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因此,在中考复习教学中要注重对不同类型的实验以不同的方法进行复习教学,并对学生在掌握基本实验的原理和研究方法以及在教材中基本的学生实验和演示实验的基础上,进行适度的拓展和延伸。
一、回归实验室,重新体会、领悟实验的过程
中考试卷中的实验题大部分都是学生做过的或老师演示过的,这主要是考察学生对所学实验知识的再现能力,更是考察学生对实验的观察、推理等能力。
1.基本仪器、仪表使用的测量型(直接测量型)实验的复习
基本仪器、仪表的使用的测量型实验是一切物理实验与探究的基础,初中阶段涉及到有:钟表(或停表)、刻度尺、温度计、天平、量筒(或量杯)、弹簧测力计、电流表、电压表、变阻器、电能表等10个基本仪器、仪表的使用,在重新实验的基础上,教师还要引导学生对基本仪器、仪表的使用进行对比找出共性和不同点。同时,通过复习,学生应具有减小误差的意识和知识迁移的能力,会推理使用没有学过的仪器仪表等。
2.间接测量型实验的复习
间接测量型实验一直是中考出题的重点,其中测物质的密度、测机械效率、测电阻、测电功率等实验几乎是年年必考的实验。
间接测量型实验是在熟悉了基本仪器、仪表使用的基础上,根据物理原理来测量一定的物理量的实验。因此,间接测量型实验复习应围绕实验原理来展开,复习时,应让学生到实验室去进行实际测量,通过实测让学生明确实验目的、掌握实验原理,知道实验条件,会选择实验器材,熟悉实验步骤,使学生具有实验数据及数据处理、误差分析等能力,特别是在测量工具不够的情况下,有利用其他实验器材设计实验解决未知物理量的测量的能力。
3.探究型实验的复习
科学探究包含提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等七要素,也是中考物理实验考查的重点内容,但题中不会全面考查科学探究的全部过程,而是就探究过程中某一要素或某几个要素进行考查(如提出问题、设计实验或分析论证、总结规律等),从不同的角度来考查学生的探究能力。
复习时,也应让学生到实验室去进行实际探究,通过实验探究重点培养学生如何猜想、设计和进行实验、分析论证等能力。培养学生具有控制变量法、转换法、推理法等研究方法的思想,体会物理概念和规律形成的过程。
二、利用多媒体,提高实验复习效率
1.利用电脑动画模拟实验
例如探究冰、蜡的熔化特点,探究光在同种均匀介质中的传播特点,探究物质的吸(放)热本领等实验,在中考复习教学中就可以利用flas、VCM仿真实验、实验录像等,通过渗透、潜移默化地激发学生回忆老师讲过的概念和自己的实验操作过程。同时,教师可以利用快放的方法把一些不重要的过程删去,利用慢放、暂停和回看的方法去复习重点、难点的问题。这样既可以节省时间,又可以对重点、难点的问题加深理解,使错误之处得以纠正,正确的知识技能得以巩固,使之更深刻、更系统地掌握知识,提高技能。实践证明这是行之有效的方法,是传统的方法所不能及的。
2.利用幻灯片进行专题复习
在播放的过程中,教师要指导学生在本实验中要观察什么?能观察到什么现象?能得到什么结论?同时还要引导学生主动回忆知识、深化知识的理解和应用,促进学生主动提出问题、分析和解决问题及自觉运用逻辑思维等良好习惯的养成。
三、让学生动手做小实验
初中阶段有许多小实验,这些小实验具有器材少,操作简单的特点。在中考复习时要求学生认真对待,课后做一做,同时要定期交流。这样做一方面可提高学生的学习兴趣,调节学习心情,另一方面,可以重新体会实验的过程,增加感性认识。例如在复气存在压强时,让学生课后自己利用身边器材动手做一做。有学生设计了这样两个实验:
取一只粗试管,再取一只口径比粗试管稍小一些的细试管。首先将粗试管装满染成红色的水后,再将稍细的空细试管插入粗试管中至大约一半深度处时,迅速将两试管倒置过来,放开细试管后,则会看到:水缓慢地往下滴,细试管并没有落下来,而是在粗试管内缓缓上升,最后细试管紧紧贴在粗试管上。
取一小号试管,先向管中注满水,用一小块窗纱盖住瓶口,再用细线沿管口将窗纱扎紧,再用手将管口按住,小心地将试管倒转过来,放开后,虽然窗纱上有许多小孔,但水却流不出来。
辅助以这些小实验,给学生带来莫大的兴趣,效果更加强烈、直观。
四、加强对物理实验研究方法的复习
初中物理实验经常用到的研究方法有:控制变量法、转换法、推理法、模型法、等效法、类比法等,要求学生理解各种研究方法的含义并能加以区别和应用。
通过复习应使学生清楚在探究一个物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系时,就要运用了控制变量法,在无法直接观测和比较时就要运用了转换法,在相对于一个比较熟悉的对象的某些特征,去理解和掌握另一个有相似性的对象的某些特征时就要运用了类比法,在无法用实验直接得到实验结论时就要用到推理法。
总之,重视物理实验复习能起到直接激发兴趣,唤起追求;引导认知,启发思考;指导方法,开拓思路;培养能力,养成习惯的作用,使复习的效果更为明显。
关键词:初中;类比教学;物理课堂教学;内涵;作用;策略
中图分类号:G633.7 文献标识码:B 文章编号:1672-1578(2016)06-0274-02
