时间:2023-06-07 09:09:53
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇高中物理实验,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

[关键词]物理;实验室;管理措施
高中物理实验室的频繁使用是物理课程改革的重要环节,是落实物理课程目标,提高学生物理实验素养的重要途径。加强高中物理实验室的管理,对学生进行物理实验的时间、物理试验室的利用,要建立一套行之有效的管理措施。
一、完善物理实验室管理规章制度
实验室虽然都挂有学生实验守则、实验室安全制度及设备管理制度等各种规章制度,但进入实验室的学生和老师都不会严格遵守。为了能够更好地让进入实验室的人员严格遵守,必须要建立完善的奖惩制度,比如实验教师可以先和准备实验的学生讲解操作规范,科学指导生进行实验。给遵守实验室各种规章制度的学生和老师点赞,并把它及时公布出来作为下次进入实验室的榜样示范。如果在实验过程中,实验仪器人为破坏、丢失,要对这样的行为做到及时批评或口头告知,下次再有类似情况出现就坚决制止进入实验室。由于物理试验室的实验设备和材料部分属于易燃易爆物品,要加强规范化管理,如实验师或管理人员要认真检查,做到上班后查看,下班前检查,平时多留心,对于物理实验仪器的使用,要求做到专人负责、账物一致。实验仪器处于正常备用,保证实验教学顺利进行。对于教学过程中损坏的仪器,要及时修复、及时处理,争取做到修理不过周。坚决把安全事故隐患扼杀在摇篮中。
二、提高物理实验师的专业修养
高中物理实验教学对实验师的要求非常高,物理实验教学的情况较差,如有的教师为了安全、省事不愿意去实验室,有的实验效果差强人意等等。为了提高高中物理实验师的专业素养,作为教师自身首先通过各种渠道学习提高实验素养的方法,如研读有关物理专业的期刊、杂志;利用网络资源获得相关经验和知识;学会课后反思、总结,把总结经验应用在教学中去;对教师进行新仪器、设备实践培训,树立终身学习观念;随时更新物理实验及相关知识。其次,要多进行实践、交流学习来提高物理实验师的素养。实验师在教学中探索、研究,学会在理论中联系实际,熟悉实验方法及要求,熟悉实验仪器,做到实验不完全依赖实验室,并学会写实验反思。经常开展实验室管理工作总结、交流也是提高教师素养的一条重要措施。多和同事交流、开展研讨会、参与实验教学比赛;和相关专业专家保持联系、资源共享;积极主动参与市内外的物理实验知识培训,相互学习,共同提高。最后学校要支持和鼓励物理实验师参加相关的物理实验技能培训,参观教具装备展,让实验教师增长见识,提升物理实验师的基本技能。
三、构建物理半开放实验室模式
高中物理实验中实行半开放实验室管理模式,可以充分利用物理实验资源,提供物理实验的良好条件,提高学生的实验能力,引发学生进行物理实验的兴趣,培养学生积极的创新精神和创新能力。高中各科教学安排紧张,学生每周实验都是按照课表进度安排在一课时或两课时完成。而学生也存在个别差异,能力有所不同。有的学生对实验的原理理解和掌握程度不够,不熟练,就会影响到学生的实验效果,为了保证学生能够按时完成实验课程,掌握实验技能,首先实验师可以根据不同学生需要探究的实验情况不同把一节课改成一定时间内完成。比如将每个班的实验安排在一个时间段内,一周之内或一周三天,并要求学生在安排的时间内完成相应的实验内容。其次可以把物理实验原理的讲授变为学生物理实验原理的设计,引导学生讨论设计方案,把实验的目的、原理和操作方式熟练掌握、理解最后形成实验验收报告,在设计过程,教师可以对学生实验设计思路的可操作性、科学性进行指导,积极发挥学生的创造性,改变学生的学习方式,也发挥同学间、小组间的协作。第三把学生的物理理论、实验考试进行改革,形成物理实验能力的考核。有些学校对学生进行物理考核时为了顺应“高考”考察实验的情况下只注重实验操作理论评价,而缺乏实验能力的评定。因此,学生的物理考试评价要转变为理论和实验操作相结合的方式,让学生把实验设计、操作步骤进行现场试验,有实验师做出评价,并根据学生的能力差异、实验内容制定相应的计分,把它列入学生的物理成绩中去,来引起师生对物理实验的重视。
四、利用现代化手段管理实验室
物理实验教学是高中学生操作能力、动手能力培养的重要手段,实验室建设的优劣直接影响到教学的成效,影响到学生实验才能的发挥,建设好实验室最重要的是实验室的管理和使用。由于实验师的工作任务繁重,除了做好实验室的常规管理之外,还要带好每一组实验,并且实验结束后还要对实验室的设备进行清查,写实验后的反思总结等工作。随着教学体制的改革,对物理实验师的管理水平也做了相应的要求,实验室的现代化管理是高中教育体制改革的需要,也是实验室进行现代化的主要标志。数字教学资源全覆盖的实施,让大部分学校都建立了校园网,因此对实验室进行管理时,可以充分利用网络资源,随时通过网络平台向全校师生介绍物理实验器材,了解实验仪器的使用和注意事项,收集相关视频,播放有关物理实验原理和操作的视频、动画等资源,也可以利用出外交流的经验拍摄制作成“翻转课堂”,便于学生再学习。还可以建立实验教学辅助系统,方便师生通过系统对课内外的知识和实验进行沟通、交流,全面提高物理教学质量。高中物理实验室作为高中生物理学习的一个重要教学场所,它的建设与管理的好坏,需要全校师生的共同努力,才能让实验室最好地服务于教学,发挥实验室应有的功能作用。
参考文献:
[1]康良溪.新课程下实验室建设与管理工作的思考[J].实验教学与仪器,2012(3).
[2]朱礼明.课标背景下的高中物理实验室管理[J].理化教育,2012(9).
[3]李东庆.浅议如何提高高中物理实验室的利用效率[J].教育科学,2014(8).
关键词:物理实验 探究教学 高中物理
探究教学是建构主义的创新学习,强调以学生为中心,以探究为主的教学,倡导学生主动参与、探究发现、交流合作的方式,注重培养学生的学习经验与学习兴趣,改变教学过程中过分依赖教材、死记硬背、机械训练的现象,突出知识的社会建构以及教学方法的导引性和支撑性。改变知识传授型的教学,用创新性学习取代维持性学习,从而把课堂变成一个探究学习的场所。同时要让学生参加社会实践,打开他们视野,增长他们社会经验,保护学生的探索精神,创新思维,营造崇高真知,追求真理的氛围,为学生的察赋和潜力开发创造一种宽松环境。本文在分析高中物理实验探究教学特点的基础上提出了高中物理实验探究教学的原则,并进一步阐述了其教学意义。
1高中物理实验探究教学的特点
高中物理实验探究教学是在教师指导下,学生围绕某个问题独自进行实验,观察现象,分析结果,从中发现科学概念或原理,以获得知识,培养探究能力的一种教学方法。在新课程标准中强调:激发学生实验探究的兴趣,增强学生的创新意识。培养学生观察能力,收集和处理信息的能力和主动探究能力是一项重要任务,高中物理实验探究教学最大特点就是充分发挥学生主动探究、主体参与,培养学生观察能力,发展学生的思维能力及创造力。高中物理实验中探究教学有利于培养学生创造性地运用知识解决实际问题的本领,在教学中,不是学生只按照教师设计好的步骤,去照葫芦画瓢,而是引导他们独立思考,运用已有知识创造性地去获取新知识。
1.1实验过程中突出学生的主体性。在探究教学过程中,教师只是提出问题或创设条件,对问题进行假设论证或利用教师创设的条件,通过实验探索作出发现是学生自己的事。传统的学科教学中,主要让学生重复课本中的实验内容。(包括操作,仪器选用,实验数据的处理)主要是机械模仿,谈不上主动探索。而探索性实验目的不仅是让学生学习实验的方法和过程,更重要的是通过实验培养学生探索和发现的能力。具体地说,就是把实验作为学生探索和发现的方法,学生针对教师所提出的问题提出假设,如何证明这个假设的真伪,主要通过实验寻找答案。这时实验过程成为学生主动探究的途径。
1.2以培养过程技能为主要目的。高中物理实验探究教学的目的,重在培养学生的过程技能,如获取信息技能、组织信息技能、创造技能、操作技能等。开展探究性实验教学就是让学生在教师指导下,对事物现象的起因及相关因素进行分析提出假设,并设计实验、展开论证或通过开放性实验激发学生运用己有知识技能,进行合理想象,从中发现新知识,解决新问题的积极性。培养学生提出问题,解决问题的能力。
