创造性,增强主人翁精神,从被动接受知识到主动获取知识过程的转化。
四、初中物理探究性实验教学的成效
1、物理探究性实验的开设,加深了学生对物理概念和物理规律的理解。物理知识来源于实践,特别是科学实验的实践,通过创设一种类似于学术或学科研究的情境,使之与前人探索物理知识或规律的过程有许多相似之处,让学生在实验中发掘已有经
验,运用已学知识,感悟和体会研究物理的思想和方法。通过问题的提出、方案的选择,培养了学生的扩散思维,通过方案的评估、确定,又培养了学生的聚敛思维。这整个讨论、交流、实验的过程,也正是学生对所学物理知识、物理规律的梳理、整合、重组的过程,通过探究实验,也使部分学习优秀的学生发现学习中存在的缺陷和不足,开始努力予以改进
2、探究性实验教学,培养了学生的科学态度和研究问题的探究能力,动手操作的实践能力。通过问题的提出、方案的选择、设计,仪器设备的选择操作,实验需用构件的动手制作,数据的收集处理,归纳推理等系列训练,使学生的个性、兴趣爱好和已有经验得到充分的发挥,观察能力、实践操作能力得到提高。建模能力和空间想象能力的提高,使学生能对不同设计方案进行可行性评估,舍去不科学的或虽理论上成立但实践操作上不可行或不精确的方案,这种灵活的思维方式,使学生跳出了死读书的怪圈。也为学生的后续学习、创新精神、实践能力和可持续发展打下了良好的基础。
3、探究性实验促成了学生的解题能力。学生学习物理,做练习题是不可缺少的重要一环,是帮助学生理解巩固物理知识的重要手段之一。有些学生往往有这种感觉,听教师讲解时懂了,自己解题时却又不行了。特别使碰到与实际联系密切的问题更是无从下手。究其原因,就是学生对自然现象和生活中的物理现象疏于观察,缺少联想,不会灵活运用已有知识。通过探究性实验 的设计、操作,能引导学生把所学知识与实际现象联系起来,建立起清晰的物理模型和物理情境,提高分析问题的空间想象能力,有利于克服片面性,拓展解题思路。比照探究性实验开展前后,学生的解题思路和能力有了相当大的提高。
五、初中物理探究性实验教学中应注意的问题。
1、教师要领着学生探究,体验探究过程
由于刚开始进行探究性学习,学生对如何选定课题,如何选择适当的方法开展研究,如何结题汇报都一无所知,所以需要在教师的带领下与学生共同进行研究,让学生通过几次不同探究方式的学习实践,学到探究学习的基本方法步骤。、指导学生自主学习,激发学生学习物理的兴趣
2、教师要让学生尝试局部探究,形成探究能力
经过教师的激发、指导并带领学生开展探究学习的活动实践后,许多学生对探究学习有了一个直观的认识,并初步了解了研究的基本方法。这时指导教师可以尝试让学生自己进行选题练习;调查、观察、实验等探究方法练习;实验报告及调查报告写作等单项性的自主探究活动,为下一步完整地进行自主的探究型课程学习打下基础。
3、教师要让学生自主探究,提高探究能力
由于经历了第一阶段和第二阶段的学习,学生们对探究学习的基本方法已初步掌握。这时就可以尝试让学生大胆地开展探究性学习。但学生的能力毕竟有限,所以,在这一阶段的学习中还
是离不开指导教师的指导。根据教师指导的对象、内容不同,指导可分为集体指导和个别指导两种。集体指导主要针对学生开展探究学习中的共同问题以班级、年级甚至学校的组织形式对学生进行的全员指导活动。个别指导是指教师对不同的课题小组个别进行的指导活动。它与集体指导相比,着重于解决学生在开展探究学习中出现的个别化问题。个别指导是初中探究型课程实施中教师最为主要的指导形式。由于学生在探究学习过程中存在着许多不确定因素,需要指导教师及时了解,并给予必要的帮助和支持,才能保证学习活动能顺利地开展下去。
