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随着电子计算机技术的高速发展,多媒体技术已经被广泛应用到当今的课堂教学中,多媒体技术同时也为课堂探究式教学的开展提供了条件,使课堂质量和效率得到大幅提高。事实上,不仅是多媒体技术为课堂教学提供了便利,互联网的普及也为课堂教学提供了许多丰富的教学资源。初中生物课堂可以利用互联网的便捷性开展探究式教学。例如,在学习植物类生物的过程中,教师可以让学生利用互联网收集自己感兴趣的植物信息,并通过幻灯片或图片的方式互相交流,教师再对学生进行适当地引导。通过让学生上网收集资料,能够使学生了解收集信息的途径,不仅可以扩展学生的课外知识,还能提高学生的自学能力。
(二)利用模型开展探究式教学
日常生活中常见的模型主要是物理模型,物理模型就是用图画或模拟实物的方法展现研究对象。在初中生物探究式课堂教学中,物理模型教学主要以让学生画图表或制作组装实物模型的方法开展的。例如,在学习血液循环时,教师可以让学生自己根据课本知识画出血液循环路线图;在学习植物细胞时,教师可以让学生制作植物细胞的结构图等。除了物理模型外,还有概念模型、数学模型两种形式,教师在让学生学习抽象概念时可以利用概念模型进行探究,在让学生对研究对象进行定量描述时可以利用数学模型进行探究。
(三)利用调查访问开展探究式教学
生物知识来源于日常生活,学生学习生物知识是认识和体验生活的过程。在初中生物课堂中,教师通过让学生对生物现象进行调查访问的探究方式,用科学的、客观的数据或信息发现生命活动的规律,形成系统的实验方案,最后验证得出结论。例如,在学习传染病的预防时,教师可以结合日常生活,让学生制作一个常见传染病的表格,表格内容包含常见传染病的名称、发病原因和发病症状等,学生通过调查访问的形式将表格填满,最后进行归纳总结,以学习小组的形式共同交流传染病的预防知识。在这个过程中,学生不仅能学到传染病的有关知识,建立良好的自我保护意识,还能让学生学会制作表格、调查走访的方法。
(四)利用实验开展探究式教学
实验的目的是为了让学生积极参与课堂教学,锻炼学生观察问题、分析问题和解决问题的能力,使学生产生对生物知识的求知欲望。在初中生物课堂中,设计实验是生物课堂进行探究式教学的重中之重,同时也是激发学生学习热情、培养学生动手能力的关键环节。设计实验的第一步是确定实验方法,主要指采用何种方法能验证假设成立;第二步是设计实验方案,主要指采用何种材料、何种设备,分为几个步骤完成实验。例如,在进行绿色植物在光照下制造淀粉的实验时,首先要确定实验方法,主要运用黑纸遮光法和自然处理法进行实验;然后要设计实验方案,利用天竺葵做材料,用到酒精灯、三脚架和石棉网等实验用具,运用黑纸遮光法和自然处理法对天竺葵进行实验,最后总结得出绿叶在光的照射下进行光合作用能够积累淀粉。在这个过程中,不仅培养了学生的动手实验能力,通过对实验进行观察和记录还使学生思维能力得到拓展。
关键词: 初中物理教学 课外实验 实验能力
实验是物理学科的基础,而实验教学则是物理教学活动的基础。在物理教学活动过程中,实验既是重要的教学内容,又是有效的教学方法和手段。与理论知识的讲授活动相比,实验活动更加直观,更容易揭示物理概念、规律,然而,实验活动对于时间和空间的要求比理论教学要高得多。以往,物理实验多由教师组织,在实验室开展,由于教学时间和实验资源的限制,实验课的开课率常常达不到要求,因此,适当开展一些课堂以外的实验活动加以补充,就成了非常有必要的事情了。通过课外实验活动,可以有效拓宽物理实验教学空间,不仅如此,课外物理实验在内容和形式上也更加丰富灵活,更容易吸引学生的兴趣、拓宽学生的思维和眼界。初中阶段是学生系统接触物理知识的起步阶段,这个阶段的学生无论是知识基础还是实验能力都十分有限,与课堂实验相比,课外实验缺少教师的引导和监管,对学生个人综合能力提出更高的要求。因此,对于教师来说,如何引导学生顺利有效地开展课外物理实验就成了一个不小的挑战。为了保证课外实验活动的质量和效果,笔者认为,初中课外实验活动的开展应当注意以下问题。
一、注意实验方法和安全教育
