适用场景:物理课堂实验设计、教学器材创新应用
本文要点:气球声音传播实验、液体压强实验、物体沉浮条件研究
行文逻辑:研究音调关系→验证固体传声→分析质量与重力→比较摩擦差异→观察液体压强→验证大气压强→演示沉浮条件→测试吸热能力→判断导体性质
1.在易拉罐中分别装入不同体积的水,依次用金属棒敲击听声,可用来研究音调的高低与空气柱长短有没有关系。
2.将两个易拉罐用棉线相连做成一个“土电话”,用来说明固体可以传声。
3.将三个易拉罐装入质量不同的沙,用天平分别测出其质量,用弹簧测力计测出罐和沙所受的重力,用来研究物体的质量与所受重力的关系。
4.将易拉罐放在倾斜的木板表面,使其从同一位置由静止分别滑下和滚下,观察两种情况下运动的快慢。比较相同情况下滑动摩擦和滚动摩擦的大小。
5.用铁钉在易拉罐不同的高度上扎眼,装水后比较其喷射的距离。研究液体内部压强与深度的关系。
6.将空易拉罐口向下在酒精灯火焰上方烤一烤,罐冷却后能听到声音且看到罐变瘪了。用来说明大气压强的存在。
7.将空易拉罐放在盛有水的盆中浮在水面,而将其卷成一团下沉。说明将密度大于水的材料做成空心物体可以浮在水面上。
8.用白纸和黑纸包住两个装满水的易拉罐,在太阳下晒相同时间,看谁的温度升高得多。研究相同条件下的白色物体和黑色物体的吸热能力是否相同。
9.用导线及导线夹将电源、开关、灯泡和易拉罐组成串联电路,闭合开关,看灯泡是否发光。研究易拉罐的材料是导体还是绝缘体。
气球在物理演示实验中的妙用
(1)声音在液体中传播
材料:手机、气球、细线、水槽、水。
方法:先将手机装入气球内,用一根长线密封好。然后把它慢慢浸没于水槽中,并让手机的屏幕正对着学生。用另外一个手机对其进行拨号,手机开始振铃。这样,学生既可以看到手机屏幕的亮光,又可以听到从手机发出的声音。如图1所示。这就证明了声音可以在液体中传播。
(2)水凸透镜
材料:气球、细线、水。
方法:用一个透明的气球,在里面充入一部分水,用细线扎紧,让太阳光照射气球,可以观察到在气球后面出现了一个很亮的光斑。如果在气球后面较近的位置放一个物体,气球就变成了一个放大镜,通过气球观察,就可以看到物体正立、放大的虚像。
(3)气体的性质实验
材料:气球、广口瓶、双孔橡胶塞、两根玻璃管(一弯管,一直管)、两用气筒。
①验证玻意耳定律,证明大气压的存在。装置如图2所示,在直玻璃管的下端拴一个气球,把气球放入瓶中,并用塞子塞住广口瓶口。先在气球内充入一定质量的`气体,封闭直管,通过弯管向瓶外抽气,发现气球变大;向里打气时,气球又会变小。表明一定质量的气体在等温过程中,体积增大,压强减小,体积减小,压强增大。即定性地验证了玻意耳定律。
②验证盖·吕萨克定律,证明气体的热膨胀。
在气球内稍充气,并把直管封闭,然后把广口瓶放入热水中,使瓶内受热,就会发现气球变大,从热水中取出后稍冷却,就发现气球又逐渐地变小。说明一定质量的气体,在压强不变的情况下,温度升高,体积增大,温度降低,体积减小。
说明:玻璃管的封闭可外接一橡皮管,用止水夹封闭橡皮管就可以了。
(4)物体的沉浮条件
材料:薄气球、水、酒精、盐水。
方法:用一个薄气球,装入水,密封好,缓缓放入水中,就可以看到物体在水中的悬浮现象。然后在气球中装入酒精,则可以看到物体在水中的漂浮现象。最后在气球中装入盐水,则会看到物体在水中的下沉现象。这有效证明了液体中物体的沉浮与密度的关系。
(5)动量定理
材料:大气球、砖块、锤子。
方法:将充好气的气球放置在水平桌面上,气球上面放置一砖块,这时用铁锤迅速打击砖块,会发现砖块被击碎,而气球完好无损。本实验省去了海绵这一系统,使学生能够更加深刻理解动量定理,也减去不少因海绵引起的疑惑。
注意事项:气球充气要适量,要保持气球具有一定的弹性,同时演示时要注意让学生远离,防止碎砖块击伤学生。
(6)反冲现象
材料:气球、吸管、气筒、细线。
方法:如图3,将吸管插入气球口,用细线把其扎紧,用气筒给气球打足气,用手堵住吸管,让吸管口朝下,然后放手,会发现气球沿直线竖直上升。实验能够很好地说明反冲运动。在这里要注意选用吸管要稍长一些,有利于气球沿直线上升。
(7)电荷的相互作用
材料:铁架台、丝线、气球。
方法:如图4所示,气球充好气后,用干燥的丝线将气球悬挂起来。用干燥的手擦气球的表面,使球带电(手最好先在火上烘干)。用摩擦过气球的手去靠近气球,手会吸引气球,让用手摩擦过的另一个气球靠近它,两球会相互推斥。这个实验说明了电荷的相互作用。
其实对于气球的应用远不止这些,比如在瓶吞鸡蛋这个证明大气压的实验中,如果把鸡蛋换成气球,将既经济,又可以循环使用,学生也能够亲身实践,增加学习的兴趣。所以我们说只有不断地去思考,去摸索,才能挖掘出更好的实验,提高物理实验课堂的效率。
适用场景:物理教学改进方案制定、课题研究总结汇报
本文要点:物理实验教学研究、教师专业成长提升、学生探究能力培养
行文逻辑:分析数据→建立博客→开展研讨→提升能力→促进沟通
期中6 总分 6236 6511 5706 4655 6855 7347 平均分 57.2 59.7 52.3 42.7 62.9 67.4 考试人数 109 109 109 108 109 108 及格人数 49 55 39 28 63 70 及格率 45.0 50.5 35.8 25.7 57.8 64.2 优秀人数 22 16 12 3 30 40 优秀率 20.2 14.7 11.0 2.8 27.5 36.7 三率和 122.3 124.9 99.1 71.1 148.2 168.3 由三率和的变化不难看出,尽管我们走了一段曲折的路(经历了教师的教与学生的学的观念的变化过程),但还是能肯定地说明通过物理实验教学的研究,激发了学生的兴趣,促进了学生的探究能力,提高了课堂教学效率。
