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論文關鍵詞:初中物理
科學方法是連接知識和能力的紐帶。“掌握一種科學方法勝過解答十個問題。”對研究方法的學習和考查體現著一種新的教學理念,同學們只有真正掌握了研究方法,才能有效解決實際問題,真正提高自己的創新意識和能力。
《新課程標準》要求,在突出科學探究內容的同時,重視研究方法的指導,使學生在進行科學探究、學習物理知識的過程中,逐漸拓寬視野,初步領悟到科學研究方法的真諦。因此初中物理論文初中物理論文,考查研究物理問題的方法,成為當前和今后中考的熱點。
初中物理常用的研究方法有:控制變量法、等效替代法、轉換法、推理法、模型法、類比法等。
一、控制變量法
所謂控制變量法,就是在研究和解決問題的過程中,對影響事物變化規律的因素和條件加以人為控制,只改變某個變量的大小,而保證其它的變量不變,最終解決所研究的問題。控制變量法是中學物理中最常用的方法,也是中考出題最多的方法。
在初中物理課本中,應用這種方法的實驗有:
理想斜面實驗、探究力與運動的關系、探究影響滑動摩擦力大小的因素、探究影響壓力的作用效果的因素、探究影響液體壓強大小的因素、探究影響浮力大小的因素、蒸發的快慢與哪些因素有關、探究影響滑輪組的機械效率的因素、探究影響動能大小的因素、探究影響重力勢能大小的因素、探究影響導體電阻大小的因素、驗證歐姆定律、探究影響電流做功多少的因素、探究影響電流的熱效應的因素、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素、比熱容概念的引入等
二、等效替代法
在物理實驗中有許多物理特征、過程和物理量要想直接觀察和測量很困難,這時往往把所需觀測的變量換成其它間接的可觀察和測量的變量進行研究,這種研究方法就是等效法。
等效替代法是常用的科學思維方法。等效是指不同的物理現象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規律方面是相同的。它們之間可以相互替代,而保證結論不變。等效的方法是指面對一個較為復雜的問題,提出一個簡單的方案或設想,而使它們的效果完全相同,從而將問題化難為易,求得解決。
初中物理課本中應用這種方法的有:
1、探究平面鏡成像特點時用另一支蠟燭在玻璃板后面去等效像2、等效電路 3、串并聯總電阻 4、多個分力與合力等效 5、物體的重心等論文參考文獻格式。
三、轉換法
對于不易研究或不好直接研究的物理問題,而是通過研究其表現出來的現象、效應、作用效果間接研究問題的方法叫轉換法。
初中物理中應用了這種方法的有:
1.研究物體內能與溫度的關系(我們無法直接感知內能的變化,只能轉換成測出溫度的改變來說明內能的變化);
2.在研究電熱與電流、電阻的關系時,將電熱的多少轉換成溫度計液柱上升的高度;
3.我們在研究電功與什么因素有關的時候,將電功轉換成砝碼上升的高度;
4.在我們回答動能與什么因素有關時,我們將動能轉化為小木塊在平面上被推動的距離,距離越遠則動能越大。
5.證明聲音是由振動產生的,敲擊音叉后放入水中,水花四濺。
注意:等效法與轉換法很相似,它們的區別是“等效替代法” 中相互替代的兩個量種類相同,大小相等 ,而“轉換法”中的兩個物理量有因果關系,并且性質往往發生了改變如
轉換法: 電流大小用燈泡亮度體現; 磁場的強弱用小磁針偏轉的幅度體現
等效替代法: 分力相疊加是合力 ;小石塊體積用排開水的體積代替
四、理想模型法
實際現象和過程一般都十分復雜,涉及到眾多因素,采用模型方法可起到簡化和純化的作用.忽略次要因素,從復雜事物中抽象出理想模型,合理近似的反應所研究事物的本質特征,這種研究問題的方法叫理想模型法.
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1.光線(光線是看不見的,我們使用一條看得見的實線來表示,就將問題簡化利用了理想化模型)
2.磁感線
3.電路圖是實物電路的模型
4.力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型。
5.實驗室常用手搖交流發電機及掛圖來研究交流發電機的原理和工作過程
6.研究連通器原理時用到液片模型。
7.研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模型。
五、科學推理法
推理法是根據已知物理現象和規律,通過想象和推理對未知的現象做出科學的推理和預見.推理法是在觀察實驗的基礎上,忽略次要因素初中物理論文初中物理論文,進行合理的推理,得出結論,達到認識事物本質的目的。理想實驗是研究物理規律的一種重要的思想方法,它以大量的可靠的事實為基礎,以真實的實驗為原形,通過合理的推理得出物理規律.
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1、聲音不能在真空中傳播用推理法得出
2、研究物體運動狀態與力的關系時,推理得出慣性定律。
六.類比法
類比法是指將兩個相似的事物做對比,從已知對象具有的某種性質推出未知對象具有相應性質的方法.類比法在物理中有廣泛的應用。所謂類比,實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據兩個(或兩類)對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。在物理教學中,類比方法可以幫助理解較復雜的實驗和較難的物理知識。
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1、用水流類比電流 2、用水壓類比電壓 3、用水波類比聲波 4、用太陽系的結構類比原子的結構。
總之,大家要養成良好思維習慣,在解決問題時要嘗試運用各種物理研究方法,不斷提高科學素質,這既是中考熱點也是以實現課程改革的目標。
下面談談初中物理實驗涉及的幾種探究方法.