物理实验的顺利完成需要一定的实验方法和技巧,教师要想让学生在课外顺利地进行实验活动,就要保证学生具备一定的实验能力。因此,在日常物理教学活动中,教师要有意识地对学生进行实验方法和技巧的教育,通过语言讲解、演示实验等手段,让学生掌握基本的实验操作技能。另外,在课外实验过程中,由于没有教师的指导和监管,实验安全问题也是一个不容忽视的问题。为了保证实验目标的顺利实现和学生的人身安全,在每一次课外实验活动之前,教师都要认真做好实验安全教育,让学生尽量远离实验危险。
二、注意实验活动的小型化
初中学生在物理知识基础和实验能力方面尚处于基础阶段,再加上本身年龄较小,在开展课外实验时,如果开展的实验活动过难,内容和过程过于复杂,则在缺少教师的及时指导下,实验很难取得预期的效果,长此以往,容易打击学生独立实验的自信。因此,教师在组织学生开展课外实验的时候,尤其是刚开始的时候,一定要选择一些相对简单的小型实验活动。例如,光的直线传播实验,将一张纸卷成筒状,在阳光或者小灯泡后面产生影子,从而说明光是直线传播的(性质);又比如,在演示惯性现象的实验中,可以将一张小纸条或者一块平滑的布条放在笔帽、杯子等物品下面,然后迅速抽出压在下面的小纸条或者布条,上面的笔帽或者杯子原封不动地立在那里,从而说明惯性的存在。类似的例子在物理实验中有很多,这些实验的特点就是简便,容易操作,并且实验现象非常突出,在课外多开展一些类似的小实验,对于学生形成物理概念、理解物理规律具有非常好的效果。
三、注意实验活动的趣味性
与课堂实验相比,学生在课后开展课外实验活动往往对学生自觉性的要求更高,学生在缺少教师监督的情况下,是否愿意做实验,是否愿意认真地做实验,这个问题至关重要。在没有教师的监督下,怎样才能让学生自觉主动地完成实验呢?这要求实验本身能够对学生产生足够的吸引力,因此,教师在设计课外实验活动的时候,要尽量设计一些具有一定趣味性、能够吸引学生主动完成的实验,这样才能保证课外实验效果。例如,纸杯烧水实验,当教师告诉学生用纸杯可以将水烧沸时,大多数学生都持怀疑和不可思议的态度,这个现象显然与学生的生活经验相违背,于是,在好奇心的驱使下,很多学生都愿意课下尝试,看看究竟纸杯能不能把水烧开。由此可见,比起教师的强行命令,实验本身的吸引力更能有效保证课外实验的有效性。
四、鼓励学生自制器材
与设备器具齐全的实验室相比,课外实验能够用到的实验器具十分有限,即使学生能够配备一些基本的实验器材,但初中阶段的物理实验内容繁多,种类多样,再加上很多物理实验都带有一定的即兴性。例如,在做某一道练习题的时候,可能需要做个小实验,这个时候要求专业的实验工具是很不现实的。因此,教师要从学生开展物理实验的开始阶段,就有意识地培养他们自制工具,学会利用身边器材进行实验的意识和能力,这样不仅能拓宽实验活动的范围,还能有效培养学生的动手实践能力和创新能力。在做彩虹实验的时候,需要用到的喷雾器就可以通过自制的方法获得,材料很容易获得,只需要一支圆珠笔、一个塑料瓶及一小块铁皮就可以了,具体制作方法如下:把圆珠笔拆开,卸下笔杆和笔芯(一定是用完的笔芯),然后用钳子把笔芯的金属头拔掉,得到一个塑料管,接下来把铁皮拿过来做成一个支架,保持笔杆与笔芯成直角,并尽量使笔杆和笔芯的端口靠近,这时候,再把塑料瓶的盖子上打上两个小圆孔,孔的大小以能插入圆珠笔芯为宜,然后把圆珠笔芯插入其中一个小孔,另外一个小孔就作为进气口。这样,一个简单的喷雾器就完成了。接下来,学生就可以利用这个简单的喷雾器演示彩虹实验了。
课外实验活动可以大大增加学生动手实验的机会,能够对课堂实验的不足进行有效的补充,因此,课外实验活动是物理教学活动中不可或缺的一部分。当然,与课堂物理实验教学相比,课外物理实验带有更多的不确定性,并且会给教师带来更为繁重的工作量。因此,初中教师要在以后的教学活动中多开动脑筋,多积累一些课外实验活动经验,努力提高课外实验活动的质量,让学生在多样化的课外实验中提高多方面的能力和素质,更好地实现物理学科素质教育的目标。
参考文献:
[1]贾海芝.指导初中物理课外小实验活动的实践研究[D].首都师范大学,2005.
