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拓展演示实验的功能 培养学生探究问题的能力

添加时间:2008-3-24 21:03:08 阅读次数:19421

  物理学是一门以实验为基础的科学,物理实验是物理学科的基础和灵魂,也是从单一教师的教学向学生主体参与转变的重要途径。许多物理课中教师对课堂思路的设计是围绕演示实验而展开的,因此课堂教学中的演示实验对于学生理解概念、掌握规律来说有极其重要的作用。从教学论的观点来说,演示不仅仅为学生提供形象的直观材料,而且应有效地吸引学生感官和思维的参与。下面就如何提高拓展演示实验的功能和调动学生探究问题积极性的策略,谈自己的几点思考。
  1、改进实验器材,提高实验的效果。书本中的演示实验只是提供了一种实验方案,如果你完全根据书本中的器材和方法,有时实验的效果并不理想。例如在运动的合成与分解实验中,如果按书本中的要求采用红蜡烛做浮体,就会出现以下两个问题,一是红蜡烛上浮速度较小,浪费课堂时间,二是很难准确地演示运动的同时性和独立性。问题的根本在于怎样才能让玻璃管倒过来以后让浮体停在玻璃管的底部,并随我们外部简单的操作使它能够自由上浮。我想到磁铁能吸住金属,而浮体的密度又比较小,所以想到如下方法:用一白色的泡沫塑料代替红蜡烛,并用两枚图钉对称地钉在泡沫塑料外面,管外用一小磁铁事先吸住泡沫塑料,这样当玻璃管倒过来时浮体会停在玻璃管的底部,而拿走磁铁后浮体又能马上上浮。这样处理至少有以下几个好处。一是可以根据图钉个数的多少调节上浮的速度,二是可以独立地演示两个分运动,这样就可以很方便、准确的演示运动的同时性和独立性,三是由此可以拓展开去做其它相关的实验(详细见第2点)。演示实验要求直观、准确、省时,物理中有许多演示实验效果不很理想,如布朗运动,光的干涉,静电感应等等,这为广大教师在实验器材的改进和创新方面留下了广阔的空间,只要教师多学习、多思考、多动手就一定能找出好的解决方法。
  2、通过组合实验加深学生对物理规律的理解。组合实验包括两个方面,一方面对于较简单地演示实验教师要通过实验条件的改变,做法上的改变等有意识地进行实验的拓展,在原先实验的基础上有新的思路,新的做法,甚至引导学生做理想实验,在头脑中做实验,让学生觉得实验不简单,简单背后有东西。例如在运动的合成与分解实验中,让学生观察书本中的实验后,然后有以下的变化实验:(1)让玻璃管上端向右倾斜,拿走磁铁的同时让整个玻璃管向左运动,使泡沫塑料的合运动竖直向上,教师可以事先在黑板上画一条竖直线,再让学生进行观察,(2)让泡沫塑料水平方向运动,可以让学生自己上来演示。(3)如何让泡沫塑料向任意方向运动,可以请学生课后去思考(4)如果竖直的玻璃管绕一竖直轴(不在玻璃管上)做圆周运动,泡沫塑料的合运动如何?这实验突破了两分运动是直线运动,实验可以演示但其结果只能在学生脑子中想象。通过上面的组合实验,相信即使不用教师过多地解释学生也会对合运动和分运动的关系有较深的理解。另一方面对于较难理解的演示实验要设计铺垫性实验。例如,直接做牛顿管实验,学生只能对实验结论有一定的兴趣和印象,学生对问题的探究过程基本没有。如果教师通过粉笔与纸片下落快慢的比较,粉笔与小纸团下落快慢的比较等小实验的铺垫,得出空气阻力对运动的影响,再去做牛顿管实验,学生对自由落体概念的理解一定会更加深刻。总之组合实验这种做法要求每个实验观察点少,要层层递进,便于设问,由于实验多,要求使用的器材少,操作简单,结果明显,不用或少用计算。组合实验很容易引起学生思维的拓展,甚至在培养学生的直觉思维方面起到独特的作用。
  3、强调实验设计原理的分析,变验证性实验为探索性实验。实验不但要引起学生观察的兴趣,更重要的是要引起学生探究问题的兴趣。要引起学生探究问题的兴趣,关键在于要有指导地实施探究,从问题地切入、展开等方面精心考虑,使之构成一种学生能够思考、乐于思考,又不占用太多的时间,有利于学生掌握系统知识的体系。许多演示实验的设计有非常巧妙的构思,破解实验的巧妙构思本身对学生有很大的吸引力,对学生综合能力和素质的培养具有非常重要的作用。在验证加速度与合力和质量的关系的实验中,如果教师从"为什么会设计这么一个实验来验证"这一角度来考虑,设计一系列问题,引导学生一步一步靠近书中的装置,相信学生从中一定可以得到不少新的知识和方法。例如我们从力、质量、加速度的测量为出发点,首先问如何测量力?用弹簧秤直接拉物体有什么缺点?如何得到恒力?学生自然明白为什么要用悬挂物体的重力来代替实验中的恒力;再问如何测加速度?使用打点计时器测加速度处理数据很麻烦,能不能不用打点计时器?本实验是验证加速度与其它量的关系,要不要具体求出加速度的值?打个比方引导学生用比较位移的方法来确定加速度的关系。这样自然而然就引向书本中的装置。
