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由于实验的重要性,相信许多学生用在此方面上的时间与精力不会少,17个中学物理实验的实验目的、原理、步骤、注意事项、数据处理等等内容一遍遍重复,死记硬背,但这样的学法与当前高考出题的方向已是大相径挺。以2000年全国高考实验题为例,没有一个照搬课本中的实验,特别是考验证动量守恒定律的实验的题目(题目见本文附录),其C项是测量小球的直径的,按书本中的实验方法这一步是必须的,若守旧不创新,没有较强的迁移能力和独立解决问题的能力,则必然会选择错误选项C。那么怎样对待新高考中的物理实验复习呢?在教学中该采取什么样的应对措施呢?本人的体会是如下几个方面。
一、基本仪器的使用仍是实验的基础。
不管上一年度有无考到仪器的使用,我们对常用的物理仪器要熟练运用,这是实验的基础,是实验的工具,任何时侯都不过时。在这方面花些时间是必需的。常驻见的有十三种仪器,这十三种仪器是刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧称、温度计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。这些工具的使用每本复习用书上都有很详细的说明,本文不再多言。
二、要以挑战者的眼光挑剔书本上的实验。
从2000年度的全国物理高考卷中,我们应感受到高考物理改革的方向了,这不是简单的照抄课本上的实验了,它给予的验证动量守
恒的实验装置是对书本上权威的经典装置的改进。这是对迷信权威者的嘲弄,是对创新者的呼唤。这给予了我们一个大胆的想象力,不要把书本上的实验奉若神明,要以挑剔的眼光重新审视我们书本上的老式实验方法。
其实在平时的学生分组实验中,在教学演示实验中,我们对教科书中设计的许多方面的差强人意是很不满的,比如动量守恒定律中的被碰球干吗一定要放在那很难立得住的小支柱子上;验证机械能守恒定律的实验没必要从第一点就开始计时(即没必要取第一和第二两点间长度为2mm),我们完全可以从后面的计数点中取两个点算出速度与高度来验证守恒定律,没必要管第一点准确与否……但总觉得高考它就按书本上实验装置考,不敢与它有所冲突,害怕学生高考会吃亏,但从目前的发展趋势看,这种担心是没有必要的,反而不利于学生的开放式思维的发展。
正是出于以上的考虑,我觉得实验的复习要打破常规,不应该再叫学生跟在书本的后面应该怎样做不应该怎样做,尽管我们不否认书本上的实验是专家学者智慧的结晶,但思维被圈在这当中不是现代教育的要求。要学生们学会找毛病--找设计原理上的毛病;找实验步骤上的毛病;找数据处理上的毛病,没毛病也要想想能否改进。这变学生从被动地接受灌输为主动要学的一招,既提高了学生的参与学习与研究物理实验的热情,又能迅速提高学生的实验设计水平与对物理学的理解程度,若找不到毛病也说明书本中的实验设计确实是出色的。当学生们摆脱对书本的依赖与迷信时,其独立性和创造力就被大大地激发出来了。这无论对当前的高考复习还是未来走向社会都是极大的财富。
当然学生们开始也许不适应这样的教学改革,但这不要紧,可以先提示他们,比如对牛顿第二定律的验证的实验原理设计有无问题,为什么不用弹簧称测拉力,弹簧称测拉力有何不妥;而为使小桶的重
力等于绳子的拉力,书本上要求小车的质量远远大于提供拉力的小桶的质量,这有无必要,我们是否可用学过的连接体的知识修正一下拉力的大小,从而摆脱这个限制。再比如对实验步骤的设定,每个实验都有可推敲之处,不应绝对化,死记硬背是没必要的,很多步骤的前后顺序是可以颠倒的(比如许多实验的准备工作中的先后次序),要让学生分析每一步骤在实验中的必然性,是属于准备阶段还是实验过程阶段或数据处理阶段,只要归门别类,前后顺序自然明晰。当然我们也会发觉还有一些步骤是不得打乱的(比如打点计时器是先打点后放手还是先放手后打点等等),这种开放式的讨论要比老师讲解给人的印象深刻得多了。当学生们适应这种学习方法时,学习将成为一种乐趣,因为他们不是书本的奴隶了,而是权威实验的挑战者,是评价实验设计优劣的法官,是成功的实验发明者。
三、以多种视角重新审视和组合实验板块。
学习贵在总结,在物理实验总复习中,我们不应孤立地看待一个个实验,而应该从这些实验的原理、步骤、数据采集与处理方式上的异同上,给这些实验分门别类,从而组成不同的实验板块。平时我们已经自觉或不自觉地把实验分成力学实验板块、电学实验板块、热学实验板块、光学实验板块。但这样的处理只是简单地重复了物理课本知识的体系,大多数情况下也是为了讲解的方便,没有多大的创意,对于学生思维的开发和对实验的科学思维方式的培养显得很不够的。
在此,我认为我们要在这些实验的组合板块中挖掘一些功能,培养学生一种实验的常规意识,比如对于力学板块,这是由验证力的合成与分解、打点计时器的使用和测匀变速直线运动加速度、验证机械能守恒定律、验证牛顿第二定律、验证动量守恒定律等实验组成的一个大的实验板块,现在让我们仔细去找找这些实验与其它实验板块的区别。我们会发觉这些力学实验无非就是在力F、速度V、加速度a、位移S、质量m这几个量上做文章而且已。然后我们看看这几个量是怎么测出来的,今后我们可以用同样的方式去处理类似的探索式力学
实验。毫无疑问,这些实验告诉我们:位移用尺子量(提示学生高精确度该用什么量),质量用天平(鼓励学生思考大物体质量用什么测),速度与加速度可用打点计时器测量,速度还可以用平抛的方式计算,而力的测定不能用弹簧称,因为不稳定,影响实验的准确度……。让学生们想想电学实验板块又能得到些什么呢?
我们还可以把视野再扩大一些,以各种角度重新组合新的实验板块,比如按测量型与验证型可把实验分成两大板块,按能进行图像处理数据和不能用图像处理数据又可以把实验分成两大板块。我们可以提示学生这样划分板块,但把一个具体实验归类于哪个板块,这要学生自已思考,比如说用图像法处理数据,学生们熟悉的是验证牛顿第二定律和测定电源电动势和内电阻的实验,不过画出的图形必须是直线,否则不好处理(验证牛顿第二定律的实验中加速度与质量成反比就是一个典型的例子,坐标轴改为质量的倒数,从而画出的是直线),这给予学生们思考的空间,其实还有许多实验也是可以这样处理的,它们都可以归类于用图像法处理数据,比如用单摆测重力加速度的实验,我们测的是周期T和摆长L,再由公式来计算,书本上采用的是多测几组再求平均值法,现在我们可以以L和T2/4л2为坐标轴,用测得的数据放入描点,画直线求斜率即是g。类似的还有一些,让学生们想想验证玻意耳定律是否也可这样处理。
四、注意可转为实验的习题。
在物理上,许多习题的设计与实验的设计是相通的,它们的区别只是出题的角度不同罢了,让学生们找一找,改一改,必能开窍。比如高一物理(心修本)第一章的课外习题部分,其第11、12、13题(273-274页)就很典型,而第17题(见本文附录)的设计思想更是与物理实验思路产生共鸣,它有效地克服了手拉弹簧称测拉力不准的弊病,事实上不论下面的长木板是匀速还是变速均不会影响弹簧称的
读数。其实物理课本中每一章的课后习题部分都有可探讨之处。几何光学那一章尤其如此。
五、实验也要融会物理思维方式
一、培养学生的实验能力
要有计划性和针对性学生实验能力包括设计实验计划、观察操作、数据处理、分析与总结能力。它的形成和发展是循序渐进、日积月累的,不是每个实验都能把各种能力同时培养起来。教师首先要根据教学大纲和教材,将每个实验认真分析后,确定每个实验要着重培养学生哪些方面的能力。例如,在使用常用的测量仪器——直尺、天平、弹簧秤、压强计、温度计、电流表、电压表、万用电表时,就应该着重培养学生观察能力、操作能力及数据处理能力。又如,初中物理教材在实验《用电流表测电》之前的每个学生分组实验,都直接写出“实验目的”、“实验器材”、“实验步骤”等。而在随后的实验《用电压表测电压》,则要求学生模仿前面的表格自己设计实验表格。
在实验《用电压表和电流表测电阻》以后,完全让学生自己设计观察记录表格,自己选择实验器材进行实验。教师要抓住教材这种变化的安排,着重培养学生设计实验计划的能力。学生实验能力的培养要考虑循序渐进、逐步深入。例如,电磁打点计时器在实验《测匀变速直线运动的加速度》,实验《验证牛顿第二定律》和实验《验证机械能守恒定律》都会使用到。在做第一个实验时,由于学生对仪器比较生疏,操作时会很缓慢,学生出现这样或那样的错误在所难免。在做第二个实验时,就要要求学生对仪器的安装及使用操作程序不应再有原则性错误,熟练程度应比第一次好,速度比第一次快,不过在具体细节上允许出现些偏差。第三次实验,就要要求学生在规定的时间内正确无误地将实验安装并调好。
