前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的生活科學(xué)小實驗及其原理主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關(guān)鍵詞:霍爾效應(yīng) 磁場 教學(xué)方案 綜合能力
中圖分類號:G642 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-1578(2015)10-0028-01
大學(xué)物理實驗是理工科學(xué)生進入大學(xué)后所開設(shè)的一門重要的基礎(chǔ)性實驗課程,其目的是使學(xué)生養(yǎng)成一個好的實驗習(xí)慣和嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察能力,實驗操作能力,發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力,總結(jié)、歸納和撰寫實驗報告的能力,團結(jié)協(xié)作精神和創(chuàng)新意識等。
1 實驗中學(xué)生存在的主要問題[1]
大多數(shù)學(xué)生對實驗?zāi)康牟幻鞔_,實驗原理不清楚,實驗內(nèi)容和步驟不熟悉,在沒有老師的指導(dǎo)下基本上不能獨立完成實驗。另外,在實驗中不能用所學(xué)的物理理論知識去分析觀察到的實驗現(xiàn)象和判斷所測實驗數(shù)據(jù)的正誤,團結(jié)協(xié)作精神和動手、動腦的能力較差。撰寫實驗報告不規(guī)范,大部分學(xué)生的實驗報告抄書,缺乏歸納、總結(jié)能力和對實驗數(shù)據(jù)的處理能力等。
2 實驗教學(xué)方案的設(shè)計
為了解決和克服以上存在的問題,提高實驗教學(xué)的效果,設(shè)計合適的實驗教學(xué)方案是非常重要的。
2.1課外引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)實驗
借助網(wǎng)絡(luò)把要完成該實驗必須掌握的幾個關(guān)鍵問題上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。(1)霍爾效應(yīng)法測螺線管磁場的原理是什么?(2)測量磁感應(yīng)強度要測的關(guān)鍵物理量是什么?(3)采用什么方法測霍爾電壓?讓學(xué)生針對性的預(yù)習(xí)實驗,老師在網(wǎng)上答疑,提高實驗預(yù)習(xí)的效果。
借助網(wǎng)絡(luò)把實驗儀器的操作使用上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。拍攝教師介紹使用實驗儀器螺線管磁場實驗儀和螺線管磁場測試儀測量霍爾電壓的視頻并上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂,讓學(xué)生身臨其境,這比起只看實驗教材中的圖片和文字介紹更容易讓學(xué)生掌握實驗儀器的使用。
借助網(wǎng)絡(luò)把預(yù)習(xí)實驗報告的樣本上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。學(xué)生進入大學(xué)后第一次寫實驗預(yù)習(xí)報告,不知道怎么寫。把預(yù)習(xí)實驗報告的樣本上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂以供學(xué)生參考,讓學(xué)生能比較規(guī)范的寫出預(yù)習(xí)實驗報告。
2.2考查學(xué)生預(yù)習(xí)實驗的效果
在上課前首先檢查學(xué)生是否按要求完成了預(yù)習(xí)報告,然后隨機抽查每個小組成員對實驗預(yù)習(xí)中提出的幾個問題,由每小組學(xué)生共同回答,并作為預(yù)習(xí)實驗成績。這樣有利于促使學(xué)生認真預(yù)習(xí)實驗,提高預(yù)習(xí)實驗的效果。再者,老師可根據(jù)學(xué)生回答問題的情況、針對性地對實驗進行現(xiàn)場講解和指導(dǎo),提高實驗教學(xué)效率。
2.3提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
興趣是最好的老師。通過介紹霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用來提高學(xué)生對該實驗的興趣。
2.3.1霍爾效應(yīng)及其發(fā)展
霍爾效應(yīng)[2]是載流試樣在與之垂直的磁場中由于載流子受洛侖茲力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而在垂直于試樣和磁場方向的試樣兩個端面上產(chǎn)生電勢差的現(xiàn)象?;魻栃?yīng)在不斷的發(fā)展和應(yīng)用,
馮?克利青在極強磁場和極低溫度下發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應(yīng),它的應(yīng)用大大提高了測量有關(guān)基本常數(shù)的準確性??茖W(xué)家們在2010年的研究中發(fā)現(xiàn)了無需外磁場的量子霍爾效應(yīng)(量子化反常霍爾效應(yīng)),這一發(fā)現(xiàn)為低能量耗散的新型電子器件設(shè)計指出了一個新的發(fā)展方向。
2.3.2霍爾效應(yīng)的應(yīng)用[3]
利用霍爾效應(yīng)原理制成的霍爾元件是一種磁電轉(zhuǎn)換元件,又稱霍爾傳感器?;魻杺鞲衅鞅挥迷谌粘?a href="http://articshipping.com/haowen/186953.html" target="_blank">生活所用的電器如洗衣機、錄像機、電飯煲、電冰箱等中。同時它在工程技術(shù)和科學(xué)技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用,如確定半導(dǎo)體的類型、確定載流子的濃度、測量磁場強度、測量電流強度、測量微小位移、壓力傳感器、車用傳感器、電磁無損探傷、磁流體發(fā)電等。霍爾傳感器在飛機、軍艦、航天器、新軍事裝備及通訊中應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。
2.4重點講授,指導(dǎo)學(xué)生做實驗
用霍爾效應(yīng)法測螺線管磁場是采用的間接測量法。教師重點講授是怎樣得出用霍爾效應(yīng)法測螺線管磁場的原理式B=■ [4]?為什么要采用電流和磁場換向的對稱測量法來測量霍爾電壓[5]?教師邊講邊演示電流和磁場換向的對稱測量法測量霍爾電壓的方法[6]。然后教師對學(xué)生進行個別指導(dǎo)和答疑,并對學(xué)生所測的原始數(shù)據(jù)進行檢查簽字。
2.5指導(dǎo)學(xué)生撰寫規(guī)范的實驗報告
實驗報告是在預(yù)習(xí)報告的基礎(chǔ)上進行補充、修改和完善。它包括實驗名稱、實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗器材、實驗?nèi)容和步驟、實驗數(shù)據(jù)記錄、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗誤差討論。把往屆學(xué)生寫得較好的實驗報告上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂上讓學(xué)生作為參考。教師著重講解實驗數(shù)據(jù)的分析和處理,培養(yǎng)學(xué)生處理和分析實驗數(shù)據(jù)的能力。
3 結(jié)語
總之,要提高大學(xué)物理實驗教學(xué)效果,在大學(xué)物理實驗教學(xué)中要采用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段,充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,培養(yǎng)學(xué)生的實驗綜合素質(zhì)和能力。
參考文獻:
[1]王本菊.理工科學(xué)生學(xué)學(xué)物理實驗的現(xiàn)狀及其對策[J].四川師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013第36卷.
(1)課標(biāo)分析:課標(biāo)中針對該內(nèi)容無具體要求.
(2)教材分析:透鏡對光的作用和凸透鏡成像是本章的核心內(nèi)容,本章所有教學(xué)內(nèi)容都是圍繞這個核心展開的.顯微鏡和望遠鏡是凸透鏡成像規(guī)律內(nèi)容的拓展.學(xué)習(xí)本節(jié)知識有利于學(xué)生加深凸透鏡成像原理的理解,開闊眼界,切身體會到“從生活走向物理,從物理走向社會”的緊密聯(lián)系.“視角”深入了內(nèi)容的學(xué)習(xí).“探索宇宙”的內(nèi)容可以讓學(xué)生體會到物理知識、技術(shù)的應(yīng)用在科學(xué)史發(fā)展上的作用,廣袤的宇宙是留給學(xué)生無限想象、探索的空間.
2學(xué)習(xí)者分析
(1)需求分析:對“凸透鏡成像”的升華是思維深層次發(fā)展的需求,對宇宙未知的探索是學(xué)生本能的向往.
(2)學(xué)情分析:學(xué)生已學(xué)過透鏡對光的作用及凸透鏡成像規(guī)律,有一定理解本節(jié)內(nèi)容的基礎(chǔ),但熟練度還不夠,顯微鏡、望遠鏡的成像原理比較抽象,學(xué)生在理解上會有些困難,教學(xué)中要注意梯度的設(shè)計來化解思維的“斷層”.教學(xué)中巧解“視角”來消除生活中的錯覺.
3設(shè)計理念
本節(jié)課始于重溫發(fā)明,在“做中學(xué)”、“玩中學(xué)”的情境中展開學(xué)習(xí),利用“實驗+推理”的模式探究望遠鏡的成像原理,巧用“變式”思維過渡到顯微鏡成像原理的發(fā)現(xiàn)并延伸.通過錯覺生成“視角”問題,并由一系列有趣的圖片來突破該難點,并用視角的知識來解讀望遠鏡和顯微鏡的工作原理.“探索宇宙”的教學(xué)中注重科學(xué)發(fā)展史、科學(xué)事實的修正、物理知識與技術(shù)在科學(xué)發(fā)展中的作用等情感、態(tài)度與價值觀的滲透.最終使學(xué)生在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中能學(xué)以致用,開闊眼界,拓展思維,提高科學(xué)素養(yǎng).
4教學(xué)目標(biāo)
(1)知識與技能目標(biāo):了解顯微鏡和望遠鏡的結(jié)構(gòu)和原理.
(2)過程與方法目標(biāo):重溫發(fā)明過程,體驗發(fā)現(xiàn)歷程,學(xué)習(xí)組合的發(fā)明方法;通過對顯微鏡和望遠鏡成像原理的探究,體會“實驗+推理”的方法;通過“視角”圖片的分析,培養(yǎng)分析、概括、歸納、對比的能力.
