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物理学作为一门以实验为基础的学科,有许多概念、规律都是从物理实验中总结推导出来的。物理实验不仅可以使学生所学的物理知识生动,而且能引导学生像科学家那样去观察周围的世界,用实验的手段去验证事物的属性,发现事物的变化、联系和规律,使学生从中掌握科学的探究方法,养成实事求是的科学态度与习惯。尤其在培养学生的创新精神和推理能力方面,有得天独厚的优势。无论是传统教学还是在基础教育改革都非常重视实验。学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣。学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。,物理实验,可以让学生亲身体验,经历探究过程,留下深刻的印象,对知识的理解大有帮助,并能培养学生的科学态度。
一、物理实验渗透科学探究方法
1、物理实验先提出问题。学生发现并提出问题,是求知的开始,也是教师展开教学的最好开端。提出问题可以活跃学生的思维,激发学生的学习兴趣。实验前,可以设置各种问题情境,引导学生发现新的物理情境,从而提出问题并作出合理的假设与猜想。如探究“什么因素决定音调高低”的实验时,教师先拿一把钢尺,紧压在桌面上,一端伸出桌边,拨动刚尺,听到它振动发出声音,设置情景让学生猜想:刚尺震动的音调的高低可能与振动的幅度有关。这就为进一步实验做出了准备。
2、物理实验的评估。学生在实验以后,经过自己的评估会发现一些错误与疏漏,考虑实验过程的误差,总结出符合实际的规律性的知识,这是科学探究过程中不可缺少的过程,如探究“固体熔化时的温度变化规律”,实验后提示学生自己评估“回想实验过程,有没有可能在什么地方发生错误?进行论证根据充分吗?实验可靠吗?”在这实验记录过程中发现有一个数据总与总的温度变化趋势有较大偏差,回想实验操作可能在读温度时有疏忽,如果剔除这个温度值,其它所有数据与实验结果吻合,因此,学生通过评估认为这个实验应该是可信的;人们完成各项工作,达到某一阶段时应该进行反思、检查思路和具体措施,发现错误和疏漏。
3、物理实验的交流与合作。实验过程中学生与实验结束后的交流,使学生相互学习,不仅提高了操作能力,也能增强协作、交流能力,学生在这个过程中也改掉自己的不良习惯,使自己变的更加完美,重塑自己。如我们在探究“平面镜成像的规律”的实验中,几个同学相互配合完成实验,即做实验时甲同学扶着玻璃板,乙同学用直角三角板垂直于白纸,丙同学将一支点燃的蜡烛放在玻璃板前,丁同学在玻璃板前观察,无论怎样移动头部的位置玻璃板后面的未点燃的蜡烛好象点燃的为止,在这个过程中同学体会到工作中相互分工与协作。这个实验结束后,同学们相互转换角色重做实验,让每个同学都体会到机会均等的全面练习,并且也体会到科学探究的乐趣,了解了获取物理知识的方法,逐渐树立科学创新精神。
4、物理实验的过程与结论并重。物理实验不仅重结论而且重过程,这样的教学就成为有“灵魂”的“肌体”。这样的教学过程是生动的,教学中容入学生的个性和思想,学习不再是单调刻板的条文背诵,学生感到教学过程不仅需要听和记,而且需要智慧的努力才能掌握知识。学生在学习的过程中不再是被动的,不再可有可无,他们是教学的主体。他们在学习的过程中,也会努力的使自己成为思考知识、诘问知识、评判知识的好学生。这对学生智慧启迪和个性发展都将起到积极的作用。如探究“光的反射时规律”的实验中,学生取下纸板,用量角器测量ON两侧的角i和γ,比较两角的大小,在实验的过程中多次实验,以增加实验的可信度。在探究“物质质量和体积关系”时学生测出物质的质量和体积,在坐标纸上绘制质量和体积的图象,学生在描点的过程中,会想到“物质的体积为零质量也为零”,这样绘制的图像就过坐标原点。在这个实验中,还可以让学生换用另一种物质做实验,两种物质的图像绘制在一个坐标系内,比较两条图象可以对不同物质的密度一般不同有更深的理解。重视探究过程能更好的理解概念的立、规律的得出。
二、物理实验培养学生科学探究能力
在科学探究过程中,要提高学生对科学探究的欲望,倡导学生像科学家那样追求科学问题答案,勇敢探究未知世界,培养学生科学探究的方法与能力。
1、培养学生提出问题的能力。
