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物理實驗教學是培養學生科學探究能力和動手操作能力的有效途徑。新課程對實驗教學提出了更高的要求,尤其注重學生的主體參與,大力加強物理實驗,要求教師必須完成新課標中規定的每一個實驗,強調教師應因地制宜設計簡單實驗,用身邊隨手可得的物品進行科學探究活動和各種物理實驗,同時鼓勵教師將電子計算機等多媒體技術應用在物理實驗中。新課程環境下怎樣進行實驗教學呢?
一、改進實驗方案
課本上的一些演示實驗,可見度小、不易觀察,或者學校實驗室配置達不到實驗要求,可以在確保實現實驗教學目的的前提下,因地制宜地對實驗方案進行改進,選用低成本實驗,以達到預期效果。如:在進行彈力教學中,我們取扁的玻璃酒瓶做微小形變演示實驗,通過沿長軸擠壓液面,將不易觀察到的固體形變充分顯現。瓶瓶罐罐當儀器,拼拼湊湊做實驗。實驗的生活化設計,能激發學生興趣,增加學生動手的機會,使學生感覺到物理貼近生活,不但降低實驗成本,而且有利于提高師生動手能力和綜合知識運用的能力,培養節約意識和創新意識。
二、變教師演示實驗為學生演示實驗
傳統的演示實驗,總是教師做學生看,學生失去了體驗機會。而讓學生做演示實驗,學生對此一無所知,實驗中會出現事先誰都沒有預料到的問題,然后針對出現的問題,組織學生討論,分析原因,提出解決方案,這樣的演示實驗,才是新課程所追求的。如在單擺教學時,有一個用漏沙的擺來描繪單擺振動圖像的演示實驗,在引導學生分析設計了實驗方案后,請兩個動手能力較強的學生上臺演示,學生很自信的上來做,兩人簡單分工,一人先給沙擺灌沙子,但沒有堵住下面的小孔,沙子很快漏光了,他將沙子收集好,重新給沙擺灌沙子,這次他事先用手指堵住了小孔,然后他使單擺偏離平衡位置,釋放單擺,同時放開手指讓沙子漏出,另一位同學緩慢地拉出下面的木板,結果并未出現大家期待的正余弦曲線,而是一條折線。通過引導學生分析,原因是木板拉的太慢,經過改進,效果還是不理想,再分析改進,最終做出了滿意的結果。相信學生經過這樣的“一波三折”,實驗的效果比老師一次演示成功要好得多。
三、變驗證性實驗為學生探究性實驗
驗證性實驗是指對研究對象已經形成了一定認識或提出了某種假說,為證明這種認識或假說是否正確而進行的一種實驗。它以訓練學生的實驗技能、驗證基本理論原理為主要目標,強調操作技能的程序化和規范化。探究性實驗是指在未知結果的情境下,圍繞某個問題通過猜想、實驗設計和操作、分析得出結論并對結果進行交流的一種實驗形式。它以學生獲取知識和技能、發展科學探究能力、培養情感體驗為教學目標,它不僅關注實驗結果,更重要的是使學生經歷探究過程,并在過程中受到科學方法的訓練,形成科學的態度、情感和價值觀。如把影響金屬導體電阻的因素設計成探究型實驗,先用類比的方法引導學生進行猜想,電流通過金屬導體時受到的阻礙與哪些因素有關呢?明確好探究方向后,把學生分組通過討論得出實驗方案、步驟,設計好表格。學生自己按設計好的方案進行實驗。學生完全能在實驗數據的比較分析中找到金屬導體的電阻與長度、橫截面積、材料的關系。演示實驗,中學生基本上不參與實驗的設計,只是按部就班地觀察、讀數和記錄,不利于培養學生的創新能力。而探究性實驗使學生由以往的被動觀察實驗變為主動地做實驗,最大限度地發揮了學生的主觀能動性。通過探究性實驗的全過程體驗,學生明確實驗設計的思維方法;學會如何控制實驗條件;怎樣觀察物理現象;選擇怎樣的測量手段,怎樣測量;數據記錄表格設計等。在實驗過程中學生獲得豐富的感性的認識,學生思維很活躍,積極參與,教師的引導作用與學生的主體地位得到了充分的體現,學生在學習物理的科學方法和科學態度方面得到鍛煉,對所學的知識掌握的更扎實牢固,提高了學生分析和解決實際問題的能力。
四、多媒體技術與物理實驗有機結合
有的實驗現象瞬息即逝很難觀察其變化過程;有的實驗歷時太長無法在課堂有限的時間里進行……這些都使教學效果受到影響。隨著多媒體計算機的迅速發展,多媒體演示形態正在日益成為物理演示實驗的一種重要呈現手段。它具有聲像并茂、感染力強、再現迅速、重復性好、快速處理實驗數據、能突破時空限制的特點,可以把物理現象直觀、形象地展示。特別是在實施新課程中,教師應創造性地將多媒體應用到實驗教學中,以實現最佳的教學效果。
1.運用多媒體提高演示實驗的可見度
有很多演示實驗可見度很小,不便于學生觀察。我們可以運用實物展臺投影放大。如用電流表、電壓表、螺旋測微器、游標卡尺等進行測量時,由于儀器小、刻度小,可見度差,給教學造成困難,在演示時采用實物展臺直接投影到屏幕上,使現象“放大”,提高實驗的可見度,增強效果。
2.運用多媒體展現物理現象的內在過程
在進行自感實驗時,先用燈泡在斷電自感現象示教板中演示斷電自感現象,學生觀察到斷電時燈泡突然閃亮一下后熄滅,但對為什么這樣,學生是不容易解釋清楚的。教師可用電流傳感器替換燈泡,利用數字化實驗非常清楚地繪制出斷電時燈泡中的電流隨時間變化的圖像,讓學生目睹其內在過程獲得感性認識,進而加深對實驗現象、結論的理解。
3.運用多媒體呈現課堂上無法完成的實驗
如α粒子散射實驗無法在課堂上進行演示,傳統課堂教學只是靠掛圖以及教師講授來進行,學生缺乏感知,難以對這部分知識進行理解。采用多媒體模擬演示,使學生獲得具體明確的感性認識,有利于學生形成鮮明的表象,減少學生因缺乏感性認識而對物理結論難以理解的困難。理想斜面實驗、布朗運動等我們也可以采用這種方式來達到更好的教學效果。合理運用多媒體可以把復雜抽象的物理過程生動、形象、直觀地表現出來,便于學生通過身臨其境的直觀感受和仔細觀察,從中得出正確結論,有效地激發學生的學習興趣,使學生變成學習的主體,在一定程度上也拓寬學生的視野,加深了學生對知識的理解,同時也留給學生更充裕的討論、動手操作時間,從而提高教學效率,為培養創新能力打下扎實的基礎。
五、變封閉式實驗室管理為開放式實驗室管理除課堂教學外,開放實驗室,讓學生到實驗室去通過自己動手,自主做實驗,可有效地培養學生的實驗設計能力和動手能力。實驗室開放具體的操作流程:①學生自由成立實驗小組,選擇和確定實驗課題,查閱文獻資料,設計實驗方案。②由組長到實驗老師或任課教師處領取實驗申請表并填寫。③任課教師審核把關后交到相關實驗室,由實驗教師具體安排。④實驗過程中實驗教師全程指導。⑤學生完成實驗報告。