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隨著教育技術的發展,教育方式發生了較大的變化,這對學生的學習方式產生一定的影響,其中一種學習方式就是微課,將知識的學習轉化為教學視頻,然后輔助相關文字解釋,提高學生對知識學習的興趣,尤其是在物理實驗教學中,這一方式能夠達到更好的效果,通過微課模式將物理實驗知識及操作方式加以優化,使得物理實驗提高有效性。
一、微課程通過再現實驗情景,提升學生對實驗的掌握能力
在物理學習中,包含著大量具有抽象性的實驗內容,這與物理研究的內容具有密切的關系,物理學中的較大部分是研究物質的結構、相互作用及運動的規律等,而這些知識又離不開具體實驗,由此在物理教學中,要通過實驗方式加以學習,傳統物理教學中,由于教育技術及設備的缺乏,教師對物理知識的教學只能采取簡單的口頭講述或者在有限的條件下模擬物理實驗,從而使得學生對物理實驗的學習沒有獲得較好的效果[1],而現在的微課則可以改變這一狀況,幫助學生在物理實驗學習中有所獲。如探究對摩擦力的影響因素的實驗中,由于摩擦力的基本概念通過文字加以描述,學生是難以感受到的,而通過實驗方式解釋其中的原因,使學生更深刻地了解這一知識點,教師可以通過微課的方式將實驗過程錄制下來,從而使學生在觀察實驗的過程中認知與理解摩擦力。在這一實驗中,需要使用的原理是摩擦力大小是與接觸面承擔的壓力及粗糙的程度有關,然后通過具體實驗步驟呈現出它們之間的具體關系,由此學生可以通過具有動態性的實驗的觀察與理解,便于學生理解摩擦力與其接觸面的粗糙程度有關,即接觸面越粗糙,摩擦力越大(在壓力相同的情況下);在粗糙度相同時,壓力越大,則摩擦力越大[2],通過微課的方式便于學生對這一關系的理解。
二、微課在物理實驗中能夠滿足學生的個性化的要求
由于物理知識學習中出現許多實驗內容,對初中學生學習而言是一個較重要的部分,因此教師需要對物理實驗知識進行優化,主要體現在物理實驗教育方法中,通過微課的方式提升學生對物理實驗課堂的興趣,從而使得物理實驗知識在形象化及生動化的方式中傳達給學生,進而幫助學生提高對物理實驗知識的興趣,同時微課在學習環境方面體現出較好的優勢,學生可以不受時間、地點及空間的限制[3],從而利用一切時間學習物理實驗的知識,讓學生因進行實驗操作或者掌握實驗中的內容而取得較好的效果,如在初中物理學習中,有一些知識是學生難以接受的,而學生不能較好地解釋其中原因,從而使學生個性化的學習要求難以得到滿足。微課可以解決這一問題,如真空中是否能夠傳聲,解釋可以借助微課方式通過具體實驗及推理法展示其原因,將鬧鐘置于密封玻璃罩中,當抽走空氣時,鬧鐘的聲音變小,推理出真空中不能傳聲,而學生可以在觀看視頻時模仿實驗操作。
三、通過微課提高學生對物理學習的自主性
初中生在物理學習中需要加強對自主學習能力的培養,即學生能夠主動地發現、研究及解決物理中的問題,這種自主學習能力不僅對學生學習物理實驗產生積極的作用,而且對學生學習其他學科具有重要的作用,因此在物理實驗教學中,教師可以借助微課方式達到這一目的,如教師在講授平面鏡成像的原理時[4],可以將整個實驗過程通過一定設備及制作方式錄制成為微課的形式,然后將其上傳至學習平臺,從而供學生自行下載學習,然后學生在自學過程中模擬實驗,或者對這一實驗的內容進行思考,在實驗指導下使得學生解釋其原因:對光的反射這一定律的運用,在反射光線、入射光線及法線這三者處于同一水平面上,而反射光線、入射光線則分居于法線兩側,從而得到反射角與入射角之間相等的關系,通過這一實驗的學習,學生可以模擬實驗,從而解釋平面鏡中成像的原因。但是需要注意的是,在平面鏡中形成的光線是通過延長線所得的,因此,平面鏡中形成的圖像是虛像,它與物體大小及距離是相同的。通過這節知識的學習,對學生形成自主學習能力具有重要的意義。
把微課這一新型教學模式應用在初中物理實驗教學中,可以幫助教師在物理實驗課教學中提高有效性,還可以使物理實驗課在教學中得到較好地創新,不斷豐富物理實驗教學模式,從而使得初中生在這一學習方式中獲得更好的物理實驗知識;再者就是微課以其短小精悍及能夠實現移動學習的目標,而獲得初中學生的喜愛,尤其物理實驗教學中,能夠帶給學生耳目一新的感受,從而使物理實驗課題不再那么死板,同時通過這樣的方式幫助提高初中物理實驗課的有效性,因此微課方式在初中物理實驗課中可以大力推廣與應用。
參考文獻:
[1]王玉龍,陳奕如.我國中小學微課開發與應用現狀的內容分析研究――以中國微課網的微課資源為例[J].中國遠程教育,2015,04(30):56-62.
