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实验是物理教学的基,实验课是提高学生科学素质、提高物理课教学有效性必不可少的重要手段。然而,通过调查发现当前在中学物理实验教学中也面临着一些困难,降低了物理教学的有效性。这些困难来自很多方面,其中重要的一点便是实验设计的不合理。在物理教学实践中,笔者通过积极的探索尝试,在实验教学设计方面进行研究,提出以下几点策略。
一、合理选材
教師应根据教学内容、学生实际、教学环境条件等合理选择有实验探究价值的学习内容,忌生搬硬套。有些内容很简单,学生很容易理解,用讲授或自学的方法可以清楚的,有的教师也要花大量的时间精力,组织学生讨论。这样的方式是不经济的。因此,教师备课时要分析内容的性质、难度,是否有合作学习的价值,可用其他教学方法就能达到目的的内容,不必一律交由学生讨论,切忌生搬硬套。例如《浮力》这一节:物体在上浮、漂浮、悬浮时是否受到浮力,学生只需结合学生自身的实际和课本插图自学就能明白,基本不需进行小组合作;而下沉的物体是否也受到浮力的作用呢?这与学生的生活经验相矛盾,有一定的难度,具有探究的价值。
二、创设便于发现问题的情境,引导学生作出科学的猜想
提出问题与猜想假设是实验探究课的首要环节,这一环节开展的好坏直接影响学生对后续问题的探究热情,若能巧妙的创设一些问题情境和趣味实验,对一节实验探究课就是成功的开始。
创设的情境可以是联系学生最熟悉的生活现象,也可借助于演示实验,或者运用类比,或是让学生亲自体验,再或是分析与综合,让他们置身于物理情境中,获得充分的感性认识,为发现问题,研究问题做好铺垫。然而,要获得最佳的教学效果,就应选择最合适的创设方法,通过研究,我们认为问题情境的创设应遵循“利于激发兴趣,便于发现问题,引导科学猜想”的原则。
比如,在“探究电流的大小与什么因素有关”这一实验中,若让学生根据“电流产生的原因”和“电阻对电流有阻碍作用”两个角度作出猜想,学生虽然也能猜想出电流与电压、电阻有关,但过程枯燥而抽象,不利于学习兴趣的激发。若能先按照如下图所示的电路进行演示实验,让学生观察不同情况下灯泡的亮度,再让学生根据现象和经验,对电流跟电压、电阻的关系提出自己的猜想,则能让学生获得感性体验,为猜想提供有效的帮助,并避免猜想的盲目性。
再如,在“电阻”的教学中,传统的做法是:老师演示实验,先让学生通过观察认识到“导线对电流有阻碍作用”,然后再结合生活实例,引导学生猜想“影响电阻大小的因素”有哪些,效率低下且不易作出科学合理的猜想。若课堂开始便让学生利用器材,直接将长度、粗细、材料不同的几根电阻丝分别接入电路,观察灯泡的亮度变化,让学生通过实验,亲身体验,认识到“导线对电流都有阻碍作用,并且这种阻碍作用有大有小”,从而构建出“电阻”的概念,则水到渠成,且能为下一步猜想“影响电阻大小的因素”埋下伏笔,有效化解了学生因“电阻”较为抽象、感性认识不足而难以作出科学猜想的难题。
三、优化问题设计,促进学生由“猜想者”向“设计者”转变,为进行实验搭桥铺路
“制定计划与设计实验”环节是实验探究课的关键环节,实验计划设计好了,才能控制实验的盲目性、提高学生在实验中的参与度和小组合作的有效性。我们通过实践研究发现,这一环节的关键在于通过有效的“问题设计”把猜想转化为合理的方案。比如,在“平面镜成像”实验中,设计实验的关键就是“如何确定像的位置”,所以,教学中要通过合理设计引导学生认识这一问题,在启发引导学生通过对比平面镜与玻璃板成像情况,明确了如何确定像所处的位置(把平面镜改为透明的玻璃板),也就确立了实验基本思想和方法。