时间:2022-02-01 23:12:42
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇实验能力,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
物理学是以实验为基础的一门科学。这门学科的特点决定了演示实验是完成物理教学的必要环节,即使在各种教学手段不断完善的今天,传统的演示实验也具有不可取代的作用。在教学改革的今天,正因为演示实验具有以下特点,所以为素质教育的实施提供了得天独厚的条件:演示实验结构简单、原理一目了然,运用起来灵活、方便,看起来直观,有亲切感、真实感。它增加了理论讲授的说服力,使抽象的问题直观化,复杂的问题简单化。首先,演示实验能引起学生的极大兴趣,激发学生的求知欲。兴趣是最好的老师,是学好物理知识的潜在动力。有了兴趣,学生学习会变被动为主动,会勇于思考、善于思考,产生探索未来世界的好奇心。其次,演示实验有利于培养学生的能力。在素质教育的今天,能力的培养尤为重要。通过对演示实验现象的观察,学生在头脑中形成感性认识,再通过对现象的分析及严格的逻辑推理等上升为理性认识,在获取知识的同时,锻炼学生的各种能力。
因此,我们应适应新时期的需要,把学生培养成为具有自己获取知识能力和创新能力的人才。精心设计每一个演示实验,在把实验融进物理教学的过程中的同时,在培养学生能力上多下工夫,为其走出校门,适应社会奠定坚实的基础。所以我们要根据不同的教学内容用不同的方法演示实验,设计出不同的实验方案,从不同的角度,调动学生的积极性,寓能力培养于其中。
1.在学生亲自参与演示实验的过程中,培养其能力
如:在讲完刚体绕定轴转动的转动定理时,在已知M=J的基础上,让学生自己动手演示实验,让学生在自己设计实验的过程中,在对公式的讨论中,能力得到提高。首先给出实验器材:一个可以绕竖直轴转动的茹柯夫斯基凳、一对哑铃,然后找两名学生设计演示下面两种情况:
(a)M=J≠0,当J一定时,看M与的关系;
(b)M=J=0,看J与ω的关系。
要求一位同学坐在凳上表演,另一位同学在配合表演的过程中加以解释,即在(a)种情况下,只有不断施加轴向外力矩M,才能观察到M与的关系,而其中J一定是意味着对转动轴的转动惯量不变,也就是人的质量及其各点到轴的距离不变,即人坐着不动。在(b)种情况下,是轴向外力矩等于零。此时Jω=Jω必须在转动起来以后,取消施加的外力,然后改变各质量相对轴的距离,即改变手臂的位置。坐在凳上的学生手握哑铃,手臂一屈一伸,角速度明显随之变化。学生演示到此,兴趣大增,课后兴致也不减。这样学生带着问题有目的地去设计、分析、演示,身临其境地做,分析问题、解决问题的能力提高了,同时这样远比做书本上同样一道题效果好,也促使学生勤于思考、大胆地探索,为他们发挥想象力提供了条件。
2.同一个实验我们可以采取不同的方法,从不同的角度激发学生去思考、探索,以此锻炼学生的能力。
如:宽度可变的单缝衍射实验。
(1)可以用演示实验引入新课,提出问题。“好的开端等于成功的一半”,良好的开端,能调动学生的学习积极性,一个个悬念,能使学生处于积极主动的思考中。首先将一束激光照射在调得很宽的缝上,屏幕上看到的是一条亮线,这是中学已掌握的光沿直线传播的规律。当缝宽逐渐变窄,亮线渐渐模糊,进而变成一组明暗相间的条纹时,由于与中学学过的知识截然不同,学生就会提出疑问,课堂的气氛也就活跃了。
(2)可以在单缝衍射讲解之后,观察单缝演示实验。此时已得出暗条纹中心的衍射角满足asinθ=±Rλ(R=1,2,3…),对给定波长的光,当单缝宽度a渐渐变窄时,各级衍射条纹相对应的θ角渐渐变大,即衍射效果越明显;反之,当单缝宽度a渐渐变宽时,各级衍射条纹相对应的θ角渐渐变小,衍射条纹将向中央明条纹靠拢,逐渐分辨不清。当宽度a继续增加时,就符合光的直线传播规律了。通过理论与实际结合,学生认识更加深入,思维也更活跃。
(3)可以下课后让学生自己动手做此实验。这样便于学生自己去分析,去理解,从而真正认识到单缝衍射的特点:衍射屏对入射光限制得越厉害,衍射花样扩展得越厉害。否则往往学生对此理解得很浅,但当学生自己亲自调出衍射花样、自己改变缝宽,观看花样随缝宽变化时,就能够完全掌握了单缝衍射的特点。同时也培养了学生严谨的科学态度。
以上几种方法可以单独使用,也可以结合起来使用,使之恰到好处。
3.精心设计演示实验,人为设置一些障碍,以增加问题的复杂性,从而提高学生的观察能力、分析能力,以及解决问题的能力。
如:用傅科摆演示涡流现象时,先不给产生磁场的线圈通电,此时没有磁场,让一整块摆及一齿状摆同时、同幅摆动,观察、分析在磁场中应出现什么现象。没有出现此现象的原因何在。
4.多创造条件做演示实验,使之善于观察,勤于思考。
如:利用身边薄厚不同的玻璃,相同厚度的两两绑在一起,观察等厚干涉现象,哪些可以看到干涉现象,哪些看不到干涉现象,看不到的又是为什么。又如:配制等厚干涉的液体时,浓度适当才能出现等厚干涉现象,所以,不妨将没有出现等厚干涉现象的液体一同拿给学生看,进行分析比较。身边有许多类似陀螺的玩具(如有的塑料冰棍杆),拿到课堂让学生在动手演示的同时,分析陀螺绕自己对称轴高速旋转时而不倾倒的原因。引导学生用掌握的知识去分析身边随处可见的物理现象。从寻常中找出不寻常,不断去发现问题、解决问题。
5.将物理学的新技术引入课堂,在运用新知识所演示的实验中,培养学生的能力。
对新知识学生有新鲜感,兴致更浓。从而,对物理知识的学习更主动,对深层知识的探索更自觉。如:超导磁悬浮实验,内容新颖,在演示的过程中学生的问题一个接一个提出来。如悬浮物是什么材料制成?为什么能浮起来?液氮的温度是多少?磁悬浮列车靠什么驱动?对这样学生感兴趣的内容,教师讲解不必过细,让学生广泛开展讨论,指导学生查阅参考书,给学生留有思考、探索的空间,从而锻炼学生自己查找资料解决问题的能力。
许多演示实验相当简单,花费时间也不多,但对物理理论课的教学和培养学生的素质所起的作用是积极的,是其他手段取代不了的。因此,我们既要充分利用现有的演示实验,又要充实一些时代气息浓厚的演示实验,提高学生的学习兴趣,使枯燥的物理课堂更充实、更有生机,使学生在对万千变化的物理演示实验的观察与思考中,大胆想象,勇于创新,素质得到培养,能力得到提高。
中学阶段必须加强学生能力的培养,学生的实验能力需要在实验过程中逐步培养和提高,其中教师的主导作用至关重要。
一、培养学生的实验能力