4、教师要在开展探究活动中,培养学生的合作精神 初中物理新课标强调观察、实验、探究、运用,教学中开展探究活动,培养学生的综合能力和合作精神。引导学生学会科学探究,即模仿科学家的探究方法,重视探究的过程、方法和步骤,探究学生未知的知识。在实施素质教育的过程中,初中物理教学主要是以探究性方法为主,注意对整个物理概念和结论的过程的探究,通过提出疑问、设计方案、思考解决、动手操作、得出结论等具体步骤,让学生自主地参与教学的整个过程。
5、教师要注重挖掘生活素材,拓展探究性实验的空间 物理知识本来就起源于日常生活中的观察,并在观察的基础上通过探究实验归纳总结起来形成的,不管是城市或农村的日常生活,都接触到大量的物理现象。比如,我们大多数同学都依赖自行车上学和回家。我们可以引导思考这样一个问题,自行车上
应用了那一些我们目前阶段所学的物理知识呢?他们在物理老师的指导下,对自行车进行了仔细的观察和研究,发现了自行车中应用了多种物理知识,并对以下问题进行探究:①在自行车前进过程中,前后轮都受到地面的摩擦力作用,若人在对踏板施加力的作用,则自行车后轮相对地面有向后运动的趋势,则它受到地面向前作用的摩擦力F1,前轮相对于地面有向前运动趋势受到地面向后摩擦力F2;②我们仔细观察了自行车的构造,发现在自行车的脚踏板与大齿轮盘之间,大齿轮盘和后轮小齿轮盘之间,以及车把和前轮之间在制造上都应用了杠杆的知识; ③在自行车坐椅下有一排弹簧,这一排弹簧在自行车前进过程中起减震作用,它使坐在上面的人感觉就舒服。
自行车虽然看似很简单和普通,但在它上面应用了很多的物理知识,我们只是结合初中力学知识进行了研究,难免不全面,但随着知识的增加,我想会发现更多的知识。
实
验
方
案
五华县大都中学
张荣忠 二 ○ 一 二 年 九 月
《在新课标下如何提高初中物理教学效率》实验方案
五华县大都中学
张荣忠
一、课题的提出
我们提出《在新课标下如何提高初中物理教学效率》这一课题的原因是:第一、我校是一所地处偏僻的农村学校,从我07年进校一直到今年,我个人觉得学校的办学条件简陋,办学水平低下,部分学生厌学、生源外流现象十分严重,学生中“不同智”现象越来越突出,我校的教学成绩相对滞后。摆在我们面前的一个最大难题就是如何通过有效的教学手段或策略使这些学生能得以提高,我们认为,我校的现实迫使我们要做这方面的实践和研究。第二、课程改革越来越注重学生学习积极性的调动,重视人的发展和培养,注重人文主义的教育。它的最大特点就是不是仅注重知识研究的结果,而是更重视研究知识的过程;不是仅注重知识的传授,而是更重视学生自主学习知识的能力;不是课堂上教师为中心,而是重视师生的互动性学习。第三,科研应该为实践服务,我们的实践是教与学,也就是说,要通过我们教师的教学,有效地提高学生的知识水平,能力水平,提升我们整体的水平,能在新课程改革中取得实质性的好成绩,那就不会辜负大都父老乡亲对我们的厚望。从这一点上说,我们更应该实事求是,认真地去进行这一课题的研究。
二、实验假设与理论依据
1.实验假设:通过有效的教学手段或教学策略,调动学生学习的积极性,优化物理教学过程,重视学生自主学习知识能力的培养,有效地提高学生的知识水平,能力水平,提高物理教学效率与质量。
2.理论依据:
(1)马克思主义理论对人的发展问题的认识
马克思主义理论认为:人的根本基础是人具有主观能动性能从事自觉的活动,可驾驭自身的发展。教育是人发展自身的实践活动,作为主体和能动的人所接受的教育应该是主动发展的教育,而不是被动的教育。因此,教育必须使学生以其自身发展的主动意识参与全过程。