①教会学生提问。学生提问前要根据自己观察道的现象来提问,如:在平面镜成像实验中,给学生一面镜子,让学生照一下镜子,比较镜中的像和自己提出问题。这样提出的问题就具有针对性,减少盲目性。
②提问的过程中教会学生思考。在学生提问过程中,让学生每提出一个问题要找出事实根据,这样不仅帮助学生学会提问,而且在提问过程中都要认真思考,这对学生提出问题的能力的培养大有帮助,并能控制课堂秩序。
③对提出的问题进行归纳。对提出的问题进行归纳为探究提供可行性、可操作性,这样才容易选择器材进行探究,得出正确结论。如探究摩擦力有关因素,有的同学提出与压力有关,有的同学提出与质量有关,还有的同学提出与重力有关,教师可引导学生把着三个问题都归纳为探究摩擦力与压力的关系,这样做学生们以后研究任何物理问题都不会提出重复相关的一些因素,导致探究活动难以进行。
2、培养学生选择实验器材的能力。
在探究过程中选择器材,是得到正确结论的保证,每一个实验都要根据具体情况选择实验器材,否则实验将不能顺利进行,如探究平面镜成像特点的实验,先让学生用平面镜做实验,学生用镜子无法将未点燃的蜡烛放到像的位置,此时学生用玻璃代替平面镜,但可选用厚薄两种玻璃镜,但用厚玻璃做实验,学生在镜前无法将蜡烛放到像的位置,故选用薄玻璃,这样测出的像距、物距误差更小、更准确。
3、多次实验得到正确的实验结论。
科学规律的获得需要反复多次实验才能得到,在实验过程中要考虑到各种情况,否则结论就有偶然性的可能。如在探究杠杆平衡条件的实验中,多次改变动力、动力臂,后改变阻力、阻力臂,并且考虑到动力和阻力在支点同侧的情况。多方面考虑增加结论的可信度。
4、在实验的基础上通过合理的想象得的实验规律。
中学物理实验绝大多数属于实验规律,但有一少部分的规律不能从实验中直接得出,是在实验的基础上通过合理的想象得出。如:真空不能传声,在实验的过程当中,不断用抽气机抽出真空罩中的空气,发现钟表的声音越来越小;不断向里放气,钟声越来越大,在实验基础上,合理推理:假如罩内成为真空将不能传声。这样使学生感到一些科学规律,在实验的基础上通过合理的想象也能得到。
中学物理实验的改革,使教师改变了传统的教学方法,在教学过程中注重充分利用学生通过实验创设的物理情境和获得的事实性实验依据为引导,启发学生在对实验过程中获得的大量直觉表象进行分析、综合、比较和概括等思维活动中掌,握物理概念或规律的实用,并加以应用。更能让学生保持对自然界的好奇,发展对科学的探索兴趣,在了解和认识过程中有满足感和兴奋感;在解决问题时能尝试应用或科学探究方法,并让学生经历基本科学探究能力,乐于参与和科学有关的社会活动,在实践中有依靠自己的素养提高工作效率的意识。在基础教育改革中物理实验中渗透科学探究将有不可估量的作用。
一、物理实验渗透科学探究方法
1、物理实验先提出问题。学生发现并提出问题,是求知的开始,也是教师展开教学的最好开端。提出问题可以活跃学生的思维,激发学生的学习兴趣。实验前,可以设置各种问题情境,引导学生发现新的物理情境,从而提出问题并作出合理的假设与猜想。如探究“什么因素决定音调高低”的实验时,教师先拿一把钢尺,紧压在桌面上,一端伸出桌边,拨动刚尺,听到它振动发出声音,设置情景让学生猜想:刚尺震动的音调的高低可能与振动的幅度有关。这就为进一步实验做出了准备。
2、物理实验的评估。学生在实验以后,经过自己的评估会发现一些错误与疏漏,考虑实验过程的误差,总结出符合实际的规律性的知识,这是科学探究过程中不可缺少的过程,如探究“固体熔化时的温度变化规律”,实验后提示学生自己评估“回想实验过程,有没有可能在什么地方发生错误?进行论证根据充分吗?实验可靠吗?”在这实验记录过程中发现有一个数据总与总的温度变化趋势有较大偏差,回想实验操作可能在读温度时有疏忽,如果剔除这个温度值,其它所有数据与实验结果吻合,因此,学生通过评估认为这个实验应该是可信的;人们完成各项工作,达到某一阶段时应该进行反思、检查思路和具体措施,发现错误和疏漏。
3、物理实验的交流与合作。实验过程中学生与实验结束后的交流,使学生相互学习,不仅提高了操作能力,也能增强协作、交流能力,学生在这个过程中也改掉自己的不良习惯,使自己变的更加完美,重塑自己。如我们在探究“平面镜成像的规律”的实验中,几个同学相互配合完成实验,即做实验时甲同学扶着玻璃板,乙同学用直角三角板垂直于白纸,丙同学将一支点燃的蜡烛放在玻璃板前,丁同学在玻璃板前观察,无论怎样移动头部的位置玻璃板后面的未点燃的蜡烛好象点燃的为止,在这个过程中同学体会到工作中相互分工与协作。这个实验结束后,同学们相互转换角色重做实验,让每个同学都体会到机会均等的全面练习,并且也体会到科学探究的乐趣,了解了获取物理知识的方法,逐渐树立科学创新精神。