要有计划和针对性学生能力包括设计试验计划、观察操作、数据处理、分析和总结能力。它的形成和发展是循序渐进、日积月累,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,初中物理教材中《用电流表测电流》之前的每一个分组实验,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由于学生对一起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。就要求学生对仪器的安装及使用操作程序不应用原则性错误这就要求学生在规定的时间内正确无误地将实验器材安装并调好,不过,在具体细节上允许出现一些偏差,
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,对一切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,初三年级进行电学实验,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(灯泡)。在学生动手实验时,教师在巡回视导,发现有接错的再进行示范。教师在演示实验室时,也要注意动作的规范性,给学生潜移默化的影响,如使用天平。拿砝码时,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,应左手托底。不能用手提著烧杯以免杯底破裂,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,用手调节滑动电阻器的滑臂,电表旋钮及启动开关,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
实验操作的全过程包括仪器调节,观察操作,仪器整理。教师要有意识培养学生良好的实验习惯,使之形成科学的实验素养。首先,实验前都要对仪器进行预备性调节,根据需要,有的仪器位置安装底座要水平,有的要垂直。各仪器之间的联系也应满足一定要求,如电学实验中,电路连接要正确,还要考虑到观察、操作、检查的方便,在光具座上的仪器应保持共轴。测量仪器必须先进行零点调节,当某些条件影响到零点时,要重新调零点,如天平变动,弹簧秤拉力方向改变,万用电表电阻档量程变化等,都必须重新调整零点,使用仪器必须按一定操作规范进行。对于违反操作规定的要禁止。操作要有条理性,例如应在检查电路后,再接上电源的另一个接线柱上。然后合上开关,观察仪表时视线应与刻度平面垂直。仪器整理要有一定顺序,如:电学实验,应先切断电源然拆除连接电源的接线柱。仪器整理要有有利于仪器的保养维护。如托盘天平游码归零,橡胶圈垫上,学生电源刻度盘旋钮旋到到最小值,万用电表刻度盘旋钮旋离电阻档,滑动变阻器滑臂滑至同一边,有传动装置的仪器将传动皮带松弛等。
分科教学过分强调学科的独立性、系统性,难以适应现代科技发展中学科之间的交叉与融合,以及学生的综合能力的培养。而学生实验活动的内容一般与生活联系比较紧密,所涉及的知识比较广泛。如在自动喷泉实验中,就用到了化学知识。这样有助于学生从整体上认识自然和科学,有助于学生知识的迁移和学生能力的发展,有利于学生接受新的信息,开阔视野。
《物理课程标准》指出“物理课程的构建应注重让学生经历从自然到物理、从生活到物理的认识过程,经历基本的科学探究实践,注重物理学科与其他学科的融合,使学生得到全面发展”,在初中物理教学中通过观察和经历探究实验过程是学好物理的重要方法,加强实验尤其重要,但物理实验不能局限在课堂上,近几年来,我们除了课内完成演示实验、学生实验、课本上就有一些要求学生自己动手的小实验、小制作以外,还开展了课外小实验活动,及在课外练习中也进行实验性作业。从初中物理教学内容看,物理知识与日常生活密切相关,结合每部分的教学内容都可以做一些课外实验;而且家庭中不少的生活用品和废旧物资可以成为很好的实验器材;又由于实验时间不像在学校内受到严格限制,可以让学生充分的观察和研究。所以说,开展课外小实验活动有着丰富的内容和充足的条件,而且可以弥补课堂实验中的不足。
由于学生的家庭条件不同,各个学生的能力和智力也不相同,因此课外小实验不能统的太死,应该鼓励学生围绕物理原理和规律,因地制宜、各显神通设计各种小实验。
例如:学习了大气压强后学生在家里做了许多有关大气压的实验。有的学生用啤酒瓶灌满了水,倒立在水中,瓶中的水不会流出;如果在瓶口盖一张纸,在空气中倒立,瓶中的水也不会流出;有的学生用剥了皮的熟鸡蛋堵在用酒精棉球燃烧过的烧瓶瓶口,可以看见瓶口会把原来掉不下去的鸡蛋吞没。这些看来与生活经验不相符合的事实,却是他们对大气压的存在不在将信将疑。又如,学习了弹簧秤的原理以后,他们可以在家里找一些弹簧,配合学校的钩码,自己制作弹簧秤,并且可以用自制的弹簧秤来检验生活中买来的菜油是否缺斤短两,这样可以把学到的知识应用到实践中去。有的学生做了虹吸的实验,观察到瓶中的水在塑料管内自动地爬高后又往低处流去,使他们非常惊奇。有的学生制成了潜水艇的模型,并能激发理想,长大后要当一名军事家。
为了配合学生对难度较大的知识点的理解,我们更是创造条件让学生多做一些课外小实验。例如,验证“阿基米德定律”的实验,由于步骤比较多,能见度比较差,不少学生处于一知半解状态.于是我们把一些弹簧秤借给学生,让他们回家后用一些瓶瓶罐罐亲自尝试,排除理解上的障碍。又如学生在校内做“研究凸透镜成像”的实验时,因为我们学校生源比较差,在一节课的时间里探究凸透镜成像的情况,不少学生有困难,我们也把一些凸透镜借给学生,让他们有机会仔细观察凸透镜汇聚太阳光的现象;用台灯或蜡烛做光源观察凸透镜成像的规律;有的学生还用凸透镜、废易拉罐和硬纸板制成一个土照相机,爱不释手地“玩”个够。
总之,配合每个物理概念和规律,并掌握学生对鲜明、生动的想象和实验,被新奇的物理现象所吸引,并愿亲自动手制作和操作的心里特征,加上教师的引导作用,学生能够设计出不少的实验,制造出很多有用的教具。如有弹簧秤、自制天平、潜水艇模型、杠杆、望远镜、小电扇、小电铃等。这些对我们条件不好的学校来说,都可以成为我们的教具。近两年的课外小实验,使得这些初学物理者自然而然地对物理产生了浓厚的兴趣和爱好。他们觉得物理不是一门枯燥无味的课程,而是发生在我们生活周围的十分有用的科学,从而激发了他们不断探究学习知识的欲望。更重要的是培养了他们认识和研究事物的方法,这一点对他们将来从事什么工作都是受益匪浅的。
事实证明了课外小实验活动十分有利于物理教学。首先,有利于学生对基础知识的理解。他们要想做好小实验,制作出更有效的实验教具,就要对知识充分理解,并能加以应用。我们曾做了这样的实验:在两个原有基础差不多的班里,实验班的学生经过课堂实验――认识一课外实验、书面练习――巩固的过程,对照班则缺少课外实验而其他过程都与实验班一样,虽然对照班的周课时比实验班多一节,但测试的结果表明,实验班学生的优秀率、合格率比对照班高。这表明课外小实验是理解与掌握基础知识提高教学效率的一个环节。另外,课外小实验活动能使得学生的个性、能力、创造性思维得到发展。由于课外小实验从设计,找材料,操作观察,排除故障到小结的全过程,基本上都有学生独立完成的,充分调动了学生的主动性和积极性,使他们的才华和智慧得以充分的发挥。他们把物理知识学活了,善于把学到的物理知识创造性地运用到实际生活中去。例如,有的学生运用定滑轮可以改变用力方向的原理,把家庭窗帘改装成两块窗帘布可以同时拉开和同时闭合,使用起来很方便。还有的学生运用大气压强产生的虹吸现象,制成自动加酱油器,不必每次加酱油都要举起沉重的器具,得到家长的好评。
