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关键词:实验教学;科学方法;渗透;策略
2011年,教育部在对初中物理课程标准进行修订时,提出了通过物理课程的实施注重提升学生的科学素养以及应对未来社会挑战能力的指导思想。物理学实验是人类认识世界的一种重要活动,是进行科学研究的基础,而实验教学是塑造学生科学素养的重要过程。随着课程改革的不断深入,科学方法的教育越来越受到人们的重视,如何在实验中通过科学方法的渗透让学生建立起清晰的科学探究模型、丰富的解决问题方法、具备一定的科学素养是广大物理教师应该注重研究的方向和课题。
一、实验教学中渗透科学方法存在的普遍性问题
1.思想重视不足
在现行的初中升学选拔的机制下,物理教学的评价仍然以纸笔测验来反应,这一方式是以“知识与技能”这一维度目标的考查占大部分。这样一来物理教师为了保证教学成绩,不得不围绕历年纸笔测验的经验来指导课堂教学,而对繁琐又耗时的分组实验多采用演示、视频实验、课件实验来搪塞,有的甚至以讲授来代替实验,在思想上不重视实验教学,更谈不上在实验教学中对学生科学方法的传授和培养。
2.科学思路不明
物理学史的发展,除了积累了丰富的物理理论知识外,还在科学探索中形成了有效的科学方法,这些方法为世界科技的进步和未来科技的发展奠定了宝贵的实践基础。而目前却有相当部分物理教师在实验教学中未能掌握正确的科学方法,实验时出现实验目的不明确、实验方案不合理、科学方法不明显等问题。
3.方法渗透不准
物理实验中可以渗透使用的科学方法很多,比如,控制变量法、物理模型法、等效替代法、理想实验法、归纳分析、对比法、转换法、放大法、平衡法、积累法等。在实验教学中,有些实验的方法比较明确单一,有些实验中却包含着多种方法的综合运用,有些注重在设计方案环节突出科学方法,有些是在操作过程或是数据分析中运用了科学方法,而教师在实践中往往会过多地突出某一方法的运用,或者一些方法在实验的不同阶段中相互混淆把握
不准。
二、实验教学中渗透科学方法应遵循的原则
“实验不仅是学习和研究物理学的重要方法,还是运用物理学解决其他问题的重要手段。”科学方法不是教出来的,而要遵循一定的原则让学生在实验活动中体验、感悟和内化。
1.渐进性原则
学生刚开始接触物理实验时应以建立兴趣为主,在实验的设计中以渗透单一的科学方法为宜,把重点放在仪器的使用和物理现象的观察上,尝试让学生进行简单的归纳与分析。随着实验活动的不断深入,学生思维水平的提高,学生积累了一定的实践经验,这时应逐步提高对实验的过程性管理和要求,让学生从实验中学会运用科学方法的思维,使学生对科学方法的认识从感性渐进到理性、从经验渐进到理论的层级上来。
2.整体性原则
物理实验绝不是单个科学方法的体现,多数初中物理实验综合应用了各种科学方法,“不同的科学方法共同作用、相互支撑,这就要求教师权衡一个知识点突出了哪种方法,有选择地突出一些科学方法的同时兼顾其他。”因此不管是教师的演示实验还是学生的分组实验,我们都应该从这整体上考虑,把握教材所关注的重点方法进行渗透。
3.教与学统一的原则
科学方法绝不是“教”出来的,皮亚杰的建构主义理论强调的是学生对知识的主动探索、主动发现和主动建构,而不是把知识从教师头脑中传送到学生的笔记本上,学生科学素养的提高主要在于他在实验中获得知识和能力的方式。“教”是一种直接而比较系统的方式,但它容易导致学生机械地记忆而不能正确理解和运用;学生主动实验的过程就是“学”方法的过程,在实验探究中主动发现问题、主动学习科学方法、主动思考解决问题的办法更容易把所体验和学习到的科学方法转化为终身的素养,所以,应该把“教”实验与“学”实验统一起来,取长补短。
三、实验教学中渗透科学方法的教学策略
1.利用问题设计渗透科学方法
初中生的思维正处在一个从直观感性思维渐进到抽象理性思维的初级阶段,这就要求物理教师要善于利用引导式的讲授方法来开启学生的智慧,切忌使用填鸭式的灌输,特别是科学方法的传授。笔者所在地区的教研部门这几年以科学探究中的问题设计开展了丰富的研究,达成了利用问题设计来渗透科学方法是行之有效的策略之一。学生在问题引领下很容易发现实验中所需要解决的问题以及如何解决这些问题,而在解决问题过程中自然形成了要用科学方法的意识,此时教师再将应用到的科学方法进行归纳,让学生在解决问题的过程中将这些方法内化为科学方法。
例如,在进行《牛顿第一定律》实验时进行了这样的问题设计:
演示:用手推动小车在桌面上运动一段距离后停下来。
师问:“小车为什么会停下来?”
生答:“受到桌面对它的摩擦阻力。”
师问:“如何让小车在桌面上运动得更远呢?”
生答:“用更大的力推小车”“用更轻的小车”“减小桌面的摩擦力”等。
老师引导学生分析得出影响小车运动距离的因素有:小车的初速度、小车的质量和小车受到的摩擦力等。
师追问:“我们要怎样证明小车运动距离与受摩擦阻力的关系呢?”
