物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革論文
時間:2022-08-24 05:20:00
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物理學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。課堂演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分,它不僅是建立物理概念和規(guī)律、理解和掌握物理知識不可缺少的環(huán)節(jié),還能培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、探索精神以及良好的學(xué)習(xí)方法。也是變應(yīng)試教育為素質(zhì)教育,提高人才科學(xué)素質(zhì)的重要手沃弧D敲?,染U胃母鏤錮硌菔臼笛榻萄б允視ι緇嶂饕迨諧【枚勻瞬諾男枰1疚木痛頌柑缸約旱姆羥程寤岷妥鞣ǎ臚忻茄刑幀?
一、為什么要改革物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)
物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),從18世紀(jì)德國、法國建立了學(xué)校的演示實(shí)驗(yàn)室,教師經(jīng)常用昂貴的儀器演示生動的現(xiàn)象,從此便開始了世界上的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),成為物理教學(xué)中重要的教學(xué)手段和有效的教學(xué)形式。
近年來高考物理試卷對實(shí)驗(yàn)的考查,不僅從學(xué)生實(shí)驗(yàn)發(fā)展到演示實(shí)驗(yàn),而且已從簡單的背誦實(shí)驗(yàn)知識轉(zhuǎn)向考查對實(shí)驗(yàn)的思想、原理、方法的理解上,重在考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合分析能力。例如,1993年是用干涉法檢查平面的實(shí)驗(yàn),1994年是簡諧振動圖象的演示實(shí)驗(yàn),1995年是光電效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn),1996年是運(yùn)用靜電計研究平行行板電容器電容量的決定因素,1998年有關(guān)光電效應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)和LC振蕩電路的演示實(shí)驗(yàn)。但是實(shí)驗(yàn)題的得分率都不高,反映了目前在中學(xué)物理教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個薄弱的環(huán)節(jié)。許多物理教師都不同地只重視理論的講授和解題能力的培養(yǎng),而忽視了對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)。不少學(xué)校教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足,儀器設(shè)備陳舊簡陋,地方陜小擁擠,嚴(yán)重制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開展,對于大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn),不僅開出率低,而且演示實(shí)驗(yàn)的作用和地位還在低水平下徘徊,使學(xué)生實(shí)驗(yàn)動手能力普遍較低。近幾年我國中學(xué)生實(shí)驗(yàn)素質(zhì)較差。又如1990~1995年期間,國家教委儀器研究所對一萬余名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)芰y試,結(jié)果是我國中小學(xué)生實(shí)驗(yàn)動手能力幾乎都不及格。說明了我國中小學(xué)生實(shí)驗(yàn)動手能力普遍較差。因此,為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、觀察能力、思維能力和科學(xué)的思維方法,提高他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和愛好,調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性,發(fā)揮非智力因素的能動作用,引導(dǎo)他們從小愛科學(xué)、學(xué)科學(xué),激發(fā)他們樹立敢于攀登科學(xué)高峰的雄心壯志,縮小與世界先進(jìn)國家實(shí)驗(yàn)教學(xué)的差距,我們應(yīng)進(jìn)一步改善實(shí)驗(yàn)條件,改革演示實(shí)驗(yàn)教學(xué),直觀形象地為學(xué)生提供感性認(rèn)識。
二、怎樣改革物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)
1、重視演示實(shí)驗(yàn)教學(xué),加強(qiáng)能力培養(yǎng)。
目前,學(xué)生普遍感到物理“難學(xué)”,其原因之一就是物理教學(xué)中缺乏實(shí)驗(yàn)。而一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家,他們非常重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究問題的方法,如日本初中物理的課時數(shù)只有75課時,但安排的學(xué)生實(shí)驗(yàn)卻有20個,演示實(shí)驗(yàn)有130個,并且絕大多數(shù)都是研究性實(shí)驗(yàn),基本形成以實(shí)驗(yàn)為中心的課堂體系??梢姡麄兊膶W(xué)生在實(shí)驗(yàn)方面得到訓(xùn)練和能力培養(yǎng)比我國的學(xué)生多得多,他們學(xué)生的實(shí)驗(yàn)心理素質(zhì)比我國中學(xué)生強(qiáng)。