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物理学从本质上来说是一门以实验为基础的自然科学,中学物理教学中担负着培养学生观察能力、实验能力、分析问题和解决问题的能力、实践和创新能力的任务。物理概念、规律的形成和发展都与实验密切相关,物理实验在高中物理新课程教学中有重要的作用。高中物理实验可分为两大类,第一类是教材安排的演示实验、学生实验(简称为“常规实验”);第二类是指为了帮助学生认识,建立物理概念和规律,教师有意选择和利用实验室器材或实验室之外的其他材料、物品和器具等资源研发自制的实验器具,开展的物理教学活动(简称为“非常规物理实验”)。本文在分析高中物理新课程理念与物理实验教学关系的基础上,对新课程理念下高中非常规物理实验教学进行研究。
一、问题的提出
1.高中物理新课程标准的实验要求
《普通高中物理课程标准(实验)》明确提出:实验是物理课程改革的重要环节,是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径,也是物理课程改革的重要资源。物理科学伴随着物理实验的发展而发展。物理实验教学,对物理教学起到了巨大的推动和促进作用。
观察现象、进行演示和学生主动参与实验,能够使学生对物理事实获得具体、明确的认识,这是理解概念和规律的必要基础。观察和实验对培养学生的观察和实验技能,培养实事求是的科学态度,引起学习兴趣,具有不可代替的重要作用。在物理教学中,教师可适当增加一些演示和学生实验,最大限度地利用实验室现有的器材或实验室之外的器材研发自制实验器具,开发新的非常规物理实验,鼓励学生主动做课外实验。
2.实验教学的现状
当前高中物理实验教学不容乐观,中学物理教师对实验的教学不够重视。主要原因是高考评价体系,只重视笔试,轻视学生动手操作能力的考查,大多数教师出现重理论,轻实践,忽视学生亲身经历和参与的过程。不重视教材的常规实验教学,更加没有意识到非常规物理实验教学的重要性。其实非常规物理实验,可提高学生学习兴趣,对学生认识、建立起物理概念和规律起到积极作用。
二、非常规物理实验的内涵
非常规物理实验,是指有目的地选择和利用实验室器材或实验室之外的物品开展物理实验活动。其中,实验室之外的物品主要指学生熟悉的易得物品。非常规物理实验也指选择利用环境中“非专门化”的物质手段,不按固定方法或形式,人为控制条件、有目的实施观察与探索物理规律的实验教学活动。非常规物理实验常常为达到某种教学目的而采取灵活与简便的方法与形式,使实验过程体现自创性、体验性、趣味性、简易性。
也可以把非教材安排的实验内容、实验方法和实验技巧统称为非常规实验。常规实验教给学生基本的实验方法和技能,培养求实的科学态度,是物理课不可缺少的教育环节。然而,物理概念和规律的建立,光靠单一的途径往往并不深刻,需要多方面,有时甚至是反面的措施,从不同的情境,不同的角度中领悟,才能在更高的层次上理解和掌握。非常规物理实验正是基于这种考虑而设计和实施的。注重非常规实验教学,培养学生分析问题、解决问题的能力,是当前教学教育创新的重要方式。中学物理教学中要使常规物理实验与非常规物理实验有机结合,应遵循“优势互补”、“科学性与趣味性结合”、“操作训练与自主体验结合”和“实验室资源与生活环境资源结合”等原则。
三、非常规物理实验的特点
1.材料易得、实施便利
生活中的一切材料、物品都能成为非常规物理实验的原材料,通过加工、研发自制均可显现物理原理。
2.贴近生活、亲近感强
利用身边熟悉的材料和物品,呈现物理现象,探究它们的物理属性或原理,会使学生感到物理学亲近、真实、可靠,能让学生体会到物理就在身边,感受到学习物理就是从本质上探究和认识环境世界。
3.程式多变、新奇有趣
非常规物理实验实质上是将身边熟悉材料或物品通过加工、研发自制,以及利用人体自身充当实验成分置于物理教学情境之中。新异的场合、新颖的课堂结构、多样化的教学程式、预料之外的新奇现象,都会引起学生的兴趣、好奇心和认知动机。
4.物具它用、体现自创
非常规物理实验实际上主要是借用研发自制的器具开展的实验教学活动,借用生活材料等物品开展内容丰富、形式多样的实验教学,体现教师教学的个性和自创性,体现学生的主动参与性和创造性。
5.结构简单、体验性强
非常规物理实验所用材料、物品在生活中容易获得,学生课后可自主实践、亲身体验,实验装置易制易修,不怕弄坏,学生便能大胆主动动手实验,在进行实验操作和观察现象的过程中获得直接经验和深切感受。
四、非常规物理实验是新课程理念下高中物理教学的重要部分
1.非常规物理实验是帮助学生认知物理概念、物理规律的基础