(3)情感態(tài)度與價值觀目標(biāo):通過“做中學(xué)”、“玩中學(xué)”,使學(xué)生樂于實驗研究,體驗科學(xué)就在身邊;初步認識科學(xué)技術(shù)對于社會發(fā)展和人類生活的影響;通過“探索宇宙”滲透物理知識與技術(shù)在科學(xué)發(fā)展史上的作用,關(guān)心科技發(fā)展.
5教學(xué)重點和難點核心問題――光的折射規(guī)律及其實驗.隨堂練習(xí)部分是需要用折射規(guī)律作圖的兩個題目. 6教學(xué)方法
啟發(fā)式教學(xué)法、探究法、任務(wù)驅(qū)動法.
7教學(xué)媒體
多媒體課件、顯微鏡、望遠鏡;凸透鏡A,焦距3 cm;凸透鏡B,焦距12 cm;刻度尺、掛鐘、放大鏡、水、玻璃板.
8教學(xué)過程設(shè)計
(1)創(chuàng)設(shè)情境,導(dǎo)入新課
[教師活動]講故事《游戲打開科學(xué)大門――望遠鏡的發(fā)明》.故事內(nèi)容:1609年荷蘭的密特西波奇城的眼鏡店里,幾個小孩在玩眼鏡片,當(dāng)把兩個鏡片一前一后地舉在眼前,透過鏡片向遠處望去,突然發(fā)現(xiàn)遠處的禮拜堂的尖塔,突然變近啦(圖1)!老板漢斯就此發(fā)明了望遠鏡.
[學(xué)生活動]重溫過程,親自體驗并觀察墻上的掛鐘.器材:凸透鏡A,焦距3 cm;凸透鏡B,焦距12 cm.學(xué)生體驗、重溫這個過程.成功體驗到望遠鏡效果的同學(xué)談技巧,不成功的同學(xué)進行修正.
[設(shè)計意圖]故事導(dǎo)入新課,吸引學(xué)生.重溫發(fā)明過程,體會發(fā)明就在身邊.從“玩中學(xué)”、“做中學(xué)”,體會學(xué)習(xí)樂趣.
(2)學(xué)習(xí)任務(wù)一:望遠鏡(由兩個凸透鏡組成)的原理
[教師活動]布置探究望遠鏡的成像原理.方法:在體驗望遠鏡的基礎(chǔ)上,估測、測量三個數(shù)據(jù),再結(jié)合光路圖進行分析(圖2).媒體播放望遠鏡的使用視頻.
[學(xué)生活動]根據(jù)任務(wù)導(dǎo)學(xué)單完成探究,得出結(jié)論:望遠鏡的物鏡相當(dāng)于“照相機”,目鏡相當(dāng)于“放大鏡”.
[設(shè)計意圖] 該探究是故事的延續(xù),體現(xiàn)了由粗到精,由現(xiàn)象到本質(zhì)的過程.體會“實驗+推理”的方法.
(3)學(xué)習(xí)任務(wù)二:顯微鏡的原理
[教師活動]讓學(xué)生嘗試一下把凸透鏡的位置互換觀察書上的字.(顯微鏡的“模型”)播放顯微鏡的使用視頻,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合光路圖分析顯微鏡的原理.對比兩種不同的顯微鏡.
[學(xué)生活動]根據(jù)任務(wù)導(dǎo)學(xué)單完成探究,得出結(jié)論:顯微鏡的物鏡相當(dāng)于“投影儀”, 目鏡相當(dāng)于“放大鏡”.
[設(shè)計意圖] 利用“變式”思維提出新問題.對比學(xué)習(xí)身邊的物理.
(4)學(xué)習(xí)任務(wù)三:視角、探索宇宙
[教師活動] 設(shè)置問題:平面鏡是成等大的像,當(dāng)我們從遠處走面鏡時,卻有像變大的錯覺,為什么?根據(jù)圖3分析,遠處看平面鏡中的像,視角,看不清楚.近處看平面鏡中的像,視角,看得清晰.(“大”或“小”)
[學(xué)生活動]歸納結(jié)論:(1)視角越大,對物體的觀察越清楚;(2)視角的大小不僅與物體的大小有關(guān),還與物體到眼睛的距離有關(guān).
[教師活動]引導(dǎo)學(xué)生分析兩幅獨特視角的圖片,圖4和圖5.象圖2中,真實的太陽比人大得多,但人離我們近,所以看人的視角,看得清晰,看太陽的視角,看不清楚.(“大”或“小”)提問:要看清物體可以從哪些方面入手?
[學(xué)生活動]歸納:增大視角的方法(1)把物體放大;(2)把物體移近.
[教師活動]提問:望遠鏡、顯微鏡增大視角的方法.(小組討論)
[學(xué)生活動]歸納:望遠鏡增大視角的方法:物鏡把物體的像移近,目鏡再把物體的像放大.
顯微鏡增大視角的方法:把物體的像放大再放大.
[教師活動]播放有關(guān)宇宙的圖片視頻資料,揭示宇宙的天體系統(tǒng)層次.引導(dǎo)學(xué)生認識到物理知識與技術(shù)在對宇宙認識發(fā)展中的作用.關(guān)注科技發(fā)展.
[設(shè)計意圖] 從生活中的錯覺出發(fā),激發(fā)學(xué)生的求知欲望.通過對“非?!眻D片的分析,淺顯易懂地突破難點.學(xué)以致用,用視角知識來分析望遠鏡和顯微鏡,對它們的認識上升到另一個高度.
(5)自我總結(jié),暢談收獲
顯微鏡望遠鏡(6)課后活動與探究任務(wù)
①查找資料,如圖6,了解用凹面鏡作物鏡的望遠鏡是怎么成像的?
②分析圖7兩款照相機的區(qū)別.
③巧用視角來拍攝有趣的相片(如“牛人吃太陽”),嘗試一下吧.
④了解一下最新的顯微、望遠技術(shù).如電子顯微鏡、隧道顯微鏡、射電望遠鏡等.
⑤嘗試自制顯微鏡或望遠鏡.
[設(shè)計意圖]這是可持續(xù)發(fā)展的課堂.能拓展知識,培養(yǎng)創(chuàng)新能力、動手能力,進行與時俱進、現(xiàn)代意識教育,體會生活與物理是緊密結(jié)合的.
9板書設(shè)計(略)
10教學(xué)反思
一、根據(jù)物理學(xué)科的特點,把物理總復(fù)習(xí)分為三個階段
第一階段:
以章、節(jié)為單元進行單元復(fù)習(xí)練習(xí),時間上約從高三上學(xué)期到高三下學(xué)期期中考試前,即頭年九月到第二年三月初,大約需要六個月,這一階段主要針對各單元知識點及相關(guān)知識點進行分析、歸納、復(fù)習(xí)的重點在基本概念及其相互關(guān)系,基本規(guī)律及其應(yīng)用,因此,在這一階段里,要求同學(xué)們把握基本概念,基本規(guī)律和基本解題方法與技巧。
第二階段:
按知識塊(力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理、物理實驗)進行小綜合復(fù)習(xí)練習(xí),時間上第二年三月到四月,大約需要二個月,這個階段主要針對物理學(xué)中的幾個分支(力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理)進行小綜合復(fù)習(xí),復(fù)習(xí)的重點是在本知識塊內(nèi)進行基本概念及其相互關(guān)系的分析與理解,基本規(guī)律在小綜合運用。因此,在這一階段要求同學(xué)們能正確辨析各知識內(nèi)的基本概念及其相互關(guān)系,總結(jié)小范圍內(nèi)綜合問題的解題方法與技巧,初步培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。
第三階段:
進行大綜合(包括理科綜合和學(xué)科內(nèi)綜合)復(fù)習(xí)練習(xí),時間為第二年五月至六月,這一階段主要針對物理學(xué)科各個知識點間和理、化、生各學(xué)科之間知識點進行大綜合復(fù)習(xí)練習(xí),復(fù)習(xí)的重點是進行重要概念及相互關(guān)系的辨析、重要規(guī)律的應(yīng)用,因此,在這一階段里,要求同學(xué)們進一步總結(jié)解題的方法與技巧,培養(yǎng)分析和解決綜合、復(fù)雜問題的能力。
二、復(fù)習(xí)方法
在制定好復(fù)習(xí)計劃后,就要選定科學(xué)的、適合本人具體情況的復(fù)習(xí)方法,而且要根據(jù)不同的復(fù)習(xí)階段確定不同的復(fù)習(xí)方法:
第一階段:
以章或相關(guān)章節(jié)為單元復(fù)習(xí)時,首先要求同學(xué)們自己分析、歸納本單元知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò),并在老師的指導(dǎo)下進一步充實、完整、使之系統(tǒng)化。其次,要對本單元的基本概念及其相互關(guān)系進行辨析,對本單元的典型問題及其分析方法進行有針對性的分析與歸納,并著重總結(jié)解題方法與技巧,然后對本章知識點進行針對性練習(xí),但練習(xí)題不宜過多,應(yīng)精選練習(xí)題,不能搞題海戰(zhàn)術(shù),最后要根據(jù)練習(xí)中和考試中出現(xiàn)的問題進行有針對性的分析和小結(jié)。
第二階段:
本階段可根據(jù)各知識塊的特點,將有關(guān)內(nèi)容分為幾個專題,進行專題復(fù)習(xí),著重進行思維方法與解題技巧的練習(xí)。
第三階段:
本階段主要是練習(xí)知識的大綜合,較為復(fù)雜問題的分析方法,并將整個物理知識分為幾個重要大專題,著重練習(xí)某些重要規(guī)律的應(yīng)用,或某些重要的解題方法。如:動能定理及其在解題中的應(yīng)用、變力做功問題的分析方法、極值問題的分析方法、臨界問題的分析方法、假設(shè)法解題技巧等等。
本階段要突出練習(xí)同學(xué)們的思維能力、分析問題的能力。具體方法有進行一題多解、一題多變、多題一解等方法,在本階段要進行大綜合模擬考的套題練習(xí),試題要求在難度、覆蓋面上均接近高考或達到高考的要求。
三、處理好幾個關(guān)系
高考物理總復(fù)習(xí)中要處理好以下幾個關(guān)系:
(一)“考綱”與“教綱”的關(guān)系
“考綱”即“考試說明”,它是高考復(fù)習(xí)的綱領(lǐng);而“教綱”即“教學(xué)大綱”,它是中學(xué)物理教學(xué)的綱領(lǐng),兩者有相同的地方,也有不同之處,在高考總復(fù)習(xí)備考時,應(yīng)以“考綱”為準。
(二)課本與復(fù)習(xí)資料的關(guān)系
