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初中生的智力水平正处于由形象思维向抽象思维过渡的阶段,他们具有一定的生活经验和理论知识,对新事物充满好奇和求知欲,在正确的方法下学生会充满学习的动力。目前,初中物理教学面对中考压力,仍以死记硬背和题海战术为主,造成课堂教学沉闷,学生只会解题而不会解决实际问题的现象。《义务教育物理课程标准》要求课堂教学以学生为主体,激发学生学习的兴趣,而开发与利用非常规物理实验就是一个很好的方法。
一、通过非常规实验,模拟现实生活再现课堂知识
物理实验是物理研究的重要方法,通过实际操作来验证物理结论的正确与否。非常规实验也是物理实验的一种。在初中物理课堂上,一些物理知识可以用特别的实验方法演示给学生,让学生有更加直观的认识,并且因为来源于生活,学生会感到更加贴近自身的实际,学习的意义便体现出来,提高学生学习物理的兴趣。例如,有关“电”的章节就涉及每个学生家里的用电。可以通过自制器材的方法来实验。教师首先模拟建设一个发电厂,把铜片和锌片用导线连接,插入稀硫酸中,即制成常用的实验演示电池,这是化学能转化为电能来发电的例子。教师也可以自制线圈,通过手摇发电来阐释发电机的工作原理。现实中常用的发电方式有:煤炭发电、水力发电、核能发电、太阳能发电、风能发电等,都是物理知识的实际应用,在原理上有很多种方式是共通的。教师把这套发电装置用纸板围起来就是“发电厂”;用两个小木棍捆成十字架就是“电线杆”;把导线架在电线杆上就形成输电电缆;再用纸板制成几个小屋、里面放上小灯泡并用导线连接代表千家万户。于是,一个模拟的城市就建立起来,开关闭合后小灯泡都亮了。为了演示电能在传输过程中的损耗,教师可以用镍铬丝做导线,让学生来亲自动手为导线加上绝缘夹,通过绝缘夹来调节接入导线的长度,观察小灯泡明暗变化,很容易得出在传输过程中导线对电能具有损耗作用。可能有的学生会产生疑问,为什么现在城市中看不到电线杆和电缆了。教师再加以适当解释,为了安全、美观、方便等因素,在城市规划的时候就把电缆铺设在地下了。这种模拟生活实验的非常规实验方法,可以让原本枯燥、抽象的知识变得生动形象,更容易被学生接受。
二、通过非常规实验,增强直观体验理解课堂知识
书本知识是单纯的理论,对学生来说是枯燥乏味和让人昏昏欲睡的。许多教师往往用理论解释理论,更加让学生提不起丝毫的兴趣。新课标呼吁营造课堂氛围,让课堂生动有趣,提高学生学习的积极性。而这个要求只有与生活实际相结合,才能让学生有具体形象的直观感受。比如,声音是看不见摸不着却实实在在存在的,对声音的产生原理有些学生可能无法很透彻地理解。教师在课堂上可以利用一根细线来阐明发声原理。方法是让一个学生用牙齿咬住细线的一端,一只手拉紧细线的另一端,另一只手拨动细线。学生拨动细线后听到声音,由于牙齿咬住细线,学生头部会感觉到明显的震动。这种非常规物理实验取材于司空见惯的现实生活,更能为学生所接受和理解,比用传统教具音叉更能收到好的效果。还有在讲解“大气压强”的知识时,教学条件中不允许进行马德堡半球实验,普通的阐述学生难以理解,常规的实验与学生的生活实际联系不紧密,学生不能很好地接受。这时教师可以用每家每户都会用到的挂在玻璃上的吸盘来说明大气气压。方法是:让学生把吸盘吸附在实验用的牢固玻璃上,然后用力拉动,感受吸盘吸附的力度。也可以在玻璃两面对称的位置都吸上吸盘,抽取两个学生分别拉住吸盘上挂钩“拔河”,看吸盘是否脱落。实验应选取大号质量好的吸盘更能说明问题,玻璃应做好安全防护,防止跌落破碎伤人。实验结束后,教师再补充说明,有的吸盘用久了会掉下来,是因为吸盘与玻璃之间进了空气造成。
三、通过非常规实验,借机提出疑问传达课堂知识
在物理课堂上,教师按部就班地讲授知识未必能取得良好的教学成效,有时候先给学生看结果,然后提出疑问,最后再用其中蕴含的物理知识阐释能够收到意想不到的效果。比如,用传统方法讲解“浮力产生的原因”,学生只会有一个模糊的认识,而用非常规的实验先演示浮力现象,能够让学生产生疑问,在提高学生学习兴趣的同时,启发学生积极地思考,对浮力产生的原因也能够理解得更到位。可以用下面的例子演示。找一个大号的可乐瓶,用剪刀剪去底部并倒置,去掉瓶盖。底部朝上,瓶口朝下,从上面(被剪去的底部朝上)放入一个乒乓球,并慢慢注入清水。这时教师可以提问:“乒乓球会不会浮起来?”很多学生会出于日常的经验,认为会浮起来。可是,随着教师不停地注水,瓶口只有少量的水漏下来,乒乓球并不上浮。于是,学生心中被打了一个大大的问号。教师适时提出疑问:“乒乓球为什么不上浮?原因是什么呢?”之后,教师用手堵住瓶口,乒乓球就浮了起来。教师接着提出下面有关浮力产生原因的问题,让学生自己动脑思考:“浮力产生与哪些有关呢?物体形状、密度、质量、体积、浸入液体的深度,还是液体密度?”通过学生自己思考得出的结论比单纯的说教更能为学生所理解。
为了在中考中取得好成绩,初中物理很多时候成为题海,学生为习题而习题,为了考试而沉没在题海之中。教师在教学过程中不妨多与生活相结合,进行非常规物理实验,让学生在习题之余也能感受到物理的乐趣,航行在题海之中也不要忘记出发时的目的和航向。因此,教师要努力从学生生活实际出发,攫取熟悉的生活现象作为非常规物理实验的案例,启发学生的思考和感悟,提高物理教学的成效。
参考文献:
[1]袁晓芳.新课程理念下开展物理非常规实验的探讨[J].教育界,2013(02).