【关键词】素质教育;物理实验;探究学习;创新思维;分析能力
1.研究背景
捷克教育家夸美钮斯说:“智慧的开端当然不仅止在学习事物的名目,而在真正知觉事物的本身。”初中学生物理实验能力的获得主要依靠学生亲自参与实验。只要我们重视并加强了实验教学,给学生提供足够的参与机会,学生的实验能力应该能够不断提高,同时使知识结构更趋完善,科学素养得以提高。
然而,传统教育中的农村初中物理实验教学现状不容乐观,普遍还存在这样一些问题:观念落后、方法陈旧,停留于浅层次要求;注重实验操作,缺少实验探究,更谈不上创新,忽略科学态度、科学方法的培养;更有甚者受考试指挥棒影响,不重视实验,学生实验走过场,实验应有的功能大打折扣;少数学生缺少机会和懒动手脑、实验能力极差,这在近几年的实验考试中也有所体现。这与时代要求相距甚远,出现了有些顶尖学生 “基础知识扎实,动手能力薄弱”的现象。
因此,针对我校(一所农村初级中学)实际,为加强实验教学,提高学生的实验能力,进行本课题研究是十分有意义的。
2.研究概况
2.1农村初中物理实验能力的范畴主要包括:认知(认识仪器、了解一般用途)、操作(正确合理使用各种仪器及基本操作)、观察(观察实验现象,并能正确表达)、理解(理解所有的实验步骤及原理)、分析(分析实验现象,特别是分析意料之外的现象得出结论,要有较强逻辑推理能力)、创新〔还可以有哪些改进,还可以怎样实验(原理、装置、步骤)〕。
2.2本课题研究,主要是对本校物理实验教学作一些探讨和尝试,通过对物理实验目标的调整、内容的拓展、方法的更新等,能切实提高农村初中学生的物理实验能力,在此过程中,总结出物理实验教学的新模式。
2.3基本假设:(1)通过更新思想观念、强化技能训练、培养观察思维、引导探究创新、适度评价激励等措施、学生物理实验能力可以得到较大幅度的提高。(2)现有条件(包括时间、空间、物资等)经整合能基本满足加强实验教学的基本需要。
2.4研究方法和过程:
对本校初中物理实验教学现状及学生的实验学习心理作调查分析。对教材中各种实验仪器、每个实验目的要求、主要功能、步骤方法进行详细研究,根据农村初中学生的认知和心理发展水平及教改的发展方向,结合本课题研究,作适当的调整、拓展。设计提高学生实验能力的具体策略、措施、实施步骤、操作方法。
总结前一年实施情况,改进、完善设计方案,第二年再试,验证结论的正确性。
整理资料,总结经验,筛选有质量的实验个案4个,完成课题报告。
3.提高农村初中学生物理实验能力的实践
3.1调查并对学生物理实验现状的分析
3.1.1测试问卷了解学生物理实验现状:
根据问卷调查,个别访谈等了解到:只有五分之三的学生认为物理实验重要,但也不清楚为什么重要;还有五分之二的学生觉得物理实验只是好玩、希奇所以喜欢。多数学生愿意动手做现成的实验,不想也不会设计实验,有部分学生只想看,根本不想做探究性的实验。常常出现男同学抢着做,女同学怕动手;成绩好的积极做,成绩差旁边坐。
3.1.2分析存在的问题
实验知识缺乏,学生只知其然,不知其所以然;只理论上认识仪器简单的应用,不会将物理仪器应用到实际中。在物理实验时,学生先知道结论,后进行实验,安排上教师演示实验在前,学生实验在后。在实验中出现异常现象,教师只知道“不成功”,没有深入分析原因。对实验中再生资源没有利用。严重缺乏探究精神,多的是好奇心,且难以持久。
3.2进行实践研究
3.2.1落实物理实验的认知要求 (培养观察能力与规范操作、正确表述的基本能力)
物理实验能力的培养首先让学生正确、熟练地使用各种仪器进行简单物理实验,进行严格的基本操作技能训练,并随着课程的进展逐步加以巩固,这为以后正确应用实验方法获取知识,进行实验设计,探究创新打好基础。
如天平在初中物理中是一复杂而又精密仪器,上课时教师为每张桌上准备一架天平。
在介绍天平构造时先让学生对天平进行观察,然后请几个学生讲出观察结果(估计学生会有较大困难),这时教师可引导学生遵照顺序观察法,从上到下“刻度盘、指针、横梁、标尺、底座”、再观察横梁两端有“平衡螺母”、“托盘”。
在调节天平时教师必须强调并进行规范操作:1将天平放在水平桌面上,2将游码移到0刻度处,3调节平衡螺母(调节时观察指针指向及两托盘的高低得出:调节平衡螺母时应“左高左调,右高右调”,直到指针指在刻度盘中央)。
学生只有达到实验所需认知和操作两方面的要求,才可以为以后在实验方面的创新作准备。
一、物理实验教学在初中物理教学中的意义
1.培养学生对于事物的科学态度
物理实验是能够创造一个不受干扰的物理环境,让物理实验者在其中能够很好地对物理现象进行探索和研究,发现物理规律。基于物理实验这一特点,学生可以在老师的启发下或者自己动手创造一个相对适合物理实验的环境,将物理知识以一种具象的方式展现在眼前,从而了解事物的物理原理和物理规律,加深学生对于物理知识的理解,对于事物客观性存在的认知能力。
2.提高学生的动手和动脑能力
