初中物理实验教学的改进措施

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  摘 要:物理实验是进行物理教学的主要手段;是学生学习物理的重要方式;是物理教学的一个重要组成部分.对有效地引起学生的感性认知、激活思维、知识形成和记忆强化都起着重要的作用.
  关键词:协同实验;探究性实验;对比实验;开发资源 实验现象;多媒体
  初中物理教学过程中,物理实验是进行物理教学的主要手段;是学生学习物理的重要方式;是物理教学的一个重要组成部分.对有效地引起学生的感性认知、激活思维、知识形成和记忆强化都起着重要的作用.更是激发学生的学习兴趣,发挥学生参与教学的主动性和积极性,训练学生实验技能和培养科学素养的必要方法.[1]义务教育物理课程标准,特别强化了实验在物理教学中的重要地位,专门列出学生必做的实验20项.[2]
  当前部分初中物理课堂教学中存在着:演示实验器材不足,实验效果不明显,学生实验的组织难度大,实验时间有限,学生参与度小,学生失去了体验实验过程的乐趣,在一定程度上泯灭了学生天生的好奇心和求知欲等现象.为提高实验教学的实际效果,尝试改进一些实验的教学,收到了良好的效果.
  1 将部分演示实验改为师生协同实验,甚至学生合作演示实验
  教师是教学的设计者、组织者、帮助者.演示实验不是教师的专利,变教师演示实验为学生演示实验,即教师指导下学生参与的,师生合作的演示实验.[3]这样做有利于学生积极参与课堂活动,有利于学生的主体性和积极性的发挥.
  例如:“响度与什么因素有关”.“人对温度的感觉可靠吗”.“光在水中的传播”.“光的色散”.“力的作用效果”.“影响压力作用效果的因素”.“模拟马德堡半球实验”.“吹两张纸,吹硬币”.“用弹簧测力计测浮力”.“使用动滑轮是否省功”.“电路的连接”.“决定电阻大小的因素”.“电阻的串、并联”.“灯泡的亮度与实际功率的关系”.“保险丝的作用”“磁场的方向”等等.
  学生上台亲手操作实验,自身兴趣高涨,同时也激发了其他学生参与实验过程、观察实验现象的积极性,自然就会乐于参与对问题的分析.这样既增强了学生学习兴趣和动手能力,又能更好更快、更准确地让学生掌握物理规律.
  2 结合教学内容的特点,设计探究性实验,做到“边学边实验”
  所谓“边学边实验”,是指学生在教师指导下,一边学习一边进行实验的教学组织形式,学生自己动眼、动脑、动手、动口去获取知识,培养学生用实验方法探索物理知识的能力.学生在探究的过程中去实现自主学习和自我提高,以期达到最快、最直观、最有效地理解和掌握物理知识、物理规律.边探究边学习是实践与学习的统一,动手与思维的融合.
  在物理实验教学中,不仅要完成演示实验、学生分组实验,结合教学内容,根据教学目标的需要,自我设计新的探究性实验.凡是与教学过程紧密结合、便于随堂进行,并有利于学生动眼、动脑、动手的,有利于培养学生实验探究能力,有利于理解物理规律、发展学生思维品质的内容,都可以选作为边探究边学习的素材.
  例1 在研究“串联、并联电路中,灯泡的亮度跟规格有什么关系.”的教学中,课本中没有设计相应的实验,传统的教学模式是通过电路的分析并计算电功率来寻找规律,达不到形象、生动的教学效果.在实际教学中,本着实验器材简单、实验现象明显的原则,可以设计探究性实验.
  给出实验器材:“220V,40W”和“220V,100W”两个白炽灯泡,然后让学生各自亲手串联连接,来探究两灯的发光.起初学生根据已有日常生活经验,估计一定是“220V,100W”的灯比“220V,40W”的灯发光亮些.可是学生实际操作实验以后,却发现串联时, “220V,40W”的灯很亮,“220V,100W”的灯只是发红.接下来,要求学生分析其中的原因并总结规律,学生格外积极,效率也高.