生讨论后回答:“改变桌面的粗糙程度”“要用同一辆小车”、“要用相同的力推小车”…
通过这三个问题,引导学生意识到:小车运动距离受多个因素的影响,而为了探究运动距离与受摩擦阻力的关系必须控制其他的因素保持不变,进而就要解决如何控制小车质量和初始运动速度等这些变量的问题,在解决这些问题过程中教师引出控制变量的概念,渗透控制变量这一科学方法。
2.利用演示实验渗透科学方法
演示实验除了具有引出物理现象、证明物理规律或作为课题导入部分的功能外,笔者认为,有些实验有必要由老师先进行演示,并在演示过程中直接引出科学方法,让学生在老师的示范下理解这些科学方法的运用。比如,在探究影响电流做功的因素这个实验中,学生已经熟练掌握了控制变量的方法,但这个实验的难点之一却是如何应用转换法让学生直观地比较电流做功的多少,为此教师可进行不同电热丝给等质量的两杯煤油加热的演示实验,让学生观察两支温度计的示数来比较电流做功的多少,而在演示过程中通过对温度计作用的分析引出转换法,让学生明白有些实验的现象不容易观察,需要借助一定的材料或现象把它转换成明显能观察到的现象也是物理研究常用的科学方法。
3.利用数据分析渗透科学方法
实验后要对数据进行处理得出结论,而对实验数据的处理也要渗透适合的科学方法,比如,算术平均法、比值归纳法、图像分析法等。对实验要分析的数据可以是预期的数据也可以是实验得到的数据,我们可以利用记录数据的表格设计巧妙地渗透科学
方法。
例如,为了探究滑动摩擦力与压力大小关系,我们可以事先设计这样一张空表(如下),表中空白部分的“接触面”和“压力”两列是这个实验中预期的数据,在实验前可以填写。当我们把这样的空表展示给学生并要求学生讨论思考后填写前两列可能的数据或内容时,学生会推测:“老师究竟要我在这两列中填写什么呢?”在这样的好奇心的驱动下学生自然会思考实验的过程,而表格中的“接触面”一列就已经体现了控制变量的科学思想。
综上所述,虽然初中物理教材中针对科学方法的表达相对比较隐蔽,但却又贯穿着整个初中物理的学习过程;虽然教材中没有明确的科学方法的定义,但教师在教学过程中还是有责任将科学方法的教育渗透到每个实验中,让学生通过实验不仅掌握了物理知识、探索了物理规律,更重要的是培养了他们科学思维的习惯和方法,为下一阶段的学习奠定终身受用的基础。
参考文献:
一、 物理实验教学课前设计不尽合理及解决方法
实验教学设计是实验教师为将要进行的实验教学勾画的计划书、课堂的路线图,是课堂教学工作的前奏,它要主题明确,结构清晰。虽然实验过程中有一定的偏差,但正常情况下没有多大的变化,这是课堂教学效果的高效优质的保证。但在很多情况下,实验效率低、教学效果不好,是由教师对教材的学习与研究不足造成的,同时教师在这方面的不足又影响和约束了其在课堂上的驾驭能力,并给我们带来许多无法预料的“麻烦”,直接了影响课堂教学效果。所以,教师在准备实验教学设计前,必须仔细钻研课本,全面了解设计的内容,理清课本的知识脉络及与之相关的知识,以适应学生的实验课堂,随时解决实验过程中出现的各种问题。例如九年级探究通过导体的电流与电压、电阻的关系的教学课前设计,本节的主要任务是:(1)了解导体中的电流与电压和电阻有关。(2)学习如何寻找各物理量间的关系。本节课是九年级物理学的一个转折,有承上启下的作用,知识点很简单,但学生很难理解,需要我们按照教材的思路,让学生一步一步去理解。因此,我们在准备实验前,就需要对上下知识点有很深的理解。首先让学生去猜想,分组进行讨论和设计实验步骤及表格;其次按照设计好的方案进行分组实验并将实验数据记录在表格中(实验期间,教师巡视点拨,提示学生注意器材上的铭牌及如何用控制变量法控制电压;为了归纳出电流与电压、电阻的定量关系,每次实验的数据不能少于三组);最后分析与讨论得出实验结论,评估本组实验设计与操作有无失误与不妥,并与其他组进行交流。这样,既让学生体验了探究过程,达到了学生动脑、动口、动手的能力,又让学生在轻松愉快的环境中掌握了知识。在实验讨论过程中,有部分学生对器材上的铭牌含义和为什么每次实验的数据不能少于三组不理解,这就需要教师用事实和原因来帮助学生理解。总之,各个实验器材都需要教师在课前作精心准备,以避免在实验过程中出现不必要的麻烦。
二、在实验教学中对学生的实验兴趣的激发和实验方法的指导
俗话说:“兴趣是好的老师。”如果一个学生真正对物理实验感兴趣,感觉物理学科很有用的话,就会主动投入到物理的学习中。作为物理教师,我们应该充分发掘物理学科尤其是实验资源,让学生感到物理的新奇与魅力,这样,学生有了浓厚的学习兴趣,就具备了内在的动机,再加上适当的方法指导,就能激发他们的学习热情,提高课堂教学效率。例如在新学期刚开始的时候,为了激发学生的兴趣,我利用学生的好奇心理,精心设计了几个小实验。由于学生平时做实验少之又少,他们对这几个小实验感到很新奇、很有吸引力,且所做的实验都是和课本有紧密联系的,使他们通过实验既提高了学习兴趣,又满足了好奇心。另外,初中生活泼好动,好胜心强,喜欢表现,所以在课堂上我采取分组竞赛的方式组织课堂教学,不仅能激发他们的学习热情,活跃课堂气氛,还能培养他们的集体主义精神。在竞赛中,我及时巡查并给予每组适当的点拨,让他们比一比、赛一赛,看哪一组实力强,并在课后给冠军小组发获奖标志。比如在做压强实验时,本实验有一定的难度,为此,各个小组在激烈的讨论中积极寻求结论,然后争先恐后地回答,并急切等待正确结论的公布,好享受成功的喜悦……在这样的活动中,充分调动了学生动口、动手、动脑的能力。
三、实验教师还要善于自我反思并勇于创新
同样的教学内容次数多了,时间久了,就会在有意无意之间形成教学经验,这些经验常有明显的个人认知特点和行为习惯,有一定的局限性,是很明显的,即单独依靠经验教学,将实验当做一个操作性活动或简单的重复活动,凭自己的直觉从事教学,认为自己的教学行为传递的信息与学生领会的相同,认为自己已经教了许多年物理(实验),经验丰富,绝对准确、合理。实际上,这样做往往是不准确的,因为师生间在物理知识实验活动经验、社会生活阅历等方面的差异使得这样的感觉通常是不可靠的,甚至是错误。这方面的例子可以举很多,如“探究怎样使两个小灯泡亮起来”,本实验的目的:(1)通过实验探究加深对串联电路、并联电路的理解,并能增强识别串联、并联电路的能力;(2)从实验成功的喜悦中获得知识,培养动手能力,为以后的电学实验打下基础。实验器材预先准备好。师:下面我们用实验方法来探究怎样使两个小电灯亮起来?教师边说边演示,演示完毕,分小组做实验,大家边做边讨论实验要求,师巡回指导。师:要使两个小电灯亮起来,有几种不同的连接方法?学生:两种。师:哪两种?生:一种是把小电灯顺次连接起来的电路,叫串联电路;另一种是把小电灯并列连接起来的电路,叫并联电路。师引导学生概括出实验结论。反思:分析这个教学片断,我们不难发现,教师为了顺利达成自己预定的教学目标,事先为学生安排好了探索思路,并限定了学生的探索方向,表面看学生确实是动手动脑了,是在“做中学”,但问题的关键是探究的整个过程都是教师预设的,学生没有任何自,有的只是执行教师的指令,在按图索骥地操作。可以说,这种没有独立思考的操作将学生沦为了工具,不是真正意义上的探究,不利于学生创新意识和实践能力的培养。
关键词:实验教学;教学模式;素质教育;教师素质;措施
一、引言
