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关键词:初中物理 实验 教学
初中物理是一门以观察和实验为主的学科,做好物理实验教学,对培养学生学习物理的兴趣、提高学生动手动脑能力极其重要。实验教学既是物理知识教学的基础,也是物理课堂教学中实施素质教育的一种主要渠道和有效手段。如何做好初中物理实验教学,仅以个人教学经验浅谈一二。
一、物理教学中必须加强演示实验教学和学生动手实验的联系
初中学生思维正处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段,其中形象思维仍起重要作用,抽象思维正在发展。在很大程度上,学生仍习惯于靠经验材料判断分析事物,不善于从理论上进行推导。心理学研究表明:人们认识事物存在着知觉优先的倾向。这就要求教师必须给学生提供足够的感性材料和活动机会,加强实验教学。
在课堂教学中,我利用演示实验,调动学生的积极性,激发学生兴趣,并根据教学进度,不断提出问题,如形状不同的物体受到的浮力相同吗?铁皮放在水里,它一定会沉入水底吗?同一物体分别放在水里、煤油里,它露在液面上的体积相同吗?等等。课堂提出问题,要求学生利用自制的学具在课外活动分小组进行实验,回答上面提出的问题。学生通过自己做实验得出正确的结论,兴趣很高,增添了学生积极进行实验的信心。在学完了这一章以后,教师还进一步提出,浮力在生活、生产中的运用有哪些?一公斤的水能浮起二公斤的物体吗?装在船里石头,卸一部分在水池子里,水面会上升吗?等问题。要求学生通过自己动手实验后回答问题。这样,通过课内、课外,演示实验和自己动手做实验的有机联系,引导学生既学到了物理知识,又会运用于生活,更重要的是培养了学生利用物理实验解决实际问题的能力。
二、抓好课堂内的实验教学,寓实验于趣味之中
初中生的心理的另一个特点是好奇心强,喜欢探索自然的奥妙,兴趣广泛、强烈,但缺乏深度和稳定性。如果在教学中不失时机地进行实验就可以激发学生的好奇心,培养探索自然的兴趣和献身科学的精神。一个有趣的实验,激发了学生的兴趣,整堂课学生精力旺盛,注意力集中。正如爱因斯坦所说:兴趣是最好的老师。
三、以学生实验为主要内容,培养学生实事求是的学风
通过演示实验调动了学生的积极性,同学们跃跃欲试,但由于课堂时间限制只能吸收少数参加。在这种情况下,学生对学生实验就非常重视了。我们除了让学生做完课本上的学生实验外,还通过制作教具、学具,把许多演示实验也改成学生实验,给学生提供了自己动手动脑的机会。如演示浮力的大小,电流强度跟电压的关系等实验。在实验过程中,我们除了要求学生用科学的态度做好实验外,更重要的是要求学生写出实验报告,这是将感性知识上升为理性认识的一项重要工作。通过认真检查学生的实验报告,促使学生在实验过程中,正确理解原理,明确实验目的,认真设计步骤,详细记录数据,分析实验结果。特别是一些实验出现了误差后,要求学生认真讨论,分析产生误差的原因。使学生逐步形成了一种严肃认真,一丝不苟的学风。
四、改革实验教学方式,突出教学主体地位
过去,好老师的标准是能把书本内容讲清楚,能让学生记正确。所以教师在课堂上是一个传授者的角色,其实质是教师走在前面,学生跟在后面,强调教师对学生的讲解和示范。
新课程则让学生在前面探和闯,让学生打头阵去尝试、去发现,遇到困难时,教师再出面引导。教师不再是传授者,而是作为学生学习活动的组织者、指挥者和参与者,基本任务是提供充分的探究与交流机会,凡是学生能自己探索得出的,决不替代;凡是学生能独立思考的,决不暗示。如刚才说的课例中,为激发学生的学习兴趣,创设了学生喜欢的游戏项目进行理解,张扬了学生的个性,调动了学生的学习积极性。
五、强化实验的合作探究模式,将实验教学与学生生活相联系
实验教学改革加强了课程内容与学生生活的联系,倡导自主、合作、探究的学习方式。
如刚才所说的课例是个成功的例子。在激发学生兴趣的基础上,让学生自己兴致勃勃地去探究有关浮力的知识,在这个教学片断中,老师把学习的主动权还给了学生组织学生进行自主的探究学习,大胆的让学生自己动手、自己发现、互相启迪相互补充,而老师只做画龙点睛式的方法指导。课堂上,学生不再是任老师灌输,不再是被逼着集中精力去听老师讲解,而是在自愿的、主动的探究发现问题,分析问题、解决问题,课后还可以凭自己的兴趣去搜集材料、拓展视野,可以用所学的知识做小实验。这样的学习过程,学生充满成就感,成为学习的主人,变“老师要我学”为“我自己要学”。
合作学习也是实验教学改革的一个亮点。合作学习是指学生在小组中完成共同任务,有明确责任分工的互相性学习。我班上加大了小组合作学习的范围,使生生合作进行讨论、交流较普遍地在教学活动中应用。课堂上,学生分成四人小组,互教互学、共同提高。为了使这种学习方式不流于形式,老师从细微处着眼,进行指导让每个学生承担着不同的学习任务;有的当组长,负责分工和组织;有的负责协调发言顺序;有的整理发言,准备在全班交流是谈出自己小组的见解等,不仅如此,教师对学生如何发言,如何倾听,如何评价、如何质疑等,都给于具体的指导。每个人都需要与他人交流、合作,学生互相了解彼此的见解,对他人的发言做出思考并反思自己的思维过程,这样,课堂既是学生学习知识的过程,同时还成为学生掌握生存知识和技能、学会与人和谐相处的过程。
关键词:高中物理;实验教学;学生; 探究