二、教师要注意发挥示范作用
在进行学生分组实验时,学生即使按照教师要求在实验前做好预习准备工作,对仪器的操作步骤也比较清楚了,但一旦接触到实验仪器,仍会束手无策。因此,实验前教师应对如何正确操作仪器进行示范,必要时强调说明不按规范操作会造成什么后果。尤其在学生进行操作过程中,要抓住典型事例向学生反复示范。例如,初三年级学生做电学实验,初学阶段很容易将电表“+”、“-”号接反。可以在学生实验前,先做示范操作,将电源的正极和电表正接线柱先用红纸做上特殊标记,然后用红色导线把电源的正极与电表的正接线柱连接起来,用黑色导线将电表的负接线柱与电源负极相接(电路中有小灯泡)。
在学生动手实验时,教师再巡回视导,发现有接错的,再进行示范。教师在演示实验时,也要注意动作的规范性,给学生以潜移默化的影响。如使用天平,拿取砝码时,镊子口的凹边应当朝上,待测物和砝码都应放在砝码盘的中央;拿取盛有水银的烧杯时,应用左手托底,不能用手提住烧杯口以免杯底破裂,如果在细长玻璃管中装有水银,翻转玻璃管时,不可用双手持玻璃管的两端,而应以手挟持管的中部;做静电实验时,需要用手持绝缘柄时,应以两三个手指握持,而不应从掌心握持,并且应持离导体最远的一端,以防漏电;用手调节滑动变阻器的滑臂、电表旋钮及启动开关时,应以另一只手扶持器件。
三、培养学生良好的实验习惯,使之形成科学的实验素养
要解决上述问题,除采取行政手段外,迫切需要设计一条突出实验教学的课堂思路。
教学有法,教无定法。教学内容的确定受教材内容、学生基储教师水平等方面因素的影响,不可能有一个简单的模式。但课堂教学思路的清晰、科学与否,是影响课堂教学效率的主要因素。物理学是一门实验科学,初中生由于受抽象思维的局限,开展实验探索教学不仅能为学生提供丰富的感性认识,为思维加工提供大量的素材,而且为学生能力培养创造了良好的条件。根据学生的认知规律,依据启发教学原则,我们设计了以突出实验教学为宗旨,能充分体现知识的发生、形成和发展过程的课堂教学思路,即:情境问题猜想探索结论深化运用练习作业。
其各个环节的说明如下:
1情境:是教学准备阶段,教师可通过列举生产、生活中的实际事例,展示实物、模型、挂图、漫画或进行演示实验、分组实验来创设物理情境。如《浮力的利用》一节,可先安排“空心牙膏片在水中的浮沉”的学生小实验,起到激发求知欲和复习旧知识的作用。
2问题:从物理情境中提出本节课要研究的问题,使学生进入悱愤状态。如在《什么是力》一节,在列举大量实例的基础上,可问学生:“我们平常接触了不少力的现象,谁能给力下个定义?”引导学生进入积极的思维状态。
3猜想:要求学生在已有知识的基础上,展开联想和想象,猜想可能的结论。如讲《阿基米德原理》一节时,浮力的大小与哪些因素有关,可先让学生猜想:可能与深度有关,也可能与物体的密度有关,还可能与物体的形状等有关。本环节可激发学生热情,培养直觉思维能力。
4探索:在猜想结论的基础上,引导学生设计实验方案,并进行演示或随堂实验。如讲《蒸发》一节,研究影响蒸发快慢的因素,可引导学生利用控制变量的方法设计三个小实验:(1)在手背上滴两滴相等的水滴,把一滴涂开,看那个干得快?(2)在桌子上和手背上涂上大孝面积相同的水渍,看哪个干得快?(3)在桌面上涂上大小面积相同的水渍,对其一片吹风,看哪滴干得快?虽然教材中未出现该实验,但它不仅使学生懂得影响蒸发快慢的知识,而且渗透了物理研究的方法。
5结论:通过实验,引导学生归纳得出结论。在这个环节,可先让学生根据实验现象,用自己的语言表达实验结论,再通过看书对比,培养学生运用物理语言的能力。
6深化:可让学生反复朗读,或默读黑体字所表述的结论,分析条件与结论的对应关系,抓住核心,再进行反例辩论,逆变分析。
人们天天在观察,但观察的结果和能力却各不相同。培养初步的观察能力,教学中应注意以下几点:一是明确每次实验的观察目的和重点。对于那些稍纵即逝的现象和具有连续性的现象应提前做好准备。例如,空气的膨胀对外做功,电流使保险丝熔断,水的沸腾,萘的熔化等。二是要求严格,注意观察得全面、细致、准确、敏锐。要让学生学会看“门道”,在观察中思考各物理现象间的联系。如果说电流磁场的发现来自奥斯特的敏锐,那么,麦克斯韦电磁场理论的建立则是几代科学家长期研究和全面、细致观察的结果。三是要鼓励学生随时观察,养成好的观察习惯,而且要多质疑,像牛顿观察苹果落地一样,多提出一些“荒诞不经”的问题。
二、思维能力
思维能力是一种对观察所得信息初步加工的能力,通过思维将感性材料转化为理性的概念、规律。思维能力是学生获取新知识的最重要的环节。从心理学角度讲,一个人思维能力的优劣主要体现在思维的品质上,即思维的广阔性、深刻性、灵活性、独立性和批判性五个方面。它们之间是相互联系、密不可分的。其中思维的深刻性是一切思维品质的基础,其余都是在深刻性基础上形成和发展起来的。在实验教学中,学生只有具备了深刻的思维才可能透析物理现象,从中找出其本质的规律性的东西。然而,这种学生如果其他思维品质缺乏的话,就会变得爱钻牛角尖,抱定问题不放松,却不能放开问题去考察其他因素,找出解决的途径。这就是所谓的集中思维,往往是片面的,也是行不通的。与之相反,发散思维过强的人,即思维的广阔性、灵活性表现过强者,其思绪常如天马行空,纵横驰骋,能发现许多问题,得出许多结论,但最终却忘了自己在干什么。所以,在教学中应根据学生不同的思维特点对症下药,因材施教。
初中阶段,思维能力的培养重点是初步的分析、概括能力。实验中的分析是在头脑中将整个实验的整体分解为部分,从而把个别的方面与特性分解出来加以认识的过程;实验中的概括则是在头脑中对抽象出来的某些现象之间的共同属性结合起来,并且推广到同类事物上去。教学中,切记不可要求过高,应重点指导学生从认识大量的物理现象和科学事实开始,并在对其进行分析的基础上直接进行概括。例如,在做电磁感应的实验中,通过电路的通断和改变导体在磁场中的运动方向,以及改变磁场的方向,形成多个物理现象,让学生观察,并对这些现象进行分析和取舍,从而直接概括出产生感应电流的条件以及影响其方向的因素。
教师在实验教学中,应有计划、有针对性地对学生进行思维方法的训练。通过分析、综合、抽象、概括、比较、分类、归纳、演绎的训练,逐步养成正确的思维习惯,以达到提高能力的目的。
三、创造能力
中学时期,我们往往忽视了对学生创造潜力的挖掘,认为没有什么是需要他们创造、发明的。其实,创造能力不是简单地要创造东西,而是对已获取的信息处理、反馈和具体运用的综合能力体现。培养创造能力,主要是优秀的创造个性品质的培养。其先要解决的还是如何使学生乐于创造,敢于创造的问题。爱迪生一生发明无数,是因为他有强烈的创造欲望;牛顿能成为力学之父,是因为他对力学有着特殊的感情。教学中,首先应该让学生了解科学家的创造成就及对人类社会的影响,在实验中亲身体会成功的喜悦,以激发其勇敢地创造;其次,顽强的意志是创造个性品质的中心要素,也是决定其最终是否成功的关键。法拉第研究电磁感应,十年如一日,终获成功,便是很好的例证;最后,实事求是的态度和团结协作的精神,也是在实验教学中应注重培养的优良品质。创造能力的提高是学生能力训练的最高目标,它应该包括敏锐的观察力,创造性思维能力和优秀的创造个性品质三方面要素,且相辅相成,缺一不可。
在教学过程中,教师可以与学生一起讨论,提出问题,把问题作为探究的出发点。通过教师有意的创设物理情境,引导学生去挖掘创设出来的物理情境所存在问题,并尝试用已有的物理知识和生活经验去解决这个问题。若无法解决,则将这个问题作为本节课探究的出发点,进行实验探究。在这个过程中,由于是学生自己发现的问题,所以学生会更加有兴趣和主动性去寻找问题的答案,学生学习的积极性也就被调动起来了。对于能主动提出合理质疑的学生,教师应在课堂上给予当众的表扬,鼓励学生敢于提出自己的见解。例如,在学习苏科版八年级第三章《光现象》时,教师在上课时可以让学生先观察窗外的阳光,问他们看到多少种光的颜色,学生肯定会回答一种光,白光或者黄色光。然后教师再拿出三棱镜在阳光下照射,就可以看到大约七种颜色,此时学生会产生极大的好奇心和疑问,非常想去弄明白为什么会有这么多种颜色。教师再把学生的注意力拉回课堂,进行光的有关知识讲解,就可以收到很好的效果。
