2021-4-10 | 物理實驗論文
第一篇
一、學生在實驗過程中存在的問題
(一)觀念性問題
做實驗的重要意義在于,實驗過程能使人養成嚴謹的科學作風和實事求是的科學精神,學習和掌握科學的研究方法,而這些對學生日后的學習與工作都是潛移默化的影響。還有的學生認為實驗就是培養動手操作的能力,實驗的結論都是對已有理論的驗證,他們很少去思考分析實驗的內涵和實驗目的。這些學生體會不到實驗學習是在培養獨立地分析問題和解決問題的能力,是對思維的訓練。在實驗中,我們觀察到學生會遇到一些人為的和儀器本身的問題。這些困難有的時候是儀器本身出現了故障,有的時候屬于儀器使用方法不正確,有的屬于使用的操作方法不當,影響到了學生繼續進行的操作。面對這些問題時,學生煩躁、焦慮的情緒就體現出來了,不能冷靜地解決問題,尤其是儀器本身出現問題的時候,就將責任歸到了儀器上,缺少繼續操作的信心。
他們認為實驗只要按照步驟進行,就應該不會遇到困難,思想上接受不了失敗。有些學生寫的報告,記錄上潦草、數據零亂,對所記錄的實驗條件、實驗現象、測量數據等原始資料不重視。以至于在處理數據時,往往對有效數位進行刪減或者編造一些數據,有的還隨意地修改數據,這些做法都有悖于實事求是的科學精神。還有一些學生認為簡單的實驗,沒有可要思考和研究的問題了。其實,簡單的實驗中往往會蘊涵著豐富的實驗思想,值得學生學習。例如,在“單擺測周期”的實驗中,我們發現大多數學生說實驗簡單,用的工具也簡單,而且數50個周期太費時間了。學生們如果能做到認真思考為什么需要數50個周期,就會認識到這個實驗不是簡單地使用儀器,重復工作的問題了,而是需要上升到用測量誤差這樣一種物理思想來看待問題,然而很少能有學生體會到蘊涵在實驗中的物理學思想。在學習觀念這個問題上,教師們普遍感到學生并沒有完全明確學習的價值,沒有真正領悟到實驗學習的意義。
(二)知識性問題
教師們普遍認為,在實驗操作的過程中,學生不能有效地運用已有的理論知識,不能靈活地提取已有的關于實驗方面的知識,使得動手操作中經常遇到疑難、困惑。這方面主要表現在:對實驗涉及到的理論知識理解的含糊,掌握不準確;和實驗相關的方法和策略性知識不足;忽視對基本的物理概念、物理規律成立條件及適用范圍的學習;遷移已學過的知識的能力不強,將理論知識轉換成為可以指導實踐操作的知識顯得困難。教師們感到學生最困難的是不能結合實際來應用理論知識,實驗課上反映出理論歸理論,不會利用理論知識對現象做出正確的分析和解釋。還有的學生在理論學習中,過于注重對概念、公式和定理的記憶,卻往往忽視了對成立條件,適用范圍的學習。
我們在課上,看到教師提問學生理論知識時的情景:例如還是在“單擺測周期”的實驗中,教師課前提問:要測出單擺的周期應測量哪些物理量?測量時要注意什么?學生們的回答就可以看出學生對基本理論知識的理解情況。有的學生說,我記住了要測量擺線的長度和擺的周期,但具體測量多少組數據不是很清楚;有的學生能將需要測量擺線的長度和擺的周期數目回答出來,但是當老師繼續問為什么要測量這些組的時候,學生又不能準確地說出原因;教師又問學生擺線的長度該從哪里計算,學生也不能清晰地回答出來,往往不會考慮把小球的半徑計算進去。一個簡單的實驗,反映出的不再是簡單地使用儀器,重復工作的問題了,而是上升到用測量誤差和消除測量誤差這樣一種物理思想來看待問題,然而卻很少有學生能體會到蘊涵在實驗中的實驗思想。從學生的實驗行為表現中可看出,一個簡單的實驗操作同樣需要以理論做基礎。學生對理論知識的理解程度在實驗的學習中占有重要的地位。學生在遇到困難時,相關的理論知識愈多,解決問題的可能性就愈大。
(三)思維能力問題
我們在教學中發現,學生在思維上的問題主要表現在:實驗思路不清晰;思路過于局限;不善于運用物理思維的基本方法(如比較、分類、抽象、概括);沒有細心地體會實驗的思想;思維時常處于無問題的意識;不善于運用聯想的方法;缺乏創新意識。在實驗中,實驗能力強的學生和實驗能力弱的學生,一個區別就是能力強的學生注重思路的學習,有思考問題的方法,知道如何去做。實驗能力強的學生還能迅速地建立廣泛的聯想,在已經做過的實驗中尋找出與研究問題相關的知識。實驗能力弱的學生,對于要做什么,該如何去做,應該得到什么現象,沒有清晰的研究問題的思路,不善于運用物理學的思維方法。在實驗的課堂上,學生還缺少主動發現問題的意識,學生往往解決的是教師或書本上預先給定的問題。另外,學生只注重尋找與研究的問題相關的現象,對于隨機出現的一些異常現象,卻視而不見,而這其中往往會有創新性的發現。
