发挥实验室装备作用,提高物理教学有效性

摘要:本文通过教学实践,阐述发挥实验室装备作用的策略和一些成功的做法。

关键词:发挥;实验装备;物理;有效性

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2010)10(S)-0023-4

1 实验教学(装备使用,学生学习)调查

《课程标准》在教学建议中还特别强调“突出物理学科特点,发挥实验在物理教学中的重要作用”。目前,在物理教学过程中学生反映比较难学、教师反映比较难教是一个普遍的现象,原因主要来自两个方面:从学生层面上看,由于现在的学生实践少、动手少,对物理过程缺少直接的体验,很难建立物理模型。另一方面,很多教师在教学中并没有充分发挥实验的重要作用,没有充分通过实验让学生去感悟物理学科的魅力,学习的乐趣、严谨、巧妙的物理思想和方法。为此我们对教师实验装备的使用情况进行了调查。

从调查的情况来分析,学生实验几乎都能完全开设(电学传感器实验有些学校开设困难),但演示实验开设的比率还不够高,如:静电实验需要天气干燥,天气潮湿就很难做成功,教师开发演示实验还很不丰富(需要教师不断积累和创新),尤其是利用实验室装备进行课外实验、帮助学生解决学习困难方面做得很少(需要开放实验室)。总之,新课程所倡导“发挥实验在物理教学中重要作用”还没有得到真正体现。

在物理实验教学的课堂上,同时还存在着一些现象:现象一,轻体验,过分依赖多媒体技术。媒体实验就是学生通过媒体“看实验”。过去的实验“看黑板”,如今的实验“看录像”、“看投影”,一些原本可以让学生动手做的实验却用多媒体来展示。现象二,程式化实验,虽然学生动手,但以单纯的机械操作为主,学生根据教师讲解的实验目的、器材、步骤,按照规定的程式进行操作,去获取教师(或书本)所要求得到的实验数据(或实验结果),而不需要去考虑实验为什么要这样做,怎样去做,更不必考虑实验中可能会存在什么问题,以及需要如何去解决。

这些现象从一定程度上反映了高中物理实验教学存在的问题,那就是“重知识、轻方法;重讲授、轻活动;重机械训练、轻实质体验”。没有充分发挥物理实验教学应有的特色,教学的有效性很难得到根本性的提高。那么整个高中学习,我们的学生又有怎样的想法呢?为此我们进行了相关的调查。

(1)从问卷结果来看:所有的同学都喜欢上有实验课,95﹪的学生在物理学习中会遇到较多的问题,解决问题的方式一般选择问老师同学交流,或者找查资料,26%同学选择进行实验,特别是当问题解决后有73%的学生认为实验后知识巩固程度较高。如:高二电路这一章内容,学生普遍反映很难,这是因为学生在高一阶段没有接触过电学实验,到了高二电路实验的要求又较高,很难和初中的基础进行“有效衔接”,学生非常需要在实验上多给他们实践的机会。用物理实验来帮助学生解决问题是一种有效的方法。

(2)在调查中教师们都认识到实验的重要性。但是目前还没有形成完整的提高教学效果的实验系列。如,高一学生学习牛顿定律会遇到很大“台阶”,如何克服一直以来困扰我们物理教师的教学难题呢?实验是最有图 1效的方法!做法就是:充分利用和开发演示实验激发学习兴趣(演示实验系列);充分利用实验室的木板、砝码、纸带、小车等器材开发学生可以切身体验的小实验(小实验系列);充分利用实验室装备有效帮助学习困难学生(实验探究系列,如“探究加速度与力、质量的关系”实验,有些同学就很需要巩固);充分利用实验室装备、有效开展研究性学习(研究性学习应用系列,如“小球与斜面一起加速并相对静止”这一重要情景体验和研究,如图1所示是教师和学生自制的小车)。

2 发挥实验室装备作用

2.1 精心设置物理实验情景的策略

丰富多彩、生动有趣的演示实验必须要能够使学生清楚观察到实验过程和现象。例如在上示波器原理时,为了激发学生学习的兴趣和探究的欲望,笔者设计了如下两个演示实验进行展示。

演示实验1 教师歌唱歌曲《天路》几句歌词,通过话筒将电信号输入示波器,将示波器的图像投影在屏幕上,要求学生注意观察图像,学生观察到了不太稳定的图像。

演示实验2 将512Hz音叉的发出的声音通过话筒输入示波器,学生观察到了一个稳定的正弦图像。

歌曲和512Hz音叉发出的声音图像,如果直接用示波器观察显得太小,通过摄像投影在大屏幕展示,非常清晰,给学生以强烈的视觉和听觉的冲击,音叉“稳定”图像和歌曲“不太稳定”图像产生强烈的对比,激发学生对示波器原理的思考,通过投影展示很好的实现了这种教学效果。