(2)实事求是,从实际出发。我们提出这一课题的另一理论依据是,著名教育家的理论阐述。如法国教育家卢梭认为:“教育的艺术是使学生喜欢你所教的东西”。英国哲学家、教育家罗素也认为“教育是一种很难传授的艺术”。现代教育家、全国特级教师魏书生也说“教师的工作就是有效地教育学生掌握知识,提高能力,成为社会有用的人”。等等许多教育家的著作为我们的实践与研究提供了坚实的理论基础。在课题研究中,我们会以人的全面发展、可持续发展理论为指导,以现代教学价值论,运用现代教学结构理论和建构主义理论为依据。
三、实验目标
提高初中物理教学效率,这里的“效率”,并不是指教师有没有教完内容或教得认真不认真,而是指学生有没有学到什么或学生学得好不好。因此我们作为一线教师应该努力从以下三个方面去做:首先要引起学生学习的意向,即教师需 要激发学生的学习动机,教学是在学生“想学”的心理基础上展开的;其次是明确学生们要达到的目标和所学的内容,即教师要让学生知道学到什么程度以及学什么,学生只有知道了自己学什么或学到什么程度,才会有意识地主动参与教学;再次是采用易于学生理解的方式,即教学语言有自己的独特性——让学生听清楚、听明白,因此,“提高初中物理教学效率”是为了提高教师的工作效益和学生的学习效率,强化过程评价和目标管理的一种现代教学理念。
四、实验对象、方法及手段
1.实验对象:大都中学初三级全体学生
2.实验方法:
(1)运用群体优化法:课题组成员分工负责研究内容,有分有合。
(2)调查法:通过听课、座谈、问卷调查等手段搞清目前初中物理课堂教学现状,并经过综合分析,找出影响物理教学效率的症结所在。
(3)资料法:利用图书馆和校园网,查阅有关资料,借助前人的理论和经验,指导我们的实验研究,为课题研究提供丰富详尽的背景资料,并更新了课题组成员的教育观念。
(4)培训学习法:首先由部分课题组成员外出到兴华中学、华新中学、实验中学、双华中学等兄弟学校参观学习,全体课题组成员共同学习他们带回的学习内容及体会,进一步提高认识,转变教育思想。
(5)经验总结法:重视资料积累,及时撰写阶段性小结。积极参加市级教研活动,论文、教案评比活动;在校内开展公开课观摩学习。边实践边研究边总结,遵循实践→理论→再实践→再理论的认识过程,采用个别到一般,由表及里,由此及彼,去伪存真,去粗取精的分析处理方法。
3.检测手段:(1)评估的方法:①观察法:观察学生课内课外的表现和知识掌握、觉悟提高的情况。②问卷调查法:通过每一学期末的问卷调查让学生对自己的教学进行实事求是的评价。③考试法:通过市县组织的权威考试了解教学情况。
(2)评估资料的积累:记名问卷调查要求学生将评估情况抄在本期物理作业本第一页上;无记名问卷调查情况由教师统计整理保存。权威考试交学校教导处存档备查。平时观察情况通过写教学后记保存。
(3)评估结果的分析:通过评估结果的分析,定期写出阶段心得体会或经验总结,写出完整的实验报告、论文。
五、实验原则
根据物理课教学目的与任务以及实验目标,必须遵循以下原则:
1、以现代教育学、心理学、认识论为理论指导原则,优化教学过程。
2、教师诱导,学生探索的原则。教师的主要任务在于启发诱导,科学提出讨论的问题,培养学生上物理课的兴趣,调动学生学习的积极性、主动性。
3、立足于课堂教学解决问题的原则,不增加学生负担。
4、实事求是的原则。以研究学生为基点,认真积累材料,如实作出分析。
六、实验内容
1、备课策略的研究。这是上课的第一步。老师的备课,再也不能象过去单纯的为传授知识而上课,而要把学生放在第一位,调动学生积极性,让他们主动 地去学习。而备课中,就应当重视上课过程的设计。例如,标明所授课的题目;从知识能力、情感等诸方面提出教学本课的要达到的目标;突出重点难点;教学中所运用的主要教学方法和教学手段;以及可能会出现的问题讨论、解决以及课时安排等。
