初中物理实验有效教学探讨

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  基础教育课程改革的主要目标是让学校的课堂教学成为有效教学,从而提高全体学生的科学素质,所谓“有效教学”,根据《(基础教育课程改革纲要(试行))解读》中的理念,“有效”,主要是指通过教师在一段时间的教学后,学生获得具体的进步或发展,也就是说,学生有没有学到知识,学生学到多少知识是评价一节课是否成功的惟一标准。
  物理是一门以实验为基础的学科,大部分物理知识的学习都要通过实验来完成,《物理课程标准》也明确指出:“物理课程应改变过分强调知识传承的倾向,让学生经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识”,物理实验分为演示实验和学生实验,无论哪一种实验,都要让学生亲自操作,特别是演示实验,不能只是老师演示,学生也要参与,所以物理的大部分课程应该在实验室完成。
  物理实验课其实并没有理论中那么好上,有些实验课的课堂秩序和教学效果远远达不到课程标准的要求,特别是在生源相对较差的农村中学,一节课下来没几个学生能得出实验结论,根本达不到“有效教学”的效果,经过多年的摸索实践,我不断改进教学思路和方法,总结出了一套比较有效的实验课操作方法。
  1 课堂纪律
  说到课堂纪律,很多老师都深有体会部分学生厌学弃学,同时还以各种形式影响其他同学,甚至有和老师对抗的现象,极大地影响课堂秩序,特别是在实验室上课,更有大海放生鱼的感觉,部分学生不听老师指挥,整个课堂闹哄哄的,正常的教学计划很难实施,教学效果大打折扣,物理新课标倡导探究式教学,要求以实验为基础,让学生亲自探究主动获取知识,如果课堂纪律维持不好,一切都将成为空谈。
  《物理课程标准》的基本理念告诉我们,义务教育阶段的物理课程应以提高全体学生的科学素质为目标,满足每个学生发展的基本需求,这就要求老师不但要让厌学的学生不影响其他同学的正常学习,还要保证他们自己学有所成,有经验的老师会发现,跟他们讲道理,或叫家长来学校配合教学,甚至用惩罚和强压的手段,都无济于事,实际上,这些厌学的孩子并非天生顽劣,他们并不是生来就要和老师的课堂作对,他们厌学主要是因为课听不懂,没事做所以无聊,空虚、失落、厌学、弃学然后更加空虚、失落……如此的恶性循环制造了越来越多的后进生。
  解决物理课的纪律问题,我认为要做好三件事。
  首先,课堂要“有趣”,必须要调动学生的学习兴趣,让学生在物理课上获得成功感,通过一些现实生活中与物理有关的视频,动画调动学生的好奇心;用一些效果出人意料的实验吊足学生的胃口;用幽默诙谐的话语激扬学生的听课欲望;让学生学了物理后发现生活中的一些现象“原来是这么回事”,很有满足感。
  第二,课堂要“有序”,如果让学生拿着实验器材任意发挥,课堂肯定乱糟糟的,基本的实验步骤一定要定下来,该停的时候全班都停,该做的时候大家都做,课堂要做到收放自如,不能信马由缰。
  第三,要有“终极审判”,有部分学生也许由于长期散漫,无心问学,总是有意无意地破坏纪律,屡教不改,对这种学生,口头教育,或惩罚是没用的,这时我们可以把这部分学生分出来,其他的学生上课时这些学生由另外的物理老师带领在另一个教室上课,这要求同级的物理老师要齐心协力,互帮互助,相互之间要有奉献精神,同时还要得到学校的支持,学校更要制定相应措施对相关老师进行激励,针对后进生的教学,我们要设计比较基础的实验,解决基础问题,让学生获得成就感,对待后进生要像对优秀学生一样重视,让他们体会到老师的尊重和关爱,由于是小班教学,这些学生基本都能认真地学习,如果仍有个别极端的,就要求学校做出配合教育,课堂纪律要从第一节课开始抓起,对违犯课堂纪律的学生要有错必究,一错就究,决不姑息,决不拖延,让学生养成维护纪律的良好习惯。
  2 实验方法
  做实验需要先掌握实验方法、就好比当司机要先掌握驾驶技术一样,初中阶段常用的实验方法有控制变量法、转换法、实验推理法、等效替代法、建立模型法、类比法、放大法等,实验方法的教学要放在具体的探究活动中进行,离开了探究讲方法会使方法显得抽象,学生难以理解,每次讲方法前先要用问题作引导,让学生知道为什么要用这种实验方法,如:在《声音的产生与传播》中要学习放大法,可以提问:“敲击桌子有声音,但你们看到桌面振动了吗?”“怎样证明桌面在振动?”这时会有学生提出放一个乒乓球在桌面上,乒乓球会跳动,这时告诉学生,他们用的就是放大法,把桌面微小的振动用乒乓球的振动来放大。
