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摘要:物理是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的學(xué)科,物理課堂實(shí)驗在中學(xué)物理教學(xué)中尤為重要,本文分別從新課引入或引導性、啟發(fā)性的實(shí)驗,作為學(xué)生接受新知的基礎,增強學(xué)生的感性知識的實(shí)驗;尋找物理規律,測定物理和驗證定律、公式的實(shí)驗;鞏固知識,運用知識的實(shí)驗這幾方面闡述了實(shí)驗的作用,實(shí)驗的方法,實(shí)驗的注意事項,說(shuō)明了物理課堂實(shí)驗的教學(xué)中的作用。
關(guān)鍵詞:實(shí)驗; 物理
物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的自然科學(xué),中學(xué)物理中大多數的基本概念和定律、理論都是通過(guò)觀(guān)察、實(shí)驗,然后分析概括出來(lái)的。演示和學(xué)生實(shí)驗在中學(xué)物理教學(xué)中十分重要,許多物理現象、原理、定律,如果教師只在講臺上反復講解,在黑板上進(jìn)行圖解,學(xué)生往往不能理解和掌握,我們深刻體會(huì )到:不論是基本概念的建立,還是物理規律的導出或難題的突破,多是通過(guò)課堂實(shí)驗來(lái)完成的,實(shí)踐證明,課堂實(shí)驗是中學(xué)物理教學(xué)的重要手段,通過(guò)演示和學(xué)生實(shí)驗既能使學(xué)生深刻理解物理概念和規律,又能培養學(xué)生的觀(guān)察能力、思維能力,探索精神以及良好的學(xué)習方法和習慣,還能讓學(xué)生掌握一定的實(shí)驗技能 ,還可激發(fā)學(xué)生的興趣和強烈的求知欲,調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性、自覺(jué)性和積極性,因此新編教材特別強調實(shí)驗,基本上每節有實(shí)驗探究(八年級共30個(gè),九年級共24個(gè))除此之外,八年級還有“迷你實(shí)驗”12個(gè),實(shí)踐活動(dòng)7項,信息窗23個(gè),九年級專(zhuān)題“科學(xué)探究”課7項,“迷你實(shí)驗”8個(gè),信息窗20個(gè),課后“實(shí)踐活動(dòng)”13個(gè),這就要求我們必須認真做好課堂實(shí)驗,提高教學(xué)質(zhì)量,下面談?wù)勅绾纬浞职l(fā)揮課堂實(shí)驗的作用。
由于每一個(gè)實(shí)驗都是為了實(shí)現一定的教學(xué)目的和要求服務(wù)的,并不是為了實(shí)驗而實(shí)驗,課堂的每一個(gè)實(shí)驗都必須目的明確,措施得當實(shí)驗過(guò)程中如何引導學(xué)生進(jìn)行觀(guān)察,什么時(shí)候要提出問(wèn)題,啟發(fā)學(xué)生積極開(kāi)展思維活動(dòng),實(shí)驗時(shí)要注意些什么等等,教師在備課時(shí)要心中有數,只有這樣在實(shí)驗過(guò)程中才能得心應手,有計劃、有目的地引導學(xué)生進(jìn)行正確的觀(guān)察,并對觀(guān)察進(jìn)行分析,概括得出結論,形式概念或導出規律,才能發(fā)揮實(shí)驗應有的作用,收到預期的效果,因此,課堂實(shí)驗的方式、做法、教法應根據不同的教學(xué)目的,要求及教材內容的特點(diǎn)及學(xué)生的實(shí)際水平?jīng)Q定,我就從以下幾方面談?wù)務(wù)n堂實(shí)驗的方式,做法和教法。
一、引入新課或引導性、啟發(fā)性的演示實(shí)驗。