4、物理实验的过程与结论并重。物理实验不仅重结论而且重过程,这样的教学就成为有“灵魂”的“肌体”。这样的教学过程是生动的,教学中容入学生的个性和思想,学习不再是单调刻板的条文背诵,学生感到教学过程不仅需要听和记,而且需要智慧的努力才能掌握知识。学生在学习的过程中不再是被动的,不再可有可无,他们是教学的主体。他们在学习的过程中,也会努力的使自己成为思考知识、诘问知识、评判知识的好学生。这对学生智慧启迪和个性发展都将起到积极的作用。如探究“光的反射时规律”的实验中,学生取下纸板,用量角器测量ON两侧的角i和γ,比较两角的大小,在实验的过程中多次实验,以增加实验的可信度。在探究“物质质量和体积关系”时学生测出物质的质量和体积,在坐标纸上绘制质量和体积的图象,学生在描点的过程中,会想到“物质的体积为零质量也为零”,这样绘制的图像就过坐标原点。在这个实验中,还可以让学生换用另一种物质做实验,两种物质的图像绘制在一个坐标系内,比较两条图象可以对不同物质的密度一般不同有更深的理解。重视探究过程能更好的理解概念的立、规律的得出。
二、物理实验培养学生科学探究能力
在科学探究过程中,要提高学生对科学探究的欲望,倡导学生像科学家那样追求科学问题答案,勇敢探究未知世界,培养学生科学探究的方法与能力。
1、培养学生提出问题的能力。
①教会学生提问。学生提问前要根据自己观察道的现象来提问,如:在平面镜成像实验中,给学生一面镜子,让学生照一下镜子,比较镜中的像和自己提出问题。这样提出的问题就具有针对性,减少盲目性。
②提问的过程中教会学生思考。在学生提问过程中,让学生每提出一个问题要找出事实根据,这样不仅帮助学生学会提问,而且在提问过程中都要认真思考,这对学生提出问题的能力的培养大有帮助,并能控制课堂秩序。
③对提出的问题进行归纳。对提出的问题进行归纳为探究提供可行性、可操作性,这样才容易选择器材进行探究,得出正确结论。如探究摩擦力有关因素,有的同学提出与压力有关,有的同学提出与质量有关,还有的同学提出与重力有关,教师可引导学生把着三个问题都归纳为探究摩擦力与压力的关系,这样做学生们以后研究任何物理问题都不会提出重复相关的一些因素,导致探究活动难以进行。
2、培养学生选择实验器材的能力。
在探究过程中选择器材,是得到正确结论的保证,每一个实验都要根据具体情况选择实验器材,否则实验将不能顺利进行,如探究平面镜成像特点的实验,先让学生用平面镜做实验,学生用镜子无法将未点燃的蜡烛放到像的位置,此时学生用玻璃代替平面镜,但可选用厚薄两种玻璃镜,但用厚玻璃做实验,学生在镜前无法将蜡烛放到像的位置,故选用薄玻璃,这样测出的像距、物距误差更小、更准确。
3、多次实验得到正确的实验结论。
科学规律的获得需要反复多次实验才能得到,在实验过程中要考虑到各种情况,否则结论就有偶然性的可能。如在探究杠杆平衡条件的实验中,多次改变动力、动力臂,后改变阻力、阻力臂,并且考虑到动力和阻力在支点同侧的情况。多方面考虑增加结论的可信度。
4、在实验的基础上通过合理的想象得的实验规律。
中学物理实验绝大多数属于实验规律,但有一少部分的规律不能从实验中直接得出,是在实验的基础上通过合理的想象得出。如:真空不能传声,在实验的过程当中,不断用抽气机抽出真空罩中的空气,发现钟表的声音越来越小;不断向里放气,钟声越来越大,在实验基础上,合理推理:假如罩内成为真空将不能传声。这样使学生感到一些科学规律,在实验的基础上通过合理的想象也能得到。
中学物理实验的改革,使教师改变了传统的教学方法,在教学过程中注重充分利用学生通过实验创设的物理情境和获得的事实性实验依据为引导,启发学生在对实验过程中获得的大量直觉表象进行分析、综合、比较和概括等思维活动中掌,握物理概念或规律的实用,并加以应用。更能让学生保持对自然界的好奇,发展对科学的探索兴趣,在了解和认识过程中有满足感和兴奋感;在解决问题时能尝试应用或科学探究方法,并让学生经历基本科学探究能力,乐于参与和科学有关的社会活动,在实践中有依靠自己的素养提高工作效率的意识。在基础教育改革中物理实验中渗透科学探究将有不可估量的作用。