基于高中物理实验现象对学生知识网络形成的思考

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  实验在高中物理课堂的作用不可忽视,学生从实验现象中所获取的信息,自动进入大脑进行想象、分析、逻辑推导和总结,使学生从实验装置、程序、数据等各个环节进行分析,从而沿着实验的主线来学习物理知识,有助于学生对知识的搭建和知识网路的形成.实验现象,是学生对实验认知的开端,开启学生探索实验本质的第一步,在学生知网建设中起着积极的作用.本文结合学生对高中物理实验现象的观察,浅谈从实验现象切入对物理知识的分析,从而帮助学生形成科学、严谨的知识网络.
  1 实验现象对学生知网形成的意义
  物理实验现象,是物理知识最感性的外在表现,不仅可以唤醒学生的学习意识,还能使学生在对现象的探索中,逐步体会知识的形成过程,掌握知识的来龙去脉,积极主动对知识进行搭建创新,从而在观察、分析、吸收转化和归纳总结出,建立科学严密的知识体系.实验现象不仅仅指的是对实验结果的观察,还包括对实验装置、安装、实验步骤的先后、实验现象、实验数据和误差分析等各个环节,细心的学生会从中获取更多的知识,体会到其中严密的逻辑性,体会到任何一个细小的现象背后都需要有原因、有本质进行支撑.可见,学生对实验现象的分析,促进了学生对基础知识的梳理,推进了学生对现象本质的理解,有效促进了学生的思维发展,全面提升了学生的综合素质.因此,直观的实验现象在教学中具有非常的作用,教师要能够有目的、有计划地引导学生观察实验,在分析现象背后的原因的同时,形成完整的知识体系.
  2 实验现象对学生知网形成的策略
  2.1 问题情境中观察,目标性知网形成
  任何物理实验的操作都不是盲目的,都有一定的实验目的,那么观察也不是盲目的,要能够围绕实验目的来进行观察,唯有这样才能达到细致、深入、高效.在教学中,教师可以为学生创设一些问题情境,结合学生的“注意”规律,利用问题来引导学生的观察,从而获取较为准确的实验现象,为学生的思考确定一定的方向,实现对学生观察能力的强化和思维能力的培养.
  比如在学习“光谱分析”的内容时,学生要对光谱产生的条件、不同谱线的特征进行学习,那么教师就可以围绕这一目标进行问题创建,以引导学生的观察,避免学生在实验观察中的玩玩看看.
  问题情境:(1)观察明线光谱和吸收光谱的形成,分析产生的条件?(2)观察光谱管与低压气体放电管的构造,所产生的光谱有什么差异?(3)观察分光镜的构造,分析其在实验中的作用?(4)平行光管上的狭缝大小不同时,产生的光谱有什么不同?(5)观察日光灯下观察到的明线光谱?
  问题的抛出要具有灵活性,结合学生的操作、课堂生成灵活地进行给予,使学生既感觉不到问题带来的压力,又在享受实验带来快乐的同时,体会知识在实验中的存在与外在表现.学生在观察实验的同时,完成了一个个的问题,使学生对“肤浅”的现象有了较为“深刻”的认识,讨论起来有具体内容,一张清晰的知网便出现在了学生的大脑中.问题情境的创建,引导了学生的思维,降低了学生的理解强度,取得了不错的课堂效果.
  2.2 实践操作中观察,有序性知网形成
  学生在实验现象中获取信心的过程是由浅入深的,由外在的感性认识逐步过渡到内在理性认识的,这种有序性思维有助于学生对知识掌握的完整性.在实验教学中,要将实验的先后顺序与知识的前后顺序进行结合,使实验的编排符合学生的认识顺序,只有这样才能够让学生体会知识在其中的存在,知识之间的逻辑性,得出正确的实验结论,形成有序的知识网络,帮助学生建立由特殊到一般的思维顺序.
  比如在学习“电磁感应规律”的内容时,学生在初中对这个实验已经有了一定的认识,我们就可以在温习旧知识的基础上进行创新,利用不同条件下的对比实验来进行学习,以确保学生思维的层层推进.
  实验操作:(1)磁铁不动,线框运动,观察实验现象?(2)线框不动,磁铁运动,观察实验现象?(3)磁铁和线框以相同的速度一块运动,观察实验想象?(4)线框在匀强磁场中运动,观察实验现象?(5)线框不动,磁场变化,观察实验现象?