一、控制變量法
一個物理量可能要受到多個物理量因素的影響和制約,那么在討論這個物理量與其中某個因素的關系時,需要先控制其他的幾個因素不變,來確定相關物理量之間的關系,這種方法即“控制變量法”.
在初中物理教學中有許多概念或規律的探索過程都要用到控制變量法.
例如,在探究“聲音是怎樣從發聲物體傳到遠處的”時,教師可讓一個學生在桌子一端敲擊桌面,另一個學生在另一端聽聲音,一次貼在桌面上聽,一次只是貼近桌面.發現兩次都能聽到聲音,引導學生分析這兩次聲音分別是通過桌子和空氣傳來的,從而說明聲音是要靠介質傳播.同時,讓學生比較兩次聽到聲音的大小,從而認識到聲音在固體中比在空氣中傳播得快,即固體傳播聲音能力強.這里,一定要強調實驗中需要控制的變量就是聽聲音的距離和敲擊桌面的力度要相同,使學生體驗到控制變量的思想.
二、轉換法
對于不易研究或不好直接研究的物理問題,通過研究其表現出來的現象、效應、作用效果間接研究問題的方法叫“轉換法”.
例如,在研究“電熱的功率與電阻關系”時,電流通過阻值不等的兩根電阻絲產生的熱量無法直接觀測和比較,而我們通過轉換為讓煤油吸熱,觀察煤油溫度變化情況,從而推導出哪個電阻放熱多,進而再問:該實驗能否不用煤油而改用其他方式來觀察電阻通電后的發熱情況?這樣,促使學生思維得以發散,轉換的思維方法得到訓練,設計實驗的能力也隨著提高了.
轉化法可以通過轉換研究對象、空間角度、物理規律、物理模型、思維角度、物理過程、物理狀態、時間角度等達到化繁為簡,化難為易,間接地解決問題,從而培養學生的想象設計能力和創造性思維品質.
三、等效法
所謂“等效法”就是在特定的某種意義上,在保證效果相同的前提下,將陌生的、復雜的、難處理的問題轉換成熟悉的、容易的、易處理的一種方法.“曹沖稱象”運用的就是一種等效替代的思想,他是用石頭替代了大象,巧妙地測出了大象的重力.當測量器材無法直接測量某個物理量時,就要設法用可以直接測量的物理量來取代不能直接測量的物理量.
例如,在測量“不規則容器的容積”時,只需要把該容器裝滿水,測量水的體積即為該容器的容積.
采用此方法時,要注意的是直接測量的與不能直接測量的物理量之間要有內在的聯系.
等效替代是物理實驗成功、重要的方法,物理學中的相關定律、定理、公式、原理都是以替代思維成立的基礎為出發點的.還有許多物理量的測量都用到了等效替代法.
四、類比法
兩類不同事物之間某種關系上的相似叫類似,從兩類不同事物之間找出某些相似的關系的思維方法,叫類比.借助類比,常能創造性地解決一些十分陌生、十分困難的問題,在物理學中,現象、屬性、概念、規律、理論和描述手段等涉及的種種關系,都可以是類比的對象.
例如,在講“電磁感應現象”時,教師可把磁感線與一根根拉緊的棉線相類比,導體類比于一把刀,導體在磁場中運動就相當于刀子在棉線中運動,只要刀子在運動中能切斷棉線,導體就在做切割磁感線運動,這樣學生就容易理解和掌握.
回顧物理學產生和發展的過程,物理實驗自始至終都占有極其重要的地位.無論是經典物理學的建立和發展,還是現代物理學的進展,都與實驗息息相關.可以說,物理學的發展離不開物理實驗.它不僅有助于學生形成正確的物理概念,加深對物理規律的理解,增強學生分析問題、解決問題的能力,而且能直接培養學生用實驗驗證和探索規律的能力,是其它任何手段不能替代的.從近幾年的中考物理試題中可以得到驗證.物理實驗探究題占總分的30%,考題中有學生實驗,教師演示實驗,還有小實驗,而且實驗題所占的比重還逐年增加.如何使實驗課發揮提高教學質量、造就創新性人才,是物理教學改革的重要課題之一.
物理學是以實驗為基礎的科學,物理實驗方法是人們研究物理學的重要方法,是人們根據研究的目的,利用科學儀器、設備,設法控制或模擬物理現象,排除次要因素,在最有利的條件下研究自然科學的一種方法.
物理實驗在教學中的作用主要有以下幾點:
第一,可以使學生獲得豐富的感性認識,加深學生對物理概念、原理和定律的理解,激發學生學習物理學的興趣.
在一個兩端開口的玻璃管的下端蒙上橡皮膜,在管內慢慢注水,你會發現橡皮膜向下凸,由此可知液體對容器底部有壓強;用橡皮膜將一個容器側壁開的孔蒙住,在其中慢慢注水,你會發現橡皮膜向外凸,由此可知液體對容器側壁有壓強;在一個兩端開口的玻璃管的下端蒙上橡皮膜,將它的下端慢慢壓入水中,你會發現橡皮膜向管內凹陷,且橡皮膜隨著深度的增加向管內凹陷得越厲害,由此可知液體內部有壓強,且隨著深度的增加而增加.
