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物理实验分为演示实验和学生分组实验,是物理概念形成的基础.本文从演示实验分析,培养学生实验观察能力,思维能力,以及分析表达问题的能力、实验观察能力、领悟实验方法因素.强调实验的性质和目的对实验的指导作用,适时进行实验方法的理性点化.学生通过对演示实验,对物理概念有较深刻的理解.
1演示实验的特点
1.1简单性
演示实验操作简单,通过教师演示物理现象导出结论,学生观察显著,容易抓住实验的关键点.如在讲授“压强”时,对于垂直作用在物体表面上的力叫做压力,这一概念不容易从直观上发现,为了摆脱学生学习畏惧,针对所缺乏的感知,用图1实验演示直观把重力与压力做出区别,得到斜面受力小于物体的重力.
1.2直观性
演示实验现象明晰,具有一定的可见度,能充分说明问题.在做演示仪器时尽量采用大仪器,使可见度放大.如演示实验,如图2,固定一个圆形木棒,两个相同环形磁体.(1)把一个磁体放入木棒底部,磁体N极在上面.把另一个磁体沿木棒往下放,磁体N极在下方.因为重力原因,上面的磁体落到底下,但我们看到它是悬浮在木棒中间.这一现象充分说明磁极相互排斥的作用;(2)如图3,一个磁体放入木棒底端,磁体N极在上方,把另一个磁体用细铁丝悬挂后,磁体S极在下方,沿着木棒向下放,当放到一定高度后,提示学生观察下面的一个磁体顺着木棒向上运动,慢慢吸引到一起,进而说明异名磁极相互吸引.为了使实验现象明显,可采用光、电或或机械等各种放大装置来增强演示给学生的效果.
1.3示范性
教师在做演示实验时,一定要注意实验仪器的整洁,放置的位置要正确,用规范的实验进行操作,仪器的使用、连接、操作做到准确规范.学生在观察中熟悉实验技能和和方法.如连接串、并联电路时,教师可以采用边讲边演示的方法,从电源正极开始,按电路图顺次连接,连接后仔细检查无误后合上电键,学生观察明确在什么连接情况下用红线,什么连接情况下用黑线,正确演示实验对学生今后亲自实验起着潜移默化的作用.
1.4能力性
学生观察演示实验的现象有时是片面的,要上升到理论认知层面,需要一个由表及里,由现象到本质的分析、推理分析的过程.教师的作用就是要让学生转换到这个过程形成跨度.发散学生思维分析和探索能力,充分发挥学生的科学创新精神.
1.5多样性
物理概念和规律的得出方法是多种多样的,对于许多物理规律,我们进行实验的目的并不是去探究、推理,而是一种验证.比如电功的公式、焦耳定律、光的反射、折射规律、凸透镜成像规律等等.如果学生在没有任何提示的情况下去探究,我们真的不难想象探究的结果.但是,如杠杆原理、密度公式、比热容、电阻等原理或规律的得出,是完全可以运用探究得出的.因此,教师在教学中运用教学方法不能“一招精”.
2演示实验形成物理概念
教师应选取新颖的演示实验,实现知识的正迁移,引导学生对知识进行深入观察与探究,科学概括,避免出现知识的顺向负迁移.同时,教师还应充分发挥指导与引导作用,帮助学生区分新旧知识概念,从而促进认知结构的形成.
2.1多媒体演示物理概念形成
课堂教师借助多媒体设备来播放在课堂上难以完成的实验,通过相关的教学视频或者是播放有关的实验操作等.这种方式让学生对相关知识的认识更加深刻而具体,而课堂的教学效率也将获得提高.如α粒子散射实验,波的传播,模拟日食、月食展现影子形成等内容.从而使学生深入浅出地认识物理规律.
实验的趣闻能在教学中产生意想不到的效果,不但激起了学生兴趣、去认真观察实验,掌握相应知识外,而且使学生对物理学史,对如何进行科学观察、科学研究,勇攀科学高峰的艰辛,须经顽强不懈的努力,有一定的认识和了解.如在讲授“马德堡半球”实验时播发多媒体课件,德国的马德堡市民看到奇特而困惑的场景:他们的市长,把35.5 cm直径的两个空心铜半球紧紧合在一起,球内空气抽取出,然后派出每排8匹马,共2排的马向相反的方向拉两个半球,16匹马在一段时间后耗尽竭力终于把两个半球拉分开,竟然发出巨大的像放炮般的声音,这就是著名的马德堡半球实验,它有力地证明了大气压存在.