物理学是一门以实验为基础的自然科学,回顾物理的发展史,可以看出物理实验自始至终都占有极其重要的地位和作用。在中学的各门课程中,物理课在提高学生的科学素质方面起着无可替代的作用,实验在物理教学中更是占有举足轻重的地位。加强实验教学,提高物理教学效果和开发学生的创新能力,在提高素质教育的今天,显得更加突出、尤为重要。
二、实验教学在初中物理教学中的重要作用
(一)实验是物理教学的重要基础。
在物理教学中,运用实验的目的主要在于给学生学习物理创造一个良好的环境,使学生能主动地获取物理知识和发展能力,促进学生科学品质和世界观的形成,同时通过学生分组实验,使学生掌握实验的基础知识和基本方法,培养他们的实验技能。
(二)实验是物理教学的重要内容。
物理实验本身就是物理学不可分割的重要内容,物理概念、物理定律的获得、物理公式的总结和推导都离不开物理实验。例如:力学中的牛顿第一定律、功的原理;电学中的欧姆定律、焦耳定律;光学中的反射定律、折射定律等物理概念、定律、原理及公式,都是在物理实验的基础上获得的。在物理教学中为了使学生轻松理解和掌握物理概念、定律、原理及公式,教师若采用实验方法来解决相关问题,将会达到事半功倍的效果。
(三)实验是培养和激发学生学习物理兴趣的有效方法。
俗话说:“兴趣是最好的老师”,学生有了学习物理的兴趣,相当于物理教学成功了一半,如果在教学过程中多采用实验教学,不仅能够向学生提供大量的感性材料,可大大提高学生的知识水平和经验,加深对教材的理解,拓宽他们的知识面和知识广度,而且更加可以通过实验教学来揭示客观事物的本质特征和规律,而实验往往直观形象、生动活泼、理论联系实际,很容易激发学生的学习兴趣和求知欲。
(四)实验是培养学生能力的手段。
实验可以培养学生的观察能力、思维能力、发现问题、分析问题和解决问题的能力;可以培养学生基本的实验能力和动手能力,进一步培养他们独立工作的能力和创新能力。也可以使学生进一步理解物理概念和定律,正确而深刻地领会物理知识。
鉴于实验教学在物理教学中的地位和作用,我们不仅应该重视实验,而且应该在整个物理教学中认真贯彻以实验为基础的原则。
三、目前,农村学校初中物理实验教学的状况
(一)基本情况调查。
目前,在部分农村乡镇办中学中,课本上所要求的学生分组实验、教师演示实验完成情况较差,这包括数量上和质量上。不少学校的物理实验数量达不到教学大纲的要求,甚至有相当一部分学校,基本上一个学生分组实验都不做,即使有的学校按要求完成了,但是实验教学的效果往往不如人意。
(二)实验经费投入不足,硬件设施不完善,仪器配备短缺限制了物理实验教学的开展。
目前,还有很多农村学校虽然名义上设有物理实验室和仪器室,但通常都是一室多用。物理实验室、化学实验室、生物实验室共用,物理仪器、化学药品、生物标本也混放在一起,引起物理仪器、生物标本严重腐蚀,提前报废,更有甚者有部分学校,由于扩大招生,学校的校舍比较紧张,就把物理实验室改为教室或学校会议室,使学生分组实验无法开展。实验仪器配备也严重不足,学校类别是二类的学校,实验室及实验仪器配备还没有达到三类学校的标准,利用现有的实验器材,远远不能解决初中物理实验教学之需,且现有的实验器材损坏严重,不少器材缺胳膊少脚,多数器材老化、腐蚀,使得物理实验教学不能有序进行。目前很多实验设备都是几年前“普九”“普实”验收时根据旧教材的实验配备的,新教材安排的实验活动很多不能开展。一些实验探究活动,如:研究电磁感应现象、焦耳定律、探究海波的熔化实验等都不能正常开展。
(三)片面追求升学率,重理论、轻实验。
为了使学生在考试中取得一个高分数,教学方法普遍采用讲授法,有的教师甚至认为学生不会做实验不要紧,只要会动笔考实验就行,由此而引发了“做实验不如讲实验,讲实验不如背实验”的错误做法。一些物理教师之所以会放弃运用实验的直观教学方法,是因为他们认为这样做既节省了时间,又便于突出和促进学生把握有关实验的知识要点,继而提高所谓的教学效率。其实这样教出来的学生一但遇到实际问题,就束手无策,不知如何动手。
(四)实验教学模式僵化、教学方法欠佳。
农村初中的物理实验教学无论是验证性实验还是探究性实验,其实验教学环节几乎相同,即学生模仿老师的演示或照着黑板上写的实验步骤按部就班地进行操作,学生只是机械盲目地进行操作,对于为什么要这样做,学生不知道,学生所关注的是结论而不是过程。现阶段往往是一个班的学生同一时间做同一个实验,用同一种方法,相同的仪器,都要在规定的时间内做完,得出同一个结论。这样就有可能导致部分学生看别人怎么做,自己就怎么做,特别是在我们农村中学,由于实验条件的限制,一个班有70多个学生,而一个学生实验最多也只能分成8个组,这就导致一个组有8-9个学生合做实验,有部分学生只能在旁边看,不能亲自动手做,当然也不关心实验观察,不记录有关数据,更谈不上去思考,这种教学模式不利于提高学生发现问题,解决问题的能力、不利于引导学生突破思维定势、不利于学生创新思维方法的养成、不利于学生智力的发展。
(五)实验考核方式,不利于实验教学的开展。
在现在的中考物理科考试中,虽然把物理实验操作考试列入物理考试当中,但考试成绩实行等级划分,即只分为“达标”和“不达标”两个等级,也没有把考试成绩加入中考总分,只是作为示范性高中录取新生的一个参考,试想农村初中学校能有几个学生能进到市示范性高中就读呢?所以目前实行的理化实验操作考试对促进实验教学作用不大,学校领导、老师、学生没有引起足够的重视。现在考试的形式主要体现在笔试检查学生对实验的记忆和理解运用情况,学生的实验探究能力、操作能力并不能真正在有限的卷面上反映出来,导致出现学生背实验,纸上谈实验的状况,教师也会淡漠物理实验的教学。
(六)领导不重视,师资配备不足。
本人工作十几年来,学校物理实验室的管理人员换了一个又一个,教务员、图书室管理人员、体育室管理人员、饭堂工作人员等都先后管过实验室,但从没有出现过专职的实验管理人员,最好的情况是物理教师兼任了。他们的职责就是拿钥匙开开门、扫扫地,上级检查时造造材料,做实验都得任课教师亲自准备。这样一支队伍,维持日常教学已经挺费劲,要全面实行实验准备、实验及实验后的仪器整理和维修就恐怕是勉为其难了。
(七)教师教学观念陈旧,自身素养跟不上。
首先是教师的思想观念问题,在农村学校,由于教学条件较差,教学任务沉重,使得部分教师在思想上淡漠了新课标、新教材、新教法,更谈不上费时费力地组织学生进行实验教学,导致教师在实验教学的组织上,在教学过程中,在物理成绩的考核上都存在问题,导致实验教学形式单一,陈旧,为完成教学任务而安排实验,实验没有计划,没有目的,缺乏系统性,这样很难培养学生的动手能力。
其次教师素质的高低直接决定着物理实验教学的质量,从目前初中物理教师的队伍来看,呈现专业化教师偏少,课时负担过重的现象。农村初中不少学校,有些物理教师因为年龄偏大、从教时间长,传统的物理实验教学观念难以割舍,对新课程改革推行的教学方法抱有成见。对于从教时间较短,经验不够丰富的年轻教师,对新的教学方法热情很高,但是如果课堂教学没有达到心目中的效果,便会心灰意冷,缺乏激情,这些都会影响到实验教学的推进。
四、促进初中物理实验教学的措施
针对目前实验教学存在的问题,要转变物理实验教学的理念和教师实验教学的能力、水平,是培养学生能力和素质,提高科学素养的重要途径。物理实验在中学物理教学中扮演着极其重要的角色,它是教学体系中不可或缺的教学内容和方法,如何改变目前初中物理实验面临的种种困难呢?
