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[摘 要] 对于初中物理实验课教学而言,无论教学思想如何更新,教学内容如何变化,教学方式如何改进,其最终目的都必须指向教学的有效化,从某种意义上说,“有效教学”可以称得上是初中物理实验课教学的“永恒主题”。通过学生自己动手做实验,让学生所学的知识得以巩固和应用,并且在实验中可以找出探索知识的一些基本方法,逐步培养科学家们所具有的细心观察、积极思考、坚持不懈的精神。让我们共同努力,以实际行动投入到有效的初中物理实验课教学之中。
[关键词] 新课程标准 初中物理 物理实验 有效策略
实验是物理教学的基础。实验课是提高学生科学素质、提高物理课教学有效性必不可少的重要手段。通过调查发现当前初中物理实验教学正面临着一些困难:一是由于实验器材和教师实验水平的局限;二是个别学生存在实验技能的缺陷;三是有的实验可见度小,实验难于观察;四是一些物理现象在课堂上无法用实验仪器来直接实验;五是一些抽象的物理概念难以用实验进行展示。物理实验教学实践中存在的诸多困难,制约着物理教学水平的提高,降低了物理教学的有效性,因此,提高初中物理实验课教学的有效性就成为重要的研究课题。
一、多样化演示,激发学习兴趣
演示实验在中学物理教学占有很大的比重,而且是一种深受学生欢迎的教学形式,尤其是还处在感性认知优于理性认知的初中学生。因为实验是通过引导观察思考、配合讲解等方式使学生掌握物理知识,或通过演示实验的引导和示范作用,为学生独立训练创造条件。它对学生学习兴趣的激发有着相当突出的作用。在观看演示时,学生的感知、思维、动机、注意、兴趣等心理活动同时参与,这些心理活动反过来影响观看的结果,提高学生的学习兴趣。
研究表明,学生对学习内容的巩固程度,与学习的方式关系很大。我们可以比较一下用不同的方式进行学习时,学生对知识的掌握程度(如下表):
从以上数据可以看到,要使演示实验能更有效,就必须要使用多种形式,尽可能多地调动学生的多种感官,使它们协同作用,提高学生的学习兴趣与动机。
有鉴于此,我们提出以下几条教学策略:
1、运用多种教学手段进行演示
教师要根据实验的特点选择不同的教学媒体,使学生能听到、看到各种现象。如:可见度差的,用实物投影演示;需要进行微观分析的,用电脑课件演示;实验要求比较高,课堂条件不允许的,用录像演示,等等。
2、学生亲自做演示实验
物理的实验教学应跳出教师唱“独角戏”的框框,将演示实验更多地交给学生,增加他们参与动手的机会。对于简单、易成功的实验,直接交由学生演示,籍此增强他们的实验信心,例如“声音是有物体的振动产生的”。甚至将这些简单的演示实验布置下去,让学生从生活中寻找合适的物件来进行实验,并让他们到课堂上来做演示。使他们“可以拉近物理学与生活的距离,让学生深切地感受到科学的真实性”。
3、师生共同完成演示实验
对难度较大或技术含量高的实验可以师生协作的方式来完成。如:“晶体与非晶体的熔化”实验中包括了相当多的实验技能,有仪器的使用和读数规则、使物质均匀的方法、数据处理的图象法,以及如何从图象结果中得到结论等。对它采用师生协作完成的方式进行演示,教师不仅可以通过分配工作,给学生简单介绍每项操作的要点,还可以腾出精力来给学生简单介绍的图象法作用和做法。这样学生便能在学习物理规律的同时也掌握了一定的实验操作技巧。
4、将演示实验变成探究式实验
课堂上的演示实验大部分是验证性实验,它对物理知识的认识和掌握很有利。但这类验证性的实验对学生的能力培养方面则不太有利,它容易使学生忽略了科学研究艰辛的探索过程,认为科研成果都是垂手可得。因此,教学中可把一些验证性的实验变为探索性的实验,并且多质疑设问,多要求优化设计。如“声音的传播”中,关于声音可以由固体传播,液体也可以传播声音等,这些“研究性的实验”,可以是学生在教师的引导、协助下设立实验目的、研究步骤,进行的一次探究性实验。这不仅仅是对学生实验能力的一种训练,同时也为将来高中的“研究性课程”的学习打下基础。