二、团队合作精神和科学态度的培养
在新编的物理教材中设计了几十个物理实验,这些实验大部分都不是个人单独完成的,而是要学生进行分组实验。可见新课标非常注重学生在实验过程中的交流与合作。因此,在实验课中,要对学生进行合理的分组安排,让动手能力较强的学生带动其他学生进行实验探究。而且实验的时间也要安排充足,保证有较充裕的时间让学生进行实验探究和相互交流各自的想法,并进行讨论。不能因为赶进度而缩短学生探究的时间,在学生还没有进行充分的思考的时候草率下结论是得不偿失的。对实验课来说,学生进行实验探究的过程远比实验结果重要,因为探究的过程就是学生进行思考的过程,而实验结果仅仅是个结果。在实验探究的过程中,要注重学生科学态度的培养。科学的探究态度,对学生的综合思维和价值观都会有较大的影响。实验探究过程就是一个培养科学态度的过程,教师应利用好每一个机会来指导学生认真观察实验现象,详细记录实验数据。要求学生不能为了迁就统一的实验结果而修改实验数据,要有实事求是、具体问题具体分析的科学态度。例如,在苏科版八年级第四章《光的折射—透镜》时,研究凸透镜的成像规律需要比较精确的实验数据,否则实验容易失败。教师在学生做实验时,一定要给予充分实验指导,帮助学生完成实验,同时要求学生实事求是,要在真实的实验数据的基础上来做光的路线图,培养学生的科学态度和严谨的精神。
三、理论联系实际,培养动手能力
在物理教学中注重物理知识对自然现象的解释以及在科学技术和生活中的运用,提高学生对物理的认识,避免让学生认为学习物理知识仅仅是为了考试分数,体现物理知识的生活价值和科学价值,激发起学生学习物理知识的兴趣。教师可以通过一些课外小制作来拉近物理知识和生活的距离,让学生加深对科学知识真实性的体会,理解科学与生活,与社会的密切关系,从而大大地激发学生求知的欲望和学习的动力。比如,学习《光的直线传播》时,可以指导学生制作简易针孔照相机,以此来加深学生对这部分知识的理解。探究式实验主要是围绕实践展开的,我们在设计实验时应针对学生的情况,设计一些能调动学生动手积极性的环节。实验的过程,也不是简单的由教师在台上做,学生在台下记笔记。而是教师引导学生按照实验计划动手做实验,参与实验的设计、器材的准备与组装、过程的调试、结果的记录与分析。培养学生的综合素质首要目标之一就是要提高学生在物理实验中的创造性、积极性和主动性。在做物理实验的过程中,教师可以采取多种实验探究形式,以此来最大限度地发挥出学生的动手能力。例如,在学习苏科版八年级第二章《物态变化》时,可以做碘的升华和凝华实验,先由老师进行实验演示,再将学生进行分组实验,让每个人都动手做做实验,观察实验现象,培养动手能力。
四、结语
论文关键词:物理实验,创新能力
“全国第四次教育工作会议” 和《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020)》都明确提出:要创新人才培养模式,深化教育教学改革,创新教育教学方式,着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力。初中物理课标明确指出,初中物理教学不仅仅应该注重科学知识的传授和技能的训练,还应重视对学生终身学习愿望、科学探究能力、创新意识以及科学精神的培养。物理是一门以实验为基础的自然学科,物理实验在培养学生创新能力方面的作用是其他学科所不能替代的。物理实验生动、鲜明,既能提高学生的学习兴趣,又能提高学生的观察能力。带着好奇心观察实验,这是大部分学生的心理,怎样才能把学生的好奇引导到探究物理现象,提高创新思维能力上来,这是值得研究的。在物理教学中,应结合创新教育的精神,充分发挥物理实验培养学生创新能力的作用。
1 注重物理演示实验的改进,培养学生的创新意识
例如,在探究《水的沸腾》实验时,我是这样创新设计的:
在课本演示实验装置上,我加装了一根装有医用酒精的密封口的试管。上课时,有同学就惊奇的喊:怎么和书上的不同啊?我便卖关子道:这就是老师的发明创造了初中物理论文初中物理论文,这样会让这个实验更精彩,更挑战大家的智慧。果然,在整堂课的实验过程中,大家都没有漫不经心,都是积极的动眼动脑动口。不仅很顺利的完成了《课标》要求的六个问题,还探究完成了如下问题:①烧杯中的液体没有沸腾,而试管中的沸腾了,为什么?此时,这两种液体中的温度相同吗?它们还会升高吗?②试管中的液体少了很多,怎么解释?若把试管取出放入冷水中,会有什么现象?说明什么?③水沸腾的温度是100℃吗?为什么?如移去酒精灯,让水沸腾,有什么方法?
创新实验教学,能引起学生更浓厚的认知兴趣和更强烈的求知欲。这不仅有利于调动学生思维的积极性,激发灵感,使他们产生顿悟,而且,还可以使他们的创造性思维得到培养。
2 重视学生分组实验的落实,提高学生的创新能力
由于长期受应试教育思想的影响,学生分组实验教学未得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”的实验教学现象十分普遍。有的教师感叹:现在的学生学习物理的灵气一届不如一届。实践证明:那些长期坚持实验教学,落实学生分组实验的班级,能使学生在获取物理知识、掌握物理规律的同时,潜移默化地形成良好的科学探究素养和较强的创新能力。
物理分组实验,是让学生通过亲自动手,体验物理规律的形成过程,更好理解有关抽象的物理概念,并形成合作交流意识和科学探究的精神。在实验时,教师要善于引导学生全身心参入实验,鼓励学生积极动手动脑动口,让实验探究的七大环节都能充分体现学生在实践中的主体作用。特别是学生在实验中碰到仪器装配不上,数据测量不准,现象与规律相悖、实验出现故障等等问题时,教师切忌动手,包办处理一切。这种包办代替表面上看起来似乎使问题很快得到了解决,体现了老师的“高”水平,但却大大扼杀了学生探索的勇气和创新性思维,很不利于提高学生处理实际问题的能力核心期刊目录杂志网。正确的做法应该是引导学生按照实验的规范程序要求,认真分析故障出现的原因,提出解决问题的可行性办法,由学生自己动手排除故障。我有一次上分组实验课“探究串联电路的电流规律”初中物理论文初中物理论文,有几组学生将线路连好后闭合开关时小灯泡不亮,电流表无示数,他们急得直叫唤。这时我没有动手帮助学生,而是耐心地启发学生认真分析小灯泡不亮的原因可能有哪些,然后要求学生冷静思考,仔细检查,排除故障。这几组学生通过反复实践,终于使小灯泡亮起来,完成了实验。而且这几组同学还创造性的掌握了用局部短路的方法排除电路故障(该知识点当时还未学习),他们很有成就感和自豪感,更激发了他们对物理的兴趣,提高了他们的动手能力、实验能力和创新能力。
3 引导好课外实验探究,形成学生的创新精神
注重创新的教师,应培养学生“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”的意识。如:用注射器来做验证大气压存在的实验;用橡皮筋来做振幅与响度或频率与音调的探究;用装满水的矿泉水瓶来探究压强与哪些因素有关的实验;用空气清新剂和激光笔来演示光的直线传播等等。
为了拓展物理实验创新途径,我经常引导学生开展形式多样的课外探究活动。如:在学了声学后,我鼓励学生用录音机录下自己唱的歌曲,放给自己听,来比较固体传声与空气传声效果的不同;在学了光的折射后,我引导学生利用透明金鱼缸装上浓度上下不均的盐水来再现海市蜃楼的奇观;在学过电学后,我经常鼓励学生利用身边废旧器材如音乐贺卡、录音机等制作自己房间的门铃、可调光台灯等等。有些学生还会主动找我借一些物理实验室的器材回家做实验,这是我非常支持与鼓励的。经常让学生用身边的物品自己做实验,可激发学生学习物理的兴趣,调动他们实验的积极性,提高他们的创新能力,形成创新精神。
4 质疑,用实验来释疑,让创新能力得到升华
有时,学生使用的有些教辅资料上也有值得质疑的地方,这更能引导学生进行追求真理的科学探究和培养学生解决实际问题的创新能力。
例如用一套相同的玻璃杯,杯里盛上深浅不同的水,按水的多少顺次排列,就可以用一只筷子敲出优美的曲子来,你能说说其中的道理吗?
