物理实验课该怎样上才算完美

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  新课程改革以来,高中物理教育越来越重视培养学生健全的人格、基本人文素养和科学素养,以促进学生全面科学地发展。作为高中的一门理论与实际相结合的学科:物理,还应该在学生的操作和实践能力上下功夫。下面,我就结合我上的一节物理实验课来谈谈自己的感想。
  可以说在这之前我对实验课的教学,只是一种按部就班的味道,认为实验课的教学无非就是让学生按照教科书上所写的操作步骤,学会如何操作,认知目标,学习处理数据而已。就拿高一上学期物理必修1中的《探究物体匀变速直线运动的规律》这个实验来说,它的实验目标就是让学生学会用逐差法和描点法计算物体的加速度;实验的步骤是:让轨道小车拉着纸带在轨道上滑下。在此过程中,打点计时器将在纸带上打下一系列的点。通过测量点间距,可以利用逐差法计算出加速度a;或者利用中间时刻瞬时速度等于平均速度,可以算出若干个点的瞬时速度,再建立v-t图像,利用描点法画出一条斜线,算出斜率的值,即加速度a。
  从上述可以发现,这是一个简单而基础的实验,教师给予方法,学生完成实验步骤,回去后处理实验数据即可。但是,后来我仔细一反思,却发现在教学上还有几个方面对学生科学素养的培养被疏忽了。接下来我就谈谈我所发现的不足之处:
  首先,学生为什么要来做这个实验?
  从教材上分析,这节课是安排在《匀变速直线运动规律》之后。在前一節课,学生从理论上学习了匀变速直线运动中瞬时速度和位移的计算方法,并能简单地运用公式和图像解答一些运动问题。
  但是,如果把理论与实际生活相联系,就会发现衔接不上。最简单的一面,当我们看到一辆车从身边过,我们如何判断它的运动状态?我们只能发现车的速度越来越快,至于它是不是匀变速,又该如何判断呢?
  其次,学生思维的开拓足吗?
  书本上介绍的方法:一是利用轨道小车牵着纸带下滑;二是与自由落体中的知识挂钩,用重锤牵着纸带自由下落。除了这两种,难道就没有其他的方法了吗?其实是还有许多方法的,可是没有实物图的参考,在实验教具缺乏的情况下,很多学生无法想象物理模型。这让学生在拓展能力和建模能力方面都受到限制。而当若干年后,当他们在发达的城市看到该模型时,他们早已失去了探究的兴趣。
  再次,细节方面是否被疏忽?
  这节课的内容是高考的重点和考点,而其中的一些细节更是高考选择或填空常出现的知识点。可是,在学生带着走马观花的心态来实验室走过场的过程中,他们似乎把这些细节都忽略了。即便之后教师提及,在学生的脑海中也只有些模糊的印象。
  由以上三点,我们可以发现,教材中通过实验想让学生明白什么,我们可以通过启发式教学方式让学生自己说出来,然后再选择一些辅助教学方法当“催化剂”,激发学生的兴趣。这样的一节实验课,给学生带来的就不仅仅是触觉和视觉方面的收获了。接下来,我就谈谈通过反思后我再上这节课时的教学方法。
  首先在课前,我给学生布置了预习作业:1、当一辆车从你旁边驶过的时候,你怎么判断它的运动状态?2、怎么证明它是那种运动状态?
  再是当上课一开始的时候,就让学生先围绕着这两个问题进行讨论。同学们议论纷纷:有的说按书上介绍的用纸带上的点进行分析;有的说利用科技手段,用视频拍摄,然后定格测量;还有的说利用实地让一辆车走过,每隔一段时间测量一段距离......就这样在整个讨论的过程中,学生逐步地就将理论与生活联系了起来。
  再之后,我就结合学生所讨论的问题,利用图片给同学们展示几种方法:
  一、利用频闪照片(如图1)
  通过图片可以发现,频闪照片在等间隔的时间内记录下了小球所在的位置,通过每两个相邻位置距离的测量,可以算出小球的加速度是否相同。
  二、利用轨道小车(如图2)
  轨道小车是我们常见的实验道具。但是在操作的过程中由于轮子与轨道的接合容易出现松动,会导致轨道小车在半途中被卡住,从而影响实验。所以我用图文和教学视频先后给予展示。在视频播放的过程中,对于视频中实验员的细节操作,我采用重复播放的方式,并且问学生,他是怎么操作的?为什么要这么操作?特别是和高考接轨的两个考点:1、小车要靠近打点计时器释放;2、要先接通电源再释放小车,我通过这段视频中部分镜头的重复播放,让学生自己领悟。
  三、气垫导轨和光电门(如图3)
  这套教具也是高考中一热门考点,所以有必要让学生认识。在介绍气垫导轨时,我采用对比式问法:气垫导轨和刚才小车所用的轨道相比,有什么优点?
  另一块知识点,就是光电门,关于光电门的作用
  介绍和通过光电门的速度计算方法的介绍。通过图片,让学生们能知道光电门的构造,为之后学习传感器打下了一点的基础。
  四、重锤的自由落体(如图4)
  这是本节实验课所采用的方法,但是在给学生看图时,我并不打算详细介绍,我让他们自己观摩,之后对实验器材进行手动操作。
  在操作过程中,实验室并没有准备铁架台,那怎样才能保证纸带竖直穿过限位孔呢?这又是一个可以让学生探究的话题。
  在学生完成了该实验,打出了一条纸带后,就有学生提出疑问:为什么有的点间隔很密,有的点间隔很宽?为什么打出的点是歪歪扭扭的,不成一条直线?为什么同样的打点计时器,两条纸带打出的点有时点迹清晰,有时模糊?
  最后就针对这些疑问,我让学生慢动作重复他们刚才的操作方法,结果发现了若干问题:有的学生纸带拿斜了;有的学生为了防止重锤被“摔坏”,拉着纸带缓缓下落(已然不是自由落体了);有的学生在将纸带固定在重锤上时,没有注意到重锤的重心位置问题……这样一来就把本节课的抽象内容生动化具体化了,学生在学习时也非常有兴趣。
  这一堂实验课,我感受颇多,试想:如果一开始我就让同学们按书上要求操作,他们会有那么积极的探索欲望吗?他们能感受到其他不同方法所带来的差异吗?如果一开始就将规范的方法告诉学生,他们能打出有问题的纸带吗?他们能发现存在的操作问题以及这些问题的由来吗?
  素质教育的要求:就是不要先给学生一个框框,而且将知识固定塑造成一个框。如果我们把知识比作海洋,那么它就是无形的,也是可以拓展的。通过这堂实验课让我深深地体会到,实验不仅仅只是培养学生的操作能力,还应该利用一些他们未接触过的图片,激发他们的兴趣,拓展他们的认知领域,培养他们的创新能力,以便他们在知识的海洋中遨游的同时,更进一步地在前人的基础上不断地开拓进取。
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