物理这门学科最主要的是以实验为基础的一门课程,所以实验在物理教学中有着举足轻重的地位。因此,高中物理教学的目标不在仅仅是让学生学习物理理论知识,还要培养学生的实践能力和物理学习的综合发展。高中物理实验教学则是实现这一教学目标的重要方法和物理教学改革的重要力量。但是大部分高中学校只重视学校的声誉,导致高中老师为了学生高考只重视理论知识的教学。加上每个学校的经济条件不一样,对高中物理实验课程的投入资金和组织教学都存在不足,所在高中物理实验教学中存在着很大的问题。针对目前高中物理实验教学情况,我们要加强实验教学。
一、教师应以学生为中心,精心指导、严格要求
素质教育要求课堂教学应发挥学生的主体地位,但是并不是否定教师在课堂中的地位。教师只有以学生为中心,精心对待、严格要求才可以。所以,在物理实验教学中,教师应该做到以下几点:首先,教师应该秉持认真负责的态度,做到精心指导。比如在实验“用打点计时器测速度”的实验中,教师应该向学生讲清步骤,每一步需要什么,哪一步有什么要注意的地方等。通过指导后,学生的动手欲望和自信心被激发。那么就能够取得良好的实验效果。需要注意,精心指导并不是面面俱到,在此实验中,教师讲清需要注意的问题就行了,剩下的比如说打点计时器的使用方法,学生可以遵照说明书自行探究,以便培养其探究能力和动手能力。其次,严格要求体现在要求学生在试验后认真的反思总结上。教师必须要求学生认真填写实验报告单,并交流汇报实验结果,以便引起学生的关注和思考。在填写实验报告是,必须严格要求学生,不能让学生以课本中或者主观想象的数据替代实际数据。
二、提升教师物理素养的同时,注重科学方法的合理运用
建设新型的教师队伍是高中实验教学改革成功的重要条件之一。首先,物理教师的教学观念的更新。落后的教学观念导致责任心不强、物理教学方法单一、科研与创新能力较差等现象,只有认真学习和领悟新课改的教学理念,不断学习新的物理知识和现代化的教学手段,将新的教学理论与学生个体身心发展规律相结合,才能不断提升自身的科研能力和创新能力。其次,学习和运用先进的教学方法与手段。传统的实验教学方法以老师讲授为主,学生自主参与实践的机会较少,即使参与也是在老师固定的模式下机械式的进行,这样严重遏制了学生实验操作能力和创新能力的发展,学生不能从实验中去化物理概念和物理规律的理解。
先进的教学方法和手段能够使抽象的物理概念形象化,物理规律在多种形式下得以呈现加深了学生的理解,学生在主动参与实验操作中锻炼动手能力’在体验实验的过程中提升分析问卿解决问题的能力,从而实现实验课堂教学效果的最大化。最后,加强科学方法在实验教学中的合理运用。俗话说:“观念决定方向,方法决定结果,方法是创新的灵魂,创新孕育于方法之中”,学生物理知识的形成与创新能力的发展都离不开合理科学方法的运用,在高中物理实验教学中进行科学方法的教育有助于改善学生独立处理问题的能力和实验设计能力较差的现状,对于提升学生创造性思维能力、分析问题和解决问题的能力有着独特的优越性。
三、加强实验教学中的合作学习
教师在高中物理实验过程中,引导学生参加合作学习,是贯彻素质教育发展创新、合作型人才的必然措施,同时也是新课改不断推广的一种促进教学效率提升的良好教学模式。物理实验运用合作学习的模式,能够帮助学生从不同的角度认识物理问题,掌握物理知识,有助于学生辩证性思考问题,提高了高中学生的思维能力,同时也锻炼了学生的合作能力。
1.物理实验过程中合作学习的环节
物理实验合作学习的环节分为以下几个部分:(1)第一部分,分组。教师首先要根据学生的学习成绩、性格特征、爱好特长等元素将高中生分成几个综合实力相当的小组。(2)第二部分,定目标。实验需要完成什么样的任务,教师要在分好组之后给每个小组成员讲清楚。(3)第三部分,动手实验。实验阶段是合作学习的关键时刻,教师要不断指导和监督每一位同学都参与到实验的过程中。(4)第四部分,实验报告。实验报告是物理学习最关键的一步,学生要在小组内讨论通过实验看到物理规律或者总结物理概念,真正通过协作来完成物理实验的目的。
2.物理实验过程中合作学习的教学模式
目前,高中物理教学过程中比较常见的合作学习的教学模式有以下几种:(1)合作学习结合探究学习展开物理实验。由于物理学科往往需要一定的探究能力才能达到学好、学精的目的,因此在物理实验的合作学习过程中,教师要适当地将探究性学习融入到课堂实验中。(2)合作学习结合互动学习展开物理实验。合作的过程就会产生交流,而学生与学生的交流、教师与学生的交流都会让合作学习更加有效,互动让思想插上翅膀,彼此分享不同的概念与观念,往往能够提高学生学习的效率。(3)合作学习结合应用学习展开物理实验。由于物理实验往往有很多都是研究实际现象的,在开展物理实验过程中,教师除了引导学生团队合作学习外,还要引导学生认知物理解决的是什么样的实际问题,提高学生应用物理知识解决实际问题的实践运用能力。
四、充分挖掘物理实验资源,培养学生探究能力
学生之所以形成这种认识的原因可能是:
1.1我国教育体制长期畸形发展,“重理论,轻实践”
在中小学教育当中,由于长期受应试教育的影响,大部分学校在观念上存在着重理论轻实践,重授课轻实验的倾向,对实验室的作用认识有较大偏差,缺乏对人才素质培养的整体观念,因而实验课始终作为附属课程出现,开课率低,老师不重视,甚至一部分学校不开实验课,使学生对物理实验等只是停留在理论认识层面上。笔者在教学中发现多数同学在上大学之前竟然从没进过物理实验室。多年的学习过程中形成的印象直接导致学生对物理实验课认识不充分,引不起他们的重视。