  实验顺序的安排推进了学生思维的进展,由简单到复杂、有特殊到一般,使学生的思考层层推进、层层上升,符合了学生对感生电流产生条件理解的逻辑规律,轻松地总结出了整个实验的结论:线框产生感应电动势的大小与单位时间内切割磁力线的数量成正比.学生在操作中的观察,促进了学生对不同现象的整合、分析,从而在多个实验现象中得出本质,准确灵活的理解物理知识点,使之生动地镶嵌在学生的知识网络中.
  2.3 对比实验中观察,敏锐性知网形成
  实验现象是知识外在的东西,学生对获取信息往往是粗糙的,既包含本质信息,又含有一些非本质的信息,需要对这些信息进行加工、筛选和整理,从而得出本质的物理知识.对比实验的引入,在比较两个实验异同的同时,实现了对实验现象的由表及里、去伪存真,训练了学生的敏锐的观察力,确保知识在网络中的准确性.
  比如在学习“大气压强”的概念时,教师从学生的生活中寻找素材,让学生观察“水杯-厚纸片”的实验,学生看到水杯倒立时,纸片并没有掉下来,从而感受到实验的新奇,从而产生“如果改变条件,纸片也不会掉下来吗?”这样的问题,顺势来进行对比实验.
  对比实验:(1)水杯中装满水,盖上纸片后倒立,观察实验现象?(2)在水杯中少量水或者不盛水,盖上纸片后倒立,观察实验现象?(3)用小刀在厚纸片与水杯口撬开一个小口,观察实验现象?
  实验的对比,使学生感受到了大气压的存在,对大气压的知识有了一个整体的认识.有的学生还利用这个知识解释生活中的一些现象:暖水瓶中有少量水时,塞上瓶塞放置一段时间后,瓶塞就不容易拔出来,这是因为里面压强变小了的缘故;如果将瓶塞拧出一个缝,就会很轻松的拔出来,这是因为气体从缝隙里进去,使内外压强相等了的缘故.学生对这一知识的发现非常兴奋,不仅建立了大气压的知识网络图,还拓展了视野,增强了学生观察的敏锐性、细致性和全面性.
  2.4 多元角度中观察,全面性知网形成
  物理知识又具有多面性,需要学生从不同的角度进行分析,才能全面具体地掌握知识.学生要积累大量的感性材料,才能在整合分析和归纳中得出物理现象的本质,对概念进行深刻理解与灵活应用,教师要避免片面的材料对概念的不正确理解,多利用变式的实验来形成不同的实验现象,使学生从不同的角度、不同的情况进行观察分析,从而确保知识网络形成的全面性.
  比如在对“力与运动”这部分知识进行复习时,教师就可以让学生观察力在生活中的存在形式,使学生体会到有些力可以改变物体的运动状态;有些力可以改变物体的形状;有些力却看不出事物的外在有什么变化,使学生从多个角度对力有所了解、有所感知,然后让学生对有关力的实验进行总结.
  实验总结:(1)石头、羽毛的同时落地证明了力在自由落体运动中的运用;(2)物体可以在细线牵引下做圆周运动,证明了圆周运动中力的运用;(3)天体之间的运动证明了力的存在.
  学生对实验现象的积累,使得学生对“力”有了较为全面的认识,认识到了自由落体运动、抛体运动、卫星运动和圆周运动都是力的存在与运用,学生在对物体进行受力分析的过程汇总,观察到了其中的相同点和不同点,由点到面地构成了力学的完整知识体系.学生对实验想象的积累,从中找到了相似的地方,从而得到了“力”在各种运动中的运用,在心中建立了解决“力与运动学”问题的思路主线,有效提升了学生解决问题的能力.
  总之,实验给学生提供了丰富的素材,只要用心观察就能从中获取更多的知识信息,增强学生对各个知识点的灵活性,确保学生对知识网络的良好搭建.作为一名物理教师,需要定向、有序地引导学生的观察与思考,锻炼学生的逻辑思维、推理思维和整合思维,使学生能够由“被动”搭建逐步转化为“主动”搭建,增强学生的综合能力,为学生的终身学习奠定坚实的基础.
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