[2]李滨,张伟.论“非常规”物理实验对初中生物理启蒙教育的意义[J].内蒙古师范大学学报:教育科学版,2010(02).
一、重视基本测量仪器的复习
物理是一门以实验为基础的学科,实验是物理学科的灵魂,而要求学生正确使用测量仪器是做好实验的前提.中考中对测量仪器的考查是重点.而有些老师往往却忽视了实验复习中最基本的部分,所以进行实验复习之前,应对课程标准中列出的测量仪器进行认真复习,复习时可采用对比复习的方法,找出异同点,便于学生记忆.
初中物理中,用到的测量仪器:刻度尺、温度计、托盘天平、量筒、弹簧测力计、电流表、电压表等等.使用这些测量仪器之前必须注意它们的量程、分度值、零刻线的位置(或校正零点)等.复习电流表和电压表的使用方法时,可以归纳出它们的异同点,相同点:①被测电流,电压都不能超出量程;②电流都应“+”进“-”出.不同点:①电流表应串联在电路中,电压表应并联在电路中.②不能把电流表直接接到电源两端,而电压表可以直接接到电源两端.这样便于学生对比记忆,效果更佳.其中对学生容易混淆的测量仪器在复习时一定要讲解清楚.例如托盘天平是测物体质量的工具,而弹簧测力计是测量力(包括拉力,重力等)的工具.
对这些基本测量仪器都要做到熟练使用,其中有一些重要的仪器还要了解它们的原理,正确使用的步骤及注意点等.如常用温度计的原理是根据测温液体热胀冷缩的性质工作的.使用它的正确步骤:①估计被测液体的温度;②选择量程合适的温度计;③测量液体的温度.次序不能颠倒.如果学生不能正确的使用这些仪器,就谈不上用它们去做好实验,更不可能设计实验.对基本测量仪器的掌握是实验复习中最基础的一部分,千万不能轻视.
二、注重实验过程中细节的复习
科学探究的过程一般包括提出问题、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、交流与合作七个基本要素.根据《物理课程标准》的要求,最近几年中考中突出对科学探究过程中核心要素的考查,更注重对学生实验过程中细节的考查.这要求教者在进行实验复习时,不仅要认真复习实验原理,实验器材,实验方法,实验方案等等,还不能放过实验过程中的细节问题.例如,探究水沸腾的特点时,除了每隔一分钟要记录水的温度,千万不能忽视还有一些细节:注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡的变化情况,注意聆听水沸腾前和沸腾时声音的变化情况.再如探究冰的熔化规律实验中,为什么用较小的碎冰块实验效果更好?其主要原因并不是使冰块受热均匀,而是让温度计的玻璃泡与被测物体(冰)能更充分接触.上述问题考查的就是实验中的细节问题.因此,笔者认为在中考实验复习时,有些重点实验,如测量小石块的密度,探究杠杆的平衡条件,伏安法测小灯泡的电功率等实验可以让学生重做一遍,不要害怕浪费时间,实验中的有些细节会在学生脑海中留下更深的印象.如此一定能够起到事半功倍的效果.
三、注重实验思想方法的复习
分析近几年的中考试卷可以看出,对实验探究考查的各种题型中,把对实验思想方法的考查放在了首位.当然,出题者通常把实验思想方法隐藏在题干中,作为参考者要能在考试中一眼击中要害,就要求复习课本中的每一个探究性实验时,更应注重对实验思想方法的复习.在所学的知识中,学生对实验方法的掌握才是其根本.
初中物理中所涉及到的实验方法有很多,如控制变量法,转换法,推理法,模型法,类比法,归纳法,等效替代法等等.而控制变量法,转换法的应用最为普遍.对这些实验方法都要求学生理解,掌握并能活学活用.这样在中考中,才能做到胸有成竹.
如复习影响滑动摩擦力大小因素的实验时,控制变量法就是其主要实验方法.教者复习时就应重点复习接触面粗超程度一定时,探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响,在压力大小一定时,探究接触面粗超程度对滑动摩擦力大小的影响.在二轮实验专项复习时,可以把初中阶段凡是应用控制变量法的实验一一罗列出来,便于学生形成知识网络,更易于掌握.如影响压力作用效果大小的因素;影响动能大小的因素;探究电流与电压、电阻的关系等等.
在整个初中阶段有些实验方法运用不多,复习时可以单独列出,便于学生掌握.如实验推理法只有两处用到:一是探究真空不能传声;二是探究阻力对物体运动的影响.