1.2大学物理实验课程体系设置和仪器设施呆板陈旧
大多数学校的物理实验教学基本上处于一种封闭的状态,多年不变的教学体系和教学内容与当今飞速发展的前沿科学新理论,新技术严重脱节,陈旧落后的物理实验教学设备,沿袭多年的传统教学模式,方法和手段更是远远落后于科学技术进步的步伐。教学中,大学物理实验在内容设置上实际上只是依附于大学物理课堂理论教学,其内容通常只是大学物理教材上已有的基本物理规律、定律的简单重复.多数为简单验证性实验。同时由于实验仪器数量不够,陈旧老化,也不能激发学生的学习激情。因而使他们容易对大学物理实验课感到枯燥无味,这种情况严重的阻碍了学生学习的积极性、主动性、创造性以及现代科学思维方法的形成。
1.3大学物理实验过程机械单调,教学方法落后
在大学物理实验教学中,主要以常规试验方法为主,缺乏现代技术的应用。多数学校的大学物理实验教学中,要么还处于“以教师为中心”的“填灌式”教学,要么就是学生完全自己操作的“放羊式”教学,毫无现代科技感可言。并且由于近年来高校长期的大规模扩招,学生人数增加,物理实验教师工作量加大,学生的预习仅仅停留在阅读相关实验教程层面,预习积极性及效率不高,进行大学物理实验时学生对老师的依赖性较强,实验演示诉求较多,或者只是依照教材规定完成各操作过程,测出数据,完成物理实验报告,对物理实验中要求掌握的物理实验的思维方法,技巧及物理实验的作用等没有清晰的认识.。
1.4大学物理实验对学生考核成绩评定难度较大,因而对学生成绩考核降低要求
由于大学物理实验教学具有实践教学的特殊性,因而实验课较难实施像理论课考核一样笔试闭卷考试,同时受到人力物力等现实条件的约束,又不能对每个人通过实验操作考核,教师只能通过平时课堂教学观察结合实验报告的完成情况给出学生成绩,所以打分随意性大,难以确切体现学生真实水平,较大的磨灭了学生做物理实验的积极性。
2、针对这些问题的几点建议
2.1首先帮助学生从思想上正确认识大学物理实验课程的重要性
由于学生之中存在上述对大学物理实验的错误认识,使作为教学主体的学生丧失了自身学习的积极性、主动性,因而导致大学物理实验教学效果不理想,教师在物理实验教学中陷于被动。要想从根本上解决大学物理实验课的教学问题,就要帮助学生在思想上重视大学物理实验课程,提高学生学习的积极性、主动性。
2.2提高大学物理实验课在教学中的地位,提高所占学分比例,加强大学物理实验课的教学管理,提高对学生大学物理实验能力的要求,培养学生对待科学实验的严肃性。通过外界施加一定的压力促使学生正确认识大学物理实验的重要性。
2.3注重实验内容设置的与时俱进
对物理实验教学内容进行改革,以激发学生学习的积极性与热情。改造传统项目,更新内容,适当提高起点,适当增设一些综合性应用性的物理实验项目;不断扩充具有现代知识水平和现金技术的实验内容,尽量反映现代科技成果,与现代科学技术接轨;对一些需要保留的物理实验项目进行更新改造,使其内容和方法具有一定的新颖性、综合性和应用性.其基本思路是保留这些项目的原有特点,但物理实验内容要有所延伸,改进测试方法。
2.4加强大学物理实验教学手段的现代化建设
现在高校教学的主体对象是90后,他们是在网络的迅猛发展中成长的,要激发当代大学生的学习积极性一个重要措施就是使教学方式现代化、网络化。现代化教学方式包括电化教学,多媒体教学,仿真技术、网络教学等等。建设大学物理实验网络资源,让学生利用网络对实验教学内容进行课前预习,课后复习,了解实验仪器的结构和使用方法,让学生在实验前对实验有一定的了解,做到有的放矢。把现代教育技术中的多媒体技术,虚拟现实技术,虚拟仪器技术等应用到物理实验中。另外现代教育技术集声音、图象、视频和文字等于一体,能产生生动活泼的效果,使许多难以理解的内容具体化、复杂的事情简单化,有助于提高学生的理解能力、记忆能力和学习兴趣,极大地提高学生对知识的需求和探知的积极性,进而提高教学效果。
2.5建立一套完善、切实可行的考核手段
对实践教学的考核结合实验相关理论知识考核,实验报告完成情况,平时实验操作情况给出学生的综合成绩,力求做到公正的体现出每个同学的真实水平和能力。
3、结语
科学素质是指人们在获得和应用科学知识的过程中所表现出来的内在品质,它的核心是科学方法与科学精神。在物理实验教学中如何培养学生的科学素质,是时代对物理教师提出的一个非常迫切的问题。
一、转变教育观念、改革传统的实验教学方法
传统的实验教学把实验课仅作为验证理论的课程,所有的实验都是按教材预习,对照教材做实验,依据教材写实验报告,在整个的实验过程中,学生完全处于一种被动的学习状态。面对21世纪的人才需求,这种教学模式显得陈旧和狭窄,所以,在物理实验教学中,应改变传统实验教学那种对基础知识的传承和基本技能训练的过分强调,在教学中要有意识地对学生进行科学素质的训练和培养,改革以书本为主、实验为辅的教学模式,开设设计性、综合性的实验题目,把培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识置于实验教学活动中。
二、在实验教学中培养学生学会科学的实验方法
人类在认识自然的过程中,不用科学的方法和思想,得出的就不是科学而是宗教邪说,。因而,不进行科学方法与思想的教育,单单传授知识,就难免许多人把知识当教条,更难免许多人日后会抛弃科学接受宗教邪说。所以,我认为物理实验教学最根本的任务是教给学生科学的实验方法。