1.3教师引导而不是控制实验过程。在高中物理实验探究教学的作用主要是教师通过课堂巡视,及时发现和指导学生中出现的问题,(如提出假设设计的实验是否合理,实验过程是否科学等)学生在整个实验过程中处于主体地位,由学生自己设计并验证结论的正确性,教师只起一个引导作用,但不控制实验过程。
2.高中物理实验探究教学的原则及程序要求
高中物理实验探究教学遵循两点原则:(1)鼓励学生大胆提出设想,充分运用学到的知识技能,进行发散性思维,激活其创新意识。(2)引导学生仔细验证假设,培养他们严密的逻辑推理能力和抽象思维能力。
高中物理实验探究教学程序:一是,引入——探索的发现——发展。二是:启发质疑——引导探索——巩固开拓。对于实验中探究问题的确定,探索活动的开展及探究结论的确定,有一定的要求:(1)对探究问题的确定要注意学生的己有知识与经验符合“最近发展区”,问题的提出与生活联系密切,具有现实性。(2)探究活动中教师引导要注意两点:一是鼓励学生发挥想象力,提出假设,二是指导学生做好假设的验证。在进行中学生可能出现一些错误,教师要及时纠正。(3)探究结论的处理,教师一定要要求学生规范详细纪录地描述,实事求是地,严密科学地,合乎逻辑地分析结论。
3高中物理实验探究教学意义
针对高中部分的物理实验,现结合探究教学方法举例说明如下:
(l)对实验方法与器材进行发散思考,可大大拓宽学生思路,加深对实验原理的理解。如《测玻璃折射率》实验中,对测量工具(如用圆规作单位圆后,用刻度尺替代量角器)进行发散性思考,对玻璃砖进行发散思考,用半圆形玻璃砖及其它形状玻璃砖代替平行玻璃砖。如用水波作干涉实验,能否用声波作干涉实验。
(2)对教学中疑难问题进行针对性探索,有利于加深对所研究问题的理解,有利于化解难点。如在平面镜的成像中,镜面高度对成像是否有影响。镜高对观察范围(用眼看物体的像)是否有影响?教师可以引导学生通过实验探究,使学生对问题的认识更加深刻。
(3)在学生实验中,利用身边实验器材进行多方面实验探究,这不仅增加学生的实验兴趣,优化了学生的知识结构,还激发了学生进一步学习与探索的热情。如玻璃砖可测折射率,也可作棱镜成像观察。也可作为色散现象(光谱的观察)的实验。
探究教学是教师运用一定的基础理论,采用探究的方法对教学活动进行系统分析和规划,以求达到一定教学目标的过程。因此探究教学设计是对教学环境中的探究活动所涉及的各种因素(目标、教学策略、手段等)进行系统分析的基础上,对探究教学活动进行合理规划的活动过程。
结语
在实验中进行探究式教学是目前对于新的一种教学方式的尝试,本文试图想构建一个理想的探究教学框架,将探究教学的各种理论进行简化运用于我们的教学第一线,从而能从某个角度进行新的教学方式的探索。总之,探究教学所强调的学生自主探索,问题解决,发现学习、科学精神等必将为学生的探究学习开拓新路径。
参考文献
[1]吴丹.高中物理教学中探究活动的构建策略[J].科技信息
[2]陈朝阳.浅谈中学物理探究式教学的价值[J].科学教育研究
关键词:高中物理;实验教学;探究性;方法
物理学是一门基础自然科学,物理实验是高中物理教学中的重要内容。在必修和选修模块中,都不同程度地体现了对物理实验的进一步要求。《物理课程标准》中提出“实验是物理课程改革的重要环节,是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径,也是物理课程改革的重要资源。”
在近几年的教学中感觉大多数学生对物理学习没有兴趣,导致物理成绩不理想,通过与学生沟通了解得知,其实学生并不是真正讨厌物理学习,而是没有真正感受到物理学科的魅力。
一、高中物理实验教学的现状
高中物理实验及其教学是物理课程和物理教学的一个重要组成部分,它既是物理教学的重要基础,又是物理教学的重要内容、方法和手段,在培养学生科学素养的教育中具有独特的地位和全方位的功能。当前,高中物理实验教学必须注意以下几个问题,那就是:实验教学的重视与加强,实验设备的添置与更新,学生动手实践能力、创新思维能力的提高。在物理实验教学的课堂上,经常可以看到一些见怪不怪的现象,试举两例:
现象一:媒体实验就是学生通过媒体“看实验”。过去的实验“看黑板”,如今的实验“看录像”、“看投影”。令人难以理解的是,一些原本可以让学生动手做的实验却用多媒体来展示,被称为是“现代技术的运用”。
现象二:试题实验,就是学生用笔“做实验”。由教师编制的大量实验试题不仅增加了学生的学业负担,而且挫伤了学生动手实践的积极性,使实验教学在“应试”的泥潭里越陷越深。
二、促进实验教学改革的几个策略
高中物理实验,几乎所有项目都有技能训练的要求。比如,基本测量仪器的使用,实验误差和数据处理,多用表测量电压、电流和电阻,练习使用示波器,以及DIS实验室的运用。要通过严格的实验训练,让学生进行有效的模仿,达到如下的要求:能够根据实验目的,正确地选择和使用物理测量工具、物理实验装置,合理地安排实验步骤,规范、熟练地组装和调试设备,积极地完成实验操作和实验任务,并能初步学会排除实验故障,初步学会分析实验误差及其产生原因,写出完整的实验报告。
1、切实转变实验教学观念。物理实验教学的现状很大程度上与过去的观念有关,要促进实验教学的发展,转变教学观念是关键。只有学校领导树立全新的观念,才能在课程设置、经费投入、师资调配和其他相关方面充分考虑到物理实验教学的实际需要,才能优化实验资源,充分发挥实验教学的最大效能。历史上的有名的实验之所以有名,都是因为设计巧妙,而不是因为操作者的手艺多么熟练。只有让学生知道素质教育的内涵,才能使他们从追求短期学生成绩的片面认识中转变过来,充分发挥主观能动性。
2.有效改变传统教育模式。要真正促进物理实验教学的发展,真正发挥实验在物理教学中的作用,必须改变传统教育模式,创设新的实验教育情境,要以学生的综合发展为中心。新课程标准对“培养学生的实验操作技能”提出了明确的教学目标,对高中学生应该掌握的物理常见实验方法做了具体的说明。如何通过高中物理教学使学生掌握技能、熟悉方法是我们每一位物理教师必须认真思考的问题。
三、高中物理实验教学方式的改进
高中物理实验教学是培养学生基本的实验方法和实验技能的过程,也是学生物理思维的训练过程。教师应精心设计实验教学方式,以用于不同的实验活动,满足学生的不同需求,达成各种实验教学目标,使物理实验更适合学生的学习,促使学生积极地参与和体验。改进的教学方式主要有:
1.“实验--训练”方式
“实验--训练”教学方式,用于培养和训练学生的实验技能和实验方法。应让学生明白实验“做什么”和“怎样做”,强调学生的参与、体验和理解。同时,学生实验操作过程的合理、规范、协调、熟练程度,要通过学生不断地反馈调节才能得心应手。教师的示范点拨,要精到、简明、娴熟。
2.“实验一归纳”方式
“实验--归纳”教学方式,往往用于学生物理概念的形成阶段。教师应创设情景,让学生在实验中学会像科学家那样地思维,自己构想实验方法,控制实验条件,排除干扰因素,在实验中测量数据,获取信息,交流信息,处理信息,在信息中寻找和发现规律。从物理现象的观察和物理实验的研究分析中归纳出结论,是高中学生学习科学归纳思维方法的有效途径。
3.“实验--探究”方式
“实验--探究”教学方式,用于学生学习和探索物理规律。教师要尽可能为学生提供参与“完整的科学探究过程”的机会,让学生根据已有的背景知识和可靠的物理事实,通过推理和想像来提出问题,并形成假设或提出某种猜测,然后设计实验探究方案,选择仪器、设备、工具来搜集证据,并通过分析数据来验证假设或修正假设,最后形成实验探究结果。实践表明,学生在实验探究中将会得到极大的满足。
实际上,对高中物理实验教学方式的改进还很有限。许多问题还有待进一步的解决。
科学素养无法像知识那样直接“教”给学生。实验证明,通过长期有计划地展开多种形式的物理实验活动,不仅可以优化学生的知识结构和能力结构,同时这些丰富多彩的实验活动也使学生产生了关注周围世界,探索其中奥秘的欲望,进而使其在活动过程中形成了良好的科学态度、科学意识及科学的价值观,体会到科学精神和人文精神的和谐统一。可以相信,只要切实地抓好制约物理实验教学改革的几个方法,通过广大物理教师、教育研究工作者的共同努力,高中物理实验教学改革的步伐将进一步加快,实验教学的现状将得以改变。
参考文献:
[1] 徐旭清.注重实验方法培养创新能力.中学物理,2004.35.
