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浅析物理实验教学的设计

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一、认识物理实验学的意义及存在的问题

实验是人们根据研究的具体目的,利用一定的仪器设备,人为地制造、控制或模拟自然现象,使某些现象反复再现以便让人们反复进行观察研究的一种方法。实验直观具体、形象生动;实验教学从感性到理性,从具体到抽象,适合学生的身心特点,符合学生的认识规律。在物理教学中运用实验能给学生学习物理创造一个良好的环境,使学生能主动获取物理知识,掌握实验基本方法和实验技能,发展各种能力,促进学生科学品质和世界观的形成。中学物理教学必须以实验为基础,这是由实验在物理教学中具有的独特作用决定的。

二、新课程实验教学的目标要求与突出特点

教学大纲在教学目的中提到:培养学生的观察实验能力,培养学生实事求是的科学态度。在教学中应该注意的问题中提到:加强演示和学生实验,规定的演示实验和学生实验都应该做好,了解实验的目的,会正确使用仪器,会作必要的记录,会根据实验结果得出结论,会写简单的实验报告。

把握新课程实验教学的突出特点;我在教学中提倡使用身边的物品进行物理实验,使用身边随手可得的物品进行探究活动和物理实验可以拉近物理学与生活的距离,使学生对科学更有亲近感,增进学生对物理的学习兴趣,让学生深切地感受到科学的真实性,感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。另一方面,由于这些物品本来的用途不是进行物理实验,所以这种做法本身就是一种创新。例如:探究凸透镜成像的规律

新课标要求:在学生知道照相机和投影仪成像的特点的基础上教师提出问题;鼓励学生大胆的猜想和假设;按学生自己的设计进行实验,并记录数据,分析数据,按照探究开始时提出的问题总结凸透镜成像规律。对凸透镜成像规律的探究不要求学生按预定的实验步骤统一完成,而是大胆放手让学生按照自己的猜想设计方案进行探究。探究过程也不按焦距的划分来进行。实验要求有所降低,但注重了实验的过程,这更接近实验探究的本来面貌。

三、新课程理念下物理实验教学的基本类型与实施策略

物理学是以实验为基础的一门学科,重视实验、加强实验教学、提高学生的实验技能是当前初中物理教学改革的一个显著特点。课本中的实验大致可分为演示实验、学生操作实验、师生探究实验和课外实验四种类型。

(一)演示实验

演示实验的过程应有较强的直观性。实验的关键过程和实验的结果一定要在学生的共同参与下完成和总结。这样就要注意演示实验应直观简单,要有一定的可视度,现象要明晰易见,能充分说明问题。为便于全班每个学生的观察,特别是最后排的学生,做演示实验时尽可能采用大型的仪器,有条件的最好利用投影仪放大。

例如:物体的冷热程度靠人的感觉不可靠的演示

第一步:取三盆温度不同的水放在讲台上。

第二步:请一名同学先把两只手分别放入热水和冷水中。

第三步:先把左手放入温水中,再把右手放入温水中,比较两手对温水的感觉是否相同。

上述实验的顺序不能倒过来,否则将达不到实验的目的。

(二)学生操作实验

学生操作实验不同于演示实验,它强调学生的操作过程,也不象探究实验那样,把主要目的放在经历与体验通过实验探索知识技能的过程。学生操作实验有的是为了让学生对实验现象观察得更仔细,培养学生的观察能力;有的是为了增强学生的感官刺激,激发其浓厚的兴趣;有的是为了使学生更深入地了解仪器的结构和性能,提高学生的操作技能。

(三)师生探究实验

初中的科学探究教学主要是以学生实验为主的探索物理现象和物理规律的过程。学生在实验探究活动中,通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程,学习物理知识和技能,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。我们无论是引导学生探索物理规律,还是引导学生学习物理概念,学生的自主探究实验都具有无可替代的作用。

实验探究的要素有: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、交流与合作等。各要素(或者说各环节)的教学对培养学生的学习、探索能力都有其独特作用。

学生科学探究能力的发展不是只要记住有关探究的知识就能解决的,必须在探究实践中不断积累。为此,学生要先经历一些简单的探究活动,在具体的某一实验探究教学中,其探究过程可以涉及所有的要素,也可以只涉及部分要素。随着能力的逐步提高,逐步加大探究的难度,使探究活动的水平循序渐进。在物理课中,科学探究的难度和探究的内容是有一定关系的,有些物理知识的探究会难一些,而另外有一些则较容易。

要努力实现全面的科学探究能力目标。由于物理课堂教学中的科学探究活动多数都只涉及部分要素,因此很可能有些要素在很多探究活动中经常涉及,而另一些却涉及很少,造成学生在科学探究方面的能力发展不够平衡。

教师在教学活动中要注意分析教材中各个科学探究活动对学生的能力要求,特别是每一次探究过程重点涉及的部分要素,把握好其对学生探究的指导价值。

例如:实验探究“测量固体和液体的密度”

通过阅读说明书、尝试测量操作和交流讨论等学习探索活动,学习量筒的基本使用方法。在制定出实验方案和步骤后,大部分的时间是学生操作,测量固体和液体的密度,进一步熟悉天平的使用。为了使学生学习各种天平的操作要求,可以在有的小组摆放托盘天平,有的小组摆放学生天平,或者每一小组实验桌上既有托盘天平,又有学生天平等,规格也可以有所不同。实验中让学生先尝试操作,测量橡皮泥和同一盆盐水的密度,交流所遇到的困难和初步的测量经验,然后再进行充分的实验测量,交流测量结果、实验中的认识等,加深对密度是物质固有属性的认识,提高学生对各种天平和量筒的操作技能等。

总之物理实验要与学生实验有机地结合起来,努力培养学生的下面几个方面的基本实验要素:一是仪器使用的一般知识;二是测量误差与数据处理的知识,其别是图线处理数据中,区分已知规律与未知规律的不同方法;三是间接测量的基本知识,要从测量出发理解实验装置、原理、方法、条件保证、操作步骤以及数据的记录与处理;四是验证性实验的验证思想,特别是要懂得将理论结论与实验结论比较的思想。同时加强学生对基本实验方法的迁移和灵活运用能力的训练,多角度、全方面地让中学物理实验教学提高到一个新的水平。