课外小实验的以外收获是家长的物理水平得到提高。原来有些家长以为回家做小实验“不务正业”,现在有一半以上的学生家长参与孩子的小实验。家长、孩子合家一起研究讨论,增添了几分课外乐趣,丰富了课外生活。
课外小实验中教师的指导作用是不可缺少的。由于课外小实验的特殊性,教师的主导作用体现在适当向学生介绍一些小实验,点播较差学生的思路,鼓励学生设计和做一些创造性的小实验;组织交流学生的小实验,让他们相互取长补短,使他们的小实验的水平不断提高;组织讨论小实验中遇到的疑难问题,使他们能力不断发展。教师在指导中要有目的,有步骤的进行,使学生在学习的道路上循序渐进。
课外实验是我们探索物理课改的课题,课外实验让学生自己设计、操作、充分调动了学生学习的主动性和积极性,使他们的才华和智慧得以充分的发挥,善于把学到的物理知识创造性地运用到实际生活中去,把物理知识学活了,更提高了他们动手操作的能力。我们相信,课外小实验将越来越显示出其应有的生命力。
一、物理实验教学和物理实验探究能力的关系
物理学是一门以实验为基础的学科,实验在物理教学中具有十分重要的作用。在实验中,通过对一些感性材料的接触和研究,能激发学生对事物的兴趣和理性思考。物理的探究源于生活,又用其研究的成果来指导生活。物理问题的探究经历了从发现问题,提出问题,猜想、设计实验来验证猜想的正确性,总结交流实验结论,应用结论解决问题的过程,在这探究过程中大大提高了学生解决实际问题的能力,加强了对他们思维能力的培养。通过实验、观察、探究分析问题、设计实验方案解决问题的能力,它往往与一个人的动手能力和思维能力有关,主要体现在敏锐的观察力、较强的动手能力、善于思考分析能力。
各种类型的物理实验,具体形象地展示了物理知识的形成和发展过程,为学生的学习提供了丰富的感性材料,在强化学生感知的同时纠正了其在感知中形成的错觉,从而达到丰富学生头脑中感性材料储存及发展智力、培养能力的目的。物理学的学科特点决定了实验不仅是物理教学的基础,也是引发学习兴趣,使学生主动获取知识,发展能力,提高科学素质的基本途径。
二、如何发挥物理实验教学在培养学生实验探究能力中的作用
教师要发挥各种物理实验在教学中的作用,注重激发学生的学习兴趣,培养学生的实验探究能力。
演示实验的生动、直观、形象,极易引起学生的直接兴趣,增强学生学习积极性。同时演示实验要有启发性,演示实验能够提供丰富的感性材料,变抽象为形象,通过观察,思考,使学生认识客观规律,发展能力,培养兴趣。
学生分组实验,是实验能力培养的主渠道,实验操作能力就是动手能力,是素质教育的基本能力之一,是培养学生实验探究能力的重要途径,让学生通过实验发现并提出问题,引发思考,对其思维造成的冲击远比被动接受强烈得多。
在教师演示实验和学生分组实验教学中应该增加实验的创造成份,培养学生创造思维的“主动探索性”。增加演示实验的创造成份,有利于培养学生的学习兴趣。而在分组实验教学过程中,可以灵活地将一些教师做学生看的演示实验改变为学生自己动手操作的实验。防止演示实验使学生“迷信权威”。将演示实验改为学生实验,这样既可增加学生实验机会,培养学生的实验操作能力,又极大地提高学生学习的兴趣和积极性。对学生的实验时间不限制,实验室随时开放,只要学生有时间,就可以进实验室去做实验,这样就保证了学生有充分的时间做实验,能按照自己的方法设计实验,观察实验现象,起到促思激趣的效果。
课外小实验和家庭实验能让物理走进生活,提高社会和家庭在物理学习中的作用。课外小实验和家庭实验主要取材于身边的物品及家庭日常生活用品,学生用这种随手取材的方法进行实验,会感到分外亲切,也能切切实实感到学有所用。
三、教师应该如何在物理实验中发挥自身的作用,培养学生的实验能力
1.要重视学生观察能力的培养――这是探究模式的重要条件。物理的认识过程多是以实验观察为基础的,观察是认知的窗口,是思维的前提。因此,教师在进行探究实验时,应该指导学生善于观察。使学生明确观察目标和初步掌握观察方法;在实验完毕后,教师应及时纠正存在问题,要根据实验重点和容易忽视的现象进行提问,指导学生进行探究。
一、妨碍学习兴趣与化学实验能力培养的原因
1.固定模式实验不能很好地调动学生的积极性。学生最感兴趣的是那些有所了解但又不全知、能够引起思考的东西,而现行教材中的实验大多是验证性实验,具有已知操作过程和已知实验结果的特点,加上有些教师只是机械式的再现,内容枯燥。此外,实验课也大都是“填鸭式”的,即教师与教材设计好了一切,为保证实验正常进行,教师准备得较多较细,学生只管“照方抓药”,根本谈不上独立思考。又因实验室开放时间很有限,实验内容多而时间少,没有给学生留下实验失败后重做的时间。
2..教师重视实验,严格要求学生是十分必要的,但教师的教育、教学思想和策略不当,也是妨碍学生兴趣发展和能力培养的主要因素。过分强调实验仪器珍贵的做法,会给学生增加心理负担,使不少学生做实验时小心翼翼、缩手缩脚,不敢大胆实验;过分强调试剂药品的毒害作用,使学生产生恐惧心理,实验时采取避而远之的态度。
二、加强学习兴趣与化学实验能力培养的途径
化学是一门以实验为基础的学科,实验教学中,对如何激发学生的学习兴趣和培养实验能力,把实验所带来的直觉兴趣引导到化学变化的因果关系或对实验本质的研究上来,以及有目的地激发和培养他们持久的认知兴趣,使之成为做好化学实验的动力,我想应从以下几方面入手:
1.抓好实验基础训练
首先,要上好实验第一课――目的课。在这一课里,教师要先做几个正确操作的演示实验,对学生进行一次实验目的教育。再做几个不按正确操作的对比实验,对学生进行实验室的实验安全教育和纪律教育,要向学生宣布实验室规则,爱护公共财物等。一开始既要注意激发学生兴趣,同时还要培养学生良好的实验习惯。
其次,认真上好化学实验第二课――基本操作训练课。在实验教学中,教师带领示范,让学生跟着做,使学生严格按照实验操作程序实验。这就要求教师的实验操作一定要规范,一丝不苟。如,第一次化学实验基本操作课,让学生反复练习固体液体药品的取用、量筒的使用、酒精灯的点燃和熄灭、试管夹的使用、洗涤试管的方法等。在学生练习过程中,对操作正确的学生教师要及时鼓励,让学生体验成功的喜悦;对操作欠妥的学生,教师要耐心指导,以增强学生的学习信心,要求学生在实验操作中要胆大心细,从而有效地培养学生的实验兴趣,为今后学生实验打下良好的基础。
