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第7章 物理实验教学的方法及模式(1)

加强物理实验课的几点做法

普通中学的物理教学仪器设备远远跟不上形势的要求,特别是学生实验更差。教材中每个学生实验所需的器材不到十套,再加上每班人数多(50人左右),因此每进行一个实验,每组人数达5-6人。这样,在开展学生实验教学时,在实验室里总是老师指挥忙,学生纪律乱,实验效果差。为了扭转“忙、乱、差”的不良局面,努力提高教学质量,湖南省长沙市七中彭长春老师总结采取了以下几点做法。

两个实验同时开

比如在进行“游标卡尺和螺旋测微器的使用”实验时,把同学们分成两半,一半同学做游标卡尺的使用实验,另一半同学做螺旋测微器的使用实验。上第二堂课时,两组互换。由于把一个班的同学分成两半进行两个实验,因此两个人能用上一套实验工具,而且不必要到实验室去,就可以坐在教室里做。这样,人人有事干,个个动手做,研究气氛浓,实验效果好,老师指导也比较方便。

又比如在进行示波器的使用和用电流表测定电源的电动势和内电阻的实验时,也是将这两个实验同时开,一半在实验室里做前一个实验,另一半在教室里做后一个实验。不过,做这样较复杂的实验,就需要实验室的同志协助组织,或预先在同学中培养几个小先生协助老师指导实验,代替老师解决和处理一些实验中的疑难问题。

练习课和实验课同时开

如在指导做研究匀变速运动的规律、电源的输出功率、电流表改装成伏特表等实验中,由于我们实验室缺少打点计时器、电阻箱、电源等重要器材装置,要想让学生两个人做一套实验是不可能的事。为了达到实验目的,提高学生的实验素养和动手操作的能力,把一班的学生分成两半,一半由老师带入实验室指导进行实验,另一半留在教室里做我预先准备好的练习题(练习题最好像考卷一样,刻印发给学生用)。上第二节课时,再互相轮换。这样做,也不多占课时,又不影响教学进度,两全齐美。

因陋就简,增添器材

比方做单摆的振动周期实验,要做到两人一组进行实验测定,我们学校现有的设备也是有困难的。没有这么多铁夹、铁架台和米尺,秒表也只有两个,电钟也坏了。为了做好这个实验,我发动同学自带皮尺、卷尺和手表。自做一些穿孔的土泥、水泥球,或将钠原子模型的橡皮球拆下,用线穿着做单摆。在实验室的墙壁上相隔一定的距离钉上钉子,代替了铁架和铁夹,学生同样做得津津有味,学得生动活泼,实验效果未减。

走出去,与兄弟学校互通有无

有的实验器材,教师无法自做,学校经费也不够,一时无法买到,就采取走出去的办法,到附近的兄弟学校去借。比如在做电磁感应现象的研究实验时,为了实验两人为一组进行实验,就到附近的兄弟学校借来了原、副线圈,灵敏电流计,磁棒器等器材,安排了20多个小组,让同学较好较快地完成了实验任务。不过这样做,仪器要借要还,老师要辛苦些,麻烦些,但是保证了实验的圆满进行。

以上几点做法,能够使我们的教学面对现实,因陋就简,不因为学校的仪器设备不够而影响实验教学的开展,同时它能使学生积极参加实验操作,人人动手做,个个有收获。

物理实验的逻辑教学法

运用逻辑教学法是引导并教会学生正确地思维和运用思维方法去理解和掌握知识的教学法。

中学物理教学中常用的几种逻辑教学方法有比较法、归纳法、演绎法和分析综合法。在物理教学中,运用逻辑教学法来进行实验教学,能使物理实验淋漓尽至地发挥出它应有的作用。

上海市第四中学童稚强老师就八年级物理光的初步知识二章的演示实验和学生实验介绍了运用逻辑教学法来提高物理实验的教学效率的做法:

比较法

比较法是运用比较对象之间的异同点来认识物体的物理性质的教学方法。在物理实验教学中常要用到这一方法。例如:为了让学生牢固掌握镜面反射和漫反射的知识,我在授课时做了“在黑暗的房子里,桌上立着一平面镜,镜子后面是白色的墙(或白纸)。用手电筒正对着镜子和墙(纸)照射,从旁边看时,会发现墙(纸)被照亮了,而镜子却显得很暗”的实验。启发引导学生仔细观察,比较出镜面反射和漫反射在条件、特点、原理等方面的异同点。通过比较使学生认识到比较对象在现象上的差异点和共同点,而且理解比较对象在本质上的差异点和共同点,掌握事物的独有特征。因此,运用比较法进行实验教学是指导学生深入学习好物理概念和规律的重要途径。