四、研究成员的专业成长情况
在课题研究过程中,我们建立了“xx县东韩初中物理教学研究“博客,通过定期的.研讨交流、定期的成果交流与总结并撰写材料,促进了研究成员养成了爱阅读、善思考、勤写作的学习习惯;研究成员自觉运用研究成果指导教育教学,提高了自身教育教学水平,通过创建网班,也提高了课题组成员与学生、家长的沟通能力,推动了课题研究的顺利进行;研究成员积极参加各级教研机构举办的教研活动和科研成果评比活动,形成了较强的科研意识和能力。
适用场景:初二物理教学反思、新教师教学问题分析
本文要点:学生学习兴趣引导、课堂讲授与练习平衡、认知过程反馈机制
物理是初二学生刚接触的一门新课程,学生表现出较浓厚的学习兴趣,但在如何学好这门课程,学习方法上似乎有些茫然不知所从。
通过一个月的教学实践,特别是通过对第一章第一节和第二节两节练习试卷的分析,发现我在教学中存在以下问题:
1、对学生了解不够,对学生关注不到位。新课标要求注重学生的全面发展,不仅仅满足于教给学生知识和结论,更要注重学生的情感态度、价值观,关注学生的全面成长。新课标渗透了sts(科学、技术、社会),体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”。教学中,我对新课标的这两点要求认识不够,弱化了学生关注生活、运用物理走向社会的能力培养。
2、有时课上讲得太多,学生练习得太少,没有把握好校正时机,基础知识夯实得不牢固。
3、对学生认知过程认识不够。对一些知识的讲授时,总自以为很容易,满以为自己讲解的清晰到位,没有能随时观察学生的反映,而一笔带过。没有认识到学生的认知是需要一个过程的,并不是马上就能接受的,对于一些重点特别是难点的知识点,不但要讲透而且要针对性地加强练习、加强运用。没能随时获取学生反馈的信息,调整教学方式和思路,准确流畅地将知识传授给学生,达到共识。
在今后,我将从以下方面来改进教学:
1、面向全体学生,兼顾两头。继续做好分层教学,激励学生学习的积极性。强化后进生辅导。
2、对基础知识讲解透彻、分析细腻;准确把握重点、难点,避免课堂教学中,重点知识不突出,误将“难点”当“重点”讲的现象,避免重点、难点错位、失衡导致教学效率和学生学习效率下降的现象。
3、向扎实有效课堂努力。力求多种教学模式并用,教学方式形式多样,恰当运用现代化的教学手段,提高教学效率。运用小组合作、自主学习等有效的学习形式。
适用场景:初中物理教学改进、实验课组织优化
本文要点:强化实验操作规范、提升学生学习兴趣、完善实验教学方法
尊敬的领导:
本学年我任八年级物理教学。在所任课务的班级中,学生学习劲头极低,绝大多数同学有严重的厌学情绪,课堂组织纪律较差,只有个别同学能自觉学习,但是基础也较差,学习成绩难以提高;有些班级,虽有大多数同学自觉学习的能力较强,基础也较好,由于人数过多实验成绩整体提高不大,实验课的开展也有一定的难度。
一、工作中所采取的措施
1、认真备好每一节实验课,做到实验课前准备充分,绝不打没有准备的仗; 2、充分做好实验前的准备工作,想方设法将学生实验尽可能开展,寻找一些替代仪器弥补实验仪器和药品的不足;
3、指导学生做好实验,规范他们的实验操作,保证实验顺利安全地完成; 4、化学教学中在完成教学任务的同时,充分利用课余时间培养学生学习化学的兴趣,培养他们热爱自然的意识,让他们懂得化学与人类的关系,并从小树立与自然和谐相处的理念;
5、在物理实验教学中,加强理论教学的同时,更注重培养学生的学习兴趣,锤炼他们探究、合作学习的方法,坚持理论与实践相结合的原则;同时为了培养突出的物理实验尖子学生,我针对性地对学生进行辅导,扩大他们的实验量;对于绝大多数学生则注重基础实验操作的教学,让他们具有扎实的基础;对于后进生寻求更适应他们的教学方法,激发他们的学习兴趣,以求达到共同进步的目的; 6、积极参加教学教研活动,取长补短,努力提高自已的业务能力; 7、认真批改每一份实验报告,强化学生多动手操作;
8、实验教学中渗透人生观、价值观、世界观和热爱自然、热爱祖国的思想,有意地在学生中树立正确的人生观、价格观和世界观等,达到热爱祖国、保护自然的`目的;
9、实验教学中渗透劳动技能的传递,培养学生从小热爱劳动的理念。
二、取得的成绩
1、顺利地完成了各项实验教学任务,并取得优异的成绩;学生基本上掌握了物理实验操作的技能;
2、培养了学生们的学习物理的兴趣,教会了他们一些学习方法,为以后他们学好物理打下了一定的基础;
3、培养了学生的劳动技能和爱国、爱自然的良好理念; 4、学生动手操作实验的合格率达同80%以上。
三、存在的不足
1、学生厌学思想严重,整体实验成绩提高不大;
2、缺乏必要的教学参考书和直接的课改经验,教学课改中感到仍在走老路; 3、信息陈旧,总感觉到与现实相差较远;
4、实验教研没有到位,没有新的理念产生。
适用场景:实验教师培训、教学方法改进
本文要点:深入理解仪器原理、设计启发式提问、运用多媒体教学
行文逻辑:理解仪器原理→设计启发提问→运用多媒体教学
注重实验过程,提高实验操作效率
