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在《初中物理课程标准》中,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式, “科学探究”很重要的内容就是“探究性实验”,但在以学生为主体的实验探究过程中,往往会遇到很多难以克服的问题,例如:缺乏实验器材,不能进行个体或小组实验;或学生的实验过程盲目性、随意性大,目标意识差,浪费了大量有限的课堂教学时间,却得不出正确的实验结论;或者开拓意识差,实验探究的范围仅限于教材的示例和物理现象的观察上。不解决这些问题,探究性实验教学就成了一句空话。
一、自制教具,全面推进实验探究
在实际教学中教师往往因为器材缺乏,大多数实验只能做成“验证型实验”或者根本不做,变成“黑板实验”,在黑板上照着教材画图,让学生机械背实验原理、实验步骤、实验结论等。实际上,并不是实验室的才叫实验器材,学生身边的生活物品和器具也是实验器材,要倡导利用日常器具做实验,发动学生和教师一起自制教具。自制教具不仅培养了学生的创新能力,而且,由于学生对实验所用的物品熟知,消除了对物理的神秘感,拉近了物理与生活的距离,体现了“物理来源于生活又服务于社会”的新理念,提高了学生学习兴趣,有益于提高教学质量。
朱正元教授曾积极倡导“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”。自制教具并不是难于上青天的事,只要留心生活,注意观察,善于思考,敢于创新,就一定变废为宝,“世上无难事,就怕有心人”。如:在学习《浮力的利用》这节课时,对我们农村的孩子来说,从没有见过潜水艇,很难理解其原理,那么如何把潜水艇的原理形象直观的展现给学生呢?我想到了气球体积可大可小,可用它来排水,又找来大空针、废旧输液瓶、气球、塑料管、橡皮塞,自制了“潜水艇原理演示器”:把气球放进废旧输液瓶中,塑料管一端与瓶内气球相接,另一端与瓶外大空针相连,瓶口留另一进出水口。把废旧输液瓶放进水中,当用空针给气球充气时,气球体积变大,把瓶内的水排出来,自身重力变小,浮力大于重力,实现上升;当用空针把气球内的气体抽出时,气球体积变小,水进入瓶中增大了重力,浮力小于重力,实现下沉。通过改变自身的重力,改变了重力和浮力的关系,实现了上升和下沉,形象直观,把潜水艇原理展现的淋漓尽致。
二、精心设计,优化实验探究过程
在进行科学探究的教学中避免搞成“模式化”,新课标中科学探究的七个要素有:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。在学生的科学探究中,其探究过程可以涉及所有的要素,也可根据具体内容和学生实际情况,有针对性的偏重某个或某几个环节,引导学生逐步熟悉科学探究的全过程,掌握科学探究的方法,从而培养学生的提出问题能力、观察能力、信息收集能力、信息处理能力、分析概括能力、信息交流能力。如果一节实验探究课,七个环节都要学生自己探究,不仅达不成实验目标,也完不成教学任务。因此教师抓住探究的重点环节,围绕目标,精心设计探究过程,层层引导,才能提高实验探究的效率。例如:实验探究浮力大小跟排开液体重力之间的关系。它是在学生不知道相关知识,尤其是不知道各物理量之间有何关系的前提下,让学生通过一个科学探究性实验来完成求知的过程。但如果让学生自己提出影响浮力的因素有哪些?学生可能提出浮力与物体的密度、物体的体积、物体的重力、物体的形状、物体浸没的深度、物体浸没的体积、液体的密度、排开液体的体积等有关,教师对学生提出的因素要逐个排除,浪费了很多时间,并且处理的也很草率,弄得学生糊里糊涂,并且也没有在规定的时间内完成教学任务。我在教学能手参评课上,对这个问题处理的就比较合理,我并不是在猜想上让学生随心所欲,而是对学生的思维进行层层诱导,先让学生把鸡蛋放在两种不同的液体中观察现象,结果一种漂浮,一种下沉,通过这个实验很自然的使学生提出了浮力大小跟液体的密度有关。接着让学生用弹簧测力计挂着铁块在水中缓慢下沉,观察弹簧测力计的示数,发现浸没的体积越大,弹簧测力计的示数越小,通过这个实验很自然的使学生提出了浮力大小跟物体浸没的体积有关,即浮力大小跟物体排开液体的体积有关,进而再引导把液体的密度和排开的液体体积合成一个物理量,即液体的重力,这样利用两个小探究实验顺理成章的使学生提出了探究的问题。