【关键词】高中物理;实验教学;问题;对策
物理是一门以实验为基础的自然科学,实验在物理教学中更是占有举足轻重的地位。但由于对物理实验认识不足,以及各校具体条件不同,许多学校只重视高考科目,而对高中物理实验课程的资金投入和组织教学都存在不足,是物理实验教学中普遍存在问题。
一、高中物理实验的问题现状
1、物理实验教学得不到重视。
学校和教师受传统教育的影响,普遍存在着重理论轻实验的思想。很多高中的物理实验教学中,都存在着轻视实验教学的现象。有的老师在教学中过分偏重课堂讲授,削弱了实验教学。有的老师甚至认为学生不会动手做实验不要紧,只要会动笔考实验就行。很多学校出现实验仪器过于陈旧不能正常使用、仪器数量不够、教学内容与仪器不配套等情况,使实验教学不能正常开展。
2、用“讲实验”代替“做实验”。
课堂的演示实验,没有实验器材,仅仅是“讲实验”的过程,而不是“做实验”,一些教师过分追求多媒体的模拟实验,让学生看看了事,不重视让学生进行实际操作。随着多媒体教学的盛行虚拟实验,网络实验,用课件来代替实验,甚至就用虚拟的实验室代替了学生分组实验的实验教学比比皆是。虚拟实验突出重点,突出原理,突出细节,对学生的学习有利,但它毕竟是虚拟的,理想化程度过高,给学生以不真实的感觉,不利于培养学生的动手操作能力。
3、实验教学模式僵化。
一个班的学生同一时间做同一个实验,用同一种方法、相同的仪器,都要在规定时间内做完,得出同一结论,这样就有可能导致部分学生看别人怎么做,自己就怎么做,特别是两人合作时,有极少数学生只看不动手,也不留心观察实验,不记录有关数据,更谈不上去思考。这种教学模式不利于提高学生发现问题和解决问题的能力,不利于引导学生突破思维定势这个思维障碍,不利于学生创新思维方法的形成和发展。
4、程式化实验教学方式呆板。
程式化实验以单纯的机械操作为主,没有给学生留出足够的发展空间。就分组实验来说,从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项,面面俱到,然后学生按照规定的程式进行操作,去获取教师所要求得到的实验数据,而不需要去考虑实验为什么要这样做,怎样去做,更不必考虑实验中可能会存在什么问题,以及需要如何去解决。学生草率完成、拼凑数据等现象屡见不鲜。实验前不预习,实验后也不进行数据的分析处理。
5、初高中衔接有待加强。
初中物理课改已基本成熟,而高中物理则刚进入新课程学习,由于教材、能力要求、课时、学习方式、考试模式等因素的影响,初高中物理的台阶比以往有过之而无不及。我们许多学生因无法适应高中物理的难度而影响高中学习物理的情绪,甚至无奈地放弃理科选择文科。如何搞好初高中物理教学衔接问题,使学生尽快适应高中物理教学特点和学习特点,渡过学习物理的难关,就成为高一物理教学所必须面对的首要问题。
二、解决问题的对策探讨
1、教师应从思想上重视实验。
学校应更新观念,在课程设置、经费投入、师资调配和其他相关方面充分考虑物理实验教学的实际需要,在一定程度上对实验教学给予保证。教师要树立以学生为主体、发展为中心的教学观,把物理实验教学作为物理教学过程的重要环节,培养学生的能力,认真改进实验教学,把实验教学的重心真正转移到以实验为基础上来。
2、加强学生做实验,多媒体演示作为补充。
在条件允许的情况下,学校可以设置做实验的指导教师,开放实验室,让实验室成为学生实验探究的阵地。在实验教师的指导下,学生可以利用实验室的资源,做一些实验探究,课本上的小实验和课后的做一做,增加学生的动手和动脑机会。多媒体技术可以对物理实验室内所无法完成的实验进行逼真地模拟,灵活地放大或缩小物理场景,将物理过程生动形象地展现在学生眼前,会使学生理解透彻。因此,要使多媒体技术成为高中物理实验的重要补充手段。
然而从总的情况看,目前探索性实验的研究仍然是初步的,还有一些理论和实践上的问题有待探讨。比如,实验的教学功能有哪些?如何设计这种实验?显然,这些问题都是高中物理探索性实验研究中尚需深入探索的领域。
本文在前人研究的基础上,总结作者多年来高中物理探索性实验设计的具体实践经验,结合现代认知心理学理论,从实验设计这个探索性实验最基本的环节入手,对高中物理探索性实验的设计进行了初步的研究,试图从理论上初步形成高中物理探索性实验的设计指导思想、设计原则,从而给探索性实验的进一步研究以新的启示。
我们对探索性实验的定义是:由教师给出实验课题,提供实验器材,提出实验要求,让学生自己拟定实验方案,制订实验步骤,独立地通过实验的观测和分析去探索研究,从而发现“新”的物理现象,并通过建立物理模型来解释实验现象,总结出他们原来并不知道的规律性认识的实验。
一、高中物理探索性实验的设计指导思想
探索性实验作为物理实验的一种形式,它既有别于测定性实验,又有别于一般的验证实验。探索性实验的目的在于使学生获得物理实验研究方法的训练,让学生接触探索、发明、发现的过程和方法。在探索发现的过程中,发展学生理性的、批判的思想方法,体验学者研究的苦衷和愉悦,培养他们的发现、探究能力。而要达到这种目的,首先要求教师树立正确会设计指导思想。那么,探索性实验的设计应该该具备什么样的指导思想呢?瑞士心理学家皮亚杰的发生认识论理论可以给我们以很好的启示。
皮亚杰认为,人的行为具有一种定向性平衡。本来处于平衡状态的图式,由于人与事物的相互作用而破坏了平衡状态,出现了平衡化。为此,人再进行反应又恢复平衡,这种重新达到平衡状态的心理反应过程,称为平衡化。平衡化又可分为同化和顺应两种形式。同化是主体面临新的情境时,总是将新的知觉要素或刺激整合到原有的图式中,引起主体原有认知结构量的变化,以加强和丰富主体的动作;而当主体的图式不能同化客体时,主体只有改变原有图式或建立新的图式,引起主体认知结构发生质变才能适应或容纳新的刺激,这叫顺应。正是在同化、顺应的交替转换过程中,新的认识不断整合为更高级复杂的认知结构。
学生的心理发展,就是这种认知结构从平衡到不平衡再到新的平衡的过程。皮亚杰认为,引起儿童认知上的冲突,引起最佳或最大限度的不平衡,才能激发儿童的求知欲和好奇心。按照他的平衡学说,冲突是认知结构重新组织和随后发展的基础。
探索性物理实验作为学生的一种积极主动的认识建构手段,其目的和作用不仅仅只是作为一般的建构手段,而是作为学生建构逻辑结构的手段。要达到这种目的,就要使学生在进行探索性实验时发生认知冲突。这要求探索性实验设计首先要足够“新颖”。正是这种“新颖”的刺激,才会激发学生对探索的兴趣,才能引起学生探索的欲望,才使得它与主体原有的“定势”相矛盾、相对立,才能产生认识上的不协调和冲突。比如,我们设计的“测定没有系统误差存在时干电池的电动势和内电阻”实验,要求学生自己设计电路、得出数据,并求出没有系统误差存在时电池的电动势与内电阻,这比高中教材上的实验“新颖”。
那么,设计的“新颖”要达到什么程度呢?这涉及一个“度”的问题,太弱的刺激由于不能引起认知上的不平衡,因而也就不能引起同化和顺应。相反,如果外部刺激超过主体认知结构同化的范围,那么同化和顺应都无法进行,主体的反应也无从谈起。这正如皮亚杰所说的那样:“一个人既不注意太熟悉的东西,因为已经司空见惯了,他也不注意太不熟悉的东西,因为和他图式中的任何东西都没有联系。”
为了引起学生认知上的冲突,引起最佳或最大限度的不平衡,探索性实验的设计还要遵循“适度”原则。“适度”是指设计既要与学生已有的知识经验有一定联系,同时又要有一定的难度。这样的设计如同树上的果子一样,学生必须“跳一跳”才能摘下来,这样就最大限度地激发了学生的求知欲和好奇心。当他们依靠已有的知识解决了一个新问题时,往往会在紧张的智力劳动之后带来精神上的满足。这种求知欲满足后,又会产生新的刺激,激励他们进一步去探索新的课题,从而转化为学习上的一种内驱力。
概括以上两个方面可知,探索性实验的设计指导思想应该是“新颖、适度”。
二、高中物理探索性实验的设计原则
根据上面所提出的探索性物理实验的设计思想,结合我们多年具体设计中的体会与经验,我们认为有必要进一步制订探索性实验的设计原则。这是因为,设计指导思想的确立能使我们从总体上把握设计的方向,而设计原则的制订则会对设计的指导更臻于具体,并对探索性实验的设计选题、设计思路等方面给予理论指导,从而指导我们设计出符合学生认知水平发展的实验来。