某教育出版社《物理学习辅导》一书对此问题的回答是:杯子发出声音,主要是杯壁的振动,空杯时,整个杯都在振动,发出声音较低.盛上水后,振动范围主要是水面以上的杯壁,发出的音调较高.装上不同量的水后初中物理论文初中物理论文,整套杯子发出的音调各不相同,就可以组成一件乐器了。
这一回答看似很有道理,但是,有的学生还是表示出了怀疑。于是,我建议学生回家亲手做做实验,看看是什么效果。实践发现,客观结果恰恰与上述结论相反:空杯音调高,而水装得越多,音调越低。为什么呢?在于上述回答过程没有抓住发声体的振动部分而导致错误的结论。在此种情况下,杯子是作为一个整体发声的,在有水时,相当于整个杯子变厚,从而发出的声音较低,就像人的声带一样,男生声带比女生厚,从而说话声显得低沉―音调低的道理相同。
总之,我们不是为做实验而做实验,我们应该利用实验中尽可能利用的因素,调动学生的积极,激发学生探索欲望,培养学生创新意识。我们做实验是学习这种研究事物内在联系,研究问题的方法,在实验过程中不断地培养学生的创新能力。
一、分析一个典型实验,阐明一类实验规律
根据化学教学大纲和教材,就实验内容来讲,可归纳为以下几种类型。
1、有关制取固态、液态、气态物质的实验。
2、有关阐明概念,证明基本理论和定律的实验。
3、有关研究物质的性质和各类物质之间的相互关系的实验。
4、有关定量方面的实验。
一般说来,每一类实验的原理、装置、操作等方面总有规律可循。因此我何在讲每一类实验中的第一个实验时,首先向学生分析这类实验的设计原理和内容要求。而后再指导学生亲自动手完成实验,在此基础上师生通过分析、对比,共同总结出这类实验的规律,以期达到触类旁通、举一反三的目的。如通过“粗盐的提纯”的实验,我们引导学生总结出制取纯净的晶体物质的实验原理和所需要的基础知识以及操作等方面的规律。
在实验原理和基础知识方面,让学生着重掌握:①组成混合物的各种物质的溶解度;②混合物中各类物质的性质和它们之间能否相互发生反应(若能反应,需要弄清反应条件)。在实验技能方面让学生掌握:①所用各种玻璃器皿的性能和使用方法;②有关物质的溶解、过滤、结晶、再结晶的操作方法。
二、明确选择仪器的原则,正确选用仪器
实验中,培养学生准确地选择仪器,是保证实验顺利完成的前提之一。为此,我们从下述几方面对学生进行指导。
1、根据反应物和生成物的性质、反应条件选择仪器。
中学化学教材里,讨论化学反应的条件有:常温、加热、加压、催化剂、光和电等。根据不同的反应条件、反应物的性质来制取新物质时,所需要的仪器也就不完全相同。因此,我们在初中化学讲氧气的实验室制法时,着重向学生阐明两点:①凡是对固体物质进行加热制取气体时,均可采取制取氧气的这套反应装置;②集气的方法和操作,应根据气体的溶解度、对空气的相对密度、常温能否与水或空气中任一成分反应等因素而定。
因为我们在讲氧气时进行了上述分析,所以在讲氨气、甲烷等气态物质时,就可以从启发学生通过对反应物和生成物的性质、反应条件等因素的分析,提出实验所需要的仪器、装置,来完成制取上述物质的实验。
2、根据控制化学反应速度的要求来选择仪器。
在实验室里,为了达到安全而又迅速地制取某种物质,有些反应需使反应速度加快,有些要控制生成物的量,有些则反之。为此,在实验中,要采用适应这些要求的装置。如我们在讲实验室里制取氯气时,就着重向学生讲明教材中选用分液漏斗而不用长颈漏斗的理由。这样分析、讲解,使学生在进行实验设计时就能正确地选好仪器。
三、分析典型实验,培养学生的实际操作技能
实验操作的正确与否,不仅是保证安全和实验效果的先决条件,也是培养学生实验技能所必需的。在这方面,我们除按实验原理、要求提出有关的操作内容和要求外,还着重讲了下述几点:
1、剖析一个典型实验,讲清一类实验的操作内容:
如通过实验室里制取氧气的实验分析,可归纳总结出下述操作内容:①仪器的选择、连接和固定:②装置气密性的检查;③药品的取用;④加热方法;⑤气体的净化和干燥;⑥气体的收集和放置;⑦装置的拆卸。
对这些操作,都应讲清它们的知识、理论根据。譬如在实验室里用浓盐酸和二氧化锰混和加热制取氯气时,由于浓盐酸有挥发性,水的沸点也不高,所以制得的氯气中可能混有氯化氢和水蒸汽。欲除去,只要用饱和的氯化钠水溶液洗涤,不能用水,这是因氯气与水能发生下列反应:C12+H20HCl+HC10根据化学平衡移动原理,可知增加生成物中的C1-浓度,可使平衡向左进行,以减小氯气的溶解度。又根据氯气的性质,要想干燥氯气,只能选用液体或颗粒状的酸性干燥剂,通常用浓硫酸做干燥剂。
2、通过对某些实验操作的分析,向学生阐明实验操作的要点。
我们在分析某些实验操作时,为了让学生学得会,记得牢,总是把操作要点总结成几个字或几句话,让学生便于记忆。如在配制一定体积的摩尔浓度溶液时,在分析演示的基础上我们总结出:?称(对固态溶质要称,?液态溶质要量)、溶(溶解)、洗(洗涤溶解时容器的内壁)、稀(稀释至容量瓶的刻度)四字配制法。
教学实践证明,学生根据实验内容、操作内容和要点,独立地进行实验,往往能提出一些改进某些实验的设计。如教材中关于氨气易溶于水的“喷泉”实验,若按教材中的实验要求,先用氢氧化钙与铵盐反应制取氨气,用于燥的烧瓶收集,再接教材中“喷泉”实验装置进行实验。因为在化学实验室里,很难将烧瓶搞得十分干燥,而氨气易溶于水,所以在实验过程中实验效果往往不理想。有些同学分析了上述方法实验失败的原因,又重新研究了该实验的要求,所用药品的性质,提出了改进方法:即先在圆底烧瓶中加入2~3毫升浓氨水,然后摇晃烧瓶将浓氨水迅速倒掉,立即演示“喷泉”实验,实验效果比按教材中提出的实验方法好得多。
四、根据实验内容,处理好演示实验
准确而有效地进行课堂演示实验,不仅在培养学生实验技能中起着示范作用,而且也是启发学生思维,培养学生观察、分析、综合和解决问题能力的重要方法,从而更好地揭示知识的内在联系,使知识更加系统、深化。教材中的演示实验一般可分两类,一是实验难度较大的(如实验装置比较复杂或实验中使用剧毒药品和学生操作有危险的实验),这是少数。这类实验必须由教师演示,力求操作规范化。二是实验技能难度较小,这是多数的实验。对于这类实验,有条件的学校可以改为边讲边实验的形式,实验条件较差的学校,某些课题也可以让学生到讲台上,在教师指导下去完成实验操作过程。
实践证明,对一些较简单的实验,经常在老师指导下,让学生动手去做,除了增加他们的操作机会以外,还呵以起到两个作用:①使学生对一些被认为是无所谓或被忽视的常规操作(如试剂的取用,取量的多少,试管夹持,一般加热等等)?,?及时发现错误,及时纠正,给学生以深刻的印象。②在实验过程中,向“学生恰当地提出问题,让学生在解决问题的过程中,使所学的知识更加系统化和深化,而且也能提高学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力及实验操作技能。
五、培养学生书写实验报告的能力
写实验报告是实验的重要组成部分,是分析问题解决问题的过程,也是综合运用知识的过程。但是在教学中发现有些同学即使到了二年级也还不能较好地写出实验报告。其原因是有些学生不知道在实验中观察什么、怎样观察、记录什么。
有些学生对实验报告写什么和怎样写还不了解。因此,他们常常把实验报告写得杂乱无章,空洞无物。为此,我们从第一节化学课开始,就注意培养学生写实验报告的能力,其具体做法是:
1、在演示实验中注意培养学生观察现象的能力
为培养学生观察现象的能力,我们对现行中师化学教材中所讲到的现象进行归纳、综合。有光、热、声、态(状态)、颜色、气味、溶解、沉淀、液化、燃烧等等。在每次演示实验或学生实验中,总是要求学生根据实验内容中有无新物质的生成和上述现象内容来观察,并将观察的结果记录好,认真分析,去伪存真,填写于实验报告中。这样要求学生,不仅使学生知道在实验中要观察些什么,使学生对知识获得比较完整的概念,而且也不会漏掉某些重要的实验现象,以致得不到正确结论。
2、采取具体措施,培养学生书写实验报告的能力
为培养学生写好实验报告,从学生的实际出发,让学生在演示实验的过程中,实事求是地认真观察、分析,并记录于表的空格中,经过几次填写,学生就能比较正确、熟练地对实验进行观察记录,做出解释和结论。培养了学生书写实验报告的能力。
(一)实验资源开发中存在的问题
从搜集的资料来看,目前我国教育资源分布不均衡,具体到高中物理电学实验资源开发中存在的问题,主要包括以下几个方面:
1、电学设备更新速度慢。随着新课程改革的进行,教学目标和教学内容出现了重大的改变,对物理实验的要求也进一步提高,但相应的实验设备却没有进行更新,而且不同版本教材的物理实验所需要的设备也是不同的。
2、电学设备地区分布不均。具体来说,设备分布呈现出这样的特点:经济发达地区高中比经济欠发达地区高中设备齐全;城市高中比农村高中设备齐全等。由此而产生的就是学生的实验动手能力有高低之分。
3、教师自主开发资源的意识缺乏。除了一些经典的、大型的实验以外,很多物理电学实验器材需要从生活中取材,以最简便的材料实现实验效果的最大化。
(二)学生能力培养中存在的问题
物理电学实验不仅仅是课堂知识的学习,更多的是要运用实验中的收获去解决实际问题,但我们目前的实验显然并未做到这一点。
1、教师重课本知识大于实验能力。在高考这一特殊背景下,教师通常将重点放在课本知识的掌握上,只要会解题就行了,而实验往往成了调节气氛、走过场的非主要环节。
2、学生自我学习的意识不够。在惯性思维的引导下,高中生已经不愿去锻炼自己的学习能力,导致了动手能力不强,而教师又没有对学生进行思想方面的指导,实验没有起到它应有的作用。
二、如何促进高中物理电学实验资源开发与能力培养的完美结合
在物理电学实验中,资源开发与能力培养是相辅相成的。资源开发为学生能力培养提供物质基础,而学生能力的提升又能更好的促进资源的开发。因此,必须把这两个方面结合起来,实现效果最优。第一,要及时进行设备更新。针对新课程标准的要求,学校应该在仔细了解实验所需设备的基础上,淘汰陈旧的设备,及时购进紧缺设备。当然,这也需要学校财政的合理预算,保障经费到位。资源的开发需要各方的全力配合,并不是一件简单的事情。第二,教师应该培养自主开发资源的意识。物理电学实验中除了大型实验需要标准规格的设备,还有很多小实验对设备没有严格的要求,而且有些实验器材是不可重复利用的。面对这样的情况,教师可以充分发挥自己的主观能动性,从生活中取材,变废为宝,减少资源的浪费。第三,财政部门应该加大对实验设备购置的投资。前面所说,在农村地区、经济欠发达地区设备数量不足,不难理解,造成这一现象的一个重要原因就是资金缺乏,因此,相关部门应该加大对这些地区的资金投入力度,让学生在一个更加公平的环境中提升自己的实验能力。第四,培养学生的实验意识。要想让学生有良好的实验意识,首先必须转变学生的传统思维,让他们认识到培养实践能力的重要性。教师可以采用趣味实验等方式引起学生对电学实验的兴趣,使其在实验中体会学习的乐趣,并在潜移默化中提高自身的能力。第五,通过自主实验锻炼学生的思维能力。在实验的过程中,教师是起指导作用的,学生才是主体。自主实验可以让学生进行独立思考,在不断的摸索中锻炼自己的思维能力,而不仅仅停留在基本知识的掌握上。
三、结束语
课本中的很多章节以及教学素材都可以成为实验教学的内容.教师可以将课本知识进行发散与延伸,通过探究性实验的创设来多样化课堂教学,这是培养学生创新意识的一种良好途径.创造能力的培养需要经历一个有效的阶段,在这个过程中教师应当有意识地激发学生的创新意识,让学生具备分析问题与探究问题的能力,这些都能够为创造能力的培养打下坚实基础.同时,教师要善于在理论知识的教学中渗透实验教学,引导学生对于很多内容展开剖析,透过探究性实验的创设来不断活跃学生的思维,深化对于学生创新意识的培养与激发.例如,在讲“力的合成”时,教师可以借由探索“分力与合力”的关系进行解读性实验,让学生观察实验现象,并进行探究解读,结合实验结果、数据进行分析,从而获得对力的平行四边形定则的感性认识,结合实际生活中的常见案例和习题练习上升为理性认识,并进行创造性应用.需要注意的是,在探究性实验教学中,教师要把握好自身的定位,以引导者、启发者的身份做到顺其自然、因势利导,对学生在实验过程中展现出的创新性思维火花进行保护和鼓励,这样才能够让实验过程更好的展开,并且激发学生的创新能力.探究性实验的创设有着很重要的教学实践意义.探究性实验不仅是对于理论知识的一种有效实践,而且能够深化学生对于教学内容的理解与认知.探究性实验教学,能够激发学生的思维,培养学生的创新意识.这是学生创造能力培养的基石所在.