二、分组实验教学策略
1、注重“准备”,防止“拿来主义”
学生在分组实验兴趣占有很重要的作用,但同时也因此使学生忽略了与实验有关的理论知识的理解与掌握。我们经常会发现一些学生总是边看书边实验,前顾后盼地进行“实地模仿”,或者当所测量的数据不能得到正确的结论时,便立刻使用“拿来主义”。
实验前对原理、目的的掌握,是使“学生从本质上理解实验”的前提,是学生能独立完成实验的基础。实验后对数据的整理分析,归纳小结以及评价,则是真正掌握知识和提出实验改进建议的重要手段。所以,忽视这两部分能力的培养,必然影响学生的实验能力发展,不能达成我们对实验能力教学的要求。对于下面的一个现象,教师们一定不会陌生:在学习第六章的欧姆定律时,教师讲授了伏安法,并进行了分组实验。但在两周后第七章“测定小灯泡的电功率”的分组实验中,还是有一部分学生重复着“模仿”与“拿来主义”。
这就是因为忽视了对原理学习和数据处理环节的后果。学生没真正掌握伏安法,不懂得如何进行测量设计。实验教学,要教的除仪器的操作外,还有实验的方法,我们应该重视实验前的准备和实验后的总结工作,这才能做到“授人以渔”。
2、重组教材,切合教学需求
有效教学理念的提出要求教师教学要有时间与效益观念,但教学效益不同于生产效益,它不取决于教师教多少内容,而取决于单位时间内学生的学习结果与学习过程的综合。我们期望在最短的时间里取得到最好的效果,但并不等于在教学培养中不花时间,或者时间越少越好。我们对“有效”的评价在于学生收益与教学过程之间的“性价比”。
有效教学的特征是,教师是教材文本的创生者,而不是教材文本的忠实执行者,是学生学习的引导者、促进者和合作者;学生是知识意义的主动建构者,而不是外界刺激的被动接受者;学习过程是学生知识、能力、情感、态度、价值观、交往观和谐发展的过程,而不是死记硬背知识的过程;教学以突出问题解决思路和问题解决方法为主,而不是教师权威下的知识灌输过程。
因此,象实验能力这种属于长远显效的能力培养目标,我们便要恰当作出实验引导或教材重组,投以时间,使学生的学习更有效。分组实验是学生进行实验操作的主要方式,它肩负这使学生获取知识和培养实验能力的双重责任,过程中应该注意以下两点:
(1)层进互动,引发学习动力
能力与学习的培养是需要过程的。例如初二的“探究凸透镜成像规律”的实验。如果这个实验不成功,结论模糊或心存疑虑将使学生对以后的学习失去信心,最底限度会对“凸透镜成像”这一知识形成心理障碍,很难掌握消化。初二的学生,刚刚开始学习物理,没有丰富的知识基础,也没有独立学习物理的能力。他们还不懂得如何通过实验找到规律,如何正确地进行实验等等。
因此,如果这个时候就将45分钟完整地交给他们“探究”,那后果将是,教师必须再花45分钟,进行实验演示,然后重新给出结论,再然后学生在矛盾中“接受意见”,记住结论。这样不仅多花了时间,而且并不能达到我们需要的既掌握知识又发展能力的效果。既然,学生正出在“盘古开天”之际,那么我们要做的就是:保护兴趣,克服困难,增强信心。教师应该以“引领者”的身份出现,带着他们一步一步往前走。我们不妨这样做:
首先告诉学生今天我们实验用的凸透镜的焦距及两倍焦距的数值,
第一步要求学生在光屏上找到缩小的像,并测出此时对应的物距与像距,测三次(或收集三个不同小组的数据)把数据记录在相应的表格中,
第二步,让学生在给定一倍焦距与两倍焦距的基础上,交流、评价,分析数据,使学生在每组测得的不同数据的基础上,找出共同点,即当物距满足什么条件凸透镜能成倒立、缩小的实像的结论。
第三步是在前者的基础上得出成倒立、放大实像的条件,然后分析数据,得出结论。
第四步找放大实像与缩小实像的分界点(在老师点拨的基础上进行)
第五步找光屏上不能成像的条件
第六步找实像与虚象的分界点