前言:基于物理知识具有大量性,因此为了让学生将教学内容和知识点最大化的掌握和吸收,就必须加强教学中老师的引导,将物理知识结构逐渐系统构建,并在此基础上不断的明晰、深入和拓展,促进物理知识体系的不断完善,使物理知识更加系统、具体,进而更好地服务于学生的学习,促进教学成效的提升。
1.类比法的内涵
对一般规律予以推理并将事物发展共性规律获得的方法或者是对比相近或相似事物查找其特征和共性的方法即为类比法,该方法具有科学性,能够将人的创造性思维充分的发掘,通常我们也将类比法叫做推理对比法,即依据某事物的属性对其他类似事物相同属性进行推理的方法。目前在验证类比法结果正误性方面还有待进一步的研究证实。
2.初中物理教学中类比教学法的作用分析
2.1 有助于物理实验效率的提升。实验教学是物理教学的重要组成,并且实验教学还能将学生的求知欲和学习兴趣大大的激发,促进学生对知识点的理解。因此要想保证物理实验教学成效的事半功倍,可将类比教学法引进,通过研究某一次的实验结果与现象将全部实验结果推断出来。
2.2 有助于规律记忆的加深。基于物理教学所涉及的公式和规律较多,因此在学习过程中,学生要想将知识点全部掌握则难度较大,然而引进类比法的情况下则能够将以上现象改善。其原因是类比推理法能够通过一系列物理规律得到其他规律,这就要求了我们必须加强物理学的根源学习,同时加强对推理过程的关注。
2.3 有助于物理知识理解的加强。基于物理在规律上具有复杂性,在思维上具有抽象性,因此我们可借助类比法生动演绎和形象比喻物理知识,使学生对复杂抽象的知识点予以理解,进而以此为前提激发学生的学习兴趣,提升教学成效,实现教学目标。
3.初中物理教学中应用类比法的策略
3.1 与已有知识类比,促进新知识的掌握。基于初中物理教学所涉及的内容包括了光学、电学和力学等,因此要掌握以上知识,学生的逻辑思维能力就必须较强。在教学中教师假如沿用传统的教学手段则很难实现教学目标,并且还会打击学生的学习信心,自然也就无法进行深入探索。因此作为初中物理教师,必须将类比教学法引进。俗话说温故而知新,只有让学生在已学知识的基础上延伸,使之与新知识点类比,使新旧知识点具有相关性,并将知识网络构建,才能将学生的探究能力强化,促进学习悟性和灵活性的提升,从而轻松愉悦的投入物理学习。
3.2 与实物模型类比,促进学生物理意识的增强。在学习串联电路的时候,为了对电流规律进行探究,可将电路图设计,让学生动手串联电路,并通过怎样连接L1、L2小灯泡;L1小灯泡熄灭的情况下L2小灯泡是否会熄灭;并联电路与串联电路的区别;串联电路中L1、L2小灯泡的电流与电压相同与否等问题的设置来对学生加以引导,将知识点由浅入深的展开,同时将易混淆知识点及其重难点透彻探究与学习。在此过程中以小组讨论或合作的方式亦可,以此来激发学生的学习主动性和热情,同时也将学生的学习掌握情况客观反映,并以此为依据在实际教学活动中投入实物模型,促进学生思维技能的发展和教学成效的提升,并将物理知识框架构建。
3.3 与应用解题类比,寻求解题方法。基于物理知识与数学知识具有显著差异性,部分变量可视为恒量,但是必须对水的流速来充分考虑,基于水具有运动性,或顺流或逆流,因此在速度上也不同。就拿刻舟求剑来说,楚人将剑丢于水中后,在船上标记掉下的位置却无法重获丢掉的剑,由此可见,该人的思想不变通,且思维僵化。但是对于物理学习来说,则是要实现知识的活学活用。故而在教学中教师必须将类比教学法引进帮助学生更好地解题。如顺流行驶的船在颠簸后掉了一只木箱,在水中漂浮,在发现后掉头行驶3分钟将木箱获得,问木箱一共在水中漂流了多久。再将以上问题抛出之后,学生就要考虑水顺流的速度与行船速度,在此期间可忽略掉头时间,以此类比的形式假设,其中木箱科士威行李,人在船上可是为人在火车上,火车速度即为水流速度,行李丢失三分钟后该人返回寻找,因此对应水流问题,则是追上掉落木箱所用时间为6分钟,通过该转化模式,不仅能让学生打开思路,同时也能将问题有效、快速的解答。
3.4 与其他学科类比,促进知识过程的理解。在凸镜成像原理讲解时,可以将生物学内容引进,即人眼视网膜看物是倒立的,然而日常生活照看到的确是正立的。借助该成像原理帮助学生更好地理解和学习物理知识。在进行平面镜成像讲解时,可将数学轴对称原理联系起来,该原理与凹透镜和凸透镜成像原理不同,物的大小与像的大小是等同的,且物的距离与像的距离也是等同的。这恰好就相当于数学学习中的轴对称,因此对称轴的距离同对称的符号是相同的,与此同时,符号与符号间图案也相同。通过类比法可以很好地联系不同学科知识,从而促进学生学习热情和动力的增强,使学生明确知识的力量,进而对物理学习产生热爱之情,并提升物理学习信心,保证教学成效的事半功倍。
结语:通过以上的探讨我们了解到,将类比教学法应用于初中物理课堂教学中有助于物理实验效率的提升、规律记忆的加深、物理知识理解的加强,因此在实施物理教学的时候,必须与已有知识类比、与实物模型类比、与应用解题类比、与其他学科类比,这样才能更好地促进新知识的掌握、学生物理意识的增强、对知识过程的理解、寻求解题方法,从而推进初中物理教学的发展。
参考文献:
[1] 刘仁仲. 实验教学法在初中物理课堂教学中的运用[J]. 中国校外教育,2016,01:63.