2、上课策略的研究。“教学”是教师和学生的双边活动过程,在这个过程中,教师与学生要有充分的合作,教法与学法要有很好的融合。在上课策略上我们教师要消除学生的几个障碍;我们首先要消除学生的知识障碍。由于过去的知识没有学好、没有弄懂、或者产生遗忘,学生在学习后面知识时,产生这种障碍。我们教师要进行知识补救、知识沟通,或者有针对性的进行补救等等。我们也要消除学生的方法障碍。学生自主学习指导不好,往往使学生一筹莫展,常不知从哪里入手。这时我们教师要从方法上给予指导、点拨开窍,增强他们学习的主动性,也让学生尝到解决问题的甜头。我们还要消除学生的思维障碍。一些学生思维不活,特别是先入为主的思维定势,思维不能突破固有的模式,对此我们教师要进行思维沟通,使他们能从多种思维中,爆发出智慧的火花,领悟到“思考是人生最大的快乐”。我们更要消除学生立志障碍。现在的学生任务重、作业多,学生容易产生畏难情绪,有时学生对疑难问题缺乏钻研精神;有些学生上课坐不住等都属于学习中的意志障碍。因此,我们教师在给学生讲课时,要巩固他们学习的信心,多鼓励他们微小进步,这样才能排除学生立志障碍。一句话,教师上课一定要研究学生。“教师不了解学生的内心世界,就没有教育。”教师在课堂上的确要推心置腹。
3、自主学习的研究。在教学活动这个特殊的认识过程中,学生自始至终处于主动地位。学习,是学生的学习,教师是不能包办代替的。学生是教学过程中的主要认识者。教师组织任何教学活动,是为了让学生认识,是为了使他们掌握知识。离开了学生就不可能有教学活动。学生学习具有能动性。只有他们的积极性、主动性、创造性发挥出来,才能掌握教材,思考,融会贯通,才能达到教学目标,落实教学要求,保证教学质量。
4、探索提高课堂教学效率的途径,转变学生多年养成的习惯“听”教师讲课的“惰性”,培养学生积极主动的探索参与意识,从而培养学生的创新精神和实践能力。
子课题
(一)课堂“有效教学”模式的探索
1、备课策略的研究
2、课堂教学策略的研究
3、自主学习策略的研究
4、反馈策略的研究
(二)教师指导下的合作学习策略的研究
1、怎样实现学生之间的互动?
2、培养合作学习品质和能力的研究
3、如何从合作学习中提高效率?
(三)如何在建立新型的师生关系?
1、新型的师生关系心理因素的分析
2、民主、和谐的师生关系在创新教育中的作用
(四)在情感、态度、价值观的培养中如何实现知识的建构和运用?
1、怎样以知识为载体实现情感、态度、价值观的“三维”目标
2、综合实践课程教学策略的研究
(五)“提高初中物理教学效率”中过程评价的研究
1、过程评价的目标研究
2、课堂教学评估的研究
3、过程评价的研究与实践
七、实验过程
1、每学期以备课组为单位,深入学习有关新课标文件,学习有关理论,认识这一课题研究的必要性和重要性。
2、以备课组为单位,各领取一个小课题进行研究,并结合学科特点,制定出相关的研究方案或计划。
3、以一个学期为一个阶段,进行阶段性小结。小结分三部分:(1)研究的过程和实施方法;(2)研究的成果或经验;(3)理论的上升或论文。
实验步骤及时间:
第一阶段:调查研究阶段(2012.9——2013.1)成立课题组,制定方案。对相关文献进行查索研究。
第二阶段:实践研究阶段(2013.3——2014.1)在实践年级中,收集实践资料,及时发现问题适当调整,开课研讨,总结提高,提炼创设双主题互动式教学模式有效性的范例。
第三阶段:研究总结阶段(2014.3——2015.1)对实践工作及效果进行评价,整理课题研究资料进行归因分析,撰写中期研究报告和研究论文。
第四阶段:总结阶段(2015.3——2015.6)撰写研究报告,结题验收。
八、保证措施
人力保障:以课题组为核心,加强与校内外教师一起开展合作研究,形成优势互补的研究队伍。
物力保障:学校为课题研究自筹经费,并提供必要的设施、设备、信息资料、实验研究对象等。
