物理是以實驗為基礎(chǔ)的學科,在中學物理教學中,實驗往往是教學過程中的一種手段。實驗教學是培養(yǎng)學生實事求是、堅持真理的主要途徑。新的課程標準要求通過實驗體驗科學探究過程,學習科學研究方法,提高學生的動手能力,培養(yǎng)科學精神,增強創(chuàng)新意識和實踐能力,提高科學素養(yǎng)。在實踐新課程的實驗教學過程中,我們有以下幾個方面的體會。
一、從生活實際出發(fā),用生活型實驗引導學生進入課題
由純科學型實驗向生活型實驗轉(zhuǎn)變,是新課標下物理實驗教學特點之一。
運用日常生活中器具進行實驗,不僅簡易、直觀、經(jīng)濟,而且有利于學生課外操作,發(fā)展學生的獨立實驗?zāi)芰Α嶒灲虒W也可以通過一些生活型的演示實驗,為學生創(chuàng)設(shè)一個個生動有趣、新奇刺激的實驗情景,激發(fā)他們的求知欲,產(chǎn)生積極主動的學習興趣。教師在教學中運用模擬、假設(shè)、類比、推理、分析等方法喚起學生的積極思維,啟迪學生的智慧,引導學生探究相關(guān)物理量之間的關(guān)系,得到相關(guān)的概念和規(guī)律,從而可以讓學生對知識的來龍去脈有清晰的認識和理解,為學生構(gòu)建新的知識體系打下堅實的基礎(chǔ)。
在學習向心力時,我用易拉罐做“水流星”實驗,按照常規(guī)認識,當易拉罐運動到最高點時,水必往下灑,但實驗結(jié)果卻出乎意料:在最高點時,易拉罐中的水并沒有下落,這一現(xiàn)象能夠引發(fā)學生強烈的認知沖突;當易拉罐的轉(zhuǎn)速慢下來時,學生會發(fā)現(xiàn)慢到一定的程度后水會下落,然后提出問題:要使水不落下來,易拉罐在最高點時的速度必須滿足什么條件?氣體打火機能打出火花,引導學生對尖端放電現(xiàn)象的探究。靜止的裝滿水的礦泉水瓶中的水,可以從礦泉水瓶的小孔中流出,礦泉水瓶在自由下落時,水不再流出,是因為水完全失重。在自感現(xiàn)象教學中,教師可先讓學生兩手同時接觸一節(jié)干電池的正、負極當然不會有什么感覺,然后在干電池的兩極上接上開關(guān)和自感線圈,再讓學生接觸自感線圈的兩端。在開關(guān)斷開的一瞬間,學生會有觸電麻木的感覺,從而體驗自感電動勢的存在,這些實驗器材來源于生活,簡單易得,人人均可參與、體驗,這樣的實驗對學生來說感到格外親切,而且是從學生的親身體驗出發(fā),拉近了物理學與生活的距離,讓學生深切地感受到科學的真實性,感受到科學與社會、科學與日常生活的聯(lián)系,有效地促進學生自主學習、自主探究,從而達到培養(yǎng)和訓練學生的科學思維素養(yǎng)的目標。
二、讓學生學會探究型實驗,在實驗中探究問題
將驗證型、測量型實驗向探究型實驗的轉(zhuǎn)變,是新課標下物理實驗教學特點之二。
原來的教材對實驗的原理、器材和實驗現(xiàn)象和結(jié)論都作出了說明,在教學中無論是演示實驗還是學生實驗,完成實驗后學生都會對照教材的標準答案,并將教材的答案背下來,甚至可以不做實驗。新教材中很多實驗沒有給具體的實驗儀器、操作步驟、實驗結(jié)論,而是從提出問題-提出假設(shè)-設(shè)計實驗-實驗操作-記錄數(shù)據(jù)-數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)要求學生逐一進行探究、討論實驗方案,選擇實驗器材,設(shè)計實驗步驟,處理實驗數(shù)據(jù),歸納實驗結(jié)論。在實驗操作過程中出現(xiàn)的新問題,要通過討論、交流等方式能得到很好的解決,培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。
如:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,探究功與速度變化的關(guān)系,測水果電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,定性地探究電動勢和內(nèi)阻的大小與哪些因素有關(guān),這些實驗需要按探究型實驗的要求開展實驗。同時,利用課外活動小組也可以積極開展探究型小實驗,教師精心設(shè)計一些有趣的實驗進行研究性學習,讓學生嘗試、創(chuàng)新。在講到動量定理時,我給學生留個課后小實驗,要求是讓一個玻璃杯從四樓落下不被摔破,實驗器材要求所用的輔助材料的重量不超過玻璃杯的重量。學生想了很多辦法,有用報紙將玻璃杯層層包裹放置其中,有的給玻璃杯安裝了降落傘,有的在地面放置海綿墊,等等,盡管做法千奇百怪,但都是圍繞動量定理展開,只有延長作用時間和減小玻璃杯落地時的動量,才能減少地面對玻璃杯的作用力。
只有真正把握好探究性實驗的內(nèi)涵,培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、實驗操作能力,培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力,探究型實驗的效果和目的才能實現(xiàn)。
三、把所有實驗進行開放,使學生體驗過程、享受成功
把單一型實驗向開放型實驗的轉(zhuǎn)變,是新課標下物理實驗教學特點之三。
開放型實驗是一種新穎的實驗類型。開放型實驗對于促進學生自主研究,培養(yǎng)學生的探究能力和創(chuàng)新精神,提高學生的科學素養(yǎng)有很大的作用。首先,開放型實驗的特點在于實驗設(shè)計、實驗方法、實驗過程和實驗結(jié)論具有較大的開放性和不確定性。其次,實驗探究可以由課堂內(nèi)向課堂外延伸,具有時間和空間上的開放性。開放性實驗通過學生的主動探究、討論、自主思考來達到自我不斷完善,可以使學生更好地發(fā)揮學習的主體性,培養(yǎng)學生獨立思考的習慣和勇于創(chuàng)新的精神。最后開放型實驗倡導合作學習方式,合理組合實驗小組并及時開展組內(nèi)外的交流,有助于團隊精神的培養(yǎng)。任何一項科技成果都是在猜想-實驗-改進-再實驗驗證的基礎(chǔ)上形成的,開放型實驗不僅可以讓“優(yōu)生”動腦、動手,而且能讓“學困生”學會學習、學會思考、學會交流與協(xié)作,體驗實驗過程,養(yǎng)成勤于動手、仔細觀察、規(guī)范操作的良好實驗習慣和認真細心、有條理、有層次的良好實驗素質(zhì),能使他們在實驗的過程中獲得實驗的樂趣,體驗成功的喜悅和快樂。
測重力加速度g的實驗也是一個典型的開放型實驗,學生可以從不同的角度分析,得出多種不同的實驗方案:①根據(jù)重力和質(zhì)量的關(guān)系G=mg;②根據(jù)自由落體運動H=;③根據(jù)單擺的周期公式:T=2π,等等,無論學生的學識水平如何,每位學生至少可以用第一種方案完成實驗任務(wù)。在學生體驗到實驗成功的快樂后,教師應(yīng)指導他們討論如何減小實驗誤差,鼓勵不同層次的學生完成其他實驗方案,在加深對所學物理知識的理解和應(yīng)用的同時提高實踐操作能力和創(chuàng)新能力。
新課標下的物理教學必須重視實驗教學,不論是演示實驗還是學生探究實驗,教師都應(yīng)利用現(xiàn)有的實驗教學條件,或者積極地創(chuàng)造條件,或者設(shè)計創(chuàng)新實驗方案,充分發(fā)揮新課程實驗教學的特點,提高實驗教學的效果,如此才能在中學物理教學中取得事半功倍的成績,才能真正實現(xiàn)培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的教學目標。
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