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在整体改革试验中,我们坚持教学的性原则,根据系统论原理——整体大于各部分的总和,结合学生的认知,实验教学的完整性规律,把组成整体结构的各个要素有机地组合起来,在总体上通盘考虑。这样,注意各要素的功能,而且更注意各部分相互联系形成整体结构的新功能。
我们还把课内和课外融为一体,把演示实验和学生实验统筹安排,把小制做、小发明、实验竞赛、专题讲座适时调整。在实验上把科学知识、生活知识全面考虑、互相渗透,把获取知识、科学观察、独立操作、培养实验技能、发挥聪明才智安排于合理的结构中,充分发挥了各部分互相联系、互相作用的整体功能。
经过几年的实践探索,我了比较优化的物理实验教学框架,下面就是这个框架的要点。
一、进行多项实验活动,建立立体交叉体系
如前所述,物理实验教学总的效果并不等于各个要素效果的机械总和。物理实验教学的各个要素分为由课内到课外,由演示实验到学生自制教具和学具等六个方面。在实验中,我们把这六个要素进行综合,认为课堂教学、学生实验、教具学具的制做、小发明和小创造、实验竞赛、专题讲座六个要素组成的实验教学系统的总功能不是各个部门各自直接地、单独地体现出来的。而是通过它们之间的特殊联系间接地、综合地表现出来。例如,在《浮力》这一章的实验教学中,我们首先让学生自制学具——一个茶水杯,几块形状不相同的木块,一块铁皮。
在课堂教学中,教师利用演示实验,调动学生的积极性,激发学生兴趣,并根据教学进度,不断提出问题,如,形状不同的物体受到的浮力相同吗?铁皮放在水里,它一定会沉入水底吗?同一物体分别放在水里、煤油里,它露在液面上的体积相同吗?等等。课堂提出问题,要求学生利用自制的学具在课外活动分小组进行实验,回答上面提出的问题。学生通过自己做实验得出正确的结论,兴趣很高,增添了学生积极进行实验的信心。在学完了这一章以后,教师还进一步提出,浮力在生活、生产中的运用有哪些?一公斤的水能浮起二公斤的物体吗?装在船里石头,卸一部分在水池子里,水面会上升吗?等问题。要求学生通过观察生活或自己动手回答问题。这样,通过课内、课外,演示实验和自己动手做实验的有机联系,学生既学到了物理知识,又会运用于生活,更重要的是培养了学生利用物理实验解决实际问题的能力。这些效果只有通过整体结构这个实验教学体系才能取得。单靠演示实验,学生实验在有限的时间内是难以达到的。因此,每个学期,根据教材进度制定教改方案,确定总体目标,建立配套的组织和确定专人负责。
使各个部分为达到这个目的要求而采取相应的措施。从而发挥整体结构的优势。
二、抓好课堂内的实验教学,寓实验课改革于趣味之中
实验教学能否达到最优目的,系统各部分能否协调运转,关键的问题是看我们在课堂教学中能否引起学生较大的兴趣。如果学生对实验感到乏味,那是难以达到目的的。兴趣的培养必须是通过多种途径,多种形式综合进行。物科是一门实验科学,我们把中学物理的42个学生实验,700多个演示实验,逐一,在揭示物理规律的原则下,每一个实验都做一些趣味性改进。如在演示水的不善于传热的实验时,把事先准备好的小鱼放到试管底部,然后在试管上部加热使水沸腾时,鱼却在管底没有什么异样。学生感到十分惊奇。从而引起了学生的兴趣,增添了学生学习知识的积极性。为了充分发挥学生的主体作用,在演示实验时,我们吸收少数学生参加演示实验,为做学生实验时培养了一批骨干。这样在演示实验时,同学们观察十分认真,收到良好的效果。
三、以学生实验为主要,培养学生实事求是的学风
通过演示实验调动了学生的积极性,同学们跃跃欲试,但由于课堂时间限制只能吸收少数参加。在这种情况下,学生对学生实验就非常重视了。我们除了让学生做完课本上的学生实验外,还通过制做教具、学具,把许多演示实验也改成学生实验,给学生提供了自己动手动脑的机会。如演示浮力的大小,电流强度跟电压的关系等实验。在实验过程中,我们除了要求学生用的态度做好实验外,更重要的是要求学生写出实验报告,这是将感性知识上升为理性认识的一项重要工作。通过认真检查学生的实验报告,促使学生在实验过程中,正确理解原理,明确实验目的,认真设计步骤,详细记录数据,实验结果。特别是一些实验出现了误差后,要求学生认真讨论,分析产生误差的原因。使学生逐步形成了一种严肃认真,一丝不苟的学风。
四、把课外活动纳入实验教学的范围是实验教学改革的重要环节
为了从多方面培养学生做物理实验的兴趣,在学生掌握了一些基本实验技能后,应按统一计划,组织好课外活动,配合课堂实验教学,具体措施,一是根据教材实验特点和青少年的心理要求,精心设计课外活动的内容。做到既注意内容和形式的统一,又注意活动的趣味性。保证两课的内在联系。二是抓好落实,一学期的实验内容要事先确定,建立活动小组,安排好辅导老师,以保证课外活动经常化、制度化。
例如:在液压机前,借来油压千斤顶,利用课外活动操作给学生看并让学生自己操作,在学了光学后,指导学生自制望远镜、潜望镜等等。这样把课内和课外内容衔接好,课内课外就能相互补充。
此外,利用课外活动这块阵地,我们还举行了许多别开生面的专题讲座、专题答辩会、信息讲座、小制作、小发明等,对促进实验教学起到了很好的作用。
五、举办综合性实验竞赛,将知识性、趣味性、科学性和群众性融为一体
为了巩固实验教学的质量,使课外活动具有更大的吸引力,每学期定时举办两次规模较大的实验竞赛活动。如:每学年秋季,当初三学生学完了电学知识后,举行一次“自制直流电路接线板”的竞赛活动,要求在规定的时间内,同时用串、并混联把三个灯泡接亮,?方法是以班编队,每队若干人。举行物理实验60m接力赛。分别接力领取试题,画电路图,安装,读数,优胜者给予奖励。在这一活动中,初三学生人人动手就地取材,自己设计安装,自己测试评价,当电路接通,小灯泡以各种明暗程度发光时学生们都欢呼雀跃。这样既增加了学生学好电学知识的信心,又培养了学生集体主义的思想和设计能力。特别是有自卑心理的差生,当发现自己能够设计比较合理的电路图,迅速安装电路时,一种我不比别人差,我能学好物理的自信心油然而生。除了在初三年级举行外,还在二年级和高中一年级进行“小制作”,“小发明”竞赛活动,五分钟的实验操作竞赛活动,一分钟实验题竞赛活动。
六、引导学生日制学具、教具,参加“小发明、小制做”活动,培养创造型人才
物理学中有不少实验很难演示和观察,尤其是对于聋生来讲,他们缺少了听觉,对一些抽象的物理现象很难理解。因此,利用多媒体技术辅助物理课堂教学,聋生很快就能掌握和理解,提高了教学效率,信息技术媒体的应用对教师素质和教学都发生了质影响,利用信息技术媒体和资源突破教学过程中的重点、难点。例如,在讲解“光的直线传播”这节内容时,通过多媒体演示小孔成像的实验让聋生了解光的直线传播,提出日食和月食的成因,多媒体演示让聋生一目了然,学生易学易懂,记忆深刻,突破教学的难点,提高了课堂教学效率。又如,在“热机”这一节,利用多媒体显示动画课件,使学生了解汽油机的基本工作原理,每个工作循环的环节,四个冲程的衔接都看得清清楚楚,增强了聋生的定性印象,提高了课堂教学的效率。
二、研读学生,发挥其主观能动性
由于听力障碍,聋生感知速度较慢,语言识记能力差,但他们的视觉优势是非常明显的,聋生可以不受噪音干扰,用眼睛感知事物,他们的观察非常细致,思维形象性较正常学生强。例如,在学习“透镜”这一节,实验凸透镜对光线有汇聚作用,凹透镜对光线有发散作用。将凸透镜和凹透镜都正对着太阳,问学生在光屏上能观察到什么,实验简单易操作,学生参与性很高,焦距测量的问题也迎刃而解,让学生主动参与到实验中来,激发了学生的学习兴趣,学生的动手能力也得到了培养。又如,在讲“密度”一节,准备一个杯子,放一个冰块,然后倒满水。提问学生当冰融化后,杯内的水会溢出来么。有一部分学生说水会溢出来,另一部分学生说不会溢出来。增加了趣味性,更是激发了学生的学习兴趣,提高了教学效率。
三、改进实验,培养聋生的发散思维
思维的发展水平直接影响学生的学习效果,尤其是聋生,思维更是关键。物理是一门逻辑思维强的学科,教学中,教师要巧设问题,引导学生深入、发散、灵活思考,提升教学效果。
1.引导学生对实验现象和实验结果进行猜想
郭沫若说“:教学的目的是培养学生自己学习,自己研究,用自己的头脑来想,用自己的眼睛看,用自己的手来做这种精神。”例如,在研究金属导体的电阻与哪些因素有关时,在实验进行前,先要求学生对有可能发生的现象或者结果先进行猜想,之后再做实验,启发引导学生猜想导体的电阻可能与哪些因素有关,鼓励学生进行大胆的猜想,然后再利用实验对学生做出的各种预测进行检验。
2.改验证性实验为探索性实验
验证性实验更能激发学生的兴趣,但许多学生,尤其是听力有障碍的学生,在学习过程中只是被动地接受,丧失了探索的乐趣。探索性实验,让学生充分地动脑、动手,发挥了学生的主体作用,从而有利于学生思维能力的提高。如,在教学“验证机械能守恒定律”的实验之前,可先不进行相关规律的教学,将实验教学移到规律教学之前,改验证性实验为探索性实验,过程如下:先准备相关实验器材,让学生按照要求让重物做自由落体运动,利用打点计时器记录重物的运动情况;然后,选定纸带让学生进行分析,分别计算纸带上任意三点0、1、2所对应的动能、重力势能,并算出三点的机械能,学生根据一系列数据分析讨论就可以得出机械能守恒定律;最后,师生共同讨论重物在下落过程中系统机械能守恒的原因:物体在运动过程中只有重力做功,动能和重力势能相互转化,系统机械能守恒。
3.引导学生设计实验
启发引导学生设计实验,例如,压力的作用效果跟什么因素有关的实验,利用身边的物品进行实验,先用一支短铅笔或圆珠笔做实验,再用矿泉水瓶、水、沙做实验。后者的实验方法如下:在矿泉水瓶中装半瓶水,盖上盖,先把底部朝下放在沙上,再把瓶倒转过来放在沙上,探讨“压力的作用效果跟手里面积的关系”。在矿泉水瓶中装满水,盖正放或者倒放在沙上,与前一次实验比较,探讨“压力的作用效果与力的大小关系”,我们就地取材进行实验,每个学生都能在课堂上或者课外进行探讨物理规律,这样可以有力地促进物理教学。
