展实验魅力 促学生主动学习

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liqihua2009
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  中学物理课程标准强调:要重视实验教学,教师除了利用已有的实验资源完成规定的实验任务外,还应该积极开发新的实验项目和课内外小实验、小制作,在实验教学中既要提倡运用现代信息技术,又要重视和发展传统的简易的实验手段和方法,自己工作的特点是经常参与听课、评课,所见到目前中学物理课堂教学现状是:课堂演示和学生实验相对弱化,利用媒体课件代替实际实验普遍存在。
  物理学科最具有实验特色,与日常生活、生产实际联系最密切,物理课堂教学中可用各种实验创设情景、设置悬念,有趣的实验会使学生产生“好奇与惊讶”,会使学生对要学的知识产生浓厚的兴趣,我们既提倡用多媒体技术模拟实验、用DIS实验平台指导学生做各种探究实验;又要发扬坛坛罐罐做实验的好传统,利用身边随手可得的物体,指导学生设计、制作一些课内外小实验,小实验简单易做、现象明显,既能激发学生的求知欲,又能培养学生的动手能力,使学生切实感到物理是真实的、有用的;物理知识就蕴含在自己的生活中,本文将根据自己的所见、所闻及教学所用、所感,从操作层面上谈谈运用小实验、小制作创设物理情景,设置物理问题、引导学生主动学习的做法和感悟。
  1、借实验激兴趣
  爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”,可以让学生自己动手制作小实验激发兴趣、发现问题,明确探究的目的与方向,而且小实验的成功既锻炼了学生动手能力,又让他们获得成功的喜悦。
  案例1 在学习《磁场对电流的作用》内容时,我先将准备好的实验材料(图1)发给学生,一节干电池、一块圆柱形磁铁、一块圆柱形铁块、一段金属裸导线做成的闭合线框和一段金属裸导线做成的不闭合线框,让学生亲自动手实验:按照图2组装一个“电动机”,当学生用不闭合线框依图2搭在电池上,线框不动;而用闭合线框依图2搭在电池上,线框真的转动起来,当把图2中电池下的磁铁换成铁块线框又不动了。
  该现象令学生既困惑又惊奇,连那些平时不喜欢物理的女同学也兴趣大增,急于想知道其中的奥密,此时他们会主动寻找:①两线框的差异并进一步思考,发现不闭合线框不能形成电流,闭合线框能形成电流,②磁铁与普通铁块的差异,一个有磁场,另一个没磁场,通过对这三种现象分析与综合,初步得出:线框中能形成电流,并且这个电流要处在磁场中,线框才会转动起来,顺着“能形成电流的线圈为何会转动呢”这个台阶,学生会主动探究《磁场对电流的作用》规律,学生动手实验激了起他们的强烈兴趣,这样去主动学习磁场对电流的作用知识,效果好,印象深刻。
  2、借实验置“悬念”
  如何在课堂上牢牢吸引住学生的注意力,使学生具有持久的学习动力?借实验情景设置“悬念”,是集中学生注意力的一个直接、有效的措施,用“悬念”吊足学生的胃口,用“悬念”激起他们的学习动力。
  案例2 学习“自由落体运动——学习包”内容时,上课一开始我就神秘的对学生说:我研制了一种新仪器,可准确、快速测同学的反应时间,接着用一把看来很普通的塑料直尺给学生测量反应时间,并根据学生握住尺子的位置,立即说出其反应时间,师生之间的互动演示会让所有学生感到好奇,然后让学生仔细观察尺,发现上面多了时间刻度(图3),并声明:教师不是江湖骗子,这些刻度都是经过科学计算后标上去的,怎样计算出来这些时间刻度值的呢?便是设置的悬念,学习包的一项作业就是自制这样的尺,给别人测反应时间,此悬念给学生学习注入了动力,理解了自由落体规律后,还要去算时间、标刻度,既动脑又动手,学生的探究学习的过程从课内延伸到了课外,在学习包的交流、展示活动中,学生用自制的尺给别人测反应时间时,充满着喜悦和自豪。
  案例3 在《多用表的使用》一节教学中,大部分教师都是按教材的编写顺序,在讲了多用表测电压、电流、电阻的原理之后,安排一节实验课,让学生用多用表去实测电压、电流和电阻,这节实验课学生兴趣不高,不到十分钟,学生就测完了,其余时间就无所事事了,我对这节课进行“悬念”式处理;课前每个实验桌上放多用表、“2.5 V”的小灯泡、干电池、滑动变阻器、电键各一只,导线若干根,上课后请学生用所给器材按要求连接一个实验电路,让灯泡发光,学生信心十足,很快连接完毕,可是大部分小组闭合电键后灯泡就是不亮,这究竟是为什么呢?