关键词:物理;实验教学
中图分类号:G633.7 文献标识码:A文章编号:1005-5312(2010)21-0179-01
一、引导学生进行观察和实验
观察是准备创新素质。首先应该使学生知道:所谓观察是指直接运用眼、耳、鼻、舌、皮肤等感觉器官,或者间接借助于器材对物理现象的一种有目的、有计划,并且持续、反复的知觉过程。就是要有目的地辨明观察对象的主要特征,注意发现引起变化的条件和原因。其次,要使学生了解:观察是要经过一定的努力,克服一定的困难,才能发现问题,才能对事物的正确认识,才能得到正确的结论。(1)在演示实验中培养学生的观察能力。在学习过程中有许多演示实验,学生对演示实验很感兴趣,但在进行观察时往往抓不住关键,这就要求教师要在实际教学中,引导学生进行观察演示实验,对培养学生的观察能力是很重要的。教师对所做演示实验的每一步都应该对学生提出具体的观察要求,使学生掌握正确的观察方法。如观察磁铁向上吸引用细线拴着的回形针,分别用纸片、木板片、玻璃片、铝片、铜片插入其间,会看到回形针不掉落下来,而分别用铁片、钢片插入其间,却看到回形针掉落下来,这是什么原因?(2)开展课外活动激发学生的观察兴趣。组织学生参观、做课外小实验等,激发学生的观察兴趣。如学习面镜前,就布置学生写小论文《平面镜成像》,使学生主动地去观察了解平面镜的相关物理知识,在此基础上进行观察演讲,活跃了学生的思维,调动了学生的积极性,提高了学生学习物理的兴趣,达到了培养观察能力的目的,组织学生参加社会实践活动,使学生了解物理知识在生产实际中的广泛应用。
二、根据生活经验,利用身边物品创新物理实验
物理也是一门与生活实际紧密联系的科学。它渗透在日常生活的各个方面,如走路、骑车、照镜子……这些看起来随意的日常生活,其实都包含着许多物理知识,这为学生学习物理提供了大量的生活经验背景。在物理实验教学中,用手掌分别轻压和紧压在桌面上并拖动可探究“滑动摩擦力与压力的关系”等,这样开展实验有利于使学生明白物理就在身边,物理与生活息息相关。而且通过这些课本上没有出现的器材来实验能启发学生的创新思维、培养学生的实践能力,调动学生的创新意识,也能为学生今后开展创新实验提供了物质保障。
三、综合提高创新的实践
1、培养学生应用物理知识解决问题的能力。在学生认识物理实验的重要性后,会积极主动做好实验, 当学生能够做基本实验后,教师应当对学生实验提出较高层次的要求,如指导学生做一些验证性的和设计性的实验。适当增加设计性实验。联系专题,分析解决问题,如在学完力学知识后我就让学生,根据实验室所能提供的器材,要求学生解决如何测金属块的密度问题,学生提出了这样一些问题:①怎样用天平、量筒、水等测金属块的密度?②如何用怎样用天平、烧杯、水等测金属块的密度?③怎样用量筒、水等测金属块的密度?④怎样用弹簧秤、水等测金属块的密度?⑤怎样用天平、量筒、水等测金属块的密度?一步研究物质密度的测量,通过欧欧姆定律的学习,引导学生思考,如何测导体的电阻等,使学生知道新知识的增加都是建立在已学知识的基础上的,但学习了知识后要进一步学习新知识。2、应用物理知识解决实际问题。学完简单机械后,就引导学生讨论自行车中的力学问题,学生通过对自行车的观察与分析提出了(1)轮胎为什么要有花纹?(2)自行车下坡时为什么不宜急刹前轮?(3)自行车在正常使用时有几种摩擦?(4)自行车的轮胎为什么是圆的?
四、在实验中帮助学生总结实验探究和创新实验的方法
关键词:初中物理教育;STS教育;作用
1、我国初中物理教育现状
我国义务教育阶段的教学模式在较长时间里都以应试教育为主。我国的初中物理教育长时间内一直以理论教育为主,由于有关经费的不充足、教师水平所限、对物理实验教学目标评价的偏颇等各种主客观原因的限制[1],初中物理教学的实践环节一直较为薄弱,且教学内容跟日常生活的相关问题的联系不甚紧密。这些问题的存在,将初中物理教学的改革提上了日程。
《初中物理课程标准》将新的课程教学目标设定为突出学生对于科学的探究能力的培养。我国大部分地区已开始使用《义务教育课程标准实验教科书》,这套新教材的特点就是全面引入了国外的“STS教育理念” [2]。STS作为新的理念,进入我国仅十多年时间,但已经广泛引起了学术和教育界人士的关注。这种教学理念,有利于培养学生的探究及创新能力,使学生更为主动的获取物理知识。STS与我国传统教学模式两者的结合可成为新阶段的初中物理教学体系。
2、STS教育模式及其目标概述
“STS”是 “科学”(science) 、“技术”(technology) 和“社会”(society) 的首字母的缩写,它是研究科学、技术和社会关系的交叉学科,体现了新的价值观、新的教育观和新的社会观。早在上世纪的70年代初,美国斯坦福大学的赫得教授,得出要联系社会、技术和人类进行科学教育,这是STS的雏形。1980年,在墨尔本召开的STS教育国际会议上,将STS教育看作对今日学生进行科学教育最合适的方法之一[3]。进入九十年代后,STS 教育理念开始引入我国,STS 教育突出培养学生运用知识和解决问题的能力,重视对于学生逻辑思维及判断力水平的教育,是与时俱进、面向未来的教育模式。
将STS教育理念引入初中物理教学,可以使其发展出以下的特点:注重教学过程中学生的参与程度,增强了物理实验教学在教学中的比重,提高学生的动手实践能力;以个性化培养学生的学习能力为中心,满足不同层次水平学生的发展,教学模式更加生动活跃;开拓学生获取物理知识的途径,增加课外活动学习物理知识的比例,将课堂教学向开放式教学转变;塑造科学与人文知识的融合,促使学生形成更完备的认知体系,是“减负”时期的必要教学手段[4]。在初中物理教学中实施STS 教育,是物理教学适应社会发展的需要,是教学改革时期优化传统的以传授物理知识为中心的教学模式。
3、我国初中物理中实施STS教育