2.做好每个演示实验
化学实验的中心任务就是培养学生的素质及实验能力。千变万化的化学实验,可诱发学生极大的好奇心,如何把学生的好奇心引导到对学习化学产生强烈的兴趣上来,做好演示实验是关键。教师的演示实验是学生独立操作时的榜样,每一次演示前,教师都应该做好准备,在实验过程要做到:装置正确,操作规范,速度适中,现象明显,结果准确,具有启发性。并且给学生明确具体的观察提纲,逐步培养学生观察现象的能力。例如,做氢气还原氧化铜的演示实验时,提示学生应观察以下内容:(1)反应物的色态;(2)什么时候开始加热;(3)停止加热时什么时候停止通氢气;(4)生成物的色态;(5)实验中观察到的现象。要求学生对照观察现象和分析结论,作好实验记录。通过演示实验,使学生明确这个演示实验的目的,注意教会学生正确地有意识地观察。在学生取得丰富的感性知识的基础上,启发学生思考,透过现象看到本质,从感性认识上升到理性知识,形成化学概念,获得新的知识。
3.上好学生分组实验
分组实验,是培养学生学习兴趣和动手能力的重要手段。学生通过亲自动手实验,既可激发学习兴趣,又能培养实际操作能力和相互协作精神,同时还能达到熟练掌握操作技能、技巧,加深和扩大他们所学得的理论知识的理解。因此,要认真组织好每一次学生分组实验。
4.作好课外实验活动
课外实验活动是化学实验教学的第二课堂。课外实验活动,不仅能让学生加深对课堂所学知识的理解,而且扩大了学生的知道视野。同时又能充分激发学生对化学实验的浓厚兴趣,有效地促进学生智力发展和提高学生化学实验操作能力。因此,在教学活动中,教师要因地制宜,积极引导学生参与实验活动。
①以班为单位组成实验兴趣小组,有计划、有目的地开展社会环境调查活动。如我校每年定期组织学生到本地的盐厂、硫磺厂、炭黑厂进行实地调查,让学生用已学的知识解释部分原理,对不懂的内容让厂技术员给予讲解,从而有效地扩大了学生的知道视野。
②认真组织学生利用所学的化学知识进行课外小实验。例如:让学生收集家里废旧电池的锌片来自制氢气球;测定鸡蛋壳、水垢主要成份;让学生采集自家责任田的土样,利用实验室PH试纸,自己实验测定土壤的PH值,了解自家田土的酸碱度;根据木炭具有吸附能力和性质,让学生制作一个简单的家庭小净水器等实验。以上一些小制作,小实验材料都易得,与生产、生活联系紧密。它既容易让学生获得成功,又能很好地激发学生学习兴趣、帮助学生理解、掌握所学化学知识,有效培养了学生动手动脑的能力。
③学校分期开展化学游戏活动,如“化学游戏晚会”、“化学知识讲座”、“化学知识竞赛”、“化学园地”等等,让学生把所学知识尽量用到活动之中,寓实验于娱乐中。通过科学性与趣味性,知识性和娱乐性的完美统一,以提高学生的学习兴趣和实验能力。
5.搞好实验考核测评
一、授课老师过好实验关是培养学生实验能力的前提
首先是授课老师有过硬的业务素质。前苏联著名教育学家苏霍姆林斯基说:“只有当老师的知识视野比学校教学大纲宽广的无可比拟的时候,教师才能成为教育过程的真正能手、艺术家和诗人。化学实验对激发学生兴趣,培养学生实验能力和提高教学质量有着极其重要的作用。因此授课老师应坚持亲自准备实验,反复试做,力争演示实验干净利落,完美无缺。授课老师可在教研组内积极开展演示实验的探讨,改进方案,使得实验教学取得最佳效果。笔者曾经在做“碳粉还原氧化铜”的实验时没有做成功:红色物质不明显;澄清的石灰水没有变混浊。后反复试做并对实验做了一些改进:
1.调整碳粉的用量;
2.将细铜丝用浆糊沾在试管壁上并晾干;
3.将酒精喷灯改为酒精灯,终于使试验取得了较好的效果。
其次是思想上要给予足够重视。美籍华人李政道教授说过:“实验无论怎样强调都不会过分”。而我们的一些教师对其没有足够的认识,实验教学仅是“照本宣科、照方抓药”,做实验成了走过场,只让学生死记硬背实验原理。试想,学生还有实验兴趣和求知的欲望吗?
二、改进和优化演示实验,激发学生的参与意识
有些教师演示实验善于“唱独角戏”,教师演,学生看,实验时热热闹闹,而过后“烟消云散”。如果能挖掘实验素材,针对实验的每一个环节,教师边讲边实验,多设疑问,让学生带着问题观察、思考和回忆,有利于提高解决实际问题的能力。有的实验还可以让学生上台来做,这样既增加了学生动手的机会,又便于师生间沟通信息,发现问题,及时矫正。例如:在讲Fe(OH)2被空气氧化的实验时我先让学生做,(先不讲注意事项)结果几乎看不到白色沉淀,而是看到灰绿色沉淀迅速变成红褐色沉淀。在这儿我设置了两个问题:
问题1:实验室是如何保存易被氧化的药品的?
问题2:该实验过程中生成的Fe(OH)2易被氧化,采用什么措施可以避免?
学生想到钠、钾、白磷等容易被氧化的药品的保存是用液封的原理,因此可在盛有FeSO4的溶液中先加入与水不相溶且比水轻的有机物如苯、汽油,再将胶头滴管伸入液面下滴加氢氧化钠溶液,白色沉淀就明显了,而拿出来的胶头滴管上则有红褐色沉淀。再由一名学生来做演示实验,这样做明显优化了演示实验的过程,给学生留下很深的印象。
三、设置问题情境,增强学生实验设计的能力
对于课本的大量演示实验和学生实验,我们不能采取简单的“拿来主义”,而应通过创设问题情境,指导学生运用科学的方法进行学习。指导学生沿着“提出问题设计方案实验观察讨论总结”的基本模式来进行实验设计,有意识的创造一种探索的氛围,使学生掌握基本的实验设计的思路:
例如:在高三化学复习中我布置了一道实验讨论题:如何验证碳粉和浓硫酸反应的产物?同时设计了如下问题,引导学生思考:
1.反应产物有哪些?它们单独存在时可用哪些试剂来检验?
2.检验产物的次序是什么?为什么?
学生们经过积极讨论,最后得到一种合理的实验方案:反应产物依次通过无水硫酸铜粉末、品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、品红溶液、澄清的石灰水。
在教学中教师要给学生充分的思考时间和空间,每个教学环节都要留有余地,能由学生动手解决的问题教师就不轻易包办代替,自己演示并解答。
对于课本上的研究性实验,我们也应积极创设问题情境,引导学生去追寻科学家思考研究的源头。他们那精巧的设计,独到的方法,值得我们继承和发扬。例如:法国科学家拉瓦锡对研究空气成分的装置设计。物理课本上的实验也可以拿来给学生思考。例如:意大利科学家阿基米德用排水法测定皇冠的体积,由此可引导学生:能否用排水法来测量气体的体积?等。
四、扩大实验成果,加大对实验的分析力度
一个演示实验完成后,不能只停留在表面只满足得出一个简单的结论,而应进一步分析,寻找它的言外之意。例如:在氯化氢的喷泉实验中,我设计了三个问题。
问题1:生活中有哪些喷泉现象?喷泉实验的原理是什么?
问题2:氨气、二氧化碳也能做喷泉实验吗?
问题3:若没有胶头滴管,该如何引发喷泉?