四、利用实验将知识进行串联,提高学生的综合能力
【关键词】合作学习 初中物理实验课 具体应用
素质教育背景下,合作学习在初中课程教学中使用比较普遍,在初中物理教学中也不例外。合作学习在初中物理教学中的应用,尤其是在初中物理实验课程中的应用,大大提高了初中学生的团队协作精神和探索意识。初中物理实验课采用合作学习方式进行,能够激发学生在实验课程中的学习兴趣,调动初中学生做物理实验的积极性。初中物理实验课程大都与电路相关,生活化很强,比如初中物理实验课程中的电源、导线和小灯泡的连接实验,这在日常生活中经常见到,采用合作学习方式能够促使初中学生发挥自己的主观能动性,结合自己的日常实践经验进行创新,进而增强学生的创新意识。
一、合作学习的概念
合作学习是一种新型学习方法,数名学生分成一个小组,共同探讨,共同学习,遇到困难时共同解决,共同努力完成学习任务,达成学习目标。合作学习开展过程中,学生处于主体地位,教师只是扮演引导者角色,组织和引导学生进行小组合作学习。小组合作学习需要每个小组成员的共同努力,才能够提高小组合作的学习效果,发挥小组合作学习的最佳功能。就初中物理实验课而言,合作学习是让学生分组进行实验,协作进行,遇到问题共同解决,能够大大提高实验效果和实验课学习效率。
二、初中物理实验课中进行合作学习的必要性
1.调动学生实验的积极性
在初中物理实验课中开展合作教学,将学生分成若干小组,学生带着明确的实验目标,严格遵守实验指导中的安全操作规定进行实验,实验过程中学生利用实验室里的工具和材料进行一些小发明,比如说连接并联和串联电路,学生可以不用局限于实验指导中的电路,完全可以发挥自己的主观能动性,设计出更为新型的电路,然后由小组成员共同批评指正,得出最优设计方案,这样小组学生的实验积极性可以大大提高,进而提高实验课的效率和实验效果。
2.加深学生对实验知识的理解
初中物理实验课程中设计的实验题,有些同学可能不能够完全理解,有些同学甚至不能理解,在实验过程中难以入手,但是在实验课程进行小组合作实验,不理解实验题的同学可以看着理解的同学去做,然后慢慢体会,轮到自己实验时,积极主动实验,不懂的可以及时向小组其他同学请教,学生的动手操作加上其他学习成绩好的同学的指点,很容易使一些物理学困生明白实验过程,加深对实验题的认识和理解。
三、合作学习在初中物理实验课中的具体应用
1.有效把握合作时机
初中物理实验课程开展合作学习时要有效把握合作时机,使合作学习的教学方法发挥最佳效果。比如,初二物理教师可以选择试卷中的实验题在实验课程中开展合作学习,原因在于物理试卷中比较难的实验题,很多学生理解起来比较困难,单个学生可能考虑不周全,通过小组合作学习,同学之间互相指正实验过程考虑不全面之处,很容易帮助学生发现自己在实验过程中哪些方面思考不足。此外,每个同学的实验方法不一样,通过小组合作学习可以集思广益,同学之间互相学习实验方法,这不仅有利于学生自己总结考试经验,而且可以培养学生的团结协作精神。
2.明确学生的主体地位
小组合作学习过程中,初中物理教师要保证学生在实验课上有充足的讨论时间,在学生实验过程中教不要轻易打岔,除非学生主动请教。比如学生在进行电路连接实验时,不要总是干涉学生,尽量避免出现教师代替学生连接电路的现象。学生连接电路时,教师应该允许不完全按照实验指导进行,可以创新电路连接方法,甚至可以跨知识范围涉及一些新型电路,只要学生敢想,感兴趣,可以大胆放心进行实验,小型电路也不会出现什么安全问题,即使出现短路现象,也不会伤害学生。
3.明确合作学习目标
初中物理教师在实验课程开展小组合作教学之前,要为学生设计教学目标,原因在于明确的合作学习目标能够有效提高合作学习效率。以初二的物理重力实验为例,在实验课开展合作学习之前,物理教师就要让学生明白实验课程之前要带着“正确理解何为重力”这一学习目标进行,可以利用重力称随意测量实验中任何一种实验工具和材料的重力,让学生亲身体验重力的存在,进而达成学习目标。
四、总结
综上所述,合作学习应用于初中物理实验教学中,提高了初中物理实验课程的教学效果,培养了初中学生的团队合作精神,提高了初中学生的实践和创新能力。合作学习应用于初中物理实验课程中,要带着明确的学习目标,在适当的时间,充分尊重学生在实验过程中的主体地位,方能确保合作学习有效开展。我们要看到合作学习应用于初中物理实验课程中的重要性,以提高学生综合素质为出发点,不断改进合作学习方法,促进初中物理课程合作学习向着更好的方向发展。
【参考文献】
[1] 胡荣才. 初中物理实验课中小组合作的有效性探究[J]. 科学咨询(教育科研),2014(01):10-15.
【关键词】新课程;初中物理;实验教学
物理实验教学评价是整个初中物理教学评价的重要组成部分,它对于衡量中学物理实验教学的效果和学生的实验能力,促进学生实验素质的全面发展,具有很强的导向和质量监控作用。然而传统的实验教学评价存在的普遍现象是:注重纸笔测试,让学生死记一些实验现象或步骤,缺乏实验操作的考核,缺乏探究能力的考核等。
一、初中物理实验的优化改进
在初中物理学科教学活动中,实验教学的创新性是极为重要的,创新教学的构成要素是研究性、引导性、发现性、归纳性等有机结合起来的,这就给教师的物理实验教学活动提出了更多的要求,需要教师在实验教学中创造性地应用现代教学方法和教学手段,将物理教学活动的实验教学变得更加贴近学生的物理知识学习能力,更加贴近物理实验教学活动的本质需求。在初中物理中,这方面的内容是非常丰富的,同时初中生受好奇心的驱动也能积极地配介教师的这种物理知识实验活动。
所谓“水无常态,学无定法”,初中物理教材上的实验方法和步骤也是通过不断总结经验而产生的,所以说,并不是每一个教材上的实验都十全十美。因此,教师要根据实验的实际需要对教材上的实验不断进行改进,例如,在进行固体变形实验课的讲授时,可以选择用手压住玻璃瓶,使玻璃管中的水面上升,而当松开手的时候,管内的水面又下降到原来的位置由此可见,瓶子是在受到外力挤压,发生了形体的变化而在此实验中,由于压住管壁的手本身具有一定的温度,所以有学生会有疑问,提出是否是因为温度上升而使管内的水而上升,为了消除误解,教师要对实验的方法和步骤进行改进,可以将原本的圆柱体玻璃瓶改为椭圆柱体,之后进一步进行担压,从而消除学生的误解,不仅使学生熟练掌握了相美实验课的物理知识,而且培养了学生独立思考的能力。
