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《初中物理课程标准》明确指出:“物理科学是一门实验科学,在义务教育阶段应让学生通过观察、操作、体验等方式,经历科学探究过程,逐步学习物理规律,构建物理概念、学习科学方法,逐步树立科学的世界观.”演示实验教学是初中物理课程教学的重要组成部分,物理演示实验通常是指物理教师在课堂教学中为学生进行演示,合理引导学生对实验过程和实验现象进行观察、思考和分析的一种实验教学方式,也是一种重要的教学方法,能够促进物理教学直观化与形象化.在本文中笔者以自身的教学实践为探究载体,针对于优化初中物理演示实验教学的具体措施与手段,从三个方面展示笔者的做法,希望能够对初中物理教师及初中物理教学研究工作者有新的启发和帮助.
1根据课本教材中的演示实验进行合理化的设计与改进
新课改理念下的课堂教学倡导学生主动积极参与课堂教学的全过程,充分体现学生的主体作用,有助于学生创造性思维能力的培养;在实验过程中的敏锐观察与熟练操作依赖于创造性思维的指导,实验教学设计中摒弃将实验单纯看作是技术训练与操作练习的观点,注重实践与思维,动手与动脑相结合的方式进行培养学生实验操作技能和创新思维能力,其具体实施的方式如下.
1.1将实验器材交给学生,突出学生对实验的体验,关注学生的探究体验,提升探究质量
众所周知,课堂教学中的学生参与,不只是停留在学生对教师的几个简单问题回答,而是调动学生的思维参与到课堂教学之中,在物理课堂的实验演示中,学生有视觉、听觉、触觉的参与是让学生思维参与到实验中的重要体现.
笔者在《光的反射》章节授课中,涉及到探究光的反射规律实验时,创设如图1所示的实验装置(器材:激光笔、平面镜、特制量角器)进行演示让学生观察,入射光线在法线左侧,反射光线在右侧;入射光线在法线右侧,反射光线在左侧;改变入射角度引导学生观察入射角度与反射角度的关系;旋转量角器的右侧面观察反射光线的情况.学生观察的现象:入射角度等于反射角度,旋转量角器的右侧反射光线消失,学生根据观察情况归纳得出结论:光发生反射时,反射光线和入射光线分别位于法线的两侧且处于同一平面内,反射角度等于入射角度;课堂上笔者在讲台前面的一步步演示,难免造成坐在后排同学看不清实验现象和读数,此时将事先准备好的另外一套实验器材给后排的同学进行同步演示,让学生体验每一步操作过程,体会每一步操作的意图;最后将两套仪器都交给学生轮流操作,让学生亲身体验实验的每一步,通过对实验细节问题的提问提升学生分析问题、解决问题的能力.
1.2通过历史资料还原物理学家探究物理规律的思路,培养学生科学探究的精神
在《光的色散》演示实验中,在阳光下调节玻璃三棱镜角度,比较容易得到太阳光分解出来的七色光,此实验比较简单且时间短,学生看到七色光比较兴奋,迫切要求自己动手进行操作,这样符合初中学生的身心特点,主要是该实验操作确实比较简单;但是伟大的科学家牛顿对于关的色散原理探究是否也是如此简单、快捷呢?其实就是这样一个简单的演示实验对于科学家牛顿而言却耗费了大量的思维工作,实验的演示过程可以再现科学家的探究思路与方法,进而挖掘提升学生探究能力的潜能.课堂上笔者用幻灯片呈现出牛顿研究光的色散的思路:从绚丽的彩虹现象受到启发产生疑问与猜想(彩虹中彩色光是否是白光产生的?白光经过棱镜后呈现彩色光带是否是棱镜改变了光的颜色?棱镜对不同颜色光的折射本领是否相同?)针对实验现象进行理论分析归纳得出结论,形成概念验证.学生亲身感受了科学家发现物理原理的整个逻辑过程,充分理解光的色散的相关物理知识,有助于学生发现新知识意识的形成.
2巧妙运用日常生活资源与素材,构设典型的物理演示实验
正所谓“从生活走向物理,从物理走向社会”,的确如此,物理教学与日常生活是紧密联系在一起的,正是物理实验的“接地气”特征,贴近学生的生活实际,便于学生的理解与接受,同时还能激发学生学习的兴趣,有助于良好思维习惯的养成.