科學方法是連接知識和能力的紐帶。“掌握一種科學方法勝過解答十個問題。”對研究方法的學習和考查體現著一種新的教學理念,同學們只有真正掌握了研究方法,才能有效解決實際問題,真正提高自己的創新意識和能力。
《新課程標準》要求,在突出科學探究內容的同時,重視研究方法的指導,使學生在進行科學探究、學習物理知識的過程中,逐漸拓寬視野,初步領悟到科學研究方法的真諦。因此初中物理論文初中物理論文,考查研究物理問題的方法,成為當前和今后中考的熱點。
初中物理常用的研究方法有:控制變量法、等效替代法、轉換法、推理法、模型法、類比法等。
一、控制變量法
所謂控制變量法,就是在研究和解決問題的過程中,對影響事物變化規律的因素和條件加以人為控制,只改變某個變量的大小,而保證其它的變量不變,最終解決所研究的問題??刂谱兞糠ㄊ侵袑W物理中最常用的方法,也是中考出題最多的方法。
在初中物理課本中,應用這種方法的實驗有:
理想斜面實驗、探究力與運動的關系、探究影響滑動摩擦力大小的因素、探究影響壓力的作用效果的因素、探究影響液體壓強大小的因素、探究影響浮力大小的因素、蒸發的快慢與哪些因素有關、探究影響滑輪組的機械效率的因素、探究影響動能大小的因素、探究影響重力勢能大小的因素、探究影響導體電阻大小的因素、驗證歐姆定律、探究影響電流做功多少的因素、探究影響電流的熱效應的因素、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素、比熱容概念的引入等
二、等效替代法
在物理實驗中有許多物理特征、過程和物理量要想直接觀察和測量很困難,這時往往把所需觀測的變量換成其它間接的可觀察和測量的變量進行研究,這種研究方法就是等效法。
等效替代法是常用的科學思維方法。等效是指不同的物理現象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規律方面是相同的。它們之間可以相互替代,而保證結論不變。等效的方法是指面對一個較為復雜的問題,提出一個簡單的方案或設想,而使它們的效果完全相同,從而將問題化難為易,求得解決。
初中物理課本中應用這種方法的有:
1、探究平面鏡成像特點時用另一支蠟燭在玻璃板后面去等效像2、等效電路 3、串并聯總電阻 4、多個分力與合力等效 5、物體的重心等論文參考文獻格式。
三、轉換法
對于不易研究或不好直接研究的物理問題,而是通過研究其表現出來的現象、效應、作用效果間接研究問題的方法叫轉換法。
初中物理中應用了這種方法的有:
1.研究物體內能與溫度的關系(我們無法直接感知內能的變化,只能轉換成測出溫度的改變來說明內能的變化);
2.在研究電熱與電流、電阻的關系時,將電熱的多少轉換成溫度計液柱上升的高度;
3.我們在研究電功與什么因素有關的時候,將電功轉換成砝碼上升的高度;
4.在我們回答動能與什么因素有關時,我們將動能轉化為小木塊在平面上被推動的距離,距離越遠則動能越大。
5.證明聲音是由振動產生的,敲擊音叉后放入水中,水花四濺。
注意:等效法與轉換法很相似,它們的區別是“等效替代法” 中相互替代的兩個量種類相同,大小相等 ,而“轉換法”中的兩個物理量有因果關系,并且性質往往發生了改變如
轉換法: 電流大小用燈泡亮度體現; 磁場的強弱用小磁針偏轉的幅度體現
等效替代法: 分力相疊加是合力 ;小石塊體積用排開水的體積代替
四、理想模型法
實際現象和過程一般都十分復雜,涉及到眾多因素,采用模型方法可起到簡化和純化的作用.忽略次要因素,從復雜事物中抽象出理想模型,合理近似的反應所研究事物的本質特征,這種研究問題的方法叫理想模型法.
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1.光線(光線是看不見的,我們使用一條看得見的實線來表示,就將問題簡化利用了理想化模型)
2.磁感線
3.電路圖是實物電路的模型
4.力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型。
5.實驗室常用手搖交流發電機及掛圖來研究交流發電機的原理和工作過程
6.研究連通器原理時用到液片模型。
7.研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模型。
五、科學推理法
推理法是根據已知物理現象和規律,通過想象和推理對未知的現象做出科學的推理和預見.推理法是在觀察實驗的基礎上,忽略次要因素初中物理論文初中物理論文,進行合理的推理,得出結論,達到認識事物本質的目的。理想實驗是研究物理規律的一種重要的思想方法,它以大量的可靠的事實為基礎,以真實的實驗為原形,通過合理的推理得出物理規律.
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1、聲音不能在真空中傳播用推理法得出
2、研究物體運動狀態與力的關系時,推理得出慣性定律。
六.類比法
類比法是指將兩個相似的事物做對比,從已知對象具有的某種性質推出未知對象具有相應性質的方法.類比法在物理中有廣泛的應用。所謂類比,實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據兩個(或兩類)對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。在物理教學中,類比方法可以幫助理解較復雜的實驗和較難的物理知識。
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1、用水流類比電流 2、用水壓類比電壓 3、用水波類比聲波 4、用太陽系的結構類比原子的結構。
目前,初中物理實驗仍然存在著重結論、輕過程的現象.教師只有充分挖掘實驗素材,開齊、開足實驗課,讓學生親身經歷科學探究的過程,才能讓學生體會到學習物理的樂趣,從而調動學生學習物理的積極性.
如何開發、拓展初中物理實驗課程?1.設計的實驗要有如下特點:(1)“同步性”.按每一節的教學流程來編寫的;(2)“實效性”.就是為了把每一個實驗做好;把每一節內容學會;讓學生學會科學探究的方法.教師要充分挖掘實驗素材,以演示實驗、學生實驗為主,家庭小實驗為主要補充,圍繞教學的每一個流程,開發出和教材同步的實驗校本課程.為了讓學生樹立實驗的意識,教學中采用“問題引領,實驗探究的教學模式”,把每一個實驗做好,使學生覺得學習物理是一種樂趣、一種享受.2.特色做法:(1)讓物理習題“實驗化”.(2)變“書面作業”為“動手、動腦的實驗性作業”.尤其對學困生,教師可以布置一些簡單的實驗性的作業,使其體會到實驗的樂趣,可能就成為轉化學困生的突破口.(3)設計豐富多彩的實驗內容,激發學習興趣.主要設計以下欄目:①小制作;②想想做做;③動手動腦學物理;④趣味物理.(4)加強拓展性實驗的研究.以新課標編排的順序,基本上和教材同步,讓驗證性、測量性、延伸性實驗并存.驗證性實驗.如,阿基米德原理驗證浮力大小和排開液體重力的關系.測量性實驗.如,用三種方法測石塊浸沒在水中時所受的浮力.延伸性實驗.通過拓展性實驗,拓展學生的視野,培養學生動手、動腦學習物理的習慣,提高學生的創新能力.(5)開發初、高中物理實驗銜接課程.近年常出現初高中物理知識銜接內容的考查.