  4、拓展演示实验的组织形式。组织开放性的演示实验形式,能从根本上改变以往教师做实验学生看实验的缺点,使学生更主动地参与到实验中去,这样做有以下几个优越性:一是养成学生良好的动手操作习惯,训练学生熟练操作技能。二是在学生自己做实验中会发现各种各样的问题,能加强对学生分析问题和处理问题能力的培养。三是在学生自己做实验中强调操作过程,强调方法论的教育,使学生养成良好的探究科学的品质和实事求是的作风。具体有以下做法:(1)把演示实验转化为个人或小组实验。让学生自己动手做实验,观察、分析实验现象并得出结论,学生自己得到的知识和教师给予的有时在学生脑子中可能是完全不同的两回事(2)把教师演示实验转化为学生演示实验。有的演示实验教师可以在上课前一天把几组器材交给学生或叫学生自己准备器材,让学生去准备,上课时请学生自己上来演示,教师在各方面给予指导、总结、评比和鼓励。学生为了第二天的表演一定会去研究教材,并对实验反复操作,也会主动对不明白的问题向同学或教师请教,效果非常好。(3)把演示实验转化为学生课后小实验。教师要通过演示实验让学生自己课后去做类似的小实验,或通过演示实验引导学生进入一个更实用的深层次的问题中去。这对学习兴趣的培养,知识的复习和巩固起到良好的作用。如在学习流体力学后,布置以下这个小实验:在脸盆中事先放入一些水,打开水龙头,把一乒乓球放在水龙头的正下方,乒乓球会怎么运动。及以下问题:分析实际打乒乓球时各种旋转对乒乓球飞行路线的影响,研究如何提高击球的命中率?又如演示了弹力的方向后教学生如何打台球,做了运动的合成与分解实验后,教学生如何把运动的足球射入球门等等。使学生无时不感觉到物理就在身边,在生活中物理非常有用。
  5、实验与多媒体的结合。多媒体与实验的结合主要有两个方面,一是采用多媒体处理演示实验数据可以避免烦琐的计算和作图来提高实验的效率。如事先在电子表或其它软件中设计好表格或图象坐标,编好程序。然后超级链接到你的课件中,这样在做实验时只要把测量的数据直接填入表格中程序就会自动的进行数据和图象处理。二是直观性很差的演示实验借助于多媒体可以带来很大的方便。如游标卡尺实验,在向学生介绍原理时,直接给学生看是不行的,在黑板上画也非常麻烦,如进行动画演示效果一目了然,而且训练密度又大。这里还有一个值得向大家推荐的方法,即很多直观性较差的演示实验都不需要制做动画而直接利用实物投影进行演示,如书本中"力的合成"实验,其实学生实验本身思路非常明确,操作又简单,结果又准确。但由于它无法直接在课堂演示,课本中又有一个直观性较好的演示实验,但此实验的设计较复杂,并且实验误差较大,实验效果并不好。如果我们直接在实物投影下做学生实验,就可起到一举多得的作用。类似的如万用表的演示教学,弹簧秤的读数,等都可以直接在实物投影下进行,有的实验如折射率演示实验要在竖直平面内进行,我们可以调整摄像头的方向也能清晰地读出入射角和折射角。所以只要能把实验和多媒体有机的结合起来,就能更大限度地发挥实验的作用。
  6、设计全新的演示实验。我们经常会在上课或作业中遇到很难讲清楚的问题,如果这时能设计一个演示实验来帮助学生对问题的认识,会起到事半功倍的效果。例如两个物体叠放后,往上抛出,教师要说明失重后两物体之间没有压力,是一件不容易的事,即使分析了,学生可能还是心存疑惑,如果教师做下面这个演示实验:两物体之间放一个生日卡的芯片,让它在有压力时开关弹片压住而接通发出声音,上抛时由于失重弹片弹开而停止发声。教师即使不去分析原因,学生的印象也非常深刻。此实验也可交给学生去设计,事先可以引导学生思考"两个物体之间有没有压力,有哪些方法使我们能看到或听到?"。学生想的方法一定会五花八门,其中的一些好点子不是我们教师一人能想到的。
  总之,我们不能因为要得到某个结论或只是满足学生的好奇心而去做实验,要从学生探究问题的高度去设计实验,要让学生尽可能地参与到实验的每个环节中去,让学生观察现象,思考问题,锻炼思维,培养能力。只有这样,才能使实验真正发挥其作用,并使我们的教学也迈上一个新台阶。

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