  原来我事先将约三分之二实验小组的器材设置一些不同的故障,(电池老化、导线短路、灯泡短路或断路等)为何小灯不亮?电路中有什么故障?如何手中的多用表快速查验?学生们带着这些悬念,兴致勃勃的思索着、交流着多用表的测量功能,不断地争论、共识、变换档位检测,当小组集体检测到故障元件,到老师处调换,终于让电灯发光时,高兴地互相击掌、拥抱、欢笑,在检测电路故障过程中,多用表的使用方法熟练掌握了。
  3、借实验显矛盾
  学生在初中学习了物理知识,在生活中也积累了物理知识,但由于局限性和片面性,头脑中形成些不正确的观点,到了高中因思维深度、难度的增加,需要纠正学生原有的不正确的思维定势,若靠教师讲解、说教,纠正错误的思维定势,往往事倍功半,效率不高,借助于明显可见、客观存在实验现象呈现矛盾,聚焦矛盾;让学生带着矛盾去探究新的知识,能增加探究学习的热情和投入,显著提高学习效率。
  案例4 在高一学习“共点力的合成”规律时,学生头脑里原有标量合成规律,课堂上我先做演示实验;取一个重约5N并系两条细线的重锤,先用一只DIS力传感器(或弹簧秤)将其悬吊,屏幕上读出传感器读数,即重锤重力大约是5 N,再用两只DIS力传感器互成一定角度将重锤悬吊起来。屏幕上读出两只DIS力传感器的读数,两传感器读数之和明显不等于原来一只传感器读数,与学生原有思维定势(标量的合成)有了冲突,学生会对此感到疑惑,主动寻找新旧知识矛盾的焦点:标量——矢量,从而主动去探究“共点力的合成”规律,学习矢量的合成法则,并通过实验去验证。
  案例5 学习《闭合电路的欧姆定律》时,由于在初中形成思维定势——在电路中电源两端电压保持不变,如何能改变这种错误思维呢?我在黑板上用磁性电路元件连接如图4所示电路,先让学生猜想,随着接通小灯泡数目增多,灯亮度如何变化?(多数猜亮度不变),再让学生观察实验现象(灯泡亮度会逐渐变暗),让学生产生冲突疑问。
  我又利用图5中电路,用一节干电池小灯泡正常发光,再串联上一节较旧的干电池,让学生猜想闭合开关后小灯亮度怎么变化?学生基本上都猜变亮,实际闭合开关后小灯泡不但没有变亮反而变暗,学生会感到意外,又和初中形成思维定势产生冲突,顺势引导学生探究电路中电流与电动势、内电阻、外电阻之间关系,进而归纳出“闭合电路的欧姆定律”,学生学习积极性高,效益好。
  4、借实验强刺激
  心理学研究表明:“人都有追求刺激的本能,良性的刺激能够激发人的潜能”,人类的兴趣与好奇心紧密相联,培养好奇心的关键在于使新信息的刺激出乎学生已有的认知结构 之外,出乎学生的意料之外,惊险和亲身体验的实验现象能紧扣学生的心弦,激发学生的求知欲,让学生对于新知识的学习印象深刻,终生难忘。
  案例6 在学习“电荷间的相互作用”时,我利用范德格拉夫起电机演示高二物理第一学期(试用本)(上海科学技术出版社)33页图8-13“电发”现象,惊险刺激,永生难忘,(演示时可先找一位头发长些的男同学配合,再找一位齐耳短发的女同学配合,配合实验的同学要站在木凳上,并让投影仪的光线照到配合实验同学头发上,只要空气较干燥,效果会很好)进而引导学生思考“电发”形成的原因,交流讨论,该现象不仅可以证明电荷间存在相互作用,在启发学生如何形象描述电场时,还可以借助这幅图景,甚至这个刺激可能会改变学生学物理的观念。
  案例7 在学习“静电的利用与防护”时,我利用“高压感应圈”模拟“闪电”现象,两电极间发出强烈的电火花和噼里啪啦声音,演示效果非常刺激,由此引导学生探究静电现象及其防护、利用,每次我演示这个试验,课后都会有好几位男同学找我讨论闪电成因,还有学生上网下载各种闪电、避雷针资料与我探讨,兴趣会持续一段时间。
  5、借实验激竞争
  高中学生处于青春期,有较强的好胜心,充分利用好胜心理的积极作用,摆开实验擂台,让学生积极参与,亲身体验,但获胜的结畀往往令他们意想不到,通过学生PK实验创设教学情境,引出物理问题,充分让学生感受物理知识的魅力,提高学生学习物理的兴趣。
  案例8 在学习《力的分解》一课内容时,我事先在教室内放一木箱,木箱内可放置大约一百千克的杠铃,上课后先摆擂台:谁能移动这个木箱?一位好胜男生先来打擂,结果男生用尽全身的力气也没推动,再上来全班公认力气最大的男生来推,也只推了一点点;然后我拿出两块用合页相连的长木板,构成一个人字形,置于墙壁和木箱之间,请一位瘦弱的女生往人字形板的顶端一按,木箱被轻而易举地推动了,比赛的结果完全令学生意想不到,教室里一片轰动,极大地激发了学生的兴趣,在这个兴头上我又设计了一个问题链,引导学生层层深入去探究力分解的依据、规律、计算方法。
  问题1:借用木板后力的作用效果发生了那些变化?(力的作用效果放大了,力的作用方向改变了)
  问题2:人向下的压力产生了什么作用效果?与箱接触的板端产生了什么作用效果?(力应依据作用效果分解)
  问题3:两个分力依据等效替代可以合成一个合力,一个合力依据等效替代可以分解成两个分力吗?分解力应遵从什么规律?
