中学物理探究性实验教学策略初探

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  课程标准对实验教学提出了更高要求,从传统实验到探究性实验的转变.本文在物理实验教学实践的过程中提炼总结了探究性实验教学的策略。
  1研究背景
  近年来,中学物理实验教学在新课程理念指引下得到了很大的改观,但重视程度仍不够,具体表现在:重知识、轻方法;重讲授、轻动手;重结论、轻过程;重机械训练、轻实质体验.本文主要探讨中学物理探究性实验教学策略,改善物理实验教学,提高实验教学的效率。
  2教学策略
  2.1策略一:巧设疑善引导,教师要从“主讲人”转变为“主导者”
  在探究性实验教学中教师要明确自己的定位,运用设问技巧,提出具有一定思维价值和探究价值的问题,引发学生积极思考和探究欲望.例如,在“实验:探究加速度与力、质量的关系”教学中设置了如下问题:由实例提出加速度与哪些因素有关?请猜想加速度与力、质量间可能是什么样的关系?如何探究一个物理量与其它两个物理量之间的关系?如果测量小车质量大小、力的大小、加速度大小?实验中,小车受木板摩擦力作用,能测量吗?若不能,如何“消除”摩擦力?根据实验数据,加速度与力、质量可能成什么关系?如何直观形象的描述加速度与力、质量的关系?
  2.2策略二:改进实验装置,优化实验设计,引导学生对实验进行延伸和拓展
  教师非常有必要为学生创设一种符合学生知识建构的学习情境,即在探究中激发学生学习物理的兴趣,用科学探究的方式建构物理知识。
  2.2.1改演示实验为学生分组实验
  例如,人教版必修1中“摩擦力”一节安排了探究静摩擦力大小规律的演示实验.在教学中,笔者和学生一起对实验装置和设计做了改进,将该演示实验改成学生分组探究实验.教材中提供的方案是直接在木板上拉木块,弹簧测力计示数随拉力增大而增大,[TP12CW18.TIF,Y#]大到一定程度木块开始移动,之后读数基本不变.实验方案改进后如图1所示.让弹簧测力计一端固定,拉动白纸代替木块在木板上移动.改进后的方案有以下优点:
  (1)弹簧测力计上的示数易于观察,避免了直接拉动时弹簧测力计示数的不稳定性;(2)不要求白纸匀速运动;(3)学生直接观察到静止的木板所受的摩擦力是滑动摩擦力。
  2.2.2改验证性实验为探究性实验
  新课改之后的物理教材进行了改进和创新,更加注重的是学生探究能力的培养,所以教师应淡化机械训练、摒弃灌输式教学,在师生互动、互助的氛围中达到学习的目的.例如,在“力的合成”[HJ1.45mm]教学中,为了让学生更好地体验科学探究的方法和过程,可以采用如下教学流程:小实验创设情境-提出问题-设计方案-分组实验-引导启发猜想-实验验证-得出结论.其中猜想合力与分力之间遵循的运算规律是难点,学生的猜想可能不着边际,教师应适时参与学生的猜想和讨论,并给予适当的提示。
  2.3策略三:运用现代信息技术开展数字化探究实验
  在探究实验中充分运用信息技术,借助计算机进行数据测量、结果分析和数据处理,例如,改进教科书中“做一做”栏目的“用传感器观察电容器的充电和放电”实验,运用DIS进行定量测量,证实学生的猜想,使学生对电容概念从感性认识上升到理性认识.电流传感器是测定电流强度的仪器,与传统的指针式电流表相比,具有两个优点:(1)测定电流时反应更迅速,可以捕捉到瞬间电流i的变化;(2)它可以通过数据采集器与计算机连接,直接在屏幕上显示电流随时间变化的图象.实验电路如图2所示。
  [TP12CW19.TIF,BP#]
  利用DIS测绘出电容器的放电曲线.即用电流传感器将捕捉到的瞬间电流变化通过数据采集器与计算机连接,直接在屏幕上显示出电流随时间变化的图像.通过积分运算,分别求出对同一电容器进行四次充电后所带的电荷量,如图3所示。
  [TP12CW20.TIF,BP#]
  2.4策略四:渗透物理学史教育
  挖掘物理学史的内涵,可以使学生了解孕育时期的科学发展,了解科学思想的形成过程,了解科学家的创造性思维、逻辑思辨能力的形成过程.例如,《牛顿第一定律》教学的重点是“牛顿第一定律”发现过程史实教学,其中伽利略的“理想实验”开“实验事实加逻辑推理”物理方法之先河,牛顿正是在前人研究的基础上提出了“牛顿第一定律”。
  2.5策略五:联系生活实际,丰富探究实验教学资源
  已故著名物理教育家朱正元教授有句名言:“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”.利用学生身边的物品和器具做实验,不但具有简便、直观等优点,而且有利于学生动手,发展学生的实验技能,培养学生的探究意识和创新意识.例如,在《弹力》这节课的教学中,为了让学生对“弹性形变”和“非弹性形变”有直观感受,笔者利用易拉罐、橡皮筋、纸片、直尺等物品让学生做小实验.
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