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物理是一门以实验为基础的自然科学,学生在物理课程的学习中,“自主、合作、探究”的学习方式有助于基本概念的形成、对物理规律的正确认识;有助于提高学生的观察能力、动手实验操作能力、思维分析能力;更重要的是实验教学为“自主、合作、探究”学习提供了很好的学习平台,因此在新课程的物理教学中更应该重视物理探究实验的教学.然而要想在实验教学中取得较好的效果,还是需要一些技巧和方法.笔者通过实施新课标教材物理实验的教学取得了一定的成功,为此笔者将这几年的物理探究性实验教学中取得的几点收获供大家参考,以便抛砖引玉.
1要正确认识接受性学习与探究性学习之间的关系
学生自主实验探究是新课程的重要理念之一,它既是新课程的重要目标,同时也是新课程理念下的一种重要学习方式.在这种形式下,很多老师在开展实验探究时,对学生的接受性学习在课堂活动几乎不再有,他们认为既然是自主探究,那么就该完全放手给学生自主学习,自己去获得知识.这样的探究活动课上看似轰轰烈烈的,其实很多学生学到的知识却很少.实验探究能力强的学生收获还可以,然而实验探究能力不强的学生就稀里糊涂,只是做了陪堂.虽然新课程倡导自主、探究、合作学习的方式,但这并不意味着学生的接受学习与教师的讲解在新课程教学中已不再需要.由于受教学内容和时间的限制,在某些条件下,学生的接受学习与教师讲解依然是必要的.因为探究知识的过程中是离不开知识与技能,在提出某一个问题时需要一定的知识和能力;学生在做出猜想与假设时,需要根据自己已有的知识和经验;在设计实验时,需要掌握相关的原理和方法;在处理实验数据时,也需要相关的数学知识和信息技术方面的知识.而这些知识与技能不可能都由直接探究获得,并且科学的结论不可能由“纯粹”的探究活动得出,需要与接受学习相结合.
例如在“探究匀变速直线运动”的实验中,就渗透了用平均速度求“某个区间内的任一点的瞬时速度”的思维,区间取的越小,平均速度就越接近这一点的瞬时速度,这就是一种极限的思维.这种处理纸带的方法,就需要学生接受学习.在这个实验中,若还要求学生根据实验中得到的纸带做出相关的v-t图象时,对于高一的新生来说,结果是这样的:只有少部分学生能够把所描出的点用平滑的曲线连起来,而绝大部分学生是用折线连的,而根据自己所做的v-t图象根本找不到任何规律.此时教师就很有必要对学生给予必要的接受性学习教学,指导学生根据所描点的趋势,如何用平滑的曲线去连接所描的点以便得到正确、规范的速度随时间变化的规律图像.这一点对于学生探究性学习是非常重要的,即使这样,在后面的实验中需要做图象时,还是有不少同学连成折线.又如笔者在“探究求合力的方法”的自主探究实验的教学中,发现大部分学生在得到互成角度的两个分力的大小和方向以后,就不知道该如何探究合力与分力的关系了,对于这部分同学,要及时给予他们指导,可以先让他们接受以两个分力为邻边做出平行四边形,做出对角线,比较对角线与合力的关系.如果没有接受学习,那么对于这部分学生来说,探究活动就无法再进行下去.由此可见,接受学习仍然是一种重要的学习方式.特别是物理课程中许多知识和规律学生不可能完全通过自主探究性学习获得,很多知识点还是要通过接受性学习获得,所以说学生接受性学习仍然是新课程形式下的一种重要的学习方式.