(四)自我監控能力問題
自我監控學習是學生對自己學習行為的調節和控制,貫穿于整個學習過程的始終。它主要包括在學習活動開始之前對自己學習活動的計劃、安排和準備,在學習活動之中對學習活動的反饋、修正和補救,以及活動之后的反省和總結三個方面。自我監控是影響學生學習質量與效果好壞的重要因素。學生在自我監控方面存在的問題主要表現在:實驗前沒能意識到自己知識準備的不充分;實驗中不能隨時審視自己的思維過程,不善于將當前的學習任務與過去的任務相比較;實驗后不善于對思維過程進行總結和反思,忽視對實驗結果的評價,缺少誤差分析的思想。在實驗中看到有的學生一進實驗室就立即動手操作,尋找現象,而另外一些學生在操作前,不急于動手,而是仔細地看講義的內容與實際提供的儀器是否有差異,弄清楚需要測量的物理量,再思考實驗的過程,之后動手操作。學生不同的行為表現,體現了他們在自我監控能力上的差異。
從課堂實際觀察中還清楚地看到,當學生調節不出實驗現象時,教師問學生,要想得到這個現象應依據哪些條件,學生很少能夠準確回答。有時教師問學生正在進行的操作想要達到什么目的,學生不清楚,表現出盲目地操作,缺少調節活動的目標意識。還有的學生已經把實驗現象調節出來了,但是教師問學生現象調好的依據是什么,學生則不能給出全面、正確的分析(而判斷的理由一般是依據公式、定律等)。實驗中學生過多地把功夫用在儀器的操作上,習慣于用反復嘗試錯誤的方法來解決問題,沒能及時地關注自己思維活動的質量,沒有考慮自己的思路是否正確。研究中還發現學生測出數據,得出結果后,只是簡單地和理論值對照一下,認為相差不多即可,而對于結論說明了什么問題、如何進行修正,不再去主動地思考,更不善于反思實驗中的收獲與教訓。
二、實驗教學中學生存在問題的原因分析
針對上述普通物理實驗學習中學生出現的問題,主要運用了教育學、心理學的理論知識及其研究成果來進行分析。認為導致學生產生問題的原因,主要有以下幾個方面:
(一)學生知識掌握情況的影響
波利亞說:“解題者所做的腦力工作就在于回憶他經驗中用得上的東西”。問題能否順利地解決與掌握知識的總量和經驗有關。學生要是不具備與要研究的事物有關的基本知識或知識比較缺乏,會使得他們在對一些現象進行判斷、解釋時,做出錯誤的分析,或者忽視對一些重要現象的感知。學生頭腦中存儲有關實驗任務的知識和經驗越多時,就為思維活動提供多種解決問題的辦法。學生除了要儲存一定“量”的知識外,更需要注重對知識“質”的把握,即知識還需要以一定的模式組織起來,存儲到長時記憶中。比如學生在面臨新的實驗任務時感到陌生,之所以會有這種感覺,就是頭腦中無可直接利用的模式。而實際上所謂的“新”并不是與原有知識沒有聯系,只是學生存儲的知識過于具體,不具有抽象性,問題的解決往往需要學生靈活地將知識聯系在一起,重組成一個與當前問題相對應的新模式。學生在完成一項實驗任務后,往往忽視對原理、方法、技巧進行比較性、概括性的歸納總結,總是以得出結果為目的,知識的組織常處于孤立的狀態。布魯納曾指出:“學生的知識結構越是基本幾乎歸結為定義,則它對問題的適用性就越廣。”實驗中學生儲存的知識需要具備一定的抽象性、概括性,建立較為抽象的知識模塊,以便知識之間的遷移,更好地解決面臨的任務。
(二)學生自我監控學習能力的影響