怎樣落實物理實驗校本課程?以實驗課程為依托,以課堂為主陣地,以家庭小實驗為有益的補充.加大實驗力度,為學生創造盡可能多的實驗機會,并且運用激勵機制,讓學生愛做、會做實驗.1.實驗方法科學化.加強實驗方法的指導.教給學生學習物理的常用方法,如控制變量法、轉換法、理想模型法、推理法、等效替代法等.還要教給學生科學探究的基本環節:提出問題;猜想和假設;設計實驗;進行驗證與收集數據;分析與論證;評估、交流和合作.也可以通過“實驗微課”“翻轉課堂”等形式,加強對學生的實驗指導.讓實驗探究科學化、實效化.2.實驗形式多樣化.讓小實驗走進大家庭,是開發初中物理“魅力”實驗課程的最大亮點.初中階段的實驗80%以上可以設計成家庭小實驗,經常舉辦一些家庭小實驗大賽活動,激發學生學習物理的興趣.3.實驗內容“多樣化”.教師要深入研究教材,挖掘教材中的實驗內容.既包括課本上的演示實驗、學生實驗,又包括想想做做、想想議議、小制作、小發明、科技小論文、實創新、動手動腦學物理、趣味物理等.4.實驗機會“最大化”.開放實驗室,增加學生實驗次數.課標要求的學生實驗一定要做好,并為每個學生提供均等的實驗機會,變“演示實驗”為“學生分組實驗”.建立教室的“物理實驗角”,讓教室的每一個角落成為學生實驗的平臺.還可以把演示實驗器材多留在教室幾天,讓學生有盡可能多的實驗機會;發揚盆盆罐罐皆實驗的精神,讓實驗作業不再流于形式.5.實驗教學同步化,實驗教學常態化.以實驗校本課程為依托,加強物理實驗教學的研究.精心備課,圍繞教學目標中的核心問題,設計幾個“問題串”,再從新課的導入、概念的引入、難點的突破等環節設計幾個“實驗串”,讓“問題引領,實驗探究”的教學模式高效化,并且具有可操作性.
活動育人,措施激勵,優化實驗效果.1.建立物理實驗興趣小組.每小組選出兩人組建物理興趣小組.利用閑暇時間,舉辦小實驗、小制作、小發明、科技小論文等活動.選出班里的物理實驗“小能手”,使學生體會到科學探究帶來的樂趣.2.舉辦實驗技能大賽.可以對某個學生實驗,也可以針對某個物理問題進行探究.包括演示實驗、學生分組實驗、創新性實驗設計、自制教具等項目.3.組織學生開展一些豐富多彩的實驗活動.比如,舉辦實驗手抄報,包括設計型、拓展型、學習方法指導報;畫出每一章的實驗知識樹;舉辦科技作品展活動;舉辦《物理就在你身邊》征文比賽.每月舉辦一次,展示學生的實驗、科技成果,培養學生的創新能力.4.建立學生實驗成長檔案,評選實驗之星.對課堂上學生實驗時的表現,學生的家庭小實驗圖片集,實驗報告的完成情況等,進行量化打分,選出實驗學習之星,并將實驗成果納入學生綜合素質評定之中.
總之,通過豐富多彩的活動,激發學生學習物理、科學探究的興趣,讓實驗成為學生學習物理的一種習慣,使實驗學習“常態化”.
在物理學習中,我們常常會遇到一些摸不著與看不見的抽象化的微觀現象,當我們對其運動等規律進行研究時,則可以通過轉換法將其轉化為我們所熟悉的、摸得著、看得見的宏觀現象,然后對其進行認知.如電流的存在、分子的運動等.在動能與何因素相關的回答中,學生會回答:平面上小球,其滑動越遠,動能則越遠,即把動能大小變為小球運動遠近.這都是運用了轉換法的科學方法.
例如,分子運動的研究,分子運動是摸不著、看不見的,不容易研究,而科學家則是以墨水的擴散現象的研究來認識這一內容的,這一方法則于科學上成為轉換法.
在學習中,學生遇到如下研究問題,也可運用轉換法進行解決:①電流是看不見且摸不著的,當判斷電路中是不是存在電流時,可利用電路中燈泡能否發光進行確定;②通過磁感應線對磁場問題進行研究;③在電流與電阻、電壓之間的關系研究中,首先讓電阻保持不變研究電流和電壓之間的關系,然后使電壓保持不變研究電流和電阻之間的關系;④電流的研究,可將其比喻成水流;等等.
二、把握類比法,啟發學生對知識進行比較與聯系
在學習抽象化的物理量時,因難以理解,教師有時會拿出學生比較熟知的、看得見的、與其類似的量加以對比,以幫助學生學習.
例如,電流形成的教學,教師則可用學生所熟知的水流展開對比,進而獲得結論:電流形成的原因是電壓的作用.在教學電學知識時,教師可引導學生進行聯想:水在水壓的迫使下而沿一定方向流動,水管中則形成水流. 展開類比,自由電荷在電壓的迫使下而定向移動,電路中則形成電流;抽水機是水壓的提供水裝置,當水流于渦輪經過時,所耗水能則轉為渦輪動能.展開類比,電流于電燈中通過時,所耗電能則轉為內能.
同樣的,在分子動能的學習中,可類比于物體動能;在功率的學習中,可將功率類比于速度.
三、注重推理法與理想化物理模型,引導學生掌握知識
推理與模型建立
推理法即以邏輯推理法來說出因果關系獲得結果的一種方法.通常我們對某一觀察現象加以解釋時就是在展開推理,抑或作出推論.在物理學習中,通過合理推理可以揭示出規律本質.如“真空能否傳聲”、“牛頓第一定律”的研究等.
在物理學習中,其現象與過程通常較為復雜,涉及的因素較多,通過模型法可以簡化與純化物理學習與研究.但在簡化后,其模型必須體現原型中反映的知識與特點.同時,模型法的靈活性是較大的,每一模型有其限定的運用范圍與條件.在初中物理課本中,有些知識采用了這一方法,如求液體對某一容器底的壓強,可選一液柱為研究對象進行簡化,簡化后物理模型仍保留原特點與知識.