目前,各種高考復(fù)習(xí)資料很多,往往會造成你以復(fù)習(xí)資料代替課本的現(xiàn)象,這是大錯特錯的,將會直接影響復(fù)習(xí)效果,因此,在復(fù)習(xí)備考時,應(yīng)以課本為本,充分發(fā)揮課本的主導(dǎo)作用,并選擇適合本人具體情況的復(fù)習(xí)料輔復(fù)習(xí),有利于提高復(fù)習(xí)效果。
(三)點與面的關(guān)系
在高考復(fù)習(xí)備考時,既要抓住本學(xué)科的重要知識點,也要全面、系統(tǒng)、完整地復(fù)習(xí)所有必考的知識點,要做到重點突出、覆蓋面廣。只有這樣做,才能達到復(fù)習(xí)的效果。
(四)基礎(chǔ)與能力的關(guān)系
在高考總復(fù)習(xí)中,要處理好與能力的關(guān)系,非凡是在第一階段的復(fù)習(xí)過程中,重點是復(fù)習(xí)基本概念、基本規(guī)律及其應(yīng)用,基本解題方法與技巧等基礎(chǔ)知識,只有在打好基礎(chǔ)的前提下,才能逐步提高自己的分析問題和解決問題的能力,假如忽視基礎(chǔ)知識,專門做難題、怪題,是達不到培養(yǎng)能力的目的的。
四、要培養(yǎng)的幾種能力
(一)加強信息遷移問題的練習(xí),提高閱讀能力、理解能力和分析問題的能力。
信息遷移問題一般都是給出一段文字或圖片信息,要求通過閱讀該信息去回答或解決一些物理問題,信息遷移問題著重考查學(xué)生臨場閱讀,提取信息和進行信息加工、處理,以及靈活運動基本知識分析和解決問題的能力,如:給出有關(guān)磁懸浮列車的文字資料和圖片,要求學(xué)生通過閱讀資料,去回答和分析有關(guān)磁懸浮列車的問題。
(二)加強科技應(yīng)用問題的練習(xí),提高運用物理知識去分析和解決實際問題的能力。
科技應(yīng)用問題一般都是運用物理科學(xué)知識、原理和方法去解決生活、生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)中的實際問題,如:用物理科學(xué)技術(shù)原理去分析和解決我國在實施的“南水北調(diào)”“西電東送”“西氣東輸”幾大重點工程中有關(guān)問題。
(三)加強實驗技能練習(xí),提高實驗?zāi)芰Α?/p>
物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,物理實驗技能的練習(xí)是高考物理復(fù)習(xí)的重要組成部分,通過以下幾個方面的練習(xí)可以提高實驗技能:
1、對基本儀器使用的練習(xí)
物理實驗要通過各種基本儀器來完成,因此,只有熟練把握各種基本儀器的構(gòu)造原理、使用方法和注重事項,才能做好各種實驗,并提高實驗技能。
如:要把握各種電表、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、彈簧秤等儀器的原理、使用方法和注重事項。
2、注重聯(lián)系實際進行操作的練習(xí)
物理實驗中的實驗操作技能是很重要的實驗技能,加強這方面的練習(xí),有助于提高實驗技能。
3、加強物理實驗思想、原理、方法與技巧的練習(xí)
物理實驗思維、原理、方法與技巧是衡量學(xué)生實驗?zāi)芰Φ暮诵?,如:伏安法測電阻實驗中對實驗條件的控制方法(滑動變阻器的接法)、實驗誤差的控制方法(電流表的內(nèi)、外接)、作圖時對個別點的舍棄、圖線的“曲化直“(驗證牛頓第二定律時畫圖象)等等,只有加強這方面的練習(xí),才能提高實驗?zāi)芰Α?/p>
4、加強設(shè)計性實驗的練習(xí),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力和實驗?zāi)芰?/p>
物理設(shè)計性實驗,是要求學(xué)生根據(jù)給出的實驗儀器,按要求設(shè)計出實驗的原理、方法、步驟,最后得出實驗結(jié)論:或只給出實驗課題,由學(xué)生自選儀器、自己設(shè)計實驗原理、方法與步驟,得出實驗結(jié)論,這就要求學(xué)生具有較強的創(chuàng)造性思維能力和綜合分析能力及實驗技能與技巧。
如:在電學(xué)實驗中,要求測電源的電動勢和內(nèi)電阻,自己設(shè)計方案,自選器材進行實驗,看誰設(shè)計的方案多(有十幾種方案),哪種方案最佳?通過這樣的練習(xí),可培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力和實驗?zāi)芰Α?/p>
(四)加強創(chuàng)新思維練習(xí),提高創(chuàng)新思維能力
創(chuàng)新思維題是近幾年高考物理試題或理科綜合能力測試題中考查學(xué)生能否尋求獨特而新奇的,并具備社會價值的思維方法解決尚無先例的問題的能力,這些題大多數(shù)屬于開放性的實際應(yīng)用題,創(chuàng)新思維的主要成份是發(fā)散性思維和集中性思維。所謂發(fā)散性思維是一種不依常規(guī),尋求盡可能多種多樣的答案的思維,它具有流暢性、變通性和獨創(chuàng)性的特點;而集中性思維則是依據(jù)已有的信息和各種設(shè)想,朝著問題解決的方向求得最佳方案和結(jié)果的思維操作過程,發(fā)散性思維以尋求解決問題的各種可能性為主,而集中性思維則在這些可能的途徑中選擇和比較出最優(yōu)的解決方案,兩者相互聯(lián)系,缺一不可。
1、類比推導(dǎo)法
將已知或新給出的原理、知識或方法橫向類推到類似的新情境中去,以解決新問題或得出新知識,即已知(或新知A)類推新知(或新知B),其要害在找好橫向類比遷移的“參照點“。
2、逆向思維法
物理學(xué)中有些問題按常規(guī)正向思維分析不方便,此時可改變思維方向,由正向思維改為逆向思維,就能使問題迎刃而解,如光學(xué)中的光路可逆原理,勻減速運動倒過來考慮就變?yōu)閯蚣铀龠\動等。
3、等效思維法
物理學(xué)中的問題,有時直接分析有困難,此時,可用效果相同的模型來等效代換,使問題便于分析解決,如:平拋運動可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動,力的分解與合成等。
(五)加強學(xué)科交*滲透練習(xí),提高綜合分析問題能力
一、重視基礎(chǔ)——創(chuàng)新之源
創(chuàng)新之根源在于基礎(chǔ),而扎實的基礎(chǔ)不僅來源于牢固的知識基礎(chǔ),更來源于知識所體現(xiàn)的基本研究方法和思考方法,這些都為我們創(chuàng)造性地進行實驗設(shè)計提供了堅實的理論基礎(chǔ)。抓好課本上基本的學(xué)生實驗和演示實驗的教學(xué),是培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力的重要基礎(chǔ)。
例:有兩杯不同的液體,現(xiàn)提供以下器材:(1)托盤天平;(2)彈簧測力計;(3)兩個質(zhì)量和形狀完全相同的燒杯;(4)拴著細線的物塊(密度大于這兩種液體);(5)刻度尺。請你用兩種方法比較它們密度的大小,要求寫出:所選用器材的序號,并簡要說明比較的方法。
分析:本題涉及實驗原理的確定、實驗器材的選擇、實驗方法的設(shè)計與表達,注重學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?,有一定的開放性。本題可以從密度、浮力等知識入手進行解答。
用相同體積比質(zhì)量的方法,來判斷密度大小。相同體積的判斷上,可用刻度尺測量,質(zhì)量的比較用天平,此方法實質(zhì)是探究密度概念的實驗的遷移。
用浮力的知識比視重的方法,分別測出物體浸沒在兩種不同液體中時彈簧測力計的示數(shù),因為液體密度越大,物體受到的浮力也越大,視重就越小,所以視重小的液體密度大。此種方法實質(zhì)上是浮力中稱重法的一個具體應(yīng)用。
因此,我們必須重視基本實驗的教學(xué),教學(xué)中要特別引導(dǎo)學(xué)生認真領(lǐng)會各類實驗的設(shè)計思想和認真掌握基本實驗技能的運用,同時還要注意實驗方法的拓展,培養(yǎng)實驗中的發(fā)散性思維,達到舉一反三,觸類旁通的目的。
二、重視實驗問題設(shè)計,有的放矢——創(chuàng)新之法
新教材在演示實驗和學(xué)生實驗中提出的讓學(xué)生獨立思考的問題更多,這些問題大多要親自設(shè)計和動手實驗才能解答。由于設(shè)計性實驗具有相當(dāng)?shù)碾y度,學(xué)生在完成中由于認知水平的限制通常會卡殼。因此,教師不能把“充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性”理解為“完全放縱”,而應(yīng)充分理解學(xué)生有限的認知水平和知識遷移能力,有的放矢地給予必要的啟發(fā)和點化。同時,要鼓勵學(xué)生大膽實踐,允許學(xué)生在實驗中走彎路,犯錯誤,但老師要及時予以指出和糾正,只有這樣,學(xué)生的實驗設(shè)計能力才能穩(wěn)步提高。
有的放矢作為一種創(chuàng)新思考方法是指思考一個較復(fù)雜的問題時,在掌握了一定的有關(guān)情況之后,首先應(yīng)當(dāng)弄清,需要緊緊盯住和瞄準的目標(biāo)是什么?在設(shè)計實驗中,這個目標(biāo)就是實驗?zāi)康?。它可以引發(fā)我們的定向思維,在實驗?zāi)康牡囊I(lǐng)下,根據(jù)題目的要求和給出的條件,運用儲備知識和科學(xué)思維方法,分析相關(guān)物理情景,精心構(gòu)思實驗原理,確定需要測量的物理量,安排實驗方案和實驗操作程序,最后進行實驗數(shù)據(jù)記錄和處理實驗數(shù)據(jù)。
例:探究不同物質(zhì)的吸熱能力是否相同的實驗設(shè)計時,如果教師不給以恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),學(xué)生很難自主完成實驗設(shè)計。實際教學(xué)中可設(shè)置以下幾個問題逐層分析,化解難點。
(1)物質(zhì)的吸熱能力強弱通過哪些物理量的變化反映出來?