教師從啟發(fā)性演示實(shí)驗開(kāi)始引入新課,不但能激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲,引起他們濃厚的學(xué)習興趣,而且有利于向學(xué)生顯示新課題的目的性。這類(lèi)演示實(shí)驗,要求實(shí)驗裝置簡(jiǎn)單,顯示現象鮮明、清晰,能充分說(shuō)明問(wèn)題,以便學(xué)生觀(guān)察和思考。例如《大氣壓強》這一課的教學(xué)中,引入新課的《水杯——厚紙片》的實(shí)驗,一開(kāi)始就出示空杯和紙片,把紙片蓋在空杯上,用手按住紙片,把杯子倒置過(guò)來(lái),讓學(xué)生清楚地看到:松開(kāi)手后,紙片掉下來(lái),接著(zhù)在杯中倒滿(mǎn)水,在杯子蓋上紙片,再把杯子倒置過(guò)來(lái),松開(kāi)手后,會(huì )看到不僅紙片不會(huì )掉下來(lái),而且杯中水也不會(huì )流出來(lái),這是為什么呢?是什么支持著(zhù)紙片和杯中的水呢?是空氣。這說(shuō)明大氣也有壓強,就這樣引出新課,這一類(lèi)的演示實(shí)驗就能把學(xué)生的注意力迅速地引導到所要研究的現象上,他們的思維活動(dòng)也就處于積極活躍的狀態(tài),而且實(shí)驗所揭示的現象本身就提供了思維的方向,因而這類(lèi)實(shí)驗具有鮮明的啟發(fā)性,有利于教師因勢利導引入新課,并激發(fā)學(xué)生的求知欲。
二、作為學(xué)生接受新知識的基礎,增強學(xué)生感性知識的演示實(shí)驗。
在物理教學(xué)中,對于這一些重要的概念、原理或定律,如果學(xué)生沒(méi)有生活上或生產(chǎn)上有關(guān)的感性認識(或為了排除或糾正學(xué)生長(cháng)期形成的錯誤觀(guān)念),一般應先通過(guò)演示實(shí)驗,使學(xué)生獲得感性的知識作為認識的基礎,并提供學(xué)生思考問(wèn)題的途徑,這一類(lèi)實(shí)驗主要是為了起到啟發(fā)作用,增加感性知識,使問(wèn)題形象化、具體化,便于學(xué)生理解,這一類(lèi)型的演示實(shí)驗必達到如下的要求。
1.所選取的實(shí)驗要注意科學(xué)性,而且必須是有代表性或典型性的,效果好的能夠通過(guò)現象揭露本質(zhì)從而說(shuō)明問(wèn)題的。
2.實(shí)驗裝置力求簡(jiǎn)單明了,操作方便,重點(diǎn)突出。它的作用應該是學(xué)生容易理解的。如果所用儀器過(guò)于復雜,學(xué)生往往被復雜的細節所吸引,影響對主要現象的觀(guān)察和理解,容易分散注意力,降低教學(xué)效果,實(shí)驗手段要求先進(jìn),實(shí)驗時(shí)間要力求經(jīng)濟,教師指導學(xué)生觀(guān)察現象要扼要、明確,不要分解學(xué)生的注意力
3.實(shí)驗本身的啟發(fā)性要強,實(shí)驗過(guò)程要啟發(fā)學(xué)生思維方向和培養學(xué)生的思維方法。運用演示教具時(shí),必須指明觀(guān)察什么,而不是看熱鬧,必須使學(xué)生弄清產(chǎn)生該現象的條件,然后按照演示的順序進(jìn)行逐步觀(guān)察。必須在觀(guān)察現象和變化過(guò)程的基礎上進(jìn)行思維加工,而不以觀(guān)察現象為滿(mǎn)足,讓學(xué)生養成研究的習慣,初步學(xué)會(huì )探索知識的方法,并在實(shí)驗中培養創(chuàng )造能力和理論聯(lián)系實(shí)驗的能力。