(一)探索性设计原则
探索性设计原则是指:所设计的实验包含的物理规律往往隐藏在较深的层次,需要学生去挖掘;实验的条件和结果之间往往存在着较大的距离,需要学生去跨越;解决问题的方法与途径往往不太明确,需要学生通过尝试错误,提出假设并验证假设来寻找。提出这一原则基于以下原因:探索性实验作为一种发现学习活动,首先需要学生进行深入仔细的观察,并对外界输入信息和刺激进行过滤,唤起并指引注意作出有选择的记忆检索,并结合输入信息进行评价,从而提出假设,进行试误性尝试,以便检验假设。这样,学生在解决问题的过程中,不仅能学会并形成一定的认知策略和技巧,同时也激发了他们的智慧潜力,并有助于形成内在的学习动机。因此,探索性实验的性质本身要求我们的设计要在条件与目的之间设置“障碍”,学生在越障的过程中,实际上是通过思维的中介在条件与目的之间架起一座认知“桥梁”。这种越障过程既包括发散性思维,同时又包括辐合思维。发散性思维不直接加工信息,它主要提供解决问题的方向与方法,它属于执行控制过程,它属于影响问题求解过程的认知策略范畴。待问题求解的方向与方法确定后,又需要辐合思维进行逻辑推理,按已确定的方向深入下去直至解决问题,从而在这一探究的过程中培养学生的创造性思维。
从探索性实验的教育目的来看,由于探索性实验是建构学生良好认知结构的手段与方式,其信息刺激是一种新颖、适宜的刺激,因而,决定了实验设计一定要具有探索性。探索性的意义在于它给出的新颖、适宜的刺激能在学生的头脑中引起认知冲突和危机,从而促使学生积极、主动地建构他们的认知结构。特别需要指出的是,学生的探究行为作为一种动作或活动,它不同于演示实验中学生的观察,也不同于学生分组实验中的操作。上述观察和操作虽都包含物质动作和精神动作,但是精神动作的参与少,同时缺少两者的转化。这种情况正是造成目前实验教学不受欢迎的一个重要原因。而学生的探究行为则表现为物质动作与精神动作自始至终的交织与转化。这种交织与转化的前提来自由于探索而引起的认知冲突。这样,学生在探索性实验中进行的抽象思维就不只是来自感觉因素的联结,而是来自感知与行动的相互协调。这事实上就回答了我们经常为之困惑的一个问题:为什么说物理理论的思维训练与运用实验的思维训练其效果大相径庭?进一步,我们也朝着解决探索性实验教育功能的方向迈出一大步,这就是探索性实验探索性的价值之所在,也正是我们制订这一原则的理由与根据。
(二)趣味性设计原则
趣味性设计原则是指:探索性实验的设计要充分考虑学生的心理特点和认知水平,实验设计要求生动、有趣,能使学生在进行实验探索时,自始至终保持很高的兴趣。
在探索性实验设计中强调趣味性原则是因为,探索性实验作为一种学习活动,不能依靠教师的督促使学生完成,而要通过设计良好的实验本身来激发学生的兴趣,使学生从好奇出发,进而发生兴趣,只有这样,才能使学生自觉自愿地参与实验探究活动。
探索性实验作为学生探究行为的目标或诱因,它还具有诱发和激励主体的有目标指向行为的作用和功能。生动有趣的实验本身会使学生产生暂时性的兴趣,而解决问题的探究以及成功地解决问题,又会使学生的暂时性兴趣转化为持久兴趣。兴趣作为主体的一种内驱力,它刺激主体并引起反应(活动和动作),反应的结果则导致主体需要的满足。当需要(探索的愿望)和内驱力(兴趣)指向某种特定的目标(探索性实验)时,主体便获得了动机。
(三)理论联系实际设计原则
理论联系实际设计原则是:探索性物理实验的设计不仅有观察、测量的过程,而且需要建立物理模型,对实验的现象和结果用根据物理模型得出的表达式进行解释,从而培养学生运用理论解决实际问题的能力。
在设计中提出这一原则的理由是:多年来我们对物理实验的教学功能缺乏深入的研究,存在着一种普遍的观点,认为实验是附属于论、服务于理论的手段。实验的目的和作用常被归纳为正确观察、测量、读数和记录数据。根据实验数据验证物理规律。其实,物理实验不仅仅是用作训练技能,验证规律,而且它也是探索物理现象和规律的手段之一。它与物理理论相伴而行,密不可分。
提出理论联系实际原则的理由还在于:物理模型在学生的探究过程中还有三种功能。1、它具有相关功能。它以合理的方式把我们研究的物理现象和结论联系在一起。2.它具有解释功能。物理模型可用来说明或解释观测现象和得出的结论。3.它具有启发功能。它能提出进一步研究的新假说、新问题和新实验。当学生在探究过程中认识到物理模型的上述功能后,就会逐步走出观测资料和实验归纳的局限,接受并学会提出和检验物理模型的方法。
(四)简易性设计原则
简易性设计原则是指;实验的设计要尽可能采用较少的仪器,所使用的仪器要尽可能简单,设计的选题要尽可能与日常生活实际相联系,实验的原理要尽可能在高中物理范围之内。
提出这个原则的理由基于以下几点。首先,探索性实验作为实验教学的一种形式,它由教师给出实验课题、提供实验器材、提出实验要求,让学生自己设计实验方案,并选取日常生活中的一些物品作实验器材,自制一些简单的仪器或零件。就地取材,用简单的器材做实验的方法还富于教育意义。因为这样做能使学生感到物理就在自己身边,研究物理并不神秘,从而调动学生的学习积极性、主动性,培养创造精神。
采用简单的器材还容易突出实验的物理原理,而不为那复杂的结构所干扰,因而能获得更好的效果。事实上,实验的效果往往与仪器的复杂程度成反比。麦克斯韦在评价简单仪器时曾说过:“这些实验的教育价值,往往与仪器的复杂性成反比,学生用自制的仪器虽然经常出毛病,但他却会比用仔细调整好的仪器学到更多的东西。仔细调整的仪器学生易干依赖,而不敢拆成零件。”这很好地说明了简单仪器特有的教育价值。比如,我们设计的“探索热水瓶的保温性能”实验,所使用的器材仅是一只温度计(100℃),而其研究对象却是家家都有的热水瓶。要求学生探索热水瓶内的热水温度(T)与时间(t)的函数关系T=f(t〕。这个实验由于器材简单、情境活泼,很容易激发学生的兴趣。并且易于突出其物理本质,又富于探索性。这样的实验设计较好地体现了探索性实验的特点。
(五)科学性设计原则
科学性设计原则是指:在探索性物理实验的设计中,首先,必须保证实验的设计不出现科学性错误,这是最根本的要求。其次,实验设计要具有科学思想和科学方法的教育因素。
为什么要提出这个原则呢?这是因为,我们对学生进行科学教育的基本要求就是要向学生传授科学知识,同时物理知识本身的科学性也要求我们在实验中尊重科学事实。提出这个原则的另一层含义在于,由于一个较好的探索性实验设计本身就是一项小型科研,在选题及设计过程中对于设计者也是一种探究活动,其结果很难在设计之始加以预测。因此,如果在设计中没有科学的态度和方法,或者没有认真处理实验数据,往往稍有疏忽就会出现科学性错误。比如,“用沿线变阻器作限流器和分压器使用时输出特性的研究”的探索性实验,本身是一个很好的实验设计,但也出现了科学性错误,如图l。为什么说这个图是错误的呢?分析其原因,可能是设计者没有认真对待实验数据,以致出现当R>>r时直线与R<<r时曲线相交的错误结论。其实,若在实验中对实验数据认真处理,是不难得出正确结论的,如图2。
由图2可知,当负载电阻值不同时,输出调节范围也不一样。如ε=3V,r=20Ω,使用r=200Ω的滑线变阻器作分压器,则电压的调节范围如表一。
运用全电路欧姆定律,我们还可以求出输出电压最大值的表达式
一、高中物理实验教学的重要性
第一,高中的绝大部分物理规律都是实验规律,它们都是在观察和实验的基础上,通过分析和归纳得出的。实验教学的效果直接影响学生对物理规律的理解和应用。第二,从考点上看,11年江苏高考考试说明来看,考点110个,其中实验考点10个。必考实验7个,都是二级要求。所以实验教学无论从内容上看,还是从难度上看,都占了相当大的比例。第三,从高考试卷上看,实验历来都是单独一项来考,分数大约20分左右,占到了总分的六分之一。综上所述,实验教学在高中物理教学是非常重要的。
二、高中物理实验的教学的现状