(2)物質(zhì)吸熱多少與哪些因素有關(guān)?
(3)物質(zhì)的吸熱能力與溫度的變化及其質(zhì)量的大小等因素都有關(guān),因此要研究物質(zhì)的吸熱能力與物質(zhì)的種類是否有關(guān)時,要采用什么方法?怎樣實現(xiàn)這些方法?
通過以上問題的分析,使學(xué)生認識到比較物質(zhì)的吸熱能力強弱,實質(zhì)上只需要用相同規(guī)格的加熱器材,加熱相同質(zhì)量的不同物質(zhì),升高相同的溫度,比較加熱時間的長短即可比較吸熱能力的強弱,根據(jù)這些條件學(xué)生即可自行選擇實驗器材,設(shè)計實驗表格需要記錄哪些數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上設(shè)計并完成實驗。
三、重視課外小實驗、小制作和小發(fā)明活動
開展課外小實驗、小制作、小發(fā)明活動,是培養(yǎng)和提高學(xué)生實驗設(shè)計能力的延續(xù)和補充。要想真正提高設(shè)計性實驗的教學(xué)效果,僅在課堂內(nèi)是不夠的,還必須輔之以生動活潑的課外小實驗、小制作和小發(fā)明活動,才能達到最佳效果。如在學(xué)了“光的色散”一節(jié)知識后,可以增設(shè)“室內(nèi)彩虹的形成”這一課外小實驗。學(xué)了磁場后,可增設(shè)“指南針制作”這一課外小制作等。因為在這些活動中,學(xué)生的手腳充分解放,思維充分活躍,更有利于充分發(fā)揮學(xué)生的潛能,激發(fā)靈感,實驗技能不知不覺中得到充分地開發(fā)和提高。
雖然教科書中課外小實驗和小制作,豐富了學(xué)生的課外實驗活動,但僅有書上的這些還不夠,教師在教學(xué)中還應(yīng)當(dāng)適時的補充一些。如主要利用礦泉水瓶借助其他輔助材料,可自行設(shè)計完成哪些實驗,說明了哪些物理原理。學(xué)生通過查閱資料,動腦思考,設(shè)計出幾十種實驗方案,涉及到力、熱、光等的許多知識點。通過類似的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦、勤于思考的好習(xí)慣,并且在實驗中,還培養(yǎng)了學(xué)生觀察、分析、整理、概括等能力。
四、重視科學(xué)調(diào)查
加強實驗設(shè)計能力教學(xué),是素質(zhì)教育的一個方面。設(shè)計一些只知實驗?zāi)康牟恢獙嶒灲Y(jié)論的設(shè)計性實驗,讓學(xué)生獨立設(shè)計實驗方案,獨立實驗和獨立撰寫實驗報告并獨立得出實驗結(jié)論,將使學(xué)生克服對老師過分依賴的習(xí)慣,以及提高學(xué)生對物理規(guī)律的理解和運用能力,能提高學(xué)生獨立創(chuàng)造能力和實際動手操作能力。不僅有利于物理思想和物理方法的形成,同時會養(yǎng)成科學(xué)而嚴謹?shù)乃季S習(xí)慣,激發(fā)探索自然規(guī)律的熱情。這可以通過分階段、有組織、有計劃、有目的地學(xué)生科學(xué)調(diào)查來得以實現(xiàn)。如在學(xué)習(xí)光的反射時,課后可布置學(xué)生對城市建設(shè)中的光污染現(xiàn)象進行調(diào)查,調(diào)查玻璃幕墻給居民的生活帶來哪些不便或危害?如何預(yù)防光污染?提出哪些合理化建議?
科學(xué)調(diào)查活動要求做到以下幾點:
(1)成立若干課外活動興趣小組,小組中的每一個成員都有明確的分工。
(2)教師要經(jīng)常性地指導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生如何完成自己的任務(wù)。
(3)將教材中設(shè)置的和教師自己補充的小實驗和小制作內(nèi)容,按教材知識的編排特點分階段以各小組為單位有計劃地組織實施,要求學(xué)生在課外獨立設(shè)計、獨立操作、獨立完成實驗報告或產(chǎn)品更新?lián)Q代制作。
關(guān)鍵詞 中美生物教材 實驗比較 細胞大小 物質(zhì)運輸關(guān)系
中圖分類號G633.91 文獻標(biāo)識碼B
新課程倡導(dǎo)以一本教材為本,多本教材作為參考,國外的教材也是一種良好的課程資源。
1 教材介紹
《Biology-Principles&Explorations》是美國Holt,Rinehart and Winston公司出版的高中生物教材。該教材的總體特點是教學(xué)設(shè)計的可視化以及對基礎(chǔ)知識、實驗技能和生物理念的高度重視。同時,此教材密切聯(lián)系生活,關(guān)注健康飲食和STS教育;注重介紹現(xiàn)代生物科技和熱點生物問題,注重對學(xué)生實驗技能和探究能力的培養(yǎng),其目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生以正確的方式看世界。教材一經(jīng)面世,就被許多國家選作教材或教學(xué)參考書,后經(jīng)過多次修訂,至今仍長盛不衰。
此外該教材中的實驗項目設(shè)置也很有特色,主要包括實驗室項目和拓展的實驗項目兩類,實驗室項目包括快速實驗室、數(shù)字實驗室、數(shù)學(xué)實驗室;拓展的實驗項目包括實驗設(shè)計、實驗室技術(shù)和交互探究。豐富多層次的實驗欄目和活動項目能夠滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、滲透STS教育、提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)具有重要作用。
目前我國國內(nèi)普遍采用的教材是經(jīng)全國中小學(xué)教材審定委員會2006年初審?fù)ㄟ^的普通高中課程標(biāo)準實驗教科書,共有5套,其中以人民教育出版社等編著的教材使用最為廣泛。人教版教材分模塊呈現(xiàn),由現(xiàn)代生物思想觀念統(tǒng)帥各個模塊,突出探究性學(xué)習(xí),強調(diào)核心基礎(chǔ)知識的掌握和應(yīng)用,將科學(xué)技術(shù)和社會的關(guān)系及科學(xué)史的發(fā)展過程貫穿于教材的各個章節(jié)。下面分析的是人民教育出版社普通高中課程標(biāo)準實驗教科書《生物1•分子與細胞》模塊“細胞大小與物質(zhì)運輸關(guān)系”這個實驗。
2 細胞大小與物質(zhì)運輸關(guān)系實驗的比較分析
“細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系”是人教版高中生物《必修1•分子與細胞》模塊第6章“細胞的生命歷程”中的第一節(jié)“細胞增殖”中的一個實驗,在HRW教材中是第一單元第四章“細胞及其生活的環(huán)境”中的實驗。該實驗在國內(nèi)外教材中位置較前,都屬于重點安排和設(shè)計的實驗。實驗內(nèi)容涉及到擴散、物質(zhì)表面積與體積比的計算、相對表面積與物質(zhì)擴散速率的關(guān)系、物質(zhì)進出細胞的效率與相對表面積成反比等知識點。
這個實驗可以設(shè)計成演示實驗、驗證性實驗以及探究性實驗等多種形式,又可以對動作技能進行多層次訓(xùn)練。以這個實驗為載體,可以讓學(xué)生通過探究,知道細胞不能無限長大的原因,明白了細胞分裂的必要性,再來學(xué)習(xí)“細胞分裂”,體現(xiàn)了知識的系統(tǒng)性。此外,本節(jié)內(nèi)容還與后續(xù)模塊中微生物的代謝、細胞進化有著緊密聯(lián)系。同時,通過本實驗可以提高學(xué)生的動手操作能力、探究能力、運用數(shù)學(xué)知識解決問題等多種能力,促進學(xué)生體會科學(xué)探究的思維過程和方法,培養(yǎng)學(xué)生嚴謹科學(xué)的態(tài)度和精神??傮w而言,中美教材中的這一實驗內(nèi)容不同主要體現(xiàn)在實驗類型和實驗過程上。
3 實驗欄目的比較分析
人教版教材中的這一實驗分為目的要求、材料用具、方法步驟、結(jié)論和討論五個部分,此外還以便簽的形式標(biāo)出了實驗中需要注意的問題;HRW教材則分為目標(biāo)、材料、化學(xué)安全性、實驗前的提示、步驟、分析與結(jié)論、思考題七部分,以下將分別進行比較分析。
3.1 實驗題目和目標(biāo)的比較分析
人教版教材的實驗題目為“細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系”;HRW教材為“細胞大小如何影響擴散作用?”,以疑問句來促進學(xué)生思考。
兩個教材實驗?zāi)繕?biāo)在教材都有列出。人教版教材的目標(biāo)通過探究細胞大小與物質(zhì)運輸關(guān)系,促進學(xué)生理解相對表面積對物質(zhì)運輸速率的影響,從而理解細胞不能無限長大的原因,在實驗過程中學(xué)會用數(shù)據(jù)表格分析問題,養(yǎng)成嚴謹科學(xué)的實驗態(tài)度,沒有明確分為技能目標(biāo)及知識目標(biāo)。而HRW教材的實驗?zāi)繕?biāo)分為技能和目標(biāo),技能是運用科學(xué)方法,收集、整理數(shù)據(jù)并作圖,目標(biāo)則為聯(lián)系細胞的大小和表面積與體積比之間的關(guān)系,并預(yù)測細胞的表面積與體積比如何影響物質(zhì)擴散進入細胞。兩個教材中這一實驗的目標(biāo)最終落腳點都在細胞大小與物質(zhì)擴散之間的關(guān)系上。
