如何培养学生物理实验课的探究习惯

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  物理是一门以观察、实验为基础的自然学科。观察、实验在物理研究中具有指导意义,在平时的教学中,应积极创造条件在实验室上实验探究课,让学生体会探究过程中所用到的控制变量法、图象法等科学方法。培养学生设计实验、动手操作、分析问题和交流合作等能力。
  人们求知识的过程,是一个不断破旧立新的过程。正是怀疑推动人们去思考,去探求未知的领域。所以善于疑,敢于疑,是走向真理的必经的阶梯。亚里士多德的落体学说,流传了一千八百年。伽利略敢于重新用实践来检验它是否是真理,从而推动了力学的发展。可见敢于质疑,才有希望打开真理的大门。电磁场、原子能的发现,相对论、量子论的提出,都是敢于疑,敢于探究未知领域的结果。疑是思之始,学之端,鼓励学生大胆质疑是十分重要的。
  下面就以《探究加速度与质量、力的关系》这个实验为例来阐述如何培养学生物理实验课的探究习惯。
  【课例片段】
  《探究加速度与质量、力的关系》
  教师:首先应该解决两个问题:一是F和m同时决定a,三个量同时发生关系该如何进行研究?
  学生:(引导)可以采用控制变量法,即在保持m一定的情况下,探究a与F的关系;在保持F一定的情况下探究a与m的关系,然后再综合得出三者之间的关系。
  教师:第二个问题是选择什么样的物体来研究,并如何测量或比较这三个物理量?也就是如何设计一个具体的实验来进行探究的问题,请大家展开讨论,并将初步的设想说出来,让大家一起来补充和完善。
  学生:实验设计方案。(必要时启发学生:考虑前面测定匀变速直线运动的加速度装置)
  教师:(组织学生对各方案进行可行性分析、评价,从中确定一种方案:木板—小车。如果气垫导轨数量够,就用气垫导轨做,或用斜面小车来做)
  教师:为了使小车所受的拉力约等于砂桶重力,以及如何消除摩擦力的影响,请同学们阅读课本第5自然段的内容。
  学生:(阅读课本)
  教师:怎样才能判断小车作匀速运动呢?小车如果越跑越快,或者推动后滑一段就停下,肯定都不是匀速运动。而是要在轻轻推动后它能一直滑动下去才趋于匀速,最后是让它拖动纸带,看打出的点是否均匀。
  教师:参考课本的介绍完成实验操作,两项实验分别做三次,一共打印出6条纸带,注意编上记号,同学们自行设计记录实验数据的表格,测量出数据并作出分析处理。
  学生:(完成实验操作)
  1.保持M不变,探究a与F的关系。
  2.保持F不变,探究a与M的关系。
  教师:请各小组将实验数据分析处理的过程和结果准备好,老师检查之后抽几个小组向大家汇报一下。(巡回查看,注意选取存在典型问题的案例和数据处理较好的案例)
  学生:学生汇报和展示自己的数据、分析处理的过程及结论。
  (老师指定的,具有代表性的小组发言。每个小组发言后进行师生共同评价,特别是对图象画的情况进行评价,引导学生今后应注意些什么)
  教师:根据各组探究的结果,我们可以总结得出如下结论。(学生回答,教师板书)
  1.当保持m不变时,a与F成正比。
  2.当保持F不变时,a与m成反比。
  教师:牛顿在进行大量的实验后,发现上述两个结论都是正确的,并综合得出:
  a∝ F∝ma
  【课例评析】
  学习物理并非只是掌握几个公式,而是要学会理性分析与思考。在本节课的复习引入上,注重引导学生通过理性的分析与思考,寻找运动状态变化与力、质量的关系,这是很有意义的。这可以帮助学生形成一个完整的知识框架,从根本上把握a、F、m三者的关系。
  本节属于实验探究课,但在探究的七个要素((1)提出问题、(2)猜想假设、(3)制定计划与设计实验、(4)进行实验与收集数据、(5)分析与论证、(6)评估、(7)交流与合作)中,本节课的设计不追求面面俱到,而是侧重于3、4、5、7四个要素。即根据本节课的特点,重点培养学生设计实验、动手实验、处理和分析数据、交流与合作等方面的能力。
  探究活动是一种新的教学模式,无章可循。这就要求我们教师要提高自身素质,要认真领会教材变动的目的,把握探究活动的目的。注重从学生已有的经验出发,精心设计课堂教学,合理设疑,营造一个有利于探究的教学环境;要求我们教师要融会边缘学科,以广博的知识去拓宽学生的视野,通过多方面探究活动获得新知并培养能力;要求我们教师应树立“授之以渔”的思想,在科学的探究过程中,摆正自己的位置。我们可以进行指导,可以参与,可以组织,但决不能越俎代庖。
  祝愿师生通过探究过程,能切实体会到探究真理的方法。
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