2要处理好自主实验探究与物理课时不够之间的关系
学生进行自主实验探究学习需要消耗的时间一般来说是比较多的,更何况新课程下的物理教学几乎都是以实验探究为主,所以在实施新课程物理教学中很多老师都感觉到现行的物理课时安排不够,上课的时间很紧.很多时候一节探究活动课中前面的内容所花时间过多,结果后面的内容时间就紧了,于是就走马观花,该略的都略了,不该略的也略了,教学质量、教学效果也顾不上了.如果完全按照规定的课时来进行教学的话,学生只能象学科普知识一样——什么都能知道一点,又什么都说不清、道不明.那么,课时紧张到底是“谁”造成的?又该怎么办呢?笔者通过实施新课程教材,认为真正造成“课时紧张”的原因主要有以下三种:
2.1教师对学生自主探究实验的内容设置要求过高
教师对学生自主探究实验的内容设置要求过高是导致“课时紧张”的主要原因.据了解,很多教师都是从事高三教学的“有经验”的教师,这些教师都具有多年带领学生参与“高考训练”的“丰富经验”,因而他们了解高考命题的重点与“高考要求”,所以他们在设置实验探究活动内容时会把教材挖得过深,以致于远远超出“课标”要求.由于学生的探究能力有限,及时能探究出来也得花很多的时间,这样课时当然会变得紧.实践证明,若自主探究实验活动内容难度太大不仅会造成“课时紧张”,而且会严重打击学生的学习热情,真正是欲速则不达.所以我们在设置自主探究实验活动内容时要紧扣教材,遵循“课标”,从学生的“最近发展区”出发,避免随意增加超“标准”的内容,设计的实验探究内容要使学生能够“跳一跳,够得到”,要从激发学生的学习兴趣、发展学生的能力出发,而不应依照“高考要求考到这个难度”.
2.2教师对学生自主探究实验的备课不够充分
教师对学生自主探究实验的备课不够充分,造成“课时紧张”主要表现为教师在备课中“备学生”不够.新课程要求教师不仅要“备好教材”,更要“备好学生”.新课程要求教师在开展学生自主学习探究前要充分了解学生的已有知识水平、学习能力.只有做到这一点,教师才能在給学生的探究实验中设置出与学生实际水平相当的探究内容,任何脱离学生实际的探究设置,最终不但会浪费学生的时间,更重要的是还会打击学生探究的积极性.所以我们在备课中若不能充分考虑学生的情况,就会使自己给学生设置的教学探究活动陷于被动,因而“常常不能完成教学任务”.新课程给我们带来了全新的教学理念,面对新课程,如何在有限的时间内实现教学目标,这就要求教师一定要认真备好课.自主实验的探究也是如此!教师不仅要考虑每个自主探究实验让学生探究什么,怎样探究,探究性问题的设计是否能激活学生的思维、是否符合学生的实际情况,探究的问题有没有超出学生的能力范围.
2.3缺乏学生自主探究实验活动的时间和空间
还有学生的自主探究实验活动是师生、生生之间有效互动的过程,这就要求教师在备课时不仅要有自主探究实验方案的设计,还要在自主探究实验方案中为学生的主动参与留下时间和空间.在这方面,如果我们教师没有为学生自主探究实验活动留下时间和空间,那么我们在引导学生开展这个探究活动时会处于很被动的状态,原因很简单如学生在探究过程中得到的结果并不是自己在备课前希望得到的结果,那么我们就需要花大量时间再次引导,无疑就造成“课时紧张”.所以在设置课堂学生自主探究性实验时一定要给学生预留一定的探究时间和空间.
3要做好探究性实验教学取得成功的两个课前准备工作
新课程下探究性实验在物理教学中占有非常重要的地位,它既是物理教学的基石,也是物理教学的重要内容和主要手段.在新课程标准的物理教学中倡导学生自主学习、研究性学习,加强科学探究,所以实验在物理教学中的地位不但没有削弱,反而还大大加强了,因为实验既能为学生的自主学习、科学探究打下基础,又能为学生的自主学习、科学探究提供物质的保证.那么在开展探究性实验教学中要想取得实验探究的成功,我们很有必要做好探究性实验教学前的准备工作.
3.1认真做好每一个探究实验的预习案
新课程的探究实验中,学生所探究的问题应是学生未知的知识,所以在探究实验开展前组织好学生做好预习工作就显得特别重要.那么如何做好学生的预习工作呢?笔者认为在每次课堂探究实验前,先发给学生预习的学案,但是学案上的内容不是实验步骤之类的知识点,而是在学生原有知识的基础上,提出一些在实验中要解决哪些问题之类的知识点,根据要解决的问题,需要哪些实验器材,设计怎样的实验步骤,怎样设计记录数据的表格,怎样处理实验数据,分析实验误差等.这些做法对于学生参与课堂实验的探究都有很大的促进作用.比如笔者在进行做探究平抛运动规律的实验预习中,设计了以下几个问题:
(1)研究平抛运动时,怎样设计方案研究在竖直方向的运动规律?
(2)怎样研究平抛运动?(首先要得到平抛运动的轨迹)
(3)在研究水平方向的运动规律时,怎样设法通过实验得到平抛运动的轨迹?有哪些实验方法?