(一)政府关怀,学校领导重视。
“教育强国,教育富民”是中央多次提出的战略目标,政府关怀加大政府投入,进一步改善义务教育办学条件,是改进和推进新课程顺利、健康实施的关键和保证。学校领导引起足够的重视,从教师的配备、课程的安排、学生实验时间上给予保证,确保初中物理实验教学顺利进行。
(二)转变实验教学观念,推动初中物理实验教学向前发展。
长期以来,社会和家长甚至上级主管部门评价学校的标准往往是一个升学率,评价学生看分数,很自然地大家仍以应试、升学为轴心来安排教学内容。目前有些学校的做法是:给初三年级的每个老师下一定的中考升学指标,一个班分数达到“A+”等级要多少人,“A”等级要达到多少人等等,并且达标与否是衡量一个教师教学水平的唯一标准。其实这样衡量一个教师的教学能力、教学水平是片面的,因此要转变观念,就要转变整个社会的观念,要让学校和教师认识到教育不能追求表面效果、不能急于求成、而要着眼于未来。只有观念端正了,才能在课程设置,经费投入,师资配备和其它有关方面充分考虑物理实验教学的实际需要,并在一定程度上对实验教学改革给予保证。
(三)探索改革适应新课标的实验教学模式,改革实验教学方法,发挥主导,主体功能。
大力探索改革适应新时期形势的初中物理实验教学模式,建立起按科学设计实验教学程序,优化实验教学过程、指导实验方法。教学时让学生主动操作、探究、分析、归纳出结论,通过探究活动,不仅体现了“教师为主导,学生为主体”的教学理念,更增强了学生发现问题、解决问题的能力,培养了学生科学的思维方法,更重要的是在探究过程中培养了学生的创新精神。
(四)加大考查力度,改变考核方法。
近几年来,虽然中考物理学科的考试不仅有书面考试,还进行了实验操作考试,但是从实际操作情况来看,效果并不尽人意,原因:①实际操作考试成绩并不计入中考总成绩,学生、老师并不太重视。②操作流程有待规范,物理实验考查都是由各城区、各学校自行组织,有部分学校物理老师自己监考,教育主管部门巡视,考试成绩的虚实有待进一步论证。③考题往往是事先公布,即使平时不做实验,到考查之前加强训练一下也没有多大问题等等。因此建立健全的实验考核的评价、督导、激励机制,确保农村中学物理实验教学的正常开展,提高物理素质,造就一代新人。
(五)加大力度,提高教师的自身素养。
农村初中物理教师应不断提高自己的知识水平和实验教学能力,使自身具备良好的实验技能,必竟教师是新课程改革的直接参与者,要真正运用好物理实验教学,使之为提高教学质量、促进新课改的实施发挥出独特的作用,需要教师具备良好的实验教学素养。因此教育主管部门应建立和完善教师培训制度,多渠道、多形式搞好实验教师培训,通过举行各级物理实验研讨会,提供物理教师间的交流与探讨的机会,从而相互促进。同时实验室工作人员也必须具备丰富的专业知识,较高的业务水平,能根据新课标的要求,具备选择器材的基本能力,必须做到专职专用。
(六)改变实验室的管理方式。
目前,绝大多数的农村学校的实验室管理都是封闭式的,物理实验教学也局限于课堂教学。实际上,除了课堂实验教学外,开放实验室,让学生到实验室去通过“动手”自主做实验,可以有效拓展学生的创造空间,促进实验教学的顺利开展。开放实验室应注意以下几点:①开放时间。可选在每天的自修课或课外活动时间,让学生有条件研究和创造,使学生能自由进入实验室,但要做好登记工作。②仪器摆放要合理。③材料利用。学生除了可以充分利用实验室内各种仪器进行实验外,还可以把平时丢弃的易拉罐,橡胶管等收集起来加以利用,这样做既可节省资源,又可培养学生勤俭节约的好习惯。④组织管理。除了安排实验员负责开放时间的宏观管理外,还可安排若干名学生协助管理,提供指导。
(七)做好课外小实验,小制作的指导,引导学生自制学具、教具,参加“小发明、小制作”活动。
关键词:科学方法 力学 显化教育
在初中物理教学中进行科学方法的显化教育是近年来科学方法教育的重要取向。但就目前来看,对在物理教学中如何落实科学方法显化教育这一问题的探讨尚且不多,特别是实证方面的研究鲜有见到。本文在科学方法显化教育指引下,结合初中物理力学部分的内容,开展了教学实践,得到一些研究结论,以期为科学方法教育提供有益的启示。
一、科学方法显化教育实践的研究设计
1 研究方法
将同一物理概念或规律编写成两套不同的教案并在两个平行班分别实施教学。对照班按照教材的处理方式教学,实验班则将对应的科学方法显化并在教学中重点突出该科学方法逻辑含义。在教学过程中,笔者邀请了5位初二年级物理教师和从对照班和实验班各选出的5位同学全程听课,课后分别对他们进行访谈。
2 研究对象
北京市海淀区北方交通大学附属中学随机分配的两个普通平行班作为合作对象:初二(1)班作为实验班,初二(11)班作为对照班。这两个班都由笔者进行教学。
3 研究素材
北京市海淀区北方交通大学附属中学初二年级使用的教材是北京师范大学出版社出版的《新世纪版义务教育课程标准实验教科书・物理》(8年级上册)。力学重点物理概念有:质量、密度、速度、匀速直线运动等,在此不一一叙述。所用的主要科学方法,如比值定义法、实验归纳法、控制变量法等。教学中,尽量本着“以点带面”的原则来进行教学。
4 研究思路
由于科学方法涉及的不是物质世界本身,而是人们认识物质世界的途径与方式,是高度抽象的。从学生心理特点来说,初中学生思维规律的第一个特点是处在由形象思维转向抽象思维的过程,是思维发展的转型期。第二个特点是以定向思维为主要形式。学生的这个思维规律的特点决定了初中学生学习物理的认知活动特点是从经验型概念到科学概念的转变。基于以上两点原因,笔者在科学方法显化教育实施过程中,调整了教材中科学知识的教学顺序,先讲《第三章物质的简单运动》,对比值定义法进行教学,为《密度》这节课做了铺垫。
二、科学方法显化教育实践的实施过程
为了使教育实践顺利进行,特制订如下计划,计划分为3个环节:编写“案例”、实施“案例”和访谈分析。
1 编写“案例”
在编写教案时,一方面考虑到科学方法与物理知识之间的关系以及学生的认知程度与生活经验。科学方法要体现在物理知识的认知过程中,依照学生的认知模式推进教学,将科学方法显化出来;另一方面,让学生经历物理概念或规律形成的过程,使学生真正领略到科学方法和物理知识的内涵,理解科学方法的本质,最终使学生的能力得到提高。教学设计以初中物理重点知识,密度、功、阿基米德原理和液体内部压强规律等为切入点,分别显化比值定义法、乘积定义法、实验归纳法等科学方法的内在逻辑,从而给初中物理科学方法教育的实践以有益的启示。
(1)密度――比值定义法