在进行物理实验的过程中,学生必须有一个明确的实验目的和清晰的实验操作程序。在进行物理实验的过程中,要正确对待做实验的每一个步骤,对实验现象进行观察分析,记录实验结果并且讨论。物理现象是错综复杂并且是不断变化的,需要学生在动手的同时不断运用大脑来进行分析。物理实验是训练学生综合能力的过程,不是简单的动手操作练习,是培养学生求知探索精神的重要方法。
二、物理实验教学在初中物理教学中的现状
1.教学观念传统,教学方式单一
目前课堂教学仍然是初中教学的主要方式,老师是教学的主体,学生在整个教学过程中呈现的是一种被动的学习状态。在讲解物理知识时,大部分老师更多的是结合课本进行讲解,让学生自己在课堂上消化吸收。但是物理是事物不断变化的本质过程,单依靠老师口头讲解难免抽象,学生没有办法光凭自己的想象完成对物理知识及现象的理解。从而导致学生对物理不感兴趣,甚至因为总是没有办法理解老师所讲的知识而产生厌学情绪。
2.实验设备满足不了物理实验教学的需求
实验设备的齐全是进行物理实验教学的必要条件,但由于物理实验所需要的器材较多,一些辅助器材成本较高,学校建设一个条件相对齐全的物理实验供学校师生使用。由于我国物理教学对物理实验的重视程度不够,在物理考试中也主要是将物理理论的掌握情况作为主要的考核标准,因此许多学校的实验室或者形容虚设或者设备陈旧只能完成物理书本上的实验,没有办法为学生进一步探究物理知识提供帮助。
三、物理实验教学在初中物理教学中的应用
1.转变教学观念,改善教学方法
转变以物理理论为主的教学观念,重视物理实验教学的推行。物理实验教学很好地利用了学生对于物理现象的求知欲,让学生自己动手去一步一步探究物理现象背后的物理知识。这样的教学方法一扫以课堂讲解为主的沉闷气氛。单一的教学方法并不适用于讲解所有的物理实验方法、步骤和原理。长久使用单一的教学方法不仅没有办法适应物理实验教学的要求,还很容易使学生产生厌倦心理。因此,物理教师要根据不同的物理实验采用不同的方式进行教学,体现物理实验教学的真正意义。
2.提高老师在物理实验方面的专业性
每一种物理现象都可以进行一种物理实验。物理现象的多变也就造成了物理实验的多样性。物理老师在进行物理实验教学的过程中,不能仅局限在书本教材中所提到的实验,还应该主动学习寻找其他物理知识的相关实验,丰富物理实验的教学内容。
3.走出课堂,让学生自己动手做实验
一、降低难度,循循善诱,善于用假设的方法解决物理问题。
高中物理课本内容与初中内容基本相同,都是力、热、电、光、原五大部分(高中新教材中增加了选修内容:近代物理初步),很多知识原来在初中只要求学生定性了解,定量计算问题较少,所以很多学生靠死记硬背或者套用公式而能得高分。但高中物理的要求与初中相比有所不同,不仅要学生知其然,还要知其所以然,定量分析的问题较多。老师认为很简单的知识,在教学中可能一笔带过,但学生在老师讲过后可能还在苦苦思索,不得其解。因此我们在教学中若能用些浅显的例子来说明,学生就很容易理解了。通过这些提问可激发学生开动脑筋产生求知的欲望,以达到解决问题的目的。
二、寻求方法,深入浅出,善于用类比的方法理解物理概念。
物理学中有些概念,定义非常抽象,学生不容易理解。如果我们能够用类比的方法说明,学生就比较容易接受了。如讲到气体分子的热运动时,我们把气体分子想像成一个个刚性小球,在容器中做无规则运动;讲到电流时我们想到水流,带电微粒在导体里的流动就像水流一样;学习光的波动性时,就会联想到水波,学习光的粒子性时,又会联想到飞行着的子弹;当讲到电磁波的调制、传播、检波时,我们可以将这三个定义类比为将货物装上汽车,汽车(装上货物的)的中途运输,到达目的地将货物卸下的三个过程。这样将不易理解,不能直接观察到的物理现象形象地转化为日常生活中常见的实例,就容易理解多了。
三、重视实验,强调观察,增加学生的感性认识,以达到掌握物理知识的目的。
物理学是一门以实验为基础的学科,大量的物理规律、结论都是在实验的基础上得出的。许多物理知识非常抽象,甚至与我们常见的日常现象似乎矛盾。如对于光的衍射,干涉现象,学生很难理解。若让学生自己动手做实验,亲眼观察到明暗相间的衍射,干涉图样,则对光在一定条件下能发生衍射、干涉现象的结论就容易理解了。因此,引导学生理解实验原理,掌握实验方法,观察实验现象,读取实验数据,得出实验结论是学生掌握物理知识的重要方法。通过实验不仅能增强学生的感性认识,达到熟练掌握物理知识的目的,还起到了鼓励学生学习科学家们探索知识,从实验中发现问题、分析问题的方法,训练了学生动手和动脑的能力,科学分析问题和解决问题的能力,为他们今后走上工作岗位打下良好的基础。
1 引 言
新课程标准(征求意见稿)提出了培养学生核心素养的要求,具体包括物质观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等4个方面。加强实验教学是发展学生物理核心素养的有效途径。实验是物理教学的基石,同时也是物理学科的魅力所在。在教学现实中,由于学生实验能力、思维水平的不足,造成实验教学成为初中物理教学的难点。如何才能提升物理实验教学的效率,一直是摆在初中物理教师面前的课题,也是初中物理教师一直努力突破的教学难题之一。只有提升了实验教学效率,实验的物理教学基础性地位方能体现出来,也才能够为物理教学服务。