最后老师与学生一起交流凸透镜成像的规律,三个区域两个特殊点,
细品一下我们的教学步骤可以看到:实验过程中每一个结论的得出都是以实验现象或数据为基础的,是学生通过观察发现的,属于探究的过程之一;第二,六个教学步骤中教师与学生之间,学生相互之间都进行了两到三次的讨论,正是这几次交流互动激发了他们的兴奋点,相似的操作步骤在每轮实验中都得到重复,在每一次交流中都可以有修整和改进。在得到知识——透镜成像规律的同时,学生的能力——动手能力、思维能力、交流合作能力、语言表达能力、分析数据能力也得到了潜移默化的培养。这样的时间花费不仅较之前的要短,而且更有效果,这也正是有效教学提出的“效率”观。
(2)“切分”实验,力求有效吸收
学生的分组实验中所包含的知识与实验技巧往往不是单一的。它们往往要求学生在学习使用仪器实验的同时,还要能小结归纳出一定的物理规律。在这样的实验中,学生往往由于多方关注而变得没有了关注。显然实验的最后结果,只能是片面地使学生“掌握”了知识或知道了该实验的过程。而不能真正使学生的学习达到预期的效果。如初三关于浮力的学习,教材中给出的分组实验是“浮力的大小等于什么?”对于这一点,作为知识性的学习,只要能够按要求完成实验,得到结论并不难。但是要能比较顺利地完成实验,学生还必须能掌握测量浮力大小的方法,实验后还要能将两个相关数据进行比较分析,出现数据差异时还要能进行必要的误差分析。实验中的“测量技巧”和“数据分析”这两个技能性的要求,加上肚子里的疑问——“为什么就与这个因素有关?”“阿基米德怎么会想到排开的水有关?”,使得我们发现在后继的学习中,学生对“V排”的含义并不理解,当需要对浮力的变化或大小进行比较分析时间,他们显现出来的困惑尤其严重。
因此在进行“浮力的大小等于什么?”的研究前,可以添加两个小的分组实验:测量浮力大小、体会同一物体逐渐浸入物体时所受浮力的变化,然后在下一节课再进行关于浮力大小的探究实验。进行这样的“拆分”不仅能使学生熟练了操作技巧锻炼实验能力,同时也是对他们进行适当的降温,使他们的兴趣热点从器材、操作转向理论知识的学习,在探究中能将更多的关注放在浮力大小的问题上。这样的实验切分无疑要多花课时,但它有助于学生的学习,符合学生发展特点,是切实有效的。■
[关键词] 新课程标准 初中物理 物理实验 有效策略
实验是物理教学的基础。实验课是提高学生科学素质、提高物理课教学有效性必不可少的重要手段。通过调查发现当前初中物理实验教学正面临着一些困难:一是由于实验器材和教师实验水平的局限;二是个别学生存在实验技能的缺陷;三是有的实验可见度小,实验难于观察;四是一些物理现象在课堂上无法用实验仪器来直接实验;五是一些抽象的物理概念难以用实验进行展示。物理实验教学实践中存在的诸多困难,制约着物理教学水平的提高,降低了物理教学的有效性,因此,提高初中物理实验课教学的有效性就成为重要的研究课题。
一、多样化演示,激发学习兴趣
演示实验在中学物理教学占有很大的比重,而且是一种深受学生欢迎的教学形式,尤其是还处在感性认知优于理性认知的初中学生。因为实验是通过引导观察思考、配合讲解等方式使学生掌握物理知识,或通过演示实验的引导和示范作用,为学生独立训练创造条件。它对学生学习兴趣的激发有着相当突出的作用。在观看演示时,学生的感知、思维、动机、注意、兴趣等心理活动同时参与,这些心理活动反过来影响观看的结果,提高学生的学习兴趣。
研究表明,学生对学习内容的巩固程度,与学习的方式关系很大。我们可以比较一下用不同的方式进行学习时,学生对知识的掌握程度(如下表):
从以上数据可以看到,要使演示实验能更有效,就必须要使用多种形式,尽可能多地调动学生的多种感官,使它们协同作用,提高学生的学习兴趣与动机。
有鉴于此,我们提出以下几条教学策略:
1、运用多种教学手段进行演示