实验教学在高中物理教学是非常重要的,但是现在的情况是怎么样的呢?一方面教师在实验教学上过分强调实验的格式化、有序化,实验结果的唯一化(过分认可实验结果的标准结果)。要求学生是“照方抓药”“按图索骥”被动地做实验。学生在学习实验时,只是把大量的时间和精力放在实验目的、原理、步骤、注意事项、数据处理等内容上,一遍遍重复,死记硬背。学生的实验思维、实验方法、探索精神得不到预期培养,从而思维显得单一狭窄,对实际问题的解决缺乏灵活性和独创性。另一方面,自从09江苏高考以后在实验中明确增加了要求,提出学生能在实验中,发现问题、提出问题,对解决问题的方式和问题的答案提出假设;能制订解决方案,对实验结果进行预测;能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去解决问题,包括简单的设计性实验要求。这使得考试考查能力和教学中只注重知识的矛盾在物理实验教学中显得日益突出,所以实验教学方法一定要改善。
三、高中物理实验的种类和教学方法
不同的物理实验有着不同的特点,在教学中应加以区别。为了实验教学更有目的,我把高中物理实验大体分为三类。
一是探究性实验,所谓探究性实验,就是根据物理规律的特点,学生在教师的指导下,自行设计实验,分析实验现象和结论,总结物理规律。因此,教师在教学中不但要使学生将总结的规律理解和掌握,还要对实验的设计方法加以重点研究,尤其是实验的原理和数据的分析尤其重要。对于实验的原理多问几个为什么,对于实验的数据多问几个如果怎么样。例如江苏高考考点12——探究加速度与物理质量和物理受力的实验就是一个典型的探究性实验。教师在教学中对实验原理要多问几个为什么。例如,为什么要平衡摩擦力?在什么时候平衡摩擦?整个实验平衡几次摩擦?为什么在探究加速度和物体的质量时,要做出加速度和质量的倒数函数图像?等等。而对于实验数据的分析,要多假设几种情况,例如如果图线不是正比例函数的情况,如果不用打点计时器的情况计算物体的加速度(可利用从静止开始的匀加速直线运动,加速度与位移成正比的规律)实验该怎样处理,等等。这样的题目很多:例如09年江苏高考的11题的第三问就考查了图线不过原点的情况,而09年无锡一检就考查了不用打点计时器的情况怎样设计实验。通过开展探究性实验,学生不仅对物理规律记得牢,而且能充分调动学习积极性,提高学习兴趣。
因此在教学条件允许下,教师应大量采用探究性实验,还原物理研究的真实方法和步骤。
二是验证性实验,所谓验证性实验,就是证明物理规律的实验。在验证性实验教学时,教师应该给出物理规律,提出问题,让学生自己动手完成实验,处理实验数据,分析实验现象,验证物理规律,从而使学生进一步理解和掌握物理规律。所以这类实验教学的目的是让学生理解和掌握物理规律,因此在教学中就应该在物理规律理解和应用上下工夫。例如江苏高考考点17——验证机械能守恒定律就是一个验证性实验。课本上采用的是落体法验证机械能守恒的实验,但这个实验的教学重点应该是学生对机械能守恒定律理解和应用,教师在教学中应该加深学生对这个定律的理解和应用,所以要从课本出发,但不能局限与课本,而只讲落体法。教学设计时应该围绕机械能守恒定律这一中心展开教学,多设计几种机械能守恒时的物理情景来验证机械能守恒。例如利用光电门来验证,利用平抛来验证,等等。例如08年江苏高考的11题就是考查了利用物体沿光滑曲面下滑这个物理情景来验证机械能守恒的案例。验证性实验的最大特点就是学生容易上手,因为学生在实验之前已经知道了物理规律,有的放矢,学生学习比较主动,同时加深对物理规律的理解,建议教师在分析物理规律时,多设计一些验证性实验。
关键词:高中阶段;物理实验资源;开发研究
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)18-245-01
一、进行高中物理实验资源开发的必要性
高中阶段,任课教师通过对一些常见物理现象进行分析,使学生对于基本的物理知识和基本方法有了更深层次的掌握。但是,总的来说,我国的物理教育还停留在传统式的教育阶段,即为:重结果,轻过程;重理论,轻实践。物理课堂上普遍存在着填鸭式的传统教学模式。所以,很多任课教师没有充分重视物理实验的重要性,物理课对于很多学生来说也相对单调、枯燥、抽象。所以,为了改变僵化、陈旧的教学模式,优化、升级学生的学习过程,改革物理课程已经迫在眉睫、势在必行。
当今时代,新课程改革已经在全国范围之内全面展开。新课程理念提倡通过实验在教学中进行科学探究,以提高学生对于科学的掌握水平与对其内涵的理解为主要目的,进一步从学生和社会发展的需要出发,激发学生对于物理学习的兴趣、求知欲和创新意识。从而引导学生主动积极、生动活泼的进行物理学习,使他们在学习物理实验基本知识和实验技能的过程中,了解科学探究的基本过程和方法,选择学习策略与技巧,并在探究过程中增进情感体验,养成严谨的科学实验态度,从而形成正确的科学价值观。这些对于当今社会而言,都具有十分现实的社会意义。
二、高中物理实验资源开发的途径
针对高中物理的具体教学在高考的重压下,在有限的课时里,如何开发和利用丰富的实验资源,增强物理教学的实效性?这是一个现实的问题。本章节重点研究的内容在于物理实验资源开发途径,以及如何有效的利用实验资源。
1、提高教师开发物理实验资源的意识,教师作为课程的实施者,同时肩负着课程资源的使用者。所以,这就要求物理任课教师要具有主动开发与利用的意识。但现阶段很多任课教师意识较为薄弱,对于实践资源的地位与作用认识都不够明确,使得很多实验资源没有及时转化为实践,导致很多课程资源出现了浪费。所以合理开发利用物理实验资源,应该多方通力合作,共同关注,提高对于物理实验资源开发的意识。
2、构建多样化的物理实验室,一方面,优化、充实现有实验室,很多学校对于物理实验资源配置较少,很多学校的器材出现了一物多用的现象,大大降低使用效果。所以充实与优化实验资源,配置新的仪器设备具有十分重要的意义;另一方面,管理现有仪器的基础上,建立开放型实验室,设置专门的辅导教师。在日常实验的基础上,自觉维护实验器材,同时也使得学生最大限度的了解实验器材。此外,开发闲置、报废仪器,建立探究实验室,将废旧的器材搜集起来,对学生进行展示其内部结构,同时为学生提供可以拆卸的实验器材,可以大大的提高学生学习物理的兴趣与热情。
3、利用多媒体手段进行物理实验资源的开发。对于实物资源的开发与利用毕竟存在着一定的局限性,很多实验资源无法及时呈献给学生,而这一困境在当今科技发展的互联网时代,可以得到一定的缓解,任课教师可以通过互联网搜索更多实验资源,呈献给学生。
4、从社会与自然环境之中开发物理实验资源,科技馆、图书馆、甚至工厂农村都具有着丰富多彩的实验资源。物理教师可以充分认识到这些特征,在教学之中带领学生走出学校,走进大自然,走进工厂,走进科技馆,甚至于游乐园,体会什么是静电,亲身尝试什么是失重状态,什么是向心力。去体会真正意义与现实生活之中的物理知识。
5、从科技活动之中开发物理实验资源,最为实践性较强的课程,物理课程的课堂应该是开放的。物理知识的获取仅仅依靠课堂灌输是远远不够的,应该将课程外延出来,任课教师可以利用物理教科书等提供的活动,诸如孔明灯系列,物理知识表演系列等,都是寓教于乐的好项目。这些项目与活动大大开阔了学生的眼界,培养了学生的创新意识以及实践能力。
6、开发高中物理实验资源还应该加强校际间的合作,单个学校或者高中学校的教学资源是有限的,本着为学生提供更好的服务的宗旨,可以加强校际间的联合,实现多学校共同交流,强强联合的良好局面,在教育部门的指导下多个学校共同建立实验室,同时将实验中心施行对外开放,同时也可以与高等师范院校实施联合项目,共同开发实验资源,施行资源共享,开阔学生思路。
总之,物理课堂对于学生掌握物理学相关的基本知识、基本能力以致终身发展发挥着积极的作用与指导意义。笔者作为一名来自于一线的教师,在本文的撰写与研究的过程之中,将先进的课程思想与教学实践相结合,并不断将研究成果运用到课堂教学中,取得了较好的效果。笔者希望通过对这一问题的研究,能逐渐转变学生学习物理的方式,用丰富的实验资源激发学生学习物理的热情、培养学生的科学素养,同时也能用优异的成绩证明实验对于物理学科的重要意义。
参考文献:
[1] 徐海龙.创设教学情境 促进有效教学――浅析《电容器的电容》教学案例[J].中学物理教学参考.2011(06)
[2] 张 云.造出一道彩虹来――光的色散实验创新[J]. 中学物理教学参考. 2011(06)