實驗能力弱的學生,他們經過大學物理理論知識的學習,具備了與實驗相關的知識,在知識準備方面可能同實驗能力強的學生沒有太大的差異,可是他們在學習策略和學習方法方面的知識比較貧乏。學習時不注重對策略性知識的積累,解決問題時思維模式單一。尤其是在遇到困難的時候,不能及時地調節自己的思維,表現出對自己學習行為的控制和調節水平較低。這說明,在同樣具備一定基礎知識的前提下,學生學習的自我監控水平已成為影響其實驗水平的重要因素。已有的定量研究表明:自我監控能力直接影響到學生的實驗成績,它在學生學習中占有重要的地位。比如準備性,就是影響實驗成功的重要因素。學生如果忽視對學習的計劃和準備,實驗中會遇到許多困難,尤其是當實驗任務新穎而且復雜的時候,常常需要學生對其學習過程進行較多的自我監控才能順利完成。學生作為學習的主體在對實驗任務進行調節和控制的同時,為了保證活動的順利進行,還需要積極地對自己的情緒、動機、意志進行有意識地自我激勵、自我調整。學生需要有意識地鼓勵自己克服困難、克服焦慮、克服急躁的情緒完成學習任務。
(三)實驗教師自身因素的影響
普通物理實驗的內容多為基礎性的實驗,教材在編寫時就過于強調基礎,大部分實驗都會把方法、儀器、實驗步驟寫得清楚明了,實驗課上教師還要詳細地講一遍,學生一般是按步驟去做,只是完成任務。這種步驟現成、方案唯一、結論已知的教學,學生沒有體會到探索的樂趣,感到枯燥乏味。教師的教學沒有讓學生產生對實驗的興趣,沒能激發好學生的學習動機,沒有讓學生體會到將理論和實驗聯系起來的過程,學會們自然不會認識到他們進行的認知活動的意義和價值。學生只有保持了對學習的興趣和正確的觀念,具備對實驗持有一種平和的心態,才能使認知活動深水平的進行下去,持久地在實驗活動中表現出較高的學習自覺性與主動精神。在實際的教學過程中,教師如果在指導中沒能精心地設計出讓學生思考和探究的問題,沒能啟發學生對自己的學習進程進行監視、評價和反思,同樣會使得學生缺乏問題意識,過多地進行機械性地操作。尤其是學生遇到困難的時候,教師如果僅僅依靠自己熟練的技能去幫助學生順利地解決問題,而不是讓學生充分地暴露思考的過程,不去聽取學生的分析思路,教師的這種做法不利于對學生思維過程的指導和訓練。
三、總結
主要從以上方面思考了學生在普通物理實驗學習中存在問題和原因分析,研究不免具有一定的局限性,希望我們的探討能為實驗教師了解學生,學生深入了解自我,以及實驗教學策略的有效實施提供有意的幫助。
作者:顧岱泉 王震 薛猛 單位:遼寧師范大學化學化工學院 遼寧師范大學物理與電子技術學院 遼寧師范大學教務處
第二篇
一、教學內容的充實與更新
教學內容上體現出近代物理實驗課程內容的傳承性、時代性、拓展性和探究性。在教材建設方面,2009年我們參與了省屬高校《近代物理實驗》教材的編寫工作。這部教材在實驗項目和內容的選擇上不僅包括近代物理學一些著名的經典性物理實驗,還包括近代物理學發展中的一些新理論和新技術,該教材被納入普通高等教育“十一五”規劃教材,已由科學出版社出版發行。目前這部實驗教材在教學中被多所高校采用。我們對開設的實驗內容也進行了調整與更新,與以往教學內容相比增加了綜合性、設計性實驗項目,例如有單光子計數實驗,CCD特性測量實驗等,實驗室可以根據授課對象和學時選擇恰當的實驗項目。
二、教學模式的改變
在傳統的實驗教學中,所有學生均做相同的實驗項目,實驗項目的學時是一定的,因此課程內容受到一定限制。例如,有的學生對實驗室可以開設的某些實驗內容或項目感興趣,但實驗室卻恰好未對這個年級的學生開設這個實驗,學生就會感到有些失望,這勢必會影響學生學習的積極性和主動性。為此,我們改變了這種單一化的教學模式,采用必做實驗與選做實驗相結合的多元化教學模式。這樣既能按照課程學時完成教學計劃,又能滿足學生對實驗內容選擇的要求。根據近代物理實驗課程的特點,把實驗項目分為類:一類為基礎性實驗項目,另一類為綜合性、設計性實驗項目。
相應的,實驗教學也分為兩個階段:必做實驗項目階段和選做實驗項目階段。必做實驗項目階段為第一階段,是所有的學生完成統一必做的實驗項目;選做實驗項目階段為第二階段,是側重于綜合性、設計性實驗項目,學生可根據自己的興趣特點來自主選擇部分實驗內容和項目。我們在2009級物理學本科班進行了教學實踐,同學們對這種教學模式反映良好。由于實驗項目和內容有了一定選擇性,學生就可根據自己的情況來確定要選做的實驗項目,有的同學還結合自己考研的方向來選擇,做到“有的放矢”的選擇自己的實驗項目。這種教學模式的改革增加了開設的實驗項目數,對教師來說工作量大了,但學生在實驗課上的興致很高,有的學生在完成自己選做的實驗后,仍停留在實驗室與其他同學一起探究其他實驗。這樣不僅調動了學生學習的積極性和主動性,還增強了學生的求知欲,擴大了學生的知識面,促進了學生創新能力的培養。