大学物理实验大多是验证实验,要求学生通过实验数据验证物理定理的正确性。在这个过程中,教师往往更注重实验数据的准确性,而忽略了实验操作过程。然而,在验证定理的基础上,实验过程可以培养学生的实践能力。因此,有必要在注重实验过程的基础上提高实验操作效率。
(1)要深刻理解仪器原理,教师要下功夫
大学物理实验教师不仅要掌握需要验证的物理定理和定律,还要深入了解所用仪器的结构和测量原理,了解整个实验,解决实验过程中可能遇到的.问题或障碍。这个过程要求教师花精力学习仪器的使用说明和原理图纸,熟悉仪器的安装和调试,并能简单地维护和维护仪器。以迈克尔逊干涉仪为例,设备调节螺钉较多,操作不当容易造成螺钉损坏。教师不仅要教学生实验知识,还要维护仪器设备的正常运行。
(二)讲解多做设问,不照本宣科
大多数高校都有实验岗位,大学物理实验教师一般负责几个固定的实验教学工作。由于多年从事同一实验教学,在积累教学经验的同时,也容易产生保守的教学理念,不适合现代大学生的认知特点。就像理论教学不能按照本科宣传一样,实验教学也要抓住学生的兴趣点,采用启发式教学,在讲解实验的过程中一步步提问,吸引人,摒弃直接向学生展示实验过程,然后由学生记录数据的机械教学,更不用说把学生培养成数据记录者了。例如,在迈克尔逊干涉仪测量激光波长的实验中,在光路调整、仪器零调整、干涉图形形成等过程中,问学生为什么比教学生如何做更重要。
(3)结合多种手段,充分利用多媒体
在大学课程的教学中,理论课程往往更注重教学手段。事实上,实验课程也存在同样的问题。利用多媒体等教学手段,可以增加学生的学习兴趣,节省教师板书时间。实验教学不仅是实验仪器的操作,还包括实验原理和实验过程的解释。一门精彩的实验课应该是理论与实验的有机结合。但由于实验场所的限制,高校实验室很少设置多媒体等教学设备。近年来,随着高校对实验教学的重视,许多实验室也配备了多媒体,多媒体不再是课堂教学的专有设备。教师使用多媒体教学设备,实验原理、仪器使课程和教学、课件注意事项,视觉和听觉效果,可以大大激发学生的学习兴趣,在不增加实验时间的基础上,节省更多的时间供学生实验,在保证质量的前提下,大大提高实验效率。特别是对于迈克尔逊干涉仪等光学实验,可以在学生面前生动地展示光传输、干涉仪器原理等抽象的物理图景,使学生在仪器操作中更有针对性。
适用场景:初二学生心理辅导、物理课堂设计优化
本文要点:激发学习内因、培养科学兴趣、提升实验素养
行文逻辑:分析心理特点→设计教学方法→强化学习动机
物理学作为一门重要的自然科学的基础科学,初中物理教学是学生学习物理知识的入门和启蒙,所以在物理教学中启发学生对科学的兴趣,调动其学习用心性,了解并适应学生心理特点有很大的作用。
就初二学生的心理和生理特点而言,他们一方面有强烈的求知欲望,对各种新鲜事物好学、好问、富于幻想,同时好动、好胜、好玩。但学习用心性与短暂的“直接兴趣”挂钩,遇到较抽象理性的物理知识时,这些小困难会很快使他们失去学习兴趣和用心性,最后导致初中物理教学的失败。因此教学必须要适应学生心理特点。好奇作为中学生心理的一个重要特点,培养好奇心,能使人善于发现问题,提出问题,激发求知欲和学习兴趣,教学中应有意识进行引发和激励,如:精心设计相关情景,充分利用相应实验和小故事。好问,是中学生心理的又一特点。中学生已有必须基础知识,这些知识和生活经验具有过渡性的特点,他们的认识由经验型向思维型发展,学生好问的用心性应得到及时鼓励和尊重,教师要善于设问,以培养学生提问的习惯和分析问题,回答问题的潜力。好动,是中学生用心思维的和一种表现。精心准备探索性实验器材,精心设计探索性实验过程,能够激发学生的好动心理,提高学习兴趣,提高观察力和实验素养。好胜,是中学生极为宝贵的一个心理特点,有利于他们构成平等竞争的品格。可把一些似是而非的问题有意识让学生争论,在争论中培养勇于创新的思维习惯。好玩,是中学生的天性,要启发学生,在玩中求知,玩中创新,玩得有出息,在课堂上要尊重学生玩的天性,合理安排课堂时间,鼓励学生做课外小实验,在玩中学,学中玩。易受挫折是中学生心理弱点。在学习困难知识时,学生易受挫,体会不到成功的喜悦。应鼓励学生培养和锻炼意志品质,多表扬学生的闪光点,多挖掘学生的优点,鼓励他们的信心,多与学生沟通,对于犯了错误的学生,不能一棒子打死,要了解他们犯错误的原因。给他们讲科学家、伟人的故事,学习他们经历了困难的历程,历经了磨难,最终克服困难的精神。激励学生确定短期学习目标,为目标不懈地努力。
总之,初二物理课堂教学要适应中学生心理特点,极大激发学生学习的内因与外因,从而有效提高课堂质量和效率,培养适应社会发展的有用的人才。
适用场景:中学物理实验教学优化、学校实验室资源配置评估
本文要点:提升实验教师专业性、改善实验设备配置不足、增强学生探究性实验参与度
行文逻辑:调查现状→分析问题→提出建议→总结意义
我国教育改革的目的是为了更好的适应我国教育现状的发展,不仅注重培养学生的知识水平,也注重对学生人文素质的培养,而在提高知识水平的同时更加注重当前的教学模式和教学方法是不是能更好的促进学生对知识的理解和掌握。我们应该不断运用新的教学模式和尝试新的教学方法,在探索中创新,让新的教学模式在实践中发展,这样学生才能在充满乐趣的课堂中学好物理。从而培养学生的社会责任感和正确的世界观。
(1)通过调查物理实验教学现状,促进学校对实验课的重视,努力培养学生的探究能力。
(3)促进物理老师专业性的提升,为学生们能够更好的学习物理提供基础!