教学实践证明,通过增加这个实验内容就使学生对喷泉实验有了一个全面的认识,不仅知其然而且知其所以然。在学习燃烧的条件时我提出了一个问题:给热水中的白磷通入空气,白磷能燃烧吗?实验结果使学生感到惊奇:白磷竟然在水中能燃烧! 通过这个问题,不仅提高了学生的学习兴趣,而且对燃烧的条件有了深刻的认识。在化学实验中由于试剂的滴加顺序不同而导致实验现象不同的例子有很多,我鼓励学生积极讨论举出许多例子: CO32- 和H+ ;Al3+和OH-;AlO2- 和H+;Ag+和氨水等,使实验成果得到了扩展,增强了学生的实验分析能力。
总之,在实验教学中不能敷衍了事,可有可无;也不能单纯追求结果,在学生的笑声中飘飘然,而应充分唤起学生的思维,引导学生对实验进行分析,并扩展实验的成果,才能切实提高学生的实验能力。
参考资料:
1.《全国著名特级教师教学思想录》柳斌主编
一、物理实验教学的价值与作用
物理实验教学的基本目的主要包括:使学生明确实验目的,理解和控制实验条件,掌握实验方法,正确使用实验仪器,观察和分析实验现象,处理实验数据,得出实验结论,最终使学生在实验操作、现象观察、物理思维及科学素质方面得到一定的训练和提高。
物理实验教学具有重要价值,主要在于:
首先,实验是物理教学的重要基础。物理学的一切理论或假说,都建立在实验的基础之上;物理学上任何理论的结论,也都依赖于实验的验证。
其次,实验是物理教学的重要内容。这不仅体现在实验是教师应教、学主应学的教学组成部分,而且体现在实验是激发兴趣、调动积极性的重要手段。
再次,实验是物理教学的重要方法。无论是物理概念教学,还是物理规律教学,实验都具备其他研究方法所不具备的独特优势。
最后,实验是物理教学的重要手段。它能够使学生完成从感性到理性、从具体到抽象、从简单到复杂的教学操作,不仅符合学生的身心特点,而且符合学习的认识规律。
物理实验在物理教学中还具有重要的作用:
第一,实验能激发学生的兴趣和求知欲。物理实验在满足学生好奇、好动的天性之外,还可以让学生从操作中体会并尝试发现和成功的喜悦,从心理上增强学习的信心与动机,进而升华出热爱科学的素质和志向。
第二,实验能创设出有效的“学习环境”。这是因为,经过精心筛选、简化并纯化了的物理实验具有典型性、可重复性以及趣味性等特点,从而使其成为学生掌握知识、教师突破难点的教学形态或环境。
第三,实验能使学生习得科学方法。事实上,实验本身就是一种科学方法,不同的实验在不同程度上蕴含了归纳法、演绎法(验证)、理想化等基本物理方法,而学生进行物理实验的过程就是经受科学方法熏陶的过程。
第四,实验能培养学生的物理能力。其主要体现在学生可以从实验中提高观察能力、逻辑思维能力、数据处理能力、团结协作能力等。此外,实验还能提升学生的科学素养。
二、物理实验能力的内涵与构成
物理实验能力是指实验者在为实现实验目的采取适当的实验方法,通过操作实验仪器和器材,观察分析实验现象,处理实验数据,得出实验结论的整个过程中所表现出的行为与心理特征。
从狭义上讲,物理实验能力包括操作能力、感知能力和思维能力。从广义上讲,物理实验能力还包括表达描述能力、团结协作能力等实验素养。
其中,操作能力是指在实现实验目的的过程中将所需使用的仪器、器材在操作空间内进行布局,实现仪器间的配接,以及操作使用基本工具、基本量具时所体现的个特征。感知能力是指在实现实验目的的过程中,利用感觉器官捕捉发现物理现象、物理过程的个性心理特征。感知能力应从感知的主动性、灵敏性和全面性三个方面来衡量。思维能力是指在研究原因、分析结果、形成结论的过程中综合性地进行归纳、演绎的个性心理特征。
将实验现象、过程、结论及规律以语言文字形式进行交流的表达能力以及实验中团结协作的能力亦是实验顺利进行的保障。实验素养体现在严格按照操作规程进行操作,以及完成实验后归整器材用具等实验习惯之中。
除上述能力外,诸如实验数据处理能力、设计实验能力及误差分析能力等,也是进行物理实验必备的能力,但在中学阶段,对这些能力仅作初步要求。
三、物理实验能力培养的意义与途径
在教学中培养学生实验能力的实质是将知识转化为能力。从思维模式上看,应将实验技能、实验方法、知识结构进行有序过渡,而后完成变通与迁移的飞跃,即形成实验能力。在实验能力的培养过程中,实验认知结构的有序性过渡是能力培养的核心因素,在此基础上实现变通和迁移之后,实验能力的培养才能真正落实。
基于这种转化的思维模式,形成实验能力的过程被分为三个层次:首先,掌握实验技能、理解实验方法、把握知识结构。其次,将相互分离的知识点联系为有机的系统,即建立明确的关联,使其有序化,这种有序过渡将直接导致稳定心理特征的形成。最后,在结构有序的基础上,就是变通和迁移,但是这种变通和迁移需要在应用过程中真正落实。归结起来,对学生实验能力的培养应把握如下途径:
1.训练基本实验操作技能
操作技能的掌握应当有足够数量的实验操作加以保证,并有严格的质量标准作为依托。首先,教师的演示应严格遵守操作规程并具备娴熟的操作技巧,甚至实现具有美感的操作动作,这是教好学生并感染学生的前提。其次,加强对学生实验操作的指导,提出明确的操作要求,并经常比较不同操作方法的优缺点。第三,重视实验操作的复习和考查。事实上,提高操作技能的一个有效手段就是定期安排实验操作的复习检查。
2.培养观察意识与观察习惯
“现象是物理学的根源”,实验教学中有目的地培养学生的观察能力,是指要明确观察目标以及观察计划,并将其作为实验课的教学目的之一,有针对性地逐步深化学生对物理现象、物理过程的观察意识和深度,并提高学生观察的全面性以及对相关细节点的敏锐程度。应该予以强调的是,观察意识与习惯的培养,应该在准确的前提下训练全面与深度。
3.形成完整的物理实验知识结构
没有有序的、明晰的实验知识结构,实验能力就无从谈起。因此,全面、完整的实验知识结构是物理实验能力的基本要求。有论者指出:事实上,如果不持有一定的理论信念,也就根本无法辨别实验中哪儿是结论、哪儿是误差。所以,教学生认真对待实验误差等问题的同时,应该引导学生深入体会物理知识结构背后的物理本质[1]。
4.掌握物理实验中的科学方法
掌握物理实验中使用的科学方法是培养实验能力的关键。教学中应根据不同的实验,引导学生把握实验的研究方法。物理实验中涉及的诸如实验归纳法、实验验证法、理想实验法等实验方法均具有特殊的内涵,需要在实验教学中根据实验的主旨,以科学方法为主线[3],有意识地区分,并强化对二者特殊性及共性的认知,习得物理实验中的科学方法。
参考文献
[1] 胡扬洋,耿爱霞.物理教材“牛顿第三定律”编写存在的三个疑难问题[J].课程教学研究,2014(1):76-79.
[2] 李立娟.高中物理实验教学中的科学方法教育内容显化研究[D].北京:首都师范大学,2013.
[3] 廖宅仁.中学物理教学法[M].武汉:武汉大学出版社,1987.