在教学实践中发现,要提升实验教学效果,可以有很多改善的方法,比如:增强实验的趣味性、增加生生和师生合作互动等,但实验教学难点突破的关键在于学生要清楚为什么要这样做,即清楚实验原理、实验操作等背后的原因。为此可以在实验教学中设计问题,以问题为任务驱动,通过问题驱动,引导学生思考、主动投入课堂,通过思考搞清楚实验原理、实验操作背后隐藏的道理,有利于学生内化知识、理解原理、掌握方法、发展思维能力,从而落实在课堂教学中培养学生物理学科核心素养的目的。
本文以初中物理八年级下册“探究影响摩擦力大小的因素”为例,从问题引导猜想、理解原理、实验器材选择、实验操作、实验数据处理与实验结论分析、改良实验等多个方面说明问题引导下的实验探究教学。
2 问题引导理解原理培养物理观念发展思维能力
实验原理的理解对于实验教学而言十分重要,只有理解了实验原理学生才可能掌握实验,才能做到实验原理的迁移和融会贯通。实验教学中,通过设置问题,引导学生思考,改变了填鸭式灌输实验原理的做法,有利于提升实验教学的效率。以问题为驱动,较好地调动了学生的主观能动性,提高学生课堂参与的程度,能较好地突出学生的主体地位和教师的主导作用,更重要的是有利于学生透彻理解实验原理,明白“是什么”,更清楚“为什么”,理清了实验的逻辑,促进思维能力的发展。
在“探究影响摩擦力大小的因素”实验中,可设置如下问题引导学生理解实验原理。本实验中如何测出摩擦力的大小?利用了什么原理?实验操作的关键点在哪里?通过这几个问题可以让学生明白实验中,要测摩擦力需要用到弹簧测力计,但是摩擦力不能直接测量,所以需要让物体做匀速直线运动,根据二力平衡,把摩擦力的测量转化为拉力的测量。实验中最关键的操作是要让物体做匀速直线运动。
3 问题驱动引导实验过程培养科学探究能力
科学探究包括问题、证据、解释、交流等方面的要素。具体指提出科学问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释,以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。
3.1 问题引导猜想培养科学探究能力
物理方法的习得对学生的影响,远超过物理知识本身,若干年后,学生忘记了物理知识,但是物理方法却依然在不经意之间就用到,即学生所习得的物理方法将会成为学生的缄默知识。故而,实验教学中应该抓住一切契机向学生渗透科学方法。猜想是一种十分重要的物理方法,也是十分重要的科学探究方法。猜想不是胡思乱想,教师应该根据学生的知识基础、生活经验设计合理的物理情景,并在此基础上设问引导学生进行有理有据的猜想。
在“探究影响摩擦力大小的因素”实验中,首先学生要知道需要探究摩擦力与哪些量之间的关系,这就要需要学生进行猜想。为了不让学生胡思乱想,可设计如下情景:
1.到了小组换座位的时候,当你推桌子时,桌子越重,推桌子感觉越费劲还是越轻松?
2.推着箱子在水平地面上走,地面越粗糙感觉越费劲还是越轻松?
接着追问,通过以上例子,你认为摩擦力的大小可能与哪些因素有关?通过梳理学生的猜想,分析后确定影响摩擦力大小的因素有:压力大小、接触面的粗糙程度。
3.2 问题引导实验器材选择
实验器材的合理选择是设计实验方案的重要前提。实验教学中通过设置问题,要学生思考需要什么器材,为什么要用这个器材,还可以用什么器材?问题驱动下的思考避免死记硬背实验器材的机械学习,对提升实验教学的效率,落实科学探究能力的培养大有帮助。
在“探究影响摩擦力大小的因素”实验中,学生通过猜想已经知道摩擦力与接触面的?毫Υ笮 ⒔哟ッ娴拇植诔潭扔泄亍K?以,实验中需要测出摩擦力、需要改变压力、改变接触面的粗糙程度。实验器材的选取环节可以设置如下问题引导学生思考:测摩擦力的大小需要什么器材?如何增大物体与接触面的压力?如何改变接触面的粗糙程度?通过思考,学生知道:要测摩擦力需要弹簧测力计,要改变压力大小需要有配重的物体(如:钩码),需要改变接触面的粗糙程度就需要有不同的接触面(具体做法是在长木板上垫毛巾、玻璃等)。通过这些问题的思考后实验器材的选择便水到渠成。
3.3 问题引导实验操作
实验操作是实验教学的核心和关键环节,如果只是让学生按照教师的要求一步步机械地往后做,不清楚为何要这样做,这样学生的记忆会是短暂的,即使记住了学生也不会融会贯通,更不能把实验中的实验方法迁移到新的实验探究中,这样的实验教学是低效的,甚至是没有什么实质意义的。通过问题驱动思考,让学生明白实验操作背后的道理、逻辑,可以促进学生对实验原理、实验方法的理解,促进学生对实验方法的融会贯通、举一反三。