比較抽象的液體壓強,通過這幾個實驗,就變得十分形象.實驗幫助學生建立液體壓強的概念,找到液體壓強的規律,甚至激發學生進一步探究的興趣和欲望,如探究液體內部壓強大小,除了與深度有關以外,還與什么因素有關.
第二,可以培養學生的觀察和實驗能力,發展學生智力.
八年級物理《引言》中,有“哪一只蠟燭先滅”這個實驗.在桌面放兩只長短不同的蠟燭,同時將它點燃后,用一個玻璃罩罩住,觀察哪支蠟燭先滅.整個實驗并不難,但實驗前會引起學生的一番猜想,實驗時他們定帶著各自的猜想仔細觀察實驗現象,急切的期盼自己認為的那個結果的出現.猜的對的同學,在一陣無比喜悅之后,會嘗試解釋其中的原因;在猜想與實驗現象不一致的同學中,會有些不服輸的,他們會想:玻璃罩的大小會不會影響實驗的結果?通過改變罩子的大小,重做實驗,實驗現象會與他們猜想一致.由此會引起大家的進一步思考:“哪只蠟燭先滅”與哪些因素有關?玻璃罩的大小,蠟燭的長度、質量的大小等等.能用什么辦法證明呢?
這個看似簡單的實驗,卻極大激發學生興趣,培養他們觀察、思考、實驗設計與操作能力.
第三,可以使學生初步了解物理學的研究方法,培養學生實事求是的科學態度和遵守紀律、愛護儀器的優良品質.
九年級物理中有,“探究導體中通過的電流與電壓、電阻的關系”這個實驗.由于導體兩端的電壓和導體的電阻,都可能影響導體中通過的電流大小.因此,本探究要分兩部分,一是控制電阻不變,探究通過導體電流與導體兩端電壓的關系;二是控制導體兩端電壓不變,探究通過電壓對流,與導體電阻的關系.
實驗中,為了能找到更加科學的規律,要多做幾次實驗;另外分析數據得出結論過程中,應充分考慮實驗儀器的精確度不高和實驗者每次讀數時估讀不同等因素,實驗誤差難以避免,在誤差范圍內,得出的結果較為可行,不可修改實驗數據,想當然的得出結論;實驗中,電壓表、電流表等都是易損儀器,實驗操作中,要注意實驗前開關要斷開、滑動變阻器滑片要滑到阻值最大位置、應該用大量程試觸法來選量程等等.
初中物理實驗除了能夠作為學習原理的有效性手段以外,它本身也具有一定的科學性和復雜性,因此,要教會學生正確對待物理實驗,科學地完成物理實驗不僅要重視實驗的結果,更要注重實驗本身所運用的方法、技巧等.例如:初中物理實驗中利用了很多方法:轉換法、控制變量法、等效替代法、類比法、建立模型法等等.平時的教學中教師要幫助學生理解不同方法的特性,從而理解在什么情況下使用什么方法才能高效的完成整個探究過程.例如探究電流與電阻的關系時,可以設計如下實驗讓學生仔細體會實驗方法在實驗中的應用.
教師以問題引出思路,引導學生設計出電路圖.如在過去的學習中,我們有哪些方法可以改變電路中的電流?學生會回答改變電壓或改變電路中導體的電阻.再請學生畫出用滑動變阻器改變電流的電路圖,指導學生將電源、電阻、電流表、小燈泡、滑動變阻器、開關先連成串聯電路,再將電壓表并在電阻的兩端,調節滑動變阻器的滑片,觀察到電壓表、電流表的示數都發生了變化.這樣一來,學生不但獲得動手的樂趣,還對實驗現象產生了疑惑.到底是哪個物理量對電流產生影響呢?我們如何來研究?接下來引導學生思考,上述實驗中有兩個變量會引起電流的變化,若我們要研究電流與其中電阻的變化關系,就應該讓電壓保持不變.試試看,當我們換用不同阻值的電阻做實驗時,你是如何保持電壓表的示數不變的,此時學生會調節滑動變阻器,幾次調節后發現,這里是通過調節變阻器來控制電壓不變.
教師:調節電壓的目的是什么呢?學生:因為我們之前猜想電阻與電壓,電流的關系,現在控制電壓不變,就能探究出電阻與電流的關系.教師:正確,探討這樣的變量關系時,一定要注意控制其他的變量不變,才能判斷實驗對象與其中一個變量的關系.這就叫控制變量法.通過上述實驗能讓學生理解電阻改變后如何移動滑動變阻器的滑片才能保持電壓不變,深刻理解只有電壓不變時,才能得出電流隨電阻的變化關系,從而理解控制變量的方法精髓.教師通過對控制變量法的特征和應用的強調讓學生對實驗方法留下深刻的印象,可以在接下來探究電阻與電壓的關系時,從同樣的角度出發進行思考,從而達到舉一反三的效果,這才達到實驗方法教學的目的.