4.這類(lèi)實(shí)驗應采用邊講解邊實(shí)驗類(lèi)實(shí)驗的方法目的是讓學(xué)生了解實(shí)驗的全過(guò)程、主要現象和現象變化過(guò)程。要讓全班同學(xué)都看清楚,因此實(shí)驗的直觀(guān)性、明顯性要強,實(shí)驗現象必須明顯、清晰、準確、效果顯著(zhù),使學(xué)生獲得深刻、難忘的印象。要引導學(xué)生集中注意力觀(guān)察實(shí)驗中所要演示的主要現象,在極短時(shí)間內發(fā)生的現象,更要引導學(xué)生注意觀(guān)察,要指導在什么部位發(fā)生的什么現象。教學(xué)演示儀器應選大型的,刻度要粗些,讀數的數字要大,安放的位置要恰當,要注意儀表的背景,盡量使全班同學(xué)都能直觀(guān)觀(guān)察,而且實(shí)驗裝置和所觀(guān)察的現象要有足夠的可見(jiàn)度,讓所有學(xué)生都能看清楚。對于細小物體或儀器本身不可能做得太大以及一些只能水平放置的實(shí)驗,一般可采用投影器投在屏幕上,并把微小的物理現象放大,使全班學(xué)生能看得更清晰。還可采用預先制好的幻燈片,在課堂上配合放映,也能收到良好的演示效果。用投影器和錄像片還能改進(jìn)演示實(shí)驗。多媒體和投影器的最大特點(diǎn),既可把小的物體放大,又可以把大的物體縮小;既可把動(dòng)的物體靜下來(lái),又可把靜的物體動(dòng)起來(lái);既可以看到物體的全部,又可看到它的局部;既可以看它的外表,也可以看它的內部,比掛圖或模型要靈活得多。
例如:在《連通器》的教學(xué)中,先出示一個(gè)試管和課本中的連通器,讓學(xué)生觀(guān)察它們的特點(diǎn),從而了解到連通器的主要特征是底部彼此相連通的幾個(gè)容器,進(jìn)而再拿出幾個(gè)連通器讓學(xué)生感知連通器的各個(gè)容器可以形狀不一,粗細不等,可大,可小,可直可彎,突出連通器的本質(zhì)特征,接著(zhù)通過(guò)演示引導學(xué)生觀(guān)察在大小不同形狀的容器中裝入同種液體液面是相平的,此時(shí)學(xué)生對于實(shí)驗顯示出的這一物理現象所依存的條件還不大清楚,教師就要緊接著(zhù)通過(guò)一系列的演示實(shí)驗使學(xué)生理解清楚,如:幾個(gè)底部相連通的容器都是開(kāi)口的,倒入的是同種液體,當液體即使液體不流動(dòng),它們的液面也并不相平,可見(jiàn),連通器內液面相平是有條件的,即各個(gè)管子都要開(kāi)口與大氣相通,管中是同一種不流動(dòng)的液體,當學(xué)生獲得這些感性認識后,教師再引導學(xué)生利用“小液片”這種物理模型,利用液體內部壓強公式推導出連通器的原理,從而培養和發(fā)展學(xué)生的抽象思維能力。
在教學(xué)實(shí)踐中,有些教師則認為,學(xué)生有一些生活經(jīng)驗可以代替某些演示實(shí)驗,我認為這種“代替”是不全面的,不深刻的,雖然某些生活經(jīng)驗可以用來(lái)驗證某些物理規律,但并不是所有學(xué)生都有這些經(jīng)驗,同時(shí),這些經(jīng)驗并不是學(xué)生有意識地觀(guān)察和體會(huì )所感到的,因此,課堂演示實(shí)驗有必要使學(xué)生重新觀(guān)察這些物理現象,再和生活經(jīng)驗加以印證,收到的效果會(huì )更好。例如:在慣性問(wèn)題上,雖然初中學(xué)生多數具有站在汽車(chē)上,當車(chē)開(kāi)動(dòng)或車(chē)加速時(shí),人會(huì )向后傾倒的以驗,當車(chē)突然停止或減速時(shí)人會(huì )向前傾倒,但這些體會(huì )和經(jīng)驗都不是自覺(jué)的有意識的,因此,在教學(xué)中仍然要演示課本上“尺子打棋子”和“小車(chē)拉木塊”的演示實(shí)驗,這樣使全班學(xué)生都獲得共同的、生動(dòng)的、具體的感性認識,有利于在課堂教學(xué)中從感性認識上升到理性認識。然后再聯(lián)系在汽車(chē)上的生活經(jīng)驗,學(xué)生對物理慣性的體會(huì )就更深刻了,這樣不僅容易使學(xué)生理解教學(xué)內容,牢固地掌握物理概念和原理,而且提高了學(xué)生的學(xué)習興趣和抽象思維能力。
