发布时间:2023-10-07 15:40:58
导语:想要提升您的写作水平,创作出令人难忘的文章?我们精心为您整理的13篇初中物理实验方法范例,将为您的写作提供有力的支持和灵感!
(1)控制变量法:为了研究物理量与影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,然后再综合起来得出规律的法。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍
(2)等效替代法:研究某一个物理现象和规律时,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当,不仅能顺利得出结论,而且容易被学生接受和理解。
(3)转换法:有的物理量不便于直接测量,物理现象不便于直接观察,通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象,从而获得结论的方法。
(4)类比法:类比法是一种推理方法。为了把要表达的物理问题说清楚,往往可用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明抽象的、无形的、陌生的事物,通过借助于一个比较熟悉的对象的某些特征,去理解和掌握另一个有相似性的对象的某些特征。
(5)图像法:图像是一个数学概念,用来表示一个量随另一个量的变化关系,很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况,因此图像在物理中有着广泛的应用。在实验中,运用图像来处理实验数据,探究内在的物理规律,具有独特之处。
(6)理想化方法:指在物理教学中通过想象建立模型和进行实验的一种科学方法。可分为理想化模型和理想化实验。理想化模型就是指把复杂的问题简单化,把研究对象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理去再现原形的本质的东西,构成理想化的物理模型。这是一种重要的物理研究方法。
(7)对比法:“比较”是人们常用的探究方法,是找出事物之间的差异点和共同点的研究方法,比较事物间的相同特征或相异特征。
下面就初中物理实验《探究影响导体电阻大小的因素》中运用的探究方法——控制变量法,来谈谈怎样进行探究实验方法的教学,希望能起到抛砖引玉的作用。
一、作为教师,你首先要明确该实验用哪种实验方法最合适,也就是说先要确定实验方法。这就要求你对各种实验方法都要有深入的认识,并有所研究。 二、在实验问题的提出时就开始渗透实验方法的思想,并让学生联系实验提出的问题和假设来寻找,并确定实验的变量。例如在《探究影响导体电阻大小的因素》实验教学中,当我们换用不同的电阻进行实验时,发现灯泡的亮度是不一样的,那样就可以提问“为什么灯泡的亮度不一样?”来引导学生去分析比较,得出影响导体电阻大小的因素可能是导体的材料、长度和横截面积,还有温度,从而确定该实验的变量。
三、确定变量后,要引导学生用怎样的实验方法进行实验。在该实验中,我们确定了四个实验的变量,那么我们就可以提问“我们怎样才能知道这些变量与电阻的关系?怎样进行研究?”让学生认识到,要研究每个变量与电阻的关系,就必须在每次实验中控制另外的变量保持不变。这样自然而然的,我们就可以提出实验要使用的实验方法——控制变量法。接着教师要把控制变量的思想介绍给学生,使学生逐步领悟到控制变量法的实质要领,为之后的实验方法的教学作好准备。
影响物理研究对象的因素往往是多方面、相互交错、共同起作用的,所以要想把握研究对象的特性,掌握事物变化的原因和规律,必须人为的制造一些条件,便于问题的研究.控制变量法就是控制其他因素不变,只让其中一个因素变化,来研究此因素的影响,是物理实验教学中常用的探究问题的方法.学生在初中物理教材就接触过,例如,导体的电阻大小与哪些因素有关?导体中的电流与导体两端电压和导体的电阻的关系,电热的大小与哪些因素有关等,都用到了控制变量法.物理中的许多实验,往往存在着多种变化的因素,为了研究它们之间的关系可以先控制一些量不变,依次研究某一个因素的影响.
物理学是一门以实验为主的学科,控制变量法是一种常用的、有效的探索物理规律的科学方法,通过控制变量法,我们可以研究出某个物理量与多个因素之间的定性、定量关系,从而得出普遍的规律.
二、图像法
物理学习离不开物理实验,在物理实验中应用图象法进行数据处理,不仅具有简明、直观的特点,而且还可以分析误差的成因,减小误差.
在探究速度随时间的变化规律中,运用图像法处理实验数据、分析实验特点,通过做图,分析图像,寻找规律.
在研究电流与电压、电阻关系的实验,画完图像就很直观反应出正比反比的关系;重力与质量的关系也用到图像;还有水沸腾的图像,很直观地反映出水沸腾时温度不变;晶体、非晶体熔化和凝固图像都增添了直观效果.
三、转换法
转换法就是在保证效果相同的前提下,将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象;将难以测量或难以测准的物理量转换为能够测量或能够测准的物理量的方法.转换法可以通过转换研究对象、空间角度、思维角度、物理过程、物理状态、时间角度等间接地解决问题.这对于学生的想象设计能力和创造性思维品质的培养是大有益处的.
如,测量摩擦力的大小,就是用弹簧测力计测出木块做匀速直线运动时的拉力,因为是匀速直线运动,根据二力平衡的知识,拉力的大小等于摩擦力的大小;研究声音的产生从纸片的跳动显示桌面或鼓面的振动;研究响度与振幅的关系的实验也用到了转换法从乒乓球被弹起的高度反映音叉振动的幅度等.
四、等效替代法
“等效替代法”是指在效果相同的前提下,把抽象、复杂的物理过程或现象变换成理想、简单的过程或现象来研究处理的方法. 当测量器材无法直接测量某个物理量时,就要设法用可以直接测量的物理量来取代不能直接测量的物理量,但要注意的是直接测量的与不能直接测量的物理量之间要有内在的联系.如做平面镜成像的实验,用两根等大的蜡烛,把没有点燃的蜡烛放在玻璃板后面,与前面点燃的蜡烛的像重合,用这个没点燃的蜡烛代替虚像,就可以把看不见的虚像位置确定下来,把抽象的问题直观化.其实这种方法自古有之——“曹冲称象”中曹冲就是运用了等效替代的方法,巧妙地测出了大象的质量.测量不规则容器的容积时,只需要把该容器装满水,测量水的体积即为该容器的容积等.
等效替代是物理实验成功重要的方法,物理学中的相关定律、定理、原理都是以替代思维为出发点的.