物理教学的重点是使学生发现物理规律,总结物理规律主要运用的科学方法有逻辑推理法、理想实验法、图像法、假说法以及实验归纳法等。其中,又以实验归纳法最为普遍。我国初中物理教学中,普遍存在对于实验教学的重视程度不高的现象。引入STS教学理念对于提高我国初中物理教学水平具有重要作用。
在我国初中物理教学中引入STS概念,能塑造自主、科学的学习方法,加深学生对物理知识的理解。STS思想引进新教材中,还体现在科学态度和方法的改进上。在课程教学中引入STS理念,需要从以下几方面入手。
① 重视培养学生的动手能力
STS教育理念的核心内容之一是使学生在轻松、愉悦的学习环境中掌握物理学的基础知识和技能。实验教学在初中物理教学中作用重大,通过实验可以准确地反映事物物理过程,且容易激发学生的兴趣。初中物理有很多物理学概念和规律可以让学生经过自己的动手实践来了解并掌握,如浮力、光的反射折射、牛顿第一第二定律等;运用小磁针研究磁场分布,运用蜡烛、凸透镜等研究光的成像规律等[5],都可以通过实验教学使学生更生动具体的了解到其中的物理规律。
②重视将相关学科的知识一并传播
英国物理初级教育中的STS渗透具有显著的学科交叉特色,如教授电的概念时,主要介绍把许多电站联成电力网的原因, 以及核电站、火力电站及水电站的各自的特点,预测出用电的曲线,让学生预测总的用电量,并做出最经济合理的电网规划。这些课程设置,除了教授物理学知识之外,还带有经济学意义。将STS其引入初中物理教学中,除了传授物理学知识及规律之外,还可交叉性的讲授将该物理现象在其他学科领域中的运用。如,热力学体温的获得及其在工业、医学中的运用;电磁作用对于发电、作物生产的作用等。
③加强所学知识与日常生活的联系
教育的意义在于解决日常生活中的问题,STS中第三个字母“S”代表了“社会”,表明了在教学中引入STS的主要目标就是将教学成果运用于学生的日常生活中。
结语:STS教育理念引入我国教育界仅有十余年时间,尚处于发展的初期阶段,需要各界的共同关注和努力。该教育模式对于培养学生动手能力、运用知识并解决实际问题、提高学生对于知识的探究及创新能力都有重要作用。在义务教育阶段中有针对性的开设STS课程,已经成为我国教育界发展的重要趋势。
参考文献:
[1]杨国海.初中物理实验教学现状的调查研究[J].襄樊学院学报,2009,30,71-74
物理学中的思想方法是求解物理问题的根本所在。通过学习并尝试运用各种物理学研究方法解决问题,可以使同学们养成良好的思维习惯,不断地提高科学素养。其次《课程标准》要求学生在学习物理过程中,领会物理概念、规律和方法,近几年来各省市的中考试题也加强了对物理研究方法的考查。但这些知识又散布在初中物理课本各处,为了帮助学生们更好的掌握这一部分知识,下面我就将物理学中这些常用的思想方法分类讲解,希望能给到同学们启示。
一、控制变量法
对于多个因素影响某一物理量的问题,在进行探究时,每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对某一物理量是否有影响,最终把多个因素的问题变成多个单一因素的问题,这种研究方法叫控制变量法。这是初中物理中最常用的探索问题和分析解决问题的科学方法。
初中物理涉及的实验主要有:1.影响液体蒸发快慢与哪些因素有关;2.滑动摩擦力的大小与哪些因素有关;3.液体压强的大小与哪些因素有关4.研究浮力大小与哪些因素有关;5.压力的作用效果与哪些因素有关;6.滑轮组的机械效率与哪些因素有关;7.动能、重力势能的大小与哪些因素有关;8.导体的电阻大小与哪些因素有关;9.探究电阻一定时,电流与电压的关系;10.探究电压一定时,电流与电阻的关系;11.探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关;12.研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关;13.探索磁场对电流的作用规律;14.研究电磁感应现象;15.比热容的引入。
【典例】
1.由于电压和电阻两者都可能影响电流大小,用实验研究它们的关系时,可以先保持电压不变,探究电流和电阻的关系;然后保持电阻不变,探究电流和电压的关系,最后总结得出了欧姆定律,这种研究问题的方法叫“控制变量法”。在以下问题的研究中(1)滑动摩擦力大小与哪些因素有关;(2)牛顿在伽利略等人研究成果的基础上得出牛顿第一定律;(3)电流产生的热量与哪些因素有关;(4)研究磁场时,引入磁感线;应用了“控制变量法”进行研究的是( )
A.(1)(3) B.(1)(2) C.(2)(4) D.(3)(4)
解析:(2)是应用了实验推理法,(4)应用了理想模型法,所以答案为A。
二、转换法
物理学中,对于一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动规律,使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这种研究方法就叫转换法。
初中物理涉及的实验主要有:1.空气看不见、摸不到,我们可以根据空气流动(风)所产生的作用来认识它;2.分子看不见、摸不到,不好研究,可以通过研究墨水的扩散现象去认识它;3.电流看不见、摸不到,判断电路中是否有电流时,我们可以根据电流产生的效应来认识它;4.磁场看不见、摸不到,我们可以根据它产生的作用来认识它;5.再如,有一些物理量不容易测得,我们可以根据定义式转换成直接测的物理量。在由其定义式计算出其值,如电功率(我们无法直接测出电功率只能通过P=UI利用电流表、电压表测出U、I计算得出P)、电阻、密度等。6.测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积;7.我们测曲线的长短时转换成细棉线的长度;8.在测量滑动摩擦力时转化成测拉力的大小;9.大气压的测量(无法直接测出大气压的值,转化成求被大气压压起的水银柱的压强);10.测量硬币的直径时转化成测刻度尺的长度;11.测液体压强(我们将液体的压强转换成我们能看到的液柱高度差的变化);12.通过电流的效应来判断电流的存在(我们无法直接看到电流);13.通过磁场的效应来证明磁场的存在(我们无法直接看到磁场);14.研究物体内能与温度的关系(我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化);15.在研究电热与电流、电阻的因素时,我们将电热的多少转换成液柱上升的高度。