1、把教给学生科学的实验方法列为教学目标。
物理实验在形成和发展的过程中所建立起来的“观察实验”法、“控制变量”法、“建立模型”法、“理想化”等各种方法,在中学物理实验中得到了广泛的应用,如果学生能够掌握这些科学的研究方法,对他们今后的工作和学习将会起到指导性的作用。
2、以科学方法组织教学,让学生按照科学家认识世界的方法进行学习,使学生能够从中学会科学的方法和如何解决实际问题。其要点是:提出问题——猜想与假设——制定计划与设计实验——进行实验与收集证据——分析与论证——评估——交流与合作。学生一旦将科学方法内化为自己的思维和行为方式,其学习将会取得事半功倍的效果。
三、在实验教学中培养学生严谨和创新的科学精神
科学精神是科学研究的推进器与动力。因为只有具有科学精神的人,才能在崎岖艰险的科学道路上坚持忘我的探索。科学精神的教育有助于培养学生的独立精神,求实精神和克服困难的勇气,有利于培养学生正确的世界观和价值观。在物理实验教学中,不仅要培养学生严谨细致的科学作风,实事求是的科学态度,更重要的是培养学生敢于创新的科学精神。
1、增加实验教学的探究性。
探究是一种复杂的学习活动,它不仅要求学生掌握一系列的知识和技能,更重要的是要求学生积极参与能从中获得直接感受和丰富体验的认识活动。在中学物理实验中的现象和规律都是前人已经发现的,但对学生来说是未知的,我们要引导学生自己去认识和发展,在实验教学时采用分组探究的实践活动,让学生成为“发现”的主人,让他们充分体验到科学研究的艰辛以及科学发现的喜悦,从而激发强烈的探索欲望。比如:在探究“电路连接”的课题时,(1)教师事先把三盏灯串联在一起,开关闭和后,三盏灯都亮了。(2)提出问题:不拆电路能否只让一盏灯亮,另外两盏灯不亮?(3)学生分组探究,寻找方法。(4)交流结论,互相补充。学生们不但可以得到短路的方法和定义,还会探究出把串联改为并联的方法。
通过探究让学生在做中学,在探究中主动获取知识,在探究中培养科学的探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。
2、在实验教学中鼓励学生“发现—-提出”问题
关键词:物理实验;自学能力;观察能力;分析和创新能力
物理是一门以实验作为基础的学科,在具体教学过程当中,物理学有许多通过现象归纳总结直至升华而成的理论知识,这些都有赖于物理实验。通过物理实验,不仅能提高学生的学习兴趣和积极性,同时能提高学习效果,在看得见摸得着的实际操作和验证过程中,学生会产生学到知识的成功和喜悦。而通过物理实验,可以加强学生对所学知识的印象和记忆。所以,在物理教学当中,对物理实验教学应当予以充分重视,绝不能将其视为可有可无的部分。
但在实际中,一些学校存在着“重讲解、轻实验”“重知识结论,轻求知过程和方法”的错误倾向,极不利于物理课的科学教学。
不重视实验教学的原因有几个方面。一是教育思想不端正,一些地方只看重考试成绩,受片面追求升学率的干扰,结果造成教师只重视理论知识讲授,而对于课本中规定要求的实验,仅仅是在黑板上讲画。学生不是在实验室实际操作而是在实验册上抽象进行实验,编造实验数据和结论。二是实验教改中存在着顾此失彼的现象,使得一些教改实验项目由于具有普遍适用性,难以突出物理这门学科的特点,因此在实际中往往机械地简单照搬,必然就造成了忽视实验的倾向。三是受客观条件的制约,有的地方至今实验设施仍然十分短缺,从而个别教师随意取消教材和大纲中要求的实验内容的现象相对普遍。四是一些地方的学校,重视语文、数学、外语等学科,将其列为Ⅰ类课时,而把理化生等学科列为Ⅱ类课时,造成物理教学课时紧促,理论知识讲授时间显得不足,根本没有时间再来进行实验,结果影响了实验教学。五是由于教学资源分配不均,使得一些学校班额超员。而且,在现实之中,一些学校的班额达到六十甚至七十多人,结果在实验时就由二到四人变成为三到五人一组。这样的实验效果自然很差,最后使得教师、学生都失去实验的兴趣和信心,物理实验也就不愿再去进行了。
由于前面这些因素,逐渐形成了部分地方物理教学中不重视实验,学生学习过程中不能广泛地与实际有机结合,死记硬背定理、公式、定律而不理解物理知识含义的局面。绝大多数学生动手能力极差,甚至在整个学年中,许多仪器都没有拿在手上观察过。这样的物理教学,对于提高学生学习积极性、开发培养学生智力,其效果是肯定不佳的。
因此,在实际教学中,应当充分重视加强物理实验。在此根据切身的经历,就怎样进行实验教学,谈一点自己肤浅的认识和体会。
在整个物理实验教学过程中。首先要求的是任课教师的高度重视,因为教师是实验教学的策划者和组织者,一节实验课要按照怎样的要求和顺序进行,着重解决什么问题,最终达到什么目的,全在教师事先的筹划基础之上。因此教师在课前,一定要根据教学大纲要求并结合学生实际情况,认真备课写出实验教学课案,通盘考虑本次实验的全部过程和重要环节。
其次,教师必须预做实验。通过预做实验,发现实验过程的难易之点,某些环节的关键之处(包括实验过程中的技能技巧),取得第一手资料,做到心中真正有数。这样才能保证有效地指导学生去完成相关实验,取得预期的效果。因为在客观实际中,由于教学仪器、器材的更新变动,空气湿度的燥润程度等,都会对实验操作造成影响。所以预做实验是必要的一环。同时,事前还要认真检查学生分组实验的仪器,以免临时因准备不足而耽误正常教学。
