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[摘 要]实验因其直观性,对中学生特别有吸引力,它不仅生动形象,而且很具有说服力,可以把抽象复杂的物理概念简单明了化,因此,教师在平时的教学中应重视实验教学,以激发学生学习物理的兴趣,使学生真正理解和掌握知识,从而接受物理学科。
[关键词]高中物理;实验;教学方式
[作者简介]戴炳琳(1973- ),男,福建武平人,福建省石狮市永宁中学教师,学士,研究方向:高中物理。
物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学,物理概念的建立与物理规律的发现,都以实验事实为依据。实验因其直观性对高中学生特别有吸引力,它不仅生动形象,而且很具有说服力,可以把抽象复杂的物理概念简单明了化。因此,我在平时的教学中特别重视实验教学方式的改进,以激发学生的学习物理兴趣,使学生真正理解和掌握物理知识。本人总结自己多年的成功教学经验,认为改进高中物理教学方式在遵循趣味性的前提下,应以课本实验为基础,结合学生的知识体系和现实社会的客观情况改造课本知识,具体方式如下:
一、增强物理实验的趣味性
物理实验具有动机功能,可以激发学生的学习物理的兴趣,通过丰富多彩的教师课堂演示实验和学生实验、课外小实验,增强物理实验的趣味性,培养学生养成从观察、实验出发,探求物理知识的习惯,培养学生的动手和创造思维能力,从而提高学生学习物理的兴趣。
在课堂物理实验时,教师应创作一些可以活跃课堂气氛的趣味实验,例如在上“圆周运动”这一节时我们就可以做如下一个小游戏:桌子上放着一些乒乓球,不能用手拿,只提供一只一次性塑料杯,要求将乒乓球移到另一个桌面上而不能落地,在规定的时间内搬球多者获胜。当然,这个游戏就需要一定的技巧,但学生还是能想到用塑料杯倒扣住乒乓球,然后旋转杯子,让乒乓球在杯内作圆周运动,达到一定速度后,球便不会从瓶内掉下来,便可把球迅速地搬到另一个桌面上。学生在参与这个游戏的过程中,可能没有去考虑球为什么不会掉下来,但这个过程性体验对我们的课堂教学很有帮助,往往可以收到事半功倍的效果。
二、重视课本实验
高中物理书中总共有 16个分组实验,65个演示实验。但由于物理教学课时的限制,有些教师放弃了某些课堂演示实验,甚至一些必须由探究实验得出结论的新课,也被简单的“说过去”;有些教师认为“做好一个实验不如讲好一个实验”,变物理实验课为师生“纸上谈兵”课。其实课本实验可以煅炼学生的物理实验基本功,掌握和巩固物理实验基本功。
物理实验基本功是指实验的基本理论、基本方法和基本技能。实验基本功的训练主要是在高一阶段,教师要充分重视课本的每一个演示实验和分组实验,中学物理教学大纲要求的分组实验一定要做。
一方面,教师要注重演示实验的规范性。物理演示实验本身就是技能的展示,具有很强的示范性,教师演示时的一举一动会成为学生独立操作时的依据。教师做课堂演示实验前应先多次演练,力求操作演示规范、熟练、完整,确保课堂上效果明显,一次成功,使学生信服。对较复杂的实验,还可利用多媒体的仿真实验作为辅助,逐步展示真实实验的动态过程。
另一方面,在做分组实验之前,教师要求学生必须对本次实验原理、所用实验器材、实验步骤能清楚了解(当然学生能够自己设计出来的更好),要求每个学生都动手参与到实验操作中,并如实记录实验的原始数据,等等。这些分组实验对于训练学生的实验基本功、规范学生的基本实验操作具有重要作用。
例如通过“研究匀变速直线运动”这个分组实验,训练了打点计时器的使用方法,知道了两种打点计时器的工作原理和主要结构,学会了通过打出的纸带判断物体的运动状态,以及如何求解速度、加速度,会用有效数字表达直接测量的结果。学生拿自己辛苦劳动之后得到几条纸带来分析小车的运动,能更形象具体的理解物理规律,极大的提高了学生学习物理的信心和兴趣。
多做这些课本实验我们才能处理一些基本的实验数据和对常用的物理仪器熟练运用,熟练运用物理仪器是实验的基础,任何时侯都不过时。在这方面花些时间是必需的。常见的物理仪器有十三种,它们分别是:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧称、温度计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。这些工具的使用也是每年高考的必考题。纵观近几年的考题可看出,实验的考查更加全面,从实验电路图的选择到实验数据的读取以及实验步骤的完善和数据的处理,甚至误差的分析都有所涉及。其中实验原理是实验的核心,这就是今后物理实验命题的方向,因此在实验时要深挖课本上实验的设计思想,注重实验能力的培养。