  在这基础上,还可以要求学生将两个灯泡并联,在观察了灯泡的亮度后,与前次现象进行比较,再次分析其中的原因并总结规律.这两个实验,将一个复杂的问题负载在一个实验现象上,从教学主体的角度调动学生的主观能动性,让学生在实验探究中感受学习的乐趣,从而激发出他们灵活的思维.
  例2 温度计的使用,精心设计如下的教学过程:
  在密闭的装满水(滴入了红墨汁)的小瓶盖上插一个玻璃管,通过玻璃管内向瓶内吹气,使玻璃管内有一段红色水柱.当小瓶浸入热水中,玻璃管中的红色水柱上升;当小瓶浸入冰水混合物中,玻璃管中的水柱下降.
  实验表明:(学生分析)液体热胀冷缩的性质可以用来判断物体的冷热程度.于是,教师在此基础上指导学生自己设计和制作温度计.
  问题1:用这个小瓶可以判断物体温度高低,但能否测出具体的温度值?
  学生活动:讨论,学生代表说出方案.
  问题2:怎样给自制的温度计标上刻度?
  学生活动:自读课文,了解“摄氏温标”;说出设计方案,教师给出评价
  问题3:这样的温度计有什么不足?
  学生活动:学生发表意见(瓶子太大,携带不便;玻璃管太粗,水柱升降不明显;玻璃管容易折断……)教师给出正确评价
  问题4:为什么实际溫度计不用水做测温物质?(设置疑问,还可以让学生课后查阅资料.了解到水在 0~4℃时是热缩冷胀的;水的凝固点较高,水的凝固点与沸点温差不大,测量范围小;水热膨胀的性质;制作的温度计灵敏度低等.)
  问题5:(出示常用温度计)常用温度计的结构上有什么特点?有哪些好处?使用的液体有哪些?各自有什么优点?
  问题6:根据温度计的结构和原理,该如何正确使用温度计?
  3 依据教学目标,设计“非严谨”的对比实验,让学生能更深刻地理解相关知识
  常规的教师演示实验,要求教师按照正确的、严谨的步骤进行,会得到正确的现象和结论,学生很容易形成正面的思维,可是一旦作业中遇到问:①实验过程中某步骤不严谨,会出现什么现象?②出现某些异常现象是什么原因?学生就会出错,因为学生没有实际经验和体会.解决此类问题的好方法就是做不按正确步骤进行的“非严谨”的对比实验.   例3 研究“平面镜成像”的实验中,大家都知道,实验成功的关键在于平面镜必须竖直放置.在引导学生完成正确的演示实验,观察现象,得出正确结论之后,还可以要求学生将平面镜稍倾斜放置再来做实验,观察现象,发现问题,并分析原因.
  例4 研究“动滑轮的省力效果”实验中:
  先用来做实验的动滑轮是非常轻质的,根据得出的三组数据得出了“使用动滑轮可以省力一半”的结论.
  之后,又用一个很重的动滑轮(与被拉物体一样重)来做实验,结果读出的拉力与被拉物体一样重,结果让学生傻了眼,抓住契机,让学生找原因.面对具体的实物,结合数据,学生一下就找到了原因,并且懂得了动滑轮省力一半是有条件的,在叙述结论“使用动滑轮可以省力一半”时,“可以”二字不能少.
  该过程中及时地进行了“正确严谨”与“非严谨”实验的对比,不仅加深了学生对问题的深入理解、扫清了作业中常见的障碍,也为后来的滑轮组的学习,机械效率的学习打下的基础,扫清了障碍.
  4 開发适合本校情况的实验课程资源
  实验所用的材料是学生所熟悉的,就会使学生感觉到亲切,较容易克服思维障碍,能较好的达到实验的目的;如果实验所用的仪器是学生亲手制作的,那么不仅能培养学生的动手能力,而且还能帮助学生建立起牢固的相关物理表象,敏锐地洞察其中发生的物理过程,使学生对知识的理解更加透彻.