又如在上《抛体运动的规律》时,用多媒体投影展示两个情景:

(1)视频:影视中的平抛(《真实的谎言》)影片开头中施瓦辛格在楼顶追捕恐怖分子,恐怖分子从楼顶开摩托车从楼顶飞出,逃到另一楼顶。这个平抛运动的视频精险刺激,极大的吸引学生的眼球,激发学生学习的热情。

(2)实验(“百发百中”):如图2所示,用枪水平瞄准一个靶,子弹(小钢球)从枪口射出的瞬间,靶同时开始自由下落,子弹射中靶子(教师自制的实验,用实验室冲击靶枪、电磁铁等仪器组合而成)。

子弹能射中靶子,产生很强的声响,给学生很大的震憾,将镜头对准靶,并取静态画面,可以让学生看到子弹打中靶的位置就是一开始瞄准的部位,这是为什么?其中有什么运动规律呢?设置实验情景,让学生通过实验激发思考,进而萌发问题,产生强烈的探究愿望,为在物理实验教学中的“师生互动”提供了可靠的保证。

2.2 清晰展示物理实验现象的策略

物理的实验从内容上可分为力学、运动学、功和能、电场、恒定电路、磁场、电磁感应、光学、原子物理等,通过用多媒体技术可以清晰展示实验过程。主要有以下几个特点:

(1)利用照相机频闪技术进行运动过程的研究

照相机频闪技术是高中物理实验研究的一种重要方法,它适合进行运动过程的研究。例如在研究自由落体是否是匀加速运动、平抛运动两个方向的运动特点时,用照相机的频闪技术可以将小球的运动描绘出来,如图3所示,在课堂上可以让同学进行探究,从而得出结论。

(2)利用多媒体投影对实验现象进行放大观察

在高中物理的许多实验,为了使全班同学都获得同样的观察感受,需要对实验中重要的内容进行放大。例如,在进行光的双缝干涉观察实验中,教师在讲解的时候,很难实现边讲边展示,通过在测量头上装摄像头的方法,可以在屏幕上清晰地展示彩色条纹,教师可以通过改变色光、双缝的宽度等作进一步探究。(照片上展示的是笔者用网络视频聊天摄像头做的,网络摄像头价格便宜,景深较好,选购时选择像素适当高一些的,如图4所示。)2.3 充分开放物理实验室的策略

(1)以物理实验装备为载体进行研究性学习,开展物理规律应用研究。充分开发和利用实验装备资源,通过实验室向学生开放,让学生有目的加强较难实验的操作和探究、开发和实践研究性学习实验案例,提高教学的有效性。

例如:硬币被纸条带动加速和减速实验。

砝码被纸条带动加速并落在水平桌面上,纸带用验证机械能守恒实验器材中的重锤用带动(也可用文具袋、书本等)。由于用的硬币质量很小,纸带的加速度可认为是9.8m/s2,硬币落在水平桌面上作匀减速运动。这个实验过程非常明显,任务非常有挑战性,学生探究的热情很高。

(2)利用实验装备帮助学生解决物理学习所遇问题。新课程的核心理念就是以人为本,教师要时刻关注学生学习物理所遇的困难和情感需求。无论从教学的经验和学生反馈来看,实验是帮助学生解决物理困难最有效的方法,例如:电学实验的实验器材连接(特别是分压式电路,讲多遍还不如学生做一遍)。

例如:体验感应起电实验:“带电”和“放电”,用唱片和塑料袋摩擦起电的方法使站在绝缘材料上同学带电后头发竖起(这个实验很安全)。实验过程是这样的:①用塑料袋摩擦唱片起电;②甲同学站在绝缘的泡沫塑料上,乙同学站在地面上用绝缘柄的金属盘放在唱片上感应起电;③感应起电时用另一手接触金属盘,然后离开,使金属盘上表面的电荷导走,则金属盘离开唱片时带上了电;④乙用带绝缘柄的金属盘接触甲,将电荷转移到甲;⑤再到唱片感应(唱片不必再摩擦,因为是感应起电,唱片上电荷是不会被导走),这样反复多次,直到甲头发竖起或者是验电羽飘起,如图6所示。

这个实验可以让每个学生都体验,极大地提高了学生学习电场的兴趣。

参考文献:

[1]廖伯琴,张大昌.普通高中物理课程标准(实验)解读.湖北教育出版社,2004

[2]徐兴来.新课程背景下对物理实验课程资源的几点思考.实验建设与管理,2004,(03).

(栏目编辑黄懋恩)

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