可以提供一种常规实验,如用平抛运动实验仪,这样的仪器学生没有见过,可以简单介绍给学生.其它的实验方法,可以由学生设计.
(4)怎样在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置?
(5)测量两相邻位置间的水平位移,分析这些位移的特点.如果在相等时间内的位移相等,这说明什么问题?
如果学生在预习时解决了这些问题,就避免了学生在探究过程中的盲目性,这样就可以提高课堂探究的质量和探究的效率.所以在每次实验前,教师精心设计的学案就显得特别重要,设计的问题要符合学生的实际,要有针对性.在学案上,还要留出适当的空间让学生写出自己设计的实验步骤、设计的数据记录表格等.在物理课时比较紧张的情况下,这也是一种解决问题的方法,也为学生课堂探究提供了充足的时间,对于提高课堂探究的质量具有重要的作用.
3.2合理做好探究小组的分组
合理分组对于提高实验探究的效果具有重要的作用和意义,这实际上也是合作探究学习的一种形式.有的学生实验探究的能力比较强,有的学生探究能力弱,这样如何分组就显得尤其重要.分组的形式可以是好差结合;也可以是好的一组,差的在一组.笔者通过几年的新课程教学研究表明:第一种分组形式是最为理想的,用成绩好的学生带动成绩差的学生,避免了成绩差的学生到了实验室无从下手的局面,有利于学生的合作学习;而第二种分组形式对于实验探究能力不强的学生,教师不但要给予他们足够的指导,甚至要提供具体的实验探究方案,而且要提供适合于他们的实验方案,他们才能完成实验.可见探究小组的分组是否合理对学生探究实验能否取得成功也是至关重要的.
4要处理好所需新器材与实际中不能满足所需求之间的关系
众所周知,新课程探究实验所需要的器材不但在数量要求增加了,并且在形式上更是增加了,很多器材对于经济落后的地区来说更是无法实现的,比如传感器自从新课程开展以来,很多经济落后的地区到现在为止,连见都没见过实际的传感器.在这种情况下我们又该如何开展探究性实验呢?方法只有一个,就是教师自己根据实际与学生共同制造一些低成本实验器材.纵观物理学史上最美的十大实验,绝大多数都是用最简单的实验设备却揭示了非常深刻的物理原理.比如大家耳熟能详的牛顿三棱镜分光实验被认为是第七大最美的实验,实验的仪器不过是两块三棱镜,但实验却揭示了光的色散现象,进而开创了现代物理学的重要领域光谱学的先河.还有托马斯
1要正确认识接受性学习与探究性学习之间的关系
学生自主实验探究是新课程的重要理念之一,它既是新课程的重要目标,同时也是新课程理念下的一种重要学习方式.在这种形式下,很多老师在开展实验探究时,对学生的接受性学习在课堂活动几乎不再有,他们认为既然是自主探究,那么就该完全放手给学生自主学习,自己去获得知识.这样的探究活动课上看似轰轰烈烈的,其实很多学生学到的知识却很少.实验探究能力强的学生收获还可以,然而实验探究能力不强的学生就稀里糊涂,只是做了陪堂.虽然新课程倡导自主、探究、合作学习的方式,但这并不意味着学生的接受学习与教师的讲解在新课程教学中已不再需要.由于受教学内容和时间的限制,在某些条件下,学生的接受学习与教师讲解依然是必要的.因为探究知识的过程中是离不开知识与技能,在提出某一个问题时需要一定的知识和能力;学生在做出猜想与假设时,需要根据自己已有的知识和经验;在设计实验时,需要掌握相关的原理和方法;在处理实验数据时,也需要相关的数学知识和信息技术方面的知识.而这些知识与技能不可能都由直接探究获得,并且科学的结论不可能由“纯粹”的探究活动得出,需要与接受学习相结合.