四、注重積累法與放大法,幫助學生觀察實驗現象與效
果
在科學方法中,積累法也是比較常見的一種方法.在微小量的測量時,可把一微小量進行積累而得到較大的量.如對一張紙厚度的測量,可先對一百張紙的厚度加以測量, 然后把結果除以100, 會讓測量結果與真實值更為接近.這一策略就是運用了積累法.此外,測量導線直徑、每次心跳的時間、一張郵票的質量等,都可以利用積累法完成.
在物理教學中,有些實驗現象雖能看見,卻不清晰,這時我們需將其效果加以放大,然后展開研究.這一方法稱為放大法.
例如,對于聲音的震動,常常難以觀察,我們可借助小泡沫放大其現象.
又如,壓力作用于玻璃瓶,在觀察中,可把玻璃瓶形變導致液面變化進行放大,使其成為小玻璃管的液面變化.
一、力學實驗的整合復習
為初中物理的重要組成部分,力學知識包括力的概念、力和物體運動的關系、機械功、機械能等.與力學有關的初中物理實驗在實驗器材、實驗探究方法、實驗探究過程方面存在著一些相似之處,如很多力學實驗都需要用到斜面、小球、小車、小木塊等實驗器材,因此,初中物理教師在開展實驗復習教學時可以根據實驗的相似點整合力學試驗,以便學生更加全面高效地開展力學實驗復習[2].例如,教師可以對“影響動能大小的因素探究”、“牛頓第一定律探究”、“影響重力勢能大小的因素探究”這三個力學實驗進行整合:首先,教師可以指導學生開展“影響動能大小的因素探究”實驗,實驗需要用到斜面、小球、木塊等實驗器材.其次,在原有實驗器材的基礎上進行適當增減,引導學生開展“牛頓第一定律”探究實驗,要求學生設計實驗圖,并提出問題:可否利用“影響動能大小的因素探究”實驗中使用的實驗器材設計實驗探究影響重力勢能大小的因素,為什么?對于該問題,在教師的指導下,學生很容易想到小球從斜面上滾下的過程中重力勢能轉化為動能,因此,探究影響動能大小的因素就等于是研究影響重力勢能大小的因素.這樣就可以替代傳統的“打樁”實驗來探究重力勢能,給學生一種耳目一新的感覺,有助于提高學生的實驗探究興趣.通過整合相似的力學實驗,可以幫助學生更加全面深入地理解力學知識,掌握知識之間的關聯和區別,同時可以讓學生深入探究實驗,掌握轉換法、控制變量法、推理法等實驗方法,從而有效提高初中物理力學試驗復習教學效果.
二、熱學實驗的整合復習
過去物理實驗時,教師總是讓學生預先知道實驗的目的、原理以及最后的實驗結論,要求學生背熟實驗步驟后才能用固定的實驗器材按部就班地進行實驗,學生根本不考慮為何要這樣做。在素質教育與新課程標準實施的今天,探究實驗越來越被人們重視,這種探究實驗的一般程序是:“發現問題提出假設設計并進行實驗記錄實驗現象、數據分析歸納、獲得結論評估與交流”。與驗證實驗相比,其優點是激發學生的學習興趣、提高學生的創新精神。例如,在探究《聲音的響度與什么因素有關》這一實驗時,我先提出問題讓學生猜想,然后放手讓學生去結合書上給出的實驗設計方案完成實驗并讓學生思考幾個問題:①音叉的振幅不易觀察,我們通過什么方法能比較出其振幅的大???②這一實驗中我們應觀察什么?如何記錄實驗現象?③你還能設計哪些不同實驗進一步來探究這個問題?最后同學們很好完成了本探究實驗,并設計出了幾種新的探究方案,而且還學到了一種科學的方法“轉換法”——觀察乒乓球彈起的幅度來推理不易觀察的音叉振幅。因此,用物理實驗教學不能僅僅停留在實驗的層面上,要創造性地去探索和發現。
二、用身邊之物創新物理實驗
物理也是一門與生活實際緊密聯系的科學。它滲透在日常生活的各個方面,如走路、騎車、照鏡子……這些看起來隨意的日常生活,其實都包含著許多物理知識,這為學生學習物理提供了大量的生活經驗背景。在物理實驗教學中,如果能巧妙地運用學生生活用品,自己的身體等進行實驗,它比“正規實驗”更富有親切感,更貼近學生的生活實際,從而激發學生的學習興趣,喚起學生的學習動機,深刻理解所學的知識。如用鉛筆和橡皮泥探究壓力的作用效果,用雪碧瓶探究液體壓強與深度關系,用兩手掌相摩擦感覺發熱可探究“做功可改變物體的內能”;等,這樣開展實驗有利于使學生明白物理就在身邊,與生活息息相關。而且通過這些課本上沒有出現的器材來實驗能啟發學生的創新思維、培養學生的實踐能力,也能為學生今后開展創新實驗提供了物質保障。
三、應用物理實驗結論的延伸引導學生創新
掌握知識的最終目的是應用知識解決實際問題,從而進一步鞏固和延伸所獲取的知識并向知識與技能的深度、廣度作更進一步的探索。如通過實驗探究獲得了物態變化的規律后,及時向學生介紹了“神州飛船”發射中應用到的抗高溫材料、“熱管”技術等,同時我又啟發學生進行創新聯想“假如你是一位建筑師,你如何運用所學的物理知識使你們的居室一年四季保持舒適的溫度呢?”同學們說出了許多方法,有一位同學的想象非常有創意“用某種材料,把它填充在墻壁內,室內溫度升高時,它熔化吸熱,阻止溫度升高,當溫度降低時,它的液態就凝固放熱,阻止溫度降低,從而始終使室內溫度保持在一個舒適的溫度,還可以將外墻壁的顏色設計成可變式,冬天為深黑色,夏天為白色。”對于他富有創造力的想象以及其他同學“異想天開”的想象,我都能及時給予鼓勵,同學們的創新欲望得到了提高。
四、利用課外活動拓展物理實驗創新途徑
為從多方面培養學生探索物理的興趣并增強學生的動手和實驗創新能力,我還組織開展了形式多樣、內容豐富的課外活動,如學習噪聲后,我組織學生到工廠了解、體驗噪聲危害,分析噪聲的產生原因,討論減弱噪聲的方法;學習能源的可持續利用后,及時組織學生走訪了解了通常家庭的節電情況、太陽能熱水器的普及情況,通過實驗探究并提出了節電的措施,還制作了太陽能熱水器等模型。我們還會根據教學內容及時組織學生在課外完成一些小制作比賽,如在學習光學后組織學生制作照相機模型、潛望鏡。此外還開展了別開生面的專題講座、專題答辯會,小發明、實驗操作比賽等活動。通過活動的開展,使學生在活動中動手又動腦,激發了斗志,磨練了意志,培養了自主探究、創新的意識。