一、实验目的
1.培养学生树立实事求是的科学精神。
2.掌握科学的实验方法。
3.培养学生初步的观察和实验能力。
4.培养学生的创新精神和团结协作精神。
二、实验重点:本学期实验教学的重点是部分演示实验分组实验。
三、实验难点:
1.将探究方法和创新精神用于教学中。
2.将演示实验变为分组实验。
四、实验措施:
1.对所有演示实验和分组实验都要填写实验通知单和实验记录。
2.严格要求,按程序进行操作。
3.认真组织,精心辅导。
4.开展形式多样的实验竞赛活动。
5.积极组织并指导物理课外兴趣小组开展实验活动。
五、实验配档:周次日期演示实验(节次)分组实验
第一周
星期一决定动能大小的因素(3、4)
星期二动能和势能的转化(6、7)
星期四用刻度尺测长度
第二周
星期一二氧化氮的扩散(3、4)
星期二决定扩散快慢的因素(6、7)
星期三做功与内能的关系(2、7)
星期四热传递与内能的改变(3、4)
星期五研究比热容(5、6)
第三周
星期四测平均速度
第四周
星期二一切声源都在振动(2、3、5、7)利用内能来做功
星期三研究声音的音调和音色(24、5、6)
第五周
星期一摩擦起电(3、4)
星期二用手感觉水的温度(2、3、5、7)
星期三电流的形成(2、7)用温度计测水的温度
星期四观察熔化现象(3、4、6、7)导体和绝缘体(3、4)
第六周
星期三组成串联电路和并联电
星期四观察水的沸腾
第七周
星期二压缩体积可以使气体液化(2、3、5、7)电流(6、7)
星期三观察碘的升华(2、4、5、6)
星期四用电流表测电流
第十一周
星期三研究光的反射定律(2、4、5、6)用电压表测电压
星期四观察平面镜成像(3、4、6、7)
第十二周
星期一决定电阻大小的因素(3、4)
星期二光的折射实验(2、3、5、7)变阻器(6、7)
第十三周
星期二照相机
第十四周
星期三电流跟电压电阻的关系(2、7)<
星期四幻灯机放大镜
星期五伏安法测电阻
第十五周
星期三用天平称固体和液体的质量
星期四用天平测物体的质量(3、4、6、7)
第十六周
星期一电功(3、4)
星期二额定功率(6、7)用天平称固体和液体的质量
星期三测定小灯泡的功率星期五焦耳定律(5、6)
第十九周
一、利用大学物理实验培养学生创新能力
实验教学本身就是一种思想的尝试与探索,其主要目的是了解事物的本质和规律,并在此基础上,进行不断的创新。由此可见,大学物理实验对提升学生的创新意识和能力具有重要意义。
(一)学生发散思维的培养
发散思维是创新思维的核心部分,解决问题的过程是发散——集合——发散的循环过程。大学物理实验教学是一种基于创新思维框架下的由发散到集合,再由集合到发散的循环过程,通过培养学生的发散思维,从而达到培养学生创新能力的目的。例如:学生在进行固体密度的测量实验时,就要考虑到该固体是否规则,在液体中的悬浮状况,是否溶于液体等,因此,在多种可能的情况下,学生就要探索不同的实验方法,调动发散思维,从而实现掌握知识,提升自身的创新思维能力。
(二)实验过程是学生发散思维的训练过程
物理实验是围绕一个既定的问题开展的,学生需要调动自身的多种思维能力,运用各种思维方法,例如:综合、分析等,只有这样,才能真正的实现实验目的。在这个过程中,学生的逻辑思维得到了训练。例如:在进行“偏振现象”研究实验时,要求学生设计出各种光路,使之产生不同的偏振光,进而观察不同条件下的实验现象,并进行相互对比。实验前,学生要根据自身掌握的知识,进行科学的假设,做好实验设计;实验过程中,一步步进行验证。类似的实验探究活动能够帮助学生有效的将逻辑思维融入其中,并提升学生的科学探究能力和创新思维能力。
(三)学生在物理实验中提出质疑,进而提升批判思维能力
传统的“一言堂”很大程度上抹杀了学生的批判思维能力,新课改中明确提出,要积极培养学生的创新能力,而批判思维的形成,恰恰是创新能力培养的关键环节。因此,教师在实验教学过程中,理应鼓励学生提出质疑,并带着质疑在实验中加以批判、验证。例如在进行钠光灯波长测量时,有些学生发现测量值与理论值不相符,在深入研究后,发现钠光是由双黄线构成的,即两种波长的混合值,并受到实验环境的影响。学生在物理实验中提出质疑,进而提升了批判思维能力。
(四)学生在物理现象分析过程中形成直觉思维能力
很多物理实验现象需要认真观察才能捕捉到,因此物理实验不仅要求学生掌握好时间,具备逻辑推理能力,还要具备一定的分析预见能力。例如伽利略首先直觉地判断“重物先落地”是错误的,然后通过一次次的实验,得出物体的落地速度不因重量而改变的结论,了亚里士多德“重物先落地”的说法。
二、大学物理实验教学存在的主要问题
(一)教学设备单一,实验仪器高度集成,学生的动手能力受到制约
物理实验仪器的技术含量越来越高,实验仪器高度集成,很多实验步骤都无需学生动手,这样会使学生的动手机会越来越少,动手能力提升缓慢。机械的实验操作,也很难让学生对各种实验原理和设计方法有所了解,更别说创新了。
(二)教学内容陈旧,内容较多
目前物理实验教学内容多是以验证性实验为主,而培养学生创新思维的综合性、设计性实验相对较少,并且在实验教材中,对实验的原理、方法甚至实验数据的处理方案都一一列出,学生做实验的任务就是机械操作,并得出已经知道的实验结果。这样的实验,对于学生巩固所学知识有很大帮助,但对分析能力、设计能力、创新能力的培养却是意义不大,甚至会使学生养成懒惰、不善于动脑的习惯。
(三)教学模式落后
一直以来,物理实验的教学模式多是沿袭传统教学模式。学生被动接受教师“无微不至”的讲解,然后按部就班地顺利完成实验。看似一片“和谐景象”,但是真正的教学目的却没有达到。随着教学改革的不断推进,这种教学模式已经显得落后。
(四)实验教学过程限制颇多
由于实验教科书的指导相当详细,教师只要监督学生一步步完成实验即可,因此在实验教学过程中,教师仅起到了“监工”的作用,而教师的引导作用却无从体现,学生也无法发挥创新能力,甚至还受到教师的诸多束缚,例如:当提出异议时,教师会认为学生不听话(书中已经写得清清楚楚,偏要提出不同意见),并认为是故意找茬。另外,由于实验课时较少,教师力争在有限的时间内完成大量的实验教学工作,也有意压缩学生探究、验证质疑的时间,从而导致学生的实验效果看似显著,实则问题颇多。
(五)实验室缺乏创新环境
高校的实验室往往定时开放,并且很多实验内容也未能面向全体学生(主要指本科生)。学生的很多创新思想不是因缺少实验仪器,就是因仪器使用受限而被扼杀在摇篮里。另外,实验室在师资力量上,也存在严重不足,很多教师多年都未获得过继续深造的机会,自身的专业知识和教学理念仍停留在多年前。这样培养学生的创新能力便很难达到良好的效果。
三、大学物理实验教学改革
(一)改革实验课程体系,培养学生创新思维
能力根据物理实验自身的研究方法和规律,建立从易到难、由单一到综合,循序渐进、逐步提高的大学物理实验课程教学体系。在大学物理实验课程教学体系中,重视实验选修课的设置,满足人才培养的需要,给学生创设创新活动的空间。增加设计性、综合性实验的比例。鼓励学生灵活运用分析、归纳、判断等思维方法,在头脑中形成直觉和想象,构思实验方案,培养学生创新思维能力。
(二)开放物理教学实验室,提高实验经费投入
实验室要面向全体学生开放,时间也不局限于上课期间。从设备的安全及使用效率考虑,可指定专门教师指导和管理,但不能扼杀学生实验的积极性。学生如需动用贵重仪器,可征得管理教师同意后进行。随着物理实验要求的提高,高校应加大物理实验经费的投入,并做到专款专用,同时还要预留出更新设备的资金。另外,高校还应该注意仪器设备的科学使用,提高设备的使用效率,尤其是一些大型仪器设备。
(三)更新理念,增强创新意识
创新不是一时的凭空捏造,而是要具备创新意识和相关的知识储备。由于教师在培养学生的创新意识方面起着引领作用,因此作为教师,首先应具备创新教育的理念,并应用到教学中去,才能正确引导学生创新学习;其次应加强创新知识的学习,具备精深的专业知识和宽泛的综合知识,掌握社会文化、科技发展的新动向,注重对新理论、新技术和新信息的了解,并将这些知识融入到大学物理实验教学中去,才能引导学生把知识学活,有效地培养学生的创新能力。
(四)注重培养学生实验方法,促进学生创新潜力的发挥
要将科学发展史贯穿于大学物理实验教学中,注重科学思想发展史的教育。例如:在电磁感应实验中,介绍法拉第在仔细分析电流的磁效应基础上,认为电流既然能产生磁场,反过来磁场也应该能产生电流,因此提出了磁能生电的假说。尽管在实验中经历了无数次的失败,但他信念坚定,最终发现了电磁感应现象,让学生感受科学探索的艰辛历程,把学生融入到科学家的思维情境和发明创造的氛围中,促使学生将自身的学习和人类社会的发展有机结合起来,更加积极主动地吸收人类社会的先进思想。同时科学家的创新思维方法又可以从方法论上指导学生的学习,使学生主动地从不同视角创造性地思考问题,从而有利于培养学生的创新意识,挖掘学生的创新潜力,提高学生的创新能力。
(五)利用信息技术,开拓创新思维空间
我们知道高中物理实验教学的要素由以下几方面组成:课堂理论指导、实验方案的设计、简单实验器具的制作、学生具体操作、小发明和小创造、实验竞赛、专题讲座等.这七个方面是一个有机的整体,各自为政则其效果必然会大打折扣.比如课堂上提出问题,要求学生课后自行分组,并运用自制的小工具等进行实验,解答课堂问题.然后,我们再根据学生们对问题解答的实际情况,结合问题和解答过程进行专题讲座.这样学生认识到学有所用,必然就会对物理学习产生浓厚的兴趣,我们再乘势利导:物理知识都是在生活中有所体现的,想知道所学的知识在生产、生活中是怎样运用的吗?想知道哪些东西还可以进行改进吗?这些都需要我们自己去观察、去动手实验.这样将课内外的演示实验与自己动手做实验有机的结合起来,从而达到培养学生利用物理实验解决生活实际问题的能力的教学目标.