3.2 實驗原理和實驗材料的比較分析
兩個實驗原理都是顏色反應(yīng)。人教版教材的實驗原理是瓊脂塊(內(nèi)含酚酞)模擬細胞,NaOH模擬被細胞吸收的物質(zhì),因NaOH溶液遇到酚酞試液變粉紅色,了解NaOH擴散進入細胞的深度,比較不同體積的瓊脂塊“細胞”吸收物質(zhì)的速度,探究細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系。HRW教材則用粉紅色瓊脂塊(內(nèi)含堿性酚酞)模擬細胞,醋酸模擬被細胞吸收的物質(zhì),因醋酸溶液遇到酚酞后粉紅色褪去,根據(jù)褪去顏色的深度了解醋酸擴散進入細胞的深度,從而探究細胞大小如何影響擴散的。
兩個實驗材料用具大致相似,不同之處在于人教版教材把質(zhì)量分數(shù)為0.1%的NaOH溶液作為擴散進入瓊脂塊的顯色劑,HRW教材把醋酸作為擴散進入瓊脂塊的顯色劑,取材源于生活,同時材料旁附有圖片,使學(xué)生對實驗有直觀的認識。
3.3 實驗類型的比較分析
“細胞大小與物質(zhì)運輸關(guān)系”實驗在中美教材中的主要區(qū)別在于實驗類型的不同。人教版教材中的這一實驗,從探究活動的類型來看是一個模擬探究實驗,引用模型來解釋生物上的原理,也體現(xiàn)了新課標(biāo)對數(shù)學(xué)在生物上運用的重視。從探究的內(nèi)容來看,這個實驗屬于部分探究實驗,探究活動的問題已經(jīng)給出,探究的計劃已經(jīng)制定好,學(xué)生只需完成收集數(shù)據(jù)、并對數(shù)據(jù)進行概括和推理,實驗操作過程比較簡單,有利于學(xué)生當(dāng)堂完成,目的是促進學(xué)生對細胞不能無限增殖這一知識點的理解。
HRW教材中的這一實驗屬于“實驗設(shè)計”這個欄目,承載著培養(yǎng)學(xué)生探究能力的目標(biāo),是引導(dǎo)探究式實驗。教材沒有給出明確的實驗步驟,而是把探究性學(xué)習(xí)的過程分解為多個步驟,通過問題引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計實驗并實施,獲得數(shù)據(jù)后循序漸進地分析實驗結(jié)果,自主性強,難度更大。
3.4 實驗步驟的比較分析
人教版教材中的實驗步驟為:給出實驗步驟,根據(jù)步驟完成實驗,填表記錄數(shù)據(jù),分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論。實驗過程呈現(xiàn)簡單明確,實驗方法嚴謹科學(xué),是促進學(xué)生掌握科學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度很好的材料。
HRW教材中的實驗過程分為A、B、C三部分,教材沒有給出明確的實驗步驟,A部分是提出問題和設(shè)計實驗,B部分為實驗實施和實驗后的清理與回收。兩部分明確按照探究性學(xué)習(xí)的方式,把探究性學(xué)習(xí)的過程分解為多個步驟,讓學(xué)生自己根據(jù)問題設(shè)計實
驗,并引導(dǎo)學(xué)生思考設(shè)計時應(yīng)注意的問題,例如確定探究的問題和假設(shè)、如何確定醋在瓊脂塊中的面積等。B部分的實驗實施比較簡單,用紅色圖標(biāo)列出了注意事項,并引導(dǎo)學(xué)生制作表格記錄數(shù)據(jù)。實驗后的清理和回收告訴學(xué)生將實驗用后的溶液、瓊脂和用過的實驗材料投入指定的垃圾桶,不要隨意丟棄,把試驗臺清理干凈,將可以重復(fù)利用的實驗材料回歸原位。
3.5 實驗結(jié)論的比較分析
人教版教材實驗結(jié)果分析與結(jié)論部分主要是讓學(xué)生填表,并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作圖,得出瓊脂塊的表面積與體積之比和瓊脂塊大小之間的關(guān)系,再進一步得出物質(zhì)擴散(NaOH擴散)與細胞大小之間的關(guān)系,分析步驟嚴謹簡單,可以在較短的時間得出實驗結(jié)論,便于學(xué)生當(dāng)堂完成實驗,有利于教學(xué)效率的提高。
HRW教材中的實驗重視對實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)進行分析,從而得出實驗結(jié)論的過程,弱化對實驗步驟的關(guān)注。實驗結(jié)果分析的步驟層次感強,非常詳細,共9步:
①描述瓊脂塊表面的變化。
②運用數(shù)據(jù),以擴散距離(mm)作為縱軸,以相對表面積作為橫軸畫圖。
③根據(jù)②中的圖,做出相對表面積與物質(zhì)擴散距離關(guān)系的結(jié)論。
④以擴散速率(mm/分)作為縱軸,以相對表面積作為橫軸再次作圖。
⑤分析實驗結(jié)果:運用步驟④中的表格,做出相對表面積與物質(zhì)擴散速率關(guān)系的結(jié)論。
⑥估實驗方法:是否能夠忽略細胞的表面特征,把瓊脂塊簡化為細胞?
⑦計算:如果瓊脂塊的邊長為5cm、10cm,算出其相對表面積,比較哪一種瓊脂塊的更大。
⑧得出結(jié)論:細胞的大小是如何影響物質(zhì)擴散進入細胞的?
⑨進一步探究:想出一個關(guān)于細胞大小與擴散的新問題,并進一步探究。
通過以上9個步驟,讓學(xué)生運用數(shù)學(xué)的方法解決生物學(xué)問題,并知道科學(xué)探究的基本步驟和實驗結(jié)果的分析方法,強調(diào)運用數(shù)學(xué)中的圖形圖像逐步得出生物學(xué)結(jié)論。
3.6 實驗后思考題的比較分析
兩本教材實驗后的思考題差別較大。人教版教材實驗后的思考題有3道,需要學(xué)生計算分析,共同討論,得出細胞越大運輸效率越低的結(jié)論,利于學(xué)生學(xué)習(xí)隨后的“細胞分裂”內(nèi)容,局限于本節(jié)和本章內(nèi)容。三道思考題設(shè)置巧妙,逐步深入地探討細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系,將書本的前后知識聯(lián)系起來,融會貫通,理解現(xiàn)象與本質(zhì)的差異,發(fā)散學(xué)生的思維,激發(fā)學(xué)生的求知欲,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法。
HRW教材后的思考題需要學(xué)生查閱資料和網(wǎng)站,深入分析自主探索才能得出答案,題后附有相應(yīng)的網(wǎng)址供學(xué)生查閱,不局限于一節(jié)或一章的內(nèi)容,綜合性強。第1題需要學(xué)生查閱資料,聯(lián)系真核細胞與原核細胞的區(qū)別及物質(zhì)運輸特點進行分析;第2題考查了學(xué)生對基本知識的掌握情況,需要學(xué)生聯(lián)系不同物質(zhì)進入細胞的方式和特點進行分析。兩題突出了對學(xué)生綜合運用知識能力培養(yǎng)。與人教版教材中的討論相比,HRW教材中的資料查閱與分析屬于自主學(xué)習(xí),是另一種促進學(xué)生思維發(fā)展的方式。
4 結(jié)論與啟示
4.1 注重學(xué)科知識的綜合
人教版和HRW教材均注重學(xué)科間知識的綜合。人教版教材將此實驗與數(shù)學(xué)、化學(xué)知識聯(lián)系,學(xué)生需要知道化學(xué)知識中酚酞遇NaOH后顏色變化的原理,并會計算正方體和球體相對表面積,分析數(shù)據(jù)表格。HRW教材同樣需要學(xué)生用到醋酸遇粉色堿性酚酞褪色的化學(xué)原理及數(shù)學(xué)知識中正方體相對表面積的計算,并根據(jù)數(shù)據(jù)做出表格和圖像的數(shù)學(xué)方法。我國教材對實驗精度要求高,重視對實驗數(shù)據(jù)和誤差的分析,有利于培養(yǎng)學(xué)生認真嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
4.2 注重對學(xué)生探究能力的培養(yǎng)
人教版教材在這一實驗屬于部分環(huán)節(jié)的探究性學(xué)習(xí),沒有實驗設(shè)計環(huán)節(jié),探究主要體現(xiàn)在實驗實施和實驗后的分析與討論部分。實驗的實施過程嚴格按照步驟,科學(xué)記錄數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)得出實驗數(shù)據(jù),運用數(shù)據(jù)、表格比較、分析問題,并對結(jié)果進行分析和討論,利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力,促進學(xué)生之間的合作和交流。對于探究性學(xué)習(xí),人教版教材在不同部分和章節(jié)滲透探究性學(xué)習(xí)的理念,在不同的實驗呈現(xiàn)探究性學(xué)習(xí)的不同環(huán)節(jié),有些明確給出實驗步驟,利于課堂教學(xué)的展開,從整本教材的角度培養(yǎng)探究能力,更加高效,但不利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實驗設(shè)計能力、自我監(jiān)控能力的培養(yǎng)。