五、理想化法
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物理是一门以观察、实验为基础的自然科学,物理规律都是在观察和实验的基础上,认真总结和思考得来的。初中年龄段的学生精力充沛、活泼好动、勇于探索、求知欲和好奇心强,具有很强的创新潜能。作为一名物理教师,在教授学生物理知识过程中,如能正确的演示和指导学生实验,不仅能激发学生求知欲望,促进学生掌握知识、运用知识。还可以培养学生严谨求实的科学态度。作为物理教师在物理实验教学中,教师角色也应该从以往的那种“授业者”转变为“ 研究者、探索者、合作者、服务者”。正确引导学生能动手、思考,提出问题和质疑,并能解决问题,真正发挥物理实验教学的作用。
一、采用“合作参与”、“培养学生学习兴趣”、“放手让学生自己做的方式”的培养程序。
心理学研究表明:初中生能力形成必须经历一个过程,不可能在短时间内形成,因此,应根据循序渐进与分层递进的原则,我在教学中设计了以“合作参与,培养学生学习兴趣,放手让学生自己做”阶段标志的培养程序,使科学探究能力的培养实现科学化、系统化。
1.以“合作参与”的方式帮助学生自觉的学习之路
初二学生刚学物理知识,对物理有很大的好奇心和求知欲强,并且喜欢动手做实验,教学中遇到的第一个利用控制变量法设计的实验是影响蒸发快慢的因素。通过实验探究使他们体验到了科学工作者进行科学探究时的相似过程,体验到了科学探究兴趣,通过学习科学家的科学探究方法,领悟到了科学的思想和精神。
2.以“培养学生学习兴趣”的方式引入学生走上学习之路
物理实验具有动机功能,可以激发学生的物理学习兴趣,这是物理教学界的共识。因此如何增加物理实验的趣味性,成了中学物理教师必须关注和研究的一个问题。为此,本人创设了“趣味实验”、“课后小实验”等新的物理实验形式。
“趣味实验”系列:是指以生动、鲜明、新奇的实验现象来引发学生兴趣的一类实验。如声现象中的“木条听诊器听心跳声”,“土电话传声”等等。
3.以“放手让学生自己做”的方式鼓励学生走上自主学习之路
苏联教育家苏霍姆林斯基说过:“学生的聪明才智来自他们的手指头” 。一针见血地指明了动手的重要作用。要培养学生的创造思维能力,就要培养学生的动手能力。
(1)让学生多动手,在物理实验教学中,应该创造条件让学生自己动手做,让学生在动手中观察思考、分析判断,自己去发现问题、解决问题和得出结论,使做实验的过程成为学生再发现的创新过程。比如学习“液化现象”时,课本上有压缩体积的演示实验,而没有降温液化的实验,我让学生每人手拿一块玻璃并对玻璃呵气,让学生体会、研究实验现象,得出结论。
(2)让学生多动脑,观察实验可以使W生了解物理世界丰富感性知识,激发他们的学习爱好。教师在教学过程中应有意识的为学生创造观察物理现象的条件,指导他们的观察方法,利用他们的好奇心,培养他们观察的爱好和习惯,不断提高他们的敏锐性、深刻性、精确性,逐步形成较强的观察能力。
二、物理实验要体现对学生思维能力的培养
初中阶段是思维发展的要害期,对学生思维能力的培养尤为重要,会影响学生初中乃至高中物理学习和其它学科的学习,学生在小学时习惯于具体的形象思维,他们善于从具体事物中学习,而不善于学习抽象的内容,初中物理概念是进行物理思维和运用物理方法的基础,是在物理事实的基础上抽象概括的产物,因此教学中要采用大量学生已具备的感性知识,对缺乏感性熟悉的则配备演试实验,并用浅显的语言和丰富的插图,以帮助学生思维由低水平向高水平转化。
三、从“学会”向“会学”的教育方式转变
现代教育不但要教学生学会物理,而且会学物理,这就要求教师指导学生把握科学有效的学习方法和养成良好的学习习惯,使学生学会如何获取新知识,如何解释各种物理问题,做到举一反三。因此在指导学生实验时要抓住“观察、操作、记录、 分析 、整理”。
对实验现象与事先预想的不相符时,教师应找出造成这种现象的原因,有利于改进实验教学,提高实验教学能力。
四、重视物理知识的实际应用和学法的指导以实现创新
广泛联系生活、生产实际,可以加深学生对知识的理解,也是发展学生能力以及提高学生科学文化素质的一条重要途径。
在物理实验教学中,不仅要让学生学会实验的具体做法,掌握一些基本的实验技能,还要能根据典型的物理实验引导学生及时总结归纳研究物理问题的实验方法,如常用的“间接测量法”等,我们可以考虑设计用相似的目的、手段、过程、结果等进行模拟实验,从而实现创新。
五、正确看待多媒体技术在物理实验中的创新
恰当运用多媒体辅助实验教学,能以其灵活、生动、形象的图形和动画表现形式及强大模拟功能而使物理实验教学内容化难为易,化静为动,化抽象为具体,化微观为宏观,有助于学生掌握重点、突破难点,引发兴趣,进而巩固知识,发展能力和提高素质,通过人机交互、信息共享,拓展了学生的视野,能很好地培养学生创造性思维能力。多媒体这种优势,在物理实验教学中独具特色。
相关调查研究结果显示,多数学生认为没必要做实验,甚至有部分学生不喜欢实验课。而有的学生虽然喜欢物理实验,但不愿动手操作。造成上述现象有多种原因,首先中考成绩和实验测试无关联,以至于学生对实验教学持放任心理。再加上物理教师在实验教学中都采用单一的教学模式,将学生分为若干小组,按照教师讲解的实验过程和步骤模仿操作,而教师在一旁指导。这种实验方式影响学生发挥主观能动性,更不利于培养学生的探究精神、动作实践能力及创新意识。对此,教师可以在讲解物理规律时和学生一起探讨物理方案,根据学生的已学知识设计与学生经验相抵触的实验现象,进一步激发学生的探究兴趣。例如,在讲解“大气压阻止水外流”一课时,就设计了以下教学案例:教师:“同学们看,老师手里拿的是一个空瓶子,在瓶子上扎几个小孔,那么这个瓶子还能装水且保证不漏吗?”学生:“不能!”教师:“瓶盖盖好,瓶内的水就停止往外流了,相同瓶子为什么会出现不同结果呢?”学生:“可能与大气有关。”通过上述实验学生能更好地接受并理解新知识。
二、引导学生动手操作,增强学生能力
演示实验需要观察实验现象、分析实验过程、得出实验结论,不仅要发挥教师引导作用,而且还应体现学生主体地位,严禁出现教师自导自演的状况。针对那些易于操作的实验,教师应让学生独立演示;针对那些有一定难度的实验,应在教师的适当指导下由学生完成操作。在学习电路的“短路试验”时,虽然该实验有一定的危险性,但是在做好充分的安全准备下,教师还是决定让学生来完成这个实验。通常情况下,教师会邀请物理基础一般但胆子很大的男生来完成。在实际操作中,电路短路后发出“砰”的一声,实验区硝烟弥漫、火花四溅,一些胆小的女生吓得蹲在地上,但是实验完成后,很多学生都兴致很高、说不过瘾,希望自己也能参与一次。正是因为产生了兴趣,学生便会细致观察与思考,从而不断产生疑问,带着问题都能认真听讲,并且在学习中学生还对安全用电知识有了更全面与深刻的了解。教学实践表明,让学生参与操作的演示实验,与传统的教师自导自演的演示实验教学模式相比,学生参与实验教学活动的兴趣明显提升,并且有利于学生操作能力、动手积极性的培养,有助于实验教学效率的显著提升。
1.学生的观察。在教师的指导下,学生通过对物理现象的观察,深入了解物理现象发生、发展、变化的全过程。
2.师生的分析。在学生对物理现象进行全面、系统、具体观察的基础上,在教师的引导下,对物理现象产生的原因和条件进行理论分析,找出物理现象产生的条件,解释现象产生的原因。
3.师生的总结。在学生对物理现象进行观察和分析的基础上,教师和学生一起,对观察实验的方法与技巧、物理现象的本质以及如何利用这个物理现象解释有关物理问题进行归纳和总结,有利于提高学生观察实验的能力。
二、示范――练习――总结法。练习使用物理仪器的实验目的是要求学生掌握物理仪器的使用方法或读数方法。
1.教师的示范。在学生练习使用某种物理仪器之前,教师要对这种仪器的操作方法、读数及使用时应注意的问题等讲清、讲明、讲透并做好示范。如在练习使用天平测物体质量时,可采用实物投影仪,教师将天平的使用方法及读数方法投影到大屏幕上,使全班学生都了解天平的使用方法及读数方法。