二、创新实验设计,培养创造性思维
要透过实验教学深化学生创造能力的培养,教师可以透过创新实验设计来实现这一教学目标,可以通过对于实验的改造与革新来激发学生的创造性思维,并且加强学生对于相关知识点的领会.物理教学进入高中阶段后学生积累的知识已经非常丰富,这个时期的学生完全具备实验创新的能力.教师要对学生的这种能力加以鼓励与激发,要激励学生大胆地进行实验创新,使学生能够借助创造性思维来加深对于很多实验过程以及知识点的领会.例如,在讲“加速度、力与质量”时,课本上限定的实验条件是水平板必须光滑,但是实际实验中,必须考虑到摩擦力的存在与作用.教师可以以此为切入点,让学生对摩擦力、拉力、合力的概念进行分析认识,验证三个物理量之间存在的关系,以实际情况中存在摩擦力为限定条件,让学生探索合理的解决办法并进行解答,配合再次实验进行验证.这个实验过程,不仅十分灵活,而且能够活跃学生的思维,让学生在交流探究中找到合适的问题解决模式.透过这个实验创新,不仅化解了理想实验条件在现实环境中无法实践的阻碍,而且能够培养学生的创造性思维.
三、自主实验设计,激发创新能力
随着学生实验能力的提高,教师可以尝试给学生布置相关的实验主题,让学生自主进行实验设计.这既是开放式实验教学的直观体现,又能够充分锻炼学生的创新实验能力.自主实验设计可以有很多不同的突破口,教师可以让学生在基础实验上进行发散与延伸,对于实验探究的问题进一步深化;教师也可以鼓励学生对于实验器材或者实验条件有所改变,在不同的情况下再来验证相关的定律或者规律是否依然成立.自主实验设计,不仅能够锻炼学生的动手能力,而且能够培养学生的思维能力与问题解决能力.对于“测量型实验”,不同的测量实验对于选用的测量工具往往有明确限定,不管是刻度尺、分析天平,还是打点计时器等.教师从这一角度进行突破,可以引导学生在实验器材与工具上进行创新.例如,要求“用一根卷尺测量一堆砂砾间的动摩擦系数”,乍一看无从下手,毕竟卷尺只能获得长度,动摩擦因素看起来不仅困难且风马牛不相及,但是不妨换个思维:动摩擦系数的获得需要建立在相对运动的基础上,结合高中物理实验中最常使用的斜面模型,可以通过逐渐增长斜面倾角使得木块在斜面上发生相对运动,由此可以联想到砂砾在斜面上慢慢滑下形成圆锥体并且不断增高直到即将发生滑动状态,此时砂砾的形态就构成一个经典的斜面模式.以这个斜面上的砂砾作为经典斜面上的木块,就能顺利获得动摩擦系数.这是非常有意义的实验创新,不仅能有效激发学生的思维,也让学生看到了物理实验的多种可能.这样的教学构成,能够培养学生的创造能力.
四、结语
一、创设趣味实验,培养注意能力
注意是人人都熟悉的一种心理现象。学生注意听课,他们的心理活动就指向和集中于教师的讲述;学生注意观察实验,他们的心理活动就指向和集中于教师的示范操作上。学生能专心致致地获取知识,引起注意,学习兴趣盎然,产生探求知识的强大动力。在教学过程中,教师善于培养学生的注意力,是使教学取得良好效果的重要条件。
以往有学生反映,学习化学难,对教材内容不理解,记不祝他们在完成作业时屡见错误,常常是由于不注意或没有留心引起的,而创设趣味实验进行教学,效果就很理想。如在讲授酒精性质时,用一块棉手帕,在盛有70%酒精的烧杯中浸泡,待均匀湿透后取出。展开手帕,用镊子夹住两角,在火焰上点燃,当火焰熄灭后,手帕完好无损。奇妙的实验表演,一片哗然欣喜,学生注意力集中,大大地激发了学生探索科学、揭示奥秘的兴趣。学生进入了学习心理的最佳状态。
二、投影演示实验,培养观察能力
在化学教学过程中,教师注意对学生观察力的培养,不断用实验启发学生积极感觉、知觉事物的变化,自觉地进行观察实验中表现出来的现象,在大脑中留下深刻印象,并透过现象,抓住事物的本质。借助摄影演示实验,即能放大实验现象,增强实验的可见度,更易于学生认真、细腻有序的观察。例如,教学《分子运动》时,把一培养皿放在投影器承物玻璃面上,在培养皿中加入约2/3体积水,然后用药匙取一小粒品红,放入到培养皿中。品红是一种红色染料,最初在水中缓缓溶解,渐渐地明显分成两支,待片刻后,扩散完成。此时,分子运动的全过程通过光学投影到银幕上,学生都真实清楚地观察到,并透过观察到的现象,认识分子是处在不停地运动状态中。这就避免了以往教师枯燥无味的说教,又把微观物质运动状态,通过投影产生清晰的表象,展现在学生眼前,直接激发起学生的学习热情,从而加深对分子概念、性质、结构的理解。实践证明,借助投影演示实验,能强化实验演示效果和实验的直观性,有利于培养学生的观察能力。
三、组织分组实验,培养动手能力
分组实验,是培养学生动手能力的重要手段。学生通过亲自实验,熟练掌握操作技能、技巧;而后巩固验证,加深和扩大他们所学得的理论知识。做实验的过程就是理论联系实际的过程。因此,要认真组织好每一次的学生分组实验。对每一章每一节实验做到实验目的明确,要求具体,计划周密,要使学生学会,掌握操作技术。如,使用试管的操作方法,要求他们能正确地拿试管,夹持试管,洗刷试管等。在进行碱和酸的反应实验中,要求他们会振荡试管,用试管加热物质,注意试管的倾斜方向等。要使学生掌握操作要领,培养动手能力。
学生动手实验时,教师必须及时防止和纠正在实验操作上的错误,训练学生正确地进行实验。例如:学生做粗盐提纯的实验时,常因仪器不干净,过滤时漏斗里的液面高于滤纸边缘,做不出理想的实验效果,教师就应及时引导学生分析原因,找出操作上的错误后,重新操作,保证实验现象明显,效果良好。学生动手操作,掌握了一定的实验基本技能后,坚持经常练习,久之就会熟能生巧。事实证明,通过组织分组实验,不仅培养了学生的动手能力,还培养了实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。
四、利用选做实验,培养思维能力
通过选做实验,可以培养和诱导学生运用已掌握的基础知识和基本概念,在对某些化学反应进行观察、分析、综合、抽象、概括等思维过程中,认识物质变化的规律和实质。这样不仅能提高学生的观察和分析能力,而且还能使他们逐步学会从事物的本质看问题的思维方法。
现行初中化学教材中,选做的实验内容有九个。根据教学进度,有目的地选做实验,应用实验课题,启发学生积极思维。例如,学生学完酸、碱、盐知识后,选做鉴别氯化铵、硫酸铵、碳酸铵、硝酸铵等四种盐的实验。教师要求学生自己设计实验方案,让他们动脑思考,想出解决问题的办法。实验过程中许多学生都能主动、认真地联想以前学得的知识,专心研究和组织实验程序,找出“鉴别”、“区别”或“分别”认识的几种不同的物质解题答案。然后他们根据四种铵盐各自的特性,通过一定的实验操作、将其一一区分开来,并说明实验的根据,解释所出现的特殊现象。在物质的鉴别过程中,学生开动脑筋,想办法,通过实验、分析、鉴别,推断出所鉴别的某种物质。这种实验过程,就是学生积极思维的过程。可见利用选做实验,不仅达到完成大纲所规定的教学任务的目的,而且学生的思维能力,分析和解决问题的能力都得到培养。
五、布置实验作业,培养理解能力