三、概念探究,拓展实验探究范围
物理概念是对物理客体的抽象与概括,概念本身既是重要的物理知识,又是探究物理规律、构建物理理论的“基石”,在学科知识体系中占有重要的地位,这也使得概念教学成为物理教学中一个极其重要的方面。纵观物理学发展的历程,不难看出,概念本身都是在科学探究活动中逐步生成和发展的,与科学探究有着“天生而必然”的联系,应该可以将概念教学与科学探究有机地结合起来。如“电阻”概念,完全可以用实验探究教学完成。
步骤一:演示实验,引入课题
观察实验得出:电压一定时,导体中的电流大小还与导体自身有关。
围绕“导体对电流有影响”这一“新发现”,自主讨论确定本课的进一步深入探究的课题—探究“导体的哪些因素会影响电流大小”。
步骤二:实验探究,确定因素
探究中如有意识地为探究设置一些“小障碍”,如只提供两根材料不同的导线,“迫使”学生开动脑筋,积极应对,发挥创造性,完成实验探究。
步骤三:合四为一,生成概念
有意识地突显电流受到5个因素的影响,让学生体会到这是至今为止遇到的最多的变量因素;因素越多,在下一步的研究 (如影响电流大小的定量关系) 中,进行变量控制难度就越大,越不方便。
材料、长度、横截面积和温度都是导体自身的性质,它们对电流的影响可“合并”成“导体对电流的影响”,既然导体都有一个确定的“对电流的总体影响”,我们就可以定义一个物理概念来表示这一总体影响,从而生成物理概念----电阻 。
步骤四:回味总结,彰显价值
若没有电阻这个概念,我们在研究电流大小时,必须考虑5个因素,而有了电阻这一概念,就概括了导体方面的四个因素,这样我们在进一步研究电流大小的定量关系时,只须考虑两个因素,即电压和电阻,这就大大地降低了后继研究的难度,把复杂的事情变简单了。
《初中物理課程标准》指出:“物理学实验是人类认识世界的一种重要活动,是进行科学研究的基础”,“通过科学实验探究,使学生经历基本的科学探究过程,学习科学探究方法,发展初步的科学探究能力,形成尊重事实、探索真理的科学态度”。只要我们精心准备探究实验器材,精心设计探究实验过程,为学生的科学实验探究提供有价值的指导,课程标准规定的目标就一定能实现。
一、自制教具,全面推进实验探究
在实际教学中教师往往因为器材缺乏,大多数实验只能做成“验证型实验”或者根本不做,变成“黑板实验”,在黑板上照着教材画图,让学生机械背实验原理、实验步骤、实验结论等。实际上,并不是实验室的才叫实验器材,学生身边的生活物品和器具也是实验器材,要倡导利用日常器具做实验,发动学生和教师一起自制教具。自制教具不仅培养了学生的创新能力,而且,由于学生对实验所用的物品熟知,消除了对物理的神秘感,拉近了物理与生活的距离,体现了“物理来源于生活又服务于社会”的新理念,提高了学生学习兴趣,有益于提高教学质量。
朱正元教授曾积极倡导“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”。自制教具并不是难于上青天的事,只要留心生活,注意观察,善于思考,敢于创新,就一定变废为宝,“世上无难事,就怕有心人”。如:在学习《浮力的利用》这节课时,对我们农村的孩子来说,从没有见过潜水艇,很难理解其原理,那么如何把潜水艇的原理形象直观的展现给学生呢?我想到了气球体积可大可小,可用它来排水,又找来大空针、废旧输液瓶、气球、塑料管、橡皮塞,自制了“潜水艇原理演示器”:把气球放进废旧输液瓶中,塑料管一端与瓶内气球相接,另一端与瓶外大空针相连,瓶口留另一进出水口。把废旧输液瓶放进水中,当用空针给气球充气时,气球体积变大,把瓶内的水排出来,自身重力变小,浮力大于重力,实现上升;当用空针把气球内的气体抽出时,气球体积变小,水进入瓶中增大了重力,浮力小于重力,实现下沉。通过改变自身的重力,改变了重力和浮力的关系,实现了上升和下沉,形象直观,把潜水艇原理展现的淋漓尽致。