  利用塑料尺可以研究“声音产生的条件”;利用梳子和塑料片可以探究音调与频率的关系;利用一支铅笔可以探究“压力效果与哪些因素有关”;利用教室里的门窗的开和关可以来体会“力的作用点的不同对力的作用效果的影响”.
  将空的易拉罐在酒精灯上烤上五分钟,倒扣在装有水的盘子中,易拉罐迅速被压瘪的强烈观感与巨大声响,可以让学生深刻体会大气压强的存在和巨大;利用两个长纸条往中间吹气,一个饮料瓶两支吸管演示喷雾器,都可以用来研究“气体压强与流速的关系”等等.
  在学习音调一节内容时,取几个相同的啤酒瓶,调节瓶中的水量,分别用敲打和吹的方法使之发声,研究振动发声的规律;利用两只纸杯和一根细线能做出“土电话”,用来研究固体传声;利用一个普通的塑料饮料瓶,在侧壁不同的高度开上几个小孔,灌满水后可演示液体压强与深度的关系;利用冰矿泉水瓶可以来观察水蒸气的液化现象等等.这些简单易得的器材做的简单实验,能激发学生对新知识进行探究的兴趣和热情.
  5 对某些实验现象不明显的实验进行改进
  实验应该做到:确保实验成功,实验的现象清楚,每个学生都能观察到.有些实验却不容易成功,或者实验现象不是很明显.我们改进原有的实验方法,以达到让学生更容易接受的目的.
  验证声音的传播需要介质的“真空罩中闹钟”实验,有些学校没有配套器材或抽气筒效果不好,再或者根本没有真空罩,造成实验现象不明显,或者根本不能完成实验,达不到教学目的.为此,我们对实验进行了改进,使得实验能得以顺利完成,而且现象明显.方法如下:
  (1)取一个较大口径的医用注射器,拔出活塞,取下橡皮针孔帽;
  (2)用一根细线的一端系住一个小的电子手表(手表直径比注射器内径小),将细线的另一端从注射器筒口穿入,从针孔穿出;
  (3)使电子手表闹响,利用细线将手表拉至注射器内针孔处;
  (4)插入活塞直至注射器筒内底部,排尽筒内空气,针孔处盖上针孔帽;
  (5)用力向外拉活塞,这一过程中会听到闹铃声逐渐减小;
  (6)去掉针孔帽,重新听到闹铃声.
  这样改进后,不仅实验器材简单,所有学生在生活中就能找到,而且每个同学都能做,实验效果也极好.
  6 利用多媒体改进物理实验
  多媒体技术的普及为物理教学提供了全新的技术手段和教学平台,并使物理实验教学的现代化特性得到进一步发挥.不容易操作、不能在普通实验室完成的实验,利用多媒体改进物理实验的手段,实现了优势互补,相得益彰.
  各种电表的表盘刻度学生很难观察清楚,可利用投影等方式,使观察主体在银幕上形成放大的像,使学生能方便地观察到各仪器的实验细节,增强了实验效果.
  “焦耳定律”的实验,既不容易在课堂上操作,耗时又长,采取的方式是,在专门的实验室,几位同学和教师协作完成该实验,并且将整个实验过程摄像,然后在课堂上播放,播放的时候,由参与实验的同学进行讲解,直观又方便,教师一旁提供必要的指导.
  测定大气压的值——托里拆利实验,由于水银(汞)有毒,不能在课堂上做实验,而不做实验又很难理解.借助实验过程的录像,既解决了难题,又直观,教与学都显得容易多了,教学效果得到了保证.
  参考文献:
  [1]苏明义.新版课程标准解析与教学指导 初中物理[M].北京:北京师范大学出版社,2012:171-178.
  [2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[M].北京:北京师范大学出版社,2011.
  [3]朱寿领.物理教学中如何培养学生的实验能力[J].中学物理,2016(2):41.
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