二、優化實驗設計培養自主實驗探究的能力
【關鍵詞】初中物理 實驗教學 STS教育
一、STS教育概述
隨著我國新課程改革的逐步實現,對初中物理教學提出了如下要求:在進行物理課堂教學時,必須將科學與社會、科學與實際有機結合;在物理教學中要加強STS教育,并樹立正確人生觀、價值觀、世界觀;建立將物理融入生活的思想理念,實行合作式和探究式的教學模式;強調學科滲透,注重科技發展。
STS教育是科學教育改革中興起的一種新的科學教育構想, 其宗旨是培養具有科學素質的公民,具有互動性、發展性、社會性、綜合性、開放性等方面的特點。它要求面向公眾,面向全體;強調理解科學、技術和社會三者的關系;重視科學、技術在社會生產、人們生活中的應用;重視科學的價值取向,要求人們在從事任何科學發現、技術發明創造時,都要考慮社會效果,并能為科技發展帶來的不良后果承擔社會責任。
二、STS教育在物理教學中的教育原則
STS教育涉及范圍具有極大的廣泛性,在物理實驗教學過程中運用STS教育必須注重對其內容的選擇,結合物理實驗教學的實際情況,根據以下原則對STS教育進行科學、合理的設計。
(一)適度性原則
對STS教育內容進行選擇時應與物理實驗教學內容相結合,并保證兩者內容能夠相互適應,使學生的學習能力和認知水平能夠更好的適應教學內容,保證STS教育內容的廣度和深度適當。
(二)時效性原則
對STS教育內容進行選擇時還應保證其內容能夠對科技成就及其相關社會問題進行及時、準確的反映。同時,還需對其內容進行及時更新。
(三)綜合性原則
對STS教育內容進行選擇時必須保證其內容具有一定的學科綜合性,將人文教育與科學教育有機結合。
(四)實用性原則
實用性原則主要是指STS教育內容能夠適用于學生實際的生產建設和日常生活,能夠促進學生對物理知識的應用能力,培養學生的創造能力。
三、將STS教育與初中物理實驗教學結合的方法
(一)培養學生實踐能力
初中物理實驗教學強調學生的動手能力,在教學過程中應重點培養學生的實踐能力與動手能力。一方面,要加強學生對物理技術應用方式的掌握,在物理實驗過程中具有基本的操作技能。例如,如何對電壓表、電流表、彈簧秤、天平實驗器材進行正確的使用。另一方面,加強訓練學生的實用型技能,例如,對照明電路進行故障分析和對樓梯燈的電路進行安裝等操作技能。同時,還應加強實踐操作技能的培養,例如,通過制作電池、水火箭、簡易水平儀,提高學生實踐操作能力。此外,還應加強對學生技術改造能力和科技探究能力的培養,例如:自己設計制作溫度計、氣壓計以及設計和安裝電動機模型等。
(二)加強物理史教學
加強學生對物理史的了解,能夠對學生的人文精神和科學素養的提高起到一定的促進作用。教師在進行物理實驗教學時,應將相關的物理學史材料適當的融入到教學內容中。通過霍金、愛因斯坦等科學家,培養學生為科學獻身、無私奉獻的科學素養;通過丁肇中、李政道、楊振寧等諾貝爾物理學得獎者的故事和事跡,培養學生的愛國主義精神和民族自尊心。
(三)將生活實際與物理實驗教學有機結合
物理科學具有很強的實用性,與日常生活、工農業生產等各方面密切相關。在物理實驗教學中,應合理的融入生活實際,發揮物理科學實用性的特點。例如,在為學生講解“液化”現象,向學生介紹液化方式時,可以結合生活中的石油液化氣的液化方式,使學生了解液化氣主要是通過將氣體體積壓縮,并降低溫度而形成的。通過這樣的教學方式,可以使學生更加深入、全面的認識到生活實際與物理實驗教學之間的緊密關系,從而更加熱愛科學、相信科學,樹立正確的價值觀和物理學習意識。
(四)培養學生的自主學習能力
加強探究教學與實驗教學,能夠有效培養學生的觀察能力、操作能力、分析問題和解決問題的能力以及創造能力和創新意識。同時,還能有效地將技術與科學原理有機結合。例:老師在探究浮沉條件時把塑料瓶、錫紙、銅塊、牙膏筒及水槽分給學生小組探究,學生討論后動手有的讓錫紙船漂浮,有的想辦法讓牙膏筒懸浮,課堂馬上變得生動及有效。這種不斷地改善課堂實驗為學生提供盡可能多的動手、動腦的機會的方式,能使學生能夠通過自主設計實驗程序、操作實驗并得出實驗結論。另外,在教學過程中,教師可以先向學生提出教學內容和要求,并通過對實驗方案的“猜想——設計——討論——選擇——驗證——總結”讓學生進行自主學習。目前初中物理注重學生控制變量法探究、類比法和微細現象放大的觀察法以及比較法、等效替換法、轉換法、模型法、疊加法、實驗推理法和描述法等。通過現代化宣傳工具在教學過程中結合STS教育,組織學生開展科普活動,激發學生對物理實驗教學的興趣,同時擴寬學生的事業,使學生掌握更加全面的科技知識。
一、依據課程標準,抓好物理實驗基本知識的復習
(1)認真仔細研究中考說明書,全面把握中考的方向。中考說明書是根據課程標準對教材中要考查的知識點制訂的細化要求,全面了解說明書對教材中實驗的考查要求,這樣我們在復習過程中才會做到有的放矢,提高復習效率。