二、在课堂教学中创设实验情景
从学生学习的角度来看,想要在课堂学习中有收获,必须有一个良好的教学情境.和谐愉快的教学情境,能为学生营造良好的学习氛围,很好地激发学生的求知欲,活跃学生的思维,进而提高课堂教学的效率.可以说学生的演示实验就和自己动手的操作实验,是激发学生学习兴趣、调动学生学习积极性的重要手段.如讲解“频率”的概念,笔者特为学生设计了一个测试自己单位时间内脉搏跳动的实验,设计展示之后,要求学生自己想办法.实验比较简单,器具的制作也不是很难,实施起来比较容易,所以学生的积极性一下子就被调动起来,同时因为没有陈法可依,还能开发学生的发散思维.再如,讲解动量定理之前,笔者设计了一个问题:“同学们,你们能够让鸡蛋从高空安全着陆?”要求学生自己设计实验,所使用的器具必须是生活中容易获取的,学生为此设计出多种多样是实验器具和实验方式,之后笔者再通过学生的设计的实验引进动量定理,并在具体教学过程中对学生设计的实验进行点评.这样学生不仅仅能学到课本知识,他们还在动手实践中获得了解决问题的能力,所学到的知识也能够更加的牢固.
三、以实验促兴趣,激发学生学习主动性
学生对知识的学习,只有在他们对所学知识有足够的兴趣的时候,他们的学习才能够获得较好的效果.所以,我们要想获得良好的教学效果,就必须注重激发学生的兴趣,在高中物理实验教学的时,彻底抛弃传统的“老师讲,学生听”的方法,运用各种手法激发学生的学习兴趣.如讲授“静电”这部分知识时,笔者为学生设计了一个“静电喷泉”的演示小实验,这个小实验是这样的:在桌子放置一个塑料板,塑料板上放一个盛满水的铁皮桶,然后找一根尖嘴玻璃管,把平的一端插入一根橡皮管中;再给橡皮管灌满水,橡皮管的另一端放入到铁皮桶中,通过虹吸,让水从玻璃管尖端中射出.然后再用一根导线将铁皮桶与静电感应器连接起来,摇动静电感应器臂,这样就可以看到一股美丽的喷泉源源喷出.趣味实验能很好地调动学生的学习积极性,学生十分迫切的希望知道其中的原理.课堂学习氛围空前浓厚.
四、以小实验催生学生的举一反三、触类旁通
以往的初中物理教学,演示实验是教师较为喜欢采用的方式,演示实验直观,能让学生更好地掌握实验的步骤,获得实验结论,但从教学实践来看,很多教师物理教学中进行演示实验时,多是借助多媒体演示实验过程,然后由教师来得出结论,演示过程中没有注重引导学生主动参与,学生只能被动地看,然后再对实验步骤和实验结论进行背诵。这种实验教学忽视了学生在实验过程中的主体性,从而导致学生只能以机械的方式学习实验。转变演示实验的教学方式,要在课堂教学中结合实验内容引导学生主动参与,注重通过互动让学生更好地掌握实验步骤,引导学生自主总结实验结论。以“蒸发吸热”的演示实验为例,先引导学生观察温度计的示数(了解室温),然后用干棉花包住温度计的玻璃泡并捆扎好,紧接着用扇子对温度计扇风,此时问“温度计的示数有变化吗?”把该温度计浸泡到酒精中,追问温度计的示数是否发生变化,教师从酒精中取出温度计,问“随着酒精的蒸发,温度计示数有什么变化?”再用扇子对着温度计扇风,追问“温度计的示数下降速度有什么变化?”如此,以问题引导学生观察,让学生对实验原理、器材选择、仪器等都有更深刻地认识,利于学生对知识的理解。在观察的基础上教师先引导小组学生发言,然后教师归纳总结,得出蒸发过程要吸热的结论。演示实验的优点在于形象直观,在物理教学实践中,教师可借助多媒体或其它辅助实验器材,多演示,多引导,从而促进学生更好地构建物理知识。
二、发挥学生主动性,提倡边学边实验
初中物理教学中,单纯的以演示实验来引导学生观察,虽然通过师生互动可让学生更好地理解实验中所涉及的知识点,让学生形成知识构建,但毕竟学生没有亲自参与,体验不够深刻。初中物理教学实践中,不仅教师要优化演示实验让学生获得更直观的感知,还要注重引导学生主动参与,让学生“动”起来,边学边实验。教学实践过程中教师可根据教学内容就其中的一个片段、一个例子、一个问题引导学生展开小实验。提倡多学,让学生在学习过程中主动提出问题、多参与互动。多实验,让学生在经历实验中掌握物理知识,培养其探究能力。初中物理课堂教学中提倡边学边实验,虽然小实验不会像演示实验那么顺利进行,但对学生的应变能力、探究精神的培养都具有积极意义。以“磁场”的教学为例,对于磁场的磁性和指向性、磁体有两个磁极和磁极间的相互作用等知识点,要是讲授的话很快就完成了,然后再让学生背诵,学生也能很快记住,但却不能让学生较好理解。故而在教学中教师可先引导学生准备一些小物品,如硬币、大头针、木块之类,在教学中先引导学生用磁铁去尝试能吸起那些物品,引出磁铁具有磁性的知识点,然后再引导学生玩磁铁对对碰游戏,增强学生对“磁极间的相互作用”的感知,让物理课堂教学更加有效。同时,在物理教学实践中引导学生边学边做,可较好地激发学生的学习兴趣,以小实验来活跃课堂气氛,提高学生的参与度。
三、改革实验教学模式,提倡分组实验
初中物理教学实践中分组实验是在教师的组织和引导下,把学生分为不同的小组,然后展开实验探究。一般初中物理教学中分组实验以测量性、实验性和实用性的实验为主,更多的让学生在分组实验中更好地理解物理知识,通过操作活动培养学生的实验探究能力。从当前初中物理教学中的分组实验来看,学生实验的效果并不是很好,一方面是教师在实验前没有组织学生对实验进行预习,学生在实验中对实验目的不够明确,另一方面是学生实验过程中教师的指导作用没有较好的发挥,从而导致学生对实验步骤、结论不够清楚。因此,组织学生展开分组实验,一要做好课前预习指导,二要注重在实验中引导学生参与互动和探究。以“测量小灯泡的电功率”的教学为例,在导入环节中引导学生复习小灯泡的电阻测量方法引出电功率的测量,引导学生根据测量要求和之前讨论的实验方案选择实验器材,引导学生实验,实验中教师巡视并根据学生实验情况进行指导。如调节滑动变阻器时因实际电压超过了额定电压导致小灯泡烧坏,而学生对这一现象的原因并不明确,此时教师可引导学生进行分析。实验过程中要注重对学生的实验步骤进行引导,实验中可先根据学生的实验方案作出指导,教师帮助学生修改方案后再实验。如调节滑动变阻器这一环节,要使小灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍,然后观察灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数,学生设计方案时就可能忽略额定电压值,教师检查学生实验方案时就应做出指导。学生实验后教师要先引导小组学生对实验结论进行总结,然后再根据实验现象进行点拨。
四、紧密联系生活,注重拓展课外实验
首先,演示实验在物理教学中的应用是否成功,很大程度取决于课前的准备工作,部分教师不是太重视演示实验的准备工作,致使在实际的演示过程中总会出现手忙脚乱的状况,遇到突发状况的时候更是会不知所措.所以,教师在课前不仅要准备好相关的实验器材,还要在课前自己尝试着反复地进行练习,这样在实际的操作中就会得心应手,即使遇到突发状况,也能够很好地解决.其次,演示实验是为了让学生对课本中的知识理解得更加深刻,这就需要教师在实验之前要弄懂实验的目的、具体是要解决哪类问题,这个实验能够培养学生的哪些能力;在实际的教学中,如何有效地引导学生在实验中发现课本中的知识,怎样才能够突出教学的重点.再次,规范操作过程.在操作过程中,教师应该以身作则,先为学生做出正确的示范,再由学生自己尝试着去实验,这样不仅减少了错误操作所带来的危险,还能够使学生在正确的操作过程中迅速找到课本中的原理,提高自己的实验操作能力.
二、提高学生的学习兴趣
“兴趣是最好的老师”.一个学生只要对一门科目产生足够的兴趣,他就会自主地想去接触它.而物理教学中的演示实验恰恰能够激发学生的学习兴趣.由于教学中的一些实验具有很高的趣味性,学生在实验过程中会对物理产生浓厚的热情,长此以往,就会喜欢上物理,这样就使物理教学变得更加简单,学生能够在教学中保持着很高的积极性,教师就能够顺利地完成教学目标.例如,在讲“光的反射”时,教师可以拿来两块透明玻璃,在两块玻璃中间放一些肥皂水,将他们叠加到一起,组织学生观察,学生会发现上面会出现许多形态不一、大大小小的彩色花纹,这时再将肥皂水吹成大大小小的泡沫,就会发现泡沫上出现很多七彩的光线,由于泡沫会来回摆动,而上面的光线的形态也会随之变化.这时,学生就会产生浓厚的学习兴趣,教师就可以为学生讲解这是“光的反射”的原理.再结合现象,向学生具体阐述其中蕴涵的道理.为了使学生对这一知识点了解得更加深刻,教师也可以组织学生自己动手操作,学生就会全身心地投入到教学活动中来,对这一部分知识的了解也会更加深刻,从而提高教学效果.
三、增强学生的主动性
在传统物理教学中,教师一直都是口述知识,而物理这门学科却是在实际生活中被广泛应用的.教师只是单凭讲解,并不能使学生将所有的原理都能理解透彻,所以,一些学生逐渐对物理失去了学习兴趣,不想主动地接触这一学科,这就使得物理教学效率下降.而在物理教学中引进演示实验,学生终于不用对着枯燥的理论知识,自己也能做实验,主动性得到提高,表现出超强的积极性,物理教学变得简单、顺利.例如,在讲解“大气压”时,教师可以组织学生自己动手操作.首先,教师需要为学生准备相应的实验器材,先以身作则,向学生演示正确的实验步骤.准备两个不同大小的试管,在较大的试管中注入一些水,将较小的试管放入注入水的大试管中,然后提出疑问:如果将大试管倒立,会发生什么现象呢?学生就会做出许多猜测,有的说小试管会掉出来,有的说水会流出来,但是实际的状况却是小试管上升了,这时学生就会质疑,会自告奋勇地到讲台上亲手做实验,这时他们就会发现所有的实验结果都是这样的.在实验过程中,课堂气氛得到带动,学生表现出强烈的主动性,这有助于他们对知识的理解,从而实现了高效教学.
四、提高学生的综合能力
在物理教学中的演示实验,不仅能够提高学生的学习兴趣,还能够增强他们的自主性,从而提高学生的综合能力.通过演示实验,既能培养学生的动手操作能力,又能够培养学生的分析与解决问题的能力,还能够培养学生探索与发现的能力,促使学生将理论知识准确地应用到实际生活中,从而提高他们的实践能力.例如,在讲“电路中串联与并联的电流规律”时,教师可以带领学生进行操作实验,了解电路中的一些规律,通过实践来检验真理,加深知识在他们脑海中的印象.通过实验,使学生的动手能力和观察能力得到提高,使学生对物理的认识更加透彻.学生能充分意识到物理课堂的趣味性,就会逐渐喜欢上物理,从而提高教学效果.