2.1就地取材,引导学生自己动手操作
在新课改理念下的初中物理课堂教学,既要注重知识与技能的掌握,也要注重过程与方法的呈现,创设情境让学生在亲身体验中领悟物理概念和规律的本质.例如,在《运动的相对性》章节学习中,学生对运动的相对性理解稍微困难点,课堂中笔者随手用物理课本教材托着粉笔盒进行演示运动,引导学生进行思考研究物体与选定的物体(参照物)之间的相对位置的变化,从而进行准确判断研究对象的运动与静止情况;然后让学生利用身边的物体进行动手操作,在自己动手操作和动脑分析的过程中深刻理解相对位置的变化,进而对运动、静止的相对性进一步的领悟.灵活运用身边的资源和素材给学生创设动手操作的平台,实现抽象问题形象化处理,有助于学生对抽象物理概念、规律的深层次的理解.
2.2注重实验的有效拓展,将课堂演示实验变为课外小实验和小制作活动
对于课堂演示实验而言,时间、空间、器材等都存在一定的局限性,然而课外小实验趣味性高、实用性强,可以弥补课内实验的不足;演示实验改为小制作活动能够使得学生的课余生活变得丰富多彩,学生在独立完成制作过程中经历“活动设计、材料准备、动手操作、论证检验”等环节,这为学生多方面能力的培养提供了重要的条件,实现了课堂教学活动与课外学习活动的有机结合.例如,在利用二力平衡探究质量分布不均匀且形状不规则物体的重心时,笔者在课堂教学中利用一块形状不规则的木板进行演示操作,课后布置学生实验的活动任务:运用所学知识探寻日常生活中物品的重心如硬纸板、废弃塑料制品、晾衣架……有的甚至是自制的不规则物品等等都是研究的素材,这一案例体现了物理与生活的紧密联系,物理知识运用于生活.生活中提供了物理实验探究的资源,能够让学生认识和理解科学对个人和社会的价值所在,逐渐营造“学科学、爱科学、用科学”的氛围,学生在不知不觉中受到“生活中的科学、科学的生活”的教育. 3借助于物理习题进行取材,实施有效的演示实验教学
分析和解决物理问题的思路与方法是提升学生能力的重要保障,实践表明:实验教学与习题教学的有机融合是提升教学质量的重要方式,从物理习题中取材进行演示实验起到言简意明、画龙点睛的效用.
3.1从实践中启迪思路,渗透物理思想方法,提升能力
在多年从事初中物理教学中,一次的教学失误令笔者记忆犹新,题目是“请同学们分析土电话连线松紧程度是否会影响声音的效果?”(在布置作业前没有介绍土电话,也没有进行相关演示)结果第二天学生问我土电话是什么?这时才意识到失误之处.于是带领学生观看了土电话的制作过程,装置如图2所示,此时提供给学生事先做好的几套仪器分配到各个小组,让学生动手操作体验实验过程,实验结束后学生解释作业中的问题时,不仅组织语言流畅、清晰,而且对问题实质的解释清楚、准确;这正是学生带着问题去进行实验操作的结果,促进了学生观察问题、分析总结能力的提升.
3.2根据习题需要进行实验演示,解释物理现象,探寻物理规律
学生物理解题能力的提升是一线教师关注的焦点,由于初中学生物理知识的限制,思维分析能力有限,对物理现象背后的本质规律领悟程度不高,这时可以借助于演示实验进行处理,效果较好.笔者在习题教学中遇到这样一个问题:“一块不透明的与水平地面平行的薄木板中央有一个正方形小孔,太阳光垂直照射在木板上,在地面上产生光斑的形状是”.本题是考查小孔成像的问题,笔者开始没有进行实验演示,由于教学要求只需要学生了解小孔成像基本知识,学生给出的结论多数是正方形;其实这个问题对于教师或高中学生而言是十分简单的问题,在地面上的光斑应该是光的直线传播造成的小孔成像即光斑为太阳的像——圆形,这一物理现象与日常生活中留给初中学生的印象不太一致,学生对正确答案“圆形”感觉诧异;其实本实验操作简单但可见度不高,教学过程中布置学生任意取一张白纸,运用小刀刻出正方形小孔,在离开桌面一定的高度水平放置该白纸,观察桌面上日光灯像的形状,结果部分实验成功的学生喜出外望,这时有少数学生高声道:“这是什么?怎么是这个形状?如何形成的?”,于是笔者召集学生观看事先准备好的仿真动画视频(其中一副截图如图3所示),借助于仿真动画视频完整地将小孔成像特征、蕴涵的物理原理展现出来,学生的感性认识得以丰富,学生由“诧异”变得“豁然开朗”.