三、改造课本实验
从这几年的全国高考理综实验题的设计看,全部题目都取材于课本中的学生实验,又比课本中的原实验有所加深、提升和变化。可归结为:高考物理在考查知识的同时,注重考查能力,通过考查知识及其运用来鉴别考生能力的高低,并把对能力的考察放在首要位置。目前,高考物理科要考查的能力主要包括以下五种能力:理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力、实验能力。考试大纲对实验能力做了明确的要求:“能独立地完成知识内容表中所列的实验,能明确实验目的,能理解实验原理和方法,能控制实验条件,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据,并得出结论,对结论进行分析和评价;能发现问题、提出问题,并制定解决方案;能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验。”
如在讲“全电路欧姆定律”这一节时,我们可以用“实验启发”:引入用二个电源,其中一个是两节1号干电池构成的电源,另一个是仪表上用的叠层电池。让学生用万用表测出两电源的电压,前一个电源约3伏,后一个电源约9伏,然后提出一问题,要学生猜想:小灯泡接在哪个电源上会亮一些?因为这以前学生学习的是部分电路欧姆定律,知道的是电压越高,电流越强,灯泡越亮!因此学生几乎异口同声地回答,接在第二个电源上的灯炮亮!这是教师布置的一个“知识陷阱”,然后把实验一做,结果与预想的相反,学生目瞪口呆,掉入“陷阱”,这时是教师协助学生发现问题、提出问题,并制定简单的实验解决方案的最佳时机。
我们在复习课时还可以从教材中选取一些典型的实验,在同一个实验中设置新情景,引导学生将已经学过的物理知识和实验方法迁移到新情景中,根据实验目的和提供的仪器设备,开动脑筋设计方案进行实验。既通过多种方案的设计、论证等思维活动,提高学生的实验设计能力,又通过实验操作验证设计得合理性,提高实验操作能力。
例如“电阻的测量”的复习可按以下方式进行,设置新情景,培养学生的实验设计能力。
(一)复习伏安法测电阻的实验
1.实验器材:待测电阻Rx(用电阻箱,阻值为5Ω),学生电源、电压表(量程3V,内阻约3kΩ)、安培表(量程0.6A,内阻约1.5Ω)、滑动变阻器(最大阻值10Ω)、开关各一个,导线若干。
由于电阻箱是精密的仪器,不能长时间通电。要求学生先设计出测量电路图,然后连接电路测量,最后通过测量结果分析安培表外接法和安培表内接法适用的对象。
大部分学生习惯的采用滑动变阻器的限流接法,从测量数据看,相比安培表内接法,安培表外接法测量出来的结果误差更小。
接下来把实验器材做了调整:
2.实验器材:待测电阻Rx(用电阻箱,阻值为150Ω),学生电源、电压表(量程15V,内阻约15kΩ)、安培表(量程100mA,内阻约10Ω)、滑动变阻器(最大阻值10Ω)、开关各一个,导线若干。
学生经过简单分析,还是采用滑动变阻器的限流接法、安培表外接法来测量,但是在调节电压时感觉调不动了,有不少学生有了疑问。教师可以适时指出,待测电阻的阻值是滑动变阻器的最大阻值的15倍,滑动变阻器的限流作用不明显了,提出用滑动变阻器的分压接法来调节待测电阻两端的电压。
教师在这里可以进行小结:对电阻测量的实验电路中,一般先设计“测量电阻部分”的电路(包括待测电阻、电压表、电流表,体现测量的思路),再设计“提供电源部分”的电路(包括电源、滑动变阻器、开关,提供电压和电流);从“测量电阻部分”来总结安培表的内接法、外接法的理论依据以及使用条件;从“提供电源部分”来总结滑动变阻器的分压、限流接法的理论依据以及使用条件。
(二)重点训练“测量电阻部分”电路的设计
1.如果知道电表的内阻,怎样计算电阻的真实值?如何使用伏安法测量电表的内阻?
2.如果没有电流表(或电流表不合适),而有两块电压表(已知内阻)应如何设计电路测量电阻?反之呢?
3.如果只有电压表和一个电阻箱,应如何测量电阻?反之呢?
总之,在物理教学中,物理教师应该重视物理实验,改进和创新物理实验,在课堂教学中教师应该使用一些精彩的语言活跃课堂气氛,使学生在乐趣中获得知识和巩固知识。从而培养学生喜欢上物理课,爱上物理课的学习态度和学习兴趣。
[参考文献]
[1]李新乡,张军朋.物理教学论(第二版)[M].科学出版社,2009.