因此,在當(dāng)前我國中學(xué)教育由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變過程中,我們對物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),必須引起高度的重視,為了研究好這些課題,教師必須研究教材中哪些地方學(xué)生感到抽象、容易混淆、接受困難,并結(jié)合教學(xué)實(shí)際,研究解決的方法,努力開發(fā)一些直觀的演示,同時在教學(xué)中引進(jìn)近代物理學(xué)的某些思想方法和現(xiàn)代科學(xué)的新成就,例如:用激發(fā)演示光的干涉和衍射,用發(fā)光二極管演示電磁感應(yīng)中機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化等。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,可在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)中,適當(dāng)增加相關(guān)演示項(xiàng)目,使教學(xué)內(nèi)容更加豐富,使學(xué)生的眼界更加開闊。例如“分子間作用力”的演示,可在兩只乒乓球間夾上一段彈簧,球的外側(cè)套上橡皮筋,平衡時,引力等于斥力;增大球距時,引力大于斥力;縮小球距時,引力小于斥力。這樣不僅培養(yǎng)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣,更多地拓寬學(xué)生視野豐富他們的想象,而且能有效地提高了學(xué)生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力。
2、在演示實(shí)驗(yàn)中增加學(xué)生的參與。
演示實(shí)驗(yàn)是教師利用課堂時間為學(xué)生演示,在操作的同時又引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察、思考和分析的一種物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。傳統(tǒng)的課堂教學(xué),演示實(shí)驗(yàn)通常教師演示,學(xué)生看,但是很多實(shí)驗(yàn)學(xué)生根本看不清,特別是后邊的學(xué)生。不同程度的限制和阻礙了學(xué)生智能和潛能的發(fā)展,直接影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)心理素質(zhì)的提高。因此,在演示實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生觀察、猜想、分析、歸納總結(jié),甚至在實(shí)驗(yàn)操作上讓學(xué)生積極參與,讓學(xué)生充分了解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,多次重復(fù),加深印象,鞏固記憶。例如:在“楞次定律”一節(jié)的教學(xué)中,筆者變原來的課堂演示實(shí)驗(yàn)為邊做邊講實(shí)驗(yàn),每兩位學(xué)生發(fā)一套實(shí)驗(yàn)器材(干電池、電流表、原線圈、條形磁鐵、導(dǎo)線),實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生首先觀察電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系,再觀察原線圈的電流方向與磁鐵運(yùn)動方向的關(guān)系,把直觀的材料作為培養(yǎng)學(xué)生知覺、觀察力的材料,引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)、準(zhǔn)確地進(jìn)行觀察,然后引導(dǎo)學(xué)生討論、研究、對比、總結(jié)出感生電流所引起的磁場方向與磁鐵運(yùn)動方向的關(guān)系,最后訓(xùn)練學(xué)生用科學(xué)的語言描述,并解釋所觀察到的現(xiàn)象,從而順理成章地寫出楞次定律??梢?,演示實(shí)驗(yàn)在教師指導(dǎo)下讓學(xué)生參與,不僅有顯示學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的機(jī)會,又能得到科學(xué)方法的訓(xùn)練及能力的培養(yǎng),加深理解和掌握物理概念和規(guī)律,同時可領(lǐng)略物理學(xué)的思想,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法。、變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)。
中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)可分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn),而大部分是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是對知識的正確與否加以驗(yàn)證,鞏固和加深對基本規(guī)律和基本原理的認(rèn)識。但是,對學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度方面不能得到鍛煉,也不利于培養(yǎng)學(xué)生主動探索物理規(guī)律的能力,而探索性實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生思維能力、創(chuàng)造能力、自學(xué)能力、觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰敖鉀Q實(shí)際問題的能力有獨(dú)到的作用。正如愛因斯坦所說:“對真理的探索比占有更加寶貴”。