关键词: 高中物理实验 实验目的 探究性实验
引言
在物理教学中,实验是教学工作开展的基础,适量的实验能够让学生充分掌握课本上的知识,提高自身的实践能力。但是,物理实验要有效开展,教师必须为学生创造良好的实验环境,保证学生能够进行有目的的实验,并逐渐养成善于观察和动手的习惯。因此,在进行相关的物理实验时,应当注意实验中所遇到的一些问题,采取相应的措施加以解决,从而保证物理实验安全、有效地进行,从而达到培养学生能力的目的。
1.明确物理实验的目的
在高中物理教学中,开展相关的演示实验能够有效地导入新课,并激发学生的学习兴趣。实验本身就具有生动、新鲜和可视性强的特点,充分利用实验的趣味性和多样性,能够保证学生思维的活跃性[1]。因此,在进行相应的物理实验时,应当明确实验目的,根据课程教学的要求和学生的实际情况开展相应的实验。比如,在讲解“声音的产生和传播”时,就应当明确实验的目的是让学生充分地认识到“发声体在振动”这一特殊规律,从而顺利地将学生的思维引入到教学中。只有使学生明确实验目的,才能够增强实验的有效性和趣味性,最大限度地调动学生进行思维创新的积极性。
2.适当地开展探究性实验
一般情况下,物理实验开展所需要的仪器、步骤和报告等都是由教师一手完成的,学生只需要记住教师所教的方法就能够正确完成实验。但是,时间久了,就会导致学生失去对实验的兴趣。所以,在物理实验教学中,教师应当适量地开展探究性实验。这就要求在具体的物理实验教学中,教师应当在学生充分掌握了物理实验的流程后,适时地让学生参与到物理实验过程中,进行实验方案的设计、仪器的选择和相关表格的设计等[2]。同时,教师应适当地对学生的实验过程加以指导,使学生能够正确地完成物理实验。而对于实验中出现的一些异常现象,教师要注重对学生的鼓励,引导学生对实验开展进一步的研究和分析,最终在实验中获得知识。
探究式实验不仅能够让学生掌握课本上的知识,提高学生的实验技能,还能够有效地提高学生的创新能力和探索能力,最大限度地激发学生学习物理的兴趣,并充分发挥学生的主体作用。
3.减少相关模型和课件的使用
物理实验中所使用的实验模型,是传统教学中经常使用到的一种方法。这种教学模型的存在,在一定程度上可以有效地替代实验操作,尤其是对于一些大型机械装置的说明和讲解,就能够展示的作用。但是,随着教学的发展,模型已经无法完全替代实验,在很多方面受到了限制。因此,教师在讲解过程中,一定要尽量减少相关模型的使用,最大限度地利用相关的条件开展相应的物理实验,保证学生能够最直接、有效地掌握教师所教授的知识。同时,教师应当减少课件的使用,有时课件是无法取代实验,而只有新奇、科学的物理实验才能够充分地激发学生学习物理知识的兴趣,并相应地激发他们的求知欲望[3]。比如,讲解“动量守恒定律”,教师没有做演示实验,而是仅仅通过课件展示两个弹性球相撞时出现的动量守恒,这就无法让学生充分地认识到这一规律的内涵,最终无法达到良好的教学效果。
结语
物理教学中实验的开展对于教学的作用是其他教学方式所无法比拟的,对于学生的教育和能力的培养具有非常重要的作用。在进行相关物理实验的过程中,必须注重明确物理实验的目的,适当地探究性实验,并在实验教学的过程中注意减少相关模型和课件的代替。这些是物理实验中需要加强注重的一些问题,其所涉及的问题很多,而教师只有不断地在实验过程中加强对于这些问题的认识和解决,充分发挥学生的主体作用,才能促进物理实验教学的有效开展。
参考文献:
[1]姚如富,张家玮,何家国.做好演示实验培养学生能力[J].安徽教育学院学报(自然科学版),2008(01).
【关键词】物理实验回归生活
物理科学伴随着物理实验的发展而发展。在教育教学领域,物理实验教学发展到今天,对物理教学起到了巨大的推动和促进作用。新《课程标准》中阐述的物理实验的课程理念和课程目标,充分体现了“以人为本”和“物理与生活、科学、技术、社会紧密结合”的现代教育思想。同时新课程提出实现物理实验三维目标:知识与技能、思考与创新、实验理论与生活,以实验本位、物理学科本位转向以学生的发展为本,真正实现学生对知识、能力和生活进行有机地整合。
一、知识与技能
物理实验不仅使学生直接地形成物理概念掌握物理规律,而且对学生学习技能的培养起着决定性作用。但目前实验的教学还比较普遍的存在一个误区:教师先演示给学生看,然后把原理、结论讲给学生听。这种教法的最终结果必然造成学生处于被动地们位,教师的主导作用和学生的主体作用末能有机结合。一般在实验过程中,学生对实验的演示很感兴趣,在演示实验中,教师对所做实验的每一步都应该对学生提出具体的观察要求,培养学生掌握正确的观察方法的技能,以便理解实验过程中涉及的物理知识。
二、思考与创新
怎样才能把实验教学与素质教育要求的思考与创新相结合?在大力倡导生活化实验验教学的今天,迫切需要大量优秀的、具有创新性的探究实验来丰富我们的课堂教学,为此,我们立足生活对物理实验教学作一些拓展和延伸。在学生掌握物理实验的相关理论、方法、技能的同时,进一步激发学生实验探究的兴趣;增强学生的创新意识;培养学生实事求是、严谨认真的科学态度;养成交流与合作的良好习惯;发展学生的实践能力,具有非常重要的现实意义。
三、实验理论与生活相结合
知识和技能是物理实验的必要的基础,独立的思考与创新在物理实验具有不可代替的重要作用。而理论联系实际生活则是物理实验发展的趋势所在。理论联系实际有助于学生积极的去思考实验的生活化表现,懂的利用自己生活中物品区设计实验,懂得用生活中的实例去验证试验,这样不仅达到强化学习的目的,还可以培养学生自主学习的能力。
实验一:力学实验
高中理学最有特点是摩擦力学实验,学生在学校通过学校准备的实验器材做完了这些实验,了解了其中的实验原理,这个过程在他们看来是在一个虚拟的假设完美的空间里完成的,倘若我们把这个问题转向现实生活,给学生一辆他们熟悉的交通工具自行车,让学生阐述一下自行车的受力情况,学生通过对自行车的观察与分析可能会提出:轮胎为什么要有花纹?自行车下坡时为什么不宜急刹前轮?自行车在正常使用时有几种摩擦?自行车的轮胎为什么是圆的?自行车是省力机械还是费力机械?自行车上使用了那些简单机械?自行车的坐垫下面为什么要安装弹簧?自行车轮胎中的气体减少后对地面的压强是增大了还是减小了?普通自行车下与比赛用的自行车有什么不同?自行车上的那些材料可用非金属材料替代?等一系列的问题,也就是说学生的思考的问题不止在摩擦力上,这样一来不仅达到学习的目的,而且使学生学习物理全面性。
实验二:“原电池”
我们都知道“原电池”概念抽象、难懂。它是以氧化还原反应知识为基础,学习原电池原理是对氧化还原反应理论认识的发展和深化。换角度来看,原电池原理跟化学反应与能量变化知识,电学基础密切相关,是一个涉及面比较广的物理实验。本实验教师会从氧化反应的学习开始,学生在教师主导作用的引导下,观察铁丝,铜丝分别放到稀硫酸中的现象,以及铁丝和铜丝上端接触放到稀硫酸中的不同现象。这些可引发学生思考为什么会出现这种现象,引导学生带着疑问进入新知识的学习,同时也为学生实验的生活化做了铺垫,有酸?有金属?便可以发生反应,大胆的设想想,学生开始试验“水果电池”他们成功了。因为水果中有大量的电解质(即含有带正负电荷的离子),如苹果、香蕉中富含钾离子,它带正电荷,而且它们还有氯离子等带负电荷的离子,如果铜片、锌片插入水果中,则正负电荷就会分别聚集到铜片、锌片上,因此水果两金属片间就有电压。
实验三:物理学中能量转换实验
物理学中能量转换的最著名物理实验是:钟摆实验,是把悬挂小球在线的牵引下拉到水平高度,然后让它自由下落,小球的重力势能转化成动能,当小球到达最低点时,小球的动能开始转换成重力势能,通过小球不同位置能量的变化达到小球的往复运动,直到小球停止,做过这个实验的学生都知道:课本上说的小球在运动受到空气阻力而导致小球停止的。小球的空气阻力是一种抽象概念,是看不见摸不到的东西。研究这种能量的转换,不妨把视角转移到学生们都喜欢玩“过山车”游戏中,在过山车停止用电让其靠自身的能量转换来运动的时候,正是“钟摆实验”的“生活化”的表现,但是值得注意的是,过山车最后停止可让学生懂得真正的空气阻力的存在。这样体现了,让学生在娱乐中验证实验,在娱乐中取得进步的素质教育下的新课程理念。