(4)促进学校更加重视物理实验室,力所能及的改善实验设备,为学生创造良好的实验条件!
× × ×中学物理学科任课教师及八、九年级学生,调查方式为日常听课记录、走访教师、与任课教师进行座谈及跟学生的交流沟通等。
本次调研通过对× × ×中学部分初中的物理实验开出率和实验过程中存在的问题进行调查研究,发现初中物理实验教学的现状很不乐观,× × ×中学也不例外。在教学设施方面,× × ×中学配备了初中课程中所需要的各类实验仪器,独立的实验室以及专业的实验老师。在教师备课方面,老师们都非常认真的备课,为上好实验课打好基础。在学生上课方面,在小学有了科学课的熏陶,到了初中,他们对实验室的好奇以及对物理实验的好奇,致使对实验课的热情高涨,态度非常积极!在此次调研中发现主要存在的问题有:
通过与× × ×中学物理学科教研组组长访谈得知,本校有116名教师,其中物理教师有18名,专业的实验课教师只有一名。通过与老师访谈及走访观察,学校配备有力学实验室和电学实验室。由于学校实验室器材都比较少,很多实验器材都是不能够正常使用的,学生也只能看老师演示实验,自己动手做实验的机会很少。
通过观察和学生交流得知有不少老师存在着重理论轻实验的思想,有的老师甚至认为学生不会动手做实验没问题,只要会动笔考实验就行。从而出现了“做实验不如讲实验,讲实验不如背实验”的错误观念,出现了学生实验变成演示实验,演示实验变成不做实验的现象。部分学生追求新鲜,厌烦重复性的操作,从而放松了对基础知识的理解和基本技能的训练。也有部分学生认为实验不需要动手操作,试卷上的实验题只需考前背背就行,做实验只是浪费时间,因而对实验课程不够重视。
我国现行的新课程教材中改变了传统实验的编写方法,不把实验目的、原理、仪器、操作步骤和注意事项等明确列出,留给学生足够的发展创造空间。但是教师在进行实验教学时,还是花相当长的时间给学生一一列出,然后让学生根据现成的实验步骤动手操作。这种做法,违背了新课改的意图和初衷,学生的能力得不到提高。学生进入实验室后不需要思考分析只需单纯的模仿,重复,照方抓药按图索骥。
通过与学生交流得知,能够动手做的实验数量少且趣味性不强,现在的物理实验教学中测定性与验证性实验的数目太多,研究性和探索性实验的数目太少,设计性实验近似空白;经统计,测定性和验证性实验大部分,研究性或探索性实验少部分 ,其他实验占极少数。由此可见,设计性、研究性、探索性的实验比例太小,这对学生实验能力的培养非常不利。
通过到实验室统计调研发现,学校的演示实验器材基本能够满足教学要求,但是探究实验的仪器配备不足,这制约了探究实验教学的开展;至于课后的物理小实验同样不能满足教学要求;另外,在调研中还发现学校的实验室的个数、面积以及专职实验教师的配置也有较大的欠缺。
初中物理实验教学的重要作用之一就是培养学生的科学素养,物理实验教学作为物理教学的重要方法之一,在培养学生科学素养中起着非常重要的作用。面对伊宁市潘津中学物理实验教学中的问题,我们提出了以下几点建议。
要提高广大学校领导与教师对实验课程的重视程度,实验课不仅可以提高学生的动手能力,也能让学生更加清楚明白的理解一些理论的由来!
在师资的配备上应做出相应的调整,适当地增加专业物理实验教师比例,确保物理课的教学质量。
实验课程全面开设,对教师提出了极为严峻的挑战,如果只凭经验教学,则很难达成实验课程教学目标,为此,实验教师应加大培训力度,提高教师的理论素养。
对于物理实验课来说,实验室里实验装置的配备和实验室的面积都是非常重要的,直接影响到同学们上课的成效。所以,学校应该加强实验室的硬件设施的配置!