在“探究影响摩擦力大小的因素”实验中,可通过如下问题引导学生思考、设计实验操作步骤。要探究摩擦力大小与压力大小、接触面的粗糙程度之间的关系,应该采用什么探究方法?引导学生得出控制变量法后,可追问如下问题:物体在水平面上匀速直线运动接触面的压力等于多少?要探究摩擦力大小与压力大小的关系,应该改变什么?如何改变?保持什么不变?要探究摩擦力与接触面的粗糙程度的?P系,应该改变什么?如何改变?保持什么不变?通过问题的思考后,引导学生得出如下操作步骤:
1.测量摩擦力大小
用弹簧测力计拉着木块使其在水平木板上沿水平方向保持做匀速直线运动,如图1所示。记下此时测力计的示数,根据学生已经学过的二力平衡容易得出:测力计的示数即为木块所受到的摩擦力的大小。
2.探究摩擦力大小与压力的关系
保持接触面不变,改变物体对接触面的压力大小。将钩码添加到木块上,重复步骤1。添加不同质量的钩码,多做几次。
3.探究摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
保持正压力不变(不增加或减少木块上的钩码质量),改变接触面的粗糙程度。
(1)将毛巾铺放到木板上,再重复步骤1。
(2)将玻璃铺放到木板上,再重复步骤1。
3.4 问题引导实验数据记录和实验结论分析
实验数据的记录、处理、分析得出结论,是一个探究实验的收官环节,也是十分重要的环节。实验教学中,不能做完实验之后教师包办代替分析得出结论。只有让学生自己分析得出结论学生的探究实验才算成功,也才能在数据分析中习得数据处理的方法,也会对实验结论记忆深刻,这样实验探究才算有意义。在这一环节,可以通过问题引导学生思考,给学生留白,把思考、分析的机会和时间还给学生,发挥学生的智慧。这样更能激发学生乐意学习的态度,激发学生学习物理、参与实验的积极性。
在“探究影响摩擦力大小的因素”实验中,可设置如下问题:请设计一个表格记录实验数据,并与你的小伙伴分享交流,看看各自的优劣,并改善。经过学生的独立设计、同伴交流,并在教师的指导下,最终呈现如下记录数据的表格(如表1)。
4 问题引导改良实验培养科学态度与责任
关键词: 信息化 初中物理实验 有效教学
一、发现问题
建构主义认为学是与一定情境相联系的,要通过“同化”与“顺应”才能达到对新知识的意义建构。探究教学始于问题,“问题”是调动学生积极思维的“催化剂”。要诱导学生发现问题,教师就要创设好发现问题的情境,使原有的知识与需要掌握的新知识发生联系,激发学生探索的兴趣,产生进一步学习的动力。信息技术在这里主要充当信息呈现工具,帮助学生从日常生活、自然现象或者实验现象的观察中发现与物理学有关的问题。
1.展示真实场景。尽可能地展示真实场景,有助于把学生对知识的理解建立在对事物的感知上。例如在《声波的发生与传播》中,可以给学生展示自然界中各种发声体的振动―――青蛙鼓动的肚子、蟋蟀颤动的双翅等,促使学生对声音产生的原因进行猜想。
2.创设问题情境。学起于思,思源于疑。教师要善于创设问题情境,使学生产生释疑的强烈愿望,并且在特定的情境中,自己发现解决问题的办法,最终获取新知识。如在学习“参照物”这个概念时,可以引入下面的动画场景:“第一次世界大战期间,一名法国飞行员在2000米高空飞行时,发现脸旁有一个小东西。令他吃惊的是,当他抓到这个小东西时,发现它竟然是一颗子弹。”这样异于常规的问题会引起学生们的种种猜想,使学生产生学习的内部条件。
3.辅助演示实验。初中学生对观察和实验有极其浓厚的兴趣,演示实验可以作为激发学生发现问题的起点。计算机模拟的演示实验解决了传统课堂中教师一人操作,不利于同学观察的问题。利用计算机模拟辅助实验,将起到直观形象、化小为大、化远为近、改变时空、动静变化、快慢可调、重复再现等作用。
二、猜想假设
猜想和假设是物理中重要的创造性思维形式。牛顿说:“没有大胆的推测就不可能有伟大的发现。”在探究过程中,要引导学生提出有针对性的问题,以已有知识为基础,多渠道地收集信息和深入思考问题,从而展开丰富的想象和广泛的联想,大胆提出科学猜想。在初中物理教学中,建立假设存在一定的困难。由于学生以往的知识经验及能力有较大的差异,提出假设的速度及假设的合理性、有效性必然存在着相当大的个别差异。这就需要教师努力创设民主、轻松的课堂教学氛围,鼓励学生敢于发表自己的观点。信息技术的作用是能在实际教学中,创设轻松、和谐的讨论氛围,支持“教师指导、小组讨论、班级交流”的教学方式。
三、探究发现
学生所建立的各种假说,往往是学生对材料、事实形成的主观观念,假说是否合理、有效,还需要通过检验证明。设计科学的实验是实践探究的前提,也是学生为了验证自己的猜想是否正确的必要途径。教师要组织学生讨论实验的原理和方法,分析针对性和可行性,启发实验的思路,帮助他们修改、综合实验方法,设计出最佳实验方案,进而确定实验器材,指导他们写出合理的实验步骤。学生要在前面讨论的基础上,充分利用已创设的有利于按照不同方案自行进行探索研究的学习情境,通过建立在协作基础上的观察、操作、感知现象、建立表象,并通过分析、判断等思维过程,适时调整研究方案,进而形成对物理概念和规律的初步认识。信息技术的作用可以概括如下:
