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摘要:实验是物理教学的重要组成部分。对实验现象分析的策略研究十分重要和必要。对实验现象作出正确的分析要求学生关注实验的过程,运用科学的方法对现象进行分析,区分相似的实验,并且用规范准确的物理语言描述现象和结论,重视实验中的细节,联系相关知识或实验拓展实验方法。
关键词:初中物理;实验现象;分析;策略
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2011)1-043-002
物理学是一门以观察和实验为基础的科学。实验是物理教学的重要组成部分,它不仅是建立物理概念和规律、理解和掌握物理知识不可缺少的环节,还是培养学生观察能力、思维能力、探索精神的重要途径。如何对实验的现象进行分析呢?本文将以物理实验现象分析的重要性为逻辑起点、阐述使用合理有效的策略分析实验现象的必要性,并根据教学实际和自己的教学经验提出实验现象分析的具体策略。
一、实验现象分析的策略研究的重要性
美国著名的物理学家密立根曾说过:“科学靠两条腿走路,一是理论,一是实验,有时一条腿走在前面,有时另一条腿走在前面,但只有两条腿才能前进。”可见实验与理论基础在物理的学习中具有同样的重要性。
根据建构主义的学习理论,学生通过观察、操作、体验等方式,经历科学探究过程,并对演示实验中出现的现象作出合理的解释或分析才能真正有效地建构知识,建立起物理概念,总结物理规律,并在探究的过程当中学习科学方法,逐步树立科学的世界观。
多元智力理论告诉我们,人的智能是多元化的,而其中元认知的能力已经逐步引起了人们的重视。在物理实验教学中,教师和学生双方都不能满足于“实验现象是什么”“实验结论是什么”,而应当立足于“怎样分析这种现象”“结论是怎样得出的”。正所谓:授人以鱼不如授人以渔。
二、实验现象分析的策略研究的必要性
在实际教学中,由于教学时间受限等多种因素,教师往往忽视对实验现象的分析,虽然热热闹闹地做了实验,但不重视如何对实验现象的分析,导致学生在实验课中收获甚微,看了热闹却看不到门道。很多教师采取直接告知的方式,让学生记住结论而非分析结论,不仅使实验课看起来虎头蛇尾,更有本末倒置的嫌疑。
对演示实验现象进行分析具有一定的难度,学生对于较为熟悉的实验情境尚能应付,一旦碰到新情境便会束手无策,缺乏一定的方法和策略。
一言蔽之,教师不重视、学生有难度是当前实验现象分析所面临的尴尬境地。可见,使用合理策略有效地对实验现象进行分析在中学教学和研究中是必要的并且是迫切的。
三、物理实验现象分析的具体策略
对实验现象作出正确的分析首先要求学生关注实验的过程,运用科学的方法对现象进行分析,区分相似的实验,并且用规范准确的物理语言描述现象和结论,重视实验中的细节,联系相关知识或实验拓展实验方法。以下笔者将结合具体案例重点阐述分析物理实验现象的六条策略。
1.关注实验过程
对演示实验进行分析首先要弄清实验的设计、实验对象、实验的现象和相应的结论及实验的注意点,要做到“会看图说话”。
例1.如图1所示的装置中,小磁针平行于导线的下方,并处于静止状态,当闭合开关时,你观察到的现象是____,说明____。
[分析]
此题图中所示的装置演示的是著名的奥斯特实验,实验中的小磁针静止且平行地放在导线下方,当闭合开关时,观察到的现象是灯泡发光和小磁针发生偏转,由现象灯泡发光可以知道电路中有电流,而小磁针发生偏转是由于受到磁场对它力的作用,这说明电流的周围存在磁场。
2.运用科学方法
在对实验现象进行分析时,还应运用科学的方法。如比较法、理想化的思维方法等等。
例2.如图2为探究摩擦力对物体运动影响的实验。实验时必须使小车从斜面上同一高度滑下,目的是____,实验时发现小车受到的摩擦力越小,小车运动得越____。由此我们可以推断;假如小车在水平面上不受力,它将____ 。
[分析]
从图中可以看到小车是从同一斜面的同一高度由静止下滑的,同一高度的目的是使小车运动到水平面的初速度相同,水平面分别为毛巾、木板、玻璃表面,小车在运动过程中受到的摩擦力越来越小,同时从图中看出小车运动的越来越远。我们可以设想当水平面对运动的小车没有摩擦力时,小车将一直运动下去。
在此题中,我们比较了三次试验,并通过理想化的思维推导出了实验的结论。实验结论的得出用到了控制变量法、比较法和理想化思维的方法。
3.区别相似实验
很多演示实验从器材到现象都是相类似的,但实验的结论一定是相同的吗?对演示实验现象进行分析,要善于区别相似的实验。
例3.如图3(甲)所示,用竖直悬挂的泡沫塑料球接触发声的音叉时,泡沫塑料球被弹起,这个现象说明____;如图3(乙)所示,敲击右边的音叉,左边完全相同的音叉把泡沫塑料球弹起,这个现象说明____。