三、教學方法的改進
本著以學生為主體、教師為主導的實驗教學理念。在教學中,將教師講解式、灌輸式的教學方法轉變為啟發式、師生互動式、討論式的教學方法。要求教師對學生不但要“授之于魚”,更要“授之于漁”;采取學生間“一幫一”的靈活多樣的教學方式。在教學過程中,教師為主導體現在教師采用啟發式的方式提出問題,引導著學生去思考,去探索,去實踐。學生在實驗中的主體性,則是學生由“被動學習”轉變為“主動探究”,真真切切的去體驗、去思考、去探索、去實踐的過程,從而達到領悟其物理思想和規律,掌握其物理研究方法的目的;在實驗教學中還注重引導學生從驗證實驗向探究實驗的思維方式過渡,從“重結果”轉變為更要“重過程”、“重分析”,從實驗過程中的現象觀察、分析判斷、綜合歸納、誤差分析等各個環節中來培養學生科學思維,實踐能力和獨立工作的能力。許多學生表示這樣做實驗感到很有收獲,有的同學有了成就感的喜悅之情溢于言表。
四、實驗考試的改革
實行多元化實驗考試方法。為了更全面的考察學生對實驗的掌握情況,實驗考試由原來的平時考核(占50%)和期末筆試(占50%)兩個方面,改變為由平時考核(占30%),期末筆試(占30%)和期末實驗操作考試(占40%)三個方面組成。由于近代物理實驗難度大、時間長,很難象普通物理實驗那樣在短時間內完成某個實驗內容,所以原來的考試中一直未考查過實驗操作。然而實驗操作是反映學生對實驗掌握情況的重要環節,所以,根據課程的具體情況,增加的這項實驗操作考試包括“操作考試”和“口試”兩部分,各占總成績的20%。“操作考試”選取實驗的部分內容進行考查,以保證學生能在有限的時間內完成操作,“口試”則讓學生講述所做實驗的細節以及回答老師的提問。我們在2009級學生中增加了這種“操作考試”加“口試”的考試。通過實踐,這不僅考查了學生的實際操作能力,還鍛煉了學生的口頭組織與表達能力。
五、結論
針對近代物理實驗傳統教學中存在的問題,對近代物理實驗教學的教學內容、教學模式、教學方法和考核方式等進行了改革的探索和實踐。通過教學改革,充實了實驗教學內容,豐富和活躍了學生的物理思想,擴大了學生的知識面,調動了學生學習的積極性和主動性。選做實驗的開設不僅發揮了學生的個性特長和興趣,給學生提供一個探索的空間和挖掘其自身潛能的實踐平臺,同時還提高了實驗儀器設備的利用率,使現有的教育資源發揮出更好的教學效果,提高了教學質量。
作者:李麗華 張洪方 孫桂芳 史強 張棟 楊冰 單位:聊城大學 山東省光通信科學與技術重點實驗室
第三篇
一、加強實驗與課本知識教學銜接性的具體方法
高中物理實驗只有同課本知識緊密銜接起來,才能提高高中物理教學的效果。
1)精心準備實驗過程,完善實驗的演示技巧和效果盡管物理課本上的一些實驗只做一次,但是物理教師可以將實驗分成多次做或注意一些實驗細節,以此來強化學生的理解和記憶,進而加強學生的學習效果。
例如,在做壓縮氣體做功,氣體熱力學能增加的實驗,通過打氣筒的活塞運動,會發現氣筒變熱了,教師不要急于告訴學生原因,而將打氣筒的出氣嘴打開,再按照先前的實驗方法指導學生再做一次實驗,讓學生親自去體會第二次的實驗效果。
通過比較兩次實驗的不同,壓縮氣體和普通的氣體引起了實驗的不同效果。讓學生去推理實驗效果出現差異的原因,讓學生自己探究去理解壓縮氣體做功氣體熱力學能會增加的知識。這樣的實驗方法更能增加學生物理實驗的積極性,也能更好地掌握所學的物理知識。
2)采用多元化的實驗器材,提高物理實驗的趣味性采用多元化的實驗器材,可以活躍課堂氣氛,提高學生的學習興趣。比如,在做關于測量物體間摩擦力的實驗時,根據教材的要求,使用的是小球、光滑的木板和毛巾。學生通過這三種實驗器材去理解關于摩擦力的物理原理。但是物理教師在實驗的過程中可以增加更多的環節,可以建議學生通過自己身邊的一些物品,讓學生在老師的指導下自己測量這些物品間的摩擦力。類似的像自由落體實驗、顯示堅硬物體受力發生微小形變和探究平拋運動在水平方向的運動規律等等高中物理教材中的一系列實驗都可以采用這樣的教學方法。