  问题4:作用在“∧”字形板上端向下的压力,为何能在下端产生这么大的水平推力?
  到此为止,学生不仅通过自主学习理解了“力的分解”的概念、规律和计算方法,而且体验了物理知识的实用性。
  案例9 在学习圆周运动的向心力内容时,我用“巧移乒乓球”的小实验摆擂台,把装有乒乓球的玻璃罐头瓶倒扣在讲台上,要求PK者手拿倒置的瓶子,瓶口始终向下并且不能用任何东西遮挡,连同瓶内的乒乓球一起移动到最后一排同学的课桌上,(有的同学可能会做,但是如果移动瓶子的时候不能始终保持瓶有足够的转速,或转的快慢不均,乒乓球就有可能离开了瓶壁从瓶中掉下来的),转动的罐头瓶中乒乓球为何不下落?神奇!借此引入向心力的学习,学生们会很兴奋,难忘,课后还会去主动练习,这个小实验比过山车、水流星更具有可操作性,学生回家方便试验,通过引导学生分析乒乓球受力,找出球不下滑的原因,建立力的空间关系,(力的空间关系对学生是难点)实实在在让学生体验向心力的存在,促使学生主动学习,效果之好是不言而喻的。
  案例10 在学习失重和超重的知识时,我用“谁能让台式体重计(数字式)示数最小”的比赛导入,取一台数字式台式体重计放在教室讲台边,请一位体格魁梧的男同学,一位瘦弱的女同学参与比赛,比赛规则是:人站在体重计上,可以做各种动作,但双脚不得离开体重计,谁能让体重计的示数最小,(让班长做体重计的读数者)则为比赛的优胜者,下面的同学选择自己猜想出的优胜者,并支持他(她),比赛结果“快速蹲下的男同学可使体重计示数最小”令学生感到不可思议,体重计的示数为何一会儿大于人的体重,一会儿远小于人的体重?为何人体向上站立过程中,体重计的示数既能大于体重也能小于体重?下蹲时亦然?这一连串的问题成了学生专注探究的方向。
  6 在创新实验时应注意的几个问题
  6.1 要明确实验创设物理情境的目的性和针对性
  课堂实验的目的主要是为了给学生创设新奇的学习情境,激发学生的学习兴趣,不管设计何种实验,都应使设置的问题情境指向本节课教学的核心内容,因此教师要根据不同的教学内容,采用不同的实验方式和内容,找到关联密切的实验情景,让学生的学习一开始就有兴奋点,入题自然,明确探究新的知识方向和途径,便于新知识的感知、理解和应用。
  6.2 实验现象要注意新颖与悬疑、趣味与问题的结合
  在设计实验时,要注意实验形式多样,实验现象新颖趣味,但更要注意的是实验引出哪些值得学生探究的问题,实验现象不能只有“热度”而没有“深度”,要让实验引出疑问、惊奇,诱发学生强烈的参与意识,还应充分预设实验导出的问题链,使问题层层递进,预设的问题应能牢牢抓住学生的注意力,能调动学生积极思维,才会有好的教学效果。
  6.3 要注意实验过程的可操作性与安全性
  设计的小实验、小制作要简单易行、便于操作、现象明显,利于课后重复,回家自主练习,获得成功的喜悦,让学生在愉快和趣味中轻松学习,实验前教师要精心准备,反复试验,保证实验器材的可靠和实验现象的明显,确保实验一次性成功,特别是准备具有冒险性、刺激性实验时,安全是第一位的,每一个冒险的环节,教师都要亲身体验,保证做到既刺激又安全。
  6.4 设计小实验、小制作要贴近学生生活,贴近学生实际
  要选择联系生产、生活实际的实验加入课堂教学,实验操作最好需要同学间配合才能完成,既培养合作能力,又拉近物理学习与生活之间的距离,让学生感受源于生活的、真实的物理,切实体会到物理是有用的,努力实现从生活走向物理,从物理走向社会的新课程理念。
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