九、成果表现形式
阶段性成果:优质课、论文、教学案例、教学反思、阶段性总结。终结性成果:课题研究报告等。
十、课题组构成
1、课题研究结构:
课题负责人:张荣忠
课题组成员:廖兴华、廖木龙、缪国兴、徐辉杰
2、课题组成员分工:
(1)张荣忠:总负责研究工作、课题实施全过程、理论分析、负责搜集整理与本课题有关的理论依据和经验材料,修改和审定研究论文和研究报告;
摘 要:在初中物理实验探究中,有13个应用了橡皮泥,不但对学校实验器材进行了填补、改进,使得实验操作更加简单、现象更加明显,而且大大提高了学生学习物理的兴趣.关键词:实验探究;橡皮泥;就地取材
作者简介:徐蔼丽(1976-),女,甘肃会宁人,理学学士学位,中学高级教师,主要研究方向是“初中物理简易微型实验实践与研究”.物理是一门以观察和实验为基础的科学.做好实验对学生理解物理概念和规律非常重要,同时它又是达成物理教学目标的一个必不可少的途径.但是有些学校由于缺少实验器材使得好多实验都无法进行,教师只能以讲代做,学生没有实际操作的机会,对一些实验现象只能通过想象去记忆,使教和学的效果大打折扣.如果能够充分利用身边的材料,自己动手设计实验,用土实验代替洋实验不仅可以解决实验器材缺乏的问题,又能使学生更好地理解所学的规律、激发动手能力、提高创造能力,还能使他们切身体会到物理就在身边、感到物理非常有趣,从而达到现成器材不能达到的目的.例如,橡皮泥几乎是每个同学儿时最喜欢的玩具之一,明明是圆柱体的橡皮泥,可在她(他)们的手里,一会儿变成了“好吃的”香蕉、面包、花生等,一会儿变成了“好玩的”羽毛球、雨花石、救生圈等,不一会儿又变成了“可爱的”乌龟、金鱼、小鸟等,不胜枚举.由于橡皮泥的可塑性,在初中物理学习中同样得到老师和同学们的青睐.下面按北师大版初中物理教材编排的顺序依次介绍.实验探究1:探究――物体的质量与形状是否无关?用天平称出圆柱体橡皮泥的质量,再把它捏成圆球、长方体等不同的形状,用天平依次称出它的质量,发现都是相等,说明物体的质量与形状无关.实验探究2:探究――同种物质的密度与质量、体积是否有关?用天平测出橡皮泥的质量m,在量筒中盛体积为V1的水,用细线系住橡皮泥并把它完全浸没在水中,测得总体积为V2.则橡皮泥的密度ρ=mV2-V1.类似的,再分别把两块、三块橡皮泥捏到一起测出其密度.最后,分析数据,总结结论:在状态、温度、压强等相同条件下,同种物质的密度相同,与质量的多少及体积的大小无关.实验探究3:探究――影子的形成原因.把一长圆柱体橡皮泥立在桌面上,用一小手电筒在不同方位照射,观察得到:由于光在同种均匀的介质沿直线传播,在不透明体的背面形成影子.实验探究4:改进“探究――平面镜成像的特点”的实验器材.教材中所述的实验如图1所示,在水平桌面上铺一张方格纸,把一薄玻璃板竖直固定在纸上.将点燃的蜡烛A立在纸上,将另一相同的未点燃的蜡烛B放在玻璃板后面与蜡烛A的像重合之处.观察像与物的大小关系,测量像、物到玻璃板的距离,等等.用蜡烛做此实验有四点不便.第一、实验开始时,点燃的蜡烛A不好固定.第二、实验过程中,蜡烛A容易跌倒而引发火灾.第三、蜡烛A在移动的过程中,往往会有高温液体从侧壁流下而发生烫伤现象.第四、随着实验的进行,蜡烛A逐渐变短,为了保持两根蜡烛完全相同,将蜡烛B也要随之切短,造成了材料的浪费.而假如用两块完全相同的橡皮泥代替蜡烛A、B,则上述问题都随之迎刃而解.实验探究5:探究――力的两种作用效果.用力捏一块橡皮泥,观察到它的形状发生了改变.用力推一块橡皮泥,可使它由静止变得运动、由运动变得静止、或者改变运动的方向.总结得到,力的两种作用效果是:力可以改变物体的形状,也可以改变物体的运动状态.