五、结语
第一,演示实验是教师利用课堂时间为学生演示,在操作的同时有引导学生对实验进行观察、思考和分析的一种物理教学方式。因而除基本操作和得出理论外,演示实验中应该还注意几点;
1.演示实验中应让学生积极的参与
传统的课堂教学,演示实验通常教师演示,学生看,但是很多实验学生根本看不清,特别是后边的学生。不同程度的限制和阻碍了学生智能和潜能的发展,直接影响学生实验心理素质的提高。因此,在演示实验中,应实验操作上让学生积极参与,让学生充分了解实验的内容,多次重复,加深印象,巩固记忆。
例如:在“电磁感应”一节的教学中,演示实验为边做边讲实验,收集)给学生发实验器材(干电池、电流表、原线圈、条形磁铁、导线),实验中让学生首先观察电流方向与电流表指针偏转方向的关系,再观察原线圈的电流方向与磁铁运动方向的关系,把直观的材料作为培养学生知觉、观察力的材料,引导学生仔细、准确地进行观察,然后引导学生讨论、研究、对比、总结出感生电流所引起的磁场方向与磁铁运动方向的关系,最后训练学生用科学的语言描述,并解释所观察到的现象,从而顺理成章地得出结论。可见,演示实验在教师指导下让学生参与,不仅有显示学生实验技能的机会,又能得到科学方法的训练及能力的培养,加深理解和掌握物理概念和规律,同时可领略物理学的思想,培养科学态度和科学方法。
2.适当运用多媒体
利用常用仪器、教具进行演示是一种最基本的手段,而应用多媒体课件可以使学生真正体会到物理学科的学习方法,提高学生观察及分析问题的能力。并让学生能清楚地看到明显的现象,直观地感悟到变化的规律。
如:凸透镜成像这一实验,在课件的演示中能让学生直观地感悟到,像距与物距的变化过程。从而得出物距变小时,像距变大这一规律,并让学生直观地看到特殊点成像的规律。从而让学生得到逼真的模拟,使学生认识加强。理解透彻。
3.注意实验的整体效应
在许多的实验中,实验的分散、脱节,让学生思维不同程度的受到干扰,试验的整体效应是一个不可缺少的。
例:在“功的原理”一节教学中,我把杠杆、动滑轮固定在同一演示板上,并用红纸条标好刻度,然后演示用它们提起重物的情况。这样既增加了实验的可视性,又便于学生注意用杠杆、收集)动滑轮做功的共同点,总结出使用机械不省功的原理。排除了分散实验对学生的思维干扰,提高了课堂效率。
4.实事求是的科学态度
实事求是是观察的基础,又是观察的重要品质和方法,也是未来科学工作者的基本态度。在物理实验教学中,要求学生坚持实事求是的科学态度,毫不含糊地尊重客观事实,以客观事实为依据。如实地记录实验中观察到的各种现象,甚至一个数据,一个标点符号,做到严格地把实验事实和自己对事实的解释区别开来。坚持实事求是的科学态度,不仅是提高物理实验质量的要求,也是增强学生的科学素质,培养创造型人才的需要。
例如,观察水沸腾的实验现象时,就明确提出以下观察目标:水开始加热杯底和杯壁上出现许多小气泡,这些小气泡将发生怎样的变化?加热的过程中,水的温度将怎样变化?随着温度升高,气泡将怎样变化?水沸腾时温度将怎样变化?将沸腾的水停止加热,水是否沸腾?引导学生明确观察目标,有目的、有秩序的进行观察,避免观察时手忙脚乱。由于温度计本身制造和环境气压的关系,水的实际沸点不一定是100℃,这时,教师应要求学生实事求是地记录数据,并分析、评估实验数据。
第二,学生实验是学生亲身去探究和体验的过程,是培养学生能力的一个重要方面,是培养学生能力的向导,通过实验可培养学生多方面的能力。能让学生在动手能力,操作能力得到提高的过程。
1.培养学生的观察能力
认真、细致、深入是观察能力的重要品质之一,也是科学工作者的基本素养和要求。收集)许多自然现象和实验中的物理现象,有时是稍纵即逝。只有认真、仔细地观察,才能捕捉到所要观察的现象;只有深入地观察,才能发现细微的变化和隐蔽的特征。物理实验的观察来不得半点马虎。如:上面说到的观察水的沸腾现象时,若不去认真,仔细的去观察,就没法总结水在沸腾过程中的规律。根据观察到的现象发现新的问题,促进进一步的观察和对观察材料的思维加工,辨别本质现象和非本质现象,去伪存真,得出正确的观察结果。
2.促进创新意识的形成和创新能力的培养
教师要适当引导,不使他们过多地碰壁。但是,教师也不可包办代替,要让学生经受挫折,从中总结经验教训,不断改进实验,发挥学生的创造性,从而获得成功,这样将会增加学生学习的乐趣,并得到更多锻炼。而且有利于培养学生的实验技能,增强学生思维的独创性。让学生对同一问题,善于全方位、广角度、多途径地去分析思考,从而发展了学生的求异思维和创新能力,撞击学生的创造灵感,促进创新意识的形成和创新能力的培养。如:在做“用天平和量筒测液体的密度”实验时,收集)充分把握学生设计实验环节和选择实验仪器的过程,是培养学生思维能力的好时机。有些学生把课本上的玻璃杯换成了口杯,在步骤上,有些学生把倒入部分盐水改为全部倒入,还有些学生在步骤上先称空杯的质量,再称倒入盐水后的总质量……,对学生肯动脑筋应给予表扬。在步骤上,肯定学生将盐水全部倒入的合理性,并让学生充分讨论先称空杯后再倒入盐水称总质量的做法是否可取,学生通过分析后得出这种方法在理论上是可以的,但在将杯中的盐水倒入量筒测体积时,收集)由于杯底和杯壁还粘有盐水,使测得的体积小于杯中原盐水的体积,会造成较大误差。学生最终会找到减小误差的好办法。这个分析的过程,会占用一定的时间,但是,学生在这个思考、分析、设计、否定、再思考、再设计、再评估的过程中,增强了减少误差的意识,变思维的单向性为多向性,培养了学生收集)的创造性和发散性思维能力。
3.充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位
在学生实验中要充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位。应充分相信学生,使学生主动参与,让学生独立设计实验,利用实验,发挥学生的主观能动作用,最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性。
4.实验后的反思
一、以学生为本的策略
演示实验的最终目的,是要通过学生观察、思考,加强物理概念、规律的理解,认识物理过程,学会科学方法.因而不论采用怎样的教学方式与形式,都必须实事求是,因材施教.
1、配合讲解,层层深入
进行实验演示时,教师应根据教学内容的需要和学生心理状况,给演示配以适当的启发引导,并在能使学生接受的条件下层层深入.例如:在演示“机械波的形成”,讲解波向外传出振动形式这一特性时,要引导学生观察每一个质点的起振形式有何共同之处,否则大部分学生仅仅能看见波峰与波谷这个振动形式向外传播这一单方面的结论.
2、直观简明,形象生动
实验教学对于学生来说应力求形象生动.这不仅能吸引学生观察,而且也便于学生直觉思维.如在“超重和失重”的教学中,可采用如图1装置:等臂杠杆右侧固定小型电动机B、缠绕在电动机转轴上的细线系着的物块C.杠杆左侧固定着平衡物A.开始物块C不动时,杠杆平衡;当物块C在电动机牵引下向上加速运动时,杠杆右侧会明显向下倾斜,出现超重现象;反之便为失重现象.现象直观明了,学生记忆深刻.
3、适当设疑与激发兴趣
演示时,还应该利用中学生的好奇心,激发学生的兴趣,培养学生思维的探求性.如:学习“伏安法测电阻”,学生在初中就学过了原理,做过了实验,面对两种电路,在他们原有的认知中是等价的.为了能把学习引向深入,可以采用大型示教电表,分别用两种电路去测量同一只大电阻的阻值,悬殊的测量结果,造成一种强烈刺激,学生的思维迅速地被激发.
二、与教学要求相适应的策略
即使是同样的实验装置、器材,在不同的教学阶段,需有不同的实验教学层次与之适应.
1、与知识深度相适应
例如演示“光的折射现象”时,在初中,只要演示说明“折射角随入射角的增大而增大”这一现象.而在高中物理为引入折射率n的概念,则在演示得到一系列的入射角i与折射角r的实验数据后,通过层层分析探究,最终目的是让学生在参与实验探求中,对折射率这一描述介质光学属性的物理量加深理解.