[2]赵力红,臧文彧.高中物理探究性趣味实验(第一版)[M].杭州:浙江大学出版社,2002.
[关键词]高中物理;实验;教学方式
[作者简介]戴炳琳(1973- ),男,福建武平人,福建省石狮市永宁中学教师,学士,研究方向:高中物理。
物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学,物理概念的建立与物理规律的发现,都以实验事实为依据。实验因其直观性对高中学生特别有吸引力,它不仅生动形象,而且很具有说服力,可以把抽象复杂的物理概念简单明了化。因此,我在平时的教学中特别重视实验教学方式的改进,以激发学生的学习物理兴趣,使学生真正理解和掌握物理知识。本人总结自己多年的成功教学经验,认为改进高中物理教学方式在遵循趣味性的前提下,应以课本实验为基础,结合学生的知识体系和现实社会的客观情况改造课本知识,具体方式如下:
一、增强物理实验的趣味性
物理实验具有动机功能,可以激发学生的学习物理的兴趣,通过丰富多彩的教师课堂演示实验和学生实验、课外小实验,增强物理实验的趣味性,培养学生养成从观察、实验出发,探求物理知识的习惯,培养学生的动手和创造思维能力,从而提高学生学习物理的兴趣。
在课堂物理实验时,教师应创作一些可以活跃课堂气氛的趣味实验,例如在上“圆周运动”这一节时我们就可以做如下一个小游戏:桌子上放着一些乒乓球,不能用手拿,只提供一只一次性塑料杯,要求将乒乓球移到另一个桌面上而不能落地,在规定的时间内搬球多者获胜。当然,这个游戏就需要一定的技巧,但学生还是能想到用塑料杯倒扣住乒乓球,然后旋转杯子,让乒乓球在杯内作圆周运动,达到一定速度后,球便不会从瓶内掉下来,便可把球迅速地搬到另一个桌面上。学生在参与这个游戏的过程中,可能没有去考虑球为什么不会掉下来,但这个过程性体验对我们的课堂教学很有帮助,往往可以收到事半功倍的效果。
二、重视课本实验
高中物理书中总共有 16个分组实验,65个演示实验。但由于物理教学课时的限制,有些教师放弃了某些课堂演示实验,甚至一些必须由探究实验得出结论的新课,也被简单的“说过去”;有些教师认为“做好一个实验不如讲好一个实验”,变物理实验课为师生“纸上谈兵”课。其实课本实验可以煅炼学生的物理实验基本功,掌握和巩固物理实验基本功。
物理实验基本功是指实验的基本理论、基本方法和基本技能。实验基本功的训练主要是在高一阶段,教师要充分重视课本的每一个演示实验和分组实验,中学物理教学大纲要求的分组实验一定要做。
一方面,教师要注重演示实验的规范性。物理演示实验本身就是技能的展示,具有很强的示范性,教师演示时的一举一动会成为学生独立操作时的依据。教师做课堂演示实验前应先多次演练,力求操作演示规范、熟练、完整,确保课堂上效果明显,一次成功,使学生信服。对较复杂的实验,还可利用多媒体的仿真实验作为辅助,逐步展示真实实验的动态过程。
另一方面,在做分组实验之前,教师要求学生必须对本次实验原理、所用实验器材、实验步骤能清楚了解(当然学生能够自己设计出来的更好),要求每个学生都动手参与到实验操作中,并如实记录实验的原始数据,等等。这些分组实验对于训练学生的实验基本功、规范学生的基本实验操作具有重要作用。
例如通过“研究匀变速直线运动”这个分组实验,训练了打点计时器的使用方法,知道了两种打点计时器的工作原理和主要结构,学会了通过打出的纸带判断物体的运动状态,以及如何求解速度、加速度,会用有效数字表达直接测量的结果。学生拿自己辛苦劳动之后得到几条纸带来分析小车的运动,能更形象具体的理解物理规律,极大的提高了学生学习物理的信心和兴趣。
多做这些课本实验我们才能处理一些基本的实验数据和对常用的物理仪器熟练运用,熟练运用物理仪器是实验的基础,任何时侯都不过时。在这方面花些时间是必需的。常见的物理仪器有十三种,它们分别是:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧称、温度计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。这些工具的使用也是每年高考的必考题。纵观近几年的考题可看出,实验的考查更加全面,从实验电路图的选择到实验数据的读取以及实验步骤的完善和数据的处理,甚至误差的分析都有所涉及。其中实验原理是实验的核心,这就是今后物理实验命题的方向,因此在实验时要深挖课本上实验的设计思想,注重实验能力的培养。
三、改造课本实验