例如在“探究匀变速直线运动”的实验中,就渗透了用平均速度求“某个区间内的任一点的瞬时速度”的思维,区间取的越小,平均速度就越接近这一点的瞬时速度,这就是一种极限的思维.这种处理纸带的方法,就需要学生接受学习.在这个实验中,若还要求学生根据实验中得到的纸带做出相关的v-t图象时,对于高一的新生来说,结果是这样的:只有少部分学生能够把所描出的点用平滑的曲线连起来,而绝大部分学生是用折线连的,而根据自己所做的v-t图象根本找不到任何规律.此时教师就很有必要对学生给予必要的接受性学习教学,指导学生根据所描点的趋势,如何用平滑的曲线去连接所描的点以便得到正确、规范的速度随时间变化的规律图像.这一点对于学生探究性学习是非常重要的,即使这样,在后面的实验中需要做图象时,还是有不少同学连成折线.又如笔者在“探究求合力的方法”的自主探究实验的教学中,发现大部分学生在得到互成角度的两个分力的大小和方向以后,就不知道该如何探究合力与分力的关系了,对于这部分同学,要及时给予他们指导,可以先让他们接受以两个分力为邻边做出平行四边形,做出对角线,比较对角线与合力的关系.如果没有接受学习,那么对于这部分学生来说,探究活动就无法再进行下去.由此可见,接受学习仍然是一种重要的学习方式.特别是物理课程中许多知识和规律学生不可能完全通过自主探究性学习获得,很多知识点还是要通过接受性学习获得,所以说学生接受性学习仍然是新课程形式下的一种重要的学习方式.
2要处理好自主实验探究与物理课时不够之间的关系
学生进行自主实验探究学习需要消耗的时间一般来说是比较多的,更何况新课程下的物理教学几乎都是以实验探究为主,所以在实施新课程物理教学中很多老师都感觉到现行的物理课时安排不够,上课的时间很紧.很多时候一节探究活动课中前面的内容所花时间过多,结果后面的内容时间就紧了,于是就走马观花,该略的都略了,不该略的也略了,教学质量、教学效果也顾不上了.如果完全按照规定的课时来进行教学的话,学生只能象学科普知识一样——什么都能知道一点,又什么都说不清、道不明.那么,课时紧张到底是“谁”造成的?又该怎么办呢?笔者通过实施新课程教材,认为真正造成“课时紧张”的原因主要有以下三种:
2.1教师对学生自主探究实验的内容设置要求过高
教师对学生自主探究实验的内容设置要求过高是导致“课时紧张”的主要原因.据了解,很多教师都是从事高三教学的“有经验”的教师,这些教师都具有多年带领学生参与“高考训练”的“丰富经验”,因而他们了解高考命题的重点与“高考要求”,所以他们在设置实验探究活动内容时会把教材挖得过深,以致于远远超出“课标”要求.由于学生的探究能力有限,及时能探究出来也得花很多的时间,这样课时当然会变得紧.实践证明,若自主探究实验活动内容难度太大不仅会造成“课时紧张”,而且会严重打击学生的学习热情,真正是欲速则不达.所以我们在设置自主探究实验活动内容时要紧扣教材,遵循“课标”,从学生的“最近发展区”出发,避免随意增加超“标准”的内容,设计的实验探究内容要使学生能够“跳一跳,够得到”,要从激发学生的学习兴趣、发展学生的能力出发,而不应依照“高考要求考到这个难度”.
2.2教师对学生自主探究实验的备课不够充分
教师对学生自主探究实验的备课不够充分,造成“课时紧张”主要表现为教师在备课中“备学生”不够.新课程要求教师不仅要“备好教材”,更要“备好学生”.新课程要求教师在开展学生自主学习探究前要充分了解学生的已有知识水平、学习能力.只有做到这一点,教师才能在給学生的探究实验中设置出与学生实际水平相当的探究内容,任何脱离学生实际的探究设置,最终不但会浪费学生的时间,更重要的是还会打击学生探究的积极性.所以我们在备课中若不能充分考虑学生的情况,就会使自己给学生设置的教学探究活动陷于被动,因而“常常不能完成教学任务”.新课程给我们带来了全新的教学理念,面对新课程,如何在有限的时间内实现教学目标,这就要求教师一定要认真备好课.自主实验的探究也是如此!教师不仅要考虑每个自主探究实验让学生探究什么,怎样探究,探究性问题的设计是否能激活学生的思维、是否符合学生的实际情况,探究的问题有没有超出学生的能力范围.
2.3缺乏学生自主探究实验活动的时间和空间
还有学生的自主探究实验活动是师生、生生之间有效互动的过程,这就要求教师在备课时不仅要有自主探究实验方案的设计,还要在自主探究实验方案中为学生的主动参与留下时间和空间.在这方面,如果我们教师没有为学生自主探究实验活动留下时间和空间,那么我们在引导学生开展这个探究活动时会处于很被动的状态,原因很简单如学生在探究过程中得到的结果并不是自己在备课前希望得到的结果,那么我们就需要花大量时间再次引导,无疑就造成“课时紧张”.所以在设置课堂学生自主探究性实验时一定要给学生预留一定的探究时间和空间.