比值定义法就是用两个或多个物理量的比值来定义一个新的物理量的方法,在初中力学部分的内容如密度、速度、压强、功率等概念的引入都使用了比值定义的方法。应用比值定义法定义的物理量,依据其意义的不同,还可分为两种类型:一类是两个或多个物理量的比值是个常数,如密度等,比值反映的是物质本身的一种性质,它的大小是由物体本身所决定,与定义式中出现的其他量没有关系;另一类基于控制变量的思想,如速度、压强、功率等,比值反映的是效果,它的大小受定义式中出现的其他量的影响。但无论哪一类,比值定义法的本质都是选取相同的标准进行比较。
《密度》教学设计是用生活中的例子引导揭示比值定义法的本质,再通过学生的探究实验和相关计算分析以及对恒量的解释最终引入密度的概念。
(2)功――乘积定义法
乘积定义法是由两个或两个以上的物理量的乘积来定义一个新的物理量的方法,乘积定义法的本质是一种数学累积的思想。在初中力学部分的内容如功、杠杆平衡条件、动能、重力势能等概念的引入都使用了乘积定义的方法。用这种方法定义的物理量与定义式中出现的其他物理量有关系,它受这几个物理量的影响,会随这几个量的变化而变化。以功为例,功是力的作用效果对空间的积累,所以它的大小由力和距离共同决定。
(3)阿基米德原理――实验归纳法
所谓实验归纳法是在对物理现象和过程进行大量的观察和实验的基础上,对取得的大量资料进行分析、综合、概括和归纳,从中找出有关物理量之间的内在联系,得出结论或建立假说,再通过观察和实验进一步验证。这样就可建立与发现物理规律。
《阿基米德原理》的教学设计是将教材所提供的演示实验加以改进,只用一个步骤就可以定量的演示出浮力的大小与物体排开的液体所受重力的关系,这样既使演示实验的结果更加一目了然又符合初中学生的物理认知水平。
(4)液体内部压强规律――演绎推理
所谓演绎推理法就是指人们以已知的客观规律为依据,推知未知规律的方法。是由一般推出个别的过程。
《液体内部压强规律》的教学设计是采取先通过例题进行压强计算而推导出液体压强公式的方法,再将液体中想象出“液柱模型”具体化,用金属丝制成一个长方体框架,在框架底面贴上带色的薄塑料片,使框架上底与水面相平,借助长方体框架,帮助学生建立理想液柱的物理模型。最后再指导学生从液体中想象出“液柱模型”。然后可以按照教材,引导学生一步步讨论如何计算出液柱的体积、质量、液柱重、对底面的压力、底面受到的压强,每步的计算结果同时用字母表示出来,最后得出计算液体压强的公式。这样将抽象问题具体化,增加学生的感性认识,可以逐渐培养学生的抽象思维能力和想象能力。
由于文章篇幅限制,本文采取的是“以点带面”的方式,后面的实施“案例”部分只选取了实验班《密度》这节课的教学设计思路和案例中应用的主要科学方法的教学设计的摘要,来重点讲解“比值定义法”。
2 实施“案例”
《密度》教学设计是从问题“木头一定比铝轻吗?”引发学生思考与讨论,为了使学生更好理解,先用生活中的例子引导揭示比值定义法的本质:爸爸买了两斤苹果花了5元钱;妈妈在买了3斤相同的苹果花了6元钱,谁买的苹果更便宜?学生很自然地想到比较每斤的售价更公平合理!教师引导思考这样的做法是用总价与质量做比后再比较,其合理的原因是选取了相同的标准。由这个例子思考刚才的问题,学生很轻松地就说出比较时需要选择相同的质量或相同的体积木头和铝进行
比较。接着教师再追问:“如果木头和铝的质量和体积都不相同时,如何比较谁更轻”,学生能顺理成章地说出用质量与体积做比后再比较。教师引导学生得出不论是质量与体积做比还是体积与质量做比,只要比较时选取了相同的标准,都能得出正确的结论。接着通过学生的探究实验和相关计算分析讨论出不同物质质量和体积的比值一般是不同的;相同物质质量和体积的比值总是相同的――是个恒量;教师解释“恒量”的意思是说这个比值是个定值。不论组成这种物质不同物体形状与体积如何不同,但是最终质量与体积的比值是一样的,它能够反映这种物质本身的一种特性,从而引入了密度的概念。
3 访谈分析
通过对教师的访谈发现,科学方法教育得到了教师们的共识,并且很渴望对科学方法有更深入的了解。同时被访谈老师都认为在初中阶段将科学方法显化是有必要的。掌握科学方法是获取物理知识的重要途径,学生只有掌握科学方法,才能更快捷地获取物理知识。虽然科学方法很抽象,不容易理解,教学上会有一定难度,但是把那些意义明确、应用广泛、符合学生认知水平的科学方法,作为典型的、主要的科学方法,在初中的重点物理概念和物理规律教学中加以渗透、显化,具有真实性和可操作性。
通过对部分学生的访谈发现,针对我的问题,学生回答的内容略显肤浅。可见,科学方法对他们来说,还是太抽象。但是,大部分学生还是认为把科学方法讲出来更便于物理概念的理解。所以,在教学时,更要注意分析并掌握中学生学习物理的心理特点与思维规律,在此基础上,选择更适合初中学生物理认知水平的那些典型的科学方法进行科学方法的显化教育,这样才更有实效性和针对性。
三、科学方法显化教育实践的研究结论
基于科学方法的教学实践,以及对教和学生的访谈,通过分析研究,得到如下的结论:
1 在初中物理教学中,应该将科学方法教育的内容加以确定
在物理学的范畴之中,科学方法与科学知识是相互平行的。与科学知识不同的是,科学方法涉及的不是物质世界本身,而是人类认识物质世界的途径与方式,是高度抽象的,隐藏在知识背后。因此,初中物理的各种教材和教学参考书,都应该依据教育部颁布的义务教育《物理课程标准》,从物理知识与科学方法相对应的角度,将科学方法的内容具体化,具有可操作性。教师在进行科学方法教育时,也应把“隐藏”在物理知识背后的科学方法挖掘出来,向学生揭示科学方法,帮助学生借助科学方法获取知识。
2 在初中物理教学中,科学方法教育的方式应该采取显性的教育方式
科学方法所涉及的不是物质世界本身,而是人们认识物质世界的途径与方式,所以,科学方法往往隐藏在知识的背后,既不易学习,又不易掌握。如果教师在教学过程中还不显化科学方法的话,学生就更难感受到科学方法的妙处,更体会不到学习科学方法对学习物理知识和物理规律的实际用途。
3 在进行科学方法显性教育时,要把握住科学方法的本质
教师在进行科学方法显性教育时,不能只是停留在表面,必须要把科学方法的本质显化出来。通过本文的研究发现,显化比值定义法的本质就是比较的思想,即选取相同标准的思想;显化乘积定义法的本质就是积累的思想等等。在教学中都应该应用各种教育手段把科学方法的本质显化出来,把它讲透。
四、结束语
在中学物理教学中有意识地加强科学方法的显化教育,逐渐得到越来越多的物理教育工作者的共识。在中学进行科学方法教育,是实现学生增长知识、发展能力、提高素质的一个有效途径。应把科学方法的显化教育作为物理教学的重要目标和内容,牢牢把握住科学方法这条主线组织教学,以科学方法教育引领物理概念和规律的教学,使学生不但掌握了物理知识,而且学会了用科学的方法去研究、解决问题,从而逐渐培养学生的研究能力、提高学生的科学素养。
参考文献
[1]乔际平,邢,物理学习心理学[M],广西:广西教育出版社,2002