再次,坚持要求学生预习实验,这是教学成功与否的另一个重要环节。通过每次实验前布置实验预习提纲,并且采取多种方式检查预习情况,使得学生养成一种良好习惯,即任何事情在实施前,都要做到目的明确心中有数,知道“我要做什么,大概怎样做”。通过预习,让学生对实验有明确的计划和步骤。只有这样,实验教学的目的才能从根本上得到保障。因为说到底,是学生在做实验,他们是实验教学中的主观能动主体。
另外,实验过程中,要充分发挥教师的主导作用。在实验开始之前,要花费一定的时间,给学生讲清仪器的使用方法和容易发生的故障。例如,电学实验中最常见的接线柱挤压不紧,小灯泡底部接触不良,电流表电压表档位选择不恰当,电表连接错误,滑动变阻器滑片松弛,或者电键不断开就开始动手连接线路等等。要着重指明本次实验的关键环节,帮助学生学会自己排除实验故障,加强学生完成实验的信心。
在实验过程中,学生是实验活动的主体,教师只起主导作用。简而言之,要让学生有目的、按步骤地充分动起来,手脑并用。在学生独立完成实验的过程中,教师工作的重点,是有计划有针对性地进行个别指导实验,帮助学生根据实际操作情况,记录下完整的实验数据,并进行分析处理,直到完成整个实验教学。
在整体改革试验中,我们坚持教学的性原则,根据系统论原理——整体大于各部分的总和,结合学生的认知,实验教学的完整性规律,把组成整体结构的各个要素有机地组合起来,在总体上通盘考虑。这样,注意各要素的功能,而且更注意各部分相互联系形成整体结构的新功能。
我们还把课内和课外融为一体,把演示实验和学生实验统筹安排,把小制做、小发明、实验竞赛、专题讲座适时调整。在实验上把科学知识、生活知识全面考虑、互相渗透,把获取知识、科学观察、独立操作、培养实验技能、发挥聪明才智安排于合理的结构中,充分发挥了各部分互相联系、互相作用的整体功能。
经过几年的实践探索,我了比较优化的物理实验教学框架,下面就是这个框架的要点。
一、进行多项实验活动,建立立体交叉体系
如前所述,物理实验教学总的效果并不等于各个要素效果的机械总和。物理实验教学的各个要素分为由课内到课外,由演示实验到学生自制教具和学具等六个方面。在实验中,我们把这六个要素进行综合,认为课堂教学、学生实验、教具学具的制做、小发明和小创造、实验竞赛、专题讲座六个要素组成的实验教学系统的总功能不是各个部门各自直接地、单独地体现出来的。而是通过它们之间的特殊联系间接地、综合地表现出来。例如,在《浮力》这一章的实验教学中,我们首先让学生自制学具——一个茶水杯,几块形状不相同的木块,一块铁皮。
在课堂教学中,教师利用演示实验,调动学生的积极性,激发学生兴趣,并根据教学进度,不断提出问题,如,形状不同的物体受到的浮力相同吗?铁皮放在水里,它一定会沉入水底吗?同一物体分别放在水里、煤油里,它露在液面上的体积相同吗?等等。课堂提出问题,要求学生利用自制的学具在课外活动分小组进行实验,回答上面提出的问题。学生通过自己做实验得出正确的结论,兴趣很高,增添了学生积极进行实验的信心。在学完了这一章以后,教师还进一步提出,浮力在生活、生产中的运用有哪些?一公斤的水能浮起二公斤的物体吗?装在船里石头,卸一部分在水池子里,水面会上升吗?等问题。要求学生通过观察生活或自己动手回答问题。这样,通过课内、课外,演示实验和自己动手做实验的有机联系,学生既学到了物理知识,又会运用于生活,更重要的是培养了学生利用物理实验解决实际问题的能力。这些效果只有通过整体结构这个实验教学体系才能取得。单靠演示实验,学生实验在有限的时间内是难以达到的。因此,每个学期,根据教材进度制定教改方案,确定总体目标,建立配套的组织和确定专人负责。
使各个部分为达到这个目的要求而采取相应的措施。从而发挥整体结构的优势。
二、抓好课堂内的实验教学,寓实验课改革于趣味之中
实验教学能否达到最优目的,系统各部分能否协调运转,关键的问题是看我们在课堂教学中能否引起学生较大的兴趣。如果学生对实验感到乏味,那是难以达到目的的。兴趣的培养必须是通过多种途径,多种形式综合进行。物科是一门实验科学,我们把中学物理的42个学生实验,700多个演示实验,逐一,在揭示物理规律的原则下,每一个实验都做一些趣味性改进。如在演示水的不善于传热的实验时,把事先准备好的小鱼放到试管底部,然后在试管上部加热使水沸腾时,鱼却在管底没有什么异样。学生感到十分惊奇。从而引起了学生的兴趣,增添了学生学习知识的积极性。为了充分发挥学生的主体作用,在演示实验时,我们吸收少数学生参加演示实验,为做学生实验时培养了一批骨干。这样在演示实验时,同学们观察十分认真,收到良好的效果。
三、以学生实验为主要,培养学生实事求是的学风
通过演示实验调动了学生的积极性,同学们跃跃欲试,但由于课堂时间限制只能吸收少数参加。在这种情况下,学生对学生实验就非常重视了。我们除了让学生做完课本上的学生实验外,还通过制做教具、学具,把许多演示实验也改成学生实验,给学生提供了自己动手动脑的机会。如演示浮力的大小,电流强度跟电压的关系等实验。在实验过程中,我们除了要求学生用的态度做好实验外,更重要的是要求学生写出实验报告,这是将感性知识上升为理性认识的一项重要工作。通过认真检查学生的实验报告,促使学生在实验过程中,正确理解原理,明确实验目的,认真设计步骤,详细记录数据,实验结果。特别是一些实验出现了误差后,要求学生认真讨论,分析产生误差的原因。使学生逐步形成了一种严肃认真,一丝不苟的学风。