2.学生的练习。在教师的指导下,学生自己练习物理仪器的使用方法或读数方法。只有通过学生自己的实际练习,才能更好地掌握物理仪器的使用方法或读数方法。
3.师生的总结。在学生实验练习了某种物理仪器以后,教师要引导学生及时总结使用方法及读数方法,找出其难点问题,师生共同分析,得出解决方法。
三、引导――实验――分析法。测物理量的实验目的是通过物理实验测出某些物理量的数值,有利于学生加深对这些物理量的理解。
1.教师的引导。在学生做实验之前,教师要引导学生分析被测物理量与哪些因素有关,采用什么方法测量最方便、准确,如何去测量等等。
新教材和过去的教材比较起来,实验内容更加多,在课堂教学的角落里,告诉人们实验到处发挥作用的感觉。因此要提高实验教学的质量。初中物理教师要培养学生的实验技能,使用实验仪器,运用测量工具,测量物理的量。教师要教育学生学会记录实验的数据,灵活运用简单的数据处理的方法,会写实验报告,运用科学术语和物理图表来记录实验结果,丰富实验形式。在实验教学中,要一切从实际出发。因为初中生刚开始学习物理,学生物理实验做得很少,学生实验素质很低,因此,教师要采用全方位指导的具体的策略,指导实验过程。初中物理教师要运用一边学习一边实验的教学方法,收获好的教学效果。
一、多研究物理实验,提升学生的观察才能和表演才能
物理教学教学模式中,教师进行演示实验的时候,物理讲台是教师尽情展示的舞台,教师是演员,学生是教学的听众。学生是教学的旁观者,不能参与教学过程,就不能发展学生的创新能力。教师要全面激发学生的积极探究的热情,发展学生的创新才能,实验教学要实现学生动脑动手动口参与,充分调动感官,提升学生的学习质态。这样就能激发学生的学习热情,培养学生的创造性才能。教师可以在教学中培养学生带着问题思考的能力,教育学生学会仔细观察,学会操作,提升实物的感受能力,教师可以进行实物触摸,教育学生全面投入到课堂教学中来。这样可以提升学生教学的效果。教师可以让学生熟悉并掌握物理仪器的结构,学会使用连接方法,重视改变电流的大小,并在物理实验教学中,提高物理学习的积极性,充分激发学生的求知的愿望。物理教师要转变学生被动学习为主动学习,实现学生自己要学习,教育学生学会主动学习的能力。
二、要改进物理实验教学的模式,进行科学研究,提升组织能力和合作能力
实验探究会让学生感到意外,教师要重视沿着学生学习的好奇、好动、好玩、好胜的心理,科学铺垫物理知识,进行物理情景创设,提升物理实验教学的层次。例如在“浮力”教学中,教师要积累物理学习经验,改变思维障碍提升物理学习的能力,教师可以建立正确的概念,学会分析问题,研究为什么浮力的大小有时候可以托起一艘万吨的巨轮,有时候又不能托起薄薄的铁片?那么浮力的大小和哪些因素有关?教师指导学生行动,教师可以组织学生进行研究用像皮泥进行造船,也可以比赛谁的小船的排水量大,研究失败的原因。因此,教师可以指导学生研究怎样克服困难,增长勇气,提高研究的能力,迎接新的挑战。
教师可以探究影响浮力大小的因素,教育学生在想象中学习,教师可以教育学生减少矛盾冲突,解决问题,重视在实验教学中领悟测量浮力的大小的方法。教师可以指导学生研究设计哪些物理实验,通过一层一层的研究,逐渐深入地增强研究问题的能力,摸索问题的答案。教师可以在实验设计中提高探究问题的意识,增强探究问题的能力,教育学生热爱学习、乐于学习、学会学习,增长学生的团队能力。
在物理探究教学中,教师要成为物理活动的组织者和引导者,教育学生成为学习的主体。教师要及时鼓励学生加强自主学习,增强探究性学习的能力。在物理分组教学中,物理教师要教育学生进行学习小组的科学合理的配置,重视发挥组长的重要的作用,教育学生成为学习的老师。在实验教学中,教师要指导学生进行预习实验内容,按照实验原理,加强实验步骤的研究,注重科学实验的事项的研究,教育学生学会掌握。教师也要组织组长进行学习,加强指导,督促学生完成实验任务。教师在实验过程中要指导学生解决异常的情况,指导学生理解独到的见解,重视分析思路,给予及时的表扬。教师在教学环节中要指导学生加强实验工作,科学地解决问题。
三、鼓励学生做好实验,增强创新能力的培养,提升学生的动手能力。
生活和生产中物理现象很普遍,物理教师要提升观察能力,重视研究物理现象,掌握物理知识,运用物理原理,指导学生分析物理问题。物理教材顺应了这一点,因此,物理教材中要增强学生想象和实践的能力,教育学生丰富知识,重视提升自己的教学能力。
1、教师要提高课堂教学的质量。物理实验和物理制作可以在教学中完成,教师也可以给学生演示实验,教育学生完成实验。例如在物理“我们怎样听到声音”的教学中,教师可以指导学生怎样体验声音,教师也可以指导学生进行实验,指导实验的过程、现象和结论,编写实验练习题,教师可以指导学生进行讨论计算,培养学生形成好的观察习惯,提升分析问题的能力和综合运用的能力。再如,在物理“杠杆”教学中,教师可以指导学生运用文具盒中的物品来模拟撬石头的情景,指导学生画出杠杆的示意图,找到不一样的支点,把握研究的方向,教师也可以根据物理作用力的不同,指导学生把握用力的方向,把握用力的大小,教育学生总结并交流物理学习经验,重视节省力量,并教育学生科学编写杠杆题目,收获好的学习效果。
2、在学生实验教学中,教师要教育学生将物理实验内容和物理实验结合起来,增强物理制作的能力,重视科学安排实验的秩序,通过实验制作完成想和议的过程,教育学生学会预习,学会掌握知识,教育学生科学顺利地完成实验。
3、在课堂活动中教师要指导学生完成实验过程。在物理课堂中,教师要指导学生丰富物理学习生活,指导物理实验过程,运用物理制作完成实验活动,并丰富物理课余生活,加强物理知识的学习,提升物理学习能力。例如在“分解太阳光”的教学过程中,因为受到天气的影响,教师可以指导学生用脸盆来代替水槽,用挂历纸来代替墙壁等,进行科学研究,指导学生分解出七色光。另外,在教学“声音的特性”的过程中,教师要指导学生制作好喜欢的乐器,进行音乐会的研究,引导学生学会掌握知识,收获物理知识在潜移默化中学习的本领。
4、扩大实验研究的范围,教师要指导学生开展有益的活动,重视实验研究,增加趣味性的实验。教师可以教育学生用热水淋一只玻璃杯,并留出少量的水。教师可以将杯子迅速扣在光滑的桌子上,这样微风吹过的时候,或者羽毛推过的时候,玻璃杯就能够在桌子上轻轻地滑动起来,并减少摩擦力。在活动中,教师教育学生经过提出问题和解决问题的过程,就能够提高实验研究的趣味性。
四、科学使用多媒体,优化实验教学,提高综合分析的能力。
教师可以利用常用的仪器进行实验教学,重视实验手段的运用,采用多媒体教学,实施现代化的教学手段,重视教学改革。教师可以运用多媒体展示教学内容,重视把握宏观的、微小的、快的或者慢的物理的过程,重视突破教学时间的界限,改变空间的约束,进行实验模拟过程,科学地放大或者缩小物理的场景,指导物理的过程,并教育学生认真分析问题,重视理解问题,并进行多媒体的测量,减少误差,进行数据处理,进行数据分析,进行图像描绘,加强数据的记录能力和分析能力,通过实验论证进行研究,提升设计实验的能力,提高分析处理问题的能力。
教师可以指导学生进行多媒体作用于实验教学的研究,重视搜集实验信息,接收通道,创造好的情境,教师要教育学生运用教学情景,重视丰富物理实验教学的内涵,丰富实验教学的意义,提升学生的物理实验素养,创设广泛的物理研究的前景。
物理是一门以实验为基础的自然科学,农村物理教学一直存在“重讲授,轻实验”的现象,教师在课堂上讲实验,学生在课外背实验,不能有效地培养学生的观察能力、分析能力、总结能力、动手能力、创新能力,物理实验教学现状已经严重制约新课程改革的发展。为此,我们呼吁针对这个现状应该出台相应的对策,否则将会导致新课程改革的后退。
一、农村中学物理实验教学现状
农村中学由于客观条件的不足和环境的影响,给物理实验教学带来了很多的困难,主要表现在以下几个方面:
1.农村中学的师资力量薄弱,存在教师跨学科教学或非专业教师任课现象,本身对实验操作不够熟练还没有深入钻研,无论是演示实验还是学生的探究实验,教师一般总要详细的介绍和示范应该怎样正确使用仪器,如何按书上规定和说明去规范操作。这样会使学生挫伤学生的积极性,压制了学生好奇好动的天性,在实验教学中虽然学生动手操作了实验而没有动脑分析思考,虽然完成了实验操作任务而没有对学生在创新能力、分析归纳能力、动手能力、观察能力等方面得到培养。
2.学校有实验室却没有专业的实验教师和有效的实验教学考核管理制度,实验室管理教师更多的是承担仪器保管的作用,未有过关于实验室管理和实验技能方面的培训,不能配备实验仪器,甚至对实验仪器都不熟悉,在实际教学中演示实验、学生的探究实验器材都由科任教师花费大量的精力和时间自己准备,许多教师不愿意花费精力和时间去准备实验、操作实验。实验室管理教师本身的工作量大再加管理实验室,不能及时提供仪器的借还,科任教师认为做实验不方便就以讲代做。
3.农村学校没有对实验教学进行评价和考核,对实验教学的评价只是在上级部门检查工作和验收时才能提到议事议程上来,平时学校针对实验的安全、卫生比较关注,教师认为做不做一样。对于实验教学基本上都处于较为被动的局面。学校对实验教学不重视会导致教师不专业化,不深入研究教材和课程标准,会严重制约新课程的改革和物理课堂教学的高效,无法有效的培养学生的创新精神和动手操作能力,更不能全面提高学生的实验技能和运用物理知识的能力。
二、实验的教学功能
1.有利于调动学生的学习兴趣和积极性《九年义务教育全日制初级中学物理教学大纲(试用)》明确提出,培养和提高学生学习兴趣是当前物理教学改革研究中的重要课题之一。边学边实验不仅可以提高学生的学习兴趣,而且能够极大地调动学生的学习积极性
2.有利于学生理解和掌握知识。心理学研究表明,学生对学习内容的巩固程度,与学习的方式关系很大。一般来说,学生通过听教师讲授,能够记住10%-20%;学生如能看到实物或现象,能够记住30%;如果学生既能听教师讲,又能看到实物或现象,能记住50%;如果学生看到实物或现象,自己又描述过,便能记往70%;如果学生既动手做过,又描述过,则能记住90%。
3.有利于培养学生的实验能力。教育家陶行知提倡手脑并用的学习方式。他在《手脑相长歌》中写道:“人生两个宝,双手与大脑。用脑不用手,快要被打倒!用手不用脑,饭也吃不饱。手脑都会用,才算是开天辟地的大好老。”我们在初中物理教学中提出边学边实验,提出“四动”,正是遵循陶行知先生的教育理论去实践的。
三、实验教学的策略
恰当地选择学生边学边实验教学的内容教改实践表明,凡是与教学过程紧密结合,便于随堂进行并利于学生动眼、动脑、动手、动口,利于培养学生科学的实验方法和良好的实验习惯,利于发展他们智能的内容,都可选为学生边学边实验教学的内容。对器材的要求不是很高的演示实验,可以改为学生边学边实验。如课本上用铅皮和铅盒来演示物体浮沉条件的实验,若改为边学边实验,就可以让学生在课前准备好一支空牙膏管(尾端剪开)和一只玻璃杯。实验时,先让学生把牙膏管捏扁放在盛水的玻璃杯里,它就在水中下沉,然后将牙膏管鼓起一些,它就能上福 。
四、推动和改进实验教学的建议
1.从考试方面改革,加大考核力度。学校要细化实验教学考核办法,并能认真落实,进而推动教师认真实验教学。中学物理实验考试总体要求是把考理论和考操作结合起来,全面反映学生实验课的基本要求;不论哪类学生考试的原则都是把考实验和做实验结合起来。
2011年,教育部在对初中物理课程标准进行修订时,提出了通过物理课程的实施注重提升学生的科学素养以及应对未来社会挑战能力的指导思想。物理学实验是人类认识世界的一种重要活动,是进行科学研究的基础,而实验教学是塑造学生科学素养的重要过程。随着课程改革的不断深入,科学方法的教育越来越受到人们的重视,如何在实验中通过科学方法的渗透让学生建立起清晰的科学探究模型、丰富的解决问题方法、具备一定的科学素养是广大物理教师应该注重研究的方向和课题。
一、实验教学中渗透科学方法存在的普遍性问题
1.思想重视不足
在现行的初中升学选拔的机制下,物理教学的评价仍然以纸笔测验来反应,这一方式是以“知识与技能”这一维度目标的考查占大部分。这样一来物理教师为了保证教学成绩,不得不围绕历年纸笔测验的经验来指导课堂教学,而对繁琐又耗时的分组实验多采用演示、视频实验、课件实验来搪塞,有的甚至以讲授来代替实验,在思想上不重视实验教学,更谈不上在实验教学中对学生科学方法的传授和培养。
2.科学思路不明
物理学史的发展,除了积累了丰富的物理理论知识外,还在科学探索中形成了有效的科学方法,这些方法为世界科技的进步和未来科技的发展奠定了宝贵的实践基础。而目前却有相当部分物理教师在实验教学中未能掌握正确的科学方法,实验时出现实验目的不明确、实验方案不合理、科学方法不明显等问题。
3.方法渗透不准
物理实验中可以渗透使用的科学方法很多,比如,控制变量法、物理模型法、等效替代法、理想实验法、归纳分析、对比法、转换法、放大法、平衡法、积累法等。在实验教学中,有些实验的方法比较明确单一,有些实验中却包含着多种方法的综合运用,有些注重在设计方案环节突出科学方法,有些是在操作过程或是数据分析中运用了科学方法,而教师在实践中往往会过多地突出某一方法的运用,或者一些方法在实验的不同阶段中相互混淆把握
不准。
二、实验教学中渗透科学方法应遵循的原则
“实验不仅是学习和研究物理学的重要方法,还是运用物理学解决其他问题的重要手段。”科学方法不是教出来的,而要遵循一定的原则让学生在实验活动中体验、感悟和内化。
1.渐进性原则
学生刚开始接触物理实验时应以建立兴趣为主,在实验的设计中以渗透单一的科学方法为宜,把重点放在仪器的使用和物理现象的观察上,尝试让学生进行简单的归纳与分析。随着实验活动的不断深入,学生思维水平的提高,学生积累了一定的实践经验,这时应逐步提高对实验的过程性管理和要求,让学生从实验中学会运用科学方法的思维,使学生对科学方法的认识从感性渐进到理性、从经验渐进到理论的层级上来。
2.整体性原则
物理实验绝不是单个科学方法的体现,多数初中物理实验综合应用了各种科学方法,“不同的科学方法共同作用、相互支撑,这就要求教师权衡一个知识点突出了哪种方法,有选择地突出一些科学方法的同时兼顾其他。”因此不管是教师的演示实验还是学生的分组实验,我们都应该从这整体上考虑,把握教材所关注的重点方法进行渗透。
3.教与学统一的原则
科学方法绝不是“教”出来的,皮亚杰的建构主义理论强调的是学生对知识的主动探索、主动发现和主动建构,而不是把知识从教师头脑中传送到学生的笔记本上,学生科学素养的提高主要在于他在实验中获得知识和能力的方式。“教”是一种直接而比较系统的方式,但它容易导致学生机械地记忆而不能正确理解和运用;学生主动实验的过程就是“学”方法的过程,在实验探究中主动发现问题、主动学习科学方法、主动思考解决问题的办法更容易把所体验和学习到的科学方法转化为终身的素养,所以,应该把“教”实验与“学”实验统一起来,取长补短。
三、实验教学中渗透科学方法的教学策略
1.利用问题设计渗透科学方法
初中生的思维正处在一个从直观感性思维渐进到抽象理性思维的初级阶段,这就要求物理教师要善于利用引导式的讲授方法来开启学生的智慧,切忌使用填鸭式的灌输,特别是科学方法的传授。笔者所在地区的教研部门这几年以科学探究中的问题设计开展了丰富的研究,达成了利用问题设计来渗透科学方法是行之有效的策略之一。学生在问题引领下很容易发现实验中所需要解决的问题以及如何解决这些问题,而在解决问题过程中自然形成了要用科学方法的意识,此时教师再将应用到的科学方法进行归纳,让学生在解决问题的过程中将这些方法内化为科学方法。
例如,在进行《牛顿第一定律》实验时进行了这样的问题设计:
演示:用手推动小车在桌面上运动一段距离后停下来。
师问:“小车为什么会停下来?”