[分析]实验中都用到了音叉、铁架台和泡沫小球。甲图演示的是振动发声的音叉弹起了小球,说明声音是由物体的振动产生的;乙图中多了一个音叉,敲击右侧音叉时,左侧的音叉将小球弹起,说明声音可以通过空气传播。
4.规范物理语言
用规范的物理语言来描述实验现象和实验结论,对实验结论的描述要注意结论的前提性、因果性、回归性,此外不能犯科学性的错误。
例4,小明同学在探究“压力的作用效果与压力大小的关系”时,做了如下图4甲、乙所示的实验。实验能够得到的结论是____。
[分析]
比较图4中甲、乙两图可以看出受力物是相同的、受力面积是相同的、甲图中多了一个重物,结论是当受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显。在这个结论中“受力面积相同”是前提;“压力”是因,“作用效果”是果,关系不能颠倒;在此结论中,回避“压强”,因为回归到原题中,是研究“压力作用效果”的。另外,此题中“压力”不能说成是“重力”,这两个力是不同性质的力。
5.重视实验细节
实验的细节也是至关重要的,很多科学家正是把握了实验中的小细节,从而发现了科学的奥秘。
例5.在水的沸腾实验(装置如图5所示)中,小芳按照老师的要求在水沸腾后熄灭酒精灯,发现烧杯中的水并没有立即停止沸腾,她得出结论:水的沸腾不需要继续吸收热量。她的结论正确吗?请你解释。
[分析]
移去酒精灯时,由于石棉铁丝网的温度依然较高,还能继续放热,烧杯中的水不会立即停止沸腾。但等铁丝网温度下降之后,烧杯中的水无法吸热,就不会沸腾了。因此小芳的结论错了。
6.拓展实验方法
例6.如图6所示,用手指堵住吸管的上端,将水从甲杯移到乙杯中。在移动吸管的过程中,管中的水不会落下,是由于________的作用。只用吸管想一次移取的水多一些,你该怎么办?
办法一:____
办法二:____
[分析]
运用联想思维,根据“倒置的水杯”实验,吸管中的水没有流下来是因为大气压的作用,用吸管想一次移取的水多一些,可以采取的方法有:将吸管再向下插入一些、往杯中再加一点水。
综上所述,对实验现象的分析,要把握实验过程、运用科学的方法,能够有意识地区别相似的实验,语言规范准确,还要注意观察实验的细节,多动脑思考,多动手操作。能正确的对实验现象作出分析,才能真正地通过实验构建物理知识,在经历探究过程的同时,培养自己观察能力和思维能力,掌握科学的研究方法,树立科学的人生观和价值观,提升自我的科学素养,真正地将新课改的精神落到实处。
关键词:初中物理;实验现象;分析;策略
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2011)1-043-002
物理学是一门以观察和实验为基础的科学。实验是物理教学的重要组成部分,它不仅是建立物理概念和规律、理解和掌握物理知识不可缺少的环节,还是培养学生观察能力、思维能力、探索精神的重要途径。如何对实验的现象进行分析呢?本文将以物理实验现象分析的重要性为逻辑起点、阐述使用合理有效的策略分析实验现象的必要性,并根据教学实际和自己的教学经验提出实验现象分析的具体策略。
一、实验现象分析的策略研究的重要性
美国著名的物理学家密立根曾说过:“科学靠两条腿走路,一是理论,一是实验,有时一条腿走在前面,有时另一条腿走在前面,但只有两条腿才能前进。”可见实验与理论基础在物理的学习中具有同样的重要性。
根据建构主义的学习理论,学生通过观察、操作、体验等方式,经历科学探究过程,并对演示实验中出现的现象作出合理的解释或分析才能真正有效地建构知识,建立起物理概念,总结物理规律,并在探究的过程当中学习科学方法,逐步树立科学的世界观。
多元智力理论告诉我们,人的智能是多元化的,而其中元认知的能力已经逐步引起了人们的重视。在物理实验教学中,教师和学生双方都不能满足于“实验现象是什么”“实验结论是什么”,而应当立足于“怎样分析这种现象”“结论是怎样得出的”。正所谓:授人以鱼不如授人以渔。
二、实验现象分析的策略研究的必要性
在实际教学中,由于教学时间受限等多种因素,教师往往忽视对实验现象的分析,虽然热热闹闹地做了实验,但不重视如何对实验现象的分析,导致学生在实验课中收获甚微,看了热闹却看不到门道。很多教师采取直接告知的方式,让学生记住结论而非分析结论,不仅使实验课看起来虎头蛇尾,更有本末倒置的嫌疑。
对演示实验现象进行分析具有一定的难度,学生对于较为熟悉的实验情境尚能应付,一旦碰到新情境便会束手无策,缺乏一定的方法和策略。
一言蔽之,教师不重视、学生有难度是当前实验现象分析所面临的尴尬境地。可见,使用合理策略有效地对实验现象进行分析在中学教学和研究中是必要的并且是迫切的。