HRW教材通過問題,循序漸進地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實驗設(shè)計的方法及具體觀察指標(biāo)的確定和記錄,明確按照探究性學(xué)習(xí)的步驟提出問題要學(xué)生思考、討論,通過學(xué)生自己設(shè)計和修正實驗并加強對探究性實驗各個環(huán)節(jié)的落實,有利于學(xué)生掌握科學(xué)方法。教師在教學(xué)時,可以關(guān)注一些美國教材中的實驗設(shè)計,吸取其中可以利用的課程資源,增加一些操作性強,耗時少的探究性實驗,加強對學(xué)生探究能力的培養(yǎng)。
4.3 注重對學(xué)生實驗安全性和環(huán)保意識的培養(yǎng)
兩本教材均有關(guān)于實驗安全性的指示。人教版教材的步驟用嘆號圖標(biāo)及文字內(nèi)容,讓學(xué)生知道實驗過程中NaOH具有腐蝕性,防止對皮膚、眼睛及試驗臺傷害。相對而言,HRW教材中實驗安全性環(huán)節(jié)更加明確突出,實驗前專門列出“化學(xué)安全性”欄目,實驗后有專門的清潔與整理環(huán)節(jié),重視實驗藥品的回收與處理,從小處培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。
4.4 加強與現(xiàn)實生活的聯(lián)系
教材編者注重自主探究能力的培養(yǎng),有時不把實驗分析詳細表述出來,編者偏重于整體編寫思路,對每一個小局部難以做到精雕細琢,這都會留下了一些思考與分析的空間。所以,教材上的實驗分析往往有完善或改進之處,如果照本宣科地進行實驗(資料)分析,不一定嚴謹,可能給學(xué)生留下疑惑,達不到理想的教學(xué)效果。進行實驗分析的教學(xué),教師應(yīng)該遵循科學(xué)性原則先進行嚴謹、全面的實驗分析,找出實驗分析的關(guān)鍵點、盲點及拓展方向,然后依據(jù)正確的教學(xué)策略與教育教學(xué)理念進行教學(xué)設(shè)計,從細節(jié)著手巧設(shè)疑問、激活思維,引導(dǎo)質(zhì)疑、猜測、分析、類比、判斷。
2 設(shè)置有效問題引導(dǎo)實驗分析
培養(yǎng)思維能力是進行實驗分析的重要教學(xué)目標(biāo),實現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵是探究問題的有效性。教“細胞核”一節(jié)課做“資料1-黑白美西螈核移植實驗”的分析時,如果把“資料1”完整呈現(xiàn)后照本宣科地討論“問題1”,學(xué)生能不加深思地做出判斷而答出正確答案,思維的深度不夠、過程性不強。如果在呈現(xiàn)實驗方法之后、呈現(xiàn)結(jié)果之前追加一問:在實驗結(jié)果還未明顯顯現(xiàn)之前,你預(yù)測一下會有哪些可能的結(jié)果?可得出什么相應(yīng)的結(jié)論?結(jié)果學(xué)生答出了“黑色”、“白色”、“灰色”和“斑馬色”及對應(yīng)的結(jié)論,其中的“斑馬色”可能老師都沒有想到。教材的“問題1”有點誘導(dǎo)式提問的嫌疑,不是有效探究問題,追加的這一問,真正引發(fā)了學(xué)生思維,因為拓展了學(xué)生的思維空間、提高了思維強度。進行實驗分析的教學(xué)時,要注意設(shè)置有效問題引起對重要實驗現(xiàn)象或結(jié)果的質(zhì)疑與關(guān)注、引領(lǐng)學(xué)生明確思維的目標(biāo)指向,從而激活思維,拓展思維空間和突破思維的難點、盲點。
3 依據(jù)教學(xué)理念與學(xué)生素質(zhì)選擇教法
完成哺乳動物紅細胞的吸水與失水實驗的分析后,設(shè)問:如果將成熟的植物細胞置于不同濃度的外界溶液中,成熟的植物細胞會發(fā)生怎樣的變化?引導(dǎo)將紅細胞吸、失水原理遷移到植物細胞,以成熟植物細胞的細胞壁與原生質(zhì)層的結(jié)構(gòu)與生理特點為據(jù)進行分析,探討預(yù)測成熟植物細胞處于不同濃度溶液中時的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化,啟導(dǎo)“發(fā)現(xiàn)”質(zhì)壁分離及其復(fù)原現(xiàn)象。這樣的教學(xué)程序?qū)崿F(xiàn)了實驗情境與結(jié)果的遷移,跟先實驗后分析的教學(xué)程序比較,在訓(xùn)練學(xué)生的探究與分析能力方面更有效。先呈現(xiàn)實驗結(jié)果后分析解釋也是一種教法,偏重點不同和學(xué)習(xí)難度降低,因材施教而已。
4 先做鋪墊降低難度
生物學(xué)的實驗分析,往往要運用數(shù)理及化學(xué)原理,但其他課程學(xué)習(xí)某些相關(guān)原理比較靠后,因此,在引導(dǎo)進行實驗分析之前,要把相關(guān)原理交代清楚先做好鋪墊。例如分析過氧化氫在不同條件下的分解實驗,就要把活化分子和活化能等化學(xué)概念與原理交代清楚:化學(xué)反應(yīng)的進行,是常態(tài)分子吸收一定的能量后變成的活化分子,單位空間內(nèi)活化分子的比率增加,活化分子之間的有效碰撞增多,反應(yīng)速度加快。有些物質(zhì)分子要吸收較多的能量才能變成活化分子,反應(yīng)不易進行或速度慢。單位數(shù)量的物質(zhì)由常態(tài)分子轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨肿有枰哪芰拷凶龌罨埽↗/mol),有些物質(zhì)在催化劑的作用下改變了化學(xué)反應(yīng)的途徑,降低了活化能,使常態(tài)分子容易變成活化分子。
乙組與甲組比較,H2O2在加熱的條件下可以分解,是H2O2在加熱的條件下獲得了了能量,獲得一定能量后的H2O2分子變成了活化分子,能夠進行化學(xué)反應(yīng)。丙組加入FeCl3溶液,丁組加入的肝臟研磨液(過氧化氫酶)不能使H2O2分子獲得能量卻能使H2O2分子容易分解,是因為FeCl3和過氧化氫酶改變了反應(yīng)途徑,降低了活化能,使H2O2由常態(tài)分子轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蜻M行反應(yīng)的活化分子需要的能量變少。丁組的反應(yīng)速度顯著比丙組快,說明過氧化氫酶降低活化能的效果比FeCl3更顯著,在過氧化氫酶作用下,單位空間內(nèi)活化分子的數(shù)量更多,過氧化氫酶的催化效率更高。
如果不先做活化分子與活化能方面的鋪墊,引導(dǎo)學(xué)生進行實驗分析,只能是教師唱獨角戲。所謂的實驗分析,難以使學(xué)生獲得深刻的體驗體會,很可能就成了以實驗情境承載知識結(jié)論的傳授課。不過,對于基礎(chǔ)較差的學(xué)生也沒有必要把問題搞得太復(fù)雜。
1叢書實驗欄目的設(shè)計簡述
《科學(xué)啟蒙:地球科學(xué)》條理清晰,內(nèi)容豐富,分為1~6冊,對應(yīng)小學(xué)的6個年級,共包括了“天空與天氣”、“關(guān)愛地球”、“地球上的變化”、“太陽及其家族”、“我們的地球”、“地球和宇宙中的循環(huán)”、“地球和宇宙”、“水和天氣”、“地球及其資源”、“天文、天氣和氣候”、“觀測天空”、“永不停息的地球”等12個單元26個章節(jié)的內(nèi)容。該書情感鮮明、圖文并茂,表達方式生動有趣,尤其在地理實驗的設(shè)計與編排上,自始至終貫穿著“知識能力方法并重,動手動腦趣味無窮”的科學(xué)思想,符合小學(xué)階段學(xué)生的身心特點與社會發(fā)展需要,現(xiàn)以第4分冊為例,見表1。
在每一章節(jié)實驗中,均設(shè)置了“探索活動”這一欄目,并適當(dāng)根據(jù)內(nèi)容要求增設(shè)“小實驗”和“技能探究培養(yǎng)”等欄目。而在每一個“探索活動”中,都有“活動步驟”、“得出結(jié)論”和“進一步探究”等內(nèi)容,并在側(cè)欄提供了實驗所需“材料”和與活動相應(yīng)的圖片,如第2分冊第3章第1課“白天是如何變成黑夜的”這一探索活動設(shè)計,見表2。
2叢書實驗欄目的設(shè)計分析
2.1數(shù)量與類型豐富多樣
《科學(xué)啟蒙:地球科學(xué)》叢書共有6分冊,實驗活動數(shù)量和類型也豐富多樣。全書實驗部分共有“探索活動”85個,“小實驗”43個,以及“探究技能培養(yǎng)”18個,見表3。
大量而有效的實驗欄目設(shè)置,為學(xué)生提供了充足的自我學(xué)習(xí)與自我探究的時間和空間,便于學(xué)生利用課余時間自主摸索課本中更深層次的內(nèi)容,加深對知識的直觀理解。同時,通過一系列實驗欄目的設(shè)置,學(xué)生之間相互交流,師生之間相互探討,幫助學(xué)生從小培養(yǎng)團結(jié)協(xié)作的良好素養(yǎng),保障學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位。
2.2貼近生活易于操作