实验探究6:探究――塑性、塑性形变的概念.用力捏一?K圆柱体橡皮泥,观察到它发生了形变,松开手后它不能恢复到原来的形状.像这样,物体受力发生了形变,撤去外力后不能恢复原状的性质叫做塑性,也叫做范性;撤去外力后不能恢复原状的形变叫做塑性形变、也叫做范性形变.实验探究7:探究――滚动摩擦与滑动摩擦的大小关系.取两块相同的橡皮泥,一个捏成圆球,另一个捏成长方体.用一直尺同时推二者以相同的速度前进,撤去直尺后,可观察到,长方体向前滑动的距离较近,圆球向前滚动的距离较远.运动的物体最终停下来,是由于受到了摩擦力的作用.运动的距离远近不同,说明物体受到的摩擦力的大小不同.因此得出结论:在压力大小相同、接触面粗糙程度相同的条件下,滚动摩擦小于滑动摩擦.实验探究8:探究――大气压强的存在.把一块橡皮泥平压到竖直的玻璃板上,观察到橡皮泥不掉下来,依此证明大气压强的存在.实验探究9:探究――浮力的大小与液体的密度是否有关?把橡皮泥放入水中下沉,浮力小于重力.把同一块橡皮泥放入浓盐水中漂浮,浮力等于重力.前后比较,重力大小不变,浮力增大,定性说明浸在在液体中的物体受到的浮力的大小与液体的密度有关.实验探究10:探究――影响浮力大小的因素.用细线系住橡皮泥挂在弹簧测力计下,测出橡皮泥受到的重力G物,再把橡皮泥分别浸没在水中、浓盐水中,读出弹簧测力计的示数F拉,则橡皮泥受到的浮力F浮=G物-F拉.与之类似,把同一块橡皮泥分别一半、全部浸在水中,也计算出橡皮泥两次受到的浮力.分析数据,总结结论:影响浮力大小的两个因素是液体的密度和物体排开的液体的体积.实验探究11:探究――浮力的大小与物体的形状是否有关?把同一块橡皮泥分别捏成圆球、长方体浸没在水中,利用公式F浮=G物-F拉计算出橡皮泥两次受到的浮力,发现两次浮力大小相等,从而得到结论:浸没在液体中的物体受到的浮力的大小与物体的形状无关.实验探究12:探究――轮船的制造原理.由于铁的密度大于水的密度,所以铁块在水中会下沉,那么为什么用钢铁制成的轮船却能漂浮在水面上呢? 把实心的橡皮泥放入水中,看到它下沉,沉到水底,受到的浮力小于重力.用镊子把橡皮泥从水中夹出,捏扁成一片,再把边缘一点一点折起一些,使中间空出,即把它做成“空心”的.口朝上放入水中,看到它现在是漂浮在水面上,受到的浮力等于重力.总结这个实验,我们得到:要使密度大于水的材料制成的物体能够浮在水面上,需要把它做成“空心”的,以排开更多的水,增大受到的浮力,从而浮在水面上.这就是轮船的制造原理.实验探究13:探究――绝缘体的导电性能.如图2所示,把电池组、灯泡、开关用导线连接起来,把一块橡皮泥接到导线夹A、B之间,闭合开关,观察到灯泡不发光.从而说明:橡皮泥是绝缘体,绝缘体不容易导电.通过以上实验,使我们深刻地体会到把橡皮泥应用在初中物理实验中时,操作更加简单、现象更加明显,真可谓是小材大用.其实很多就在我们身边的物体都可能成为我们很有用的实验器材.比如,取两个外观相同的火柴盒,放到相同的桌面上,用大小相同的力对二者吹气.观察到一个已飞出很远,而另一个几乎纹丝不动,为什么呢?原来一个是空的,质量较小,另一个装满小石子,质量较大.质量大的物体具有的惯性大,运动状态不容易改变.此实验是不是很有趣呢?再比如,用大针筒逐渐抽出空塑料瓶中的气体,可清楚地观察到塑料瓶逐渐变瘪,从而有力地证明了大气压的存在.等等,类似的例子举不胜举,也深受初中生的喜爱.总之,只要我们有一颗上进的红心、有一双善于发现的眼睛、有一对勤劳的双手,就地取材,自制教具,我们的物理课堂距高效课堂的目标也就指日可待了.参考文献:
纵观国内, 新课程改革正在荡涤传统教学;放眼全球, 新技术正在酝酿教育的革命。大学的“慕课”和基础教育的“翻转课堂”正朝我们猛烈袭来!