三、物理实验现象分析的具体策略
对实验现象作出正确的分析首先要求学生关注实验的过程,运用科学的方法对现象进行分析,区分相似的实验,并且用规范准确的物理语言描述现象和结论,重视实验中的细节,联系相关知识或实验拓展实验方法。以下笔者将结合具体案例重点阐述分析物理实验现象的六条策略。
1.关注实验过程
对演示实验进行分析首先要弄清实验的设计、实验对象、实验的现象和相应的结论及实验的注意点,要做到“会看图说话”。
例1.如图1所示的装置中,小磁针平行于导线的下方,并处于静止状态,当闭合开关时,你观察到的现象是____,说明____。
[分析]
此题图中所示的装置演示的是著名的奥斯特实验,实验中的小磁针静止且平行地放在导线下方,当闭合开关时,观察到的现象是灯泡发光和小磁针发生偏转,由现象灯泡发光可以知道电路中有电流,而小磁针发生偏转是由于受到磁场对它力的作用,这说明电流的周围存在磁场。
2.运用科学方法
在对实验现象进行分析时,还应运用科学的方法。如比较法、理想化的思维方法等等。
例2.如图2为探究摩擦力对物体运动影响的实验。实验时必须使小车从斜面上同一高度滑下,目的是____,实验时发现小车受到的摩擦力越小,小车运动得越____。由此我们可以推断;假如小车在水平面上不受力,它将____ 。
[分析]
从图中可以看到小车是从同一斜面的同一高度由静止下滑的,同一高度的目的是使小车运动到水平面的初速度相同,水平面分别为毛巾、木板、玻璃表面,小车在运动过程中受到的摩擦力越来越小,同时从图中看出小车运动的越来越远。我们可以设想当水平面对运动的小车没有摩擦力时,小车将一直运动下去。
在此题中,我们比较了三次试验,并通过理想化的思维推导出了实验的结论。实验结论的得出用到了控制变量法、比较法和理想化思维的方法。
3.区别相似实验
很多演示实验从器材到现象都是相类似的,但实验的结论一定是相同的吗?对演示实验现象进行分析,要善于区别相似的实验。
例3.如图3(甲)所示,用竖直悬挂的泡沫塑料球接触发声的音叉时,泡沫塑料球被弹起,这个现象说明____;如图3(乙)所示,敲击右边的音叉,左边完全相同的音叉把泡沫塑料球弹起,这个现象说明____。
[分析]实验中都用到了音叉、铁架台和泡沫小球。甲图演示的是振动发声的音叉弹起了小球,说明声音是由物体的振动产生的;乙图中多了一个音叉,敲击右侧音叉时,左侧的音叉将小球弹起,说明声音可以通过空气传播。
4.规范物理语言
用规范的物理语言来描述实验现象和实验结论,对实验结论的描述要注意结论的前提性、因果性、回归性,此外不能犯科学性的错误。
例4,小明同学在探究“压力的作用效果与压力大小的关系”时,做了如下图4甲、乙所示的实验。实验能够得到的结论是____。
[分析]
比较图4中甲、乙两图可以看出受力物是相同的、受力面积是相同的、甲图中多了一个重物,结论是当受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显。在这个结论中“受力面积相同”是前提;“压力”是因,“作用效果”是果,关系不能颠倒;在此结论中,回避“压强”,因为回归到原题中,是研究“压力作用效果”的。另外,此题中“压力”不能说成是“重力”,这两个力是不同性质的力。
5.重视实验细节
实验的细节也是至关重要的,很多科学家正是把握了实验中的小细节,从而发现了科学的奥秘。
例5.在水的沸腾实验(装置如图5所示)中,小芳按照老师的要求在水沸腾后熄灭酒精灯,发现烧杯中的水并没有立即停止沸腾,她得出结论:水的沸腾不需要继续吸收热量。她的结论正确吗?请你解释。
[分析]
移去酒精灯时,由于石棉铁丝网的温度依然较高,还能继续放热,烧杯中的水不会立即停止沸腾。但等铁丝网温度下降之后,烧杯中的水无法吸热,就不会沸腾了。因此小芳的结论错了。
6.拓展实验方法
例6.如图6所示,用手指堵住吸管的上端,将水从甲杯移到乙杯中。在移动吸管的过程中,管中的水不会落下,是由于________的作用。只用吸管想一次移取的水多一些,你该怎么办?
办法一:____
办法二:____
[分析]
运用联想思维,根据“倒置的水杯”实验,吸管中的水没有流下来是因为大气压的作用,用吸管想一次移取的水多一些,可以采取的方法有:将吸管再向下插入一些、往杯中再加一点水。
综上所述,对实验现象的分析,要把握实验过程、运用科学的方法,能够有意识地区别相似的实验,语言规范准确,还要注意观察实验的细节,多动脑思考,多动手操作。能正确的对实验现象作出分析,才能真正地通过实验构建物理知识,在经历探究过程的同时,培养自己观察能力和思维能力,掌握科学的研究方法,树立科学的人生观和价值观,提升自我的科学素养,真正地将新课改的精神落到实处。