本套教材實驗內(nèi)容選材貼近實際,貼近生活。通過對生活中普遍存在的現(xiàn)象的觀察、探索和研究,得出自己的結(jié)論,從而學(xué)習(xí)新知?,F(xiàn)以第1分冊為例(見表4),不僅實驗的選材貼近生活,本書實驗所使用的動手材料也都來源于生活。如第6分冊第1章“探究技能培養(yǎng)”中所列的材料:大球(太陽)、未完全充滿氣的氣球(地球)和小球(月亮),實驗材料幾乎都觸手可得,括號中的提示語清晰明確,處處體現(xiàn)人文關(guān)懷,既符合小學(xué)生階段的認知能力,又培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力。同時,豐富的圖片資源為教學(xué)內(nèi)容的傳播也起到了良好的載體作用,生動形象的圖片設(shè)置,對于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,降低學(xué)生的理解難度,有著重要的意義。
2.3強調(diào)探究性
關(guān)鍵詞:高中化學(xué);實驗教學(xué);能力培養(yǎng)
中圖分類號:G642.423
在化學(xué)教學(xué)中運用實驗手段培養(yǎng)學(xué)生的能力化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。它通過教師演示實驗或組織學(xué)生親手實驗操作,能把書本知識由微觀變?yōu)楹暧^,把抽象變成具體,變無形為有形,使學(xué)生易于獲取多方面知識,鞏固學(xué)習(xí)成果,培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。那么就如何利用好各種實驗形式,使學(xué)生的能力全面得到發(fā)展,筆者談一點自己的觀點。
1、培養(yǎng)學(xué)生的理解能力?;瘜W(xué)教學(xué)過程,就其本質(zhì)而言,是學(xué)生在教師組織引導(dǎo)下,認識化學(xué)知識的過程,而技能、能力、方法和態(tài)度等都是通過這一化學(xué)認識過程來培養(yǎng)和訓(xùn)練的,在化學(xué)教學(xué)過程中要學(xué)生有效地掌握化學(xué)知識,就必須對化學(xué)知識的認識過程展開,以便學(xué)生把客觀形態(tài)的知識內(nèi)化為主觀形態(tài)的知識,使學(xué)生的學(xué)習(xí)成為有意義的學(xué)習(xí)。邊講邊實驗是實現(xiàn)認識過程展開的有效途徑,邊講邊實驗不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,增加實驗的探索性,使每一位學(xué)生都能看清楚實驗現(xiàn)象,而且便于了解化學(xué)概念和定律是怎樣在實驗的基礎(chǔ)上建立起來的,從而更加深刻地理解和牢固地掌握化學(xué)知識,例如學(xué)習(xí)質(zhì)量守恒定律,學(xué)生通過兩個實驗發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量未變化,然后教師總結(jié)歸納出經(jīng)過無數(shù)次實驗都發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量不變,即質(zhì)量守恒,教師再用原子模型啟發(fā)學(xué)生思考為什么化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒,這樣的教學(xué)過程,學(xué)生對質(zhì)量守恒定律印象深刻,教學(xué)效果好。1、培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。觀察是人們有效地探索世界、認識事物的一種極為重要的心理素質(zhì),是人們順利掌握知識完成某種活動的基本能力。演示實驗具有鮮明性、生動性和真實性,是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的重要手段。加強演示實驗,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實驗技能,是素質(zhì)教育的重要組成部分。在教學(xué)中我的做法是認真做好每一個演示實驗,挖掘?qū)嶒炈夭?、?chuàng)設(shè)情景,有的放矢地設(shè)置疑問,讓學(xué)生帶著問題去觀察、思考,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,如在做空氣中氧氣體積含量的測定,實驗時經(jīng)導(dǎo)管進入集氣瓶的水的體積達不到1/5的原因是什么?質(zhì)疑之后,引導(dǎo)學(xué)生討論,爭辯中極大地激發(fā)了學(xué)生的發(fā)散思維,由爭辯而得到結(jié)論,學(xué)生難以忘卻,水的體積達不到1/5的可能原因是:裝置不氣密;紅磷的量不足;集氣瓶的溫度未冷卻到室溫等。另外,由于化學(xué)實驗多數(shù)是在試管中進行,小小的試管中所發(fā)生的變化現(xiàn)象要讓后排學(xué)生看清楚是不可能的,這樣使后排的學(xué)生失去了應(yīng)有的興趣,在實驗過程中允許應(yīng)用實物投影儀,提高觀察的細微變化程度,使一般難以觀察的細微變化清晰的展現(xiàn)在全班同學(xué)的面前,演示實驗既生動、直觀、有趣、強烈的刺激了學(xué)生的感觀,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,并指導(dǎo)學(xué)生細心觀察,從觀察中獲得感性認識,培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力和思維能力。
3、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。創(chuàng)造能力是當(dāng)今社會人才最可貴的素質(zhì),創(chuàng)造能力是對學(xué)生素質(zhì)的較高要求,應(yīng)在平時教學(xué)中一點一滴的培養(yǎng)。上化學(xué)課離不開在課堂上演示或?qū)W生實驗,因為實驗生動、直觀,有趣的特點,所以學(xué)生不滿足于課堂上的那些完全通過看和有限的做,他們更有興趣自己操作,探究,所以適當(dāng)開展一些家庭小實驗,可以迎合他們的心理,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,而且可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性。家庭小實驗的開展并堅持下去,教師的引導(dǎo)是非常重要的,每次的家庭小實驗都是在教師的布置下進行的。首先啟發(fā)學(xué)生沿著實驗?zāi)康摹▽嶒炘恚獙嶒炗闷贰獙嶒灢襟E——可能發(fā)生的實驗現(xiàn)象——實驗得出的結(jié)論這個思路去設(shè)計實驗方案,其次結(jié)合實驗內(nèi)容提出幾個思考題,最后講清楚該實驗的注意事項,讓學(xué)生在做實驗前已經(jīng)心中有數(shù)。比如在學(xué)習(xí)了二氧化碳以后,要求學(xué)生做人呼吸中二氧化碳含量的對比家庭實驗,學(xué)生為完成這個實驗,首先學(xué)生用文字和裝置圖描述出自己的設(shè)計原理,然后學(xué)生自己從生活中找可用的東西作為儀器進行實驗,這樣不但鞏固了所學(xué)的知識,而且培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力和實驗技能,更重要的是學(xué)生在尋找儀器和藥品,以及進行實驗的過程中有了學(xué)生自己的創(chuàng)造和發(fā)明,因此,又培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造能力。當(dāng)然,家庭小實驗也存在不安全的因素,對一些沒有危險的可以讓學(xué)生帶回去做,而不安全的就不做,或帶到學(xué)校來做,以減少傷害事故
【關(guān)鍵詞】 實驗教學(xué) 物理教學(xué) 方法和手段 有效措施 提高能力
Experimental teaching is an important means of Physical Teaching
Ren Ping
【Abstract】
Physical experiment and its teaching in physics teaching is an important content, methods and means of experimental teaching and theory teaching; matching, is conducive to the students of physical concepts and laws properly established, deeply understand and consolidate control; experimental teaching helps to arouse the students' subjective initiative, is the important way of developing students intelligence; experimental teaching is to help students establish a correct outlook, develop scientific attitude and scientific style and effective measures.