生答:“受到桌面对它的摩擦阻力。”
师问:“如何让小车在桌面上运动得更远呢?”
生答:“用更大的力推小车”“用更轻的小车”“减小桌面的摩擦力”等。
老师引导学生分析得出影响小车运动距离的因素有:小车的初速度、小车的质量和小车受到的摩擦力等。
师追问:“我们要怎样证明小车运动距离与受摩擦阻力的关系呢?”
生讨论后回答:“改变桌面的粗糙程度”“要用同一辆小车”、“要用相同的力推小车”…
通过这三个问题,引导学生意识到:小车运动距离受多个因素的影响,而为了探究运动距离与受摩擦阻力的关系必须控制其他的因素保持不变,进而就要解决如何控制小车质量和初始运动速度等这些变量的问题,在解决这些问题过程中教师引出控制变量的概念,渗透控制变量这一科学方法。
2.利用演示实验渗透科学方法
演示实验除了具有引出物理现象、证明物理规律或作为课题导入部分的功能外,笔者认为,有些实验有必要由老师先进行演示,并在演示过程中直接引出科学方法,让学生在老师的示范下理解这些科学方法的运用。比如,在探究影响电流做功的因素这个实验中,学生已经熟练掌握了控制变量的方法,但这个实验的难点之一却是如何应用转换法让学生直观地比较电流做功的多少,为此教师可进行不同电热丝给等质量的两杯煤油加热的演示实验,让学生观察两支温度计的示数来比较电流做功的多少,而在演示过程中通过对温度计作用的分析引出转换法,让学生明白有些实验的现象不容易观察,需要借助一定的材料或现象把它转换成明显能观察到的现象也是物理研究常用的科学方法。
3.利用数据分析渗透科学方法
实验后要对数据进行处理得出结论,而对实验数据的处理也要渗透适合的科学方法,比如,算术平均法、比值归纳法、图像分析法等。对实验要分析的数据可以是预期的数据也可以是实验得到的数据,我们可以利用记录数据的表格设计巧妙地渗透科学
方法。
例如,为了探究滑动摩擦力与压力大小关系,我们可以事先设计这样一张空表(如下),表中空白部分的“接触面”和“压力”两列是这个实验中预期的数据,在实验前可以填写。当我们把这样的空表展示给学生并要求学生讨论思考后填写前两列可能的数据或内容时,学生会推测:“老师究竟要我在这两列中填写什么呢?”在这样的好奇心的驱动下学生自然会思考实验的过程,而表格中的“接触面”一列就已经体现了控制变量的科学思想。
综上所述,虽然初中物理教材中针对科学方法的表达相对比较隐蔽,但却又贯穿着整个初中物理的学习过程;虽然教材中没有明确的科学方法的定义,但教师在教学过程中还是有责任将科学方法的教育渗透到每个实验中,让学生通过实验不仅掌握了物理知识、探索了物理规律,更重要的是培养了他们科学思维的习惯和方法,为下一阶段的学习奠定终身受用的基础。
中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2017.06.198
初中物理实验教学方法创新是符合新课标改革与发展的根本要求是,也是教育创新发展的重要体现。初中物理实验教学方法的主要目的在于发挥实验的积极作用,对相关的物理理论中所提及的物理现象和形态进行展示,从而更加准确地总结出相关规律。这种科学的教学方法很好地实现了抽象转化为具体的过程,是进行启发式教育的重要形式。通过开展有效的实验教学,激发学生的学习兴趣,帮助学生更加深刻地理解物理知识,锻炼学生的实践能力等。本文结合初中物理实验教学的现状,总结了相关的教学经验,重点探究初中物理实验教学方法创新的思路,并提出了一些建议。
一、实验教学在初中物理教学中的作用
实验教学是初中物理教学的重要内容,也是提升教学有效性的重要途径,从初中物理实验教学实践来看,实验教学可以让学生获取更加直观的经验和感受,从而更加深刻地理解其中的物理知识和相关规律,为进一步地深化学习奠定了基础。另外,实验教学还为学生的实践能力的发展创造了条件,这使得学生的学习模式得以转变,学生逐渐成为了自主探究的主体。在进行多样化的物理实验中,学生能够通过观察物理实验的现象来理解其中的理论知识,这有利于学生对知识的理解和掌握,并且为学生的知识运用提供了平台。同时,学生的创新思维和实践能力都在实践教学的过程中得到了锻炼,其学习兴趣和学习热情也得到了培养。
学生是教学的首要主体,这是开展初中物理实验教学所必须遵循的原则,因此,教师要树立创新意识,积极主动地突破传统教学模式的束缚,成为教学的引导者,构建新的高效科学的教学模式。随着教学模式的改进和优化,教学活动将会更加富有活力和趣味性,也就必然会激发学生的学习兴趣,从而有效地引导学生进行自主探究和独立思考。不仅如此,学生通过参与物理实验教学,其动手能力也会得到增强,这有利于强化学生的知识运用能力。
二、初中物理实验教学的创新思路
(一)探索式实验的教学方法
从我国的教育发展历程来看,传统教学思想与教学方法长期限制着教学的创新与发展,并且已经形成了教师掌控教学的模式,学生长期处于被动学习的地位。另外,由于学生的被动学习,其实践能力和思维能力难以得到有效的发展,从培养学生的创新能力的角度出发,主动探索和独立思考是学生学习所不可或缺的重要环节。因此,针对学生群体的心理特征和学习特点,教师要根据教学内容来转化教学方式,主动地引进实验课教学方式,为学生的自主探究和独立思考提供良好的平台,进而使得学生转变为主动学习者,促进学生的主体作用得到有效的发挥。例如,在讲解“阿基米德原理”教学时,要结合研究浮力大小的关联因素时,教师应该设置相应的思考问题,要求学生对浮力的相关因素进行思考,并且通过分组合作的形式来开展相应的实验教学,依靠实验的开展来验证猜想。这样的教学方式不仅培养了学生的独立思考能力,而且还锻炼了学生的团队合作和实践操作能力。
(二)拓展实验的种类和范围
从初中物理教学的现状出发,物理知识的讲解并非要完全依靠教材,尤其是物理实验方面,不仅如此,教材内容本身并不能够完全覆盖所有的知识面,在某些物理实验内容上都存在缺失。所以,教师要根据教材内容和教学需要,适当地拓展实验的种类和范围,丰富物理实验教学的多样性,构建起相对完全的物理教学体系,这有利于学生的知识视野的开拓,也能够帮助学生获取更多的物理知识。
因此,在选择教材以外的物理实验时,教师要遵循趣味性和科学性的原则,尽可能地选择与实际生活联系紧密的实验内容。同时,教师要主动收集相关的器材和教学资源,进行物理实验教学的研究和开发,亩保障教学活动的有效性。另外,教师要考虑到学生的动手能力,选择操作可行性较高和操作难度较低的实验,从而确保实验教学的拓展能够达成目标。
(三)增强实验教学的自主性