二、精心设计,优化实验探究过程
在进行科学探究的教学中避免搞成“模式化”,新课标中科学探究的七个要素有:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。在学生的科学探究中,其探究过程可以涉及所有的要素,也可根据具体内容和学生实际情况,有针对性的偏重某个或某几个环节,引导学生逐步熟悉科学探究的全过程,掌握科学探究的方法,从而培养学生的提出问题能力、观察能力、信息收集能力、信息处理能力、分析概括能力、信息交流能力。如果一节实验探究课,七个环节都要学生自己探究,不仅达不成实验目标,也完不成教学任务。因此教师抓住探究的重点环节,围绕目标,精心设计探究过程,层层引导,才能提高实验探究的效率。例如:实验探究浮力大小跟排开液体重力之间的关系。它是在学生不知道相关知识,尤其是不知道各物理量之间有何关系的前提下,让学生通过一个科学探究性实验来完成求知的过程。但如果让学生自己提出影响浮力的因素有哪些?学生可能提出浮力与物体的密度、物体的体积、物体的重力、物体的形状、物体浸没的深度、物体浸没的体积、液体的密度、排开液体的体积等有关,教师对学生提出的因素要逐个排除,浪费了很多时间,并且处理的也很草率,弄得学生糊里糊涂,并且也没有在规定的时间内完成教学任务。我在教学能手参评课上,对这个问题处理的就比较合理,我并不是在猜想上让学生随心所欲,而是对学生的思维进行层层诱导,先让学生把鸡蛋放在两种不同的液体中观察现象,结果一种漂浮,一种下沉,通过这个实验很自然的使学生提出了浮力大小跟液体的密度有关。接着让学生用弹簧测力计挂着铁块在水中缓慢下沉,观察弹簧测力计的示数,发现浸没的体积越大,弹簧测力计的示数越小,通过这个实验很自然的使学生提出了浮力大小跟物体浸没的体积有关,即浮力大小跟物体排开液体的体积有关,进而再引导把液体的密度和排开的液体体积合成一个物理量,即液体的重力,这样利用两个小探究实验顺理成章的使学生提出了探究的问题。
三、概念探究,拓展实验探究范围
物理概念是对物理客体的抽象与概括,概念本身既是重要的物理知识,又是探究物理规律、构建物理理论的“基石”,在学科知识体系中占有重要的地位,这也使得概念教学成为物理教学中一个极其重要的方面。纵观物理学发展的历程,不难看出,概念本身都是在科学探究活动中逐步生成和发展的,与科学探究有着“天生而必然”的联系,应该可以将概念教学与科学探究有机地结合起来。如“电阻”概念,完全可以用实验探究教学完成。
步骤一:演示实验,引入课题
观察实验得出:电压一定时,导体中的电流大小还与导体自身有关。
围绕“导体对电流有影响”这一“新发现”,自主讨论确定本课的进一步深入探究的课题—探究“导体的哪些因素会影响电流大小”。
步骤二:实验探究,确定因素
探究中如有意识地为探究设置一些“小障碍”,如只提供两根材料不同的导线,“迫使”学生开动脑筋,积极应对,发挥创造性,完成实验探究。
步骤三:合四为一,生成概念
有意识地突显电流受到5个因素的影响,让学生体会到这是至今为止遇到的最多的变量因素;因素越多,在下一步的研究 (如影响电流大小的定量关系) 中,进行变量控制难度就越大,越不方便。
材料、长度、横截面积和温度都是导体自身的性质,它们对电流的影响可“合并”成“导体对电流的影响”,既然导体都有一个确定的“对电流的总体影响”,我们就可以定义一个物理概念来表示这一总体影响,从而生成物理概念----电阻 。
步骤四:回味总结,彰显价值
若没有电阻这个概念,我们在研究电流大小时,必须考虑5个因素,而有了电阻这一概念,就概括了导体方面的四个因素,这样我们在进一步研究电流大小的定量关系时,只须考虑两个因素,即电压和电阻,这就大大地降低了后继研究的难度,把复杂的事情变简单了。
《初中物理課程标准》指出:“物理学实验是人类认识世界的一种重要活动,是进行科学研究的基础”,“通过科学实验探究,使学生经历基本的科学探究过程,学习科学探究方法,发展初步的科学探究能力,形成尊重事实、探索真理的科学态度”。只要我们精心准备探究实验器材,精心设计探究实验过程,为学生的科学实验探究提供有价值的指导,课程标准规定的目标就一定能实现。