总而言之,初中物理演示实验教学的优化问题一直是一线教师探讨的热点话题,实践表明演示实验教学有助于加深物理抽象概念的理解和物理规律的有效运用,不断提升学生观察问题、分析问题和解决问题的实际能力.
1根据课本教材中的演示实验进行合理化的设计与改进
新课改理念下的课堂教学倡导学生主动积极参与课堂教学的全过程,充分体现学生的主体作用,有助于学生创造性思维能力的培养;在实验过程中的敏锐观察与熟练操作依赖于创造性思维的指导,实验教学设计中摒弃将实验单纯看作是技术训练与操作练习的观点,注重实践与思维,动手与动脑相结合的方式进行培养学生实验操作技能和创新思维能力,其具体实施的方式如下.
1.1将实验器材交给学生,突出学生对实验的体验,关注学生的探究体验,提升探究质量
众所周知,课堂教学中的学生参与,不只是停留在学生对教师的几个简单问题回答,而是调动学生的思维参与到课堂教学之中,在物理课堂的实验演示中,学生有视觉、听觉、触觉的参与是让学生思维参与到实验中的重要体现.
笔者在《光的反射》章节授课中,涉及到探究光的反射规律实验时,创设如图1所示的实验装置(器材:激光笔、平面镜、特制量角器)进行演示让学生观察,入射光线在法线左侧,反射光线在右侧;入射光线在法线右侧,反射光线在左侧;改变入射角度引导学生观察入射角度与反射角度的关系;旋转量角器的右侧面观察反射光线的情况.学生观察的现象:入射角度等于反射角度,旋转量角器的右侧反射光线消失,学生根据观察情况归纳得出结论:光发生反射时,反射光线和入射光线分别位于法线的两侧且处于同一平面内,反射角度等于入射角度;课堂上笔者在讲台前面的一步步演示,难免造成坐在后排同学看不清实验现象和读数,此时将事先准备好的另外一套实验器材给后排的同学进行同步演示,让学生体验每一步操作过程,体会每一步操作的意图;最后将两套仪器都交给学生轮流操作,让学生亲身体验实验的每一步,通过对实验细节问题的提问提升学生分析问题、解决问题的能力.
1.2通过历史资料还原物理学家探究物理规律的思路,培养学生科学探究的精神
在《光的色散》演示实验中,在阳光下调节玻璃三棱镜角度,比较容易得到太阳光分解出来的七色光,此实验比较简单且时间短,学生看到七色光比较兴奋,迫切要求自己动手进行操作,这样符合初中学生的身心特点,主要是该实验操作确实比较简单;但是伟大的科学家牛顿对于关的色散原理探究是否也是如此简单、快捷呢?其实就是这样一个简单的演示实验对于科学家牛顿而言却耗费了大量的思维工作,实验的演示过程可以再现科学家的探究思路与方法,进而挖掘提升学生探究能力的潜能.课堂上笔者用幻灯片呈现出牛顿研究光的色散的思路:从绚丽的彩虹现象受到启发产生疑问与猜想(彩虹中彩色光是否是白光产生的?白光经过棱镜后呈现彩色光带是否是棱镜改变了光的颜色?棱镜对不同颜色光的折射本领是否相同?)针对实验现象进行理论分析归纳得出结论,形成概念验证.学生亲身感受了科学家发现物理原理的整个逻辑过程,充分理解光的色散的相关物理知识,有助于学生发现新知识意识的形成.
2巧妙运用日常生活资源与素材,构设典型的物理演示实验
正所谓“从生活走向物理,从物理走向社会”,的确如此,物理教学与日常生活是紧密联系在一起的,正是物理实验的“接地气”特征,贴近学生的生活实际,便于学生的理解与接受,同时还能激发学生学习的兴趣,有助于良好思维习惯的养成.
2.1就地取材,引导学生自己动手操作
在新课改理念下的初中物理课堂教学,既要注重知识与技能的掌握,也要注重过程与方法的呈现,创设情境让学生在亲身体验中领悟物理概念和规律的本质.例如,在《运动的相对性》章节学习中,学生对运动的相对性理解稍微困难点,课堂中笔者随手用物理课本教材托着粉笔盒进行演示运动,引导学生进行思考研究物体与选定的物体(参照物)之间的相对位置的变化,从而进行准确判断研究对象的运动与静止情况;然后让学生利用身边的物体进行动手操作,在自己动手操作和动脑分析的过程中深刻理解相对位置的变化,进而对运动、静止的相对性进一步的领悟.灵活运用身边的资源和素材给学生创设动手操作的平台,实现抽象问题形象化处理,有助于学生对抽象物理概念、规律的深层次的理解.