在开展初中物理实验教学的过程中,要认识到学生的内在潜力,通过积极的引导和启发,调动学生的学习积极性,给予学生独立思考的空间和实践,从而使得学生能够更加深入地观察和理解物理现象,这有利于发挥学生的主观能动性和自主性。在具体的实验教学过程中,教师要扮演引导者的角色,根据实验开展的进程给予恰当的启发和指导。同时,要保障学生的自由操作空间和独立思考,让学生能够充分地进行实验操作,从而更加直接地体会到物理知识的趣味性。通过成功的物理实验操作,学生的学习自信心能够得以培养。因此,教师在开展物理实验教学的过程中,一定要注重学生的主体性,对学生进行科学的引导和启发,帮助学生实现各方面能力的成长。
(四)强化创新思维的培养
初中物理教师应该充分地把握初中生的学习特点,并结合教学实践的情况,遵循教学目标的要求,采取科学合理的教学措施,从多方面提升学生的物理综合素质,尤其是创新思维能力的培养,学生的思维能力是其个人成长与长期发展的重要基础,也是创新活动的重要支撑。因此,在开展初中物理实验教学的过程中,教师要创设相应的情境,引导学生进行思维能力的训练,开拓学生的知识视野,启发学生进行多方面的思考和探索,切实地培养学生的创新思维。
中图分类号:G633.7 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2017)03-0134-02
1 前言
物理是建立在对物理现象进行观察、实验分析、总结概括基础上的探索性学科。实验教学是让学生直观感受物理知识的形成过程,以激发学生的W习兴趣,提高学生的实践动手能力[1],而这些都离不开实验仪器。
2 仪器在初中物理教学中的具体应用例谈
在初中物理教学中,作为教师要充分重视实验,同时根据教学实际需要,有效组织开展实验教学,从而增强教学效果。
演示实验――激发学生学习兴趣 演示实验的目的是将抽象的知识形象生动地呈现在学生面前,帮助学生深入理解物理知识,掌握实验现象,提高学生学习的兴趣和动力[2]。所以,在教学过程中要进行演示实验,应用仪器的方法和技巧,唤醒学生求知的欲望和动力,从而自发地参与到学习活动中来。
如在教学“大气压”这节课的时候,很多学生对“大气压”这个词感到费解,既摸不到也看不到,不仅学生理解起来困难,教师解释起来也很吃力,这时可以采用演示实验的形式向学生解释什么是“大气压”。首先,准备实验需要使用的实验仪器和一些辅助自制教具,比如硬纸板、水、杯子等,第一步向杯子中注满水,并且将杯子上面盖上硬纸板,随后提问学生:如果将注满水的杯子倒过来会发生什么?按照生活经验,几乎所有的学生都会认为水会流出来,但将杯子倒立过来后却大大出乎学生的意料,杯子中的水并没有流出来,而且硬纸板也没有掉下来,这一神奇的现象深深地吸引了学生的注意力,将他们的求知欲激发出来,在此基础上再引入“大气压”的概念,有了兴趣,学生学习的效果自然事半功倍。
互动交流――开展分组探究 分组实验是物理教学的一种重要的教学方法,意在突出学生的主体地位,激发学生的自主意识。在分组实验过程中,教师不能置身事外,而是要积极参与指导和引导,发挥自身的主导作用,以达到预期的三维目标。作为物理教师,要加强巡视工作,针对学生在实验过程中出现的问题进行及时的引导,帮助学生找到解决问题的正确方法。并与学生进行互动交流,拉近师生之间的距离,让学生喜欢教师,从而喜欢上物理课程。
如在“测小灯泡的电阻、电功率”实验中,需要用到滑动变阻器,教师在演示实验过程中,只需强调接线柱的接线方法即可,不需要详细讲解在移动滑片时,实验者的手应该注意哪些问题。当学生亲自参与实验时,会发现有的电压表和电流表的指针来回摆动,非常不稳定。当学生提出这一疑惑后,教师可以鼓励学生自主探究出现这一现象的原因,此时课堂氛围会变得非常活跃,每一位学生都积极参与探究和讨论,最终发现:在使用滑动变阻器时,应该一只手稳定瓷筒,用另一只手的食指和拇指轻轻移动滑片,手掌尽量不要接触金属杆,之前的实验故障实际上就是手的位置不对而造成的。通过这样的小实验,可以让学生明白:在实验过程中不但要动手动脑,而且要善于思考,善于发现和分析,这样才能真正达到预期的实验目标。
又如在进行“凸透镜成像”的实验时,如果蜡烛和凸透镜之间的距离小于焦距,那么不管怎样移动光屏都无法成像,只能得到一个圆形的光斑。很多学生对此疑惑不解,感到手足无措,此时教师要加以提示,要求学生通过凸透镜来观察蜡烛,此时学生就可以看到正立的、放大的虚像了。通过趣味性实验教学,不但可以充分激发学生的实验兴趣,而且可以有效发挥教师的主导作用,提高课堂教学效率。
细节方法――提高学生实验能力 实验技能的提升会间接提升学生的物理综合水平,因此,在实验过程中,我们要注重学生实验技能的培养,给予学生正确引导,让学生养成良好实验习惯,掌握正确的实验步骤和实验技巧[3]。在实验之前必须要做好实验准备,比如弄清楚实验的原理,将实验步骤理清,准备好实验中需要使用的器械和物品;在实验过程中则要做好记录工作,将实验数据记录在案,为分析实验结果做好充分的准备,提供可靠的实验数据。
如在进行测量物体质量这个实验过程中,学生首先要弄清楚实验的原理以及实验的正确步骤,留意实验的注意事项,比如取物体时需要使用镊子夹取,不能直接用手接触,避免影响实验的准确性。再如在进行电学实验的过程中,要提醒学生注意电压表和电流表正负极接法,避免接反导致得不到预期的数据,甚至致使仪器损坏。掌握了正确的实验方法就可以放手让学生自己动手操作,通过自主动手,学生可以熟练地掌握实验技能,从而提高自身的实验能力,同时还能所学知识,对其有进一步的理解和感悟,达到培养创新思维能力的目的,大大提高教学的质量水平。
另外,要多给学生创造观察实验和动手实验的机会,让学生有更多机会去实践,从而丰富经验、提升能力、活跃思维,让学生体会物理学习带来的乐趣,激发学生学习物理的热情和动力。
动手动脑――利用低成本的实验器材设计小实验 运用低成本器材设计实验,不但可以节约成本,而且器材容易得到,学生还能自己动手设计,有助于学生真正理解实验内涵,从而突破教学难点。如可以巧妙利用乒乓球来攻克“浮力”中的难点问题――浮力方向总是竖直向上的。对于“浮力方向”的问题,在初中物理教材中没有明确的直观展示,虽然学生能够理解浮力是向上的,但是难以理解浮力“总是垂直向上”。为此,教师可以利用乒乓球来设计这样一个简单易行的小实验:将棉线的一端固定在乒乓球上,另一端固定在一个没有底的可乐瓶中,把瓶口用瓶塞塞好,然后往可乐瓶中注水,乒乓球此时会上浮,棉线呈竖直状态;将可乐瓶倾斜,棉线仍然呈竖直状态,不管可乐瓶往哪个方向倾倒,拉着乒乓球的棉线总是呈竖直状态,这就充分说明“浮力总是垂直向上的”。