二、增加探究性实验,变被动为主动
在物理教学活动中,实验教学是一种对学生探究能力的培养方式,同时物理实验的探究性也会对学生参与物理实验教学活动的积极性给子足够的刺激,探究性的物理实验教学活动就是对物理问题运用实验方式进行探究的活动,在这一活动中学生因为受自身好奇心的驱动,会拿出百分百的积极性参与到实验探究活动中来,对学生的物理理论知识综合能力以及物理理论知识的应用能力有极大的促进作用,能让学生对物理知识有更深刻的认识。同时探究性的物理实验教学活动对学生的探究创新能力也有积极作用,在传统的物理教学活动中,物理知识传授式的教学应让学生由物理知识学习的主体变成被动接受物理知识的客体,而探究性物理知识实验教学活动,将物理知识探究学习的主动权重新交给学生,让学生可以在探究性实验中针对问题自己思考解决方法、自己实践操作,并自主认识实验的结果,用这种方式对学生进行物理知识教学,能极大地提升学生学习的主动性,也能加深学生对物理知识的理解,强化学生对物理理论知识的应用能力。
三、充分利用多媒体进行物理实验教学
随着多媒体等新式教学手段的应用,中学各学科在教学方式上也有了较人的改变,对于初中物理实验教学来说,充分利用多媒体教学的图形、声音及动画等优势特点,将原本只能通过书而或者文字表达的实验内容,变得有声有色,化虚为实,化静为动,使学生观察到的物理实验过程更加生动、具体,完全弥补了初中物理实验传统教学的各种缺陷和弊端。
通过多媒体教学还可以进行物理教学模拟实验,不仅使整个实验过程更加清晰化,而且还弥补了物理实验在实验器材上的不足和缺陷,不仅可以拓宽初中物理实验所涉及的实验范围,使学生将所学习的物理知识在实验中充分运用,而且,引导了学生进行主动的思考,培养了学生提出问题的能力。
在具体的物理实验中,教师要根据实验过程不断提出关于物理实验的新问题,一边进行物理实验的具体演示,一边提出问题让学生进行自主思考,不仅调动了学生进行物理实验的积极性,而且培养了学生对物理学习的兴趣。例如,在进行水的浮力实验演示时,而在实验进行中,教学还可以问学生,同一形状的物体,放入不同的液体中,它们露在外而的体积是否相同?如此的提问,不仅使学生对相美物理知识更好的掌握,而且,更能引导学生对一些物理学问题的独立思考,使初中物理实验教学事半功倍,达到最佳效果
四、加强社会实践,变单一为多样
在实验教学中,教学的思维模式发生了转变,我们改变传统的单一的教学模式实行多样化的教学方式,使理论更好地与实际相联系、解决实际问题。培养学生对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理,勇于探究日常用品或新器件中的物理学原理,有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
关键词:初中;物理;设计实验能力;培养
设计实验能力是一种最高水平的实验能力,是活化知识、进行创造性活动所必须具备的一种能力,它是人们具备敏锐的观察力、发散性思维能力、丰富的想象力以及情感、兴趣等优良的心理品质的集中体现[1]。设计实验的主要步骤包括:分析实验原理、制订实验步骤、设计实验表格、选择恰当的实验器材和仪器、设计实验等等。
一、初中物理课对学生设计实验能力培养的必要性
长期以来,初中物理的实验教学一直采用验证式的教学模式,教师也力争将教学课堂营造成目标明确、结构合理、条理清晰的完美课堂。往往在学生进行实验操作前,详细地向学生讲解实验原理、实验方法以及实验步骤,要求学生严格按照教师的指导方案进行实验,不让学生随便尝试。这种灌输式的教学方法,只是借助学生的手将教材上的实验或教师设计的实验演示出来,学生在这个过程中只是扮演了一个转载体,根本没有独立的思考和探索,更谈不上创新思维的培养和提高,这种教学模式培养出来的学生很难适应当代社会对创新型人才的需要。
随着教育体制改革的不断深化以及新课改的提出,初中物理教学逐渐重视对学生设计实验能力的培养。设计实验对于学生来说具有开放性、不确定性、探究性的特点[2],它打破了传统的验证式实验教学模式,培养了学生独立探究和勇于创新的能力。初中物理涉及的实验内容很多,像力学、电磁学、光学、热学等,都有很多值得学生探究和掌握的实验。学生在设计实验前首先要掌握基本的物理实验方法和技巧,然后再充分运用所学知识,对实验进行分析和设计,不断探索出创新的实验方案。另外,在设计实验中,还涉及实验器材和仪器的选择,这都能有效地提高学生的思维和综合能力。
初中物理教学开展设计性试验教学的目的是培养学生独立思考、敢于质疑、勇于创新的精神,同时使学生在分析问题和解决问题的过程中获得知识的积累和科学研究能力的提高。在设计实验教学中,教师要不断鼓励学生认真观察和大胆质疑,即使对那些已成定论的知识也可组织学生对其重新思考和讨论,这样的教学方式,极大地调动了学生参与课堂学习的积极性以及获取物理知识的主观能动性。学生通过自己的观察和思考,设计出一个个成功的实验,体验到成功的乐趣和物理知识的博大精深,极大地激发了学生的学习兴趣和创新欲望,进而使学生的创造能力得以不断提高。
二、初中物理课对学生设计实验能力培养的措施
1.指导学生感悟科学家设计实验的理念
每一个实验都有固定的设计理念,一个科学合理的实验,它的设计理念必然包含着对已掌握知识的充分利用与创新性的科学设计[3]。历史上那些伟大的科学家在完成每一个成功的实验前,必然是经历了困难重重的探索和设计过程。因此,在教学中,教师可引导学生深入体会和感悟他们的实验设计理念,体验科学家们的探索过程,提高自己的设计实验能力。很多著名的物理实验,它的设计思路都是非常巧妙而又独特的,例如,卡文迪许的测量万有引力衡量试验,因为一般物体之间的引力十分微小,所以,该实验的关键是将这微小的引力体现出来,而卡文迪许采用平衡法与对称法相结合设计的扭秤装置,将万有引力转化为力偶、将力偶的作用转化为金属丝的转角、将转角转化为标尺上的读数。这三次转化和放大的过程,实现了准确观察到这微小的引力,并能定量地测量出该引力。这些优秀的设计思想,教师应该仔细地挖掘和总结,让学生去深入了解和掌握,以在学生实验操作时进行理论性的启发和点拨。