3要做好探究性实验教学取得成功的两个课前准备工作
新课程下探究性实验在物理教学中占有非常重要的地位,它既是物理教学的基石,也是物理教学的重要内容和主要手段.在新课程标准的物理教学中倡导学生自主学习、研究性学习,加强科学探究,所以实验在物理教学中的地位不但没有削弱,反而还大大加强了,因为实验既能为学生的自主学习、科学探究打下基础,又能为学生的自主学习、科学探究提供物质的保证.那么在开展探究性实验教学中要想取得实验探究的成功,我们很有必要做好探究性实验教学前的准备工作.
3.1认真做好每一个探究实验的预习案
新课程的探究实验中,学生所探究的问题应是学生未知的知识,所以在探究实验开展前组织好学生做好预习工作就显得特别重要.那么如何做好学生的预习工作呢?笔者认为在每次课堂探究实验前,先发给学生预习的学案,但是学案上的内容不是实验步骤之类的知识点,而是在学生原有知识的基础上,提出一些在实验中要解决哪些问题之类的知识点,根据要解决的问题,需要哪些实验器材,设计怎样的实验步骤,怎样设计记录数据的表格,怎样处理实验数据,分析实验误差等.这些做法对于学生参与课堂实验的探究都有很大的促进作用.比如笔者在进行做探究平抛运动规律的实验预习中,设计了以下几个问题:
(1)研究平抛运动时,怎样设计方案研究在竖直方向的运动规律?
(2)怎样研究平抛运动?(首先要得到平抛运动的轨迹)
(3)在研究水平方向的运动规律时,怎样设法通过实验得到平抛运动的轨迹?有哪些实验方法?
可以提供一种常规实验,如用平抛运动实验仪,这样的仪器学生没有见过,可以简单介绍给学生.其它的实验方法,可以由学生设计.
(4)怎样在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置?
(5)测量两相邻位置间的水平位移,分析这些位移的特点.如果在相等时间内的位移相等,这说明什么问题?
如果学生在预习时解决了这些问题,就避免了学生在探究过程中的盲目性,这样就可以提高课堂探究的质量和探究的效率.所以在每次实验前,教师精心设计的学案就显得特别重要,设计的问题要符合学生的实际,要有针对性.在学案上,还要留出适当的空间让学生写出自己设计的实验步骤、设计的数据记录表格等.在物理课时比较紧张的情况下,这也是一种解决问题的方法,也为学生课堂探究提供了充足的时间,对于提高课堂探究的质量具有重要的作用.
3.2合理做好探究小组的分组
合理分组对于提高实验探究的效果具有重要的作用和意义,这实际上也是合作探究学习的一种形式.有的学生实验探究的能力比较强,有的学生探究能力弱,这样如何分组就显得尤其重要.分组的形式可以是好差结合;也可以是好的一组,差的在一组.笔者通过几年的新课程教学研究表明:第一种分组形式是最为理想的,用成绩好的学生带动成绩差的学生,避免了成绩差的学生到了实验室无从下手的局面,有利于学生的合作学习;而第二种分组形式对于实验探究能力不强的学生,教师不但要给予他们足够的指导,甚至要提供具体的实验探究方案,而且要提供适合于他们的实验方案,他们才能完成实验.可见探究小组的分组是否合理对学生探究实验能否取得成功也是至关重要的.
4要处理好所需新器材与实际中不能满足所需求之间的关系
众所周知,新课程探究实验所需要的器材不但在数量要求增加了,并且在形式上更是增加了,很多器材对于经济落后的地区来说更是无法实现的,比如传感器自从新课程开展以来,很多经济落后的地区到现在为止,连见都没见过实际的传感器.在这种情况下我们又该如何开展探究性实验呢?方法只有一个,就是教师自己根据实际与学生共同制造一些低成本实验器材.纵观物理学史上最美的十大实验,绝大多数都是用最简单的实验设备却揭示了非常深刻的物理原理.比如大家耳熟能详的牛顿三棱镜分光实验被认为是第七大最美的实验,实验的仪器不过是两块三棱镜,但实验却揭示了光的色散现象,进而开创了现代物理学的重要领域光谱学的先河.还有托马斯