通过简单易行的小实验,不但便于设计,而且便于操作,更为重要的是能够让学生直观了解物理原理,提高学生的抽象思维能力。课后,还可以鼓励学生回家自己设计小实验,选择生活中常见的物品作为实验器材,然后拿到课堂上进行演示,有助于调动学生的积极性,提高学生的实践操作能力。在教学“阿基米德原理”时,实验室中没有充足的溢水杯,教师可以指导学生运用一次性纸杯,在杯子底部插入一根吸管,让吸管口低于杯口位置即可,这就是一个简易的溢水杯。又如可以收集废钢锯条用以很多小实验中,如音调与频率的关系、振幅、振动发声、磁化现象等。此外,还可以用自己的身体进行简单实验:双手搓手发热来体现“摩擦发热”现象;用手拍打桌子感到手痛,以说明“力的作用是相互的”;等等。
应用信息技术――开展模拟实验教学 实验的一大特点就是转瞬即逝,很多细节用肉眼是捕捉不到的,一旦错过就很可能使实验效率大打折扣。信息技术具有暂停、放慢、回放等强大的功能,对于一些肉眼无法嗜凡蹲降幕面可以轻松地捕捉并展现在学生面前。因此,可以借助信息技术来进行模拟实验,这样既可以将实验过程拆分开来,同时还能提高实验可操作性和灵活性,从而提高实验效果。
如在研究能量转化这个问题的时候,我们采取的实验方案是探究皮球在落地一瞬间发生的能量转化,但这个瞬间我们用肉眼是根本捕捉不到的,所以需要借助多媒体信息技术的Flash技术来模拟皮球落地瞬间,将皮球落地时发生形变的瞬间以及恢复原状的瞬间清晰地展现在学生面前,这样学生就会明白皮球因为发生形变从而发生能量的转化。另外,有些实验具有一定的危险性,这类实验在演示过程中一旦操作出现问题很可能会给学生造成伤害,因此也可以借助多媒体信息技术来模拟实验的过程,这样既可以形象生动地呈现实验现象,同时还能避免危险的发生。如在研究“触电”现象的时候,实物演示是非常危险的,所以,我们可以借助多媒体信息技术来模拟触电现象,这样也能帮助学生深入理解认识触电现象。
除此之外,也有些实验现象不易观察,也可以借助信息技术解决这个问题,让学生观察清楚,从而提高实验的效果。比如在教学电表的结构时,可以一边用摄像机将电表结构放大给学生观察,一边讲解工作原理,这样可以实现抽象概念的具体化和形象化,从而帮助学生理解,强化记忆,提高学习效率。再如,对于那些看不见、摸不到的电荷用语言是很难讲解明白的,所以可以借助多媒体信息技术来模拟电路的工作流程,比如带“+”号小球代表着正电荷,带“-”号小球代表着负电荷,这些小球的运动规律就代表这电荷运动的规律,这样一来,学生就可以对电荷运动规律形成形象直观的认识,效果远远高于教师口头详解。
3 结语
综上所述,在初中物理实验教学中,教师不仅要做好演示实验,教会学生物理知识,还应传授给学生仪器使用的方法和技巧,指导学生运用实验探究知识本质,增强学生的探究能力,以增强物理实验效果,实现物理教学目标。
参考文献
[1]万思荣.在初中物理教学中如何加强实验教学[J].才智,2009(27):134.
如何来加大实验教学力度,改进实验教学、提高教学效果以推进物理素质教育,我认为可以从以下几点入手:
一、切实重视演示实验,提高课堂教学质量
物理演示实验具有形象真实、生动有趣的特点,能为学生在形成物理概念、得出物理规律前营造出活生生的物理情景,使学生感受倍深。心理学研究表明:人的动作记忆效率比语言文字记忆效率要高好几倍。“百闻不如一见,百看不如一做”说的就是这个道理。经验告诉我们:一个成绩优秀的物理尖子对物理现象和物理过程具有很强的“悟性”,这种“悟性”源于对日常生活丰富的感性认识。对物理学习有障碍的人,其最大的障碍不在于智力因素,而在于缺少对日常生活的用心观察,头脑中缺乏感性经验,而这些感性经验恰恰是物理思维的基础。因此,作为一名物理教师,首要任务就是:尽一切可能,在课堂上为学生展现出丰富多采的物理现象和活生生的物理情景。教师不仅要用好课程标准上规定的演示实验,甚至教材上的一段话、一幅插图、一道习题也可以将它搬上“讲台”,进行演示。演示的形式不能仅仅是“教师演,学生看”,还可以是“教师导,学生演” ? 即边学边实验。
例如:利用鸡蛋做实验。鸡蛋很容易找到,若引导学生利用鸡蛋做实验,既可说明物理道理,又可提高学生的学习兴趣。
1.做压强的实验
鸡蛋握在手中,使劲握也难以破碎,但手拿鸡蛋在碗边轻轻一敲即破。说明:鸡蛋紧握在手中时,受力面积大,压强小;而在碗边轻敲时,受力面积小,压强大。可见,压力的作用效果不仅跟压力大小有关,还跟受力面积有关。
2.做大气压实验
将浸湿酒精的棉花放在广口瓶内,点燃棉花,并让它燃烧一会儿,然后将一只剥壳的熟鸡蛋(稍大于瓶口)置于瓶口上,熟鸡蛋在瓶内、外压强差作用下,被压入了瓶里。
3.做物体的浮沉实验
将一只鸡蛋放入浓盐水中,然后缓缓倒入清水稀释、搅拌,随着盐水的不断稀释,鸡蛋排开液体的体积随着增大,由漂浮状态慢慢变成悬浮状态,最终沉入杯底。这说明:浸在液体中物体的上浮和下沉,决定于它所受浮力和重力的合力。
世界上许多发达国家重视演示实验的经验值得我们借鉴。德国物理教育界流传着这样一种说法:“没有演示实验的课,不算是一堂成功的课”德国的物理教师除了极少数纯理论课没有演示实验外,一般每堂课要做2~3个实验。美国物理教师普遍都很重视演示实验。在他们上的每一节课中至少要做一个演示实验。而且这些实验都是他们自己设计,所用器材都是他们自己动手制作的。日本的物理教学也非常活跃,学生课堂上动手活动量较大,有半数以上的课是在实验室渡过的。大量的信息资料显示:国际物理教育界正在流行这样一种趋势,即衡量一堂物理课的好坏,很大程度上取决于这堂课中演示实验的数量和质量。
二、认真上好学生分组实验课,培养学生的创造思维和实验操作技能
分组实验多以测量性、验证性和实用性实验为主。要提高学生分组实验的教学效果,就必须使学生真正进入角色,手、眼、脑并用地进行有目的的探索活动。根据教育心理学的观点,课堂教学的目的不在于教师完成某种过程,而在于通过某种活动促使学生在行为上发生某些重要的变化,如在学生身上引起的认识上、理解上、技能上、态度上的变化。如果学生通过主动参与教学,在教师的积极指导下获得物理知识,则会印象更加深刻,并增强他们的学习动机。
根据这一思想,我进行了一些探索,将初中物理第一册中电学的一节课《电路的连接方法》由原来的验证性实验改为学生的探索性实验,教学中采用启发式教学和有控开放。
引入时通过演示窗帘被自动拉开、合拢的现象,让学生观察并思考:“为什么闭合一个电键,只有一个窗户的窗帘被拉动,而其它窗户的窗帘不受影响?”