2.2注重实验的有效拓展,将课堂演示实验变为课外小实验和小制作活动
对于课堂演示实验而言,时间、空间、器材等都存在一定的局限性,然而课外小实验趣味性高、实用性强,可以弥补课内实验的不足;演示实验改为小制作活动能够使得学生的课余生活变得丰富多彩,学生在独立完成制作过程中经历“活动设计、材料准备、动手操作、论证检验”等环节,这为学生多方面能力的培养提供了重要的条件,实现了课堂教学活动与课外学习活动的有机结合.例如,在利用二力平衡探究质量分布不均匀且形状不规则物体的重心时,笔者在课堂教学中利用一块形状不规则的木板进行演示操作,课后布置学生实验的活动任务:运用所学知识探寻日常生活中物品的重心如硬纸板、废弃塑料制品、晾衣架……有的甚至是自制的不规则物品等等都是研究的素材,这一案例体现了物理与生活的紧密联系,物理知识运用于生活.生活中提供了物理实验探究的资源,能够让学生认识和理解科学对个人和社会的价值所在,逐渐营造“学科学、爱科学、用科学”的氛围,学生在不知不觉中受到“生活中的科学、科学的生活”的教育. 3借助于物理习题进行取材,实施有效的演示实验教学
分析和解决物理问题的思路与方法是提升学生能力的重要保障,实践表明:实验教学与习题教学的有机融合是提升教学质量的重要方式,从物理习题中取材进行演示实验起到言简意明、画龙点睛的效用.
3.1从实践中启迪思路,渗透物理思想方法,提升能力
在多年从事初中物理教学中,一次的教学失误令笔者记忆犹新,题目是“请同学们分析土电话连线松紧程度是否会影响声音的效果?”(在布置作业前没有介绍土电话,也没有进行相关演示)结果第二天学生问我土电话是什么?这时才意识到失误之处.于是带领学生观看了土电话的制作过程,装置如图2所示,此时提供给学生事先做好的几套仪器分配到各个小组,让学生动手操作体验实验过程,实验结束后学生解释作业中的问题时,不仅组织语言流畅、清晰,而且对问题实质的解释清楚、准确;这正是学生带着问题去进行实验操作的结果,促进了学生观察问题、分析总结能力的提升.
3.2根据习题需要进行实验演示,解释物理现象,探寻物理规律
学生物理解题能力的提升是一线教师关注的焦点,由于初中学生物理知识的限制,思维分析能力有限,对物理现象背后的本质规律领悟程度不高,这时可以借助于演示实验进行处理,效果较好.笔者在习题教学中遇到这样一个问题:“一块不透明的与水平地面平行的薄木板中央有一个正方形小孔,太阳光垂直照射在木板上,在地面上产生光斑的形状是”.本题是考查小孔成像的问题,笔者开始没有进行实验演示,由于教学要求只需要学生了解小孔成像基本知识,学生给出的结论多数是正方形;其实这个问题对于教师或高中学生而言是十分简单的问题,在地面上的光斑应该是光的直线传播造成的小孔成像即光斑为太阳的像——圆形,这一物理现象与日常生活中留给初中学生的印象不太一致,学生对正确答案“圆形”感觉诧异;其实本实验操作简单但可见度不高,教学过程中布置学生任意取一张白纸,运用小刀刻出正方形小孔,在离开桌面一定的高度水平放置该白纸,观察桌面上日光灯像的形状,结果部分实验成功的学生喜出外望,这时有少数学生高声道:“这是什么?怎么是这个形状?如何形成的?”,于是笔者召集学生观看事先准备好的仿真动画视频(其中一副截图如图3所示),借助于仿真动画视频完整地将小孔成像特征、蕴涵的物理原理展现出来,学生的感性认识得以丰富,学生由“诧异”变得“豁然开朗”.
总而言之,初中物理演示实验教学的优化问题一直是一线教师探讨的热点话题,实践表明演示实验教学有助于加深物理抽象概念的理解和物理规律的有效运用,不断提升学生观察问题、分析问题和解决问题的实际能力.