五、幫助學生總結實驗探究和創新實驗的方法
在物理實驗教學中,不僅要讓學生學會實驗的具體做法,掌握一些基本的實驗技能,還要能根據典型的物理實驗引導學生及時總結歸納研究物理問題的實驗方法,如常用的“間接測量法”、“控制變量法”、“疊加法”、“等效替代法”、“轉換法”、“推理法”等,為培養他們的創新能力打下良好的基礎。此外,物理教師還要根據學生在實驗中遇到的一些實際問題教會學生的一些創新實驗的方法,如潛艇的工作原理很難用實驗的方法進行研究和驗證的,我們可以考慮設計用相似的目的、手段、過程、結果等進行模擬實驗,從而實現創新。
六、利用物理實驗史或典型物理實驗事例,培養創新意識
在初中物理中,對物理史上著名實驗介紹有多處。如《科學之旅》中介紹了“伽利略對擺動的探究”從而發現“擺的等時性原理”并根據這個原理制作“機械擺鐘”。對這些實驗介紹,不僅向學生展示了科學發現、技術發明的過程,而且展示了科學家的創造思維和創新精神。我們要挖掘并發揮物理教材中實驗史對創造教育的功能來對學生進行科學精神和創新意識的培養。
(1)從生理角度來講,興趣是學習的內部驅動力學習猶如一輛汽車,興趣則是汽車上的發動機,沒有發動機,汽車則開不動,只有發動機馬力大,汽車才能跑得快。怎樣才能使學生對物理學習產生興趣?最好的辦法是:首先使學生感到這個學科有價值,即有用。因此,在具體的課堂教學中,我都致力于體現物理知識“有用”。如我在進行“密度測量”教學時,提前讓學生了解密度的應用。目的是使學生先了解密度的應用不僅可以計算質量,而且還可以計算體積,還能鑒別物質。這時有學生提出:可以鑒別金銀首飾嗎?我給予了肯定的回答,能!這節課就是要讓同學們學習“密度測量”,從而掌握鑒別物質的方法。
(2)學習物理有趣。由于物理知識抽象,而初中學生年齡小,抽象思維尚未形成,因此,大多數學生感到在學習過程中困難較大。為了克服這一困難,在實際教學中形式要新,即融知識性于趣味性之中,寓教于樂,也就是要求教師在教學中要充分利用教材所蘊含的極大的吸引力,每章節都有新的知識、概念、規律,特別是概念、原理、定律之間的相互聯系和因果關系都會使學生產生疑問,引起強烈的好奇心、求知欲。如何利用其求知欲望、好奇心而又有系統、有目的地結合起來,從而達到激發學生學習興趣的目的。
二、初中物理實驗教學中的探究式方法運用
(1)重視控制變量法運用,引導學生在科學探究中掌握知識所謂控制變量法,就是指研究兩個物理量之間的關系時,要保持影響前一個物理量的其它物理量不變,從而研究變化的這個物理量與要研究的物理量之間的變化關系。這種研究方法,被稱之為控制變量法。
教師在需要運用控制變量法進行解題時,需要引導學生理解“控制什么?改變什么”,“如何控制?如何改變?”等,這些都是幫助學生研究和解決問題的關鍵。如在進行導體中的電流與電壓、電阻的關系實驗中,如果引導學生探究導體的電流與電壓的關系,就需要在保持電阻不變的情況下改變導體兩端的電壓,以觀察電流隨電壓的變化關系。在此實驗中,如何改變導體兩端的電壓呢?辦法就是調節滑動變阻器,改變導體兩端的電壓。如果讓學生去探究導體中的電流與電阻的關系,需要控制導體兩端的電壓不變。教師在實驗中要換用不同大小的電阻(即改變電阻),以使學生觀察電流隨電阻的變化情況。那么,又如何保持導體兩端的電壓不變呢?辦法就是要調節滑動變阻器,使導體兩端的電壓保持不變。
一、控制變量法
所謂控制變量法就是指一個物理量受到多個物理因素的影響和制約。那么在討論這個物理量與其中某個因素的關系時,只讓這個因素發生變化,需要先控制其他幾個因素不變,確定相關物理量之間的關系,這種方法叫控制變量法。比如在“探究影響電磁鐵的磁性強弱與哪些因素有關”的實驗活動中。學生猜想:①可能跟電流大小有關;②可能跟線圈匝數多少有關。要驗證猜想①跟電流大小有關,只改變通過電磁鐵線圈中電流的大小,要控制線圈的匝數不變;要驗證猜想②可能跟線圈匝數多少有關,就應該只改變電磁鐵線圈的匝數,而要控制通過電磁鐵線圈電流大小不變。最后我們利用電磁鐵吸引大頭針的數量來分析判斷出它們之間的關系。
初中物理涉及的實驗主要有:
1.探究影響液體蒸發快慢的因素有哪些;
2.探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關;
3.探究壓力的作用效果與哪些因素有關;
4.探究液體內部的壓強與哪些因素有關;
5.探究液體浮力的大小與哪些因素有關;
6.探究滑輪組的機械效率與哪些因素有關;
7.探究動能、重力勢能大小與哪些因素有關;
8.探究物體溫度升高(或降低)時,吸收(或放出)的熱量與哪些因素有關;
9.探究研究通過導體的電流與導體兩端的電壓以及導體電阻的關系;
10.探究探究影響導體電阻大小的因素;
11.探究研究電流做功的多少跟哪些因素有關;
12.探究探究電流的熱效應與哪些因素有關。
二、轉換法
在物理學中對一些不易觀察的物理現象或不易直接測量的物理量,通常用一些較直觀、易觀察的現象去認識,或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法。在初中物理概念、規律學習和實驗中經常應用這種方法。比如說電流看不見、摸不著,不易研究它的大小,但是我們可以通過電流通過導體產生的三大效應(熱效應、磁效應、化學效應)來研究它的存在及大小;磁場看不見、摸不著,我們可以通過觀察放入其中的小磁針的偏轉情況來判斷磁場的存在;空氣看不見、摸不著,我們可以根據空氣流動所產生的作用效果來認識它。