方法,引导学生学会学习、学会探究,不断提高教育教学的质量,努力达到物理新课程改革的要求。
关键词:初中物理,实验教学,探究式方法,运用
新课程标准指出,探究式学习方法是学习科学的一个强有力的工具,能够在课堂上保持学生强烈的好奇心和旺盛的求知欲,让学生学会学习、学会探究,养成良好的、正确的价值观。笔者以为,初中物理学习必须在新课程改革理念的引领下,重视学生学习方法的指导,特别是在实验教学过程中,教师要运用灵活多变的教学方法引导学生在探究中学习,不断提高课堂教学质量,努力达到物理新课程改革的要求。
一、重视控制变量法运用,引导学生在科学探究中掌握知识
所谓控制变量法,就是指研究两个物理量之间的关系时,要保持影响前一个物理量的其它物理量不变,从而研究变化的这个物理量与要研究的物理量之间的变化关系。这种研究方法,被称之为控制变量法。教师在需要运用控制变量法进行解题时,需要引导学生理解“控制什么?改变什么”,“如何控制?如何改变?”等,这些都是帮助学生研究和解决问题的关键。如在进行导体中的电流与电压、电阻的关系实验中,如果引导学生探究导体的电流与电压的关系,就需要在保持电阻不变的情况下改变导体两端的电压,以观察电流随电压的变化关系。在此实验中,如何改变导体两端的电压呢?办法就是调节滑动变阻器,改变导体两端的电压。如果让学生去探究导体中的电流与电阻的关系,需要控制导体两端的电压不变。教师在实验中要换用不同大小的电阻(即改变电阻),以使学生观察电流随电阻的变化情况。那么,又如何保持导体两端的电压不变呢?办法就是要调节滑动变阻器,使导体两端的电压保持不变。又如在研究影响动摩擦力大小因素的实验中,如果研究滑动摩擦力大小与压力大小关系,就需要控制接触面的粗糙程度不改变,而要改变压力大小,就要观察滑动摩擦力与压力大小的关系。如何控制不变?办法就是要始终保持木块的底面与木板接触。如何改变压力大小?办法就是在木块上添加砝码改变压力。当然,在此实验过程中,教师还可引导学生观察掌握测定滑动摩擦力大小的方法——用弹簧测力计拉着木块在水平上木板上作匀速运动,记下弹簧测力计的示数即为摩擦的大小。再如研究液体蒸发的快慢与哪些因素有关,研究压力作用的效果(压强)与哪些因素有关,研究决定电阻大小的因素,研究电功、焦耳定律、电磁铁磁性强变等等的影响因素,都可以使用这种方法。总之,控制变量法在初中物理科学探究的实验过程中经常用到,教师要重视此法的运用。
二、重视类比法运用,引导学生在逻辑推理中掌握知识
所谓物理类比法,是指在物理实验教学过程中,教师引导学生将研究的物理对象与熟悉的物理对象相比较,找出它们的某些共同点、相似点或有联系的特征,从而据此推测出待研究的对象还可能具有熟知对象的另一些特征。物理类比法是一种逻辑推理的方法,实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理方法。初中物理教学中,学生学会运用类比法,可以有效地把实验的对象和熟知的对象进行对比,把未知的东西与已知的东西对比,能以旧带新,启发思想的火花,实现从形象思维到抽象思维的飞跃,有效地掌握物理知识、发展智力、培养能力,从而更好地提高课堂学习的效率。如在“电压”一节教学时,教师引导学生把电路模型类比水路模型,从而引入电压的概念。在教学中,教师通过引导学生观察课本中提供的水路模型和电路中形成电流的原因,然后将两幅图进行类比分析,找出二者之间的一一对应关系,比如阀门对开关、水轮对灯泡、水泵对电源、水路对电路、水流对电流等等,进而理解水流的形成是因为有水压,那么,电流的形成是因为有电压。如此,学生就很容易通过这种类比的学习方法,理解了电压是电流形成的原因,而电源是提供电压的装置。类比法在物理学习中的应用很多,如把声波跟水波类比,把学习电磁感应中“作切割磁感线的运动”和农民用镰刀垂直地去割水稻这样一个动作相类比……等等。教师通过精心的教学设计,可以对学生的学习起得良好的促进作用。
一、农村初中物理实验教学亟待解决的问题
(一)基础设施落后,实验设备缺失
中学的物理教材中,编写有大量的物理实验教学内容,有教师演示的实验内容,也有学生分组合作实验内容,还有课后动手实验内容,但是从农村物理教学的方式和教学内容看来,却很少有真正做到或者是做好的实验。农村中学物理实验教学的薄弱,并不是教育制度的问题,也不是教师教学方法的问题,而是受制于实验设备缺失、基础设施落后的窘况。很多的物理实验要求具备现代化的电子器材甚至需要用到远程教育设备,但是由于学校地处农村,交通及通讯都有诸多不便,这些基础的实验设施就很少能够落实到位。物理实验设施设备是进行物理实验教学的最基本要素,但对于农村的中学而言,这正是致命的短板,对物理实验教学效率的提升无疑是最致命的影响。
(二)学生基础不牢,动手能力较弱
农村的教学模式相对封闭,不像城区的学校,可以通过校地共建、多校互动等宽泛的教育教学模式来增加学生的阅历和实践能力,极大地拓宽学生的知识面。但是农村的中学由于不具备此类基本条件,且与其他优质教育的通讯不便,就严重制约了农村学生知识面的拓展。对于很多初学物理的学生而言,由于知识面不够宽,基础知识不牢固,所以学起来会相对困难。多数学生存在“基础知识薄弱,动手能力不强”的双重问题。加之物理实验器材的匮乏,更是使得绝大部分实验仅靠教师口头描述,由立体的动手操作转化为平面的书面教材。一方面是学生基础知识的欠缺,另一方面是实验器材的稀缺,这对学生物理实验教学无疑是两个巨大的制约条件。
(三)管理维护不善,设备损坏严重
农村的中学,本就奇缺的物理实验器材还存在另一个致命的问题――维护与更新困难。对于实验器材而言,定期的维护和更新有助于延长器材的使用寿命,从而助推实验教学质量稳步提升,但是对于农村的中学而言,对物理器材的维护和更新几乎是不现实的事情。一方面,学校缺乏专业的人事力量去维护所有的实验器材;另一方面,长期超负荷的使用?ξ锢硎笛槠鞑牡乃鸹堤乇鹧现亍U馐怯捎谂宓闹醒?实验器材十分有限,但是为了尽可能满足物理实验教学的需要,所有的器材几乎都处在超负荷使用的行列里,加之缺乏维护,实验器材损坏情况十分严重。
(四)实验内容老旧,教学方法落后
基于农村中学实验器材极其有限的状况,大多数物理实验都得不到实践,学生真正能够亲自动手体验的物理实验,仅限于器材支持的实验内容,老旧的实验内容逐渐磨蚀了学生的兴趣和信心;另一方面,教师的教学方法也很大程度上影响到物理实验教学增效。由于缺乏对外的交流学习,农村教师大多数处在一个相对封闭的工作空间,由于缺乏交流与学习,老旧落后的教学方法逐步吞噬着学生对物理实验课程的兴趣和信心。
二、农村初中物理教学增效的几点建议
(一)科学管理,充分利用学校可用资源