1.提供信息资源。实验是一个创造过程,是探究中非常重要的环节,直接影响到探究的结果。信息技术对实验所用到的知识技能的支持主要表现在建立实验知识库上,这个知识库可以提供探究过程中所需要的相关知识和技能,如:基本的概念、原理、公式、仪器的使用、安全注意事项等。在探究过程中遇到困难时,也可以打开知识库学习,学习后再继续探究。
2.模拟实验。有的物理实验由于怕发生意外和造成实验仪器的损失,对学生作了较多的限制,这时可以采用计算机模拟实验仪器和虚拟实验。比如“仿真物理实验室2.0”虚拟电学实验就是一种辅助传统实验良好的方式,它可以将原本抽象的内容形象化,为学生创设自主的学习环境。
3.实验结果的记录。探究发现一般采用小组协作的形式开展。每个小组可以采用Excel、Word等工具,设计表格,对实验的结果进行记录,解决了传统课堂中结果无法共享的问题,同时节约了画图表的时间。
四、讨论交流
在学生按设计的实验方案进行探究后,往往会得出不同的结论或遇到有争议的问题,此时教师应鼓励学生积极讨论问题、解决问题。在民主和谐、师生互动的课堂情境中,学生可以将实验探究的结果通过多种交流方式(口头、模型、数据、作品等)准确、简捷地传达给教师和其他同学。在讨论中,教师一定要将讨论的中心置于学生之中,将学生的实验结果和他人的分析反馈有机结合起来,逐步完善探究得出的规律。信息技术的作用是呈现学习结果,学生在经过探究实验后,学习成果可以借助文字、图形、动画等工具软件实现。对于学生来讲,将自己的成果呈现在全班,也是一种极大的情感激励。其他学生有机会就这些结论提出疑问、审查证据、挑出逻辑错误、指出解释中脱离证据的地方,或者就相同的观察提出不同的解释。最终,学生能够化解彼此观点中的矛盾,巩固以实验为基础的论证。
五、应用创造
1初中物理演示实验被弱化的体现
在初中物理教学中,演示实验是其不可或缺的组成元素.但就其现状来说,其被弱化的现象十分严重,体现在很多方面:一是教师对物理演示实验没有清晰的认识.在课堂教学中,教师只是把演示实验作为活跃课堂氛围的一种辅手段,并没有意识到演示实验的重要性.为了如期完成教学任务,很多时候教师只是大概提一下对应的演示实验;二是学校所购置的实验器材无法完全满足物理教学方面的客观需求.为了减少物理器材方面的经费支出,很多学校没有购置完善的实验器材,不具备先进的实验技术.已有的实验器材已经无法满足新时期教材、课标的客观要求;三是教师不具备对应的实验技能.在初中物理教学中,由于长期不重视物理实验,教师也忽视了自身实验技能的提高.同时,在教学改革的浪潮中,物理演示实验教学已被提出了更高的要求,比如,需要具备更高的可见度、成功率.而物理教师并不具备扎实的操作技能,无法达到应有的演示效果;四是物理演示实验教学方法不具有其创新性.在做实验的过程中,教师过分强调自身演示、学生观察的重要性,学生直接参与较少,不利于提高学生的实践操作能力.
2初中物理演示实验教学完善的策略
2.1以传统实验为媒介,培养学生的创新能力
对于那些物理现象不明确,操作比较复杂等物理实验而言,需要积极引导学生,对实验存在的问题予以分析,鼓励学生改进实验装置,制定合理的实验方案,有利于培养学生的创新思维能力.以测量物质密度为例,在实验中学生在完成石块、盐水密度的测量之后,需要准确测量出一杯牛奶的密度.通常情况下,学生会直接采用测量盐水密度的方法,结果却导致牛奶体积的测量不准确,存在较大的误差.以此为基础,教师可以让学生设计一个合理的实验操作步骤,使其测量的误差最小化.为此,学生可以借助天平,来测量出牛奶、烧杯的总质量.在烧杯中的牛奶倒入一些到量筒中,再次测量烧杯中剩余牛奶的质量.这样可以极大地降低牛奶体积测量方面的误差.更为重要的是,在这一过程中,极大地提高了学生的实践操作能力、动手能力.
2.2优化教学方法
由于物理实验具有多样化的特点,比如复杂性、可变性,在课堂教学中,教师可以充分利用多媒体技术,演示物理实验的具体操作方法,优化以往单一的教学方法.以长度测量为例,教师可以充分借助多媒体技术,向学生准确展示使用刻度尺测量长度的正确方法以及长度的准确记录,比如估计值、准确值.在记录方面,要对估计值的正确读取引起重视,可以借助多媒体这一辅助工具,对其进行必要的放大,使学生能够更加直观地看到相关的操作方法,在一定程度上,还能使学生具有良好的实验习惯,能够自行解决实验中遇到的各种问题.
2.3教师要正确认识演示实验,学校要注重实验器材的更新
在物理课堂教学中,教师要对演示实验教学有正确的认识,意识到它在教学中的重要性.在讲解理论知识的同时,需要在课堂适宜时间或者专门安排实验课到实验室中进行演示实验教学.这样既可以帮助学生更好地理解那些理论知识,还能增强物理教学的趣味性,调动他们学习的积极性,不断提高学生的实践操作能力.在实验器材方面,学校需要投入一定的经费,购置合格而完善的实验器材,并以定期、不定期的形式做好实验器材的维护工作,定期更新旧的器材,为物理实验课程的更好开展,实验准确率的提高奠定坚实的基础.