  每当第一次接触某个实验方法时,最好能举多个类似的例子加以强化,巩固,例如:学习放大法时,可举的例子还有用乒乓球放大音叉振动;用两面平面镜加一束光证明按压桌面时桌子变形了;用一根玻璃管可以证明按压玻璃瓶时瓶子变形了(在瓶内装满红色的水)。
  有时一节书的知识要涉及多种实验方法,要一一让学生熟悉,如《声音的产生与传播》中除了放大法,还有实验推理法(探究真空不能传声),类比法(用水波类比声波),控制变量法(声音的传播速度与介质的种类和温度有关)等。
  《物理课程目标解读》把实验方法纳入了物理基础知识的范畴,足见实验方法教学的重要地位,实验方法的教学要作为一条主线始终贯穿在物理教学中,一遇到具体的实验探究,首先让学生分析用什么实验方法,要让学生像熟悉自己的双手一样熟悉实验方法。
  3 创设情境,启发引导
  德国一位学者就情境做过一个精辟的比喻:如果让你咽下15克盐,无论如何你难以下咽,但如果把15克盐放人一碗美味可口的汤中,你会在享用佳肴时,不知不觉中将15克盐全部吸收了,情境之于知识,犹如汤之于盐,盐需要溶入汤中,才能被吸收;知识需要融入情境中,才能被理解和掌握。
  生活情境在新课的引入、问题的提出、猜想与假设等教学环节中有重要的作用,恰当的情景在引入新课时可以制造悬念,激发好奇心,刺激学生的兴奋点,从而达到引人入胜的效果,实验前提出问题也要用到恰当的情境,比如:探究凸透镜成像规律前,让学生拿一个放大镜,先贴近书上的字,再看窗外的物,效果截然不同,这样便可以提出这个实验要探究的问题:“凸透镜成像规律与什么因素有关”,实验猜想环节不能毫无根据地胡思乱想,而合理猜想的获得必须依赖恰当的物理情境,如让学生猜想影响电阻大小的因素,如果没有情景的提示,学生很难将它与横截面积、温度等因素联系在一起,但如果把人走路时的情景与电流在导体中流动时受到的阻碍相类比,学生就能很快作出合理的猜想,如:水泥路比泥巴路好走;路走得越远人越辛苦;路越宽走得越自在,路越窄越不好走;太阳大时温度高,走得浑身是汗,不如在阴凉天气里走得舒服,电流在导体中流就好比人在路上走,相类比可以得出猜想:电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。
  物理课上使用的情境,根据其特点和用途,大致 分为以下几类:
  3.1不可思议型
  这类情境能制造悬念,让学生感到刺激兴奋,老师可以利用情境与生活常识相冲突来制造话题,引出要学的知识,例如:学习“液体的沸点”时,可以播放一段街头艺人“油锅取物”的录相,在滚烫的油锅里,放进一条铁链,然后表演者把手伸入油中把铁链取出,手却安然无恙,这个实验足以引起学生的尖叫,其实这里用的是油和醋的混合物,它利用了醋的密度大于油而沸点很低的特点,油漂在上面,醋沸腾时油跟着翻滚,其实油并没达到沸点,没有沸腾。
  不可思议的情景除了是学生很少见的现象,还可以将生活中司空见惯的生活现象稍加改变,也能冲击学生的视觉神经,达到意想不到的效果,例如:用吸管喝饮料是再平常不过的事情,在学习《大气压强》时,我准备了一瓶可乐,一根普通的吸管,让一位同学在讲台上吸,结果他吸了很久也没吸到饮料,台下一片惊讶,其实原因很简单,我已经在吸管中间钻了个孔!
  3.2熟悉而又陌生的生活情景
  生活中处处都体现着物理知识,很多生活现象大家看起来司空见惯,但对它里面的原理却未必知道,把这些生活中的场景以图片、动画或视频的方式呈现给学生,学生在有亲切感的同时也一定很想知道其中的奥妙,例如,在讲解电路的连接时,播放一段生活中用双联开关控制一个灯的录相:上楼时按开关开灯,到了楼上又按开关关灯,如果要大家把电路图画出来,大多数学生都不会,然后告诉大家这节课就要解开这个谜时,学生的求知欲望很快就被调动起来了。
  3.3令学生无从下手的问题情境
  有时为了给将要学习的知识埋下伏笔,可以事先提一个问题让学生解决,这个问题对学生之前的生活经验而言是有一定难度的,但学了相关知识后就能迎刃而解,例如,在探究平面镜成像规律之前,先提问:某同学站在教室外,现在要在教室里面测量该同学到窗户玻璃之间的距离,不准去外面测量,怎么办?面对问题,学生一般都茫然不知所措,这个情境与测量平面镜成像的像距如出一辙,学会了等效替代法,问题自然就解决了。
  3.4常见易懂的生活现象
  不可思议、无从下手的情境可以激发学生的求知欲,而简明易懂的生活现象也可以在物理教学中起到画龙点睛的效果,比如:学习“增大、减小压强的方法”时,问学生:切菜时发觉刀太钝了怎么办?去购物时发现购物袋太沉了怎么办?在学“增大、减小摩擦的方法”时,问:要让自行车刹车效果更好该怎么办?家里的门很难开,该怎么办?