综上所述,物理实验作为初中教学中重要的一部分,我们不仅要在理论教学的过程中做好引导,更重要的还是要锻炼学生的动手、动脑能力,根据学生的个性发展,不断提高学生的物理实践能力,同时促进学生物理学习的进步。初中物理实验教学能为学生学好物理理论知识打好坚定的基础,因此,我们要把物理实验教学放在重要地位,使学生把理论知识更好地运用到实践中,从而提高初中物理教学的质量。
适用场景:物理实验课准备、课堂教学改进
本文要点:确保实验现象清晰、利用课件展示物理过程、改进实验材料使用
初中物理是所有学科中最具有科学性的学科,每一个概念和规律、公式,都是通过物理实验得出。物理概念和规律是在大量的观察、实验的基础上,运用逻辑思维的方法,把一些事物本质的共同特征集中起来加以概括而形成的。所以在物理新课实验中,我真正体验到,新课程强调的教学是教与学的交往、互动,师生双方相互交流、相互沟通、相互启发、相互补充。当学生的兴趣和积极性得到充分调动,充分体现了自主、合作、探究学习方式时,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。就意味着学生主体性的凸显,个性的施展,创造性的解放,教师式学生和学生式教师的出现。在物理实验课上我是从以下几方向来做的:
1、确保所做的实验现象清晰,提高成功率。课本要求的每一个演示实验、学生实验在课前我都要反复地做几遍,认真分析实验成败的关键因素,排除干扰。例如:在“摩擦起电”一节的实验中空气的湿度,器材的干燥程度是实验成败的关键因素。例如碰到阴天、雨天,早上的前两节或是下午的后面两节课(此时的空气湿度较大),实验的现象很不明显甚至很可能失败。课前就要考虑好上课时,空气的湿度是否会影响实验现象。在实验前最好把毛皮、绸布、玻璃棒、橡胶棒、验电器等实验器材进行晾晒。如果天气不佳,就要考虑用强光照射或者用电炉烘烤。实验过程中最好不要直接用手去接触毛皮和绸布,尤其是在做毛皮与玻璃棒相互摩擦,毛皮也带了电荷这个实验中可以把它们绑在木棒上进行摩擦。排除了这些因素对实验的影响,实验的现象非常明显,给学生留下的印象非常鲜明。容易使学生信服,对于我们的教学起到事半功倍的效果。
2、利用课件把一些不易观察到的物理现象或是物理过程展现给学生看。例如:动能和弹性势能的相互转化,由于发生弹性形变和恢复形变的时间非常短,学生不易观察,课件就能够让学生较好地观察这一过程。再比如:日食、月食的成因,分子的运动,导体容易导电与绝缘体不容易导电的原因等都可以通过课件起到很好的教学效果。
3、充分利用身边的材料改进实验。例如“导体和绝缘体”一节中,我先是让学生思考设计一个电路来检测哪些物质是导体哪些物质是绝缘体,当检测到水、人体、铅笔芯(较长的)时,小灯泡不发光,于是先把它们归为绝缘体。之后,我指着那堆导体问:这些物体一定都是导体吗?(是)又指着那堆绝缘体问:这里面一定都不能导电吗?马 上就有学生说:不一定,有可能是电流太小了,小灯泡不会发光而已。此时我就给学生介绍了我自己去买的发光二极管的特点,发光二极管被作为各种用电器的指示灯,学生很容易理解只要很小的电流就可以使它发光。于是我又用发光二极管检测了一遍,学生自己得出了人体、水、石墨是导体。也体会到了导体的导电能力是不同的。
4、努力提高实验现象的可见度。例如:在演示实验时,升高实验台,实物投影仪的利用,利用一些手段把微小的实验现象进行放大都是提高实验现象可见度的好办法。
适用场景:物理实验教学设计、实验操作规范培训
本文要点:实验设计方法归纳、探索性实验选题标准、实验操作能力培养
行文逻辑:明确实验目的→设计实验方法→选择实验课题→规范操作流程→观察实验现象
中学物理实验是培养学生科学的观察、实验能力,科学的思维、分析和解决问题能力的主要课程之一。正向李政道先生所说的那样:“教物理重要的是让学生懂道理……”根据中学物理教学的目的和教学大纲的基本要求,在中学物理实验的教学过程中应使学生在科学实验的基本方法上有一个实在的感受,从而培养他们的探索精神和创造性,并受到科学方法的教育。
1.实验设计
为使实验达到预期的目的,必须明白为什么要做这个实验,做这个实验是要解决现实技术问题、知识问题,还是要探索一下教材中将要出现的物理现象等等。解决实际问题的是什么样的,探索书中的知识问题时,应当明白是哪一个问题及什么现象。目的明确,是实验成功的前题。
设计实验的基本方法归纳为下面几种:
(1)放大法。
利用迭加,反射等原理将微小量放大为可测量,例如游标尺、螺旋测微器、库仑扭秤、油膜法测分子直径等。
(2)平衡法。
用于设计测量仪器。用已知量去检验测量另一些物理量。例如天平、弹簧秤、温度计、比重计等。
(3)转换法。
借助于力、热、光、电现象的相互转换实行间接测量,例如打点计时器的设计,电磁仪表、光电管的设计等。
2.探索性实验的选题
学生探索性实验,并不是去揭示尚未认识的物理规律。而是在经历该实验的全过程之后,对探索性实验有一个实在的感受,掌握探索未知物理规律的基本方法。
探索性实验的选题应与学生的知识水平和学习任务相适应。在选题方面应注意到以下几点:
(1)根据中学生学到的数学知识和在实验时间上的限制,实验结果的经验公式以一次线性为宜。如:
①线性关系:y=a+bx
②反比关系:y=a+b/x
③幂关系:y=axb
改直:logy=loga+blogx
④指数关系: y=aexp(bx)
改直:iny=ina+bx
以上各式中x为自变量,y为应变量,同时又是被测量,a、b为常数。
(2)两个被测量之间的变化特征具有较强的可观察性。
(3)经验公式的理论分析不宜过于复杂。
3.物理实验的操作方法
操作能力,主要是指基本仪器的使用和数据的读出,仪器、设备的组装或连接,故障的排除等三个方面。
(1)基本仪器的作用。
中学物理实验涉及的基本测量仪器有:米尺、卡尺、螺旋测微器、天平、停表、弹簧秤、温度计、气压计、安培计、伏特计、变阻箱、万用表、示波器。
使用基本测量仪器的规范要求是:
①了解测量仪器的使用方法,明确测量范围允许极限和精密程度;
②对某些仪器如电表等,在使用前,必须调节零点,或记下零点误差;
③牢记使用规则和操作程序;
④正确读取数据。
例如,弹簧秤的正确使用要求是:明确弹簧秤的测量范围;测量前,记下零点误差;使用弹簧秤时,施力的方向应与弹簧的轴线在同一直线上,不能使弹簧秤受力过久,以免引起弹性疲劳,损坏仪器;正确地观察读数,记取数据时,不仅要记录最小刻度能指示出来的数,还应读出一位估计数字,数据后面要写明单位。
又如,安培计的正确使用要求是:明确量程;使用前,调节零点;正确连接应与待测电路串联,并注意正、负极性;正确读取数据,注明单位。
(2)仪器、设备的组装或连接。
要进行一个物理实验,总是需要先把各个仪器、部件、设备组装起来,并要求装配和连接必须正确无误。具体要求是:布局要合理,要便于观察和操作;连接要正确,简单;实验前要检查,必要时进行预备性调节。
例如,电路实验,操作要求是:
①按照实验原理电路图,安排好仪器、元件的布局,要便于连接,便于检查,便于操作,便于读取数据。
②正确地连接电路。
安培表、伏特表是否分别与待测电路串联、并联,正、负极性是否正确;滑线变阻器的接线是否合理;连接线路是否符合先支路、再并列、后干路、最后接电源的程序;电键是否能控制电路;接线是否简捷、牢固。
③实验前应先检查电路,发现问题及时纠正,并进行预备性调节。
④严格按操作程序操作,例如,改变电阻器的阻值,是否由小到大,或由大到小,最后,正确读取数据。
(3)故障的排除
实验中的故障排除,不单是一种操作能力,它涉及对实验原理的掌握程度、分析问题处理问题的方法、对各部件工作情况的了解等,是一种综合运用能力。
实验发生故障时,应根据各部件工作状态及各部件联结处的分析,可能产生故障的几种因素,逐个检查,以致最后排除故障。
总之,培养实验操作能力,是学习物理的必要基础,它有利于对知识的理解,有利于自己创造条件探索问题,有利于学生智力的发展。
在物理学习中,培养操作能力,应有计划地、分阶段地进行。
第一,操作的认知阶段
要求对操作技能有初步的认识,在头脑中形成操作的映象,要求按规定的程序,做一些目的单纯的定向训练;
第二,操作的阶调阶段
要求反复练习操作,提高操作的准确性、协调性。
4.物理实验中的观察内容
观察是对事物和现象的仔细察看、了解。它是思维的知觉,智力活动的门户和源泉。中学物理实验中的观察是一种有目的、有计划而且比较持久的思维知觉,一般需要重点地观察实验的基本仪器、实验的设备和装置,实验中的各种物理现象和数据、图象、图表,以及教师的规范化操作等等。
(1)观察仪器的刻度。
仪器刻度的观察,主要是弄清刻度值的单位及其最小分度值,由此可确定测量值应估读到哪一位。
(2)观察仪器的构造。
主要是通过观察,了解仪器的结构原理、每个部件的作用、测量范围等等。
例如,液体温度计是利用液体热胀冷缩的原理制成的。它们的底部都有一个玻璃泡,上部是一根顶端封闭、内径细而均匀的玻璃管,在管和泡里有适量的某种液体,管上标有刻度,在温度改变时,液体热胀冷缩,管内液面位置就随着改变,从液体达到的刻度就可读出温度值,温度计由于用途不一,测量范围也各不相同。例如,体温计的测量范围是35~42℃,一般实验室的水银温度计其测量范围是20~100℃。
(3)观察仪器的铭牌。
通过对仪器铭牌的观察可了解仪器的名称、规格、使用方法和使用条件等等。
例如,有的变阻器的铭牌上标有“滑动变阻器,1.5a50ω的意思是滑动变阻器允许通入的最大电流是1.5a,最大阻值是50ω。
(4)观察图像、图表、示意图、实物图。
对图像的观察,主要是观察它反映的是什么物理现象,物理量变化过程怎样,物理量的变化遵循什么规律。
对图表的观察,主要通过观察了解图表的意义、用途、应用条件以及所列物理量的单位。
例如,液体的沸点表反映了不同液体沸腾时的温度,用它可以查找液体的沸点,单位是℃,因液体的沸点跟压强等条件有关系,表中所列的通常是在1标准大气压下的沸点值。
对示意图、电路图、实物图等的观察,主要观察它们分别反映的是什么物理模型,有何用途,仪器和电路的结构是怎样布局的,各个部件(或元件)如何连接,各部分有什么关系等等。
(5)观察实验装置的安装。
通过对实验装置安装的观察,可了解该装置的用途,使用了哪些仪器和元件以及仪器配置的顺序和方法等等。