2.通过演示实验激发学生设计实验的兴趣
成功的物理演示实验,会使物理实验教学过程更吸引学生的注意力。因此,每一个物理实验教师应该着重演示实验的方法与技巧,经常将一些新颖独特的演示实验引入到课堂教学中,使学生不断体会设计实验的意图。有很多演示实验如果一成不变地按照教材进行,并不能以最好的效果呈现在学生面前,而如果教师对它稍加改进,就可能会带来更好的效果。例如,在演示受迫振动实验时,可以先按照教材为学生演示一遍,学生发现振子不能达到稳定的震动状态,然后让一名学生来为大家操作,情况还是如此。这时,教师可适时提问“怎样才能成功做成这个实验?同学们有什么改进方法吗?”然后鼓励学生积极地探讨和发表自己的见解。学生在讨论过后,教师再准备一只烧杯,烧杯内盛有适量水,将振子浸没在水中,然后再摇动手柄,这时大家就会发现振子很快达到了稳定振动的状态,并且在水里的效果更明显。通过前后两次实验的效果对比,学生会明白改进实验或者设计实验并没有想象得那么困难,只要灵活地运用已有的知识和经验,就能有效地提升实验效果。
3.立足教材实验,培养学生的设计实验能力
现在初中教材中的实验大多数属于验证性、测量性或训练性的,这些实验的主要作用是,提高学生对基本仪器的操作能力、对物理量测量方法的掌握以及对物理规律的验证能力,而设计性或探索性的实验内容相对较少,使学生的创新能力和独立设计实验能力不能得到很好的发展。因此,教师在教学过程中,可适当拓展、延伸课本实验,不断加强对学生的实验设计训练,使学生从按照教材设计实验到逐渐学会自己设计实验,学会正确选择实验器材、设计实验步骤或简单的实验装置等。例如,在学习“测金属的电阻率”和“测电池的电动势和内阻”两个实验后,可鼓励学生自己去设计实验进行测量,如,给出一个内阻为20KΩ~50Ω的电压表,让学生测量它的准确内阻。实验室里可为学生提供:待测电压表V(量程3v)、电流表A1(量程5mA)、电流表A2(量程200mA)、电源(电动势4V)、滑动变阻器(0~1 Kn)、电键K和若干导线。让学生自行选择实验仪器并设计实验电路进行测量。
4.利用课外小实验培养学生的设计实验能力
许多课外小实验都要求学生独立设计实验原理、准备仪器及器材的,它不仅能锻炼学生设计实验的能力,还能培养学生积极探索、不畏困难的科学精神。初中物理教材中,很多设计性的课外小实验是蕴藏在课后习题中的,教师要善于挖掘和总结。也有一些设计性小实验是明显地在教材列示出来的,这些小实验,需要的材料都很简单,操作方法也比较丰富,并且在选择不同的测量工具时,要设计不同的实验原理和实验步骤,教师可适当指导学生独立探索和完成,激发学生的主动性和积极性,使学生逐渐养成喜欢设计实验的好习惯。另外,教师也可与一些实验能力较强的学生共同编制一些课外小实验,让学生以个人或小组的形式进行实验设计和实验操作,并且定期举办一些设计实验操作比赛,以激发学生对这些课外小实验的学习兴趣。
培养学生设计实验能力的方法有很多,在此笔者只是列举了几种应用较广、效果较好的方法,更多的有效方法,还需要教师结合学生的实际学习水平和认知情况不断探索和总结。总之,只要教师时刻站在以学生的长远发展为教育目的的基础上,相信必然会不断提高学生的设计实验能力。
参考文献:
[1]余晓敏,陈美銮,梁国栋.物理设计实验的教学改革[J].实验室研究与探索,2009,28(6).
[2]聂矿忠.运用物理研究方法引导学生设计实验[J].中学课程辅导:教学研究,2011(12).
本研究在方法上先采用系统的量化分析,依据编定的类目对教科书中的科学史进行归纳、统计和分析;而后采用质化的分析,针对初中理科教科书中的科学史内容辅以质性分析。研究对象是2001年以后出版的全日制义务教育7-9年级课程标准实验教科书化学(人教版)、物理(上教版)、生物(人教版),共八册。
本研究将教科书中引入的科学史内容大致归为5类:科学方法的介绍;科学家的生平简介与逸闻趣事;古代、近代和现代的科学技术成就及其发展;重大发明与发现、重要实验、理论、定理和概念的演变过程;一些学派间的争论与假说。在统计中将涉及以上科学史内容的地方作为一个分析单位,计为一“处”。
二、 结果与分析
本研究参考Laurinda Leite的分析量表[1],并结合我国理科教科书的具体状况,设计了五个分析类目,统计结果如下。
1.科学史图片个数百分比
本研究将涉及到科学史相关内容的图片记为一处,统计情况如下:化学教科书中涉及科学史的图片为34个(12.2%),物理教科书涉及科学史的图片为44个(6.3%),生物教科书涉及的科学史图片为72个(12%)。可以看出,化学教科书中科学史图片占全书总图片个数百分比最大,而物理教科书所占比例最小。
2.科学史的呈现位置
科学史在教科书中的呈现位置分为:正文部分和非正文部分。只要是在资料以及习题部分呈现的内容均列为非正文部分,统计情况如下:化学教科书中科学史呈现在正文部分的为10处(52.6%),非正文部分为9处(47.4%);物理教科书中科学史呈现在正文部分的为12处(32.4%),非正文部分为25处(67.6%);生物教科书中科学史呈现在正文部分的为7处(14.0%),非正文部分为43处(86.0%)。
可以看出,除化学教科书中出现在正文部分的科学史内容略多于非正文部分外,科学史内容在物理和生物教科书中绝大部分都出现在非正文部分。
3.科学史素材涉及的地域分布及年代分布
我们将所归纳的科学史按地域划分为国内和国外,按以下原则划分:若文中的主要内容只涉及国内方面的理论、研究和人的观点等,则把该篇科学史归为“国内篇”;反之则归为“国外篇”。具体统计如下:化学教科书中,国内篇为4处(31%),国外篇为9处(69%);物理教科书中,国内篇为8处(24.2%),国外篇为25处(75.8%);生物教科书中,国内篇为5处(15.1%),国外篇为28处(84.9%)。