设计实验需要一种组合不同部分而形成的整体能力,按布鲁姆关于知识领域学习水平分类,属一种较高级别的“综合” 能力。这种能力代表了实验活动较高水平,是活化知识、进行创造性活动所必须具备的一种能力,与发散性思维能力、敏锐的观察力、丰富的想象力以及情感、意志、兴趣等心理品质密切相关。它针对某些现有的实际情况或根据某些具体的要求设计出合理有效的实验,包括对实验原理的理解、原理图绘制、仪器的选择、实验步骤的制定,表格的设计和数据的处理,及对实验装置的操作。
1 从教材中许多著名的实验里寻找设计思想
每个实验都有其各自的设计思想,有些实验要从实验结果充分说明被验证规律出发,而有些实验则以探索所研究物理量之间的关系出发。一个成功的实验,其设计思想总包含着对已有知识的灵活应用与创造性的科学构思。许多著名的实验,其设计思路是极为巧妙而又有独到之处的。科学家完成一个成功实验需要经历曲折的探索、设计过程。因此可通过引导学生领会前人实验的设计思想,体验科学家所经历的探索过程,提高学生对实验设计的意识,从而培养学生设计实验的能力。
2 从教师对演示实验的改进中体验设计意图
做好演示实验可以使学生更好地掌握概念、理解规律。实验效果的好坏,直接影响到结论的可靠性,从而影响学生对该知识的接受。为提高实验效果,根据教学的实际情况及现有的条件,我们会对某些演示实验进行一些必要增删和改进。教学中通过对新增实验的原理讲解和改进后实验与原实验的对比,引导学生对实验设计的深刻思考,并让学生领悟其中的设计意图。
有些演示实验,照搬教材效果并不好,但对其稍加改进其效果就大不一样。如做受迫振动演示时,可先照教材做一遍,学生发现振子难以达到稳定状态,再叫一位学生上来操作,情况也类似,然后教师提问学生:做好实验的关键在哪里,有办法改进吗?让学生探讨后,教师再从器材篮内取出一只装水的烧杯,将振子浸入水中增加阻力,这时摇动手柄,振子就会较快地进入稳定状态,且在水中看有放大的效果。对比前后两次实验,学生会发现有时改进实验的装置并不困难,只要把新学的知识和技能灵活应用,就会收到较好的效果。
从现行的教学体制改革和世界发展的趋势来看,对物理演示实验要求精炼、典型化,要克服以教师表演为主的实验。一些演示实验可改成边学边实验和实行学生分组实验。所以教师对教材中的某些演示实验进行改进,从实验的具体设计介绍,到学生成功的演示实验,学生体会到设计成功实验仍需要知识和技巧的灵活运用,需要创造性的独立思考和探索。
3 从照着教材做实验逐步过渡到能做部分实验设计
设计实验是一种高水平的实验活动,其对应着一种较高级别的综合能力。它的掌握要建立在一定的理论知识和实验实践的基础上,并在相应水平上反复训练。作为一项能力培养的目标,要求督促学生更自觉、更有目的的做好每一个实验。现行的教材中提供了一定数量的学生分组实验,大体可分为四类,即:基本仪器使用、测定物理量、验证类和探索类实验。教师针对同类实验的共性,找出共同之处,明确要求进行系统的、有针对的指导。让学生从基本仪器的操作、观察、分析等能力的培养中逐步使自身的创造思维和设计实验能力得到提高。
3.1 基本仪器使用实验。
这类实验在教材中占学生实验总数的四分之一。练部分常用测量仪器,例如有游标卡尺、螺旋测微器、滑动变阻器、电流表、电压表等等。这类实验要求学生明确仪器的用途,了解其构造,理解原理,掌握正确的操作方法和规则。掌握好基本仪器的使用是做好其它物理实验的基础,也是进行高水平设计实验活动必备的能力。严格规范训练,有利于学生掌握使用基本仪器的技能,有利于养成良好的实验习惯和严谨的态度。
3.2 测定物理量及验证类实验。
这类实验约占学生实验总数的三分之一。例如有:测定电源的电动势及内阻、伏安法测电阻、测定玻璃的折射率、验证牛顿第二定律、验证理想气体状态方程等等。它们的共性是通过对物理量的测量,使学生正确的理解概念和规律,理解各物理量的关系及规律成立的条件。在实验之前必须明确实验原理,这就是被应用的物理规律的具体表现。明确了原理后,需要的教材、实验的步骤安排、数据的处理就做到心中有数了。学生在实验的过程中,逐步运用常规或变通的实验办法来测定待测量的方法,并懂得寻找精确的测量方法来减少实验误差,从而学会选择实验的有关器材,这些能力的提高都对设计实验能力的培养有着积极的作用。
3.3 探索类实验V
观察凸透镜成像规律、电场中等势线测绘、连接串并联电路、观察双缝干涉现象等等,这类实验要求在学习新概念、规律之前,学生通过实验去探索物理量间的关系,从而总结出物理规律。教师在进行指导时应注意一下几点:
3.3.1 注意物理量间的关系。实验前要引导学生明确研究对象及相关联的物理知识,指出思考方向和线索,然后动手实验,让学生能动脑进行观察、思考分析。
3.3.2 注意研究方法指导。物理实验中涉及多个因素相互应变的情况,有些常规的处理法。例如凸透镜成像的规律中,物距U、焦距f、像距V;欧姆定律中的电流I、电压U、电阻R,这类实验常采用固定一个(或多个)因素不变,分别测出任意剩下两个物理量相应的变化规律。
关键词:实验目标;实验情景;研究能力;创新能力
物理实验是物理教学的重要组成部分,它是以教师为主要操作者的示范性实验,把要研究的物理现象展示在学生眼前,引导学生进行观察、思考和分析来完成教学任务。然而,物理实验教学是实施物理教学的重要载体,是物理课堂教学所不能替代的。因此必须让同学们养成动手动脑,手脑并用的习惯,培养他们严谨的科学态度及高度的创造能力。实验作为一种探究和发现的学习,在物理教学中应当有其相当独立的成份。谈谈我对中学物理实验教学与学生能力培养的四点体会。
一、确定实验目标,让学生自主实验
传统的演示实验教学,只是让学生看教师表演,先是“教师做,学生看”,后是“教师讲,学生听”,缺乏对知识深入引导和研讨,阻碍了学生主动学习和亲自探索知识,如能将一些演示实验进行改进,让学生去自主探索,经过分析、讨论,透过现象看本质,则会从中悟出很多课本上学不到的知识。例如:在研究焦耳定律的演示实验中,我是这样处理的:提前在课前布置预习本节课,以思考题的方式向学生出示本节课的演示实验课题──研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关,要求学生利用自习课时间,实施以下过程:
1、让学生设计实验方案。设计实验方案关键是让学生考虑好实验原理,怎样将电流通过导体产生的热量变为可以观察比较的对象。学生们充分发挥想象,不同的实验方案达十余种,有的甚至比教材上的方案还简单易行,有的让火柴梗吸收电热升温达到着火点而燃烧,有的让烧瓶里的空气受热膨胀而使玻璃管的红水柱上升,有的让灯丝发热升温而发光……这样表演性演示实验变为开放性研究实验,极大激发了学生学习和研究物理知识的积极性,培养了学生的发散思维和创造性思维能力。