  4 确保实验成功
  为了贯彻新课标“探究式”教学的思想,物理课本上设置了大量的实验,为实验教学带来很大方便,课本上很多实验做起来简单明了,但也有些实验的器材难找难搬,有的实验现象不明显,还有些实验的现象与需要的结论有一定的出入,部分实验还有一定的危险性,这些因素制约了实验的实用性和观赏性,另外,虽然教材里已经设计了不少实验,但还是有一些知识缺乏实验支持,为了满足实验教学的需要,教师还要做到以下两点:
  4.1改进课本实验
  例如:九年级物理《大气压强》这一节有一个大气压把铁桶压扁的实验,这个实验需要用到大型抽气机,有的学校没有这个设备,就算有现场做这个实验动静也很大_可以用生活中的常用物品作改进,达到的效果是一样的,找一个装过饮料的金属罐,在里面装点水,然后在酒精灯上烧,等产生大量白气后将罐口向下伸人冷水中,这时可以看到罐子很快扁了,同时发出“咔咔”的响声,《内能》这一节为了说明物体对外做功内能减少,课本设计了一个用打气筒向玻璃瓶内打气的实验,这个实验现象不太明显,而且有一定的危险性,如果改用矿泉水瓶子做实验,不但器材易找,操作也简单安全,效果还更明显,方法是用瓶子装一点水,拧紧瓶盖,然后将瓶子下半部分向一个方向扭,直到瓶子上半部分气压比较大,这时用指甲刮一下瓶盖,随着瓶盖的飞出,一阵浓烟从瓶口冒出,又如在《密度与社会生活》这一节为了说明密度与温度的关系,教材设计了一个实验,在室温下,吹鼓两个气球,分别把它们放在冰箱的冷藏室和炉火附近再观察现象,这个实验在教室可以说无法完成,其实只要把一个气球套在一个空的矿泉水瓶口,然后把瓶子浸入热水中,过一段时间观察气球的变化,然后再把瓶子浸在冷水中,过一会儿观察气球的变化,这样做器材简单,操作方便,效果明显,课本中还有很多实验,需要改进后才能真正满足物理教学需要。
  4.2自制教具增加实验
  课本里的实验虽然多,但仍有一些应该设置实验的地方没有实验,这时需要教师自己设计实验,实验的器材最好选生活中常见的物品,做起来简单,现象要明显,最好是学生也能亲手制作教具,例如:为了证明浮力产生的原因,可以用一个去掉瓶底的矿泉水瓶和一个乒乓球做实验,如图所示,先打开瓶盖,将瓶口朝下,放人乒乓球,然后向里面加水,发现球不动,然后拧上瓶盖,乒乓球自然就浮上来了,这样很形象地说明了浮力是由液体在物体上下表面的压力差形成的。
  
  另外,就算教材里对某个知识点已经设置了实验,为了加深学生对该知识点的理解,仍可以加一些自制的实验,如学习《大气压强》时,为了说明大气压的存在,可在装满水的瓶子上钻一个小孔,盖上盖子,此时水并不流出,但一打开盖子水就从小孔流出来了。
  5 检验学习效果
  实验教学由于其趣味性和操作性,课堂气氛通常是很热烈的,但一节课是否成功,并不是看学生有多兴奋,而是看学生有没有学到知识以及学到多少知识,有时候,热闹的场面是掩盖失败的一块遮羞布,为了不让我们的实验教学在热闹的掩盖下流于形式,我们一定要对实验课的学习效果及时进行检验,检验最好以题目的形式让学生作答,不要口头问“懂了吗”,在编制检测题时,要把实验方法、实验原理、实验操作细节、实验结论、实验误差及改进方法等内容都囊括进去。
  例如:检验《探究电流与电压、电阻的关系》这个实验时,以下内容应该考查:实验方法是什么?当电阻改变时,为了保证电阻上的电压不变,应该怎样操作?连接电路时开关和滑动变阻器要处于什么位置?电流与电压、电阻的关系是什么?能否说电压与电流成正比,电阻与电流成反比?怎样用图像表示它们的关系?实验时如果电压表读数接近电源电压,原因可能是什么?如果电压表没有读数,原因又在哪里?如果电阻两端电压较大,而电压表的大量程又坏了,小量程可用,能用这个电压表完成实验吗,该怎么做?检测的试卷一定要收上来批改,对于错得多的地方下次课集中讲解,少数人错的就课后找这几个同学补救,总之,一定要把教学效果落到实处。
  建构主义学习理论认为学生是学习的主体,学生在一定的情境下,组建自己能理解的知识体系,这也正是《物理课程标准》强调的教学理念,老师要多让学生动手,亲自探究,经历知识发现的过程,要准备充足的实验仪器,让每一个学生都能亲自动手实验,即使是演示实验也不例外,值得一提的是,中学生作为学习的主体,由于知识水平和自我控制能力有限,学习过程中不能放任自流,否则物极必反,课堂要活跃,但不能混乱;学生是主体,但不能乱来;老师作引导,但不是看客,物理实验课这出情景剧的精彩程度,取决于老师怎样给学生搭台,怎样引导学生入戏,提供怎样的道具供其演出,只要老师精心组织策划,充分调动学生的积极性,严格维持教学秩序,我们的实验课就能精彩纷呈,有趣更有效。
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