2.2类比演示物理概念
教材只是一个案例,要冲破传统教案,创新超越教参,创建凸显个人特色的鲜活的教学.在有些物理概念无法找到直接的实验来演示的情况下,教师应尽可能采用迁移方法设计出类比的实验给学生直观演示.如在讲授“分子间作用力与分子间距离关系”时,不可能达到用实验直接演示的目的.这时可以结合实际准备一根弹簧,两端各连接一个钢球,以支点A竖直放稳,钢球B处于静止状态下,B所受的重力等于所受的弹力,到支点A的距离为平衡距离;通过比拟分子间斥力跟引力相等时,分子间距离是平衡位置.压弹簧、钢球AB间距离小于平衡位置时的距离,比拟分子间小于平衡的距离,斥力大于引力显示斥力现象.虽然这种演示实验与分子间的实际作用存在一定差异,但用这种迁移类比的方法可以说明分子间的作用力,加强学生掌握概念的理解.
3演示实验能力
3.1认真实验观察
观察能力是全面、深入正确地认识事物的能力.实验观察是学生通过认真观察实验每个细节过程及产生现象,获得生动的感性材料,然后进行积极的思维,把观察到的感性材料进行分析、综合、概括、归纳,上升至理性知识,形成正确概念的能力.现行中学物理教材中的各类实验以主观性、示范性、启发性、教育性、探索性为主要特征,有丰富的内容和广阔的途径来培养学生观察.
3.2分析实验数据
实验中按规则进行操作,真实、规范地记录数据和描述现象,实验中的物与课堂中的理巧妙结合,从实验数据得出物理结论.
3.3开辟实验第二课堂
在教室设计实验广角,让学生观察一些短时间可以看到的现象,如硫酸溶液与水之间的扩散现象,也可以让学生制作一些小实验摆设在实验广角处.
3.4演示实验与学生实验
学生走进实验室,让他们更多接触实验仪器,逐步具备独立设计和进行物理实验的能力,强化培养学生物理实验技能的目的.
总之,物理演示实验是课堂教学的延续,渗透于物理教学的全过程,是一个动态的教学环节,需要教师和学生共同参与,并取得效果.实验演示可以训练学生灵活运用创新思维能力,激发学生注意力紧紧吸引到实验中,完善学生坚持不懈、有意识的创新思维能力.
1演示实验的特点
1.1简单性
演示实验操作简单,通过教师演示物理现象导出结论,学生观察显著,容易抓住实验的关键点.如在讲授“压强”时,对于垂直作用在物体表面上的力叫做压力,这一概念不容易从直观上发现,为了摆脱学生学习畏惧,针对所缺乏的感知,用图1实验演示直观把重力与压力做出区别,得到斜面受力小于物体的重力.
1.2直观性
演示实验现象明晰,具有一定的可见度,能充分说明问题.在做演示仪器时尽量采用大仪器,使可见度放大.如演示实验,如图2,固定一个圆形木棒,两个相同环形磁体.(1)把一个磁体放入木棒底部,磁体N极在上面.把另一个磁体沿木棒往下放,磁体N极在下方.因为重力原因,上面的磁体落到底下,但我们看到它是悬浮在木棒中间.这一现象充分说明磁极相互排斥的作用;(2)如图3,一个磁体放入木棒底端,磁体N极在上方,把另一个磁体用细铁丝悬挂后,磁体S极在下方,沿着木棒向下放,当放到一定高度后,提示学生观察下面的一个磁体顺着木棒向上运动,慢慢吸引到一起,进而说明异名磁极相互吸引.为了使实验现象明显,可采用光、电或或机械等各种放大装置来增强演示给学生的效果.
1.3示范性
教师在做演示实验时,一定要注意实验仪器的整洁,放置的位置要正确,用规范的实验进行操作,仪器的使用、连接、操作做到准确规范.学生在观察中熟悉实验技能和和方法.如连接串、并联电路时,教师可以采用边讲边演示的方法,从电源正极开始,按电路图顺次连接,连接后仔细检查无误后合上电键,学生观察明确在什么连接情况下用红线,什么连接情况下用黑线,正确演示实验对学生今后亲自实验起着潜移默化的作用.
1.4能力性
学生观察演示实验的现象有时是片面的,要上升到理论认知层面,需要一个由表及里,由现象到本质的分析、推理分析的过程.教师的作用就是要让学生转换到这个过程形成跨度.发散学生思维分析和探索能力,充分发挥学生的科学创新精神.