农村的中学,实验器材稀缺但并不是没有,要科学地、充分地开发实验室的资源,正确使用实验器材,提高实验器材的利用率。首先应该做到科学地管理和维护实验器材,定期对实验器材进行保养和修复;其次,要充分开放实验室,开放实验器材,除了物理课程上的实验教学时段,要充分将实验器材提供给需要的学生,以供其完成物理实验课堂外的物理实验。只有通过彻底改变封闭式的实验室管理方式,才能够充分发掘实验器材的教学功用,促进和鼓励学生进行实验探究,提高课余实验实践在学生物理学习中的比重。
(二)打破常规,努力建立互动教学关系
基于农村学生基础知识相对薄弱,动手能力相对较弱的现状,农村的初级中学应努力打破常规的办学模式,努力探索与城区学校的互动教学关系。依托有限的通讯和交流机制,尽可能全面化地建立远程互动教学机制,努力为学生创建“走出去”的学习机制,促进学生拓宽知识面,增加对物理实验教学的理解和实践,从而提升动手实践能力。
(三)自制教具,尽力弥补实验器材短板
农村中学物理实验教学的短板在于实验器材的缺乏,但生活处处有物理。物理教师可以充分发挥想象和观察能力,引导学生利用生活中常见的器材自制教具,或综合利用其它学科的教具。如,在学习声音、音调问题的时候,可以利用试管,引导学生向空试管中吹气、加少量的水再吹气等,以此让学生体会声音和音调的差异。实际的教学中还有很多瓶瓶罐罐都可以做成实验的教具,通过这样的方式可以尽力弥补实验器材短板。
(四)创新教法,积极探寻全新教学模式
受限于农村中学相对闭塞的教学环境,不少物理教师的教学模式区域固化、老化,实验内容老化对学生实验的积极性和兴趣都有极大的负面影响。因此,作为中学物理教师,要积极提高自身素养,不断学习,不断创新,更新实验教学的内容和方式,通过兴趣引导来增强学生的学习能力,从而提升物理实验教学的效果。
关键词:初中物理;实验教学;问题;应对措施
实验作为物理学科教学的重要组成部分,受传统应试教育的影响,在长期的教学中都没有受到相应的重视,新课改的推行使大家对实验教学引起了重视,教学质量也得到了有效改善,为提升学生的实验能力提供了保障。由于初中阶段的学生刚刚接触到物理实验学习,因此实验对学生有很大的吸引力,教师组织好实验教学工作意义重大。针对于目前初中物理实验教学中还存在的一些影响课堂教学有效性的因素,本文在分析问题的基础上提出一些有助于问题解决的方法。
一、存在初中物理实验教学中的问题分析
实验对物理学科的学习具有重要意义,不仅有助于学生更好的理解物理知识,同时对提升学生的实际操作能力也有很大帮助。虽然现代初中物理实验教学质量得到了有效提升,然而依然存在一些影响课堂教学有效性的因素,本文据此进行分析。
(一)实验器材难以满足学生实际操作的需要
学生进行物理实验活动,一方面需要有理论知识的指导,另一方面需要有硬件设施的支撑――实验器材,这样学生的实验活动才能更加顺利的开展。目前影响初中物理实验教学有效性的一个因素就是实验器材难以满足学生进行实际操作的需要,有些实验需要通过几个同学的合作完成,有的实验需要学生独立完成,实验器材的缺少使本该由学生独立完成的操作活动难以施行,自然影响了学生实验能力的提升。目前虽然很多学校都对实验器材问题引起了重视,但是实验器材不足依然是影响学生实验能力提升的重要因素。
(二)没有对基本实验器材的使用引起重视
由于初中阶段的学生刚刚接触到物理实验学习,因此实验对学生既具有极大的吸引力,同时又是陌生的,初中阶段作为学生打好基础的关键时期,教师要注重对学生进行实验基础操作与基本技能的教学。学生想要将实验活动付诸实践,就必须正确的掌握实验器材的使用方法,而本人在实际的教学中发现,学生在掌握基本实验器材的使用方法方面还存在问题,学生在使用一些比较简单的实验器材的过程中存在各种各样的问题,既影响了学生实验能力的提升,也影响了实验结果的准确性。例如:酒精灯的使用方法十分容易掌握,同时也是一种十分重要的实验器材,而部分学生依然不能正确的掌握其操作步骤。
(三)学生在实验过程中的探索精神不足
虽然初中阶段的学生在实验室做的实验很多都是验证性实验,然而在做实验的过程中依然需要学生积极的进行探索,这样学生不仅能够更好的掌握实验内容,而且也有助于学生实验能力的提升。然而目前初中学生在实验中存在的一个突出问题就是实验的机械化,学生在实验室按照教材上的步骤进行操作,进行实验的目的就是为了得出最终的结果,而忽视了在实验过程中积极的进行探索,在一定程度上影响了学生能力的提升。
(四)教师对学生实际实验操作的要求不够严格
实验是一项要求十分严格的物理活动,一旦一个细小的环节出了问题,就可能会导致整个实验的失败。有些学生在实验操作的过程中可能因为一个比较小的疏漏,就难以得到最终的实验结果,为了使学生能够更加准确的进行物理实验,就要求教师在实验教学的过程中对学生提出严格要求。而目前初中物理教师在实验教学的过程中对学生实际操作的要求还不够严格,这就使得部分学生在思想上出现了不严谨的情况,不仅影响了实验的顺利完成,同时也影响了学生实验能力的提升。
二、解决初中物理实验教学中存在问题的有效方法
面对目前存在于初中物理实验教学中的问题,作为肩负着重要教学责任的物理教师,要勇敢的面对问题并采取切实可行的应对措施。本人作为一名初中物理教师,结合自身的教学经验,针对上文中提出的问题,提出以下几种应对方法。
(一)提供充足的实验器材
学生只有在实验的过程中才能更好地领会物理知识的含义,也只有在实验的过程中才能更好地提升自身的实际操作水平。针对目前实验器材不充足的情况,本人提出以下两种解决方法:①购买实验器材。为了为学生提供更多的实验机会,学校应该在资金上予以倾斜,购买更多的实验器材,充实物理实验室。②对现有的实验器材进行有效利用。对于现有的实验器材,学校可以采取一些措施,使器材得到充分利用,进而达到提升学生实验能力的目的。例如可以安排学生在课余时间到实验室做实验。
(二)引导学生正确掌握实验器材的使用方法
想要使实验活动顺利的开展,教师在教学的过程中就应注重对学生进行实验器材使用方法的教学,学生在初中阶段要掌握多种基本的实验器材的使用方法,对于每一种实验器材的操作步骤教师都要对学生提出严格要求。
(三)培养学生在实验过程中的探索精神
虽然初中物理教材上对学生要进行的实验做出了明确的要求,同时也有清晰的实验步骤,然而实验却是一个对学生的综合素质要求较高的物理学习内容,尤其对学生在实验过程中的探索精神提出了要求,学生只有在实验的过程中不断进行探索,才能收到更好的学习效果。因此学生首先要对实验本身进行探索,探索实验的目的与意义,还要对实验过程中出现的问题进行探索,探索新的问题的过程也是学生有新的发现的过程。为了培养学生在实验过程中进行探索的能力与意识,教师要对学生进行引导。
(四)对学生的实验操作提出严格要求
关键词:初中物理;实验方法;教学
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)18-210-01