归纳法

归纳法是在教学中从具体实例(包括实验等)出发,通过抽象概括得出一般的结论或原理的教学方法。例如:在讲授“光的折射”时,我用全反射演示仪显示了光从空气斜射入水中和光线从水斜射入空气的实验。还用光具盘演示一束红光从空气斜射入玻璃砖及水波开展讨论,从实验的事实出发抽象概括出光的折射定律。为了更好地运用光折射定律来判断介质,还高度概括出了“无论是入射角还是折射角,角大的就是空气”的规律。当用它来解有关问题时,广大学生都感到得心应手,应用自如。因此,在实验教学中运用归纳法可以活跃课堂气氛,培养学生归纳概括的能力,发展了智力。

演绎法

演绎意为“引申”,是从一般之中引申出个别的思维过程。演绎法是从物理概念和规律出发推导出新知识的一种逻辑思维教学法。这种教学法有较强的说理性,能使学生对建立的新概念、理解的新知识感到确信无疑,还可以帮助学生判断模棱两可难以决断的问题,学会思考问题解决问题的方法。例如:在上“光的反射”一节时,通过演示实验,在归纳出光的反射定律的基础上,做了当光线沿法线方向直射入平面镜时的实验,还做了入射角逐渐增大和减小时的光的反射实验。推导出“光沿法线方向直射入平面镜时,入射角为0°反射角为0°;当入射角逐渐增大,反射角也随之增大,入射光线和反射光线逐渐偏离法线;当入射角逐渐减小,反射角也随之减小,入射光线和反射光线逐渐靠拢法线”等知识。又如:在学生做了“研究凸透镜成像实验”总结出凸透镜成像的三种情况后,我再叫学生做了将蜡烛由2倍焦距以外逐渐向焦点靠近和将蜡烛由焦点逐渐向2倍焦距以外移动的过程中像的大小和像距变化的实验,推理出:“在凸透镜成像的实验中,当物体从2倍焦距以外逐渐向焦点移近时,像变大像距变大;当物体由焦点向2倍焦距以外移动时,像变小像距变小”的知识。为了让学生弄清“用照相机拍摄远处物体,要在照相感光片上得到清晰的像小一些时,镜头应往里缩,离胶片近一些;用照相机拍摄近处物体,要在照相感光片上得到清晰的像大一些时,镜头应往外伸,离胶片远一些”和“用幻灯机映出的像要变大,应该将镜头与屏幕间的距离调得远一些,同时还应该将幻灯片(物体)与镜头间的距离调得近一些,才能使银幕上的像变得更清晰”等易混淆的难题,我也启发学生用实验加以验证引申。

分析综合法

分析是把对象整体分解为各个部分加以考察研究的方法;综合则与分析相反,它是在分析的基础上,把对象的各个部分联结为一个整体,在“诸多关系的总和”上、“多样性的统一”

上来把握对象的本质规律。把这种思维方法应用于教学之中就叫分析综合法。它是物理教学中常用的一种教学方法。例如:在研究了小孔成像平面镜成像和凸透镜成像的实验后,我启发引导学生对上述实验中所成的实像和虚像进行分析,综合出了:“实像是由实际光线会聚而成的,是光屏可以接到的倒立的像;虚像则不是由实际光线会聚而成的,是光屏接不到的正立的像。”通过分析综合学生感到一目了然,牢固树立了这些概念。

总之,逻辑教学法是理解知识、发展智力的科学的教学方法。正确地思维是理解和掌握知识的前提,也是发展智力的重要途径。运用逻辑教学法去指导物理实验,将基本的和特殊的物理现象尽量地显示出来,可以更多地挖掘出更丰富的感性材料,为学生思考问题形成概念、掌握规律打下基础。学生学会正确地思维和正确运用思维方法扫除学习障碍,将感性认识上升到理性认识,通过科学抽象,顺利地形成概念和规律。由于结论是学生自己得出的,印象较为深刻,获得知识也更为巩固,大大提高了教学效率。

加强物理分组实验教学

物理学是一门以观察、实验为基础的自然科学。学生分组实验是初中物理教学的一个重要组成部分,它“对培养学生的观察和实验能力、实事求是的科学态度、引起学习兴趣等都有不可替代的重要作用”。因此研究和把握九年义务教育初中物理教材中学生分组实验本身的特点,加强学生分组实验的教学,将具有十分重要的意义。河南省三门峡市实验中学张振海老师以此为依据作了分析说明:

“九义”新教材中学生分组实验的特点

(1)学生实验的比重有所增大

新教材中学生实验共19个,占实际授课时数(105课时)的181%,比原教材的1496%增加了314个百分点。

(2)在实验类型比例上,增大了探索性实验的比重

据粗略分析统计,原教材与新教材中均有19个必做的学生实验,其中探索性实验由原来的5个增加到8个。故新教材更加重视探索性学生实验,更有利于提高学生的学习兴趣和培养学生的创造能力。