2、让学生自主选择实验器材。在完成设计后,有的同学到实验室借实验仪器,有的学生找老师帮忙安装实验装置,有的学生自己制作一些小器材,这样变纯观察性实验为创造性操作实验。
3、让学生自由组合,探索研究。经过交流,有一些同学的实验方案相近似,于是他们就自动组合,在实验过程中,互相交流切磋、沟通、共同研究。在交流中学会团结协作,在互帮互学中,共同提高。
4、学生实验后要反思总结。除实验前的准备和实验中的操作外,在实验后,教师还应引导学生进行全方位、多角度反思,以进一步理解实验、深化实验、完善实验、拓展实验、活化实验,并通过反思总结实验规律、优化实验方案、创新实验设计、揭示实验本质、增强实验效果,从而不断创新实验教学,提高物理演示实验教学的质量。一般在物理演示实验教学后,应引导学生反思实验原理、反思实验方法、反思实验现象、反思实验规律、反思实验异同点、反思实验注意事项等。
二、创设实验情景,培养学生的创新能力
在物理教学中,要充分发挥实验的教育功能,尝试用探究的方法进行实验教学,培养学生的实践能力与创新精神,这就要求我们教师在实验中创造性地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”创造和条件。比如讲到超重和失重时,取一只废矿泉水瓶装满水,在瓶底部侧面用铁钉戳穿一个孔,问同学们看到了什么现象?学生答“水从孔中流了下来”,“请同学们再认真观察,当矿泉水瓶从手中自由落下的过程中还能看到水从孔中流下来吗?”学生答“没有水从孔中流出来”从而引出失重和完全失重的概念。“当装满水的矿泉水瓶从低处向上加速运动时,同学们又看到了什么现象?”学生答“水从孔中流了出来,而且流速更大了。”于是引出了超重的概念。如能在教学各环节中不断提供大量的、生动的物理事例作为感性,“用实验教”,以感知具体的物理事实,通过分析、综合、抽象等思维加工来积极调节学生原有认知结构。实现从“不理解”“想不通”到“懂了”“想通了”的同化、顺应过程,达到形成概念、掌握规律,并让学生利用物理知识来解决各种实际问题,完成思维从抽象到具体,促使知识内化,实现向能力的最终迁移。逐渐促进学生创新能力的发展。
三、利用实验培养学生的研究能力
1. 物理学是一门以实验为基础的科学。所有的物理知识,包括物理概念、定律和理论,都是在实验的基础上建立起来的。因此,提高学生的探究实验能力,了解物理学的研究方法,培养学生的思维能力,发挥创造的潜能,提高实验操作能力并用所学的知识解决实际问题,培养严格的实事求是的科学态度,对学生今后搞科学实验和技术革新有重要的基础作用。
2. 在新课标教材中,把原来的验证性实验,换成了探究性实验。这是教材改革的一大特点,它的意图是把原来的接受学习转变为探究学习,培养学生的探究能力和创造能力。学生探究实验能力的培养需通过多方面的长期培养,从每一个实验做起,需要不断的积累。对教师来说,应该把精力从单纯传授物理知识转到对学生综合能力的全面培养和训练上来,切实加强物理探究实验教学,提高学生综合能力和创新能力。
二、本课题研究的目标和主要内容
1. 通过研究,提高教师自身素质和教育科研水平。使教师真正成为学生学习的引导者和促进者,探索出如何在课堂教学中引导学生发现问题、解决问题的丰富教学资源,归纳探究实验方法的策略。
2. 通过研究,丰富校本课程资源,开拓学生的视野,发散思维,调动学生学习的积极性。让学生都参与课堂教学中,成为学习的主人,为学生搭建展现个性的平台,发挥创造的潜能。
3. 研究的策略。(1)创设有利于学生发展的开放式教学情境,通过教学时空的拓展变换,激发探究实验的动力和兴趣。(2)要重视学生观察能力的培养——这是探究模式的重要条件。教师在进行探究实验时,应该指导学生善于观察,使学生明确观察目标和初步掌握观察方法;在实验完毕后,教师应及时纠正存在的问题,要根据实验重点和容易忽视的现象进行提问,指导学生进行探究。(3)不拘泥于教材、教案,充分考虑学生学习活动过程的多样性和多变性,构建学校、家庭物理实验室,创造学习物理的空间。(4)教师提出与实际生活紧密联系的探究问题,引导学生发现问题,师生共同研究问题,创设民主、和谐的教学氛围。(5)获取可以帮助学生解释和评价科学性问题的证据。引导学生,要根据事实证据形成解释,对科学性问题做出回答。鼓励学生,通过比较其他可能的解释,特别是用那些体现出科学性理解的解释来评价他们自己的解释。大力提倡和鼓动学生,要交流和论证他们所提出的解释,正确得出物理规律和实验结论。(6)帮助学生掌握实验技能和实验方法,养成良好的学习习惯。
4. 研究主要内容。(1)培养学生学习兴趣和主动性。(2)养成良好的探究习惯、自主学习能力。(3)培养科学探究能力——实验操作能力、记录数据能力、分析能力、总结概括能力、评估能力、交流与合作能力。(4)创新实验、创新能力和物理科技知识在实际中的应用。
三、本课题研究的方法和步骤
1. 研究方法:(1)教师自身能力的提高。我和组里的老师利用课余时间学习物理新课标理论,理解和掌握对物理探究实验的要求和目的,用理论指导实践,学习现代教育理论——建构主义、多元智能等。
结合一些教育理论书籍的指点,反思和梳理教学实践,改进现有教学行为中的不恰当之处。
(2)与其他教师交流经验和体会,通过观察和反思,通过与学生的交流等过程,总结提炼教学流程,形成较为理想、完善的实验课教学模式。
(3)我和区级以上的老师参加长春市教育学院举办的物理实验操作培训和实验技能操作和创新实验大赛,提高教师的自身素养。
(4)资料收集法。分类阅读有关文献(包括文字、图形、符号、声频、视频等具有一定历史价值、理论价值和资料价值的材料),得出一般性结论或者发现问题,寻找新的思路。把握课题研究的内容和对象、原则和方法的资料,为课题的研究进行科学理论的指导。
(5)个案研究法。在实验期间,对实验班的学生进行有意识、有计划的跟踪,收集、整理个案资料,以便进行理性分析。
(6)综合分析法。根据学生的实验报告,关键是要透过现象看本质,找出实际经验中的规律,从而更好地更加理性地改进自己的教学。
(7)实验法。利用学生的课内外探究活动,营造学习的氛围,探索课堂学习的方法和途径,在运用过程中摸索课堂生成的规律,研究把握课堂生成的策略。按照方案实施实验,形成实验的阶段性报告和总结性报告,对实验进行评价论证。
2. 研究步骤:(1)确定实验班级,了解学生成绩和学生特点。