高中阶段学生学习的物理学内容应包括物理现象、物理概念、物理规律和物理理论。现代认知学派认为学生在模仿和被动吸收中并不会产生学习活动,学习只有在积极吸收新的信息,亲身经历及建构出自己的理解时才会发生。建构主义认为,学习应具有目标指引性和情境性,学生对物理学习总是与一定的物理实物“情境”相联系的。非常规物理实验恰恰提供这样的物理实物“情境”。教师的首要任务便是结合学生的身心发展规律及其特点构建出各种良好的非常规物理实验教学情境,让学生身处其中,亲身感受物理知识和物理思想的产生过程,并最终产生情感体验。可见,非常规物理实验教学远比教师强加的要理解得更透彻,也更具有实用性,同时也为进一步培养物理创新思维提供了保障。
例如:讲静摩擦力方向时总感到有难度,学生很难判断静摩擦力的方向.让每个学生手持一把毛刷,让毛刷在桌上要动但又不动的情况下,引导学生观察刷毛的形变方向.利用这个简单的方法就可以比较形象地帮助学生理解静摩擦力的方向,也便于学生接受。
2.非常规物理实验是培养学生学习兴趣和探究能力的重要方法
非常规物理实验能够激发学生的兴趣。教育心理学告诉我们,学习兴趣是学习动机的重要的心理成分,它能强烈地推动学生去探求知识并带有情绪体验色彩的意向。而非常规物理实验能为学生提供丰富的感性认识,特别是通过动手操作满足了他们的好奇心和求知欲同时学生在实验中验证了所学的知识,使所学的知识得以巩固,从中也体会到了成功的乐趣。教师应抓住学生生性好奇的心理,巧妙地设计、表演新奇有趣的实验,让他们参与到实验中来,实验结束后,让学生谈谈自己的心得体会,对现象进行解释,允许并鼓励有不同的见解,从而大大激发学生学习的主动性与探究欲望。
例如:让学生亲自参与散射的米粒实验来认识摩擦起电、电荷及同种电荷间的作用:用毛衣摩擦塑料勺,勺上便带有电荷,把勺靠近盛着小米粒的碟子上面。小米粒便自动跳起来,吸附在勺上。可是,眨眼功夫,它们又突然像火花飞溅似的向四周散射开来。这是什么原因呢?带电的勺上吸引着小米粒,但是只能吸引很短的时间。这时电子从勺上转移到小米粒上,最后全部小米粒都带有和勺上同样的电荷。由于同种电荷互相排斥,所以出现了小米粒散射的奇特现象。又如:用两本书内纸张交错叠在一起,让两个力气大的男生来拉,却无法把它们拉开,导入摩擦力教学。这些实验现象让学生惊讶不已,不可思议,从而激发了学生强烈的学习兴趣。
3.非常规物理实验是学生形成科学态度的重要过程
非常规物理实验带着教师或学生的智慧,它的实施遵循着物理学的实验方法,同时给参与者带来挑战、困惑、问题、曲折、欣赏、愉悦,使学生进入忘我的体验与探索境界。同时学生亲身参与研究过程,引导学生分析自己实验得到的数据、现象、结论,进行实事求是的分析,培养学生的科学态度。
一、问题的提出
1.高中物理新课程标准的实验要求
《普通高中物理课程标准(实验)》明确提出:实验是物理课程改革的重要环节,是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径,也是物理课程改革的重要资源。物理科学伴随着物理实验的发展而发展。物理实验教学,对物理教学起到了巨大的推动和促进作用。
观察现象、进行演示和学生主动参与实验,能够使学生对物理事实获得具体、明确的认识,这是理解概念和规律的必要基础。观察和实验对培养学生的观察和实验技能,培养实事求是的科学态度,引起学习兴趣,具有不可代替的重要作用。在物理教学中,教师可适当增加一些演示和学生实验,最大限度地利用实验室现有的器材或实验室之外的器材研发自制实验器具,开发新的非常规物理实验,鼓励学生主动做课外实验。
2.实验教学的现状
当前高中物理实验教学不容乐观,中学物理教师对实验的教学不够重视。主要原因是高考评价体系,只重视笔试,轻视学生动手操作能力的考查,大多数教师出现重理论,轻实践,忽视学生亲身经历和参与的过程。不重视教材的常规实验教学,更加没有意识到非常规物理实验教学的重要性。其实非常规物理实验,可提高学生学习兴趣,对学生认识、建立起物理概念和规律起到积极作用。
二、非常规物理实验的内涵
非常规物理实验,是指有目的地选择和利用实验室器材或实验室之外的物品开展物理实验活动。其中,实验室之外的物品主要指学生熟悉的易得物品。非常规物理实验也指选择利用环境中“非专门化”的物质手段,不按固定方法或形式,人为控制条件、有目的实施观察与探索物理规律的实验教学活动。非常规物理实验常常为达到某种教学目的而采取灵活与简便的方法与形式,使实验过程体现自创性、体验性、趣味性、简易性。