(6)观察实验的操作过程。
通过对实验操作过程观察,可了解操作前需做哪些准备工作,操作实验的顺序和过程怎样(例略)。
(7)观察实验的现象。
对实验现象的观察,主要是观察现象产生的条件和过程。
例如,两根相距很近的平行导线,当通入相同方向的电流时,两者会相互吸引;当通入相反方向电流时,两者就互相排斥。
(8)观察实验的数据。
实验数据的观察,要求观测的方法要正确,数字的读数要根据仪器最小刻度达到一定的准确度,记录测量的结果时必须明确数据的单位。
例如,测物体长度,观察刻度时要眼睛正视制度线,不能斜视,观察装在玻璃量筒里或玻璃量杯里水面到达的刻度时,视线要跟水面凹形的底部相平,观察水银温度计时,视线要和水银面最高处相平。
(9)观察教师的示范演示。
对教师示范演示的观察,要观察教师规范化的安装实验装置,合理地安排实验程序和正确的操作过程以及演示物理现象、数据的读取和记录,如何得到实验结果等等(例略)。
5.物理实验中的观察方法
物理实验观察,通常采用的方法有:对比观察法和归纳观察法。
(1)对比观察法。
人们认识事物、现象,往往是通过对两个事物、现象的对比,或把某一现象发生变化的前、后情况进行比较来实现的。
例如,观察物质熔解或凝固时的体积变化,就可以把石蜡放在烧杯里,先用酒精灯徐徐加热使其全部熔解。这时,观察到石蜡液面是水平的,标出液面与烧杯接触的高度。撤去酒精灯,等石蜡冷却全部凝固后,经过观察发现:石蜡面与烧杯接触的高度虽然没有明显的变化,但表面凹下去了。
又如,在学习沸腾现象时,可以观察液体在沸腾前和沸腾时的情况,并进行比较。这时,要求学生做到细致、敏捷、全面、准确地观察。结果会发现:沸腾前,液体内部形成气泡,气泡在上升过程中逐渐变大,达到液面后破裂。通过液体沸腾前、后的情况对比,可以得知:沸腾是液体内部和表面都进行剧烈地汽化的现象。
我们还可以人为地控制条件,使液体分别在常压、加压、减压下沸腾,比较不同情况下的沸腾现象可知:同一种液体,沸点随外界压强变化而改变;如果研究对象为不同液体,使它们在相同外界压强的条件下沸腾,通过对比实验观察可知,在相同的压强下,不同液体的沸点是不同的。
从以上两个例子可以看出:使用对比观察法,有利于掌握现象的特征以及它与其它类似现象的区别。
(2)归纳观察法。
总结一些现象的一般规律,反映现象的实质时,或研究一些涉及变化因素较多的问题时,通常采用归纳观察法。即通过对个别现象分别进行观察,得到一些个别的结论,再分析、归纳,从而得出一般的规律。
例如,为了便于研究质点的加速度与力、质量的关系,就在先确定质量这个因素是不变情况下,观察加速度与力之间的关系;然后在确定另一个因素——力是不变的情况下,观察加速度与质量之间的关系;最后,通过归纳得出牛顿第二运动定律。
可见,使用归纳观察法,有利于掌握现象的实质以及研究比较复杂现象的一般规律。
总之,培养观察能力,要明确观察的目的、任务,激发学生的观察兴趣,要使学生养成善于观察、勤于思考的习惯,要教给学生观察的方法,对学生进行观察训练,要求观察得准确、全面、细致、敏捷。
6.实验结果的表示
实验结果的表示,首先取决于实验的物理模式,通过被测量之间的相互关系,考虑实验结果的表示方法。常见的实验结果的表示方法是有图解法和方程表示法。在处理数据时可根据需要和方便选择任何一种方法表示实验的最后结果。
(1)实验结果的图形表示法。
把实验结果用函数图形表示出来,在实验工作中也有普遍的实用价值。它有明显的直观性,能清楚的反映出实验过程中变量之间的变化进程和连续变化的趋势。精确地描制图线,在具体数学关系式为未知的情况下还可进行图解,并可借助图形来选择经验公式的数学模型。因此用图形来表示实验的结果是每个中学生必须掌握的。
图解法主要问题是拟合面线,一般可分五步来进行。
①整理数据
即取合理的有效数字表示测得值,剔除可疑数据,给出相应的测量误差。
②选择坐标纸
坐标纸的选择应为便于作图或更能方使地反映变量之间的相互关系为原则。可根据需要和方便选择不同的坐标纸,原来为曲线关系的两个变量经过坐标变换利用对数坐标就要能变成直线关系。常用的有直角坐标纸、单对数坐标纸和双对数坐标纸。
③坐标分度
在坐标纸选定以后,就要合理的确定图纸上每一小格的距离所代表的数值,但起码应注意下面两个原则:
a.格值的大小应当与测量得值所表达的精确度相适应。
b.为便于制图和利用图形查找数据每个格值代表的有效数字尽量采用1、2、4、5避免使用3、6、7、9等数字。
④作散点图
根据确定的坐标分度值将数据作为点的坐标在坐标纸中标出,考虑到数据的分类及测量的数据组先后顺序等,应采用不同符号标出点的坐标。常用的符号有:×○●△■等,规定标记的中心为数据的坐标。
⑤拟合曲线
拟合曲线是用图形表示实验结果的主要目的,也是培养学生作图方法和技巧的关键一环,拟合曲线时应注意以下几点:
a.转折点尽量要少,更不能出现人为折曲。
b.曲线走向应尽量靠近各坐标点,而不是通过所有点。
c.除曲线通过的点以外,处于曲线两侧的点数应当相近。
⑥注解说明
规范的作图法表示实验结果要对得到的图形作必要的说明,其内容包括图形所代表的物理定义、查阅和使用图形的方法,制图时间、地点、条件,制图数据的来源等。