我们把所统计的科学史素材按年代划分为古代、近现代、当代。国外近现代史从西方第一次工业革命(17世纪40年代)到计算机的应用(20世纪40-50年代),这些年代以前为古代,这些年代以后为当代;国内的近现代史则从19世纪40年代-20世纪40-50年代,这些年代以前为古代,以后为当代。涉及国外科学发展史时则按国外古代、近现代史和当代的年代划分统计,反之涉及国内科学发展史则按国内的年代划分统计。具体统计如下:化学教科书中,古代为0处,近现代为7处(87.5%),当代为1处(12.5%);物理教科书中,古代为7处(28%),近现代为18处(72%),当代为0处;生物教科书中,古代为3处(9.4%),近现代为26处(81.3%),当代为3处(9.4%)。
4.科学史素材的类型
本研究中将科学史素材的类型分为两方面,即:科学家和科学发展的过程。对科学家的分析内容包括:传记资料(化学7处、物理17处、生物15处)、家庭背景(化学0处、物理2处、生物4处)、个性特征(都未涉及)、工作态度和动机(化学2处、物理5处、生物10处)、插曲/轶事(生物5处、化学和物理未涉及)、教育程度(化学1处、物理0处、生物3处)。对科学发展的过程的分析内容包括:提及一个科学发现(一次发现或历史上的概念被提及)(化学4处、物理10处、生物6处)、描述一个科学发现(指描述与某个发现相关的事件)(化学4处、物理3处、生物9处)、描述的是线形的平坦的发展过程(化学0处、物理2处、生物4处)、描述科学发展的真实过程(因不同意见产生的前进和后退) (都未涉及)。
5.科学史中体现的科学方法
本研究根据初中理科教科书的具体情况,列出了以下科学方法:实验、观察、假说、模型、科学抽象。具体统计如下:化学教科书中,科学史中体现的科学方法,实验法5处、观察法4处、假说法1处、科学抽象1处;物理教科书中,科学史中体现的科学方法,实验法8处、观察法4处、假说法1处、模型1处、科学抽象2处;生物教科书中,科学史中体现的科学方法,实验法15处、观察法11处。
由统计结果可以看出,“实验”是初中理科教科书科学史中最常被提到的一种科学方法。虽然教科书中也提到了观察、假说以及模型等科学方法,但与实验方法相比都是比较弱化的。
三、 建议
1.注重各科学学科内容间的联系
在科学发展的历史长河中,各领域知识之间都是相互联系,相互促进的。每一次科学上划时代的发展,都是各领域科学家共同努力的结果。因此,理科教科书不能只片面地呈现某个科学学科的科学史,而应该注重各科学学科内容间的联系。比如,可以按照大的主题性知识来组织学科内容,以基本的科学概念或定律为基点,由此作纵向延伸和横向联系,学科内容少而精,突出科学的整体性,形成各门学科有紧密互动关系。
2.适当展现科学家的真实形象
有关科学家生活和形象内容的呈现是培养学生科学态度和科学精神的重要途径。特别是在初中教学中一方面要注重对学生知识的传授,另一方面更应注重对学生学习兴趣的培养。
3.描述动态的科学发展过程
在初中理科课程标准中提出了“以培养学生的科学素养”为宗旨[2][3][4],从上面的分析来看,新的理科教科书与以往的教科书相比,增加了一些科学史的内容,如增加了一些科学史的图片,但仍忽略了对科学史发展细节过程的适当描述。教科书对于绝大多数的知识,只是通过“逻辑的方法”将结论和盘托出。
4.重视对科学方法的介绍
从统计结果来看,初中理科教科书的科学史内容中出现最多的科学方法是实验和观察的方法,对许多重要方法如假说、模型、科学抽象等,都是一带而过或者根本没有提到。科学方法的介绍应自然地融入到教科书的内容中,做到深浅结合、详略得当。
参考文献
[1] Laurinda Leite, L. History of science in science education: development and validation of a checklist for analyzing the historical content of science textbooks. Science Education, 2002 (11): 333-359.
[2] 中华人民共和国教育部.全日制义务教育物理课程标准(实验稿)[S].北京:北京师范大学出版社,2001.
化学学科概念多、抽象性强、理解性要求高,是一门兼具文科和理科特征的综合性学科.对此,在初中化学复习教学过程中,笔者提出了化学复习教学的四步走策略.第一轮复习是围绕教材,按照课本章节复习;第二轮是围绕教学知识点,实施专项复习;第三轮是围绕考纲考点,实施习题训练复习;第四轮是总结式复习,回顾前三轮的复习过程,进行反思总结.如此一来,从化学教材中的知识点到试卷中常出现的经典考题,可以实现“一网打尽”,从而实现有效化学复习教学.
二、化学复习教学策略
1.围绕教材,学生基础强化
认真研读新课程理念不难发现,中考化学知识点无一不是来源于教材.随着素质教育的不断深入,初中化学知识点的考查更加强调基础和实践.在传统的化学复习教学中,有些教师会一味地拔高和拓展,在一些不必要的题型和知识点上花费过多的时间.因此,在初中化学第一轮复习中,教材必须是复习教学的重点.课本中的例题、知识点总结、课后习题、阅读资料等,都是初中化学常见的考点.在中考之前,必须将化学课本反复研读,将教材中的化学概念、知识研拓、实验技能等,加以总结.例如,在化学授课伊始,教材中给出了化学变化与物理变化的区别.化学变化必然有新物质的产生,而物理变化则不引入新物质.由此引出了化学性质与物理性质的概念,即是考查某一性质的产生是否需要化学变化的帮助.对此,笔者给出了这样的判断题:爆炸现象是化学变化吗?学生异口同声地回答:是.对于本题,教材中明确指出化学中出现的爆炸分为物理爆炸和化学爆炸,必须区别对待.物理爆炸不涉及新物质的产生,如气球的爆炸,则是物理变化;化学爆炸,如鞭炮的爆炸,必定产生新物质,则是化学变化.如果对教材中的爆炸知识点看得不够仔细,自然就难以正确判断出该题的答案.对于初中化学的首轮教材化复习,不必追求深度,但是必须强调对教材的仔细研读,细细品味教材中的每一句话.