因此,在教學(xué)中可把一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘剿餍缘膶?shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要盡量再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計過程,多讓學(xué)生想想:“為什么要這樣做?”“換種方法行不行?”以此滲透物理思想,啟迪學(xué)生思路。例如在“牛頓第二定律”一節(jié)的教學(xué)中,筆者將這個驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘剿餍詫?shí)驗(yàn)。其研究方法:①邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn):首先讓學(xué)生按照自己設(shè)計好的實(shí)驗(yàn)方案做實(shí)驗(yàn),使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中初步認(rèn)識物體的加速度a與物體的質(zhì)量m及它所受外力F有關(guān)。然后,筆者再演示課本上的實(shí)驗(yàn),規(guī)范操作,這樣,不僅使學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法,而且讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)過程,注意發(fā)現(xiàn)研究對象引起變化的原因和條件以及在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象,使學(xué)生對a和F、m的關(guān)系獲得感知。②探索知識:指導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行具體研究,處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、列表、畫出a-F、a-1/m的圖象。③歸納總結(jié):師生共同分析、歸納、總結(jié)出牛頓第二定律。這樣,讓學(xué)生用實(shí)驗(yàn)探索和理論探研兩種方法自我進(jìn)行推證,在推證過程中學(xué)生就自然而然地對核定的研究對象、成立條件、使用范圍、注意事項(xiàng)搞得一清二楚。讓學(xué)生由學(xué)知識變?yōu)橹鲃犹剿髯匀灰?guī)律,對知識學(xué)得更扎實(shí)更牢固,同時使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶。
4、合理運(yùn)用多媒體,優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
利用常用儀器、教具進(jìn)行演示是一種最基本的手段,而利用多媒體教學(xué),是教學(xué)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志,是教學(xué)改革的重要組成部分。因?yàn)槎嗝襟w教學(xué)是指在教學(xué)過程中運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)的觀察和方法,組織多媒體信息,形成合理的教學(xué)結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)教學(xué)優(yōu)化,使學(xué)生真正體會到物理學(xué)科的學(xué)習(xí)方法,提高學(xué)生觀察及分析問題的能力。如應(yīng)用多媒體展示課堂實(shí)驗(yàn)無法演示的宏觀的、微觀的、極快的、極慢的物理過程,從而突破時間以及空間的束縛,進(jìn)行逼真的模擬,靈活地放大或縮小物理場景,將物理過程生動形象地展現(xiàn)于學(xué)生眼前,使學(xué)生認(rèn)識加強(qiáng),理解透徹。例如,對于“LC電磁振蕩電路”的振蕩過程分析,筆者應(yīng)用電子計算機(jī)的動畫功能,展現(xiàn)了隨著電容充放電的進(jìn)行,LC回路中的電場能和磁場能之間的周期性變化,振蕩電路的大小和方向變化的全過程,安全逼真,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中保持精力高度集中,思維高度活躍,求知欲高度旺盛的狀態(tài)。對于可見度小,不易觀察,且只能水平演示、觀察的內(nèi)容,例如水波的干涉、衍射現(xiàn)象,用發(fā)波水槽借助投影儀演示,既起放大作用,又使其有動感,使學(xué)生看到清晰的干涉條紋,對學(xué)生腦子里形成正確概念有極大的幫助。但是還有部分同學(xué)對波的疊加原理難以理解,又缺乏想象力,為此筆者又用計算機(jī)模擬制作了一條直線上兩傳播方向相反的兩列波的疊加,可十分形象直觀地表現(xiàn)波的疊加,學(xué)生也容易理解,并取得了良好的效果。
利用多媒體進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),不但為教和學(xué)增添了信息的傳輸和接收通道,而且為教學(xué)創(chuàng)設(shè)了良好的情境,師生們置身于“情”、“景”中,以“物”思“理”,又以“理”認(rèn)“物”,這對物理的各種題型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著積極的意義,對提高物理課的素質(zhì)教育教學(xué)有著廣泛的前景。
總之物理課堂演示實(shí)驗(yàn)要與學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合起來,努力培養(yǎng)學(xué)生的下面幾個方面的基本實(shí)驗(yàn)要素:一是儀器使用的一般知識;二是測量誤差與數(shù)據(jù)處理的知識,其中特別是圖線處理數(shù)據(jù)中,區(qū)分已知規(guī)律與未知規(guī)律的不同方法;三是間接測量的基本知識,要從測量出發(fā)理解實(shí)驗(yàn)裝置、原理、方法、條件保證、操作步驟以及數(shù)據(jù)的記錄與處理;四是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證思想,特別是要懂得將理論結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)論比較的思想。同時加強(qiáng)學(xué)生對基本實(shí)驗(yàn)方法的遷移和靈活運(yùn)用能力的訓(xùn)練,多角度、全方面地讓中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高到一個新的水平。