1.5多样性
物理概念和规律的得出方法是多种多样的,对于许多物理规律,我们进行实验的目的并不是去探究、推理,而是一种验证.比如电功的公式、焦耳定律、光的反射、折射规律、凸透镜成像规律等等.如果学生在没有任何提示的情况下去探究,我们真的不难想象探究的结果.但是,如杠杆原理、密度公式、比热容、电阻等原理或规律的得出,是完全可以运用探究得出的.因此,教师在教学中运用教学方法不能“一招精”.
2演示实验形成物理概念
教师应选取新颖的演示实验,实现知识的正迁移,引导学生对知识进行深入观察与探究,科学概括,避免出现知识的顺向负迁移.同时,教师还应充分发挥指导与引导作用,帮助学生区分新旧知识概念,从而促进认知结构的形成.
2.1多媒体演示物理概念形成
课堂教师借助多媒体设备来播放在课堂上难以完成的实验,通过相关的教学视频或者是播放有关的实验操作等.这种方式让学生对相关知识的认识更加深刻而具体,而课堂的教学效率也将获得提高.如α粒子散射实验,波的传播,模拟日食、月食展现影子形成等内容.从而使学生深入浅出地认识物理规律.
实验的趣闻能在教学中产生意想不到的效果,不但激起了学生兴趣、去认真观察实验,掌握相应知识外,而且使学生对物理学史,对如何进行科学观察、科学研究,勇攀科学高峰的艰辛,须经顽强不懈的努力,有一定的认识和了解.如在讲授“马德堡半球”实验时播发多媒体课件,德国的马德堡市民看到奇特而困惑的场景:他们的市长,把35.5 cm直径的两个空心铜半球紧紧合在一起,球内空气抽取出,然后派出每排8匹马,共2排的马向相反的方向拉两个半球,16匹马在一段时间后耗尽竭力终于把两个半球拉分开,竟然发出巨大的像放炮般的声音,这就是著名的马德堡半球实验,它有力地证明了大气压存在.
2.2类比演示物理概念
教材只是一个案例,要冲破传统教案,创新超越教参,创建凸显个人特色的鲜活的教学.在有些物理概念无法找到直接的实验来演示的情况下,教师应尽可能采用迁移方法设计出类比的实验给学生直观演示.如在讲授“分子间作用力与分子间距离关系”时,不可能达到用实验直接演示的目的.这时可以结合实际准备一根弹簧,两端各连接一个钢球,以支点A竖直放稳,钢球B处于静止状态下,B所受的重力等于所受的弹力,到支点A的距离为平衡距离;通过比拟分子间斥力跟引力相等时,分子间距离是平衡位置.压弹簧、钢球AB间距离小于平衡位置时的距离,比拟分子间小于平衡的距离,斥力大于引力显示斥力现象.虽然这种演示实验与分子间的实际作用存在一定差异,但用这种迁移类比的方法可以说明分子间的作用力,加强学生掌握概念的理解.
3演示实验能力
3.1认真实验观察
观察能力是全面、深入正确地认识事物的能力.实验观察是学生通过认真观察实验每个细节过程及产生现象,获得生动的感性材料,然后进行积极的思维,把观察到的感性材料进行分析、综合、概括、归纳,上升至理性知识,形成正确概念的能力.现行中学物理教材中的各类实验以主观性、示范性、启发性、教育性、探索性为主要特征,有丰富的内容和广阔的途径来培养学生观察.
3.2分析实验数据
实验中按规则进行操作,真实、规范地记录数据和描述现象,实验中的物与课堂中的理巧妙结合,从实验数据得出物理结论.
3.3开辟实验第二课堂
在教室设计实验广角,让学生观察一些短时间可以看到的现象,如硫酸溶液与水之间的扩散现象,也可以让学生制作一些小实验摆设在实验广角处.
3.4演示实验与学生实验
学生走进实验室,让他们更多接触实验仪器,逐步具备独立设计和进行物理实验的能力,强化培养学生物理实验技能的目的.
总之,物理演示实验是课堂教学的延续,渗透于物理教学的全过程,是一个动态的教学环节,需要教师和学生共同参与,并取得效果.实验演示可以训练学生灵活运用创新思维能力,激发学生注意力紧紧吸引到实验中,完善学生坚持不懈、有意识的创新思维能力.