(2)熟練掌握基本儀器的正確使用,提高實驗基本技能。當前中考對基本儀器、儀表的考查主要從三個角度入手:一是從選擇儀器(含量程)入手;二是從儀器的使用規則入手;三是從儀器、儀表的讀數入手。復習時可采用對比復習的方法,找出異同點,加強記憶。
二、特別要注意以下幾方面
(1)物理概念和規律形成的過程和伴隨的科學方法。
(2)教材中的插圖和科學探究活動目錄中的內容。
(3)各種實驗的原理、研究方法、實驗方案,特別是中考說明書上強調的21個探究實驗;還要注重“STS(科學、技術、社會)”考查。
三、抓好“8種實驗題型”的復習教學
(1)估計、估算題。近年來估算類試題在各地的中考試卷中經常出現,成為中考新寵。試題通常以選擇題形式出現,估算題考查的知識點主要有長度、速度、時間、溫度、體積和容積、質量和重力、溫度和熱量、壓力和壓強、功和功率等,此外還涉及一些估算方法類題目。解答估算題通常從兩方面入手:一是從估算你熟悉的物理量入手,再結合相關公式,推算出你所不熟悉的物理量。二是將不熟悉的物理量,通過相關公式轉換成你熟悉的物理量,然后再將不合理的答案一一排除。
(2)電學實驗故障分析。初中物理電學故障只有幾類:短路,斷路,電流、電壓表正負接反,電壓表串聯,滑動變阻器接成了定值電阻或接成了導線(接短路了)。
(3)科學方法。初中物理常用的科學方法有:控制變量法、等效替代法、理想化法、轉換法、類比法、歸納法。在研究物理問題時,有時為了使問題簡化,常用一個物理量來代替其他所有物理量,但不會改變物理效果。如用合力替代各個分力,用總電阻替代各部分電阻,用浮力替代液體對物體的各個壓力等。
(4)情景信息題。如奧運科技、航天技術、汶川地震救災、雪災防治、火車提速等,都可能成為中考題目的情境。
(5)開放性試題,開放型實驗題。這類問題往往答案較多,解題方法多樣化,要選擇簡單明了的答案進行回答,回答時要有清晰的邏輯并使用準確的物理語言。求解開放型實驗題,需要教師指導學生靈活運用物理知識,挖掘題目中的隱含條件是解題的關鍵。
(6)對實驗過程的評估、對評估類問題的解答,關鍵在于從實驗元件選取、實驗操作、實驗推理、實驗方法等入手,根據平時實驗的要求,看是否違背實驗規則,從而來評估方案、結論是否正確。解決這類問題要注意思路的條理性,要按自己平時做實驗的順序,逐項分析對照,就不難發現問題。
(7)科學探究。隨著科學探究內容寫入物理新課程標準,科學探究能力已成為當前中考實驗的重要考查內容。按照新課標對科學探究能力的要求,學生應掌握的科學探究能力有提出問題能力、猜想能力、搜集信息與處理信息的能力、評估能力、交流與合作能力等,前五項能力是中考實驗命題的著力點。
(8)家庭小實驗、小制作,在2009年的中考調研試題中已經出現了這類題,應注意復習。如自制測力計、自制密度計、自制高度計、自制潛水艇模型等。
四、深入研究精選習題,提高學生答題表達能力
1創新觀念
所謂創新,簡單地說它既包括首創前所未有的新事物――即發明創造,也包括將已有的東西予以重新組合、開發后而產生的新事物,還包括利用現有知識、技能去重現前人已經探索過的發現過程.就物理實驗教學而言,學生的積極探究學習過程也是一種創新,但這種創新更多的是一種學習意義上的創新,這種創新又能為日后的創新作了準備; 同樣,學生在實驗中獨立思考本身也是一種創新活動.因此,只要不是墨守成規,能別出心裁、標新立異、獨立地提出合乎事物發展規律的新觀點、新思路、新方法等都是創新.新課程標準實施已有幾個年頭,但受應試教育和傳統觀念的影響,往往有些老師對物理實驗的認識仍有以下幾方面的誤區:(1)課本上有的實驗要做,沒有的實驗不要浪費時間;(2)實驗室有器材就做,沒有器材就不做;(3)重視實驗原理、步驟、現象、結論而輕視學生對知識獲得的過程;(4)科學探究中的提出問題、作出猜想、設計方案、評估交流等要素是“花架子”,太浪費時間;(5)每個實驗在網上都能找到它的動畫模擬演示,用多媒體演示一下經濟省時、實惠!由于教師是教學活動的組織者,一旦具有了以上錯誤的實驗教學觀念,其后果將是直接剝奪或減少學生的實驗機會以及在實驗中的快樂體驗過程,從某種意義上說是遏制了學生動手實踐能力和思維的發展,不利于創新教育.在物理實驗教學中實施創新教育,教師首先要轉變教育觀念,提高自身的創新素養,不能為完成教學任務而做實驗,也不要僅僅局限于物理教科書中的實驗,更不應在黑板上講實驗、學生看實驗、背實驗,而要積極創造良好的環境和條件,讓學生多動手、多體驗,主動發現問題、提出問題、研究并解決問題.當然實驗教學可以在課上,也可以在課外;可以使用現有實驗室的器材,也可以自備自制甚至可以使用日常生活中的物品,應有“壇壇罐罐當儀器,拼拼湊湊做實驗”的觀念;形成“時時、處處可實驗”、“人人、物物可實驗”的實驗教育觀念.