2、与要说明的问题的侧重点相适应
一、利用投影技术,增强演示实验效果
演示实验,就是教师利用实验器材、仪表向学生做表演示范实验,或创设必要条件将自然现象及其变化规律等再现出来。这是物理教学中将理论与实际相结合的重要方法,是提高学生学习兴趣、启发学生积极思维的重要手段,是认识事物规律的起点,也是物理实验教学中的一个重要组成部分。学生通过观察演示实验,思考总结,从而找出规律性的东西,得出正确结论。但是,有的演示实验观察目标个,现象细微,且由于条件的限制,教师只能在讲桌上进行演示。后排学生看不清楚实验现象,这就增加了学生在理解过程中的难度,直接影响教学效果。利用投影器将演示现象放大,使其在银幕上清晰地显示出来。这样既有利于学生观察思考,又缩短了观察时间,从而增强了演示实验的效果。
例如,在测定物质的密度这个实验中,其实验目的就是练习使用天平,学习使用量筒,学会利用天平和量筒测物质的密度。在这个实验中,学生第一次学习使用量筒测量液体的体积和测量小金属块的体积。因此在做实验之前,教师应先教学生如何使用量筒,如何正确读数。而量筒的刻度较小,教师演示讲解,大部分学生看不清楚。这时可利用投影技术,将刻度放大,学生就容易看清。方法一:用立式投影器对圆形量筒进行投影时,会产生聚光作用,在银幕上形成一条竖直亮线,无法看清演示刻度。为了消除圆形量筒的聚光作用,可将量筒放在透明的水槽里进行投影演示。方法二:用立式投影器和专门作投影用的方形量筒。方法三:用卧式投影器和抽拉式量筒投影片(在教学生学习温度计、安培计、伏特计的正确读数时,也可用抽拉式温度计投影片,旋转式安培计、伏特计投影片进行投影演示)。
在讲“磁潮和“电流的磁潮这两节课时,磁场的概念比较抽象,条形磁铁、U形磁铁、同名磁极之间和异名磁极之间的磁感线分布以及直线电溢的磁场的磁感线和通电螺线管的磁场的磁感线分布形状各不相同。传统的演示方法一股是:将玻璃板放在磁铁上面,将铁屑均匀地撒在玻璃板上,轻轻敲动玻璃板,使铁屑在磁场的作用下形成平面的磁感线分布图形。因平面放置,学生看不清楚,教师只好端着玻璃板走到讲台下,让一部分学生看看,这样既浪费时间,还是有许多学生看不清楚。利用投影技术,则完全可以改变这一局面。将课本上所讲的几种演示情况投影到银慕上,使全班学生都能清晰地看到各种情况的磁感线分布。这样就加深了学生对“磁潮的认识,使抽象的问题容易理解。
二、利用实验录像,提高学生实验操作技能
大多数物理实验,对于初中学生来说,都是第一次接触该实验所用的仪器。学生在进入实验室之前,学生对仪器的使用和实验操作方法了解甚少。靠教师的演示讲解,许多学生很难一下子看得清楚,等到他们自己动手做实验的时候,仍有无从下手或不得要领的感觉。因此学生在做实验之前,先观看一段所做实验的操作录像,在看实验操作录像的同时,教师利用慢放、暂停、回看等方法,向学生讲清楚实验需要注意的问题和实验成功的关键是什么。经过形象直观的开导,能够绘学生做这个实验指出一条正确的操作方法。这样必然有效地激发学生的实验积极性,从而使学生在轻松愉快的教学环境中进行正确地操作、观察、思考和探索。
例如,“用天平测物体的质量”这个实验,这是学生第一次实际操作天平。由于实验报告中所列的“注意事项”较多,调节天平的步骤较多,学生往往对天平无从下手或者干脆就不敢动它。面对以前出现的这种情况,现在上这节实验课,就首先放一遍《用天平测物体的质量》的录像,让学生仔细观看,同时适时提示注意事项和操作方法。在读数时,把标尺的特写镜头定格,让学生学会正确读数,教师提示每个格代表多少克,被测物体质量等于砝码总质量加标尺读数,做完实验之后如何收拾天平等问题。学生用几分钟时间看完录像之后再去动手操作,就感到做起来得心应手。
再如,在做“测定物质的比热容”这个实验时,要用到量热器、天平、量筒、烧杯、温度计、火柴、酒精灯、石棉网、铁架台、水、金属块、细线等,所用实验器材较多,实验步骤较多,加热过程较长。学生在不太熟悉实验步骤的情况下,操作起来往往用的时间较长,实验误差较大,因此在做实验之前应先看一遍该实验的录像,熟悉实验步骤和各种仪器的使用注意事项。天平、量筒和酒精灯学生以前已经用过,温度计则是第一汰使用。当录像放到测温度这个地方时,应慢放或定格让学生看清,教师提示讲清温度计的使用注意事项及正确读数的方法,同时讲清实验计算、误差分析等。还有许多类似的例子,在此不再一一列举。
将演示实验改为探索性实验,让学生充分动脑、动手、动口,发挥学生的主体作用,有利于学生创造性思维的激发。在此基础上,让学生自选器材或自制器具,可以用日常生活中常见的物品或自己身边的物品做实验,这些器材学生更熟悉,更有利于学生理解物理就在身边,物理与生活联系非常紧密。从而拓宽学生的思维空间,调动学生的探索意识和创新精神。
二、应用多种实验方法,培养学生的创新能力
科学的实验方法是做好实验的前提。对于探究性实验和学生分组实验,我们在帮助学生掌握实验原理的基础上,使学生明白科学的实验步骤和仪器的操作技巧,增设开放性实验,鼓励学生用不同的器材、不同的实验步骤和实验方法进行实验。在实验中,学生需要对所给的材料和信息进行合理取舍,对所得信息分析加工,整理归纳。这就要求学生既要有全局观念,又要善于应变,培养学生的应变能力和探索精神。实验结束后,师生互动,积极总结归纳,总结实验成败得失,归纳不同测量方法,只有不断的总结归纳,才有所创新。如:学了密度测量后,可归纳出天平量筒法、浮力法、压强法等多种测量方法;学了电学有关知识后,对于电阻的测法可归纳出九种以上,使学生分析概括综合归纳能力都得到训练和提高。
三、不断创设实验情境,促进学生创新能力的发展
创新是通过实践来探索,通过探索有发现,通过发现而创新。创新教学的构成要素是引导性、研究性、发现性、归纳性等并将其有机结合起来,创新的核心是发散思维。这就要求教师在实验中创造性地应用现代教学方法和教学手段,不断创设物理情境,将多种教学方法进行优化组合,用“创造性的教”为学生“创造性的学”创造环境和条件。因此除了演示实验和分组实验之外,结合教学内容捕捉生活中的物理,充分利用多媒体教学设备和物理课件,不断创设生活物理情境,使学生真正感受到物理无处不在处处在,物理就在自己身边。如鼓励学生利用身边的物品进行物理模型小制作,制作软尺和直尺、弹簧秤、天平、液体内部压强演示仪等。引导学生去研究、去探索、去创造,激发学生的探索精神和创新意识,促进学生创新能力的发展。
与我们的日常生活息息相关、难以分割,存在于生活中,教师要将物理知识与生活相联系,进而挖掘其中渗透的德育素材,既可以加深学生对知识的理解,又可以培养学生的道德品质。当教学现代通讯技术在生产生活中的应用,如微波通信、紫外线杀菌、医疗设备等信息时,教师可以让学生了解我国的先进技术水平,激发学生的爱国情怀,培养他们的民族自尊心与自豪感。可以为学生讲述物理史上科学家的爱国事迹,让他们潜移默化中受到科学家刻苦钻研精神与爱国热情的熏陶。还可以将先进科技产品与生活结合在一起,让学生在学习物理知识的同时体会到物理给日常生活带来的巨大改变,寄予他们希望,让他们努力学习,争取在未来为国家科技进步贡献力量,激起他们对先进科技的热情,为他们洒下爱国的种子。
二、在物理实验中培养学生严谨的科学精神
科学精神包含探索精神、求实精神、进取精神、协作精神、创新精神等。而初中物理教学涉及的科学精神却有其独特的优势,学生在实验过程中通过自己动手了解事物的本质,培养学生勇于探索的求知心。在进行物理实验时,要养成认真、细心、谨小慎微的习惯,可以让学生变得更严谨,培养实事求是的性格。实验是在一定假设条件下完成的,存在质疑,存在好奇,学生在实验时不断思考,可以培养自己的批判精神、创新精神。多数实验都是在学生的相互配合中完成的,没有合作,就感受不到团队的力量、集体的魅力,物理实验的进行可以让学生学会和同学更好地合作,培养他们的团队协作能力。学生在探究式物理实验中会更好地尊重事实,遇到困难时勇于挑战并挖掘潜能,在与队友的合作中取长补短、团结互助、共同进步。总之,物理实验为学生提供了良好的平台,培养了他们严谨的科学态度。
三、在辩证唯物主义中培养学生的思辨能力
我们在认识事物、分析事物的时候,离不开辩证唯物主义思维,初中物理中处处渗透着这种思想,在教学中加强德育教育是物理教学的要求。物理教学研究的是客观世界最基本的一些运动规律,无论是宇宙星体,还是力学、磁场、粒子,都是客观存在的事物,都是生活中能见到的现象。物理教师应将辩证思维融入对这些知识的讲授中,从生活实际出发,按照事物的客观规律,实事求是地看待学习、生活中遇到的问题。力的相互作用告诉我们对立统一规律,物态之间的相互转换中蕴含量变引起质变的规律。教师应该在备课时做好充足的准备,在课堂上努力将这种辩证思维渗透到教学中,有意识地培养学生的思辨能力,同时让学生形成逻辑思维能力,并在实际生活中很好地运用,达到教学目的。
四、在实践活动中激发学生的创新精神实践
是最能让人感触深刻,并难以忘记的,要让学生在实践中真正融入,培养他们的学习兴趣、求知兴趣。物理教师应该在活动设计中为学生搭建平台,让学生亲身体验,在真切的自身感受中探索求知,培养学生对新知的好奇心与求知欲。可以为学生举办科技创新活动,鼓励学生积极参与,让学生自己动手做一些小发明、小创造,也可以对已有事物加以改造,创造出新的东西。或者组织社团活动,让学生在一个拥有共同爱好的群体中,与同学相互交流、共同合作,开阔学生的视野,增长他们的知识,并在实际操作中培养动手动脑能力,使学生全面发展。无论是国家还是个人都离不开创新,没有创新就没有灵魂,没有创新就没有进步,因此一定要让学生在实践中创新,引领他们创新实践,培养他们的创新精神与创新能力。
五、在环保行动中实现和谐发展可持续发展
物理教学必须以实验为基础,实验在物理教学中占有举足轻重的地位。而在现今职业高中物理教学中,实验仍是薄弱环节。本文在分析职业高中物理实验教学现状的基础上,阐述了促进物理实验教学改革的几个配套措施。
[关键词]职高物理实验教学现状改革对策
物理学是一门以实验为基础的自然科学,回顾物理学产生和发展的过程,可以看出物理实验自始至终都占有极其重要的地位。无论是经典物理学的建立和发展,还是现代物理学的进展都与物理实验息息相关。可以预言,未来物理学的发展一定离不开物理实验。在职业高中的各门基础课程中,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着举足轻重的地位。加强实验教学,提高物理教学效果和开发学生创造能力,在加强素质教育的今天,显得更加突出,尤为重要。
1实验在物理教学中的地位和作用
在新的职业高中物理教学大纲中,已明确指出:"观察现象、进行演示和学生实验,能够使学生对物理事实获得具体的、明确的认识,这是理解概念和规律的必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验能力,培养实事求是的科学态度,引起学生兴趣,具有不可代替的重要作用?quot;可见没有物理实验,很难达到物理教学目的。
回顾物理学产生和发展的过程,可以看出物理实验自始至终都占有极其重要的地位。所有的物理知识,都是在实验的基础上建立起来的。物理实验作为物理教学的基本手段,有其特殊的教学功能。
1)通过实验可以使物理教学理论联系实际,引起学生学习兴趣,引导学生发掘问题,激发其求知欲望,从而调动他们学好物理的主动性和积极性,引导他们热爱科学。
2)通过加强实验,不仅可以使学生具备一定的感性认识,更重要的是使学生进一步理解物理概念和定律是怎样在实验基础上建立起来的,从而有效地帮助学生形成概念,导出规律,掌握理论,正确而深刻地领会物理知识。
3)通过实验培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力;培养学生良好的实验方法以及基本的实验能力和动手能力,并且在此基础上进一步培养他们的独立工作能力和创新能力。
4)通过实验培养学生从事科学研究应当具备的严格的科学态度,科学的思维方法,严谨的科学作风,逐步学会物理研究中基本的科学方法。
鉴于实验教学的地位和作用,我们不仅应该重视实验,而且应该在理论教学中认真贯彻以实验为基础的原则。
2职业高中物理实验教学的现状