“翻转课堂”颠覆了传统课堂, 它由教师事先制作好放在网上的微视频和与之配套的学习任务单, 让学生在家中通过计算机或者智能手机, 借助于任务单在线观看微视频学习知识, 第二天课堂上做练习、小组合作探究、讨论展示来内化知识。
相比传统课堂, “翻转课堂”的优势有:①给学生“瑞士奶酪式”知识建构时间。②学生在学习时遇到困难, 可以上网查找、向同伴求助或者在线反馈给教师。③课堂上, 教师能在学生最需要的时候及时给予学生一对一指导。④学生学习不受时间、地点的限制, 随时拿起手机就能愉悦轻松地学习。
物理实验探究课能否进行“翻转课堂”
物理是建立在实验基础上的自然学科, 让学生经历实验探究对三维目标的达成具有举足轻重的作用。但传统课堂中由于时间的原因, 教师能留给学生自己探究的时间并不多, 也无法真正培养学生的科学素养。但如果教师把知识讲授前移, 通过“翻转课堂”的视频和任务单, 引导学生思考, 在课堂上再内化知识, 拓展探究。由于学生从规律的获得到知识的运用有一个“间隙”, 这样学生对知识的理解就能深刻得多。
因此, 物理实验探究课更应该进行“翻转课堂”, 给予学生完整的科学探究过程, 给予学生从看到实验现象到理解规律的一个“瑞士奶酪式”知识建构时间。
结合物理《磁体与磁场》分析如何进行“翻转课堂”
1.研读课标、教材, 研究学生, 概要设计课前课堂任务
物理课标对《磁体与磁场》这部分内容的要求是:了解物质的磁性和磁化现象, 通过实验认识磁场。学生的基础是小学自然中已学过磁体的性质, 没学过磁场。我们教研组设计课前课堂的任务分配, 在讨论中, 有两种方案。方案一, 磁体性质制作微课, 而磁场在课堂中探究。方案二, 磁体的性质和磁场中的一部分制作成微课, 其中磁场部分视频中只探究条形磁体和马蹄形磁体周围的磁场, 其余的在课堂中探究。传统课堂由于时间问题和学生操作步骤不熟练, 只能做条形磁体、马蹄形磁体周围磁场, 其余则由教师直接告诉学生, 很难给予学生完整的探究过程。而通过“翻转课堂”课前的微视频, 可以让学生知道探究磁体周围磁场的实验步骤, 同时知道部分条形磁体与磁场的知识, 然后课堂中通过探究其余各种磁体及磁场来深入全面的内化知识, 所以最终我们选择了方案二。
2.制作任务单和微视频
任务单对学习微视频起引领作用。任务单包括三方面:①提出学完视频达到的目标;②列出看视频的任务, 以任务驱动, 问题导向;③学习困惑。
在制作微视频时, 开始我们选择的是PPT加录屏软件, 先制作好PPT, 然后录屏。由于本课探究的小实验很多, 共有十多个实验探究视频, 需要事先从网络上找出来, 由于这些素材来源不同, 导致清晰度、风格差异很大, 所以最后合成的效果不好, 毫无美感。如果想要拍摄清晰度高、画面流畅的视频, 最为简便的拍摄工具是智能手机。于是, 我们决定用手机拍摄视频。在撰写脚本的过程中应考虑学生视觉注意规律, 去除任何无关场景, 突出重点部位, 设计如何布置场景、如何演示实验、如何讲解、如何切换实验器材。最终分两个场景拍摄, 场景一拍摄磁体的性质的演示实验, 场景二拍摄磁体周围的磁场。然后用软件“会声会影”处理合成, 在合成中加入动态文字, 这些文字有的是引发学生思考, 有的起提示作用, 有的则是让学生暂停去完成任务单。由于学生注意力特点的限制, 视频要能控制在10分钟以内, 所以时间要充分考虑到分秒。
3.进行课堂设计
在得到学生学完微视频的反馈基础上, 进行教学课堂设计。通过练习和拓展实验内化知识。具体组成为:①自主学习检测, 目的是看学生学习微视频掌握情况, 时间控制在5分钟。②课堂作业。题型包括基础题和提高题, 学生在做练习时, 教师及时发现有困难的学生并给予一对一的辅导, 时间10分钟。③协作探究展示。作业中有困难的题目, 小组合作探究、讨论展示, 时间5分钟。④课堂拓展实验探究:a.探究市场上的“儿童磁性写字板”;b.探究同名磁极和异名磁极间的磁场, 运用学过的知识, 学生自己探究其余的磁体和磁场, 既能提高学生技能、激发兴趣, 又能深化和丰富已有知识, 时间15分钟。⑤课堂练习总结, 时间10分钟。
4.任务单、微视频的网络发布