化学实验作业,是学生综合运用基础知识和实验技能的一种多边活动。它包括书面练习、学做实验、观察操作等多种形式。学生通过完成实验作业,将进一步加深理解和消化知识,是又一次灵活运用知识的再实践。又如,在进行中和反应的实验时,碱中滴入石蕊试液变蓝色,酸中滴入石蕊试液变红色,学生用已学过有关酸碱的性质来理解实验现象,因而对中和反应的实质获得本质上的理解。总之,布置实验作业,不仅能使学得的理论知识系统化,更有助于理解能力的培养。正如同志所说:“感觉到了的东西,我们不能立刻理解它,只有理解了的东西才更深刻地感觉它。”
六、做家庭小实验,培养创造能力
在实验过程中,抓住培养操作能力这个关键,可以有效带动观察实验现象、分析和处理实验数据、实验设计等其他各项实验能力的提高。实验操作虽然主要是手的动作,但离不开对实验过程的观察。因此在动手的同时要培养观察能力。操作能力提高了,学生就能进一步设想实验细节,进行实验过程的设计。尽管学生进入敞亮的现代化实验室表现得异常兴奋,产生了极大的热情及对新奇事物强烈的认知欲望。但在实验室不知如何操作实验仪器,畏首畏尾,丢三落四。常常不小心打翻实验装置或打碎实验仪器,以致有时会伤到自己。这源于对实验仪器的陌生和对基本操作的生疏,这可能会影响到实验操作的成败,以至于不想进实验室,不敢动手操作。鉴于以上原因,故在高一新生的化学教学中,教师应回顾初中常见仪器的使用方法,认识实验仪器,并耐心讲解每一种仪器的基本操作和用途,同时做相应的演示操作。随后让学生亲自动手练习仪器的使用方法,并熟练之。对仪器的使用要求不但要做到心中有数,更要达到手中熟练,这样才能提高学生对实验仪器的操作能力。
二、培养学生实验探究能力
实验目的不是仅仅对仪器熟练使用,而且是对某一客观事实探究,故相对初中而言,难度有了很大提高。故在实验前精通理论知识必不可少,弄清楚探究实验的目的、原理、操作步骤及相应步骤必不可少的仪器。特别要结合生活生产实际,借鉴仪器的选用,操作的可行,方法的得当与否,始终要求从简到繁的过程。当然理论的要求也应由易到难,否则学生对原理难以理解,那么实验过程不可能顺畅。而探究的前提是对课本知识的熟练掌握,即理论知识的储备要丰富。当然也不能仅仅停留在课本上,而应扩大知识面和联系相关知识,才能在实验设计中不顾此失彼,尽管可能达不到十全十美,但我们要尽可能全面考虑对实验的影响。同时在实验设计过程中,由于多种因素干扰,难免在探究中存在缺陷,但我们更应注意数据分析。紧紧围绕理论指导,熟练正确分析误差大小。这样才能在实验操作中“错误而不糊涂”,清楚自己的失误,在操作中尽量规避这一缺陷。探究实验才可能具有一定的科学性。
三、学生自我监控能力的培养
农村学生的管理是散养式的,比较自由开放。而这种行为方式在实验的整个过程中并不可取。自由散漫的行为方式由于环境的影响,自我难以约束、监管。在生活习惯中,尽管在行为方式上表现得并不文明或有礼貌,但并不会造成什么危害。但在组织实验的整个过程中,如果得不到监管,则将导致实验的错误或探究的无效。化学实验的过程就是解决化学实验问题的过程,整个问题解决过程中都贯穿着自我监控。对学生来说,一旦意识到初始状态不等于目标状态,二者之间存在差距,自我监控就开始了。但对不同的问题,不同的学生自我监控能力不同。从多年教学看,自我监控水平与化学实验总能力及各要素之间均存在显著相关性,表明自我监控水平是影响化学实验能力的重要因素。另外,在对学生化学实验能力的个体观察中,我们也发现自我监控无论是对实验问题的确认、问题的解析,还是对实验的设计、实验的操作都有较大影响。由此可见,学生对化学实验过程中即将出现的问题或已经出现的问题能否及时进行监控与调控,对化学实验的成败起到关键作用。它影响学生化学实验问题解决的全过程,影响其问题解决的质量和效率。同时,学生的化学实验问题解决中的自我监控水平也通过实验问题解决而得到提高。传统实验中,教师起主导作用。即教师规定实验的方方面面和涉及的试剂仪器,实际是对已知实验的验证,学生的创新能力得不到发挥。为提高自我实验能力,必须在任何实验过程中,监控自作与设计行为,也就是要多疑。每一步的操作始终考虑有缺陷吗?有错误吗?可能的缺失在哪里?在长时间的训练中,养成自我监控的习惯。即提高了学生科学探索能力。教学的目的,不是强迫,不是被动,而是主动学习。摒弃自我惰性,时刻考虑自我行为得失,对实验以至对社会造成的影响,不仅可以培养自我实验规范能力,科学的探索精神,而且对学生的成长有益。时刻反省自我。古人云:“静坐常思自己过,闲谈莫论他人非。”对描述自我实验能力的监控行为具有良好的指导作用,自我监控可防范可能的错误。而在实际问题中,误差的分析是问题的难点,而随着自我监控能力的提高,误差分析不再是难题。
四、结语
初中化学实验是在教师的操作、演示、引导,学生集中精力、凝视观察的状态下进行的,在整个的化学实验操作过程中,教师居于主导、核心地位,教师实验操作的每一个动作、细节都让学生看在眼里、记在心上,教师的实验操作模式、动作方式等都是学生观察、效仿的目标,这其中教师发挥着极强的示范带动作用,基于化学实验教学中,教师如此关键而重要的地位,要想正确培养学生的化学实验操作能力,教师就要先从自身入手,发挥正确的榜样模仿作用,提高自身实验演示的专业度、精准度,透彻、娴熟地掌握各个化学实验的操作过程,为学生呈现出最专业、最准确的实验操作过程,同时,教师也要明确每一步实验操作中蕴含的知识点、考核项目,以及引导学生应该重点观察的项目等等,这样才能将化学实验操作、知识项目、考核项目等联系起来,从整体上获得良好的教学效果.例如:铁丝在氧气中燃烧这一基础实验,教师要注意规范演示、专业操作,这其中要特别注意以下几个关键点,他们分别是:(1)为了防止集气瓶爆裂,集气瓶内需要预留的水体数量.(2)铁丝插入集气瓶内自上向下的速度.(3)需要引燃多长的火柴棍?教师在演示操作过程中要让学生特别观察这些关键环节,掌握这些重要知识点,一方面学生能够掌握这一实验的专业操作过程,另一方面学生也能够学会重点考核的知识项目,达到双重教学目标,两全其美的教学效果.同时,为了深入培养学生的化学实验操作能力,教师要明确为学生指出需要集中注意力观察的项目,例如:化学实验设备的手持方法、使用模式等等,各个实验仪器、设备等的安装方法,实验操作的先后步骤等等,这些都应该是学生重点观察的项目,同时,实际化学实验操作也要组织学生观察一些细节,对每一个细节都要当成一个重点去解释、分析,从而培养学生基本的化学实验素养.
2.兴趣引导、主动练习
初中化学是对自然科学现象的研究,化学反应实验进行中会出现很多奇异的实验现象,这些现象见证了自然科学的神奇,正是化学实验现象的这种神奇性应该成为化学实验兴趣教学的源泉力量,教师应该善于利用神奇的化学实验现象来聚焦学生的注意力,让学生好奇心丛生、兴趣勃发,自觉投入到化学实验操作当中.例如:“溶液酸碱性的检验”这一章节涉及到了化学实验操作,也就是通过实验操作、观察化学反应现象来判定溶液的酸碱性.这其中引入了紫色的“石蕊”试液,为了能够锻炼学生亲自动手操作的能力,教师可以试着用实验结果来激发学生的好奇心与参与实践的热情,“同学们,你们相信吗,酸性溶液,例如:稀盐酸等能让我眼前紫色的石蕊试液瞬间变成红色”学生听了教师的话语后,会立刻产生巨大的好奇心,由此也会产生想要立即亲手试一试的冲动,教师应该积极捕捉到学生亢奋、激动的瞬间,让学生亲自动手操作进行实验,这样学生就会主动参与到实验操作当中.在实验过程中,能够熟练取用液体药品,正确地使用胶头滴管,这就是用兴趣引导的方法来训练学生的化学实验操作,培养他们实验能力的过程.