物理实验回归生活的例子还很多,如学习力的作用是相互的这个实验时,让学生通过拍桌子感到手疼来体会;学习光的干涉,可以用方便袋来作为实验材料等。
总结
作为素质教育下的物理教师,在实验过程中应围绕着基础知识和基本规律,善于引用学生熟知的事物现象去分析、实验、探究,使用学生生活中的物品去演示、实验,让学生去体验、去感受,这样短期内可提高学生的接受能力,长期后可改变学生的学习观,对学生的终身学习十分有益。
新课程理念下物理实验的“快捷方式”就是实验需要回归生活,强调教学与生活的紧密联系,突出了知识与技能。我们知道,只有回归生活,植根于生活世界并为生活世界服务的课堂,才是具有强盛生命力的课堂。教学强调联系生活实际,才能使学生的学习不再是被动的接受,而是学习意义的自主建构和切身体验,提高学生对物理学科的学习兴趣和学好物理的强烈愿望。课堂,才是具有强盛生命力的课堂。
参考文献
一、倡导学生实验的多样性
现代教育强调教师在教育、教学中的主导作用,同时也强调学生的主体作用。实质上,教师的主导作用也只有在重视学生的主体作用的前提下,根据学生认识的特点,才能真正起到主导作用。学生实验的目的是让学生经历与科学家进行科学探究相似的过程,深入理解、掌握物理学的知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。在学生实验中我们应提倡学生设计不同的实验方案进行实验,实验的结果也允许有差异,不能把实验格式化、教条化。要搞好学生实验,应该做好以下几点。
1.实验准备要充分。实验前要准备好实验所需的仪器和材料以供学生使用;要给学生讲解有关的基础知识,为实验做铺垫,同时教师要指导学生预习实验。
2.实验操作要强化。实验过程中,教师要巡回指导,操作正确的给予肯定,操作错误的给予提示,无从下手的给予鼓励和引导。同时督促学生做好数据与现象的记录。提醒学生一定要尊重事实,不能随便改动测量的结果,更不能不做实验而随意编造数据,培养学生实事求是的科学态度。
3.实验结果要评价。探究性实验存在着实验方案的多样性和实验结果的差异性,甚至有些结果是错误的,因此必须做评价,并且评价的方式应该多样化。教师对每一组的学生进行评价时应该采用多鼓励多表扬的评价方式,对于学生采用不同的实验方案得到的结论,以及采用同样方案得到的结论的差异性,教师要正确对待,给学生正确引导和解释,切忌轻易否定学生的成果,以免扼杀学生敢于设想、勇于探究的积极性。
二、凸显演示实验的探究性
高中物理新课程的教学中会遇到众多的演示实验。教师的任务就是要不断地扶植和巩固学生想成为发现者的愿望。因此,教师在实验课教学中,要引导、启发学生亲自去研究和发现某种东西,亲自去把握具体的事实和现象,促使他们驾驭知识的情感升华,使学生的兴趣稳定、持久。所以教师在教学中应力求做到:
1.避免学生学习的兴趣主义和形式主义。实验前,老师应先向学生介绍实验的目的即我们要研究什么,然后让学生对实验的方案进行设计、预测演示实验的结果并做好记录;实验中,学生观察演示实验并记录观察的结果;实验后,教师和学生对比讨论预测结果和实际观测的结果是否相同,并分析导致不同的原因,对实验进行总结。这样的实验设计既凸显了演示实验的探究性,更能吸引学生的注意力,让学生积极主动地思考与分析并始终投入到实验中去。
2.帮助学生感知物理现象。教师要善于引导学生通过特殊手段使表现本质特征的现象突出,并启发学生观察、分析、去伪存真,并把所感知的物理现象上升为理论。
3.帮助学生理解因果关系。教师要通过精确地讲解、分析,引导学生把物理现象中的因果关系从其他关系中区分开来,把原因和结果区分开来,并启发学生从原因找结果,由结果寻原因。
三、发扬课外实验的开放性
高中物理新课程中,探究性实验很多,不可能做到面面俱到,教师把握好探究性教学中问题的选择性,要根据教学实际进行取舍,只能解决学生最感兴趣或最需要解决的问题,而其他问题可作为课外实验展开。这就决定了课外实验开展的必要性。
1物理实验在物理教学中的作用
1.1培养兴趣,激发求知欲
兴趣和求知欲是学生学习的内在动力,只有学生有内在的需求,才能从自身出发更有效的获取物理知识.那为什么物理实验有这种功能?主要是由物理实验两个特点决定:
(1)物理实验的进行本身是在真实的场景下进行,对学生的感官性很强,具有真实、形象、生动的特点,从而易唤起学生学习物理的兴趣.
(2)实验是一种有目的性操作行为,学生通过自己动手亲自操作,直观的获得教师和书本讲授而不能得到的真实体会.从中体验对问题“发现”与“克服”过程中成功的喜悦,从而提高学习兴趣,增强学习欲望.
1.2创设学习环境
在物理学习中,物理实验提供了大量精心选择、简化的感性材料,学生可以通过动手、观察、聆听明确对事物和过程的理解.因而,物理实验创设的学习环境在学生学习中,对于概念形成与规律的掌握具有重要作用.
1.3培养科学态度,训练科学方法
物理实验是学生进行创造意识,科学方法训练的有效途径.实验本身是一种基本的科学研究方法.
(1)物理实验本身要求实验者具有实事求是的科学态度和勇于探索的精神.因而,通过物理实验教学可以使学生养成实事求是的原则.
(2)物理实验本身就应用许多技术技巧、思维方法来达到实验的目的,这些方法可以使学生提升对各种思维和方法的认识,提高学生的科学素养.
1.4培养学生实验能力
实验是学生手脑并用的实践活动.在实验的过程中,学生要充分理解实验的原理,操作仪器,观察现象,采集分析数据,总结规律等.因而实验对于学生的动手能力、观察能力、分析能力等能力的锻炼与提高具有重要作用.
1.5促进认知结构变化
学生的认知的水平是不同的,物理实验是促进学生认知发展水平的一种教学形式.物理实验能够直观的再现物理过程,并通过学生的实践来实现学生学习的深化,增强学生的感性认识,建立牢固的物理学表象,进而促进学生的认知结构的变化.
因此笔者认为,我们作为一个物理的学习者或物理的教学者,不仅要从思想上认识到实验在物理教学中的重要性,而且要从理论中理解并掌握为实现实验目的,怎样去设计实验,在设计实验时必须要遵守实验的哪些原则,只有严格的去遵守实验原则,这样的实验才是规范、高效、有意义,这是我们物理学习者的必备素养.
1物理实验设计的原则
任何一个实验,实施之前必须对实验的整个环节进行合理的安排和巧妙的设计,预先可以想到实验过程中会遇到的一些困难,从而在实验设计中就可以尽可能的排除在实验过程中遇到的问题,这样就做到事半功倍的效果.只有按照一定的原则去设计实验,才能使实验设计科学合理、实施切实可行、过程操作简便、结果真实有效.
高中物理实验可以分为以下几种类型:测定性实验(单摆测重力加速度);验证性实验(验证机械能守恒定律);探究究性实验(探究加速度与力、质量的关系);应用性实验(用打点计时器测速度).但不管是哪一种类的物理实验,在对实验进行设计时,必须遵循一定原则.实验的设计原则包括以下几条:
(1)科学性原则.科学性原则所强调的是,实验要以唯物主义基本原理为指南,以科学实践反复证实的客观规律为基础.如果实验违背科学性原则,问题就会陷入非科学或伪科学的歧途,使研究一无所获.
(2)可行性原则.是指实验策划运行的方案是否达到并符合切实可行的策划目标和效果.可行性原则就是要求实验的策划行为应时时刻刻地为本身的科学性、可行性着想,避免出现不必要的差错.
(3)简便性原则.是指为达到实验的目的,尽可能减少实验器材、实验器材的调试,尽可能简化实验的操作过程、数据测量、数据运算和处理.
(4)可控性原则.是实验条件的一个典型的特征,控制实验仪器、条件、物理量可以更好的研究物理对象具有的特征,使实验的现象反复出现并对实验的现象有效的控制.只有在实验可控制的基础上,实验才可能有效进行,实验教学具有可行性.
(5)随机化原则.是指被研究的实验对象是从总体中任意抽取的.也就是说被抽中的单位完全是偶然,而不是刻意的,有意识的.其目的在于:一是消除或减少系统误差,使显著性测验有意义化;二是平衡各种条件,避免实验结果中的偏差.
(6)重复性原则.是指实验能够被不断的重复被做,这样可以从实验中获得多组实验数据.因为实验数据越多,越是能减小实验的偶然误差,使实验结果越是接近真实、准确.