(3)注重了基本仪器使用的教学

强化对基本仪器的操作训练,是培养学生实验技能的基础。新教材中的19个学生分组实验,其中有16个是以基本仪器的使用和以基本仪器为主要器材进行的实验,占分组实验总数的842%。几种基本仪器使用次数统计如下:刻度尺4次,弹簧秤2次,量筒1次,温度计2次,电流表4次,电压表3次,滑动变阻器5次。

加强学生分组实验教学的做法

如何在学生分组实验的教学中,培养学生观察和实验能力;培养实事求是的科学态度;使学生掌握科学的研究方法;激发学生的创造精神;真正体现出在物理教学中实验的基础地位和关键作用,都是我们在教学中需要不断探索的重要问题。现把我们在学生分组实验课中,进行的一些教改尝试及体会汇报于后。

(1)指导课前预习

教师根据教材内容出示预习提纲,让学生自学、讨论、质疑、完成适量的预习作业,并根据学生情况进行抽查。这样,使学生预习实验由被动变为主动,克服了盲目性,提高了预习效果。

(2)培训实验组长

我们把全班学生划分成若干个实验小组,对各小组的组长在实验前进行培训。这样,在做有一定难度的分组实验时,每组都有“小先生”指导本组实验。如学习使用天平的实验,要对天平进行调节,并识别砝码、游码的使用与读数,左盘、右盘、物体、砝码,不能乱拿乱放……由于操作复杂,往往造成一个学生做,几个学生看的状况,甚至许多同学长时间内还不会调节天平。通过“小先生”的作用,使绝大部分学生都有动手的机会,较快地掌握了天平的使用方法,培养了学生动手作实验的兴趣。

(3)进行装配实验装置的竞赛

教师根据教材内容和要求以及学生的实际,适当搞一些竞赛。对学生进行实验操作技能的训练,以解决动手能力差的问题。如在连接实际电路时,看哪位同学能最先认清连线的作用,并能做到最少和最短的导线把实验器材按要求连接好。以此来训练学生调节仪器、正确使用仪器进行实验的技能。

(4)一题多变,培养创造能力

如做“伏安法测电阻”实验时,我向学生讲,若在该实验中,只允许选用一只电压表(或一只电流表),但滑动变阻器的最大阻值已知(观察仪器名牌即可),你能想出什么办法来测出未知电阻的阻值?同学们想了许多行之有效的办法,创造性地完成了实验。可见,一题多变可培养学生创造思维能力和创造性完成实验操作的能力。

(5)改革实验考试

这是反馈实验课教学效果的一种重要形式。传统的试卷型考试容易导致学生重理论、轻实践的片面性,也容易造成老师上课讲实验,学生考前背实验等不利于培养学生观察、实验能力的现象。为改变这种状况,我们进行了对实验考试改革的有益尝试,即进行实验操作考试。考试不另行安排时间,每节课对5位同学进行随机测试。考察的内容主要是操作技能:如仪器的选择、安装、测量和读数,排除简单故障等。对每位学生可只考查实验操作的某一部分,考查时要求口答,又要求动手操作,成绩的评定按事先制定的评定量表和观察量表,教师依据学生的操作和回答,进行综合评分。这样,一学期中每位同学都能参加一次考试,既没有加重教师负担,又引起了学生的重视,有利于不断提高实验技能。

总之,新教材加强了实验教学,对每个学生实验的观察能力和实验能力的要求明确、具体,这是一个显着特点。我们在教学中要紧紧把握住这个特点,突出实验的地位和作用。通过实验引入概念;通过实验得出规律;通过实验检验猜想;通过实验发展新知。总之,通过加强学生分组实验的教学,帮助学生建立物理模型,加深对物理知识的理解和巩固,培养学生的动手动脑能力和创造能力,切实提高初中物理教学质量。

相同实验的不同教法

使用相同的器材,做相同的实验,若采用不同的教法,效果会大不相同。对此,泮隆昌老师在初中物理教学中,做过一些有益的探索。

讨论实验法

讨论能强化信息对大脑的刺激,加强识记效果。对要求学生识记的实验,采用先讨论后实验的方法效果较好。教师先引导学生结合已有知识,讨论实验可能产生的现象,当他们各自坚持自己的观点谁也说服不了谁时,就急于观看实验来验证自己的推断。这时,教师再进行演示,就能吸引全体学生的注意力。如在演示电流的化学效应时,进行了对比实验。在九年级(4)班边做实验边引导学生细心观察两碳棒所产生的现象。在九年级(5)班,先启发学生对讨论两碳棒可能产生的现象,学生有的说两碳棒不变色,有的说跟电池正极相接的碳棒变红色,还有的说跟电池负极相接的碳棒变红色。当学生争论不休时,教师再进行演示,学生都非常认真地观察,对实验结果印象很深,记得很牢。教师结合化学课知识,解释其原理,效果更好。(附抽样调查表)班级教学方法测试内容巩固率

九年级(4)边实验边观察

九年级(5)先讨论后实验判断电流化学效应实验中变红色的碳棒跟电池哪极相接35%89%

变换方式实验法

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