三、類比法
從兩類不同事物之間找出某些相同或相似的量的思維方法,為了把要表述的物理事物說得清楚明白,往往用具體的、易理解的、人們所熟知的事物來類比那些抽象的、不易理解的、陌生的事物。比如在物理教材中用水流來類比電流;用水壓來類比電壓;用抽水機類比電源;用速度概念類比機械功率及電功率概念等。
四、等效替代法
等效替代法簡稱“等效法”,所謂“等效法”就是在特定的某種意義上,在保證效果相同的前提下,將陌生的、復雜的、難處理的問題轉換成熟悉的、容易的、易處理的一種方法。初中物理教材中,在二力的合成中用合力等效代替分力;研究串、并聯電路中電阻關系時引入等效電阻的概念;在電路分析中可以把不易分析的復雜電路簡化成較為簡單的等效電路。
五、建立理想模型法
為了研究的需要,把物理實體或物理過程經過科學抽象轉化為一定的模型,這種轉化忽略了一些次要因素,突出主要因素,它使物理教學簡單化、形象直觀化,易于學生理解。如:磁場是客觀存在的一種特殊物質,而“磁感線”并不存在,為了描述磁場而引入的“磁感線”是假想的物理模型;光是客觀存在的,為了研究光的傳播路徑和方向而引入“光線”,也是“假想模型法”;用圖示的方法表示力;電路圖是實物電路的模型;“管涌”是連通器模型;杠桿模型;輪軸模型;斜面模型等等。
六、科學推理法
有些物理實驗結論或規律單憑物理實驗是無法完成的,它需要大量可靠事實為基礎,以真實的實驗為原形,通過大膽、科學、合理的推理得出結論,深刻地解釋物理規律的本質,是物理學研究的一種重要的思想方法。例如在進行牛頓第一定律的實驗時,根據把物體放在越光滑的平面上就運動的越遠的知識,我們可以推理出:如果平面絕對光滑且不受其他摩擦阻力,物體將永遠做勻速直線運動;在做真空是否能傳聲的實驗時,當我們發現裝置中空氣越少,傳出的聲音就越小時,我們可以推理出:真空是不能傳聲的。
其實物理研究方法不僅僅是以上所談,還有觀察法、實驗法、歸納法、累積法、微小放大法、比較法、比值法、圖像法等等。
學生在進行科學探究、學習物理知識的過程中,逐漸拓寬視野,初步感受科學研究方法帶來的思維靈感火花,能夠從中領略物理學科的奧妙,從而感受“另類思維”給他們帶來“柳暗花明又一村”的效果。
參考文獻:
[1]陳兵.初中物理學習方法淺析[J].新課程,2010(12).
如果小學階段涉及到的物理知識過于復雜和抽象,小學生的興趣點會因此逐漸降低,關注度也會下降,他們的學習效果和科學素養的形成會受到影響,教師應該明確初中物理中哪些知識還會進一步的學習和涉及,有針對性的依據課標進行定位和設計.同樣,在初中物理教學中也應明確和了解哪些物理知識在小學科學課中已經涉及和解釋,這些內容需不需要進一步去講解,需不需要進一步去探究,哪些方面應該進一步去嚴謹和規范.
1 在教學內容上的銜接
比較初中物理和小學科學中涉及的物理方面的知識可以發現,從小學到初中物理知識經歷了從粗略到嚴謹的過渡,從具體形象認識到探索本質規律的過渡,從內容零散到內容系統的過渡,從定性認識到定量分析規律、定量計算的過渡.
例如,小學科學教材(教科版)五年級上冊第八章《運動和力》第三節課講到的《摩擦力》,摩擦力的概念定義為一個物體在一個物體的表面運動時,兩個物體的接觸面會發生摩擦,因此運動物體要受到一個阻礙物體的力,這種力是摩擦力.這是小學科學課中的定義,而初中物理中定義為兩個互相接觸的物體,當他們做相對運動時,在接觸面上會產生一種阻礙相對運動的力,這種力就叫摩擦力.仔細比較不難發現中學多了“相對”二字,我們知道相對顯示出概念的嚴謹性,因此我們在初中物理課堂上講解時就要認真強調,同時讓學生明白物理概念的相對性,學生在小學階段已經接觸過摩擦力的實驗,他們在初中階段再接觸此類實驗的時候并不陌生,而恰恰是在不陌生的前提下,我們應該著重向他們強調相對的含義.又如,在講摩擦力大小與哪些因素相關的時候,小學講與接觸面狀況和物體重量有關,初中物理則講,與接觸面粗糙程度及壓力大小有關,重力和壓力是不同的概念,初中物理講法的嚴謹性應該說再次體現.
例如,小學科學教材(教科版)五年級下冊第一章《沉和浮》關注的是相同物體和不同物體在水中的沉浮及初步探索影響沉浮的因素,通過馬鈴薯在清水中和濃鹽水中的沉浮探究,通過比較同體積物體與液體的輕重來判斷物體在這種[HJ1.6mm]液體中的沉浮,這里重點是讓學生通過探究發現影響沉浮的一些因素,重在探究過程,并沒有實質性的對沉浮條件進行深入探究,更多是定性的分析現象.而到了初中物理中,浮力作為一章來研究,包括浮力現象,阿基米德原理,物體沉浮條件及應用等深入的分析研究,出現了定量的探究實驗,尤其在探究影響物體在液體中沉浮時,通過物體在液體中受力的分析后,推導出物體密度和液體密度關系對沉浮的影響.同樣的知識點從定性到定量分析,對學生的要求是一個很大的[JP3]提高,所以把握好每個階段的教學尺度對學生的發展十分重要.[JP]
例如,小學科學教材(教科版)三年級下冊第三章《溫度和水的變化》中對于溫度計的原理和使用講解得很詳細和規范,到了初中物理時可以適當地講解和交流;在研究光沿直線傳播的時候,小學科學教材(教科版)五年級上冊第三章《光》已經涉及到光是怎樣傳播的,影子的形成,日食和月食的形成均可解釋光是沿直線傳播的,初中物理中可以簡單的講解和交流,引導學生直接觀察光的直線傳播并且進一步思考更多能夠驗證光是沿直線傳播的方法;在小學科學三年級課程中有一節是《比較水的多少》,其中一個辦法就是比較輕重,而在初中物理中這應該是比較質量的大小,重量和質量是兩個完全不同的物理概念,而考慮到小學生的認知能力,并沒有刻意的去區分和認識,而在初中物理中這些概念界定則更加嚴謹和規范.