2.围绕考点,化学专项强化
初中化学学科涉及的知识点概念虽然繁多,但其中的难点和重点往往是固定的.对于简单易懂的化学知识,教师不妨一带而过,从而为化学难点和重点的复习腾出时间.在初中化学教学中,化学反应、化学实验、化学特殊现象,往往会成为学生失分点.对此,笔者开设了专门的实验课、化学角、化学之最等兴趣活动.在提高化学教学趣味性的基础上,提高了学生的化学综合素养.只有做到突出主次、真正减负,化学复习教学的高效才能实现.
3.围绕实验,化学素养教学
化学实验是化学学科不断发展的动力之源,更是中考化学的核心考点.随着新课改的实施,针对化学实验过程中的操作题、实验推断题、实验计算题等,初中化学教师有必要开设专门的实验课,利用实验规律、实验现象,加深学生对化学知识点的理解,实现高效化学实验教学.除实验原理、实验现象的教学外,近些年中考对学生实验操作能力的要求也是不断提高.对此,教师不妨从中考化学的实验真题出发,围绕实验考点,培养学生的化学操作能力.例如,化学兴趣小组的同学设计并进行了CO2的制取与性质的实验.(1)检查气密性的操作是什么?实验现象是什么,说明了CO2的性质是什么?(2)欲证明人吸入的空气与呼出的气体中CO2的含量不同,你的实验操作是:取一瓶空气、一瓶等体积的呼出气体,接下来的操作是什么?分析:在该实验中,既涉及化学实验的操作,又涉及化学物质的性质,对学生的化学综合素养提出了较为全面的要求.检查实验装置气密性是化学实验最基本的操作之一,在化学教材中也给出了几种不同的方法.在本题中,还涉及探究式实验,在第二问中,要求自主探究空气与人体呼出气体的区别.该题中,还隐含要求掌握CO2的性质及其检验方法.
三、结语
一、结合真实情境,体验控制变量
结合初中学生的认知特点、思维特点以及初中物理教材的实际,并分析新课改对教学改革理念的指导,可以在初中物理教学中应用控制变量法,促进学生提升自身的理性思维能力。在多因素变量相关物理知识的分析和解答过程中,运用控制变量的第一步就是结合真实情境,体验控制变量。
案例1:教师在课堂上引导学生进行“容器装物体”比赛,竞赛结果以装完物体后容器总质量大小来区分。第一步,A和B组选择不同材料的容器,一个是塑料瓶子,一个是玻璃瓶,且保证容积一样大,都装满水,最终称重比较。第二步,C和D组选择相同容器,相同的玻璃瓶,内径不同导致容积不同,都装满水,最后称重比较。第三步,选两组装不同的物体:水和沙子,其他都相同。第四步,装满和装一半的区别,其他都相同。游戏后,引导学生分析,决定游戏成败会涉及四个方面的变量。在比赛过程中,要想达到公平性,就需要从这些变量入手进行分析。
案例分析:通过学生在游戏情境中玩装物体游戏,引导学生在游戏情境中感受和体验控制变量对于解决问题的重要性,以及如何应用控制变量分析和解决问题。在游戏过程中,给学生想象的空间,促进学生自主思考、主动探究。
二、深入探究活动,渗透控制变量
在了解和体验了控制变量对于分析问题的重要性之后,根据初中学生的认知特点,学习控制变量的第二步,就是进行模仿训练。首先,需要教师引导学生掌握丰富的理论知识,其次,教师引导学生学习控制变量的思想,通过这两步之后,教师可以结合具体的实验,促进学生深入实验探究。再次,教师在学生实验探究中使渗透变量的思想上升为理念,并用来学会分析问题、思考问题、解决问题和探究问题。
案例2:在探究“滑动摩擦力的影响因素”时,针对这个物理实验,在探究的过程中,需要渗透控制变量的思想。可以引导学生在不同的接触面,比如水泥地面、玻璃界面上使得相同质量物体滑动,结合弹簧测力计拉动物体滑动所显示力的大小,来分析接触面对滑动摩擦力的影响。另外,引导学生在同一水平地面,拉动不同质量物体,观察需要力的大小的区别。通过控制变量,还可以分析其他因数对滑动摩擦力大小是否有影响。
案例分析:通过探究活动,引导学生运用控制变量的方法来进行物理实验和对知识的分析,从而培养学生严谨的思维,促进学生分析问题能力的提升。
三、感知概念规律,运用控制变量
初中物理知识以概念的掌握和实验的探究为主,理论和实践是相辅相成的,并且物理概念大多是通过大量实验不断总结出来的。为了更好地掌握概念的来源、发生和发展,需要通过实验来进行分析和说明。而实验的探究以及分析,在初中物理阶段,基本分析方法就是控制变量。
案例3:在学习“导体的电阻大小影响因素”的相关知识时。运用控制变量思想,引导学生对相关理论进行探究和分析。首先,学生进行猜想,导体电阻可能与横截面积、导体长度、导体材料有关。其次,通过阅读教材,进行实验探究,运用控制变量思想,开展验证性以及探究性实验,进行定性和定量分析。
案例分析:通过课本概念的说明,引导学生对知识进行研究和分析,借助实验中的控制变量思想,从而对理论进行验证,又反过来得出或发展理论。
四、落实应用实践,掌握控制变量
在领悟、分析、运用了控制变量思想之后,就需要进一步加强应用实践,从更深层次角度掌握控制变量方法的应用策略以及注意事项。在应用控制变量进行实践的过程中,应该结合学生心理发展的特点,基于学生的认知水平,从学生思维模式出发,以生动的引导性语言、灵活的教学方式、丰富的实验手段,适度引导学生进行实验探究和分析,使得学生掌握控制变量的应用方法,并能够自主进行实验创新和改进。
案例4:在进行“电流做功多少因素的探究”实验时,可以创新实验方法。第一种比较传统的方法是开门见山法,就是用过电压表、电流表以及灯泡的亮度来分析;第二种是创新方法类比法,将其余水流做功类比,猜测其与电流、电压大小有关,从而再应用控制变量进行分析。
物理实验教学若仅仅按教师既定的方案进行操作来完成实验,虽然能较快速、准确地测出实验数据、得出实验结论,但远远没有发挥实验教学的特殊功能.物理实验教学中应充分发挥教师的主导作用,重视对实验教学环节的建构,激发学生的学习兴趣,挖掘学生的学习潜能,提高学生的思维水平和实验创新能力,促使实验教学效益的最大化.根据笔者的教学探索和实践,认为可以通过以下五个实验教学环节的建构来提高物理实验教学效益.