教材中的實驗器材有時候離學生的日常生活有些遠,物理教師通過增加多樣的實驗器材,尤其是學生日常生活中經常使用的和天天接觸的物品,雖然實驗效果可能沒有專業的器材精準,但是能夠將高高在上的科學實驗和學生們的生活聯系起來,這正是提高高中物理實驗與物理課本知識銜接的一種很有效的方法。
3)鼓勵學生在課外進行物理實驗,提高學生的創新能力物理實驗能讓學生更好地理解書本上的物理知識,學習并不僅限于課堂,所以應該鼓勵和引導學生積極地在課外進行各種物理實驗。
物理老師可以組織物理興趣小組,指導學生在課下進行物理實驗,鼓勵學生進行各種物理小發明和小創造。這些小活動不但可以讓學生更加熟悉書本上的物理知識,還能培養學生的動手能力和創新能力,激發學生對物理知識的興趣,從而為他們以后的物理學習打下基礎。
二、結束語
高中物理教師在物理教學中應該改變以往的教學方法,把物理實驗落到實處,充分加強物理實驗和書本知識的銜接,這樣才能符合新課改對物理教學的要求,使物理教學的效果邁上一個新的臺階。
作者:劉鑫 單位:江蘇省揚州大學附屬中學東部分校
第四篇
一、從認知層面,應注重研究學生的認知過程和規律,有效促成實驗教學對學生知識與技能的掌握
1.實驗是認知的基礎,開展實驗教學時應注重研究學生的認知過程和規律,促進物理知識的學習
根據認知規律,人的認識一般從實物、圖形到字符系統的漸進過程,即由感性到理性,由具體到抽象.我國初中學生的物理思維基本上還處于從具體運算向形式運算階段的過渡期,這決定了初中學生的學習必須借助具體事物、現象的支持.所以,實驗在幫助學生學習上有兩方面作用:一方面可以提供一定的感性材料,作為學生認識的基礎和發展思維的前提,有效地幫助學生形成物理概念、掌握物理規律;另一方面,在教學過程中通過實驗驗證理論和應用理論來指導實驗,幫助學生深刻而牢固地掌握物理基礎知識.而不同物理知識的學習有不同的認知過程,這決定了開展實驗教學要采取不同的教學策略.認知過程主要分為兩大類:有的知識與學生的生活經驗相一致,如速度、電阻、電壓等,學生感知物理現象后,經過簡單的科學抽象可以建立,我們稱之為同化;有的知識與學生的生活經驗不一致,如壓強、功、浮力、溫度、熱量、電流等,學生建構物理知識時存在障礙,需經過認知的調整或轉變才可以建立,稱之為順應.針對這兩大類情況,前一類的教學策略主要是:通過現象激發學生積極主動性,引導學生在感性認識的基礎上,進行探究學習,經過科學抽象學習新知.而后一類則需運用促進概念轉變的教學策略:充分了解學生的前概念后,創設與學生原認知相矛盾的情境,引發認知沖突,產生探究愿望,通過實驗分析、討論、抽象等思維活動說明錯誤原因,引導學生提出新的觀點、假設,再通過實驗驗證假設得出科學結論,獲得新知,促進學生認知的調整或轉變以達成對物理知識的學習.不同的認知過程決定了實驗在學習、理解知識方面的作用不同.
2.教師運用動作技能學習規律開展實驗教學,提高學生實驗技能與素養
學生實驗是學生的科學實踐活動,學生實驗的過程包含了操作、觀察、讀數、記錄、制表、作圖、簡單計算等環節,是學生實驗技能與實驗素養形成的重要途徑.實驗動作技能的學習與知識的學習是不同的,學生實驗的不同階段對學生的要求也是不同的.例如,學生實驗前,教師要求學生掌握物理實驗的基礎知識,明確實驗目的和具體要求,弄懂實驗原理,搞清實驗的方法和步驟.實驗時,讓學生設計實驗裝置,并掌握裝配和操作儀器的技能以及基本的實驗素養———合理地選擇儀器,了解所用儀器、器材的構造原理、規則和性能,遵守操作規程,掌握實驗操作技能;認真觀察實驗過程中有關的現象,進行正確的量度,仔細記錄必要的數據,能根據實驗要求和實驗步驟設計好實驗記錄表格.實驗后對所觀察的現象和所得的實驗數據進行分析、整理和處理,找出物理量變化的規律或作出合理的結論,對誤差作初步的分析,寫好簡要的實驗報告.讓學生在每一次的實驗操作與體驗中,逐步掌握物理實驗的基礎知識與技能,提高學生的實驗技能和實驗素養.