接下来,怎样比较虚像与物的大小(找一个跟物体完全相等的物体“替代物”与像比较大小),怎样比较像与物的位置关系(用铅笔作记号,连线用刻度尺测量),怎样比较对称关系(在平面镜观察物体的上下左右关系)也就迎刃而解。再如,“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,“怎样明确某一因素对滑动摩擦力的影响”、“如何测量摩擦力大小”是实验中首先要考虑的问题,通过设计合理的问题,引导学生应用控制变量法、转换法、二力平衡的知识去解决这些问题则是本实验设计的关键。总之,通过合理地设计问题,可以激发学生的思维活动,主动投身到实验活动中,防止出现学生盲目探究,使学生思路更加清晰,从而培养学生的科学探究品质。
四、创新实验方案,鼓励学生“别出心裁”
创新能力的培养是以具有创新精神为前提的,而这种精神不是天生的,而是靠后天训练养成的。因此,教师要积极创设多种多样的教学情景进行训练,使“创新”成为一种行为习惯。 比如,教师可以鼓励学生对于一些传统实验进行改造与革新,对于实验的仪器、方式、过程等进行灵活创新.这同样是对于学生创造能力的一种培养.不少学生都缺乏实验创新的能力,实验课堂上习惯按照教师的要求来动手操作,自己对于实验过程或者相关问题的思考并不深入.教师要改变学生的这种习惯,鼓励学生在课堂上大胆进行创新,并且鼓励学生多做尝试.这样,学生发现实验创新的各种乐趣,尤其是当创新理念下设计的一些实验成功后,能够带给学生极大的成就感,从而使学生的创造能力得到提升.
对于中学物理实验课教学而言,无论教学思想如何更新,教学内容如何变化,教学方式如何改进,其最终目的都必须指向教学的有效化,从某种意义上说,“有效教学”可以称得上是中学物理实验课教学的“永恒主题”。通过学生自己动手做实验,让学生所学的知识得以巩固和应用,并且在实验中可以找出探索知识的一些基本方法,逐步培养科学家们所具有的细心观察、积极思考、坚持不懈的精神。让我们共同努力,以实际行动投入到有效的物理实验课教学之中。
一、合理选材
教師应根据教学内容、学生实际、教学环境条件等合理选择有实验探究价值的学习内容,忌生搬硬套。有些内容很简单,学生很容易理解,用讲授或自学的方法可以清楚的,有的教师也要花大量的时间精力,组织学生讨论。这样的方式是不经济的。因此,教师备课时要分析内容的性质、难度,是否有合作学习的价值,可用其他教学方法就能达到目的的内容,不必一律交由学生讨论,切忌生搬硬套。例如《浮力》这一节:物体在上浮、漂浮、悬浮时是否受到浮力,学生只需结合学生自身的实际和课本插图自学就能明白,基本不需进行小组合作;而下沉的物体是否也受到浮力的作用呢?这与学生的生活经验相矛盾,有一定的难度,具有探究的价值。
二、创设便于发现问题的情境,引导学生作出科学的猜想
提出问题与猜想假设是实验探究课的首要环节,这一环节开展的好坏直接影响学生对后续问题的探究热情,若能巧妙的创设一些问题情境和趣味实验,对一节实验探究课就是成功的开始。
创设的情境可以是联系学生最熟悉的生活现象,也可借助于演示实验,或者运用类比,或是让学生亲自体验,再或是分析与综合,让他们置身于物理情境中,获得充分的感性认识,为发现问题,研究问题做好铺垫。然而,要获得最佳的教学效果,就应选择最合适的创设方法,通过研究,我们认为问题情境的创设应遵循“利于激发兴趣,便于发现问题,引导科学猜想”的原则。