仔細對比閱讀初中物理(人教版)新教材和小學科學(教科版)教材,不難發現小學科學課程中所涉及的物理內容非常全面,基本涵蓋了初中物理中關于力、熱、聲、光、電、磁等各部分,可以說為初中的物理學習奠定了非常良好的認知基礎,并且在學習的過程中,從問題出發引導學生開展探究活動進行實驗、觀察,使學生初步學會科學探究的方法,發展學生提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗和收集證據、分析與論證、表達與交流的科學探究能力,在解決問題的過程中提高對科學探究的認識,發展和培養學生的合作能力、實踐能力和探究能力.在學生們真正學習物理之前,首先要明確,學生在小學階段,曾學過哪些物理知識、做過哪些物理實驗、了解哪些物理規律,只有這樣才能做好從小學到初中的一個有效的銜接.
2 在教學方法上的銜接
2.1 控制變量法
控制變量法是初中物理實驗中常用的探索問題和分析解決問題的科學方法之一.所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個因素中的一個因素的關系,可將除了這個因素以外的其它因素人為地控制起來,使其保持不變,再比較、研究該物理量與該因素之間的關系,得出結論,然后再綜合起來得出規律的方法.此方法在小學科學(教科版)教材五年級下冊《沉和浮》中已經提出并定義.
例如,探究摩擦力的大?。刂茐毫Σ蛔?,研究摩擦力和接觸面積的粗糙程度有無關系)等.
2.2 等效法
等效替代法是指在研究某一個物理現象和規律中,因實驗本身的特殊限制或因實驗器材等限制,不可以或很難直接揭示物理本質,而采取與之相似或有共同特征的等效現象來替代的方法.這種方法若運用恰當,不僅能順利得出結論,而且容易被學生接受和理解.例如,探究平面鏡成像特點(取一根相同的蠟燭代替它的像,對比物像的大小是否相同)等.
2.3 轉化(放大)法
有的物理量不便于直接測量,有的物理現象不便于直接觀察,通過轉換為容易測量到與之相等或與之相關聯的物理量,從而獲得結論的方法.例如,發聲體的振動(音叉的微小震動被轉化成了乒乓球擺動);力的示意圖;磁感線的描述和方向等.
二、解題策略
初中物理力學探究實驗題具有如下特點:基礎知識、基本技能必不可少;經典內容考查不斷創新;探究性實驗成為亮點;側重設計實驗方案、評估實驗的合理性、處理信息數據概括結論的實驗題將占考查的主流.
1.實驗儀器和測量工具的使用
測量工具使用的共同點:要求正確“調、放、看、讀、記”(測量工具中只有刻度尺的測量中需用估讀).
2.演示實驗
弄清實驗的設計、實驗對象、實驗的現象和相應的結論及實驗的注意點.要做到“會看圖說話”
3.對學生的探究性分組實驗要求掌握
①實驗的目的;②實驗原理;③實驗器材;④實驗步驟;⑤實驗現象;⑥設計實驗表格;⑦歸納實驗結論;⑧作出必要的評估等.
4.自主性實驗設計
(1)建立正確的“等效替代”思想.充分運用各種儀器,明確直接測量的物理量與間接測量的物理量之間的關系.
(2)實驗設計中要注意:科學性(設計原理要正確,量與量關系要正確);可行性(設計步驟要具有可操作性);準確性(選取最佳方案,使實驗誤差最?。?
三、題型歸類
1.探究摩擦力的特點
探究摩擦力的大小與什么因素有關等實驗,這些實驗滲透著科學方法與創新方法,如 “控制變量法”和“轉換法”,這些都是中考命題考查的熱點問題.
例1 摩擦是一種常見的現象,在運動和生活中有著重要的作用.下面我們用實驗來研究摩擦力.實驗室提供下列器材:A. 帶鉤的長方體木塊;B. 帶鉤的正方體木塊;C.表面平整的長方體木塊;D.幾條毛巾;E.直尺;F. 彈簧測力計;G.幾支鋼筆.
(1)下表是研究滑動摩擦力得到的數據,請分析數據回答下列問題.
實驗次數接觸面壓力彈簧測力計的讀數
1木板面4N0.5N
2木板面6N0.75N
3毛巾面4N1.5N
①比較第1、2次實驗得出結論:.
②比較第1、3次實驗得出結論:.
(2)因為物體間接觸面積有大小,那么滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有無關系呢?
請你利用上面的器材設計一個探究實驗進行研究.
①實驗器材:(選填上面器材的字母)
②主要探究.
2.探究二力平衡的條件
本實驗通過改變不同的實驗條件,從而得出不同的實驗結果,然后通過對實驗條件和結果的分析,得出問題的結論,這是考查的熱點.
例2 小麗同學在探究二力平衡條件的實驗中,將系于卡片兩對角的線,分別跨過左右支架上的滑輪,并在兩個線端掛上相同的鉤碼,觀察卡片在什么情況下處于平衡狀態.
(1)如圖1,在紙片處于平衡狀態后,小麗把小卡片轉過一個角度,使小卡片受到的兩個拉力大小相等,方向相反.松手后,卡片卻不能保持平衡.她這樣做是為了說明不在上的兩個力不平衡.
(2) 該實驗中,為了說明不是作用在同一物體上兩個力也不平衡,小麗可以怎么做?