2.4教师根据需要动手改进或创新实验教学器具
关键词:初中物理;概念教学;方法教育
【中图分类号】G633.7
剖析教材中的科学方法因素,突出教学中的方法教育过程,是物理教学大纲提出的要求,也是现代教育理论新观点的具体体现。本文就这一研究课题在实施过程中引出的若干问题,阐述一些粗浅的看法,旨在总结初中物理概念教学中突出方法教育的一些共性问题,以求提高方法教育的自觉性和高效益。
一、方法教育的意义及原则
1、方法教育的意义
方法教育泛指对认识客观世界的方法的教育。认识世界的方法,我们认为按其普遍性程度可分成三个层次:一个层次是各门学科的一些特殊的研究方法,如物理学中的理想实验、理化方法等等。另一层次是各门学科的一般研究方法,如观察、实验、比较、类比、抽象、概括、系统化、具体化等等方法。再一个层次就是哲学方法,它是一切科学的最普遍的方法。
2、方法教育实施中应遵循的原则
1)根据学生年龄特征循序渐进的原则
初中学生的观察能力和动手能力逐步形成,但抽象思维能力还未充分发展,他们对方法也不太感兴趣,因此初中阶段应着重进行观察、实验方法的教育;对于科学思维方法,只能隐性渗透,即在教师的指导下接受分析、比较、概括等思维方法的训练。
2)从隐性向显性过渡的原则
对同一种科学方法,教育中可能多次用到,应注意教学要求应按层次展开,逐次递进。如控制变量法,教材中多次用到,在讲影响蒸发快慢的因素时,一般不作介绍和强调这一方法;讲决定导体电阻大小的因素时,可适度介绍这一方法;讲欧姆定律时,应具体讲解怎样应用这一方法;讲液体内部压强时,可让学生自己运用这一方法来解决问题了。类似这种教材中出现多次的方法,如此值定义法等也可按层次从隐性向显性过渡。
3)各种方法有机结合的原则
在物理教学教程中,各种科学方法交织在一起,不可能在一种科学方法的教育完成以后再进行另一种科学方法的教育。因此,必须充分利用物理教材中的科学方法教育因素,把各种方法有机地结合在一起进行教育。如牛顿第一定律推导,就综合了多种科学方法;让小球从同一斜面的同一高度静止滚下——控制变量法;平面越光滑,运动距离越大,如无摩擦小球一直匀速运动下去——合理外推;而平面无摩擦——理想化方法。
二、概念教学与方法教育
我们选择概念教学作为加强方法教育的突破口,是确立在以下的一些基点上的。首先,物理概念是整个物理知识的核心和基础。其次,概念的建立有其共性可寻。它一般需要通过实验的观察或生活实践中的体验提出问题,揭示物理对象的本质特征,进行总结而得出。概念建立过程中有着丰富的方法教育因素。如,在提出问题中需要用到观察、实验等方法;揭示本质特征时,需要比较、分析、抽象等方法;在进行总结时需要概括、归纳、推理论证等数学方法。
三、概念教学过程中突出方法教育的注重点
1、在提供引入概念的感性材料时,要强化“实验条件”及比较方法。初中物理概念的引入往往用实验的方法加以比较,或在引入概念的有关同类现象中直接比较进行。而比较是在一定的标准(条件)下进行的,没有标准,无所谓比较。因此,在运用比较方法时,要特别强化比较的标准。
2、在建立概念的过程中,要突出揭示概念的本质特征的过程。初中许多物理概念是以同化的方式建立的,它是利用学生认知结构中原有的概念,把新的概念的本质特征与其认知结构中有关概念联系起来,被它所同化,并纳入原有的知识体系,理解新概念。因此,用同化建立新概念,关键在于揭示新概念与以前学过的有关概念相区别的本质特征。所以在概念的建立阶段,要特别注意突出揭示概念的本质特征的一些方法。
3、在概念的运用过程中,要突出概念间的比较、类比。概念的运用,是概念具体化的过程,而概念每一次具体化,都使概念进一步丰富和深入。通过对概念的变式分析、习题训练,使学生巩固概念,这是必要的。但由于概念所反映的事物的本质特征往往隐蔽在非本质特征之中,概念和概念之间的联系和区别易使学生混淆。为使学生对概念有更全面、更深刻的理解和掌握,在概念的运用过程中,要突出类比的方法。
1)抓住概念的本质特征进行类比。例如,压力和压强,是学生极易混淆的概念,一些学生往往把压强的大小看成是压力的大小。笔者曾在“压力和压强”教学时,做了如下实验:把一个凸型物体平放在天平上,使天平平衡,若将凸型物体倒放,则天平是否再平衡?37%的同学认为天平不再平衡,他们的理由是接触面积改变了,压力改了。当教师指正后,再做课本上图2的演示,将同一凸型重物放在海绵上,问海绵受到总的压力大小是否相等?几乎全部同学都说不相等,图乙受到的压力大。为此,我们又在两个程度基本相同的班级中进行比较,一个班级通过压力和压强的本质特征的类比,课后测试此题,它的错误率可减小到20%;另一个班级在教学过程中先后指出压力和压强的本质特征,但没有类比,此题测试的错误率则达到41.3%以上。因此,抓住概念的本质特征进行类比是理解和深化概念的一个好方法。