【典例】
1.分子运动着看不见、摸不着、不好研究,但科学家可以通过研究墨水的扩散现象来认识它,下面是小红同学在学习中遇到的四个研究实例,其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是( )。
A.研究电流与电阻、电压关系时,先使电阻不变去研究电流与电压的关系;然后再让电压不变去研究电流与电阻的关系。
B.用小磁针研究磁场方向。
C.电流看不见、摸不着,判断电路中是否有电流时,我们可以通过电路中的灯泡是否发光来确定。
D.研究电流时,将它比作水流。
解析:A答案应用的是控制变量法;D答案应用的是类比法。所以正确答案:B C
三、等效法
在物理实验中有许多物理特征、过程和物理量要想直接观察和测量很困难,这时往往把所需要观测的变量换成其它间接的可观察和测量的变量进行研究,这种研究方法就是等效法。也可以这样说:“等效替代法”就是在特定的某种意义上,在保证效果是相同的前提下,将陌生的、复杂的、难处理的问题替换成熟悉的、容易的、易处理问题的一种方法。
初中物理涉及的实验主要有:1.在研究物体同时受几个力作用时,引入合力(力的 合成);2.曹冲称象;3.串并联电路中,引入总电阻;4.阿基米德原理表达式:F浮=G排;5.平面镜成像的实验中用了两根等长的蜡烛;6.物体的重心
【典例】
例:某同学在做“探究平面镜成像的特点”实验时,将一块玻璃板竖直架在一把直尺的上面,取两段相同的蜡烛A和B,讲A和B一前一后竖直在直尺上。实验过程中,眼睛是始终再蜡烛A的一侧观察。
(1)点燃蜡烛A,调节蜡烛B的位置,当_____________,B的位置即为A的像所在的位置。
(2)实验时,直尺的作用是便于比较像与物体_____________关系;两段蜡烛相同是为了比较像与物的_____________关系。
(3)用平面镜代替玻璃板,上述实验 (选填“能”或“不能”)进行,因为 。
解析:拿一支相同的蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,好像蜡烛B也被点燃了,这时蜡烛B就可以代替蜡烛A的像的位置和大小。这就是等效替代法在实验中的具体运用。采用玻璃板做实验,是因为玻璃板既能像平面镜一样成像,又能透过玻璃板看到后面的物体,便于确定蜡烛A的像的位置,比较像与物体的大小。直尺能过测量到玻璃板的距离,也能测出像到玻璃板的距离,从而比较像与物体到玻璃板距离的关系。
答案:(1)蜡烛B和蜡烛A的像完全重合;(2)到玻璃板的距离;大小;(3)不能,不能确定蜡烛A的像的位置。
四、科学推理法、理想实验法(实验推理法)
理想实验是实验与抽象思维的完美结合,它以真实的科学实验为基础,经过合理推理,将研究对象加以“纯化(理想化)”,略去无关或次要因素的影响,概括出事物的本质规律。因此,理想实验法是在实验基础上经过科学的概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法。且这种方法是在实验基础上用已知的规律对未知的自然现象及规律做出科学的预见。
初中物理涉及的实验主要有:1.牛顿第一定律;2.真空不能传声;3.自然界存在两种电荷。
【典例】
1.研究物理问题时经常用到科学的研究方法。如探究“真空能否传声”就是在实验基础上进行理想推理而得出结论,研究以下问题的方法与此方法相同的是( )
A.分子热运动 B.牛顿第一定律
C.电阻上的电流与两端电压的关系
D.磁场用磁感线来描述
解析:扩散现象是由于分子微观运动而形成的,但分子很小,不可能用肉眼直接观察到分子的运动,这时可以通过转换法,由观察扩散实验的宏观现象直接反映分子的热运动。研究电流与电压和电阻的关系采用了控制变量法;研究磁场的分布规律时,依照铁屑在磁场中排列的情况,画出一些有方向的曲线,实际上磁场周围并没有这些曲线,这是为了研究问题的方便,人们采用的理想模型法。
答案:B
五、类比法
如果对一个物理现象或过程与另一物理现象或过程进行比较,找到若干相同或相似之处,并以此为依据,把其中某一对象的有关知识或结论推移到另一对象中去,得到后一对象的结论,这就是类比法。换句话说就是在学习一些十分抽象的,看不见、摸不着的物理量时,由于不易理解就拿出一个大家都能看见的与之很相似的量来进行对照学习。如:电流的形成、电压的作用通过以熟悉的水流的形成,水压使水管中形成了水流进行类比,从而得出电压是形成电流的原因的结论。学生在学习电学知识时,在老师的引导下,联想到:水压迫使水沿着一定的方向流动,使水管中形成了水流;类似的,电压迫使自由电荷做定向移动使电路中形成了电流。抽水机是提供水压的装置;类似的,电源提供电压的装置。水流通过哦轮时,消耗水能转化为哦轮的动能;类似的,电流通过电灯时,消耗的电能转化为内能。我们学习分子动能的时候与物体的动能进行类比;学习功率时,将功率和速度进行类比。通过类比,用大家熟悉的水流、水压的直观认识,使得看不见、摸不着的抽象的电流、电压等知识跃然纸面,栩栩如生。
初中物理涉及的实验主要有:1.电流比作水流;2.电压比作水压;3.声波比作水波;4.分子的动能比作物体的动能;5.功率的定义比作速度的定义。
【典例】
1.我们在学气压强时,发现大气与液体有相似的性质,因此对照液体压强知识来学气压强,这种学习方法叫( )。
A.比较法 B.模型法