三、尋找物理規律,測定物理量和驗證定律,公式的實(shí)驗。
這類(lèi)實(shí)驗是為了起測量數據和驗證作用,這就需要教師引導學(xué)生明白實(shí)驗原理,知道如何測量,如何讀數,然后引導學(xué)生進(jìn)行數據處理,得出實(shí)驗結果,進(jìn)行必要的分析、比較、歸納,導出規律或公式。
在這類(lèi)實(shí)驗可采取兩種方法:
1.邊做實(shí)驗邊引導觀(guān)測,師生一起分析,抓住現象的主要特征,檢查實(shí)驗的最后結果或比較前后異同,并把實(shí)驗過(guò)程中各個(gè)階段的現象聯(lián)系起來(lái)組成完整的認識,從而得出客觀(guān)規律。例如《阿基米德原理》的實(shí)驗,教師先出示溢水杯,演示溢水杯的特點(diǎn),用彈簧測力計測出小石塊的重力,再測出小空桶的重力,然后將小空桶放在溢水杯口下,將石塊掛在測力計下,把石塊緩緩地浸入盛滿(mǎn)水的溢水杯中,水即排出,排出的水流入小桶中,讓學(xué)生看清石塊浸入部分越多,水被排出的越多,教師邊實(shí)驗邊問(wèn):溢水杯中的水為什么會(huì )流出來(lái)?隨著(zhù)水的流出,測力計的示數有何變化?小桶中流入的水的體積與什么有關(guān)?學(xué)生邊觀(guān)察邊回答,是被石塊擠出的,測力計的示數變小,小桶中水的體積等于石塊浸入水中的那部分體積,教師讓石塊慢慢浸在溢水杯的水中,并解釋說(shuō):水被石塊擠出,我們稱(chēng)之為‘排開(kāi)’,并接著(zhù)問(wèn)彈簧測力計的示數為什么會(huì )變小?是因為它受到水對它向上的浮力,那究竟浮力的大小與什么有關(guān)呢?教師測一測小桶和桶內的水的重力,問(wèn)你們發(fā)現什么?發(fā)現桶內水的重力與石塊受的浮力相等,即浮力的大小跟排開(kāi)的液體受到的重力相等,就這樣得到了阿基米德原理。
2.這類(lèi)實(shí)驗還可采用在教師的啟發(fā)引導下讓學(xué)生邊動(dòng)手做實(shí)驗邊分析、歸納、總結出物理規律,例如《二力平衡條件》《液體壓強和深度關(guān)系》《杠桿的平衡條件》《重力與質(zhì)量的關(guān)系》《探究滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)》《串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)》《測小燈泡的電阻》等等,這類(lèi)實(shí)驗采用邊教邊實(shí)驗的方法,讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗,對學(xué)生有很大的吸引力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習的極大興趣,充分調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習的積極性,學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手做實(shí)驗和觀(guān)察現象,發(fā)現問(wèn)題,于是就帶著(zhù)問(wèn)題積極開(kāi)展思維,主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習。
當然有些導入找規律的實(shí)驗,受實(shí)驗條件的限制,只能通過(guò)教師的演示實(shí)驗來(lái)尋找。