随着素质教育的进一步深化,我们国家不少专家学者和广大物理教师对职业高中物理实验的重要性的认识和感受逐步加深,物理实验教学改革也正在密锣紧鼓地进行着。但是应看到,到现在为止,物理实验教学的现状在我们国家还是不容乐观的。
1)职业高中物理实验教学的基本情况。据抽样调查,现在有些职业高中对专业课的实验要求普遍较高,投入的资金也很足,而作为基础课的物理实验却普遍重视不够。不少学校的物理实验数目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理想。
2)学校和教师受传统教育的影响,普遍存在着重理论轻实验的思想。教学方法普遍采用讲授法。有的老师甚至认为学生不会动手做实验不要紧,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"的荒谬作法。加之科技的飞速发展,多媒体进入课堂,使得部分教师过分追求,迷恋多媒体的模拟实验,让学生看看了事,不重视让学生看实物,实际操作.总而言之,目前相当数量的教师不做或少做实验,放弃了运用实验的直观教学方法,这一现象严重妨碍了培养具有创新能力的人才.这样教出来的学生一遇到实物就束手无策,不知道如何动手。
3)由于认识上的不足,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着问题。例如:由于教师不愿在实验教学方案的设计上下工夫、花时间,导致实验教学方法形式单一、陈旧;单纯为了完成教学任务而安排实验,对学生实验能力的培养显得没有计划、没有目的、缺乏系统性。同时对?quot;引导学生积极、主动地学习,培养学生独立思考的能力和习惯"的指导思想不够明确,教师在实验教学中一手包办现象严重,学生最多只是机械模仿,缺少动手和动脑的机会,能力得不到相应的提高。[NextPage]
4)实验教学模式僵化,物理实验教学的基本原则没有得到充分的体现,教学方式呆板.从教学内容到教学方式没有给学生留出足够的发展空间.就分组实验来说,教材从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项,写得面面俱到.然而每次实验课教师还要花相当长的时间根据教材讲实验目的、原理……,然后学生照着现成的实验步骤或跟着教师动几下,取几个数据,实验就算完成了.这样做实验,收获不大.再说,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,都要在规定时间内做完,得出同一结论,这样就有可能导致部分学生看别人怎么做,自己就怎么做,特别是两人合做时,有极少数学生只看不动手,也不留心实验观察,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和解决问题的能力,不利于引导学生突破思维定势这个思维障碍,不利于学生创新思维方法的形成,不利于学生智能的发展。
以上实验教学的现状,极大地影响着物理教学质量,与物理教学目的、教育改革的要求和物理实验教学重要地位很不相称,与时展对人才的要求很不适应。
3促进实验教学改革的几个配套措施
我们应当看到当前职业高中物理实验教学薄弱,是有很多方面的原因。在分析问题、解决问题的时候也应从这些方面进行,应针对职业高中物理实验教学现状,从素质教育的高度,从这些制约因素出发,进行职业高中物理实验教学改革,使实验教学能充分发挥其在素质教育中的特殊作用。那么要加快实验教学改革的步伐,首先要抓好几个配套措施:
3.1转变观念
职高学校上至领导,下到学生,对基础课普遍不够重视,认为可有可无。职业高中物理实验教学的现状在很大程度上与观念有关,要促进实验教学改革,转变观念是关键问题。
教育是培养人的一种社会大行动,应该要从家庭、学校、社会来统一考虑。我们不能把物理实验教学的现状单单的归咎于物理教师,其实不少教师是深知物理实验的重要性,而且也曾经设想或尝试采用较好的教学方法,但迫于各方面的压力,教学课时上的限制,最后不得不放弃。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,特别是社会上的人们认识到教育不能追求暂时的表面的效果,不能急于求成,而要着眼于未来,特别要着眼于学生在未来社会的作用与价值。教育不能带有功利性,而要为社会培养真正的人才。
学校领导树立了新观念,观念端正了,才能在课程设置、经费投入、师资调配和其他相关方面充分考虑到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。同时也只有让学生、家长知道素质教育的重要性,使他们从以前单单追求短期学生成绩和升学率的片面认识中转变过来。这样才能给广大物理教师一个广阔的发挥才干的空间,使他们能自由地投身于物理实验教学改革中去,充分发挥主观能动性,在教学中大胆采用创新教学方法。只有这样得到各方面的大力支持,物理实验教学的改革才能大步向前迈,才能改进现状。在物理实验教学上,以教师为中心的教育观,把物理实验教学作为教师传授知识、学生巩固和理解知识的辅助教学手段。于是,有的时候会出现忽视实验教学,或出现认为可有可无的情况。以学生发展为中心的教学观,则把物理实验教学作为整个物理教学过程的一个重要环节,启发学生主动地获取知识,培养和发展学生的能力。因此,改变传统的教育观,树立新的教育观念,实施素质教育,就要不断提高对实验教学基础地位的认识,从提高实验教学的效果,激发学生学习兴趣,提高学生的能力出发,认真改进、大力加强实验教学,把实验教学真正移到以实验为基础上来。职业高中物理教师树立了这个教育观后,教师就会千方百计地重视实验教学,努力做好实验。
3.2改革教材。
要推进实验教学的改革,应改革现行的教材。改革的主要思想是,教材应重视学生实验能力的培养,应体现以实验为基础的学科特色。在物理教学中,注意让学生通过自已动手实验学习物理知识。[NextPage]
1)现行有关实验的教材甚少,有关教育部门集这方面的专家学者根据各种实验教学类型编出相应的物理实验教材,供学生用书,并作为教师教好实验的参考用书。编成一个由正规的学生实验、实验练习题、课后随堂小实验以及课后小制作等组成的系列实验教材。当然还要适当增加一些能提高学生操作技能和拓宽知识面的课外读物。
2)对于学生实验应有一套专门的正规的实验教程。这个教程能与课本独立开来,有培养学生阅读能力和自学能力,提高实验技能,掌握科学思维方法等功能。这一教程的编写应注意以下几个方面:
一)要让学生上好实验课,预习是非常重要的环节。教程应根据实验内容布置一些预习思考题,让学生在阅读中思考,加深对原理的理解。例如:在"研究匀变速运动的规律"实验中可提出:1)根据纸带上的点,能判断小车的运动性质吗?什么情况下作匀速运动,匀加速运动,匀减速运动?什么情况下作加速运动,减速运动?2)为什么我们不一定从运动物体刚刚运动时打出的点作为起点,而从中间某一个作为起点?这样做有什么好处?在纸带上可以把任一个点选作起点(不一定从第一个点选起),为什么?3)两个连续的记数点怎样选择?是不是选两个相邻的点?为什么我们常用打点计时器打五个点的总时间为时间间隔,而不是逐点选取?4)通过纸带上打下的点怎样计算加速度?怎样计算即时速度?学生通过预习能做到实验前心中有数。只有让学生先动脑筋,课上才会动手。
二)实验教材应突出学生的主体地位,教程应在实验的各个阶段(实验前、实验中、实验后)对提出一系列富有启发性的问题,或根据需要,提出学生不易回答的问题。同时启发学生提出问题,问题一经提出,实验的目的也就很清楚了,学生也会带着问题做实验,在实验时分析、解决问题。
三)教程在介绍实验器材不要像"抓方"一样罗列在学生的面前,让学生机械地搬用;而是应该用"开方"的方法引导学生根据实验目的和实验原理来选取实验器材。使学生明白为什么要选用这些器材进行实验以及除了老师提供的器材外还可以选用哪些器材来代替。同时可以用例子来鼓励学生自制仪器进行实验,可以让学生收集我们日常生活中常见的物品,来替代原有的器材做各种实验。
四)现在很多学生很希望能亲自参与设计实验。教程要特别注意处理好统一要求与学生的个性化发展的矛盾冲突。在规定学生完成一定的实验计划和要求的前提下,教程可以鼓励、引导学生不拘泥于教程中的做法,可以进行一些创新改进,或自己另外设计不同的方案或者自己提出实验研究课题,设计实验方案,独立或与同学合作进行实验。
五)教材应对学生实验提出明确、具体的要求,要让学生带着一定的任务来做实验。有了具体要求,学生实验时才有矩可循。当然提出的要求要循序渐进,在不同阶段,提出的要求应有所不同,在刚开始做实验时可以只提出简单要求,循序渐进,然后逐步提高。当然教程在编写实验时也应注意分出层次:开始几个实验可以详细的给出实验的各个环节,例如:实验原理、实验目的、实验步骤、数据表格、实验报告的书写模式等。先让学生打好基础,养成按一定程序有条不紊地进行实验的习惯;以后的实验就不再这样,而是逐步引导学生在理解实验原理和内容的基础上,自己独立地列出实验步骤、自制实验表格等,从而提高学生的实验能力和素养。
3)利用多种有效渠道增加实验在教材(区别于上述的实验教程)中的比重,尽可能的增加学生动手实验的机会。例如:在教材中可以适当增加一些有趣的实验来引入课题,激发学生学习愿望;或增加一些简便易做的课堂实验,使学生利用手边的学习用品或生活用品就能自己动手实验,观察现象。这样既可以使学生多动手做实验,又有利于学生理解理论知识。又或者在各章节后面的阅读材料或开?quot;小实验"栏目介绍有趣的实验等,这也会大大提高学生的动手能力和学习积极性,加深对知识的理解。多数学校仪器设备不足,物理实验教学受到限制。为了在仪器设备不足的条件下加强实验,。教材也可重点安排不必使用专门仪器、简单易做的课堂实验、实验性习题和课外小实验、小制作,并把一些过去由教师演示的实验,改为既可以演示又可以由学生自己动手做的实验,供教师选择。还可鼓励学生结合所学物理知识自己设计一些实验。不要单单采用陈述性的语言,而应该多一些启发性,比较生动的言语或问题来编写实验。例如在编写时可以通过设置一些类?quot;看一看"、"问一问"、"想一想"、"做一做"等环节来促使和引导学生多观察、多发问、多动脑、多动口、多动手,逐步培养学生能力。[NextPage]
4)由于我国地域辽阔,人口众多,各地区经济文化发展不平衡的国情,试图只有一个大纲,一套教材的做法是行不通的。所以国家教委提出"在统一基本要求、统一审定的前提下逐步实现教材的多样化,以适应各类地区、各类学校的需要。"因此,对于我们的实验教材也可采取这样的做法,即经批准,各地区可以根据本地区的具体情况,分别制定出实验教学计划并编写与己相适应的实验教材。这样就给予了不同地区学校一定的自由度,使他们因地制宜地搞好实验教学。
5)教材改革是一个长期过程,随着社会、教育形势的发展,旧的矛盾解决了,新的矛盾又会产生。知识不断在更新,教育也应该要有新的内容、新的知识,因此,不断研究教材在使用中存在的问题,随时注视国外教材的最新动向,每隔一定时间对教材作一次较大的修订,可以使教材不断更新、不断适应新的教学要求。例如:教材改革要对于一些陈旧过时,或者说明问题不够直观,又或者在说明问题时出现漏洞的演示实验必须剔除或者改进,添加一些已经解决了困难的物理疑难实验等。同时在改革教材添加与生活、科技的联系紧密的实验课题,应反映物理科学的变革,让学生多了解近、现代物理方面的重大实验成果,知道这些成果对人类发展的重大作用从而激发他们学习物理的极大兴趣,并且重视物理实验。同时也让学生知道多一些新的知识。
3.3提高教师自身素质。
战斗在教育第一线上的教师是实施教育的直接参与者,要真正运用好物理实验,使之对提高教学质量发挥出独特的作用,需要教师具备的实验教学的素质,既要有物理学理论和实验知识,又要有教育学、心理学和教学法的知识,还必须脚踏实地亲手实践。