【Keywords】Experimental teaching、Physics Teaching、Method and means、Effective measures、Improve ability
物理學(xué)的概念和規(guī)律大都從實驗出發(fā),在觀察實驗的基礎(chǔ)上經(jīng)過分析、綜合而總結(jié)、概括出來的,因此,實驗對學(xué)習(xí)物理極為重要。學(xué)生對每一個實驗都要認真弄懂實驗?zāi)康?、實驗原理,熟悉實驗器材、掌握實驗方法和實驗步驟,能分析、解釋實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論,能處理實驗中出現(xiàn)的非預(yù)期現(xiàn)象,培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新精神。同時,要注意收集教材中的隱性實驗。實際上,課本在講述某一知識點時,往往都由實驗引入或加以實驗驗證。
物理實驗可分為三類:演示實驗、學(xué)生實驗、課外實驗。
1.演示實驗教師要注重對學(xué)生的引導(dǎo)作用和自已的表率作用
教師通過演示實驗,不僅是為學(xué)生提供豐富的直觀的感性材料,而且為學(xué)生提供物理學(xué)科的研究方法,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。促進學(xué)生觀察能力和實驗?zāi)芰?,探索能力的發(fā)展,為學(xué)生的實驗操作提供示范,同時也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
在演示實驗過程中,教師通過實驗設(shè)計,巧妙地設(shè)置問題,新穎生動的表現(xiàn)形式,實際的操作的最佳效果以及示范動作的規(guī)范、準確,都可以給學(xué)生留下深刻的印象,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)的積極性。因此教師在教學(xué)過程中一定要注意演示實驗。
在演示實驗時,采取的一般的方法是:演示實驗的設(shè)計――引導(dǎo)學(xué)生觀察――演示過程中的操作的控制――歸納總結(jié)啟發(fā)思維。
演示實驗的設(shè)計要符合物理內(nèi)容的科學(xué)性和學(xué)生現(xiàn)有的知識水平,來制定演示實驗的操作步驟。教師在實驗中的操作控制,主要是根據(jù)演示實驗的目的和學(xué)生的具體的反應(yīng)情況來有效地控制演示的快慢、次數(shù)、方向、位置等等。演示的實驗現(xiàn)象要便于學(xué)生進行分析和概括。
要帶著問題認真觀察、思考教師演示實驗。注意實驗功能:一是建立和解釋概念。二是建立和驗證規(guī)律。
2.在學(xué)生實驗要注重學(xué)生的動手動腦能力和教師的輔導(dǎo)作用
學(xué)生實驗也是課堂上提高學(xué)生實驗?zāi)芰Φ牧硪环N有效途徑,是學(xué)生把所學(xué)到的知識應(yīng)用到解決實際問題上來,是訓(xùn)練學(xué)生動手能力、分析問題、解決問題能力的重要的環(huán)節(jié)。但是現(xiàn)在學(xué)生實驗的常規(guī)方法是:教師先講解本實驗的實驗?zāi)康?、實驗的原理、實驗的過程以及實驗中要注意的事項,然后是教師把這個實驗給學(xué)生演示一遍,最后學(xué)生根據(jù)剛才教師所講的和演示的有關(guān)的知識,自已再重復(fù)一遍,得出實驗的結(jié)論。分析一下學(xué)生實驗的過程可以發(fā)現(xiàn),學(xué)生在整個實驗的過程中,其實學(xué)生只是機械地重復(fù),完全處在被動接受的地位。因此要想提高學(xué)生的實驗?zāi)芰?,首先要從改變學(xué)生實驗方法上入手,改變的著眼點是如何在實驗中充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,讓學(xué)生把學(xué)到的物理知識用來解決實際問題。一般的方法是:教師的實驗前的指導(dǎo)――學(xué)生實驗設(shè)計――學(xué)生設(shè)計情況反饋及實驗――學(xué)生實驗的總評。
教師實驗前的指導(dǎo):在學(xué)生課外預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)之上,教師對實驗的原理、實驗的過程及在本實驗中要注意的事項講清楚。學(xué)生可以在自已預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上,結(jié)合教師的所講解的知識,解決實驗預(yù)習(xí)中的一些疑難問題。
學(xué)生的設(shè)計:在學(xué)生明白了實驗的目的、原理以后,這時不要讓學(xué)生急于做實驗,而是讓學(xué)生根據(jù)本實驗的原理,要求學(xué)生設(shè)計一下實驗所需的電路和所需的實驗的器材等,特別跟學(xué)生說明,不要局限于教材上的實驗電路或?qū)嶒炂鞑?。這樣安排的目的,讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體。
在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上,先了解儀器的構(gòu)造、原理并學(xué)會使用,然后用其探索、驗證規(guī)律,培養(yǎng)自己的獨立工作能力。
最后是課外實驗,要結(jié)合課堂所學(xué),根據(jù)條件自己做一些簡單實驗,培養(yǎng)自己的動手能力。
教師在實驗教學(xué)中應(yīng)注意的幾個方面:
2.1 突出實驗在學(xué)科中的地位
物理學(xué)科是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,一些概念的建立與規(guī)律的發(fā)現(xiàn),都以實驗事實為依據(jù)。實驗是這門學(xué)科的重要研究方法,只有重視實驗,才能使科學(xué)教學(xué)獲得成功,學(xué)生只有通過實驗觀察物理事實,才能真正理解和掌握知識。利用青少年強烈的好勝心理,讓他們參與實驗的設(shè)計,做實驗的過程,在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題,通過努力去解決問題,當(dāng)他們求得知識后,這種勝利者心理就得到了滿足,因而增添了學(xué)習(xí)興趣,強化了學(xué)習(xí)動力。體驗是青少年在實踐活動中親身經(jīng)歷的一種心理活動,科學(xué)比較貼近生活實際,具有很強的知識性、現(xiàn)實性和趣味性。因此,它以豐富的內(nèi)容提供教學(xué)中誘發(fā)學(xué)生情趣和動機的酵母。新教材還抓住了學(xué)生情緒易變、起伏較大的心理、生理特點,要求以“活的東西去教活的學(xué)生”,這就要求學(xué)生通過實驗來培養(yǎng)學(xué)生持久的學(xué)習(xí)興趣,全面提高他們的素質(zhì)和能力。
2.2 明確實驗的目的
實驗的真正意圖在于強調(diào)學(xué)生要親自動手去做。讓學(xué)生親自動手,親身體驗整個實驗的原理、設(shè)計、完成、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等。在這一過程中,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、嚴密的思維習(xí)慣、獨立思考的能力和優(yōu)化設(shè)計能力。每到實驗課時,學(xué)生都很積極很興奮,很想在實驗室里去親自驗證教材上的實驗現(xiàn)象。所以,教師要對每一次實驗作充分的準備,盡可能的使學(xué)生覺得實驗課有收獲有意思,始終如一的對實驗保持一種濃厚的興趣。
2.3 理解實驗的意義
加強實驗是科學(xué)教育本質(zhì)的自然回歸,符合素質(zhì)教育的理論和實踐的要求.實驗滲透著方法教育,對養(yǎng)成良好習(xí)慣,訓(xùn)練意志品質(zhì)有積極作用,是提高素質(zhì)的重要途徑。演示實驗生動有趣,易形成懸念;它在創(chuàng)設(shè)問題情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強學(xué)生在學(xué)習(xí)中的積極性和主動性,引導(dǎo)學(xué)生追根求源探索知識上有極其重要的作用。在分析浮力產(chǎn)生的原因一節(jié)中,先用一蠟塊投入水中,蠟塊漂浮在水面上,再將蠟塊緊按在容器底上,蠟塊卻不上浮,學(xué)生一定想弄清真正的原因。所以,教師要千方百計做好演示實驗。物理教育學(xué)家朱正元先生說過,物理概念、規(guī)律等一些理論的東西往往是“千言萬語說不清,一看實驗便分明”。學(xué)生不用壓強計做“研究液體的壓強”的實驗,怎么能理解液體內(nèi)部有壓強及其規(guī)律呢?不做“透鏡成像實驗”,學(xué)生無法理解成像規(guī)律,即使強行記住,也會是枯躁無味的,甚至可能懷疑它的正確性;不做“小車從斜面上滾下實驗”,學(xué)生對“力是維持運動狀態(tài)的原因”這個錯誤的感知難以改正;不動手做“安裝直流電動機模型”實驗,對線圈的平衡位置、摩擦、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的認識難以深刻;不完成“制做并研究電磁鐵的作用”實驗,對電磁繼電器、電鈴、電話的工作原理理解就不會深入。
物理實驗及其教學(xué)是物理教學(xué)的一個重要內(nèi)容,方法和手段;實驗教學(xué)與理論講授相配合,有利于學(xué)生對物理概念和規(guī)律的正確建立,深刻理解和鞏固掌握;實驗教學(xué)有利于調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,是發(fā)展學(xué)生智能的重要途徑;實驗教學(xué)是幫助學(xué)生樹立正確觀點,養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)的有效措施。
實施物理實驗教學(xué),可以達到以下幾個目的:
2.3.1 實驗探索物理規(guī)律,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
實驗具有趣味性,它能充分運用學(xué)生的各種感官,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣?,F(xiàn)代認知心理學(xué)認為,興趣是產(chǎn)生動機的重要條件,是人類認識客觀世界的一種心理表現(xiàn),是一個人獲得知識,開闊視野,推動學(xué)習(xí)的一種內(nèi)部強勁的動力.因此,在物理教學(xué)過程中,通過實驗為學(xué)生展現(xiàn)出生動直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境,將極大地吸引學(xué)生的注意力,有利于學(xué)生去研究物理現(xiàn)象,探索物理規(guī)律,激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。
物理課本中有許多物理規(guī)律的探索和得出是建立在物理實驗基礎(chǔ)上的。
2.3.2 實驗驗證規(guī)律,夯實重點,突破教學(xué)難點
物理概念的形成和規(guī)律的建立,離不開實驗事實的探討和驗證.物理實驗?zāi)軌騽?chuàng)造出確實的,排除干擾的物理環(huán)境,學(xué)生在這種實驗環(huán)境下,在教師的啟發(fā)下,通過觀察,思考獲取最典型的物理環(huán)境,通過最簡捷的思維活動建立概念,總結(jié)規(guī)律,并把理論運用于實驗,這對中學(xué)生來說,可對物理基礎(chǔ)知識獲得比較深入,牢固的掌握和初步的運用。
3.通過實驗教學(xué),體現(xiàn)設(shè)計思想,訓(xùn)練思維方法
3.1 轉(zhuǎn)換法
物理學(xué)科是一門精確的定量化的學(xué)科,在物理實驗中需要準確地測定物理量,但許多物理特征,過程或物理量要想直接觀測有困難,可以把所要觀測的變量轉(zhuǎn)換成其他間接觀察和測量,這就是轉(zhuǎn)換法。
3.2 比較法
比較法就是在一定的實驗條件下找出研究對象之間的同一性和差異性。比較是認識事物的基礎(chǔ),因而廣泛用于物理實驗中,從而來探索物理規(guī)律。
3.3 控制變量法
在物理實驗操作過程中,往往存在著多種變化的因素,為了研究它們之間的關(guān)系可以控制一些不變量,依次研究某一因素的影響,這種方法稱之為控制變量法。控制條件是為了創(chuàng)設(shè)有利于物理規(guī)則推導(dǎo)的物理環(huán)境,突出反映研究對象本質(zhì)的物理量間的關(guān)系,以進行有目的研究。
4.開展課外小實驗活動,培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力
豐富有趣的課外小實驗活動,極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,加深了對物理概念和規(guī)律的理解,同時提高了動手操作和手腦并用的能力,對學(xué)生智力開發(fā)不無裨益。