物理是一门以观察和实验为基础的学科,实验教学是物理知识教学的基础。在《初中物理课程标准》同时也指出,在突出科学探究内容的同时,也要重视研究方法的指导,使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步领悟到科学研究方法的真谛。由此可见,实验教学中蕴含着大量的科学方法,正确地掌握物理实验的探究方法,有助于揭示物理现象、物理规律的本质属性和内部规律。
既然物理实验方法这么重要,我们怎样才能让学生掌握,并能应用自如呢?首先我们要对初中物理教学中常用的探究实验方法有所理解。初中物理实验探究方法主要有以下几种:
1、控制变量法:为了研究物理量与影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,然后再综合起来得出规律的法。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍
2、等效替代法:研究某一个物理现象和规律时,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当,不仅能顺利得出结论,而且容易被学生接受和理解。
3、转换法:有的物理量不便于直接测量,物理现象不便于直接观察,通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象,从而获得结论的方法。
4、类比法:类比法是一种推理方法。为了把要表达的物理问题说清楚,往往可用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明抽象的、无形的、陌生的事物,通过借助于一个比较熟悉的对象的某些特征,去理解和掌握另一个有相似性的对象的某些特征。
5、图像法:图像是一个数学概念,用来表示一个量随另一个量的变化关系,很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况,因此图像在物理中有着广泛的应用。在实验中,运用图像来处理实验数据,探究内在的物理规律,具有独特之处。
6、理想化方法:指在物理教学中通过想象建立模型和进行实验的一种科学方法。可分为理想化模型和理想化实验。理想化模型就是指把复杂的问题简单化,把研究对象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理去再现原形的本质的东西,构成理想化的物理模型。这是一种重要的物理研究方法。
7、对比法:“比较”是人们常用的探究方法,是找出事物之间的差异点和共同点的研究方法,比较事物间的相同特征或相异特征。
下面就初中物理实验《探究影响导体电阻大小的因素》中运用的探究方法――控制变量法,来谈谈怎样进行探究实验方法的教学,希望能起到抛砖引玉的作用。
1、作为教师,你首先要明确该实验用哪种实验方法最合适,也就是说先要确定实验方法。这就要求你对各种实验方法都要有深入的认识,并有所研究。
2、在实验问题的提出时就开始渗透实验方法的思想,并让学生联系实验提出的问题和假设来寻找,并确定实验的变量。例如在《探究影响导体电阻大小的因素》实验教学中,当我们换用不同的电阻进行实验时,发现灯泡的亮度是不一样的,那样就可以提问“为什么灯泡的亮度不一样?”来引导学生去分析比较,得出影响导体电阻大小的因素可能是导体的材料、长度和横截面积,还有温度,从而确定该实验的变量。
3、确定变量后,要引导学生用怎样的实验方法进行实验。在该实验中,我们确定了四个实验的变量,那么我们就可以提问“我们怎样才能知道这些变量与电阻的关系?怎样进行研究?”让学生认识到,要研究每个变量与电阻的关系,就必须在每次实验中控制另外的变量保持不变。这样自然而然的,我们就可以提出实验要使用的实验方法――控制变量法。接着教师要把控制变量的思想介绍给学生,使学生逐步领悟到控制变量法的实质要领,为之后的实验方法的教学作好准备。
4、学生明确了实验方法后,但是对该实验方法还处在认识阶段,还没有理解,更难说得上运用。这就需要我们引导他们来运用这种实验方法来进行实验。在该实验设计中,根据控制变量法的要求,我们就需要准备不同材料、不同长度、不同横截面积的金属导线。那么在实验操作中我们应该选用那些金属导线进行实验呢?这样一个问题的提出又可以让学生对控制变量法有更深的认识。例如,在探究导体电阻的大小与导体材料的关系实验时,我们就可以引导学生根据控制变量法的思想,选用相同长度、相同的横截面积,不同材料的的导线来进行实验。
在初中物理实验教学中,面对不同实验主题要有不同的实验设计,但是达到共同的教学目标,这就要我们进行求同比较教学,这种方法通常可以达到事半功倍的教学效果。在具体的实验教学中,教师可以通过比较分析,找出适合学生特点的实验,也可以引导学生在动手做了几个物理实验后,自己探求其中的共同点。例如人教版初中物理实验:
(一)教学材料
1.液体的扩散实验。该实验我们是观察硫酸铜溶液与清水的扩散现象,但是我们都知道这种扩散是需要几十天才能观察到明显的变化,这在课堂教学上根本无法完成。通过采取改进的教学材料,学生可以清晰的发现,在30田后硫酸铜溶液与清水的界面逐渐模糊不清。
2.改变内能方式。我们的实验内容是在压缩引火仪中加入硝化棉,当我们快速按压活塞时,由于密闭的气体被反复压缩,内能增大,温度升高,从而致使硝化棉燃烧。我们都知道硝化棉燃烧的过程是十分短暂的,可以说是瞬间,学生通常情况下很难捕捉到这样的瞬间,从而对整个实验的变化过程没有清晰的意识。这两个不同的实验主题,不同的实验设计,可以采用相同的实验方法来避免实验给物理课堂教学带来的弊端。我们可以通过摄像机把整个实验过程拍摄下来,对于时间长才能看到实验结果的,我们采取快放的方式;对于时间瞬间的,我们可以采取慢放,将整个实验过程清晰形象的呈现在学生面前。
(二)教学方法初中物理实验教学究竟是否能够达到最优的目标,章节中各个部分是否能够进行协调运转有重要意义。在进行物理实验的研究过程中有很多科学方法,只有掌握了正确的方法和事物的规律,才能真正的做好物理实验学好物理。
二、存异是初中物理实验教学的深化点
只发现事物之间的共性而不能发现其之间的个性,对于物理的学习仍是不利的。这就要求我们在平时的教学过程中更加注重观察和总结创新,利用好同中的存异,这也是初中物理实验教学的深化点。
(一)实验方法同中存异
在教授物体对外做功内能减少的实验时,我们可以发现按照课本上的实验设计要求根本达不到很好的教学效果。大口玻璃瓶内放了些水,在不断给瓶内打气时,达到一定限度瓶塞会跳起,观察瓶内的变化。实验结果:在瓶塞跳起是瓶内会出现白雾。实验教学目标:通过实验证明物体对外做功内能减少,温度降低。这就需要有求异精神,改进实验方法,将水换成酒精,因为酒精较水更易蒸发,实验效果更佳。
(二)教学对象的同中求异