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高中物理创新实验教学的应用策略

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我省从2005年开始实施新课程改革,至今已经六个年头,回首走过的这段课改之路,我深有感触,课程由原来的封闭式,变为现在的开放式,教师由课程的复制者变为课程的创造者,方方面面都发生了巨大的变化,但是由于应试教育的负面效应,在物理实验教学中,教师仍有课堂表演的嫌疑,似乎学生仍然是物理实验的观察者,面对这种情况本文就谈谈高中物理新课程教学中创新实验教学应用策略

1 增加新实验,突出实验教学的科学性

随着新课程理念越来越深人人心,人们更是日益重视开发和利用新的课程资源,教科书不应该也不可能是唯一的课程资源了,新课程赋予了教师极大的自主性,教师应由课程的被动执行者转变为主动创造者,由对教材的挖掘者走向对课程资源的开发和利用者,因此在物理实验教学中,可以根据教学的需要并结合相关知识,对教材上已经给出的实验进行变通、重组,整合或设计出一些新实验,以期达到在知识与技能、过程与方法、情感态度价值观等方面更好的教学效果。

案例1 人教版新教材《物理·必修1》在讲解失重现象时,可以设计如图1实验,将两块条形磁铁和大小合适的PVC板如图1所示放置,注意要将两条形磁铁N、S极相对且比较靠近(在其磁场的作用范围内),双手将板托起并保持水平,同时向下迅速加速和向上运动停止前,都能观察到两条形磁铁相互吸引并靠近的现象,向下加速过程和向上减速过程磁铁都处于失重状态,即磁铁受到的支持力小于重力,且加速度越大,则支持力越小,对其中一块磁铁受力分析可知:水平方向原本磁场力和静摩擦力相平衡,但在失重时,支持力变小导致最大静摩擦力变小,所以当最大静摩力小于磁铁受到的磁场力作用时,磁铁便会吸引到一起。

失重现象我们可以直接用弹簧测力计或体重计观察到示数的变化,学生初步建立失重的概念,利用本实验可以让学生对所学知识进行迁移,学以致用,而且还结合了力的平衡的思想以及静摩擦力、最大静摩擦力的分析,注重了学生的综合性思维的培养,学生对本实验印象深刻,也能对所学知识融会贯通,提高学生的思维品质,激发他(她)们的学习兴趣。

2 改进原方案,增强实验教学的探究性

在高中物理新课程中,有的实验方案不是唯一的,提供了几个实验方案,可以根据实验条件选择最优的实验方案,不过部分实验却只提供了一种方案,教师完全可以根据实际情况,打破教材的限制,改进原方案,实现实验的创新,而且在实验创新过程中会遇到或提出许多新问题,为尝试解释或解决这些问题,就需要进行必要的科学探究,通过科学探究活动,学生不仅可以能动地获取科学知识,提高和动手实验的能力,还可以亲身体验知识形成的过程,实践科学的方法,受到科学价值观的熏陶。

案例2 人教版新教材《物理·必修2》第二节“质点在平面内的运动”中,有用红蜡块演示“运动的合成与分解”实验方案,这个方案存在玻璃管难以保持竖直、运动不易控制,蜡块的位置、运动轨迹不易描绘,更重要的是频繁的倒置玻璃管会分散学生注意力,致使部分同学不知要观察什么。

为此我对原实验方案做了改进:以一块竖立的白屏为背景并事先画好直角坐标系,利用电动小车固定一端封闭的玻璃管,用单板机控制小车的驱动电机,可以保证小车在水平方向做不同速度的匀速直线运动,用描点法可将蜡块运动的位置记录下来,以便于分析,该教具具有观察对象明确、过程清楚、结论正确,操作方便等优点,在教学中,使演示的效果大大增强。

在互动实验中我提出这样的探究性问题:不倒置玻璃管如何控制蜡块的浮沉?蜡块上升的运动会不会受到小车水平方向运动的影响?如果小车是加速运动,蜡块的空中轨迹将会怎样,匀加速呢?可以让“蜡块”在竖直方向做加速运动吗?如何在实验中快速准确描点?

3 制作小实验,挖掘实验教学的创造性

高中物理新教材图文并茂,增添了许多新颖而丰富的课外小实验和阅读材料,因此物理实验教学在安排足够的演示实验和分组实验的基础上,应该将学生从课堂、教材、习题中解放出来,组织丰富多彩的课外活动,如小发明、小制作、小实验等,实验室要完全对学生开放,培养学生主动做课外实验的意识,提高学生动手能力和解决实际问题能力,充分凸显实验教学创新性。

案例3 人教版新教材《物理·选修3-2》中,在讲到传感器部分的光敏电阻时,由于实验室没有现成的光敏电阻,于是布置让有条件的学生在课后到网上去查阅并自己设计小实验来说明它的物理特性。

有位同学,其家长一直从事电子元器件的营销,利用得天独厚的条件,他不但仔细观察、研究了这两种元件(如图3),独立设计了如图4的电路,第二天我就利用自习课的时间让他给全班同学做了演示并讲解。

按图4连成电路后,合上电键后用手电筒照射光敏电阻时,光敏电阻的阻值变小,发光二极管会变亮,关闭手电筒以后,光敏电阻的阻值变大,发光二极管会变暗,这一结果说明利用光敏电阻可以把光信号转化成电信号,可见“小实验”可以折射出“大道理”,体现了实验探究中的理性思维,设计这一小实验中,学生的创造性潜力亦充分得到挖掘。

4 借助多媒体,增强实验教学的直观性

在物理实验教学中引入多媒体辅助教学,可以使教学内容化静为动,化难为易,化抽象为具体,有助于学生突破难点,启迪思维,引发兴趣,尤其是交互式电子白板走进实验的课堂,极大优化了传统的实验教学模式,它构造了一个大屏幕、交互式的教学环境,通过与PC、投影机、摄像机的协作可展示实验的每一个环节,拓展了学生的视野,培养了学生创造性思维能力,增强了实验教学的直观性。

案例4 人教版新教材《物理·必修1》中,在导人加速度的概念时,常规实验办法只能局限于前排学生看到实验数据可视化程度低,为此我利用了华师京城交互式电子白板,在绿色班班通软件的支撑下,利用这个新时代的黑板呈现、放大、录播、回放实验的关键细节与数据,真正在全员参与中完成实验探究、完成了加速度概念的构建。

基本探究过程是:将滑块放在气垫导轨上,气垫导轨在打开气源后,其表面的小孔向外喷出高速气流,高速气流将滑块顶起,这样,滑块运动的阻力很小,数字毫秒计通过光电门,可以记录下小车通过每一个光电门的时间,利用数字毫秒计数器内的微处理器,还可以得出滑块经过光电门的速度,将气体导轨的一端稍垫高,就可以让滑块做匀加速运动,控制变量,让学生感受不同情况下加速的快慢程度的不同,实验中所有的数据参数都直接显示在电子白板上,让所有的同学直观到看到实验的数据,而不是仅限于一两个学生看到,利用多媒体展示实验过程,避免了空洞的说教形成了从感性、定性、定量的认识充分调动学生的多种感官接受信息,与电子白板的结合更是使物理实验变得动感十足、声情并茂,真正激发了学生的学习热情,提高了他们自主探究性学习的能力。