网络发布可以通过邮箱、博客、微博、微信、QQ甚至商用教学平台, 考虑实际情况, 没有商用教学平台, 因为学生QQ非常普及, 所以我们采取的是建立QQ群, 让学生加入该群, 把微视频和任务单发布到共享文件中供学生下载。学生学好后把完成的任务单, 通过私聊的方式传给作为群主的我, 我在群里及时公布已交任务单的同学以及做得好的同学, 同时引导学生在群里在线交流学习体会和困惑。
对于“翻转课堂”, 教师首先要更新观念, 学知识在课前、内化知识在课堂。然后设计任务单, 任务要设计得可以操作, 不用考试题目代替问题, 发挥问题在学生看视频时的导向作用。精彩高效的微视频是关键, 要根据学生注意力变化规律来设计, 始终使最重要的内容不断吸引着学生, 去除一切无关信息。在课堂的练习过程中, 教师的观察很重要, 应及时发现最需要帮助的学生, 同时给予一对一的及时帮助。
摘要:“翻转课堂”课前学习知识, 课堂内化知识, 那么在物理实验探究课中如何实施呢?本文结合笔者的理论学习和实践, 就翻转课堂的概念、物理实验探究课进行翻转课堂的好处以及具体如何实施方面进行了阐述。
关键词:新课标;高中物理;探究式实验教学
无论是新教材还是旧教材,物理作为一门自然学科,在课堂教学中都应采取探究式实验教学模式,进而调动学生学习的自主性,有效地将物理知识与实践相联系,通过学生的自主探究来锻炼其发现问题、解决问题的能力。然而,在传统教学中,受应试教育的影响,在高中阶段,教师大都采取的是“题海战术”,一味地追求学生的考试成绩,忽略了课堂教学中学生的主体作用。现如今,随着新课改的实施,物理课堂教学改革的主要内容在于:凸显学生的主体性,开展探究式教学模式。其作用在于引导学生通过自主探究来感受、体验物理学科的价值所在,从而逐渐提高其正确的科学素养。
而所谓探究式实验教学,指的是:在教师的指导下,学生应用已经学过的知识,自己设计实验,或在教师的指导下通过实验来探索物理规律,从而获得新知识并且加以应用的方法。在此,笔者以“楞次定律”一课为例,来探讨探究式实验教学在课堂教学中实施的具体步骤。
一、创设情境,引出研究课题
“楞次定律”作为电磁学的一个重要定律,在教学中,单纯地讲授理论知识,学生很难理解,并且对此感觉到枯燥。因此,需要教师结合教学内容,创设教学情境,诱导学生自主探究的欲望,在教学中笔者采取的是问题式情境,即通过创设问题情境,来激发学生的兴趣。如:感应电流产生的条件是什么?用所给实验仪器能否产生感应电流?如果能,请设计电路,并证明电流的存在。引起闭合线圈中磁通量的变化有几种方式?产生的感应电流是否也产生新的磁场?如果有,能否通过仪器用所学的知识判断产生的磁场的方向?通过实验研究由感应电流产生的磁场B和产生感应电流原磁场B磁通量变化之间的关系等等。
二、构建实验方案
通过提出的问题,让学生进行小组分析、讨论、总结解决问题的办法,而教师在他们讨论的过程中做引导者,引导学生结合问题的答案以及自己所掌握的知识来设计实验方案。在此,教师应提醒学生的是:在实验之前,让学生对原磁场通量变化以及电流表的指针偏转情况做好准确的判断,即:明确线圈的绕向以及感应电流磁场方向,进而根据相关的研究问题来画出电路图,并将实验表格列出来。
三、进行实验,分析、总结实验结果
根据设计的实验方案,来进行实验验证,待实验结束后,分析、总结表格和图中所体现的物理现象或者规律:感应电流产生的磁场与引起感应电流的原磁场的磁通量变化总是存在着阻碍作用,不是简单的相反,更不是阻止,因为磁场方向上有“增反减同”的变化。这样让学生通过自主探究实验,将对物理的感性认识升华为理性认识,最终掌握“楞次定律”的前因后果,加深对物理知识的理解,并且使学生在心理上产生一种成功的喜悦感,调动学生学习物理的自信心和积极性。
在物理教学中,实验始终贯穿其中,是物理教学的重要环节之一,同时也是培养学生科学素养、创新意识、实践能力的重要途径。因此,作为物理教师,在教学过程中应积极开发实验资源,并将实验与科学探究有效地结合起来,形成物理新课标下的主旋律,引导学生自主地、科学地、顺利地深入探究,最大限度地实现课堂教学的有效性,进而不断提高学生的科学素养和人文素养。
参考文献:
[1]乔际平,邢红军.物理教育心理学[M].南宁:广西教育出版社,2002.
[2]朱龙祥.物理教学思维方式[M].北京:首都师范大学出版社,2000.
[3]查有梁.物理教学论[M].南宁:广西教育出版社,1996.
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