科学在发展,教育也要发展,没有一成不变的。作为一名物理教师要通过不断的学习使自己的实验教学能力和知识水平提高,使自身具备良好的实验能力和实验技能;要有钻研和创新精神,例如对物理中的疑难实验进行专题学习和研究、改进一些实验等;也应接受新的教育理论、新的教育思想,指导自己的教学实践。同时各地区教育部门应组织力量定期对在职教师进行培训或组织在职教师进修。其他教育教学方面的培训在有些地区已经开展,但针对物理实验方面的相对较少。可以进行针对物理教师在物理实验中对实验的设计,实验测量的操作技巧,设计、改进实验以及排除故障的创造性能力,实验考核的命题能力等方面的培训,此外通过举行各级研讨会,提供物理教师间交流与探讨的机会,从而相互促进。
3.4重视实验教学目标的实施
1)确定实验教学指导思想,强化实验教学目标
在职高物理实验教学过程中确定以实验为基础,用实验来展开激发学生的实验兴趣,发挥学生参与教学的主动性和积极性,培养学生操作实验、设计实验的实践能力和创造能力.加强实验教学的研究,尽量把验证性实验改为探索性实验,把演示实验改为边讲边实验,通过挖掘教学内容的学术性,有机地把课内探索延伸到课外。总之,尊重科学,实事求是,面对群体,以实验创新教育为前提,使学生达到掌握物理实验技能和科学方法,养成科学态度,学会运用实验手段解决物理问题的能力为指导思想,强化实验教学目标,要求学生在实验的全过程中自始至终抓好"七个正确":其一,选择仪器正确;其二,安装调试实验装置正确;其三,操作规程正确;其四,观察方法正确;其五,测量读数正确;其六,处理数据正确;其七,实验结论正确。
2)探索改革实验教学模式,发挥主导、主体功能
大力探索改革不适应新时期形势的职高物理实验教学模式,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、培养创新能力的"引导-探索-实验-掌握"教学模式。这种教学模式应充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位。教师充分相信学生,使学生主动参与实验.课本让学生看,实验让学生做,思路让学生想,疑难让学生议,错误让学生析。让学生独立设计实验,利用物理实验,发挥学生的主观能动作用,最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性。变单向信息传递为双向式、多向式信息传递与交流,教师在课内讲重点、关键点和注意点,发挥好主导调控作用.主要方式是采取提问、答疑、讨论、观察实验现象、动手操作等.在实验中,加强对学生实验方法和创新能力的培养。[NextPage]
按教学大纲规定必做的分组实验,采用一人一组,总体安排,并将学生分成三种类型:第一类是理解能力差,反应较慢,动作缓慢;第二类是思维敏捷,动作粗糙;第三类是独立思考,动手能力强。不管哪类学生整个实验过程全部由学生自己独立完成,教师必要时答疑引路。另外还要改革实验报告的书写,实验报告不要求统一的格式,只要求与物理教学相联系,写出本实验成功的关键、有何不足。
3)改革考试方法,加大实验考核力度
以前我们在物理考考试中,在检查学生实验部份的掌握情况时,基本上只局限于书面考试,关于实验能力、特别是实验操作技能的考试很少,导致出现学生背实验、纸上谈实验的状况实验考核极不全面。职高物理实验考试总体要求是把考理论和考操作结合起来,全面反映学生实验课的基本要求;不论哪类学生考试的原则都是把考实验和做实验结合起来。考试成绩由平时考核成绩、理论考试成绩、操作考试成绩几个部分组成,三者的比例为2∶2∶6。平时考核内容包括上课到位率、认真程度、实验报告的书写等三个方面;理论考试可全面考查学生掌握实验基础知识的广度与深度;方法是在期中、期末考试卷中加大实验理论题的比例。操作考试是根据教学大纲的要求把实验操作能力要达到的教学目标加以分解,并按实验内容难易程度将考试分解为考基础实验,一般以大纲中规定必做的实验为主,时间一般安排在每学期期中、期末前两个星期内。另外对2)中第二、三类学生还要增加综合性和设计性实验的考试,所谓综合性实验考试是将不同的实验进行组合,综合解决较复杂的问题,要求学生利用本实验手段去解决新的问题。考设计性实验时,根据教师提出的实验目的要求,学生自行设计实验方案,完成实验,时间安排在课外科技制作课上进行,它主要考察学生的创造能力。
3.5开展丰富多彩的第二课堂活动
1)把课外活动纳入实验教学的范围是实验教学改革的重要环节,为了从多方面培养学生做物理实验的兴趣,在学生掌握了一些基本实验技能后,应按统一计划,组织好课外活动,配合课堂实验教学,具体措施,一是根据教材实验特点和青少年的心理要求,精心设计课外活动的内容。做到既注意内容和形式的统一,又注意活动的趣味性。保证两课的内在联系。二是抓好落实,一学期的实验内容要事先确定,建立活动小组,安排好辅导老师,以保证课外活动经常化、制度化。把课内和课外内容衔接好,课内课外就能相互补充。此外,利用课外活动这块阵地,我们还举行了许多别开生面的专题讲座、专题答辩会、科技信息讲座、小制作、小发明等,对促进实验教学起到了很好的作用。
2)举办综合性实验竞赛,将知识性、趣味性、科学性和群众性融为一体。为了巩固实验教学的质量,使课外活动具有更大的吸引力,每学期定时举办规模较大的实验竞赛活动。
3)引导学生日制学具、教具,参加"小发明、小制做"活动,培养创造型人才引导学生进行发明创造,参加自制学具、教具的活动,一方面可以巩固课内实验所学的知识和初步掌握的基本实验技能,更重要的是培养了学生的创造能力。在这个活动中,学生们大胆设想认真设计,精心操作,这是传统的教学过程无法达到的。引导他们自做学具、教具,鼓励他们创新。在这一活动中,应始终坚持真(原理科学)、新(设计新颖,采用新技术)、美(设计简单合理,主次分明),在整个活动中自然形成以学生为主体,并由一批骨干队伍带动,发展到全班学生纷纷动手,大大提高了学生的实验技能和理论水平,丰富了学生的课外活动的内容。
3.6实现两个保证
职业高中物理实验教学改革,还有赖于一个教育系统目标、各方面的政策、经费投入等的保证。例如:改变实验室的管理方式,经常性地对学生开放实验室,提供第二课堂阵地,鼓励学生根据学习的需要或教材中的"小制作"等自行设计一些验证性或探索性实验。可是实验室要向学生开放,是有一定的困难的。困难在于支付包括有关人员工资、水电等等在内的一切费用,没有足够的经费去支持实验室向中学生开放。因此,资金的保证很重要。国家要设立专门经费来支持特别是经济落后地区学校的实验室建设,支持实验教学。同时我们也看到在不少地方学校由于实验仪器、设备问题,基本实验还做不全,却拨大量资金用于大兴土木、用于购买电教设备,去提高表面的教育设施。例如有的学校的物理实验楼装修得很漂亮,实验室的外在硬件设施都很好,可?quot;内在"--实验器材却很缺少,很落后。因此学校应把有限的经费用在最基本的教学需要上为好,给实验教学的顺利开展提供一定的保证,少一些形式上的东西。[NextPage]
还有,教学上学生实验的时间太少,学生能够用于自由支配,根据自己的爱好去做些小实验搞些小发明并进行思考钻研的时间被学校设置的课程和布置的作业充斥掉了。因此,物理实验教学改革的推动还有赖于学校对学生在这方面时间上的保证,增加实验的比重。
结束语可以相信,只要切实地抓好制约物理实验教学改革的几个配套措施,通过广大物理教师、教育研究工作者的共同努力,职业高中物理实验教学改革的步伐将进一步加快,实验教学的现状将得以改变。
参考文献:
1.安忠、刘炳升中学物理实验教学研究高等教育出版社
2.张民生中学物理教育学上海教育出版社
3.赵凯华对中学物理教学改革的意见和建议(1)物理教学探讨2000,4(1)
4.郭昭全、何胜红高中物理学生实验课改革的实践与思考物理教学探讨2000,8
近几年来,各级政府和教育行政部门花大力气进行中、小学实验仪器、电教设备的配套建设。重点中学的仪器设备已经相当完善,一些普通中学的仪器设备也得到了较大的充实,这为我们的实验教学提供了物质基础。“实验教学应摆在物理教学中的首要地位”已成为广大物理教师的共识。不少中学物理教师正在自觉地朝着大力加强实验教学的方向努力,纷纷开展着各种“以实验为基础”的跟踪对比教改试验。
然而,由于长期受应试教育思想的影响,在很大范围内物理实验教学在某种程度上仍然处于“讲起来重要,教起来次要,考起来不要”的状态。实验教学因长期未受到应有的重视而成为物理教学中的薄弱环节。采取“以讲代做”的实验教学方式大有人在。教学大纲上规定的演示实验和学生分组实验未得到真正的重视和落实,导致实验室和仪器设备使用效率十分低下,教育资源严重浪费。
实践证明:只有通过训练有素的实验教学,才能使学生在获取物理知识的同时,潜移默化地形成良好的科学素养。如:严谨的科学态度,实事求是的科学作风LL同样,只有加强实验教学,才能培养出具有较强动手能力的学生。而这种能力正是日后成为合格劳动者所必需的劳动技能素质的基础。
如何来加大实验教学力度,改进实验教学、提高教学效果以推进物理素质教育,我认为可以从以下几点入手:
一、切实重视演示实验,提高课堂教学质量
物理演示实验具有形象真实、生动有趣的特点,能为学生在形成物理概念、得出物理规律前营造出活生生的物理情景,使学生感受倍深。心理学研究表明:人的动作记忆效率比语言文字记忆效率要高好几倍。“百闻不如一见,百看不如一做”说的就是这个道理。经验告诉我们:一个成绩优秀的物理尖子对物理现象和物理过程具有很强的“悟性”,这种“悟性”源于对日常生活丰富的感性认识。对物理学习有障碍的人,其最大的障碍不在于智力因素,而在于缺少对日常生活的用心观察,头脑中缺乏感性经验,而这些感性经验恰恰是物理思维的基础。因此,作为一名物理教师,首要任务就是:尽一切可能,在课堂上为学生展现出丰富多采的物理现象和活生生的物理情景。教师不仅要用好课程标准上规定的演示实验,甚至教材上的一段话、一幅插图、一道习题也可以将它搬上“讲台”,进行演示。演示的形式不能仅仅是“教师演,学生看”,还可以是“教师导,学生演”?即边学边实验。
例如:利用鸡蛋做实验。鸡蛋很容易找到,若引导学生利用鸡蛋做实验,既可说明物理道理,又可提高学生的学习兴趣。
(1)做压强的实验
鸡蛋握在手中,使劲握也难以破碎,但手拿鸡蛋在碗边轻轻一敲即破。说明:鸡蛋紧握在手中时,受力面积大,压强小;而在碗边轻敲时,受力面积小,压强大。可见,压力的作用效果不仅跟压力大小有关,还跟受力面积有关。
(2)做大气压实验
将浸湿酒精的棉花放在广口瓶内,点燃棉花,并让它燃烧一会儿,然后将一只剥壳的熟鸡蛋(稍大于瓶口)置于瓶口上,熟鸡蛋在瓶内、外压强差作用下,被压入了瓶里。
(3)做物体的浮沉实验
将一只鸡蛋放入浓盐水中,然后缓缓倒入清水稀释、搅拌,随着盐水的不断稀释,鸡蛋排开液体的体积随着增大,由漂浮状态慢慢变成悬浮状态,最终沉入杯底。这说明:浸在液体中物体的上浮和下沉,决定于它所受浮力和重力的合力。
世界上许多发达国家重视演示实验的经验值得我们借鉴。德国物理教育界流传着这样一种说法:“没有演示实验的课,不算是一堂成功的课”德国的物理教师除了极少数纯理论课没有演示实验外,一般每堂课要做2~3个实验。美国物理教师普遍都很重视演示实验。在他们上的每一节课中至少要做一个演示实验。而且这些实验都是他们自己设计,所用器材都是他们自己动手制作的。日本的物理教学也非常活跃,学生课堂上动手活动量较大,有半数以上的课是在实验室渡过的。大量的信息资料显示:国际物理教育界正在流行这样一种趋势,即衡量一堂物理课的好坏,很大程度上取决于这堂课中演示实验的数量和质量。
二、认真上好学生分组实验课,培养学生的创造思维和实验操作技能
分组实验多以测量性、验证性和实用性实验为主。要提高学生分组实验的教学效果,就必须使学生真正进入角色,手、眼、脑并用地进行有目的的探索活动。根据教育心理学的观点,课堂教学的目的不在于教师完成某种过程,而在于通过某种活动促使学生在行为上发生某些重要的变化,如在学生身上引起的认识上、理解上、技能上、态度上的变化。如果学生通过主动参与教学,在教师的积极指导下获得物理知识,则会印象更加深刻,并增强他们的学习动机。
根据这一思想,我进行了一些探索,将初中物理第一册中电学的一节课《电路的连接方法》由原来的验证性实验改为学生的探索性实验,教学中采用启发式教学和有控开放。
引入时通过演示窗帘被自动拉开、合拢的现象,让学生观察并思考:“为什么闭合一个电键,只有一个窗户的窗帘被拉动,而其它窗户的窗帘不受影响?”