2創新形式
過去的物理實驗教學中,教師總是讓學生預先知道實驗的目的、原理、器材、步驟等,要求學生背熟實驗步驟后才能用固定的實驗器材按部就班地進行實驗,學生根本不考慮為何要這樣做.這種形式下,學生的成績好了,紀律似乎也很好,教師很有成就感,但從長遠來看,學生什么也沒有收獲.“授之以魚,不如授之以漁”,我們應注重實效,而不是形式.因此,本人認為創新實驗教學的形式,關鍵是能做到實驗教學中的開放,讓學生盡情發揮,讓學生有和教師平等對話的機會,讓學生有和教師交流的空間,讓學生有講出自己思想的機會.如在一次 “簡單電路連接”的分組實驗中,筆者布置的任務是:(1)訓練簡單串并聯電路的連接技能;(2)探究串并聯電路中用電器工作的相互關聯特點;(3)利用本實驗器材自己去“玩”,還要求學生盡可能“玩”出點“問題”來.這樣一“開放”,還真“玩”出了一系列出乎筆者意料的奇特“問題”:一位同學提出了“串聯電路中的用電器有時可以相互獨立工作”的觀點,并舉起了還連著導線的燈泡,果然是一燈亮而一燈不亮.筆者并沒有大聲批評訓斥,只是提出建議“請檢查是否接了并聯電路?是否是不亮的小燈兩接線柱上露出的銅芯線搭接在一起而將這只燈短路了?再查查看.”還沒說完這位同學就急叫起來了“你過來看看吧,我都檢查過了”.最后經檢查后才發現是同學在擰動這只小燈時將小燈的玻璃泡擰松動而漏進了空氣,燈絲沒有斷,于是筆者又組織展開了相關的討論,解釋了燈絲不斷但漏進空氣就不能發光的原因;還有一位同學提出“鉛芯是導體但人體不是導體”的觀點.原來對鉛芯是導體表示懷疑,于是就利用這次機會設計了電路并將文具盒中的物品以及自己的手指頭放入串聯電路中兩斷開點間,發現人的手指放入時小燈不亮,從而大膽地提出了“人體不是導體”的觀點,這是以前學生不能做到的,我想這就是實驗教學形式創新的實效吧!類似的實例很多,又如在探究“影響滑動摩擦力大小的因素”時,筆者和學生從實驗室開始一直“玩”到了操場上做起了游戲,在探究“影響力的作用效果的因素”時,組織學生“玩”起了“扳手腕”的游戲……
創新物理實驗教學的“形式”的另一種變化是在時間和空間上進行改變,例如:讓學生在晚上完成教師布置的光學小實驗;食堂用餐時用金屬湯匙的正反面觀察凹凸面鏡的成像情況;在家中廚房及利用冰箱探究熱學現象……學生發現了許多在學校教室、實驗室中或不曾發現的現象,并引發了許多創造性的思考.
3創新內容
新課程標準出臺以后,對學生的創新精神有一定的鼓勵,特別是探究性實驗的這一塊.新教材中的“探究”、“想想做做”、“演示”和“動手動腦學物理”等,具體實驗步驟、方法文字表達較少,甚至只有一幅漫畫或插圖,看似實驗內容少,要求低,而實質是為我們的實驗創新留足了空間,這有利于拓展課程資源,創造性的開展物理實驗教學.所以教師在進行實驗教學以前,要多下一番苦功夫,想方設法將實驗設計為探索性實驗,有意識地創設一種探索的氛圍,擴大探究空間和思維空間.聽過筆者課的一些老師說我上課的內容選取上有些隨心所欲,但仔細品味又感到都圍繞著某個物理知識、規律展開的.如在探究“流體的流速與壓強”的關系時,筆者和學生共同做了硬幣跳高、吹紙、漏斗吹球等傳統實驗,另外又設計了多個其它的實驗,如:取一軟管,將其下豎直端插入水中,上端一段在水平面內快速轉動,管內水面上升;抓住時機(室外有風,風向沿窗面方向),打開玻璃窗戶,窗簾會吸到窗外……這些都是圍繞課本中所涉及到的物理概念、規律進行的探究性的學習,離開課本我們同樣可以進行一些創新性學習,如學習了熱學后可以組織學生進行“影響液體粘性的因素”的探究、“物體吸熱能力與顏色的關系”的探究、“不同物體導熱能力”的探究等,這些都是實驗“內容”上的創新.