也可以把非教材安排的实验内容、实验方法和实验技巧统称为非常规实验。常规实验教给学生基本的实验方法和技能,培养求实的科学态度,是物理课不可缺少的教育环节。然而,物理概念和规律的建立,光靠单一的途径往往并不深刻,需要多方面,有时甚至是反面的措施,从不同的情境,不同的角度中领悟,才能在更高的层次上理解和掌握。非常规物理实验正是基于这种考虑而设计和实施的。注重非常规实验教学,培养学生分析问题、解决问题的能力,是当前教学教育创新的重要方式。中学物理教学中要使常规物理实验与非常规物理实验有机结合,应遵循“优势互补”、“科学性与趣味性结合”、“操作训练与自主体验结合”和“实验室资源与生活环境资源结合”等原则。
三、非常规物理实验的特点
1.材料易得、实施便利
生活中的一切材料、物品都能成为非常规物理实验的原材料,通过加工、研发自制均可显现物理原理。
2.贴近生活、亲近感强
利用身边熟悉的材料和物品,呈现物理现象,探究它们的物理属性或原理,会使学生感到物理学亲近、真实、可靠,能让学生体会到物理就在身边,感受到学习物理就是从本质上探究和认识环境世界。
3.程式多变、新奇有趣
非常规物理实验实质上是将身边熟悉材料或物品通过加工、研发自制,以及利用人体自身充当实验成分置于物理教学情境之中。新异的场合、新颖的课堂结构、多样化的教学程式、预料之外的新奇现象,都会引起学生的兴趣、好奇心和认知动机。
4.物具它用、体现自创
非常规物理实验实际上主要是借用研发自制的器具开展的实验教学活动,借用生活材料等物品开展内容丰富、形式多样的实验教学,体现教师教学的个性和自创性,体现学生的主动参与性和创造性。
5.结构简单、体验性强
非常规物理实验所用材料、物品在生活中容易获得,学生课后可自主实践、亲身体验,实验装置易制易修,不怕弄坏,学生便能大胆主动动手实验,在进行实验操作和观察现象的过程中获得直接经验和深切感受。
四、非常规物理实验是新课程理念下高中物理教学的重要部分
1.非常规物理实验是帮助学生认知物理概念、物理规律的基础
高中阶段学生学习的物理学内容应包括物理现象、物理概念、物理规律和物理理论。现代认知学派认为学生在模仿和被动吸收中并不会产生学习活动,学习只有在积极吸收新的信息,亲身经历及建构出自己的理解时才会发生。建构主义认为,学习应具有目标指引性和情境性,学生对物理学习总是与一定的物理实物“情境”相联系的。非常规物理实验恰恰提供这样的物理实物“情境”。教师的首要任务便是结合学生的身心发展规律及其特点构建出各种良好的非常规物理实验教学情境,让学生身处其中,亲身感受物理知识和物理思想的产生过程,并最终产生情感体验。可见,非常规物理实验教学远比教师强加的要理解得更透彻,也更具有实用性,同时也为进一步培养物理创新思维提供了保障。
例如:讲静摩擦力方向时总感到有难度,学生很难判断静摩擦力的方向.让每个学生手持一把毛刷,让毛刷在桌上要动但又不动的情况下,引导学生观察刷毛的形变方向.利用这个简单的方法就可以比较形象地帮助学生理解静摩擦力的方向,也便于学生接受。
2.非常规物理实验是培养学生学习兴趣和探究能力的重要方法
非常规物理实验能够激发学生的兴趣。教育心理学告诉我们,学习兴趣是学习动机的重要的心理成分,它能强烈地推动学生去探求知识并带有情绪体验色彩的意向。而非常规物理实验能为学生提供丰富的感性认识,特别是通过动手操作满足了他们的好奇心和求知欲同时学生在实验中验证了所学的知识,使所学的知识得以巩固,从中也体会到了成功的乐趣。教师应抓住学生生性好奇的心理,巧妙地设计、表演新奇有趣的实验,让他们参与到实验中来,实验结束后,让学生谈谈自己的心得体会,对现象进行解释,允许并鼓励有不同的见解,从而大大激发学生学习的主动性与探究欲望。
例如:让学生亲自参与散射的米粒实验来认识摩擦起电、电荷及同种电荷间的作用:用毛衣摩擦塑料勺,勺上便带有电荷,把勺靠近盛着小米粒的碟子上面。小米粒便自动跳起来,吸附在勺上。可是,眨眼功夫,它们又突然像火花飞溅似的向四周散射开来。这是什么原因呢?带电的勺上吸引着小米粒,但是只能吸引很短的时间。这时电子从勺上转移到小米粒上,最后全部小米粒都带有和勺上同样的电荷。由于同种电荷互相排斥,所以出现了小米粒散射的奇特现象。又如:用两本书内纸张交错叠在一起,让两个力气大的男生来拉,却无法把它们拉开,导入摩擦力教学。这些实验现象让学生惊讶不已,不可思议,从而激发了学生强烈的学习兴趣。
3.非常规物理实验是学生形成科学态度的重要过程
非常规物理实验带着教师或学生的智慧,它的实施遵循着物理学的实验方法,同时给参与者带来挑战、困惑、问题、曲折、欣赏、愉悦,使学生进入忘我的体验与探索境界。同时学生亲身参与研究过程,引导学生分析自己实验得到的数据、现象、结论,进行实事求是的分析,培养学生的科学态度。