3.把握细节、规范操作
【关键词】 医学化学; 实验; 创新能力
科学技术的飞跃发展,不断对高等教育提出新的挑战。教育部在《关于加强高等学校本科教学工作,提高教学质量的若干意见》中指出要大力加强实践教学,注重学生创新精神和实践能力的培养。2005年教育部启动了基础课程实验教学示范中心建设项目。近年来,在实践教学中培养学生的创新思维、创新能力、提高学生的综合素质已成为我国高校教学改革的热点之一。
1 化学实验是培养学生创新能力的重要平台
化学是一门实践性很强的自然科学学科,化学理论正是依赖于化学实验而不断创新。实验教学是化学教学的重要组成部分,通过实验教学不仅训练学生化学实验的基本操作和基本技能,更重要的是培养学生发现问题、分析问题和解决问题能力,从而培养创新意识和创新能力。在首批25个国家级基础课程实验教学示范中心中化学就有8个,这些化学实验教学示范中心为全国高等学校化学实验教学提供了示范经验,带动了高等学校化学实验教学的改革和发展。 医学化学是医科院校本科生必修的一门重要基础课程,是医科学生合理知识结构中不可缺少的重要基础知识,医学化学实验是培养学生创新思维与创新能力的重要平台。传统的医学化学实验的教学理念、教学体系、教学内容和教学方法等不太适应培养创新型高素质医学人才的要求。传统的化学实验教学理念重理论教学轻实验教学,实验基本上是理论课程的附设,学时少,经费缺,条件差,限制了实验教学的发展。传统的化学实验教学体系和内容主要是对学生基本实验方法和基本操作技能的训练,验证性实验较多,综合性实验少,设计性实验基本没有,难以培养创新思维和创新能力。实验教材内容编写单调,实验操作步骤叙述十分详细,学生可以不动脑筋,照方抓药,不能调动学生自主学习的积极性,束缚了学生的思维和探索精神。实验教学方法比较单一,以注入式为主,学生处于被动接收状态,实验时学生按照教材上写的、教师说的做,循规蹈矩,缺乏兴趣和活力,缺少思考和探索,难以突出个性和发挥特长。因此,为培养创新型高素质医学人才,针对医科学生的培养目标和知识结构特点,探索医科大学医学化学实验教学的改革,是医学化学教学改革不可忽视的重要内容。
2 医学化学实验教学理念要突出创新能力的培养
创新教育理念是医学化学实验教学改革的关键。在教学观上,教师要把医学化学实验教学由单纯巩固课堂上所学的理论知识、传授基本操作技能,转变为加强实验基本技能训练、提高实验动手能力和培养创新思维的教学观。在培养观上,要注重学生的个性特征,分清学生的化学实验水平和创新能力上差异,注重个性,因材施教。牢固树立以学生为本、以加强实验基本技能训练为主线、以培养创新思维和能力为核心的创新型实验教学理念。
3 医学化学实验教学体系要突出创新能力的培养
创新型的教学体系是医学化学实验教学改革的重点。围绕知识、能力、素质协调发展这条主线,构建一个多层次、多元化的医学化学实验教学体系。多层次即:基本实验——综合性实验——设计性实验三个层次,根据认知规律,由简单到复杂、由基础到综合、由综合到设计依次递进,循序渐进,启发思维,培养能力。开放式即:必修实验课 + 选修实验课 + 开放实验室,改革现在单一的必修课实验教学模式。在现有医学化学必修实验课课时较少的情况下,通过选修实验课和开放实验室作为实验课的延伸和补充,以发掘学生化学实验潜能,突出个性和特征,培养创新思维和创新能力。
4 医学化学实验教学内容要突出创新能力的培养
创新型的教学内容是医学化学实验教学改革的核心。按照基础性实验、综合性实验、设计性实验三个模块设计实验教学内容。基础性实验旨在培养学生的基本化学实验能力和基本化学实验素养,如化学实验的基本操作、基本技能、基本实验方法、常用仪器的使用等,在实验内容上对经典的和重要的基础实验内容进行整合、精选。综合性实验旨在培养学生运用化学理论知识、实验操作技能和实验仪器应用的综合能力,在实验内容上优选、组合、改进化学专业本科的综合实验,注重化学理论知识和实验技术方法在医学中的应用,突出医学化学实验的特点。设计性实验旨在培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力以及创新思维和创新能力,实验内容涉及的知识面较广,通常是化学与生物医学的交叉,或涵盖两三个化学二级学科的知识,学生可以根据自己的兴趣和特长自主设计,也可以是教师科研成果的提炼和移植。
同时编写与实验教学内容相符的新型医学化学实验教材,教材内容要体现经典与前沿的结合,基本操作与现代技术的结合,化学与医学的结合,特别是基本技能训练与创新能力培养的结合。
5 医学化学实验教学方法要突出创新能力的培养
创新型的教学方法是医学化学实验教学改革的重要环节。教师在教学中要突出以学生为本的理念,创造一个宽松的教学环境,采用问题式、启发式、讨论式的教学方法,启发学生积极思考,鼓励学生大胆发表意见,激发学生对实验产生兴趣,引导学生自主实验,培养学生创新精神,在和谐融洽的气氛中协同完成实验教学任务,实现融知识传授、能力培养、素质教育的协调发展。在具体方法上采取递进式的指导,即基础性实验阶段应在学生预习的基础上讲清实验方法、操作程序、仪器使用、注意事项和示范操作等;综合性实验阶段主要提示操作要点和实验成败的关键;设计性实验阶段重点在指导学生科学合理的实验方案的设计,引导他们如何把握实验的全过程。同时要改进教学手段,建设网络实验教学平台,学生可以通过多媒体课件、视频对规范操作、仪器结构及其正确使用等有较明确的认识。
【参考文献】
1 朱清时.注重创新素质 培养成功的创新型人才.中国高等教育,2006,1:12~14.
论文关键词:物理实验,学生,创新能力
物理学从本质上说是一门实验科学,物理规律的发现和物理理论的建立都必须以严格的物理实验为基础,并受到实验的检验。因此,物理实验教学在中学物理中就显的尤为重要。
然而,在过去的物理教学中,往往只是重视理论教学,却忽视了实验教学的作用。即使进行实验教学,也只是侧重于应试,忽视了对学生能力的培养,致使实验教学仅仅是课本的翻版,毫无新意,又令学生束手束脚,无法达到实验本身的目的。
因此,在物理实验教学中,应该注意不断激励学生通过观察、思考等一系列活动,来发展学生的创新意识初中物理论文初中物理论文,从而培养他们的创新能力。
那么,在中学物理实验教学中如何来培养学生的创新能力呢?笔者认为可以从以下几个方面入手:
一、变验证式实验为探究式实验
以前,课堂演示实验大多数是验证性实验。教材已给出结论,只需用实验去验证即可。这种做法,导致学生仅是一名旁观者,而不是参与者。若变演示实验为探究实验,就可以把学生完全调动起来,在学生动口、动手、动脑的过程中,激发学生的创造性思维。
例如,在《电阻定律 电阻率》中,原课本的做法是先给出“导体的电阻与材料、长度、横截面积有关”这一结论,然后再定量实验,这就是一种验证式实验。在实验中,学生往往会产生“为什么只研究这几个物理量”的疑问。若将其改为探究式实验,学生就容易掌握的多。其具体做法为,在实验前,先让学生们去猜想电阻可能与那些因素有关,然后由学生设计实验自行排除无关因素,最后才把决定因素控制在“材料、长度、横截面积”这几个物理量上。在进一步实验之前,还应先指导学生用理论推导具体的关系,再依据学生的设计来完成实验论文开题报告论文下载。
对比两种方式,探究式实验能更好的发挥学生的主体作用,培养学生的创造性思维。尽管学生的探究,谈不上科研成果之说,但这种方式注重的是培养学生的创造力与创新意识。在学生积极参与研究的过程中,学生不但掌握了基本的实验方法、基本技能,还激发了学生的创造性思维。
二、采用多方法实验,鼓励学生改进实验
在学生分组实验中,教师应在帮助学生掌握实验原理的基础上,鼓励学生用不同的器材、不同的方法来进行实验。在实验中,学生需要在各种因素中进行取舍,对所得信息进行筛选。这就要求学生在实验的过程中初中物理论文初中物理论文,有全局的观点,在不同情况下善于应变。这样,就可以培养学生的应变能力,提高学生的分析、抽象、概括、能力,活跃学生的思维。
例如,在《动量守恒的验证》中,该实验要求大量的空间来操作,且在实验过程中,时间及数据处理又显得太过麻烦。笔者在学生进行该实验后,布置了一道课外思考题,让学生发挥想象改进实验。一位学生参照家中的工艺品,设计了如下方案:将两枚钢球用细线悬起,且中心共线,紧密接触,在钢球后方置一木板,并在竖直方向上标出刻度,以做标志。将其中一小球从某一高处释放,并记下读数,观察碰撞后升起的高度,再次记下读数,也可得出动量守恒定律。经过该同学的设计,将一种简单而又有新意的实验展现给我们,充分调动了学生创新思维的发展。