二、從過程與方法層面,實驗教學要注重學生的經歷與感受,實現科學探究過程與科學思想方法的滲透
1.注重學生通過親身經歷培養科學探究能力,促成學生接受物理思想方法的教育
觀察和實驗在物理思維各發展階段一直是作為思維的基礎,實驗教學中教師通過調動學生的觀察、概括、抽象、分析、歸納、綜合等基本思維手段和認識方法來進行物理思維訓練.通過觀察和實驗,可使學生知道科學家探索和發現物理規律的過程,培養和提高學生的觀察能力和邏輯思維能力;通過實驗教學中問題的提出與討論,可以培養思維的獨立性;通過實驗教學中正確處理局部與整體的關系,可以提高思維的深刻性;通過實驗教學引導學生從單向思維向多向思維轉變,可以提高思維的靈活性;通過實驗教學處理靜態思維與動態思維的關系,可以提高思維的廣泛性.總之,物理實驗是發展各方面思維能力的基礎.
新課程對實驗的定位發生了變化,在以前的思維認識中,實驗都是為概念的提出服務,為規律的生成提供數據支持,多為測量性實驗、驗證性實驗,現在課程體系多為探究性實驗,應給學生提供充分的科學探究機會,讓學生通過手腦并用的探究活動,體驗探究過程的曲折和樂趣,掌握“提出問題———收集資料———提出假設———驗證假設———得出結論”的科學研究思維,并滲透物理思想方法的教育.如阿基米德定律的教學,一般都是將精力集中在減少誤差,以便將“排開的水的重力等于浮力”這一事實直觀地呈現給學生.而阿基米德在探索阿基米德原理時所經歷的激動人心的認知的調整以及為尋找突破口苦思冥想的思維過程則被忽略了,而這些恰恰是最能體現科學探究本質的過程,也是學生從前面學習已經知道“浸入液體中的物體受到的液體對它的浮力與排開的水的量有關”的認知調整到“物體受到的浮力等于它所排開的液體的重力”認知的關鍵.
實際教學中可采用如下的環節開展.師:彈簧稱讀數包括哪幾個部分的重力?生:包括鋁塊、小水桶和小水桶的水.師:如果讓鋁塊浸沒入桌面上小水桶里的水中,水面如何變化?彈簧稱讀數又怎樣變化?生:小水桶水面上升,彈簧秤讀數變小.師:為什么?生:因為鋁塊受到水對它向上的浮力.[教師將鋁塊浸沒入水中,并讓學生觀察彈簧秤示數的變化]師:觀察到什么現象?生:彈簧秤示數減少,桌面上的小水桶水面上升.師:彈簧秤示數為什么減少了?生:鋁塊受到浮力.師:怎樣才能使彈簧秤的示數回到原來的讀數?[引導學生向水桶加水]師:往小水桶加多少水才能使示數回到原來的讀數?生:加的水的重力等于鋁塊受到的浮力.[教師向小水桶加水,指導學生比較兩水桶中液面上升多少.]師:水桶1中加的水與水桶2中上升的水有什么關系?生:水桶1中加的水與水桶2中上升的水一樣多.師:鋁塊受到的浮力與它所排開的水有什么關系?生:鋁塊受到的浮力等于它所排開的水的重力.師:這也只是猜想,現在大家設計實驗來驗證猜想.[引導學生進一步拓展到“一切物體浸入液體里時,所受的浮力等于它所排開的液體的重力.]此教學過程,有學生的觀察,有學生的思維,有學生的猜想,有學生的實驗設計,有學生的實際操作,有體驗探究過程的曲折和樂趣,有體驗科學研究的一般思維過程.學生在活動中學習,在具體地和自發地參與各種活動中形成自己的假設,并給予相對合理的證實或否定,這讓學生體驗了科學方法,感受了科學探究的過程,實現了發展科學探究能力,學習科學研究方法,實現通過實驗教學培養科學精神的教學功能.
2.在學生具備一定的實驗技能和素養的基礎上,通過實驗培養他們的創新意識和創新能力
物理實驗在培養學生的創新能力上有其獨特的優勢.在經過基礎階段的學習后,學生獲得實驗的感性知識,有了一定的實驗知識和技術的學習能力,可以較快地學會一些新的操作方法和發展實驗設計能力.這時在物理實驗教學中可以通過讓學生對實驗現象進行猜想,讓學生設計實驗方案,讓學生改進實驗等過程去經歷創造性活動,從而培養學生的創新能力和創新精神.如在“伏安法測電阻”實驗中,學生對于電壓表和電流表的使用已經相當熟練.在學生實驗中,根據學生的實際情況,可以將學生分成3大組,第1組提供電壓表和電流表,第2組只提供電壓表,第3組只提供電流表(其他器材滿足實驗要求).有意識地給學生制造問題、創造條件,讓學生放開手腳、大膽地去設計實驗、尋求方法、探究真知.這有利于學生在實驗活動中表現他們的熱情和智慧,讓他們不僅完成了實驗,而且設計了多種方案.實驗完畢后,再要求學生針對實驗進行交流與討論、講述設計思路、比較優劣、尋求改進.學生在此次活動中不僅掌握了知識,提高了實驗技能,而且溝通了知識間的聯系,培養了創新意識與能力.