教师要根据实验的特点选择不同的教学媒体,使学生能听到、看到各种现象。如:可见度差的,用实物投影演示;需要进行微观分析的,用电脑课件演示;实验要求比较高,课堂条件不允许的,用录像演示,等等。
2、学生亲自做演示实验
物理的实验教学应跳出教师唱“独角戏”的框框,将演示实验更多地交给学生,增加他们参与动手的机会。对于简单、易成功的实验,直接交由学生演示,籍此增强他们的实验信心,例如“声音是有物体的振动产生的”。甚至将这些简单的演示实验布置下去,让学生从生活中寻找合适的物件来进行实验,并让他们到课堂上来做演示。使他们“可以拉近物理学与生活的距离,让学生深切地感受到科学的真实性”。
3、师生共同完成演示实验
对难度较大或技术含量高的实验可以师生协作的方式来完成。如:“晶体与非晶体的熔化”实验中包括了相当多的实验技能,有仪器的使用和读数规则、使物质均匀的方法、数据处理的图象法,以及如何从图象结果中得到结论等。对它采用师生协作完成的方式进行演示,教师不仅可以通过分配工作,给学生简单介绍每项操作的要点,还可以腾出精力来给学生简单介绍的图象法作用和做法。这样学生便能在学习物理规律的同时也掌握了一定的实验操作技巧。
4、将演示实验变成探究式实验
课堂上的演示实验大部分是验证性实验,它对物理知识的认识和掌握很有利。但这类验证性的实验对学生的能力培养方面则不太有利,它容易使学生忽略了科学研究艰辛的探索过程,认为科研成果都是垂手可得。因此,教学中可把一些验证性的实验变为探索性的实验,并且多质疑设问,多要求优化设计。如“声音的传播”中,关于声音可以由固体传播,液体也可以传播声音等,这些“研究性的实验”,可以是学生在教师的引导、协助下设立实验目的、研究步骤,进行的一次探究性实验。这不仅仅是对学生实验能力的一种训练,同时也为将来高中的“研究性课程”的学习打下基础。
二、分组实验教学策略
1、注重“准备”,防止“拿来主义”
学生在分组实验兴趣占有很重要的作用,但同时也因此使学生忽略了与实验有关的理论知识的理解与掌握。我们经常会发现一些学生总是边看书边实验,前顾后盼地进行“实地模仿”,或者当所测量的数据不能得到正确的结论时,便立刻使用“拿来主义”。
实验前对原理、目的的掌握,是使“学生从本质上理解实验”的前提,是学生能独立完成实验的基础。实验后对数据的整理分析,归纳小结以及评价,则是真正掌握知识和提出实验改进建议的重要手段。所以,忽视这两部分能力的培养,必然影响学生的实验能力发展,不能达成我们对实验能力教学的要求。对于下面的一个现象,教师们一定不会陌生:在学习第六章的欧姆定律时,教师讲授了伏安法,并进行了分组实验。但在两周后第七章“测定小灯泡的电功率”的分组实验中,还是有一部分学生重复着“模仿”与“拿来主义”。
这就是因为忽视了对原理学习和数据处理环节的后果。学生没真正掌握伏安法,不懂得如何进行测量设计。实验教学,要教的除仪器的操作外,还有实验的方法,我们应该重视实验前的准备和实验后的总结工作,这才能做到“授人以渔”。
2、重组教材,切合教学需求
有效教学理念的提出要求教师教学要有时间与效益观念,但教学效益不同于生产效益,它不取决于教师教多少内容,而取决于单位时间内学生的学习结果与学习过程的综合。我们期望在最短的时间里取得到最好的效果,但并不等于在教学培养中不花时间,或者时间越少越好。我们对“有效”的评价在于学生收益与教学过程之间的“性价比”。
有效教学的特征是,教师是教材文本的创生者,而不是教材文本的忠实执行者,是学生学习的引导者、促进者和合作者;学生是知识意义的主动建构者,而不是外界刺激的被动接受者;学习过程是学生知识、能力、情感、态度、价值观、交往观和谐发展的过程,而不是死记硬背知识的过程;教学以突出问题解决思路和问题解决方法为主,而不是教师权威下的知识灌输过程。
因此,象实验能力这种属于长远显效的能力培养目标,我们便要恰当作出实验引导或教材重组,投以时间,使学生的学习更有效。分组实验是学生进行实验操作的主要方式,它肩负这使学生获取知识和培养实验能力的双重责任,过程中应该注意以下两点:
(1)层进互动,引发学习动力
能力与学习的培养是需要过程的。例如初二的“探究凸透镜成像规律”的实验。如果这个实验不成功,结论模糊或心存疑虑将使学生对以后的学习失去信心,最底限度会对“凸透镜成像”这一知识形成心理障碍,很难掌握消化。初二的学生,刚刚开始学习物理,没有丰富的知识基础,也没有独立学习物理的能力。他们还不懂得如何通过实验找到规律,如何正确地进行实验等等。
因此,如果这个时候就将45分钟完整地交给他们“探究”,那后果将是,教师必须再花45分钟,进行实验演示,然后重新给出结论,再然后学生在矛盾中“接受意见”,记住结论。这样不仅多花了时间,而且并不能达到我们需要的既掌握知识又发展能力的效果。既然,学生正出在“盘古开天”之际,那么我们要做的就是:保护兴趣,克服困难,增强信心。教师应该以“引领者”的身份出现,带着他们一步一步往前走。我们不妨这样做:
首先告诉学生今天我们实验用的凸透镜的焦距及两倍焦距的数值,
第一步要求学生在光屏上找到缩小的像,并测出此时对应的物距与像距,测三次(或收集三个不同小组的数据)把数据记录在相应的表格中,
第二步,让学生在给定一倍焦距与两倍焦距的基础上,交流、评价,分析数据,使学生在每组测得的不同数据的基础上,找出共同点,即当物距满足什么条件凸透镜能成倒立、缩小的实像的结论。
第三步是在前者的基础上得出成倒立、放大实像的条件,然后分析数据,得出结论。
第四步找放大实像与缩小实像的分界点(在老师点拨的基础上进行)
第五步找光屏上不能成像的条件
第六步找实像与虚象的分界点
最后老师与学生一起交流凸透镜成像的规律,三个区域两个特殊点,
细品一下我们的教学步骤可以看到:实验过程中每一个结论的得出都是以实验现象或数据为基础的,是学生通过观察发现的,属于探究的过程之一;第二,六个教学步骤中教师与学生之间,学生相互之间都进行了两到三次的讨论,正是这几次交流互动激发了他们的兴奋点,相似的操作步骤在每轮实验中都得到重复,在每一次交流中都可以有修整和改进。在得到知识——透镜成像规律的同时,学生的能力——动手能力、思维能力、交流合作能力、语言表达能力、分析数据能力也得到了潜移默化的培养。这样的时间花费不仅较之前的要短,而且更有效果,这也正是有效教学提出的“效率”观。
(2)“切分”实验,力求有效吸收
学生的分组实验中所包含的知识与实验技巧往往不是单一的。它们往往要求学生在学习使用仪器实验的同时,还要能小结归纳出一定的物理规律。在这样的实验中,学生往往由于多方关注而变得没有了关注。显然实验的最后结果,只能是片面地使学生“掌握”了知识或知道了该实验的过程。而不能真正使学生的学习达到预期的效果。如初三关于浮力的学习,教材中给出的分组实验是“浮力的大小等于什么?”对于这一点,作为知识性的学习,只要能够按要求完成实验,得到结论并不难。但是要能比较顺利地完成实验,学生还必须能掌握测量浮力大小的方法,实验后还要能将两个相关数据进行比较分析,出现数据差异时还要能进行必要的误差分析。实验中的“测量技巧”和“数据分析”这两个技能性的要求,加上肚子里的疑问——“为什么就与这个因素有关?”“阿基米德怎么会想到排开的水有关?”,使得我们发现在后继的学习中,学生对“V排”的含义并不理解,当需要对浮力的变化或大小进行比较分析时间,他们显现出来的困惑尤其严重。
因此在进行“浮力的大小等于什么?”的研究前,可以添加两个小的分组实验:测量浮力大小、体会同一物体逐渐浸入物体时所受浮力的变化,然后在下一节课再进行关于浮力大小的探究实验。进行这样的“拆分”不仅能使学生熟练了操作技巧锻炼实验能力,同时也是对他们进行适当的降温,使他们的兴趣热点从器材、操作转向理论知识的学习,在探究中能将更多的关注放在浮力大小的问题上。这样的实验切分无疑要多花课时,但它有助于学生的学习,符合学生发展特点,是切实有效的。■