比如,在“探究电流的大小与什么因素有关”这一实验中,若让学生根据“电流产生的原因”和“电阻对电流有阻碍作用”两个角度作出猜想,学生虽然也能猜想出电流与电压、电阻有关,但过程枯燥而抽象,不利于学习兴趣的激发。若能先按照如下图所示的电路进行演示实验,让学生观察不同情况下灯泡的亮度,再让学生根据现象和经验,对电流跟电压、电阻的关系提出自己的猜想,则能让学生获得感性体验,为猜想提供有效的帮助,并避免猜想的盲目性。
再如,在“电阻”的教学中,传统的做法是:老师演示实验,先让学生通过观察认识到“导线对电流有阻碍作用”,然后再结合生活实例,引导学生猜想“影响电阻大小的因素”有哪些,效率低下且不易作出科学合理的猜想。若课堂开始便让学生利用器材,直接将长度、粗细、材料不同的几根电阻丝分别接入电路,观察灯泡的亮度变化,让学生通过实验,亲身体验,认识到“导线对电流都有阻碍作用,并且这种阻碍作用有大有小”,从而构建出“电阻”的概念,则水到渠成,且能为下一步猜想“影响电阻大小的因素”埋下伏笔,有效化解了学生因“电阻”较为抽象、感性认识不足而难以作出科学猜想的难题。
三、优化问题设计,促进学生由“猜想者”向“设计者”转变,为进行实验搭桥铺路
“制定计划与设计实验”环节是实验探究课的关键环节,实验计划设计好了,才能控制实验的盲目性、提高学生在实验中的参与度和小组合作的有效性。我们通过实践研究发现,这一环节的关键在于通过有效的“问题设计”把猜想转化为合理的方案。比如,在“平面镜成像”实验中,设计实验的关键就是“如何确定像的位置”,所以,教学中要通过合理设计引导学生认识这一问题,在启发引导学生通过对比平面镜与玻璃板成像情况,明确了如何确定像所处的位置(把平面镜改为透明的玻璃板),也就确立了实验基本思想和方法。接下来,怎样比较虚像与物的大小(找一个跟物体完全相等的物体“替代物”与像比较大小),怎样比较像与物的位置关系(用铅笔作记号,连线用刻度尺测量),怎样比较对称关系(在平面镜观察物体的上下左右关系)也就迎刃而解。再如,“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,“怎样明确某一因素对滑动摩擦力的影响”、“如何测量摩擦力大小”是实验中首先要考虑的问题,通过设计合理的问题,引导学生应用控制变量法、转换法、二力平衡的知识去解决这些问题则是本实验设计的关键。总之,通过合理地设计问题,可以激发学生的思维活动,主动投身到实验活动中,防止出现学生盲目探究,使学生思路更加清晰,从而培养学生的科学探究品质。
四、创新实验方案,鼓励学生“别出心裁”
创新能力的培养是以具有创新精神为前提的,而这种精神不是天生的,而是靠后天训练养成的。因此,教师要积极创设多种多样的教学情景进行训练,使“创新”成为一种行为习惯。 比如,教师可以鼓励学生对于一些传统实验进行改造与革新,对于实验的仪器、方式、过程等进行灵活创新.这同样是对于学生创造能力的一种培养.不少学生都缺乏实验创新的能力,实验课堂上习惯按照教师的要求来动手操作,自己对于实验过程或者相关问题的思考并不深入.教师要改变学生的这种习惯,鼓励学生在课堂上大胆进行创新,并且鼓励学生多做尝试.这样,学生发现实验创新的各种乐趣,尤其是当创新理念下设计的一些实验成功后,能够带给学生极大的成就感,从而使学生的创造能力得到提升.
对于中学物理实验课教学而言,无论教学思想如何更新,教学内容如何变化,教学方式如何改进,其最终目的都必须指向教学的有效化,从某种意义上说,“有效教学”可以称得上是中学物理实验课教学的“永恒主题”。通过学生自己动手做实验,让学生所学的知识得以巩固和应用,并且在实验中可以找出探索知识的一些基本方法,逐步培养科学家们所具有的细心观察、积极思考、坚持不懈的精神。让我们共同努力,以实际行动投入到有效的物理实验课教学之中。