同样的例子还有很多,在进行《研究平抛物体的运动》时,演示仪器的挡板在停球过程中,总是留下一个“V”型的痕迹。为了使实验减小误差,学生们略加改动,在挡板上塞了些棉花,就使数据变的十分准确。
由上可见,在物理实验中,为了使实验更鲜明生动,更有效的反映问题初中物理论文初中物理论文,通过多方法实验,改进原有的实验,能够充分的调动学生的创新思维,培养学生的创新能力。
三、创设实验问题,提倡学生质疑
没有问题就没有进步,没有问题就没有突破。常言道“小疑则小进,大疑则大进”。孔子在鼓励学生时常道“每事问”。大科学家爱因斯坦在回答他为什么可以做出科学创造时说:“我没有什么特别的才能,不过喜欢寻根刨底的追究问题罢了。”可见,发现问题、提出问题、敢于质疑是创新能力的一个重要方面,而要培养学生的创新能力,就需要提倡学生敢于质疑。
例如,在观察《光的色散》实验中,同学们用三棱镜去观察七色光带。一位学生提出了这样一个问题,“为什么白光通过三棱镜投在屏上时,彩色光带为上红下紫,而透过棱镜直接观察时,彩色光带却是上紫下红?”这个问题提的好,说明他是真的动脑,真的思考了。笔者立即鼓励了他,并借此机会提倡全班学生养成多提问、多质疑的好习惯。从此以后,同学们在实验中都踊跃思考,敢于质疑,极大的调动了学生的创新意识。
在物理实验中,教师应该多培养学生的质疑能力,提倡学生多思考、多提问,敢于挑战权威,勇于探求真理。只有这样才能全面调动学生的主动性,激发学生的创新思维。
四、开设课外实验,激发学生思维
创新教学的构成要素是研究性、引导性、发现性、归纳性等有机的结合起来,这就要求教师在实验中创造性的应用现代教学方法和教学手段,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初中物理论文初中物理论文,也可以在学生的模型制作、游戏、调查小实验活动中激发学生的创新思维。
例如,在一次布置课外实验时,笔者给每位学生发一枚鸡蛋,让学生们展开想象的的翅膀,利用鸡蛋来验证一种物理规律或物理现象论文开题报告论文下载。学生的想法真是五花八门:有的把鸡蛋煮熟后,浸入凉水之中,发现比平常的热鸡蛋好剥的多,从而验证了热胀冷缩现象;有的把含酒精的棉花置入开口瓶中,并把鸡蛋置于瓶口,燃烧后,鸡蛋被吞入瓶中,从而验证了大气压的存在;也有的将鸡蛋从高处释放,落到海绵上时不易碎,进而验证了动量定理;还有的将鸡蛋放于硬纸片上,下方置一杯水,迅速弹出硬纸片,鸡蛋落入杯中,进而验证了惯性定律。
像这样与实际相联系的课外小实验,不仅激发了学生们对实验教学的兴趣,还能提高学生的发散思维,培养学生的创新能力。
五、开放实验室,探索开放式实验教学法
开放式实验教学并不是简单地打开实验室门就可实现的,那只是“实验室的开放”,而非真正的开放式实验教学。要搞好开放式实验教学需要有一整套相应的措施。
北京某校以俞庆森老师为首的前辈们打破了实验课附属于理论课、以验证性实验为主的教学模式。多年来他们一直在探索实验教学的新模式,以适应培养创新型人才的需要。经过近年来不断地探索,他们提出了基础实验教学开放式管理的新模式:教师根据最新科技发展的情况,拟就若干个实验题目,由学生选取后自行查阅资料、自行拟就实验方案、自行备齐所需简易用具、按需要预先约定使用实验室及所需仪器的时间,最后独立或分小组完成实验。教师的作用仅是提供必要的理论引导和“维护型”的实验室指导。
这种实验的开放管理意味着进入实验室的时间完全由学生自由选择。为保证实验的正常开展并获得良好的教学效果,在采用预约实验时间这一常规方法的同时,也尊重了学生意见,同时充分发挥学生的能动性、积极性和创造性。在每一个具体的实验过程中并没有结束时间的规定初中物理论文初中物理论文,允许学生在实验失败后重做,直至成功为止。指导教师也一改以往辅导过细,偏重结果的做法,让学生充分展开想象、创造的翅膀,自由发挥。
上述方案,成功地调动了学生主动探索的积极性,毫无疑问,进行开放式实验教学,是培养学生创新能力的有效方法。虽然在实验过程中需要教师付出了更多的时间、精力和耐心,但对学生整体能力的提高大有裨益。
创新是一个民族的灵魂,在知识经济的社会中,人类最重要的素质就是创新能力。因此,在物理教学中培养学生的创新能力是我们实施素质教育的重要内容。为了使中华民族在新世纪能够屹立于世界先进民族之列,新时代的物理教师更应该全力以赴,做出自己应有的贡献,用尽自己的每一份光和热,来为祖国培养全方位的创新人才!
教师须认真研究、挖掘实验潜在的本质的东西,并引导学生进行有目的的观察。如利用洋葱紫色外表皮进行质壁分离实验时,除了通过实验得出质壁分离和质壁分离复原的条件这个教材要求的结论外,还可引导学生观察液泡的细胞液中也存在色素--花青素,重点提示学生观察花青素的颜色呈现特有的紫色。这样学生就可以改变以往错误的认识——很多学生一直以来认为在植物细胞内色素只存在于叶绿体(质体)内。同时还可强调学生注意观察液泡大小、颜色深浅的动态变化与所处溶液浓度大小的关系。同一实验的内容,在实验的不同阶段说明不同的问题,其观察的重点也有所不同[1]。如在色素的提取和分离实验中,得到色素的提取液后,可引导学生注意观察色素的颜色。同一试管的色素提取液在不同位置的学生观察的结果就不同了,有的学生观察到的是绿色,有的观察到的是暗褐色。不妨提醒每个学生尽可能换个位置,站在光源(尽可能是有聚光功能的白色光源)的同侧(观察反射光)和异侧(观察折射光)观察两次,看看现象有什么不同。然后师生共同分析原因,得出色素的萤光效应现象(叶绿素的提取液在透射光下为翠绿色,而在反射光下为棕红色)。其次还可以用色素的提取液和三棱镜做色素的吸收光谱实验。通过这些实验使学生从本质上理解叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光。然后再做色素的纸层析实验,引导学生主要观察滤纸条上不同位置色素带的宽窄和颜色。有的学生可能观察到的不是4条色素带。教师要引导学生分析出现不同现象的原因,加深学生对实验的理解,从而进一步增强学生对光合作用有关知识的巩固和应用。
二、在实验中让学生熟悉基本功,培养操作能力
学生的实验技能和技巧的培养,是一项长期细致的工作。在演示实验过程中,教师除了演示实验过程,发挥主导作用外,还要注意以学生为主体,尽量创造机会让学生参与实验。对一些难度不大的演示实验,可在教师指导下,由学生动手完成。在实验过程中教师应及时提醒学生操作中应注意的问题,纠正错误的操作步骤,并适时讲解各个实验环节应注意的事项。对于实验的细节问题,教师要结合学生的实际操作情况和实验现象,进行引导分析,这样既能调动学生的积极性,又能提高学生的实验操作能力。例如:制作洋葱根尖有丝分裂装片时,得经过解离--漂洗--染色--制片这几个复杂的过程,最后在显微镜下观察如果显微镜不能正确地熟练使用,装片做得再好,也观察不到应有的现象,使实验前功尽弃。所以实验前,单独拿出两节课进行基本功训练,使每位学生对显微镜的使用达到熟练程度,从镜头的安装、视野的调节、装片的安放到观察方法都能熟练准确地进行。通过训练,学生的动手能力提高很快,在进行质壁分离和复原实验中,能很快在低倍镜下看到植物细胞中紫色的大液泡,换用高倍物镜调节也较清楚,装片制作基本功也很重要,在实验中要训练学生怎样盖盖玻片,才能使装片不出现气泡等。
三、改验证实验为探究实验,培养学生的创新能力
现行高中生物教材中大部分学生实验都是有目的、原理、步骤和结论的验证性实验。这对巩固和验证知识是很必要的,但从培养学生能力的角度来看,这些实验对发展学生的独立思维能力,特别是通过实验让学生发现新知识,主动地探索知识和实验的规律都存在一定的局限性。为此,教师可以把一些验证性实验改为探索性实验,来训练学生的创新能力。如在色素的提取和分离的纸层析实验中,可尝试让最先完成实验的学生用幼嫩的叶片或者老的黄色叶片为材料重新做一次实验,观察实验现象,并和前面的实验进行对比,观察实验现象的异同,分析导致实验差异的本源。这样做可使学生明白老叶中由于叶绿素a和叶绿素b被分解,故只能看到两条色素带(胡萝卜素和叶黄素),而幼嫩叶中各种色素的量都比较少因此色素带细且淡。通过探究实验的实施,既巩固了操作的基本要领,又使理论知识得到了综合应用,更重要的是激发了学生的探究意识,培养了学生的创新能力。
四、重视探究性实验教学
培养学生科学探究能力高中生物教材中可以开设的验证性实验占多数,如:观察植物细胞的质壁分离与复原、观察植物细胞的有丝分裂等。要善于引导学生从中发现问题,激发起探究热情,如在观察植物有丝分裂的选材上,教材上建议用洋葱根尖,有没有更好的材料来代替?诸如此类的问题,当然一个实验中可以提出很多问题供学生思考,问题是我们过去的实验教学方式禁锢了学生的思维,教师的责任在于启发学生、引领学生逐步学会探究。