四、把课外活动纳入实验教学的范围是实验教学改革的重要环节
为了从多方面培养学生做物理实验的兴趣,在学生掌握了一些基本实验技能后,应按统一计划,组织好课外活动,配合课堂实验教学,具体措施,一是根据教材实验特点和青少年的心理要求,精心设计课外活动的内容。做到既注意内容和形式的统一,又注意活动的趣味性。保证两课的内在联系。二是抓好落实,一学期的实验内容要事先确定,建立活动小组,安排好辅导老师,以保证课外活动经常化、制度化。
例如:在液压机前,借来油压千斤顶,利用课外活动操作给学生看并让学生自己操作,在学了光学后,指导学生自制望远镜、潜望镜等等。这样把课内和课外内容衔接好,课内课外就能相互补充。
此外,利用课外活动这块阵地,我们还举行了许多别开生面的专题讲座、专题答辩会、信息讲座、小制作、小发明等,对促进实验教学起到了很好的作用。
五、举办综合性实验竞赛,将知识性、趣味性、科学性和群众性融为一体
为了巩固实验教学的质量,使课外活动具有更大的吸引力,每学期定时举办两次规模较大的实验竞赛活动。如:每学年秋季,当初三学生学完了电学知识后,举行一次“自制直流电路接线板”的竞赛活动,要求在规定的时间内,同时用串、并混联把三个灯泡接亮,?方法是以班编队,每队若干人。举行物理实验60m接力赛。分别接力领取试题,画电路图,安装,读数,优胜者给予奖励。在这一活动中,初三学生人人动手就地取材,自己设计安装,自己测试评价,当电路接通,小灯泡以各种明暗程度发光时学生们都欢呼雀跃。这样既增加了学生学好电学知识的信心,又培养了学生集体主义的思想和设计能力。特别是有自卑心理的差生,当发现自己能够设计比较合理的电路图,迅速安装电路时,一种我不比别人差,我能学好物理的自信心油然而生。除了在初三年级举行外,还在二年级和高中一年级进行“小制作”,“小发明”竞赛活动,五分钟的实验操作竞赛活动,一分钟实验题竞赛活动。
六、引导学生日制学具、教具,参加“小发明、小制做”活动,培养创造型人才
【关键词】高中物理 理论 操作 创新
中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2016.07.094
高中物理相对于初中阶段在内容上更加抽象和深入,对学生的抽象思维能力要求比较高,所以很多学生在物理学科的学习上存在比较严重的困难,尤其是实验教学更是令学生和老师头疼。当前我国高中物理的实验教学存在很多问题和阻碍,由于受到应试教育体制的限制,当前考试对于学生的实验能力的考查主要就是通过卷面考试来进行,对学生的动手能力和实验设计等考查不够全面和到位,这就导致当前很多高中物理教学对学生的实验能力不够关注,而在物理实验的开展上也不够全面和到位,导致学生在今后更深层次的学习中严重缺乏动手操作的基本素质,不利于其综合能力的发展。物理实验教学不仅仅是对于物理知识的巩固和延伸、应用,更对于学生的综合能力,例如动手能力、协作能力、操作设计能力等具有很好的培养作用。所以我们重视物理实验教学,以下我结合自身的教学经验总结出几点开展物理实验教学需要注意的方面。
首先,物理实验教学的开展是在落实好理论基础教学的前提下进行的。近几年课程改革和素质教育之风盛行,对于学生的实践能力关注日益频繁,不少教师也自觉侧重于物理的实验教学,增多了实验课的课时,加大了其教学投入。但是很多教师过分侧重实验教学反而导致学生的理论基础没有得到合适的发展,理论基础是学生进行实验的基础和支撑,如果没有夯实好理论知识,那么实验的开展只是浪费课时资源和教学设备资源,教学效果也不会理想。所以教师需要做到的第一步就是打好理论基础。但是这个理论基础又和之前只关注物理规律和定理教学不一样,这个理论基础是在和实验教学密切结合的基础上实现的。
第一,教师要在理论教学的时候结合具体的实验内容来强化学生对于理论的记忆,例如,在学习力的作用和分解的时候,教师单纯地进行讲解,学生是难以理解和记忆的,但是如果教师结合处于平面和斜面上的物体受到的力来进行说明学生理解起来就会更加容易,同时对于学生今后进行实验具有一定的帮助。
第二,理论的学习要求教师在开展物理基本理论教学的时候注意知识点的关联性,物理知识的每一个单元之间的设置都是具有逻辑性和递进关系的,例如在学习电路的设置时,教师要对每个层次知识之间的关系进行说明,让学生具有明确的客观认识,这样学生在做实验的时候才能具有一定的意识,把各种理论知识进行综合运用。例如,一个完整的短路可能需要运用电流和电阻以及线路的设计等各方面理论要求。
第三,理论教学还需要教师实现其趣味性和形象性。学生在理论学习的时候很难集中注意力会感到枯燥无聊,提不起兴趣,所以教师可以结合多媒体,通过动态的视频和实验过程来激发学生的理论学习需求。总之理论的学习对于实验教学是打基础的,所以教师要格外关注这一部分的教学,同时注重理论教学与实验的有机结合。
其次,教师要锻炼学生的动手能力。由于高中物理在考试的时候关于实验的考查内容有限,所以有部分高校过度强调学生的成绩而在教学中忽视对学生实验教学的开展,课时又少,在开展的时候学生的动手机会也减少,所以很难使得学生的操作能力得到提高。而物理作为一门实验性很强的学科,学生的动手操作能力不仅对于物理学科的学习极为重要,对学生今后的综合发展也是必要的基本素养。那么,教师该如何提高学生的操作水平呢?