4創新方法
在物理實驗教學中,不僅要讓學生學會實驗的具體做法,掌握一些基本的實驗技能,還要能根據典型的物理實驗引導學生及時總結歸納研究物理問題的實驗方法,如常用的“間接測量法”、“控制變量法”、“等效替代法”、“轉換法”、“推理法”等,為培養他們的創新能力打下良好的基礎.如在探究“力能使物體形變”時,做的“用力捏裝有色液體并在軟塞上插有玻璃管的小瓶子”這個實驗,成功率不高而且現象不易觀察,筆者將該實驗改成“激光手電斜射玻璃板,按壓玻璃板,觀察到反射到天花板上的紅色光斑明顯移動”,全體同學都能觀察到.通過這個實驗筆者還幫助學生總結了一種“轉換法”的物理研究方法――用光斑的移動來認識不易觀察的堅硬物體的形變,通過提醒同學們聯想在探究《聲音的響度與什么因素有關》這一實驗時也用到了這種方法――觀察乒乓球彈起的幅度來推理不易觀察的音叉振幅.
5創新評價
既然物理實驗方法這么重要,我們怎樣才能讓學生掌握,并能應用自如呢?首先我們要對初中物理教學中常用的探究實驗方法有所理解。初中物理實驗探究方法主要有以下幾種:
(1)控制變量法:為了研究物理量與影響它的多個因素中的一個因素的關系,可將除了這個因素以外的其他因素人為地控制起來,使其保持不變,再比較、研究該物理量與該因素之間的關系,得出結論,然后再綜合起來得出規律的法。這種方法在整個初中物理實驗中的應用比較普遍
(2)等效替代法:研究某一個物理現象和規律時,因實驗本身的特殊限制或因實驗器材等限制,不可以或很難直接揭示物理本質,而采取與之相似或有共同特征的等效現象來替代的方法。這種方法若運用恰當,不僅能順利得出結論,而且容易被學生接受和理解。
(3)轉換法:有的物理量不便于直接測量,物理現象不便于直接觀察,通過轉換為容易測量到與之相等或與之相關聯的物理現象,從而獲得結論的方法。
(4)類比法:類比法是一種推理方法。為了把要表達的物理問題說清楚,往往可用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明抽象的、無形的、陌生的事物,通過借助于一個比較熟悉的對象的某些特征,去理解和掌握另一個有相似性的對象的某些特征。
(5)圖像法:圖像是一個數學概念,用來表示一個量隨另一個量的變化關系,很直觀。由于物理學中經常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況,因此圖像在物理中有著廣泛的應用。在實驗中,運用圖像來處理實驗數據,探究內在的物理規律,具有獨特之處。
(6)理想化方法:指在物理教學中通過想象建立模型和進行實驗的一種科學方法。可分為理想化模型和理想化實驗。理想化模型就是指把復雜的問題簡單化,把研究對象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,對實際問題進行理想化處理去再現原形的本質的東西,構成理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法。
(7)對比法:“比較”是人們常用的探究方法,是找出事物之間的差異點和共同點的研究方法,比較事物間的相同特征或相異特征。
下面就初中物理實驗《探究影響導體電阻大小的因素》中運用的探究方法——控制變量法,來談談怎樣進行探究實驗方法的教學,希望能起到拋磚引玉的作用。
一、作為教師,你首先要明確該實驗用哪種實驗方法最合適,也就是說先要確定實驗方法。這就要求你對各種實驗方法都要有深入的認識,并有所研究。 二、在實驗問題的提出時就開始滲透實驗方法的思想,并讓學生聯系實驗提出的問題和假設來尋找,并確定實驗的變量。例如在《探究影響導體電阻大小的因素》實驗教學中,當我們換用不同的電阻進行實驗時,發現燈泡的亮度是不一樣的,那樣就可以提問“為什么燈泡的亮度不一樣?”來引導學生去分析比較,得出影響導體電阻大小的因素可能是導體的材料、長度和橫截面積,還有溫度,從而確定該實驗的變量。
三、確定變量后,要引導學生用怎樣的實驗方法進行實驗。在該實驗中,我們確定了四個實驗的變量,那么我們就可以提問“我們怎樣才能知道這些變量與電阻的關系?怎樣進行研究?”讓學生認識到,要研究每個變量與電阻的關系,就必須在每次實驗中控制另外的變量保持不變。這樣自然而然的,我們就可以提出實驗要使用的實驗方法——控制變量法。接著教師要把控制變量的思想介紹給學生,使學生逐步領悟到控制變量法的實質要領,為之后的實驗方法的教學作好準備。
四、學生明確了實驗方法后,但是對該實驗方法還處在認識階段,還沒有理解,更難說得上運用。這就需要我們引導他們來運用這種實驗方法來進行實驗。在該實驗設計中,根據控制變量法的要求,我們就需要準備不同材料、不同長度、不同橫截面積的金屬導線。那么在實驗操作中我們應該選用那些金屬導線進行實驗呢?這樣一個問題的提出又可以讓學生對控制變量法有更深的認識。例如,在探究導體電阻的大小與導體材料的關系實驗時,我們就可以引導學生根據控制變量法的思想,選用相同長度、相同的橫截面積,不同材料的的導線來進行實驗。
關鍵詞:實驗教學;探究性實驗;實驗引導;提問設計
中圖分類號:G427 文獻標識碼:A
文章編號:1992-7711(2012)10-025-1
初中物理教學中經常遇到這樣的情況:學生們桌上一堆實驗器材,黑板上有一行大大的“探究影響……的因素”,旁邊寫著老師在學生猜想的基礎上分析留下的幾個可能有影響的物理量。但讓學生開始實驗探究時,他們拿著器材顛來倒去地看,卻不知道該干些什么,努力地想干些什么卻無從下手。
那怎么才能讓學生自己明白觀察些什么和怎么做呢?如何引導才能體現學生的主體性,而不是老師越俎代庖地直接告訴學生應該怎么做和觀察什么呢?