(2)制定实验流程和实验的内容:①教师精心备课,制定预习实验提纲,写教案,对探究实验中出现课堂问题进行预设。②根据预习要求,每个学生能在弄明白的基础上,搞清楚实验的目的,理解实验的原理,创造实验的条件;用这些实验中学过的实验方法和操作,独自完成实验,学生自学教材发现问题,进行记录。③教师之间合作交流,展开讨论,制定操作方案。④分组要合理,好差搭配。实验前先讨论方案,让实验有依据,教师在实验过程中多巡视,及时指导恰当点拨,启发引导,再进行小组互动交流,解决发现的基本问题。⑤拓展延伸,大胆质疑,挖掘学生内在的潜力,改进教法。利用课外小实验,利用生活中的物品做实验器材进行创新,通过作品的展示,激发学生的创新热情。⑥反馈小结,反思提高。教师与学生共同反思,总结方法。
(3)教师对每个探究实验进行反思,及时调整教学学案,重新生成教学流程,形成有价值的实验资源。总结实验课教学有效实施的教学策略,要求学生撰写科技小论文,进行评比。
四、本课题研究存在的不足及改进
(1)教学内容和课时安排有时不合理,需要教师精心设计实验课。
(2)学生对有些仪器比较感兴趣,进入实验室就急于摆弄,而忘了听老师的讲解和要求,因此需要提高教师课堂的组织能力。
(3)学生初学物理,动手能力较弱,跟不上同组的操作速度,导致互相咨询、顺便说闲话,所以需要加强学生探究学习习惯的养成。
(4)老师因修补实验仪器而影响了组织教学,给学生提供了说话的机会,从而影响了实验课的顺利进行。因此,教师要课前做好实验准备,减少这种情况发生的几率。
学生自主设计实验能力的培养是新课程标准所倡导的新理念,是对初中化学教学提出的新要求,是改变学生对科学实验的认识,加强实验技能的培养,提高实验教学效果,全面提高学生创新精神、创新能力和科学素养的重要方式。学生自主实验能力的提高可以实现教学活动由“教”向“学”的转变,教师地位由“教”向“导”的转变,使教学活动真正建立在学生自主活动、主动探索的基础上,从而使学生独立开展实验探究的能力得到全面培养。当前,在化学教学改革中,许多教师竭力从实验教学入手,尽管增加了学生实验动手的机会,但效果不见得好,因为学生自主设计实验的能力还是不如人意。
例如,在中考前实验复习时,常见到有些学生早把以前做过的实验忘了,遇到实验探究题无从下手,原因何在?在以往实验中,教师做示范或讲解步骤,这种由教师安排的,学生虽然动了手,但没有充分发挥其主观能动性,印象不深,也体会不到科学探究的方法与乐趣。通过我的教学实践,本人就如何培养学生自主设计实验能力谈点体会。
一、挖掘兴趣点,营造自主、热烈的实验气氛
兴趣是自主设计实验的催化剂。学生要敢于并乐于成为实验设计的主体,单纯由“实验”表面的“魔力”所引起的,只是感官上直接的兴趣,如果没有深层次内涵的吸引,维持不了多久,它将随着实验的难度和失败次数的增加而逐渐消失,要想保持学生持久的兴趣,就要善于“创造”种种问题情境。
比如,从生产实际和学生生活实际引出实验探究的问题,明确实验目的意义,不断反思有趣而又有思考性问题引起学生思考等。通过这些因素,及时地把学生从一个实验旁观者成长为主导者。
初三化学的第一单元为酸碱盐知识,这部分内容与学生的日常生活密切相关。因为学生在初三已经掌握了基本的实验操作,因而从第一节课开始,我就力求使学生处于主体地位,让学生产生一种想要自己通过自主实验探究获得知识的一种意识。为了提高学生自主设计实验的兴趣,在学案中我没有按照教材照本宣科,而是先让学生分组进行实验:请学生在一瓶无色溶液(石灰水)中滴加两滴另一种无色溶液(酚酞),一下变红了;再次滴加数滴第三种无色溶液(盐酸),红色又消失了。学生欢喜不已,继而表示惊讶,提出疑问:怎么会是这样的?这样就把学生的情绪推到。其后讲到:如果想知道这其中的奥妙,我们就要学习酸碱盐知识。
然后学生阅读教材,自己寻找答案。
紧接着设计相关的实验探究题,如何证明我们日常生活中使用的洁厕灵呈酸性呢?让学生自主设计实验方案、自主实验。这样让学生亲自参与实验学习,使学生能够通过自主设计、亲自操作,既动脑又动手,有了实验设计成功的喜悦,就能培养学生的自主实验探究兴趣。
二、挖掘潜能,自主反思,共同讨论
学生自主设计实验同样要注意师生之间、学生之间的合作,在和谐愉快的气氛中,尽量调动每个学生进行实验的主动性和创造性。在实验中,教师要善于引导学生发现问题与提出问题,探索问题与解决问题。
例如,在做“二氧化碳的化学性质实验”时,当向石灰水中通入二氧化碳气体时,有的学生发现石灰水不变浑浊,有的学生发现石灰水变浑浊后又变澄清。当学生提出这些问题时,教师不要急于回答,可以给学生提供一些相关资料,让学生自己反思,小组讨论获取答案,并对自己的猜想设计实验验证。表面上看课堂面貌是“乱”些,但“乱”在议论。研究、归纳化学知识上,“乱”中求“知”,这个“乱”是值得的。这样从失败教训中悟出道理,在正反两方面经验教训中成长。从制定实验方案到自己归纳,找出主要矛盾,都是学生自主进行的,亲身品尝到自主实验的乐趣,增强其自尊心和自信心,克服依赖思想,对实验的印象自然就深刻得多,从而有效增强了学生自主设计实验的能力、理解、分析和解决问顾的能力。
三、挖掘课外实验,养成自主探究的习惯
课外实验目前似乎还没有引起人们的普遍重视,实际上,它是对课内实验的延伸和补充,学生利用生活用品替代实验仪器完成家庭小实验,利用实验仪器进行实验装置改进,能培养学生探索化学奥妙的思维能力和创造精神,对激发学生自主设计实验的兴趣,使学生养成爱观察、爱思考、爱实验的习惯有很大促进作用。
教师的主导作用南京市教育局教仪站孙宏根物理的实验基储理论体系和研究方法是现代科学技术的基矗从物理学的发展史可以看出,物理实验的重大突破,都会促进科学技术的飞跃发展。因此,在中学阶段必须加强学生实验能力的培养。学生的实验能力需要在实验过程中逐步培养和提高,其中教师的主导作用至关重要。
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
实验操作的全过程包括仪器调节、观察操作、仪器整理。教师要有意识培养学生良好的实验习惯,使之形成科学的实验素养。首先,实验前都要对仪器进行预备性调节,根据需要,有的仪器位置安装底座要水平,有的要垂直。各仪器之间的联系也应满足一定要求,如:电学实验中,电路连接要正确,还要考虑到观察、操作、检查的方便。在光具座上的仪器应保持共轴。测量仪表必须先进行零点调节,当某些条件变化影响到零点时,要重新调整零点。如天平位置变动、弹簧秤拉力方向改变,万用电表电阻档量程变化等,都必须重新调整零点。使用各种仪器必须按一定操作规范进行。对于违反操作规定的要禁止。
操作要有一定的条理性,例如应在检查电路后,再接上电源的另一个接线柱,然后合上开关。观察仪表时视线应与刻度平面垂直。仪器整理要有一定顺序。如:电学实验,应先切断电源然后拆除连接电源的接线柱。仪器整理要有利于仪器的保养维护。如:托盘天平游码归零,橡皮圈垫上,学生电源刻度盘旋钮旋到最小值,万用电表刻度盘旋钮拨离电阻档,滑动变阻器滑臂滑至同一边,有传动装置的仪器将传动皮带松驰等等。