三、從情感態度價值觀層面,實驗教學要注重情境的創設與教學引導,進行積極的情感體驗,實現科學精神與科學態度的培養
1.實驗能彰顯物理學的特色,引發認知沖突,具有激發求知欲與學習興趣的優勢,讓學生有積極的情感體驗
每個學科都有吸引學生的特質.物理學的吸引力就在于物理學的魅力與神奇,而物理實驗能盡顯物理學的特色.物理實驗有趣、新奇,它們在呈現物理現象的同時也在為學生營造一種身臨其境的學習環境,激發學習興趣,引發學生的認知沖突,促發學生形成很強的學習自覺性和主動性.實驗在創設有效的學習環境,激發學生的求知欲和學習興趣方面有極大的優勢.如在“壓強”教學中,上課伊始,請一位學生上臺,戴上眼罩,平攤雙手,掌心朝上.這時教師向其余學生展示兩個相同的金屬柱體,然后將其中一個柱體直接豎放在學生的一只手掌上,另一個柱體用塑料小托盤托住再放在學生的另一只手掌上.教師問:“你兩只手的感覺相同嗎?”學生答:“一邊重,一邊輕.”教師說:“請把你認為重的一邊舉高.”大家驚奇看到:實驗者將沒有托盤的一邊舉了起來,也就將輕的一邊舉了起來.之后,再讓全班學生都來體驗,大家的感覺都是相似的.在壓強這個問題中,很容易把重力、壓力、壓強3個量混淆,通過這樣的實驗,不僅迅速而有效地激發了學生的學習動機,也讓學生充分認識到我們感受到的并不是重力,而是所要了解的新的知識,從而引導學生關于壓強的學習.
2.教師要善于啟發引導,發揮實驗促使學生形成科學態度與科學精神的獨特優勢
在物理教學中要注重培養學生求真求實的科學態度與精神.實驗時,要求學生按照一定的程序規范操作,有目的、有計劃地觀察實驗現象,如果某個環節不當或操作失誤就會影響實驗效果,這有利于培養學生認真的科學態度;實驗時,要測定和記錄數據,要求學生充分尊重實驗事實,不進行人為修改,當實驗現象、數據與自己所學理論不相吻合時,不能輕易忽略,不能被蠻橫剔除,不能被“誤差”遮掩,而是要引導學生認真分析,尋找原因,大膽質疑,能培養學生一絲不茍的求實態度,促使學生科學態度和科學精神的形成.如在“探究凸透鏡成像規律”教學時,學生進行了實驗,教師隨機選擇學生實驗數據輸入電腦,通過電腦操作將物距由大到小排列。生1:數據存在矛盾,您之前說了,我們實驗用的凸透鏡焦距都是一樣的,焦距相等,物距相等,像距不可能不等.師:那我們要判斷哪組數據同學們更認可,該怎么辦?生:實驗.師:你們快速將這2組(3、4兩組),這3組(4、5、6三組)數據再重做一次,看看哪組數據是我們更認可的數據?(學生實驗)師:先看3、4兩組,哪組數據更讓我們認可?生:25cm,16cm.師:那4、5、6三組,哪組數據更讓我們認可?生:23cm,17cm.師:我們把不認可的數據擦除.師:誰能說一下為什么出現這樣的現象呢?生2:因為實驗總是有誤差的,我們的度量工具不可能百分之百的精確.師:還有其他可能嗎?生3:人眼有誤差.像什么時候清楚什么時候不清楚,各個人可能都是有區別的.
此教學過程中,在評價交流實驗數據時,教師不刻意篩選,讓學生的實驗數據得到了自由真實的展示,這是教師對學生、對數據的尊重.當學生實驗數據明顯出現偏差時,教師引導學生自己發現問題,再讓學生帶著明確的目的重做一遍,是方法的指引,再次教師引導學生反思實驗數據出現偏差的原因,學生因為目標明確進行再實驗,在實驗中他們在操作,也在思考,實驗數據出現偏差的原因自然能找到,這樣的教學不僅具有科學的客觀真實性,提升了學生思考和實驗操作能力,更是培養了學生求真求實的科學態度.現實學習與生活中,還有許多與生活密切聯系、學生感興趣的、有意義的問題,在這些問題的引導下開展科學探究,讓學生親身參與各種科學探究實驗有助于他們逐步理解科學的力量和局限性,理解科學是一個不斷提出問題、收集與整理證據的過程,這也是一個體驗與價值觀形成的過程.