學生不知道怎么去做實驗,其實究其本源,問題出在實驗設計上。學生不明白整個實驗的設計過程和設計方案,當然不明白應該做什么和怎么做,當然也不可能明白要觀察些什么。那怎樣才能讓學生明白實驗設計過程和設計方案呢?最好的方法不是老師告訴他們,而是讓他們自己參與設計,明白整個實驗設計思路和過程,并形成完整的設計方案。
對于初中學生來說,能完整地自主設計并有成熟的設計方案顯然是不容易的。那應該怎么辦呢?下面以“影響電磁鐵磁性強弱的因素”為例,詳細說說“課堂三問”的具體方法。
第一問:你準備如何去比較該物理量的大小?
具體到“影響電磁鐵磁性強弱的因素”的實驗中,就是“你將如何比較電磁鐵磁性的強弱?”
學生對這一問題也很可能無法下手,而且這第一問的問題對某一些實驗來說是最復雜的,也是所有實驗過程中最難以被老師駕馭的。一堂探究性實驗課程的成敗大多取決于此問題的解決方法。
對這個問題的解決一般有三種方法:
1.語言引導。怎樣能看出一個磁鐵的磁性強弱呢?對于這個簡單些的問題,學生們一般能各抒己見,議論紛紛,同時也能培養孩子們的交流合作精神。
2.工具引導。如何利用桌上的器材比較電磁鐵磁性的強弱呢?一般來說,桌上的器材肯定是用來解決本節課的問題的,所以要用的器材一定在桌子上,某些器材能對孩子們有一定的啟發作用,說不定問題一提出,就有不少學生給出了解決方案。
3.動作引導。其實這就是一個半演示實驗了。老師用兩塊磁性強弱不同的磁鐵去吸引大頭針,舉高后問:你們看,老師這里的兩塊磁鐵誰的磁性更強一些呢?這個問題當然不是問題,孩子們一定搶著回答。緊接著問:你為什么可以得出這樣的結論呢?孩子們也很容易就答出“因為吸引的大頭針多”。
這其實就是一個轉換法的物理思想和方法,此時可以抓住時機對此種方法進行一些講解,讓學生了解轉換法,還能滲透物理思想的教育和物理方法的培養。
任意選擇三種引導方式中的一種,第一問就解決了。第一問解決之后,學生們對于“如何比較電磁鐵磁性強弱”有了正確的認識和方法,也就明白了應該在實驗過程中觀察什么。
這一問之后,有一個準備性問題:研究一個物理量與其它幾個物理量的關系時必須使用什么方法?
孩子們當然會回答你“控制變量法”。“控制變量法”是中學物理實驗中最常用的物理方法,孩子們對這個方法簡直可以說是熟極而流,對于“控制變量法”的使用也簡單地理解到“只改變其中一個物理量,控制其它物理量相等或不變”的地步。當然,如果是第一次接觸,可以當堂講解“控制變量法”,讓學生對“控制變量法”達到這樣簡單的理解。
第二問:先研究哪個變量與該物理量的關系,你將如何改變它?
具體到本實驗中就是“你準備先研究電磁鐵的磁性與哪個物理量的關系,準備如何改變它?”
這一問的關鍵在于“如何改變”。這一問其實就是啟發學生動腦筋去思考解決問題的引導之問。例如學生回答的是電流大小,那么他們就得想辦法去改變電流,自然就能在電路中加入滑動變阻器。在操作過程中,學生也就知道移動滑動變阻器是為了改變電流,當然就不存在對操作步驟的疑問。如果學生回答的是改變線圈的匝數,那結合桌面上的器材,自然就能想到改變匝數的方法,如用兩個不同匝數的線圈或接入同一個線圈的不同地方等。
第三問:如何保持其它變量不變或相等?
具體到本例中則是“有哪些物理量要保持相等或不變?你準備怎么做才能保證這些物理量的相等或不變呢?”
這一問的關鍵也同樣是 “如何保持”。對于保持哪些物理量不變,那很簡單,孩子們都能正確回答出除了剛才要變化的物理量之外的其他物理量。“如何保持”這一問與上面的第二問相同,都是引導啟發學生思考去解決問題的,也是讓學生設計實驗方案和明白實驗過程與步驟的過程。
這二三兩問是讓學生自主設計實驗的一個重要過程,也是讓學生知道自己應該怎么做的過程。只有這一過程學生思路清晰,思維全面,他們才能在實驗過程中清楚地知道應該如何設計與改變實驗電路和明白自己的實驗步驟。