从这几年的全国高考理综实验题的设计看,全部题目都取材于课本中的学生实验,又比课本中的原实验有所加深、提升和变化。可归结为:高考物理在考查知识的同时,注重考查能力,通过考查知识及其运用来鉴别考生能力的高低,并把对能力的考察放在首要位置。目前,高考物理科要考查的能力主要包括以下五种能力:理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力、实验能力。考试大纲对实验能力做了明确的要求:“能独立地完成知识内容表中所列的实验,能明确实验目的,能理解实验原理和方法,能控制实验条件,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据,并得出结论,对结论进行分析和评价;能发现问题、提出问题,并制定解决方案;能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验。”
如在讲“全电路欧姆定律”这一节时,我们可以用“实验启发”:引入用二个电源,其中一个是两节1号干电池构成的电源,另一个是仪表上用的叠层电池。让学生用万用表测出两电源的电压,前一个电源约3伏,后一个电源约9伏,然后提出一问题,要学生猜想:小灯泡接在哪个电源上会亮一些?因为这以前学生学习的是部分电路欧姆定律,知道的是电压越高,电流越强,灯泡越亮!因此学生几乎异口同声地回答,接在第二个电源上的灯炮亮!这是教师布置的一个“知识陷阱”,然后把实验一做,结果与预想的相反,学生目瞪口呆,掉入“陷阱”,这时是教师协助学生发现问题、提出问题,并制定简单的实验解决方案的最佳时机。
我们在复习课时还可以从教材中选取一些典型的实验,在同一个实验中设置新情景,引导学生将已经学过的物理知识和实验方法迁移到新情景中,根据实验目的和提供的仪器设备,开动脑筋设计方案进行实验。既通过多种方案的设计、论证等思维活动,提高学生的实验设计能力,又通过实验操作验证设计得合理性,提高实验操作能力。
例如“电阻的测量”的复习可按以下方式进行,设置新情景,培养学生的实验设计能力。
(一)复习伏安法测电阻的实验
1.实验器材:待测电阻Rx(用电阻箱,阻值为5Ω),学生电源、电压表(量程3V,内阻约3kΩ)、安培表(量程0.6A,内阻约1.5Ω)、滑动变阻器(最大阻值10Ω)、开关各一个,导线若干。
由于电阻箱是精密的仪器,不能长时间通电。要求学生先设计出测量电路图,然后连接电路测量,最后通过测量结果分析安培表外接法和安培表内接法适用的对象。
大部分学生习惯的采用滑动变阻器的限流接法,从测量数据看,相比安培表内接法,安培表外接法测量出来的结果误差更小。
接下来把实验器材做了调整:
2.实验器材:待测电阻Rx(用电阻箱,阻值为150Ω),学生电源、电压表(量程15V,内阻约15kΩ)、安培表(量程100mA,内阻约10Ω)、滑动变阻器(最大阻值10Ω)、开关各一个,导线若干。
学生经过简单分析,还是采用滑动变阻器的限流接法、安培表外接法来测量,但是在调节电压时感觉调不动了,有不少学生有了疑问。教师可以适时指出,待测电阻的阻值是滑动变阻器的最大阻值的15倍,滑动变阻器的限流作用不明显了,提出用滑动变阻器的分压接法来调节待测电阻两端的电压。
教师在这里可以进行小结:对电阻测量的实验电路中,一般先设计“测量电阻部分”的电路(包括待测电阻、电压表、电流表,体现测量的思路),再设计“提供电源部分”的电路(包括电源、滑动变阻器、开关,提供电压和电流);从“测量电阻部分”来总结安培表的内接法、外接法的理论依据以及使用条件;从“提供电源部分”来总结滑动变阻器的分压、限流接法的理论依据以及使用条件。
(二)重点训练“测量电阻部分”电路的设计
1.如果知道电表的内阻,怎样计算电阻的真实值?如何使用伏安法测量电表的内阻?
2.如果没有电流表(或电流表不合适),而有两块电压表(已知内阻)应如何设计电路测量电阻?反之呢?
3.如果只有电压表和一个电阻箱,应如何测量电阻?反之呢?
总之,在物理教学中,物理教师应该重视物理实验,改进和创新物理实验,在课堂教学中教师应该使用一些精彩的语言活跃课堂气氛,使学生在乐趣中获得知识和巩固知识。从而培养学生喜欢上物理课,爱上物理课的学习态度和学习兴趣。
[参考文献]
[1]李新乡,张军朋.物理教学论(第二版)[M].科学出版社,2009.
[2]赵力红,臧文彧.高中物理探究性趣味实验(第一版)[M].杭州:浙江大学出版社,2002.