通过学习,学生们基本能较好的达到教学所预期的目标,但是,要取得这样的效果,就要求教师在每次实验前必须做好大量的准备工作(包括知识和实验方面的准备)。对于实验中学生初次接触的仪器、实验操作中的难点和关键之处,实验开始前教师必须给予适当的指点。在学生实验的过程中,必须注意培养学生养成良好的实验习惯,如正确使用仪器,谨慎操作;尊重客观事实,不拼凑数据;实验完毕后自觉整理并爱护仪器等等。实验后,还必须及时反馈,发现问题及时补救。
三、充分发挥教材中“小实验”的作用,训练学生动手制作的能力
当前在物理教学过程中,有不少教师认为教材中的“小实验”是课外知识,与考试无关,因此常被视为可有可无,或被弃之不理。然而这些小实验却往往具有取材容易、贴近生活、直观明了、便于操作的特点,不仅能加深学生对所学知识的理解,而且能极大地提高学生学习物理的兴趣,锻炼学生的动手制作能力和独立操作能力,发展智力。
初中生自我动手实验的能力与想象力空前强胜,所以教师可以适当地在课堂中利用一些较为简单的初中物理实验来教导初中生。
一、实验在初中物理教育中的地位以及重要性
物理实验教学是初中教育阶段必不可缺少的一部分,并且其还是初中生必考的知识点,所以教师必须重视初中生的实验教学。因为物理实验能够使得初中生通过自己对实验的操作而强化自己的思维及能力,此外,初中生还能够通过物理实验而有效地提升初中生的学习效率。
二、初中物理实验的具体运行方案及法则
1.运用问题引导初中生对物理实验进行思考
教师不能因为自己的学生通过物理实验的制作而放松对初中生的要求,因为学生若只是做物理实验而不动用自己的大脑思考问题,那么学生能够获得的知识就会少之又少,所以教师需要用一些问题来引导初中生,使其高效率地学习到更多课本所没有的知识点。例如,某校物理教师为使学生能够在物理实验之中学到更多知识,在做实验之前总是会给学生提一个关键性的问题,如,在惯性的实验中,教师会让初中生通过实验找出影响惯性的因素。而如果某组学生所得出的结论与其余同学所得出的结果不同时,教师就会让学生共同讨论其中的原因以及解决这一问题的方式,从而使得初中生的思维得以有效的开发。
2.教师可以适当引入一些课外的物理小实验
初中物理是与生活不可分的学科,其丰富了人们的日常生活,如,人们用吸管喝饮料之时实质是由于压强的改变而被大气压而压挤出来的。所以教师可以逐渐引入一些生活中的物理实验来开阔初中生的眼界。
实验是物理学的重要组成部分,是物理教学不可缺少的环节。但学生在实际操作与处理中。往往容易在实验数据上出现错误,究其原因是学生没有牢固掌握数据处理的方法,不求甚解,一知半解,更不用说触类旁通了。根据我的教学经验,下面提出几种数据处理方法,供大家参考。
一、直接比较法
在做一些物理实验时。物理量之间的关系只需要定性地去确定,或把实验结果与标准值进行比较则可求出实验结论,都可以采用直接比较法。如,在“互成角度的两个共点力的合成”实验中,可将实验中测得的合力与根据实验画出的平行四边形对角线两矢量的大小与方向进行直接比较,就可以确定验证平行四边形定则的目的是否已经达到了。
二、图像法
图像法因其直观、形象、容易操作的特点被广泛应用于物理实验中,又被称为作图法,顾名思义是指在坐标纸上把实验数据之间的对应关系连成图线,由图线得出相应物理量之间的关系,并由此进一步得出实验结果。用图像法处理实验数据的步骤如下:
1.将测量的数据列表归类整理。
2.在坐标纸上以相应的物理量为横轴、纵轴建立坐标系,并定出标度。
3.描点。
4.连线:连线要遵循三个原则,一条直线上要描上尽可能多的点;其余的点要均匀分布两侧;离描线太远的点直接去掉。遵循这种连线原则处理数据,与多次测量取平均值殊途同归(但由于去掉偶然误差过大的数据点。使得结果比平均值法更加精确些)。
5.注明图像的名称、制图时间及其他说明:中学物理实验运用图像法,一般情况下会得出y=kx+b形式的一次函数关系,即结果是一条直线(一次函数拟合),图线画出后,可以用图线与坐标轴上的截距求出相应的物理量,也可以用图线的斜率或者用图线围成的面积求出相应物理量,还可以用图线反应一定的物理规律。如果描出的数据点连成了一条曲线。则应变换物理量,最终要得到一条直线(一次函数)。如,在验证“牛顿第二定律”的实验中,在研究“外力一定时物体的加速度和物质的质量之间的关系”时,假若a为纵坐标,m为横坐标,连接各数据点后得到一条曲线,实验结论就不会精确;但若以1/m为横坐标轴,连接各数据点则基本上可以画出一条过原点的直线,即得出正确的结论:外力一定时,物体的加速度a与物体的质量m成反比,即物体的加速度a与物体的质量m的倒数成正比。通过变换,完成了化曲线为直线,更直观、快捷地得出实验结果。
三、描迹法
描迹法是指通过若干次描点、频闪照相、用打点计时器打点等记录形式,直观形象地显现实验结果的方法。如,在进行“平抛物体的运动”这个实验时,可以用频闪照相的方式记录小球的运动轨迹;在进行“匀变速直线运动”实验时,用打点计时器记录运动情况。在使用描迹法时,以下几个方面要高度注意:
1.在结果出来之前,应仔细观察、分析结果,去掉误差太大的数值。若中间出现个别的点偏离正常位置很远,有可能是偶然因素导致,应舍弃该点再重复进行实验,分析记录结果。如,在“匀变速直线运动”的实验中进行纸带选取的时候,首先多打出几条纸带,选择打点最清楚的一条进行研究分析,分析时一般去掉前面相对密集的点,在后面找出一个点作为开始的点。
2.若要根据记录的点进行描线,则应描平滑的实线,并尽可能让更多的记录点通过平滑线或靠滑线,而且这些记录点要在平滑线的两侧均匀分布,不能在描线的过程中出现折线。
3.为了使描述的结果比较精确,实验中记录的点不能太少,并且要在所描范围内合理、均匀分布。
四、平均法
平均法是指对待测物理量进行很多次的测量,把测量的值相加再除以测量次数,或把每一次的测量值用固定的算式分别进行计算再求出结果,再把结果相加除以测量次数,最后取其平均值。这种方法就叫做平均法。
1.平均法的使用原理:每一次的测量因为多方面的因素都会不一样,测量值偏大或偏小,但其偏大或偏小的机会与程度往往均等,所以需要进行多次测量,再求其平均值,这样的测量值才会更真实、科学,有说服性。
2.数据的处理
(1)如果所求的结果是经过直接测量所得,应使用平均法。如“测定金属电阻率”的实验,在测定金属丝的直径d时,用“螺旋测微器”在金属丝的三个不同点上分别进行测量,然后取三次的测量结果,其平均值就是最后的直径。
(2)如果所求的结果不能经过直接测量得出,则要依据其实验的原理多次进行计算待测物理量的值,最终结果要把多次测量的物理量的值相加得出平均值。“用单摆测重力加速度”是个很典型的实验,求单摆周期的步骤如下:把单摆往一个方向拉开一个小角度,让小球顺利摆动,这时测出单摆完成n(20-30)次全振动的时间t,用公式T=t/n计算得出小球完成一次全振动的周期,这个步骤重复3次,用公式T=(T1+T2+T1)/3算出平均值,即求出单摆的振动周期。
五、计算机辅助处理数据
信息技术已被广泛运用到物理教学课堂上,也被广大师生所接收,中学生的计算机水平日益提高,已能熟练运用计算机记录与处理数据,对数据的图像进行分析等。计算机中的Excel软件功能非常强大,能够进行大量的数据记录与处理,还能画出物理实验中比较实用的x-y散点图,能够进行一次函数、幂函数以及拟合,求出相应的函数系数,从而得出物理量的值。
总之,在高中物理实验教学中引导学生学会合理使用数据处理方法。这样可以尽可能地减少学生在实验中的系统误差和过失误差,指导学生运用正确的分析方法,同时使其学会对实验结果的正确评估和描述。
参考文献:
[1]刘本才.物理实验数据的处理方法[J].实验教学与仪器,2005.