在新课教学过程中:
1、教师启发学生思考:如何利用桌上现有的器材连接成一个电路,使两个小灯泡同时发光,并提示连接的方法可能不止一种。学生利用器材自己探索进行连接电路的实验。
2、教师从中选择几个相类似的电路,组织学生通过比较的方法进行讨论,找出相同之处进行归纳,由此得出电路的一种连接方法:串联。此后进一步提出问题:如果取走其中的一个小灯泡,其余小灯泡还能不能继续发光?学生会进行猜测,此时教师示意可通过自己所连接的电路加以实验,由此通过实践操作加深对串联电路的理解。
3、由于有极少数的学生有不同的连接方法,当取走其中的一个小灯泡时,另一个灯泡仍然发光,此时他们会提出异议,当投影他们连接的电路时,大多数同学会发现他们所连接的电路与前面所示的电路有区别,教师由此组织他们进行简短的讨论,分析它的连接特点,并示意学生利用手里的器材进行实验,实验下来大家发现用这种方法也能使两个小灯泡同时发光,教师再组织学生进行比较、讨论,找出相同之处进行比较,得出电路的另一种连接方法:并联。此后进一步提问:如果取走其中的一个小灯泡,其余小灯泡还能不能继续发光?并示意用实验进行检验,学生由此通过实践操作加深对并联电路的理解。
4、结束学生实验后,组织学生通过讨论,自己得出串、并联电路的特点,并利用电脑多煤体的手段进行一些电路的识别练习,进一步巩固所学到的知识。
5、进一步组织学生比较两个相类似的电路,让他们了解电键的控制作用,然后自己解释“各个窗户窗帘之间的电路是怎样连接的?”并为今天的回家作业提供范例。
通过学习,学生们基本能较好的达到教学所预期的目标,但是,要取得这样的效果,就要求教师在每次实验前必须做好大量的准备工作(包括知识和实验方面的准备)。对于实验中学生初次接触的仪器、实验操作中的难点和关键之处,实验开始前教师必须给予适当的指点。在学生实验的过程中,必须注意培养学生养成良好的实验习惯,如正确使用仪器,谨慎操作;尊重客观事实,不拼凑数据;实验完毕后自觉整理并爱护仪器等等。实验后,还必须及时反馈,发现问题及时补救。
三、充分发挥教材中“小实验”的作用,训练学生动手制作的能力
当前在物理教学过程中,有不少教师认为教材中的“小实验”是课外知识,与考试无关,因此常被视为可有可无,或被弃之不理。然而这些小实验却往往具有取材容易、贴近生活、直观明了、便于操作的特点,不仅能加深学生对所学知识的理解,而且能极大地提高学生学习物理的兴趣,锻炼学生的动手制作能力和独立操作能力,发展智力。
例如:初中物理第一册中的《电磁铁》一节中,提供了如何自制电磁铁的方法,我让一个班级的同学利用假期进行制作,并要求以作品的形式加以展示。在此后的几天中陆续有不少同学前来询问如何能提高电磁铁的磁性,以求自己制作的电磁铁磁性最佳,这样在他们制作的过程中,对电磁铁的特点有了更深刻的印象。事实表明,这个班级的学生在《电与磁》一节的学习中,绝大多数同学对“电磁铁特点”这一知识掌握较好。
四、不定期地开放实验室,给学生创造更多的动手机会
一、什么要改革物理实验教学
物理实验教学,从18世纪德国、法国建立了学校的演示实验室,教师经常用昂贵的仪器演示生动的现象,从此便开始了世界上的物理实验教学,成为物理教学中重要的教学手段和有效的教学形式。
近年来中考物理试卷对实验的考查,已从简单的背诵实验知识转向考查对实验的思想、原理、方法的理解上,重在考查学生的实验能力和综合分析能力。但是实验题的得分率都不高,反映了目前在中学物理教学中,实验教学是一个薄弱的环节。许多物理教师都不同地只重视理论的讲授和解题能力的培养,而忽视了对学生动手能力的培养。不少学校教学经费不足,仪器设备陈旧简陋,地方陕小拥挤,严重制约了实验教学的正常开展,对于大纲规定的实验,不仅开出率低,而且演示实验的作用和地位还在低水平下徘徊,使学生实验动手能力普遍较低。近几年我国中学生实验素质较差。又如1990~1995年期间,国家教委仪器研究所对一万余名学生进行实验能力测试,结果是我国中小学生实验动手能力几乎都不及格。说明了我国中小学生实验动手能力普遍较差。因此,为了培养学生的实验技能、观察能力、思维能力和科学的思维方法,提高他们发现问题、分析问题和解决问题的能力,进一步提高学生学习物理的兴趣和爱好,调动他们的学习积极性,发挥非智力因素的能动作用,引导他们从小爱科学、学科学,激发他们树立敢于攀登科学高峰的雄心壮志,缩小与世界先进国家实验教学的差距,我们应进一步改善实验条件,改革实验教学,直观形象地为学生提供感性认识。
二、怎样改革物理实验教学
1、重视实验教学,加强能力培养。
目前,学生普遍感到物理“难学”,其原因之一就是物理教学中缺乏实验。而一些经济发达的国家,他们非常重视物理实验教学和研究问题的方法,如日本初中物理的课时数只有75课时,但安排的学生实验却有20个,演示实验有130个,并且绝大多数都是研究性实验,基本形成以实验为中心的课堂体系。可见,他们的学生在实验方面得到训练和能力培养比我国的学生多得多,他们学生的实验心理素质比我国中学生强。因此,在当前我国中学教育由应试教育向素质教育转变过程中,我们对物理实验教学,必须引起高度的重视,为了研究好这些课题,教师必须研究教材中哪些地方学生感到抽象、容易混淆、接受困难,并结合教学实际,研究解决的方法,努力开发一些直观的演示,同时在教学中引进近代物理学的某些思想方法和现代科学的新成就,例如“分子间作用力”的演示,可在两只乒乓球间夹上一段弹簧,球的外侧套上橡皮筋,平衡时,引力等于斥力;增大球距时,引力大于斥力;缩小球距时,引力小于斥力。这样不仅培养学生对物理的学习兴趣,更多地拓宽学生视野丰富他们的想象,而且能有效地提高了学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。
2、变验证性实验为探索性实验。
中学物理实验可分为验证性实验和探索性实验,而大部分是验证性实验。验证性实验是对知识的正确与否加以验证,巩固和加深对基本规律和基本原理的认识。但是,对学生在学习物理的科学方法和科学态度方面不能得到锻炼,也不利于培养学生主动探索物理规律的能力,而探索性实验对培养学生思维能力、创造能力、自学能力、观察实验能力及解决实际问题的能力有独到的作用。正如爱因斯坦所说:“对真理的探索比占有更加宝贵”。
因此,在教学中可把一些验证性的实验变为探索性的实验。在实验教学中,要尽量再现实验的设计过程,多让学生想想:“为什么要这样做?”“换种方法行不行?”以此渗透物理思想,启迪学生思路。让学生用实验探索和理论探研两种方法自我进行推证,在推证过程中学生就自然而然地对核定的研究对象、成立条件、使用范围、注意事项搞得一清二楚。让学生由学知识变为主动探索自然规律,对知识学得更扎实更牢固,同时使学生受到科学方法的熏陶。
3、合理运用多媒体,优化演示实验教学。
利用常用仪器、教具进行演示是一种最基本的手段,而利用多媒体教学,是教学现代化的重要标志,是教学改革的重要组成部分。因为多媒体教学是指在教学过程中运用系统科学的观察和方法,组织多媒体信息,形成合理的教学结构,以实现教学优化,使学生真正体会到物理学科的学习方法,提高学生观察及分析问题的能力。如应用多媒体展示课堂实验无法演示的宏观的、微观的、极快的、极慢的物理过程,从而突破时间以及空间的束缚,进行逼真的模拟,灵活地放大或缩小物理场景,将物理过程生动形象地展现于学生眼前,使学生认识加强,理解透彻。