四、總結
綜上所述,實驗的教學功能是以上各方面的整合,并滲透于教學過程中.教師應重新認識和挖掘中學物理實驗的教學功能,并且在物理課程標準的指導下,科學地設計與課程的三維目標和科學探究內容有機結合的中學物理實驗教學,從而使我們的實驗教學能夠更好地體現和貫徹標準的精神,讓它真正成為促進學生理解的活動,并切實提高學生科學素養.
作者:葉慶 單位:建甌市教師進修學校
第五篇
一、實驗教學內容的創新
在傳統的物理實驗中,學生往往容易過分依賴老師,不論是儀器的準備還是實驗內容的安排、實驗的操作步驟等,都由教師先示范,再指導學生操作,這樣不僅忽略了學生作為教學的主體作用,還使學生在精神以及行為上產生懶惰心理,不利于培養學生的綜合能力。這樣單一的實驗教學模式在很大程度上抑制了學生的積極性與主觀能動性。究其原因,主要是教材內容的設計的可操作性較差。因此,想要改善以上情況首先就要更新教材的內容。
例如,原先的教材對于電表改裝與校準,這一實驗項目給出了詳細的實驗目的、實驗原理以及實驗步驟等等。如今,我們將該實驗項目改為設計性實驗。實驗目的:探尋擴大電表量程的原理,掌握改裝的方法。實驗要求:將表頭(微安表)改裝成多量程電流表和電壓表。儀器及用具:表頭、標準電流表、標準電壓表、電阻箱、劃線變阻器、直流穩壓電源、導線等等。另外,還可以加入一些提示和思考題,對學生進行適當引導。像這樣,只給出目的、要求以及相關提示,讓學生自己查找資料、設計實驗方案,這不僅能讓學生在實驗中對實驗步驟進行總結,對于實驗結果進行比較,還可以為學生提供更大的思考與操作空間,大大提高了學生的實驗能力和創新能力。
二、實驗教學方法改革實施
提高學生的綜合能力,培養學生的創新意識,光是更新教學內容遠遠不夠。在教學方法上,我們同樣需要創新。首先,我們要實施開放性實驗。所謂開放性實驗主要是指學生們根據自身情況對實驗項目進行選擇,隨后教師對學生的預習重點進行指導,推薦相關的實驗內容,為學生提供相關資料,這樣有利于學生全面、立體地了解所學知識,開發學生的多向思維,鍛煉學生的動手能力,同時還可以提高學習效率、增強學生對物理學習的興趣,使學習方法更加科學。其次,對于不同層次的實驗,教師應當采取不同的教學方法。
例如,在第一層次的預備性實驗中,通常涉及的內容較淺,因此,教師一般可采用啟發式教學方法。如回路接線法實驗,這里只要啟發學生的學習途徑,重點說明劃線變阻器的作用,對相關知識進行說明,告訴學生這些知識在生活中十分常見,讓學生在生活中學會應用這些知識,學生就會按照學習要求去閱讀相關材料,與此同時學生也會與教師進行頻繁的互動,充分滿足學生的好奇心,從而達到實驗目的。在第二層的實驗中,教師應當采用啟發討論式教學方法,不僅僅是教師單方面的授課,而是教師講述完畢后由學生進行操作。在操作的過程中,學生一旦發現問題可以及時與老師進行互動交流,一同探討解決問題的辦法。這樣教師能夠在第一時間了解學生對知識掌握的情況,其指導也更具有針對性,而學生也獲得親自實踐的機會。在第三層實驗中,一般采用討論式的教學法。在實驗中,老師與學生可以進行討論,學生與學生之間也可以進行討論。這樣能夠提高學生的創新能力,使實驗更加具有嚴謹性。
三、實驗考核的改革
為了對傳統的評分方式進行簡化,我們將每個項目100分改成每個項目10分。這里主要包括學生在預習中提問1分,實際操作4分,撰寫實驗報告5分。最終的考核成績我們以(10—9.0分)為優秀、(8.9—8.0分)為良好、(7.9—7.0分)為中等、(6.9—6.0分)為及格。6.0分以下則為不及格處理。與此同時,對于預習、實驗操作和實驗報告的成績比例由之前的2:5:3改為1:4:5,這樣就使得實驗考核的機制更加完善,讓原先實驗后不進行實驗處理也能及格的現象變成必須實驗后進行實驗處理才能及格。
四、總結
綜上所述,為了提高學生的動手能力、培養學生的綜合性能力以及創新能力,在物理實驗的教學當中,我們要對教學的體系、教學內容、教學方法以及考核方法進行改革與創新,實現高職物理實驗教學的預期目標。
作者:張國興 單位:西安鐵路職業技術學院