四、先講理論或分析推理,然后做實(shí)驗加以鞏固或驗證的實(shí)驗,或把知識運用到生活實(shí)際中去的實(shí)驗。
物理教學(xué)也不能事事從直觀(guān)開(kāi)始,學(xué)生在學(xué)過(guò)一些重要概念、原理、定律、理論后,教師應讓學(xué)生用實(shí)驗來(lái)鞏固所學(xué)的知識或啟發(fā)學(xué)生運用所學(xué)知識來(lái)探討有關(guān)問(wèn)題,分析推理得出結論后,再用實(shí)驗加以驗證,這樣可培養學(xué)生利用所學(xué)知識,解決實(shí)際問(wèn)題的能力,這類(lèi)實(shí)驗可細分為以下三點(diǎn)。
1.鞏固性、檢查性或運用知識的實(shí)驗
學(xué)生在學(xué)過(guò)一些重要的概念、定律、理論后,應利用實(shí)驗來(lái)鞏固知識,加深對知識的理解,并靈活運用所學(xué)知識。例如在學(xué)完《用刻度尺測長(cháng)度》、《用溫度計測水溫》、《用天平、量筒測物質(zhì)密度》后,學(xué)生可親自多次實(shí)驗,熟練實(shí)驗技能、技巧,加深對這部分知識的理解和掌握。又如在學(xué)完《慣性,慣性現象》后,給學(xué)生提出問(wèn)題并組織課堂討論:一個(gè)人坐在勻速行駛的車(chē)上,豎直向上拋出一小球,那么小球將落在何處?為什么?有的回答落在拋出點(diǎn)的前方,有的回答落在拋出點(diǎn)的后方,有的回答落在拋出點(diǎn)的位置,這時(shí)學(xué)生思維十分活躍,爭論非常激烈,這時(shí)教師可讓學(xué)生用實(shí)驗檢驗自己的答案,并對問(wèn)題作出正確的解答。
對學(xué)生學(xué)習中感到疑難或容易產(chǎn)生錯覺(jué)的物理現象,不但要引導學(xué)生從理論上進(jìn)行分析或推理得出正確的結論,而且還要通過(guò)典型的啟發(fā)性、針對性強的實(shí)驗來(lái)驗證,使學(xué)生信服,從而消除學(xué)生思想上的疑問(wèn)。實(shí)踐證明這一類(lèi)問(wèn)題先讓學(xué)生理論上進(jìn)行分析討論,提出猜想,發(fā)現問(wèn)題,引起爭辯,矛盾充分暴露了,他們的思維活動(dòng)都處于高度激發(fā)狀態(tài),再通過(guò)矛盾的分析,比較,然后通過(guò)實(shí)驗驗證正確的結論,學(xué)生就會(huì )感到自然,獲得的印象就比較深刻,對知識的理解就比較透徹,這樣對培養學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力大有好處,因而教學(xué)效果很好。
2.許多舊知識引入新概念、新規律、新知識的課題教學(xué),一般可采用先從理論上分析,然后用實(shí)驗來(lái)驗證的教學(xué)方法。
3.有些實(shí)際問(wèn)題在學(xué)生掌握了一定理論知識之后,完全有能力獨立進(jìn)行解決,可以引導學(xué)生運用學(xué)生已掌握的理論知識獨立進(jìn)行“小制作”“小發(fā)明”,如在講解《大氣壓》知識之后可讓學(xué)生自制氣壓計,并用它來(lái)觀(guān)察氣壓的變化。又如學(xué)了光學(xué)之后,學(xué)生可自制針孔照相機等等。
在教學(xué)過(guò)程中,不論采用哪種實(shí)驗方式、做法、教法都要貫徹直觀(guān)性與抽象性相結合,實(shí)驗與推理相結合,做到直觀(guān)形象和思維加工的統一,達到調動(dòng)學(xué)生學(xué)習積極性,培養學(xué)生善于手腦并用掌握知識,提高技能的目標。
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收稿日期:2010-06-25