1重视实验设计环节,提高学生的思维能力
实验目的、实验原理决定着实验器材和实验方法的选择.学生只有明确实验目的、清楚实验原理、掌握实验方法,才能顺利完成实验操作.
例如:在“伏安法测电阻”的实验教学中,可以出示一个未知阻值的待测电阻,问学生如何通过实验测出它的阻值?这样既能让学生明确实验的目的,又能激发学生的思维.通过讨论、引导,学生容易得出实验原理R=U/I,由实验原理引导学生进一步思考:(1)需要选择实验的主要测量仪器是什么?(电压表和电流表);(2)如何正确使用这些测量仪器?(让学生对比、归纳出电压表和电流表的使用方法的异同点);(3)如何才能提高测量的准确性,减小实验误差?(改变待测电阻两端的电压和通过的电流,进行多次实验来减小实验误差,在电路中添加滑动变阻器);(4)根据实验原理及以上的思考过程设计并逐步完善实验电路图.
通过实验设计环节的建构,学生不仅清楚实验原理、实验器材的选择,还将实验所涉及的物理知识有机地结合起来,使学生的思维得到锻炼,并逐步了解实验设计的基本方法和步骤,为完成实验操作提供保证.
2重视实验操作环节,提高学生实验操作能力
进行物理实验前不仅要让学生知道实验的操作规程,更应引导学生运用所学的知识进行分析,弄清实验操作的机理,领悟实验操作的科学依据,增强实验操作的规范性.
例如:在“伏安法测电阻”的实验教学中,完成实验电路的设计、 实验器材的选择后,可以引导学生对实验操作过程作以下分析:(1)连接电路时,开关为什么要断开?(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片为什么要移到阻值最大的位置?要使滑动变阻器接入电路中的电阻值达到最大,应如何移动滑片?(3)实验中为什么要多次移动滑动变阻器的滑片来进行多次实验?通过以上问题的思考,让学生逐步理解实验操作的理论依据,加深对实验操作的理解,避免实验操作的盲目性和随意性,确保实验操作的规范化、细致化.学生在理论知识的指导下实验,在实验操作中加深对理论知识的理解,使学生的实验操作能力和理论知识水平都得以提高.
3重视实验数据分析环节,提高学生信息搜集和处理的能力
初中生的实验数据分析的习惯和能力还没形成,往往只重视实验操作和实验数据的记录,而忽视对实验数据的分析处理,测出实验数据后即认为已经完成实验.教师应对学生进行有效引导,使学生逐步掌握实验数据搜集、分析处理的一般方法,提高学生搜集、分析处理信息的能力.
例如:在“伏安法测电阻”的实验中,测出电压和电流值、算出待测电阻的阻值后,还可以对实验数据的分析处理做如下引导:(1)做出电流和电压关系图像即I-U关系图像,通过分析图像,得出通过导体的电流和导体两端的电压的关系;(2)分析I-U关系图像,导体两端的电压值和通过的电流值改变时,其电阻阻值如何变化,说明什么?
通过上述的有效引导,学生不难得出:同一导体,通过它的电流和它两端的电压成正比,导体两端的电压值和通过的电流值改变时,其电阻值保持不变.这样学生加深了对电阻是导体的一种属性的理解,又容易得出导体电阻值的大小与其两端的电压值和通过的电流值大小无关,即R=U/I是电阻的计算公式而非决定因素.而对学生在实验中得出的误差较大的实验数据或错误数据,应协助学生进行具体分析,找出原因,防止学生根据结论来修改实验数据.这样,学生就能逐步掌握实验数据的搜集、分析处理的基本方法,同时让学生认识到数学的函数图象和函数关系式是解决物理问题的一种方法,并养成实事求是的科学态度.
4重视实验拓展环节,提高学生获取新知识的能力
将拓展实验引入实验课堂教学,给学生创设类似科学研究的机会,通过自己搜集、分析处理信息来实际感受和体验知识的产生过程及运用知识解决实际问题的过程,有利于培养学生勇于探索的精神和获取新知识的能力.
例如:在“伏安法测电阻”的实验中,有部分实验小组已较快完成实验,可以让这些学生进行拓展实验:探究“灯丝在不同亮度下的电阻”.通过实验探究,学生会发现灯丝在不同的亮度下电阻值发生变化,且灯越亮,灯丝的电阻值越大.将此实验结果与此前电压、电流改变而待测电阻值不变进行对比,引导学生分析灯丝电阻值变化的原因.
通过实验拓展环节的建构,激发了学生的实验探究热情,提高学生的思维水平,使不同认知水平的学生都得到提高,并且将原来测定型实验升级为探究型实验,对学生实验探索发现能力和获取新知识的能力的提升大有益处.学生在实验中学会学习,把要学的东西通过自己的实验去发现和创造出来,并以自己的思维方式将知识纳入到自己的认知结构中.
5重视实验的课外延伸环节,提高学生创造性思维能力
物理实验教学不应仅仅停留在课堂教学中,可以根据课堂实验教学的内容创设新的物理情景,让学生带着问题,利用课余时间设计实验方案来创造性解决问题.