[摘 要]:物理是一门以观察和实验为基础的自然科学,实验教学能为学生正确认识事物及客观规律提供事实依据,又能培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力,同时以其生动的魅力和丰富的内涵为学生发挥创造潜能提供独特的创造性环境。因此,中学物理实验教学环节应成为培养学生实践能力和创新精神的重要教育资源,本文介绍初中物理实验教学开展创新教学的一些做法。
[关键词]:中学 物理实验 新境界
物理是一门以观察和实验为基础的自然科学,实验教学能为学生正确认识事物及客观规律提供事实依据,又能培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力,同时以其生动的魅力和丰富的内涵为学生发挥创造潜能提供独特的创造性环境。因此,中学物理实验教学环节应成为培养学生实践能力和创新精神的重要教育资源,如何开发利用好这块资源开展创新教育,是我们初中物理教师应探索的课题。
一、以教师的创新教育观和创新素养来培养学生的创新情感
教师是教学活动的组织者,教师的观念、能力、素养直接影响教学活动的实施,直接关系到教学活动的实效。因此,在物理实验教学中实施创新教育,教师首先要转变教育观念,提高自身的创新素养。新课程标准在物理实验教学中尤其重视科学探究,让学生经历科学探究过程,学习科学探究方法,培养学生的科学探究精神、实践能力、创新意识。现行教材中的“探究”、“想想做做”等,具体实验步骤、方法文字表达较少,为我们的创新留足了空间,这有利于拓展课程资源,创造性地开展物理实验教学。因此教师不能只为完成教学任务而做实验,也不要仅仅局限于物理教科书中的实验,更不应在黑板上讲实验、学生看实验、背实验,而要积极创造实验条件,让学生多动手、多体验,主动发现问题、提出问题、研究并解决问题。当然实验教学可以在课堂上,也可以在课外;可以使用现有实验室的器材,也可以自备自制甚至可以使用日常生活中的物品,应有“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”的意识。教师对物理实验这种满腔热情的态度和在实验中表现出的创新精神,必然会潜移默化地调动学生的创新情感。
二、改进物理实验教学方法,培养学生的创新能力
1.增加实验探究成分,在探究过程中寻求创新
过去物理实验时,教师总是让学生预先知道实验的目的、原理以及最后的实验结论,要求学生背熟实验步骤后才能用固定的实验器材按部就班地进行实验,学生根本不考虑为何要这样做。在实施素质教育与新课程标准的今天,探究实验越来越被人们重视,这种探究实验的一般程序是:提出问题猜想和假设设计并进行实验记录实验现象、数据分析归纳、获得结论评估与交流。与验证实验相比,它的优点是能激发学生的学习兴趣、能锻炼学生的各方面能力、培养学生的性格品质,更能提高学生的科学素养和创新精神。人教版初中物理教材中探究实验已明显增加,而且笔者认为演示实验、小实验等都可挖掘一些探究的要素。所以教师在进行实验教学前,要多下一番苦功夫,想方设法将实验设计为探索性实验,有意识地创设一种探究的氛围,扩大探究空间和思维空间,并能在学生探究过程中寻找创新的突破口。用物理实验教学不能仅仅停留在实验的层面上,要创造性地去探索和发现。
2.依托生活经验,巧用身边之物创新物理实验
物理是一门与生活实际紧密联系的科学,它渗透在日常生活的各个方面,如走路、骑车、照镜子……这些看起来普通的日常生活,其实都包含着许多物理知识,这为学生学习物理提供了大量的生活经验背景。在物理实验教学中,如果能巧妙地运用学生身边的一些学习、生活用品甚至自己的身体等进行实验,它比“正规实验”更富有亲切感,更贴近学生的生活实际,从而激发学生的学习兴趣,唤起学生的学习动机,深刻理解所学的知识。如用铅笔和橡皮泥探究压力的作用效果,用雪碧瓶探究液体压强与深度关系等,这样开展实验有利于使学生明白物理就在身边,物理与生活息息相关。而且通过这些课本上没有出现的器材来实验能启发学生的创新思维、培养学生的实践能力,调动学生的创新意识,也能为学生今后开展创新实验提供了物质保障。
3.在物理实验结论的应用与延伸中引导学生创新
掌握知识的最终目的是应用知识解决实际问题,从而进一步巩固和延伸所获取的知识并向知识与技能的深度、广度作更进一步的探索。如通过实验探究获得了物态变化的规律后,及时向学生介绍了“神州飞船”发射中应用到的抗高温材料、“热管”技术等,同时我又启发学生进行创新联想“假如你是一位建筑师,你如何运用所学的物理知识使你们的居室一年四季保持舒适的温度呢?”同学们说出了许多方法,有一位同学的想象非常有创意,提出“用某种材料,把它填充在墙壁内,室内温度升高时,它熔化吸热,阻止温度升高,当温度降低时,它的液态就凝固放热,阻止温度降低,从而始终使室内温度保持在一个舒适的温度,还可以将外墙壁的颜色设计成可变式,冬天为深黑色,夏天为白色。”对于他富有创造力的想象以及其他同学“异想天开”的想象,我都能及时给予鼓励,学生们的创新欲望得到了提高。
4.尽可能做到“一个物理规律可用多个实验来探究,一个或一套器材可探究多个物理规律
如在探究“流体流速与压强”的关系时,我和同学们一起设计了这样几个实验:(1)硬币跳高;(2)向两平行放置的纸中间吹气;(3)用玻璃管向两靠近的乒乓球间吹气;(4)将乒乓球压入漏斗内,用嘴向漏斗细口吹气;(5)用一支两端开口的玻璃管,将其一端竖直插入有颜色的水中,再用另一支玻璃管向前一支玻璃管的上端水平吹气。这样,通过多个实验探究同一个物理规律,不仅让学生感到通过探究所获得的结论是可靠的,更让同学们感到课本上的实验不是唯一的,可以用不同的器材、不同的实验方法进行实验,这样有利于发展学生的个性,活跃学生的思维,可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望,使之达到不同层次创新能力培养的目标。同样在物理实验过程中,将同一器材尽可能地应用于不同实验之中,显示尽可能多的实验现象,发掘实验器材的新用途,也能实现创新。例如,用钢锯条可以做许多实验:探究发声原因、音调跟频率的关系、响度跟振幅的关系、力使物体产生形变、磁化、光的直线传播、导电性能等,这样的实验环境,能引导学生求异、求新,而不要拘泥于一种思维定势,能在实验中创出新意。