(2)实验结果的方程表示法。
方程式是中学生应用较多的一种数学形式,利用方程式表示实验结果。不仅在形式上紧凑,并且也便于作数学上的进一步处理。实验结果的方程表示法一般可分以下四步进行。
①确立数学模型
对于只研究两个变量相互关系的实验,其数学模型可借助于图解法来确定,首先根据实验数据在直角坐标系中作出相应图线,看其图线是否是直线,反比关系曲线,幂函数曲线,指数曲线等,就可确定出经验方程的数学模型分别为:
y=a+bx,y=a+b/x,y=a,y=aexp(bx)
②改直
为方便的求出曲线关系方程的未定系数,在精度要求不太高的情况下,在确定的数学模型的基础上,通过对数学模型求对数方法,变换成为直线方程,并根据实验数据用单对数(或双对数)坐标系作出对应的直线图形。
③求出直线方程未定系数
根据改直后直线图形,通过学生已经掌握的解析几何的原理,就可根据坐标系内的直线找出其斜率和截距,确定出直线方程的两个未定系数。
④求出经验方程
将确定的两个未定系数代入数学模型,即得到中学生比较习惯的直角坐标系的经验方程。
中学物理实验有它一套实验知识、方法、习惯和技能,要学好这套系统的实验知识、方法、习惯和技能,需要教师在教学过程中作科学的安排,由浅入深,由简到繁加以培养和锻炼。逐步掌握探索未知物理规律的基本方法。
7.分组实验问题
对学生分组实验,目前存在的主要问题是:
①有的学生不讲求实验目的是否达到,不按实验规则和实验步骤进行实验,只是在实验室里把仪器当作玩具胡乱地摆弄几下就了事;
②有的学生不遵守实验室的纪律,在实验室内串来串去,大声讲话,干扰别人的实验操作;
③在分组实验中的操作往往由一人包办到底,其余同学只是陪坐,不能参与实验活动;
④有的同学不重视实验的科学性,不重视实验现象和实验数据的真实性,而是凑凑实验数据了事,将实验课变成了凑数据、拼结论的课。
针对上述情况,在组织分组实验,特别是进实验室做第一个实验时,实验前的教育,从开始就着手培养良好的实验习惯。如爱护仪器,遵守实验室的各种纪律,实验前弄清实验目的,实验原理,实验步骤,了解实验时的注意事项以及实验仪器的操作和放置。如实验仪器的放置应方便操作和易于观察,需要观察和读数的仪器、仪表应放在中间靠近操作者,需要调节的仪器、仪表应放在面前稍偏右,其它器件以不影响操作,不防碍观察做有序的放置。应要求学生人人参加实验活动,认真观察实验现象和记录真实的实验数据。实验结束后,将实验仪器清理归还原处。认真处理实验所测出的数据,分析归纳实验中观察的现象,从而得出实验结论,分析实验误差,并写出简单的实验报告。
适用场景:物理实验教学改进、实验课程设计规划
本文要点:强化实验操作规范、提升学生自主探究能力、优化实验教学模式
行文逻辑:确定指导思想→探索教学模式→利用模拟实验→总结实施效果
一、确定实验教学指导思想,强化实验教学目标。
在中学物理实验教学过程中确定以实验为基础,用实验来展开激发学生的实验兴趣,发挥学生参与教学的主动性和积极性,培养学生操作实验、设计实验的实践能力和创造能力,加强实验教学的研究,尽量把验证性实验改为探索性实验,把演示实验改为边讲边实验,通过挖掘教学内容的学术性,有机地把课内探索延伸到课外。总之,尊重科学,实事求是,面对群体,以实验创新教育为前提,使学生达到掌握物理实验技能和科学方法,养成科学态度,学会运用实验手段解决物理问题的能力为指导思想,强化实验教学目标,要求学生在实验的全过程中自始至终抓好“七个正确”:其一,选择仪器正确;其二,安装调试实验装置正确;其三,操作规程正确;其四,观察方法正确;其五,测量读数正确;其六,处理数据正确;其七,实验结论正确。
二、探索改革实验教学模式,发挥主导、主体功能。
大力探索改革不适应新时期形势的中学物理实验教学模式,建立起按科学设计实验教学程序、优化实验教学过程、指导实验方法、培养创新能力的教学模式。这种教学模式应充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位。教师充分相信学生,使学生主动参与实验。课本让学生看,实验让学生做,思路让学生想,疑难让学生议,错误让学生析。让学生独立设计实验,利用物理实验,发挥学生的`主观能动作用,限度地调动学生自主学习的积极性和主动性。
三、充分利用学校的模拟实验室和网络上的仿真实验来弥补我校实验条件的不足。
四、全体师生在思想上都很重视。
1、每次实验,教师都能够认真的准备,并事先演习一遍。学生都能够做到先预习,熟悉实验的目的、原理、步骤及注意事项,并严格按实验要求进行操作。
2、通过做实验,培养了同学们的观察能力和动手能力,同时,通过对实验数据的处理和对实验的总结,增强了学生们运用数学知识解决问题的能力。
3、通过做实验,使同学们学习物理的兴趣有了很大程度的提高。培养了学生实事求是的科学态度。
本学年的实验工作能够圆满完成是和师生的共同努力分不开的。以后的实验工作我们将会更加严格要求,力争做的更好。
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