中圖分類號:G634 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)06(c)-0025-01
物理學的實驗方法可以分為:探究性實驗和驗證性實驗,基于初中物理學生的知識水平,大多數還是驗證性實驗,就是已經已知實驗結果,學生們只要按照已知的實驗步驟按照實驗要求,就可以達到實驗結果,而探索性實驗是隨著知識的增長,提出一些假設,在實驗結果未知的情況或者只能估計結果的情況下進行的實驗,這些實驗都不太適合初中物理進行的一些實驗,近年來在各地中考試卷中出現了越來越多的探究性試題,這些試題取代了以往壓軸的計算題、設計題,成為區分度最大的題目,用來考查學生的科學探究能力??茖W探究一般包括七個要素:提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗和收集證據、分析與論證、評估、交流與合作。
首先,必須掌握好一些基本的物理定理。其次,應該好好熟悉書本上的那些實驗,要了解前人是為了解決什么問題才提出的這個方法(這有利于提高你學習物理的興趣),以及分步分析前人做這個實驗的全過程,如果有幾個人都做過這個實驗你就要認真比較一下他們之間的相同點和不同點。最后,要做一些探究性實驗的題目開闊一下視野,同時要掌握以下幾種技巧。
分析法。物理問題總是靈活多變的,搞題海戰術是不可取的。那么如何能輕松自如地學好物理呢?這就要掌握解答物理問題的常用分析方法。常用的分析方法有很多,如模型法、逆向法分析法、發散的分析法等等。有的題目從表面上看來與同學們所學過的物理知識并沒有直接的聯系。必須對題目進行分析,找出題目的情境與所學的物理知識的聯系,才能進一步找到解答的方法。即用熟悉的典型模式或模型取代不熟悉的模式或模型,用簡單的模式或模型取代復雜的模式或模型,用熟悉的概念取代不熟悉的概念;有的題目用正向的演繹有困難,就要用逆向的思路或證明方法。
類比法。類比是從兩個或兩類對象有某些共有的、相同或相似的屬性,推出一個對象可能具有另一個或另一類對象已經具有的屬性。中學物理中的不少物理概念和方法存在著很大的類同性。運用類比,鞏固已有的知識,把研究對象條理化、系統化;運用類比方法,能比較順利地認識物理現象,更好地形成物理概念和掌握物理規律。如,學了密度概念后,則在學習比熱c和電阻R時,只須運用類比方法,回顧密度概念的引入,理解密度是物質的特性之一,它與物體的質量、體積無關等后,便能駕輕就熟。
歸納推理法。在實驗的基礎上進一步推理論證得來的。如,牛頓第一定律。初中物理由于概念多、規律多,往往對概念、規律易混淆,對分析解題有一定困難,善于利用歸納法,有利于理解概念,掌握規律。如在實驗研究凸透鏡成像規律時,對表格中記錄的數據可作如下思考:(1)物距減小變化中,像距、像大小如何變?(2)成實像還是虛像與物距有什么關系?(3)成縮小的還是放大的實像與物距的關系?什么情況下成倒立的像?可作如下的歸納:(1)當物距減小變化時,像距、像都增大變化,即像大小、像距的變化與物距的變化相反。(2)只要u>f范圍總成倒立的實像。(3)成實像時物距范圍與像距范圍互換位置,即u>2f時,2f>v>f;而2f>u>f;v>2f。通過自己的歸納總結出來的規律,有利于對知識的領會對對概念、規律的理解。
轉換法。將兩個不同的物理量,通過內在因果關系來證明的方法。例如,溫度計―― 用液柱的長短來表示溫度的高低。電流表―― 用指針偏轉的程度表示電流的大小。電路中電流的大小用燈泡的明暗程度來判斷。動能的大小用運動中的小球撞擊木塊的距離來判斷等等。此外還有等效替代法、放大法等等。
其實探究題考的原理都在課本里,著重看看課本里的重點試驗,在對比試驗探究題,看看他們的相似點,總結規律,思維要發散些,有的還會給你材料,一定要提取有用信息,這種題其實更好做的。最后就是一個題里往往是有幾個問題,不要全部放棄,有的問題是很簡單的,甚至跟題目沒關系,這種題一般都是考課本基礎知識,千萬別把這樣的分丟了。
做好初中物理探究題要多思考,細比較,培養思維能力??鬃诱f過:“學貴有疑,小疑則小進,大疑則大進”。疑是學習的開端、思維的動力,在物理學習中,要結合結合教材中的“想想議議”,進行巧妙的設疑,多動腦積極思維,多質疑,多解疑,才能真正弄清物理概念、規律的內涵和外延,并提高表述能力。對教材上的各種結論,不僅要善于從正面提出問題,還要善于反向思考。如“一切物體在沒有受到外力作用的時候,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態?!倍3謩蛩僦本€運動狀態或靜止狀態的物體是不是都沒有受到外力作用呢通過反向思考,有助于弄清結論成立的前提,并能提高分析問題、解決問題的能力,物理知識本身有許多相似的地方,但又有區別,如某些現象相似,但實質不一;某些物理量的測量方法相似,但所用的器材不同,等等。
另外還要善記憶,會記憶,提高記憶效益。為了使學到的知識牢固地銘刻,必須加強記憶。如圖表記憶,順口溜記憶,理解記憶,類比記憶,系統記憶,形象記憶等,這些巧記、妙記,都能縮短記憶周期,使知識信息貯存得牢固。如果能做到科學記憶,就可以在頭腦中建立起一個“智慧的倉庫”。在新的學習活動中,當需要某些知識時,則可隨時取用,從而保證了新知識的學習和思考的迅速進行。廣訓練,精練習,提高學習成績。練習是掌握知識,鞏固知識的重要途徑之一。
最后要多練習。練習包括課堂練習、作業練習、實驗操作練習、單元練習及綜合練習等,在練習時要注意處理好以下幾點:遵循由易到難循序漸進的原則,有計劃有目的地進行不同程度、不同方式的適量練習。既要有知識覆蓋面,又要有適當的知識梯度。進行科學的思維活動,不斷探索解題的方法、思路和技巧,以便舉一反三、觸類旁通。如解題時要認真審題,抓住關鍵的詞句和物理過程仔細分析,同時應反思解題過程,勇于修正錯誤,不斷提高解題能力和思維效率。總之,閱讀、觀察、實驗、思維、記憶、練習等方法是相互聯系、相輔相成的,缺一不可。