第一,增加实验教学的课时。高中物理教学知识点比较多,且琐碎,很多教师为了提高学生的成绩就把实验课占用,开展课堂理论知识教学或者用来讲题,这就导致学生没有机会多接触实验室和实验器材,因此信心也不足,导致其动手操作能力难以发展。所以我们要开展足够的实验教学,并且在实验教学的时候还要让学生去亲自体验,而不是教师的讲解占据了一大半的时间。
第二,教师在开展实验教学的时候,选择操作性比较强的实验内容来实施,能够充分调动学生的参与兴趣。例如,教师不要选择学生已经完全掌握的基础性的实验,这样学生没有什么兴趣和好奇,在操作的时候完全是按照既有的思维进行操作,学生主体性调动很小,不利于其操作能力的迅速发展。
第三,教师要给学生足够的时间和空间来进行自主探究,而不是采取灌输式的实验教学。不少教师为了防止学生在操作的过程中出现错误,在实验开始之前把所有的步骤进行详细的解说,导致学生的操作需求锐减。总之,教师在实验教学的过程中要注重学生的主体发展和探究需要,为其操作能力的发展提供必要的支持。
再者,高中物理教学需要关注学生的创新能力发展,创新意识的树立和创新能力的培养是实验教学的重要组成部分。随着我国社会和经济的快速发展,创新逐步成为民族进步的内在动力,也成为当今社会衡量人才的重要标准之一,而物理学科的发展更是需要创新的参与和推动。那么高中物理教师如何在实验教学中促进学生创新意识的发展和能力的培养呢?
第一,在实验项目的选择上,教师要注重实验选择的创新性。很多教师为了确保学生实验的准确性和顺利以及自己教学的简便化,在实验选择的时候都是选择一些基础性的实验,学生已经耳熟能详了,对于学生来说没有任何挑战和新意,这样的实验内容只会使学生对实验产生厌倦,而不利于其创新能力的发展。教师应该结合学生的学习阶段和水平,联系学生的实际生活,选择或者允许学生自主设计实验内容,让学生在每一次的实验结束后都能够有所得,学到新的知识和能力,这才是创新实验应该具有的内容。
第二,高中物理教师在开展实验教学的时候不要以考试为标准和准则,那样只会限制学生的实验学习空间和范围。物理教师要自觉了解和学习物理实验知识以及学科发展最新动态,每学期定期为学生举办创新实验演示,激发学生的创新需求。
关键词: 物理实验教学; 趣味; 示范; 能力
中图分类号:G633.7 文献标识码:B 文章编号:1672-1578(2013)12-0248-01
物理是一门实践性和实验性很强的自然学科,它是以实验为基础的科学,学生在学习和掌握这门知识的过程中必然服从人类认识的一般规律,由实践到理论再到实践。因此在中学物理教学过程中物理实验课有着举足轻重的作用。
1.激发学生的学习兴趣
兴趣,是人类认识客观世界的一种心理倾向,是一个人获得知识、开阔视野、推动学生学习的一种强劲的内部驱动力。如上"闭合电路的欧姆定律"一节时,我设计了如图所示电路的示教板,在实际测得的两电源的电动势E1=3V和E2=9V后,我让学生猜测:将电键S分别置于"1"和"2"位置,使两电源依次与这个额定电压为3V的小灯泡形成闭合回路,会出现什么现象呢?根据生活经验,大部分学生认为置"2"时小灯泡将被烧毁,或即便不烧毁,亮度也一定比置"1"时更亮。但演示结果却刚好相反。如何解释这一现象呢?学生积极思考,热烈讨论。我就不失时机地引导学生总结得出:回路中的电流大小不仅与灯泡本身的电阻和电源的电动势有关,还与电源的内阻有密切的关系,当电源E2的内阻很大时,即使E2增大了,回路中的电流也会变小,从而为导出I= 作好了铺垫,这样的教学激发了学生强烈的求知欲,使其积极、主动、自然地投入到探索电路规律的学习中。在课堂教学中,教师一定要充分利用课本的演示实验、分组实验和课后小实验,根据具体情况增添或更新实验方案,以激发学生对科学的兴趣。
2.抓好课堂内的实验教学
实验教学能否达到最优目的,系统各部分能否协调运转,关键的问题是看我们在课堂教学中能否引起学生较大的兴趣。如果学生对实验感到乏味,那是难以达到目的的。兴趣的培养必须是通过多种途径,多种形式综合进行。物理学科是一门实验科学,我们把中学物理的42个学生实验,700多个演示实验,逐一研究,在揭示物理规律的原则下,每一个实验都做一些趣味性改进。如在演示水的不善于传热的实验时,把事先准备好的小鱼放到试管底部,然后在试管上部加热使水沸腾时,鱼却在管底没有什么异样。学生感到十分惊奇。从而引起了学生的兴趣,增添了学生学习知识的积极性。为了充分发挥学生的主体作用,在演示实验时,我们吸收少数学生参加演示实验,为做学生实验时培养了一批骨干。这样在演示实验时,同学们观察十分认真,收到良好的效果。
3.以学生实验为主要内容
通过演示实验调动了学生的积极性,同学们跃跃欲试,但由于课堂时间限制只能吸收少数参加。在这种情况下,学生对学生实验就非常重视了。我们除了让学生做完课本上的学生实验外,还通过制做教具、学具,把许多演示实验也改成学生实验,给学生提供了自己动手动脑的机会。如演示浮力的大小,电流强度跟电压的关系等实验。在实验过程中,我们除了要求学生用科学的态度做好实验外,更重要的是要求学生写出实验报告,这是将感性知识上升为理性认识的一项重要工作。通过认真检查学生的实验报告,促使学生在实验过程中,正确理解原理,明确实验目的,认真设计步骤,详细记录数据,分析实验结果。特别是一些实验出现了误差后,要求学生认真讨论,分析产生误差的原因。使学生逐步形成了一 种严肃认真,一丝不苟的学风。
4.边学边实验教学
边学边实验教学是融知识学习和实验操作为一体的课堂教学过程,能够大大地提高课堂教学效率。其主要原理为:
调动学生的学习积极性在课堂教学中,通过动手、动脑、讨论、讲述、小结,教师肯定和赞扬学生的认知情况以及学生之间的相互评议,使学生及时认识自己的学习成绩和学习能力,极大地鼓舞和调动了学生的学习积极性,尤其增强了基础较差的学生的学习信心,激发了直接学习动机。高思维密度的课堂教学能促进全体学生智力发展。边学边实验教学能促使学生在一堂课上有较长的有意注意时间,并能积极、主动、充分地开展思维活动。实验结果表明,在课堂教学中,采用边学边实验和问题讨论等方法,让学生通过动脑、动手、动笔、动口进行学习,使各种感官受到刺激,能够改变大脑的兴奋点,延长学生的有意注意时间,并促使大脑对各种感官传输的信息进行综合分析,形成概念。因此,边学边实验教学的课堂思维密度是比较高的。我们曾以 "物理课上最容易引起自觉学习的事"为题向学生作过多次调查,结果表明,正是我们主张采用的问题讨论、边学边实验、表扬激励等方法最容易引起学生的自觉学习。边学边实验教学提供了较大的知识信息,使学生获得较多的知识。边学边实验教学在课堂教学中能给学生较大的知识信息,使学生获得较多的知识。
5.培养学生科学的思维方法
科学的思维方法是科学素质的核心。在教学中,根据学生实际情况设计富有启发性实验方案,进行巧妙的设疑,是启发学生积极思考,培养科学思维的重要手段。例如在学习"自由落体运动"时,"重的物体下落快"的错误生活经验干扰着学习科学的认识,为了突破物体下落快慢与所受重力无关这一难点,我设计了如下的系列实验:(1)铁片与等面积纸片同时下落,观察到"重的物体下落快"的现象,引出学生原有的错误观点。(2)取二张相同的纸,剪去其中一张的部分并揉成团再同时释放,观察到"轻的纸团下落快"的现象。通过强烈对比,促使学生积极地思考。(3)让等重的纸片和纸团下落,观察到"等重的物体下落快慢不同"的现象。使学生跳出物体下落快慢与重力相关的思维怪圈,去分析空气阻力的影响。通过对空气阻力的分析,使学生意识到空气阻力的影响使得落体现象复杂多变。从而启发学生:研究落体现象应从简单着手,忽略空气阻力的影响。(4)钱毛管实验。使学生建立"忽略空气阻力的影响,同一地点物体下落快慢相同"的观点。这样从实验(1)引出错误;实验(2)提出问题、激发兴趣;到实验(3)进行铺垫,帮助分析;实验(4)解决矛盾,得出结论。教师边演示,边启发,学生边观察,边思考,充分调动了学生的积极性,强化了科学思维方法的培养,提高了科学思维的水平。
6.培养学生实事求是的科学态度
教学过程中,教学能否产生艺术效果,既与教师的教学艺术有关,又离不开学生的艺术情趣。由于学生受其认知水平的限制,这两者中教师的教学艺术尤为重要,因而一个精通教学艺术、讲究教学效果的物理教师须在课前深挖物理实验中美的因素,在教学过程中提升学生对物理学科美的认识,以使学生的实验技能得到提高。
一 还原物理学科的自然美,使学生爱上物理
物理是一门自然科学,以观察和实验为基础,涉及大量的物理现象和自然现象,无不体现物理科学的自然美。在进行物理实验教学时,要尽量从现实生活中寻找与物理相关的事例,创设物理教学氛围,让学生从身边事例中获得直观、具体的物理感性认识,从而给学生一种亲切感。让他们感受到物理实验就在身边,物理学科既来源于生活又服务于生活,从而消除学生对物理学科的畏难情绪,更加乐意学物理。
例如,四季变更,风、雨、雷、电的形成等这些物理现象在生活中随处可见,学生学起来不会觉得陌生。借着现实生活中物理学的自然美,引导学生由表面向深层探究。如虹和霓是日常可见的,物理研究者通过研究测量后,发现42°的弧的是虹,红在外,紫在内;50°的弧是霓,红在内,紫在外,这是物理研究者从科学的角度来认识物理学科的自然美。
二 构建物理实验专题式教学体系,体会实验的方法美
物理实验教学过程中,教师可以结合学校提供的教学条件对传统实验项目进行重新组合,尽量将相似或相关的教学内容编排在一起。编排时,以专题的形式呈现实验内容,从实验方法的相似性上选题,每个专题确定一个主题,如用干涉法测量光波波长,可将杨氏双缝干涉、迈克尔逊干涉、菲聂耳双棱镜实验编在一个专题;也可依据实验仪器的相似程度进行选题,如将单色仪、摄谱仪、分光计等光谱仪器作为一个专题选择实验项目等,这样可使学生在进行专题训练时易由此及彼、融会贯通,并体验到实验的方法美。
三 开设综合性、设计性实验,提高学生的综合素质
随着许多边缘学科、交叉学科的兴起,学科之间互相渗透、结合的整体化发展日益迅速,一个疑难科技问题的解决不仅仅依赖于某一个学科,而是要综合多学科来解决,而物理学是自然科学中的基础学科,它与化学、生物学、数学等学科的联系相当密切。因而,中学物理实验教学的重要使命之一是培养学生的融合意识和知识整合能力。为了培养学生的发散思维能力,可多开设一些综合性、设计性实验,给学生更大的空间去创造和思考,充分挖掘学生的潜能来完成实验。在中学物理实验中适当增加设计性和综合性的实验,既能拓展学生的视野,又能锻炼他们的实践能力,学会融会贯通,使其综合素质得到提高。
四 结合物理学家的伟大事迹,铸造学生美的灵魂
教育,重在育人,青少年是人类社会的希望,教师除了教授学生知识外,更要注重对学生品质的教育,以培养德、智、体、美全面发展的人才。物理教学看似与德育无关,实则有丰富的材料可供使所用。中学物理学科中涉及到的著名物理学家,古今中外有几十位,尽管他们的国籍不同,所处时代的不同,生活经历也不同,但无一例外的是,在探索自然世界的奥妙中,都体现出他们崇高的科学品格。