(7)精确性原则.不管是哪一种实验类型,最终实验的结果应该是尽量的去接近客观真实,如果实验结果与客观真实相差太大,即为实验失败.这就要求实验尽量避免系统误差、减小偶然误差.
作为一个实验的设计者,在实验的设计时应该充分考虑到以上的七条实验原则,以尽可能的去复合.而以科学性、可行性原则为实验的设计的基本原则,任何一个实验首先必须满足这两个实验原则实验才可行,否则实验结果是无效的.这里笔者以验证机械能守恒实验为例,从中来体会实验的设计、改进和优化内在原因和动力.
2高中物理验证机械能守恒实验的设计、改进、优化
2.1实验的设计
最初的高中物理实验手册对验证机械能守恒实验的设计,是让重锤连接一条纸带,纸带穿过竖直固定的电火花计时器的限位孔(如图1所示),接通计时器电源,手提纸带从高处静止释放重锤,重锤和纸带一起加速下落,打点计时器在纸带上记录了重锤的运动情况.重复做多次试验,然后选择一条打点清[HJ1.05mm]晰的纸带(如图2所示)来研究重锤下落是否机械能守恒.重锤从静止开始下落,要求出减少的机械能mgh,首先要找到开始下落时的那个纸带上的那一个打点O点.设计者利用理论计算,重锤从静止开始做加速度g=10m/s2的匀加速运动,相邻打点的时间间隔T=0.02s,根据h112gt2,可以得到h1=2mm.所以把距离为2mm的两个打点的那一个点记做是静止下落的起始点O点.这样就可以用刻度尺测量出重锤下落的高度hOB,算出减少的机械能.再利用短时间内AC平均速度约等于B点的瞬时速度.可以多次重复实验,验证在误差范围内重锤减少的机械能mghOB等于增加的动能12mv2B.
实验分析从以上试验设计原理上去分析以上的实验设计,似乎都一一满足了.而且此实验设计简便,测量数据较少,数据处理也很方便,这样也同时提高了实验的精确性.只是实验中纸带下落过程受到打点计时器和空气的阻力,但重锤的重力远大于阻力.因此数次的实验结果也比较符合设计者的预想.粗略看来此实验的设计较为成功,但问题出在初始点O点的确定上,即2mm的推导上.设计者在计算2mm时是假设了重锤做加速为g的匀加速运动,利用公式h112gt2.但在此等式两边添mg,可以得到mgh112mg2t212mv2,这不是实验本身想要验证的结果吗?也就是说设计者利用了待验证的结果去验证结果,这违背了实验的最基本的原则――科学性原则.因此这个实验需要改进.
2.2实验的改进
设计者为了避开因寻找起始点而犯的科学性错误,现行的物理实验手册中在处理纸带时,实验不再确定起始点,而是随机取了纸带中较为清晰的两点A、B(如图3所示),验证重锤从A到B的过程中机械能是否守恒.实验要量出AB的距离,然后用短时间内平均速度约等于瞬时速度,分别计算出A、B两点的速度vA、vB,就可以在实验误差范围内验证mghAB是否等于12mv2B-12mv2A.
实验分析实验的操作过程没有发生变化,只是在纸带打点处理上进行了改进,而改进后的实验没有了科学性错误,并且也是切实可行的.从实验设计原则上看都满足了七大原则,那这样的实验设计是不是完美了呢?不需要做任何的优化了呢?其实我们可以发现这实验设计也有它的缺陷存在.①实验至少需要测量三段距离,要计算两个瞬时速度,这比第一个实验,实验的测量和计算都略多了些,而这使实验的简洁性受到了影响,以及增加了测量带来的偶然性误差,也使实验精确性降低.②以上两个实验还有一个不能忽视的问题,那就是重锤和纸带在下落过程中受到的阻力.受到的阻力有两类,空气阻力、纸带和打点计时器的摩擦阻力.而主要影响是后者,这个摩擦阻力使每次实验的结果总是mghAB大于12mv2B-12mv2A.这样的误差可以认为是在实验误差允许范围之内,[TP6GW31.TIF,Y#]但我们可以想办法去减小这个系统误差来提高实验的精确度,因此笔者提出了以下的实验优化方案.
2.3实验的优化
以上的实验误差主要是来自于打点计时器和纸带的摩擦造成,而打点计时器的作用是起到计时的作用,目的是要得到重锤下落到某位置的瞬时速度.因此笔者想到可以利用光电门来测量重物下落的速度.如图4所示,让一个重物从某一高处下落,在小球下落的途径中安装一个光电门.做此实验需要测量重物从静止释放处到光电门之间的距离h和重物的高度L,从光电门读出重物经过它的速率t,验证mgh是否等于12m(Lt)2.
实验分析优化后的实验方案没有了纸带和打点计时器的摩擦影响,消除了实验误差的主要因素,就避免了实验结果一定是重物的减少势能大于增加动能.但实验的精确度还受其他因素的影响,以下是影响实验精确度的三个因素及优化方法:
(1)空气的阻力.为了减小空气阻力的影响,我们可以用体积较小,质量较大的重物,这样就利用较大重力冲淡了空气阻力的影响.
(2)高度h的测量.高度h是从重物静止释放处重物的中心位置开始测量,到光电门处结束,为了减小测量误差,我们可以进行多次测量,而且可以让下落的高度适当的大一些.
一、改变填鸭式的教学模式,采用互动式教学
以往的物理教学中很多老师还是采用填鸭式的教学模式,不注重教学内容的特点来进行相关的教学.做为一名教师应该仔细的研究教学内容,采用合理的教学手段来进行物理教学,物理实验教学是物理教学的重要组成部分.很多教师都会陷入一个误区将物理实验教学和理论教学混为一谈,他们一般采用的教学方式就是单纯的边讲解边自己进行实验操作,而学生照搬教师的实验方法,没有让学生完全的投入到实验中去,自己去发现问题,总结问题.这样的教学手段必然导致学生不能够开发自己的能力.新课改别的强调,要特别重视调动学生学习的积极性,让学生主动的参与教学中,主动的学习能够让学生带着问题去做实验,这样合理的教学模式活跃课堂的气氛,让学生觉得物理实验学习不是一个枯燥的过程.互动性的实验教学不仅可提高物理教学效率,而且可提高学生的实验素质,有助于培养学生的创造性学习能力.
二、抛弃陈旧的实验教学观念,让实验成为物理学习的重要部分
课程计划、学校、教师、教育方法都会对物理实验产生影响.新课改对物理教学要求有一个很大的改变.这就要求相关部门抛弃传统的观念意识,从而让实验教学深入到实际教学中.如果学校有条件还要为实验准备一些硬件,比如,办一个简单的实验操作室,鼓励学生进入实验室进行一些实验,这能够间接的增加学生的主动动手试验的机会,学校还可以就将物理课本上的实验和生活联系起来,提取一个有意义的实验话题,让学生展开思考,进行实验思考,去探讨实验过程,引导学生进行物理实验,让学生可以通过亲自动手实验来创造探究问题的机会.物理实验如果没有学生的团结合作精神,这个实验室不能够成功的.学生在进行实验的同时潜移默化的接收了团结协作的意识.
三、培养学生的创新性意识,勾起学生学习的欲望
首先,在实验教学的时候,教师要注意倾听学生的一些观点,不能够完全的忽视学生的观点,对一些有意义的设想.教师需要引导学生将自己的猜想设计能实验.只有经过大脑思考的实验才能够将学生的注意力集中起来他们会主动的参与实验,仔细观察,并做好实验的相关,自己独立的完成这个猜想.当学生遇到问题的时候教师不能够随意的去否定学生的猜想.要对学生的想法进行分析引导他们知道自己的想法的误区和亮点.只有鼓励学生大胆地进行猜想和独立地思考,才能够让学生在面对难题的时候能够及时的对问题作出反应并进行解决.这样不但让学生掌握了解决问题的能力,还能让学生的大脑得到开发.
其次,高中是一个人的重要阶段,各种思维能力都是在这个阶段形成的.教师也可以介绍一些科学探索的书籍让学生去阅读,可以开拓视野,让学生的知识得到一个量的突破,只有量变才能引起质变.
最后,教师在不能只是注重书本的一些实验,还要多注重学生的课外实验.教师要善于根据学生的基础,选择一些灵活性、变通性大的问题并结合相关学科知识,提出一些不同的问题,并将这些问题转换为一个实验猜想.学生做一些课外实验
,有足够的时间去观察实验现象,他们还可以就一些问题去讨论和研究,在操作上发挥学生的主动性、创造性,学生还不会受教师的指导的约束,这就能够消化实验中出现的各种问题.通过这种方式不但能够激发学生的学习兴趣解决相关问题,而且还能够培养学生在生活中发现问题的能力.学生要学会多方位、多角度观察、思考、探索、想象问题.只有经过这样的一个思维训练的过程,才能够培养学生的创新性思维.