5.开展形式多样的课外活动,拓展物理实验创新途径
为了从多方面培养学生探索物理的兴趣并增强学生的动手和实验创新能力,我还组织开展了形式多样、内容丰富的课外活动,其中每学期根据所学物理知识有针对性地开展研究性学习和综合实践活动是重要的课外活动之一。如学习噪声后,我组织学生到工厂了解、体验噪声危害,分析噪声的产生原因,讨论减弱噪声的方法;学习能源的可持续利用后,及时组织学生走访了解通常家庭的节电情况、太阳能热水器的普及情况,通过实验探究并提出了节电的措施,还制作了太阳能热水器等模型。我们还会根据教学内容及时组织学生在课外完成一些小制作比赛,如在学习光学后组织学生制作照相机模型、潜望镜。此外还开展了别开生面的专题讲座、专题答辩会、科技信息讲座,开展科技制作、小发明、实验操作比赛等活动。通过活动的开展使学生在活动中既动手又动脑,激发了斗志,磨练了意志,培养了自主探究、创新的意识和习惯、发展了学生创新的能力。
6.在实验中及时帮助学生总结实验探究和创新实验的方法在物理实验教学中,不仅要让学生学会实验的具体做法,掌握一些基本的实验技能,还要能根据典型的物理实验引导学生及时总结归纳研究物理问题的实验方法,如常用的“间接测量法”、“控制变量法”、“叠加法”、“等效替代法”、“比较法”、“转换法”、“推理法”等,为培养他们的创新能力打下良好的基础。此外,物理教师还要根据学生在实验中遇到的一些实际问题教会学生的一些创新实验的方法,如潜艇的工作原理很难用实验的方法进行研究和验证,我们可以考虑设计用相似的目的、手段、过程、结果等进行模拟实验,从而实现创新。
7.正确看待多媒体技术在物理实验中的作用
恰当运用多媒体辅助实验教学,能以其灵活、生动、形象的图形和动画表现形式及强大模拟功能而使物理实验教学内容化难为易,化静为动,化抽象为具体,化微观为宏观,有助于学生掌握重点、突破难点,引发兴趣,进而巩固知识,发展能力和提高素质,通过人机交互、信息共享,拓展了学生的视野,能很好地培养学生创造性思维能力。计算机多媒体技术的这种优势,在物理实验教学中独具特色。但计算机模拟实验无法让学生感到实验事实的真实性,它并不能完全取代实验本身,如果不根据实验的具体情况过滥地用多媒体“动画”实验来替代实际实验,剥夺学生的实验机会,从某种意义上说反而限制甚至遏制了学生动手实践能力和思维的发展,不利于创新,
所以有条件可以做的实验我还是真刀真枪地让学生亲自去做。
三、从实验思考中培养创新思维能力
孔子说过:“学贵有疑,小疑则小进,大疑则大进。”疑是学习的开端、思维的动力。在物理学习中,要结合教材中的“想想议议”,进行巧妙的设疑,多动脑积极思维,多质疑,多解疑,才能真正弄清物理概念、规律的内涵和外延。如在学习“物体的浮沉条件”时,可先通过教师的演示实验,让学生认识到浸在液体里的物体不论是上浮还是下沉都受到浮力作用,接着思考以下几个问题:(1)既然浸在液体中的物体都受到浮力作用,为什么铁块在水中下沉?木块却能浮在水面上呢?(2)把同样重的铁块和木块同时放在水里又会怎样呢?(3)用钢铁制造的大轮船为什么又会浮在水面上呢?然后通过受力分析得出结论。对教材上的结论不仅要善于从正面提出问题,还要善于反向思考,从而达到培养创新思维能力的目的。
四、建立新的实验评价机制,在评价中鼓励创新
新的物理课程标准提出了“发展性”评价体系。发展性评价侧重过程的评价,学生在活动中对实验方案的设计、操作、讨论和合作交流中的表现都应作为评价的依据,让学生认识到实验活动全过程的重要性。发展性评价还应通过评价激励学生,帮助学生认识自我,发掘学生的创新潜能,促进学生的发展。通过评价来营造轻松、和谐、民主的氛围,给学生以创新的条件、机遇和氛围,这样,以激发他们的各种创新动机,启迪他们的创新精神。
五、利用物理实验史或典型物理实验事例,培养创新意识
人教版新编教材初中《物理》中,对物理史上著名物理实验进行多处介绍。如《科学之旅》中介绍了“伽利略对摆动的探究”从而发现“摆的等时性原理”并根据这个原理制作“机械摆钟”。对这些实验介绍,不仅向学生展示了科学发现、技术发明的过程,而且展示了科学家的创造思维和创新精神。我们要挖掘并发挥物理教材中实验史对创造教育的功能,来对学生进行科学精神和创新意识的培养。
在物理实验教学中如何实现创新的探索才刚刚起步,教师应解放思想,大胆尝试,积极探索创新,努力使物理实验教学真正成为培养学生创新精神和实践能力的新天地。
参考文献:
分析和论证是探究性实验中的一个重要环节,它是指对收集到的信息进行分析与归纳,从而找到某种关系,得出某些规律,最终完成探究任务的过程。为了提高学生分析和论证的能力,教师应根据新课标的要求,从以下几个方面给学生以指导:①、能描述实验数据或有关信息;②、对收集的信息进行简单的比较;③、能进行简单的因果推理;④、经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程;⑤、尝试对探究结果进行描述和解释。下面就如何提高这5个方面的能力谈一下自己的看法。
1 学会用不同的方法对实验数据或信息的描述
对实验数据或信息的描述,是比较、分析和归纳的基础。由于初中学生对数据和信息的描述能力较弱或描述的方法单一,导致不能从看似无联系的数据中找出规律或是物理规律归纳不全面、不到位。例如:某兴趣小组的同学利用羽毛球和金属小球来研究"空气阻力和速度的关系"得到如下结果:当羽毛球质量为m,羽毛球下降速度达到V时,正好匀速下落;当羽毛球里固定了3倍于羽毛球质量的金属小球,羽毛球的速度达到2V时,正好匀速下落;当羽毛球里固定了8倍羽毛球质量的金属小球,羽毛球下落速度达到了3V时,正好匀速下落,根据此结果可以得出什么结论?对于这个问题很多同学都答成"速度越大,空气阻力越大"。这种答法显然不符合题目要求的,这里我们可以指导学生把文字记录转变成表格然后加以分析,就容易找出它们之间的关系。表格如下:
经过列表描述,不难看出:羽毛球受到的空气阻力和速度的平方成正比。
以上说明,要从数据中分析出物理规律学生必须学会用多种描述数据或信息的方法。常见的方法有文字描述、列表描述和图像描述。它们各有优点,这几种方法学生必须掌握,有时同一个问题可以有多种描述的方法,以最大限度地把物理特征表现出来,以利于分析、比较和归纳。
2 知道怎样比较收集到的信息
对收集到的信息进行比较,是进一步分析的基础,因为有比较才能有所发现。老师对学生要给予方法上进行指导,使他们明确不同类型的实验,比较的内容和方法有所不同。
①、研究同一个物理量在不同情况下的规律的比较。对于这类实验,我们只需比较不同情况下的数据就可找出规律。例如:在研究串联电路电流特点时,发现电流表接在电路的不同位置,电流都是相等的,就可以得出:串联电路电流处处相等。在研究晶体熔化特点时,比较晶体熔化时的温度,可以发现晶体熔化时,吸收热量但温度保持不变。②比较实验的比较。比较实验是要寻找物体发生变化的原因或揭示物体具有某种属性的实验,这类实验采用的是控制变量法。因此这类实验要比较的内容是:哪些条件是相同的,哪些条件是不同的,从而确定要比较哪几组数据,最后再比较结果是如何变化的,从而找出因果关系。③研究两个量之间的数量关系的实验比较。这类实验要比较两个方面的内容:一是因果关系,二是数量关系。因此在比较时要比较哪个量变化在先,哪个量变化在后,以判断因果关系,再比较两个量的数据,寻找数据之间相互关系的特征。
所以指导学生进行实验数据或信息的比较,必须让学生明确不同类型的实验其比较的内容和方法是不同的。通过这样的指导,学生就会知道选择什么数据或信息进行比较可以找出物体发生某种现象的原因。知道通过比较数据的那些特征可以找出数据之间的关系。
3 要掌握因果推理的一些基本方法
发展学生的因果推理能力,是科学教师教学中的重要任务,对初中学生而言,应对他们进行简单的因果分析,简单的因果推理能力的培养。要使学生能进行简单的因果推理,教师必须让他们了解进行因果推理的一些基本方法。简单的因果推理方法有求同法、求异法和共变法,
3.1 求同法: 被研究现象出现的若干场合,其中只有一个情况是共同的,而其它情况不相同,那么这个唯一的共同情况就是被研究现象的原因。如湿衣服夏天干的快,粮食摊凉在阳光下易晒干,用电吹风可将头发吹干等,分析上述证据的共性是"温度升高",因此温度升高是液体蒸发快的原因。
3.2 求异法,是从两个差异中寻求原因的方法,即在比较产生不同现象的条件时,其它条件都相同,只有一个条件不同,那么这个条件就是产生某个现象的原因。如在研究物体吸收热量多少跟物体种类是否有关时,保持物体质量和升高的温度不变,只有物质种类不同,结果吸收的热量不同,那么物质的种类不同是物质吸收热量的多少原因。
3.3 共变法,所谓的共变法就是指一个量发生变化时,另一个量也跟着变化,那么这个变化在先的量就是原因,变化在后的量就是结果。比如在研究弹簧伸长长度和拉力的关系时,发现拉力增大,弹簧才会伸长,说明拉力是弹簧伸长的原因,理解这一点,对结论的描述很重要,不会造成因果关系巅倒,对于这三种因果关系的推理方法,学生一般只知道第二种求异法。所以教师有必要把其他两种方法也介绍给学生以增强他们的因果推理能力。
4 掌握证据分析方法,增强学生归纳科学规律能力
学生在归纳科学规律的时候,由于考虑问题不全面思维方式单一,最终不能归纳出科学规律,所以让学生归纳科学规律,就要指导学生学会分析证据的一些方法,在初中,常见的证据分析方法有归纳法、推理法。
4.1 运用归纳法得出结论。
归纳法的操作程序:分析证据或数据――找到共同点――提炼结论。
例1、棉花能保温,积雪能保温,海绵也能保温,泡沫塑料也能保温,分析上述证据的共同点是疏松多孔,含有空气,因此可以得出"疏松多孔,含有空气"可以保温。
4.2 运用推理法得出结论。
操作程序:分析实验数据或现象--找到它们的趋势――将这种趋势推广到理想化情况。例:在研究牛顿第一定律时,操作过程如下:分析实验现象,小车在三种表面的运动情况,找到他们发展趋势:表面越光滑,小车运动得越快;推广到理想化情况:表面非常光滑,小车将永远运动下去。
5 讲清探究结果描述要点,培养结果描述能力
通过探究活动,应让学生尝试用自己的语言,对探究结果进行描述。由于物理规律的成立往往需要一定的条件,所以物理规律描述中首先要讲清前提条件,然后再描述两个量的关系。在两个量及关系的描述中,需要注意两点,一是两者因果关系,二是两者数量关系,两者结合起来才是实际结论,很多同学往往不注意因果关系,经常出现描述错误,根据上面描述要点的分析,针对不同的物理实验,对物理规律描述有以下几种模式,
5.1 比较实验模式:在什么实验条件下,因变量和自变是有关(无关)。例如;在研究物质吸收热量多少和物质种类是否有关时,其结论的表述可以这样写:在物质质量和升高相同温度的条件下,物质吸收热量的多少和物质的种类有关。
5.2 定性实验描述模式:在什么实验条件下,因变量随自变量的增大而增大(减少),或者在什么实验条件下,自变量越大,因变量越大(越小)。
例如:在研究摩察大小和压力的关系时,我们可以这样描述:在接确面粗糙程度相同的条件下,摩察力随压力的增大而增大。或者在接确面粗糙程度相同的条件下,压力越大摩察力越大。
5.3 定量实验结论的描述模式:在什么实验条件下因变量和自变量成正比(反比等)。
例如:在研究欧姆定律时,我们可以这样描述:在电阻一定的条件下,通过导体的电流和这段导体两端的电压成正比。以上三种描述共同点是,前半句是讲实验条件,后半句是讲两个量之间的关系。
分析和论证的内容比较多,但只要老师把五个方面的内容全面地介绍给学生,经过适当的练习,学生的分析论证的能力会得到迅速的提高。