物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学,物理实验可以给学生提供一定的感性材料,对学生正确地形成概念和掌握规律,理解和掌握物理知识,培养学生的观察能力、动手能力、思维能力和创新能力都有着重要作用。有关实验在高中物理中具有典型性,要通过这些实验学习基本的操作技能,体会实验在物理学中的地位及实践在人类认识世界中的作用。而新课程理念的核心是以学生发展为本,让学生参与新课程的实施,中学物理实验分为演示实验、学生分组实验、课内小实验和课外试验,其中课内小实验和课外实验都属于小实验,它们都有操作简单、贴近生活、突出问题和就地取材的特点,这更能体现新课程理念中的学生自主学习、积极参与、乐于探究、勇于试验和勤于思考的思想。下面笔者就从这两方面对中学物理小实验进行探讨。
1、新课程理念下,开展物理小实验的意义和作用
美国路易斯安那州立大学教授E?多尔在《后现代课程观》中提出了4R观点,即让课程具有丰富性(rich)、回归性(recursive)、关联性(relational)和严密性(rigorous)。其宗旨是激活学生的思维,把握整体的世界,注重生活的关照,让学生真正成为教学的主人。因此,在物理中开展以学生为主体的教学方式是必要的,新课程要求采用探究式教学方法,而探究式教学中的实验特别是小实验的开展有着不可替代的作用。
1.1新课程理念下,开展课内小实验的意义和作用
所谓边学边实验(课内小实验),是指学生在教师指导下一边学习一边进行试验的教学组织形式。课内小实验与演示实验相比,课内小实验更突出让学生手脑并用,在教学过程中要求学生人人动手,在操作和观察中积极思考,主动获取物理知识,提高实验技能;与学生分组实验相比,课内小实验能更好的与课堂教学内容相结合,配合教学内容进行随堂试验。课内小实验能让学生更容易抓住试验本质,消除许多学生对实验的神秘感,能充分调动学生的积极性,激发他们的学习兴趣,使他们都能主动地参与到实验中,而且还能消除学生对物理知识的遥远距离感,可以提供更多的机会来培养学生的实验技能和训练科学方法。这与新课程理念中在课程事实上注重自主学习,提倡教学方式多样化是相对应的。
1.2新课程理念下,开展课外实验的意义和作用
课外实验是指学生按照教师布置的任务和要求(或提示),用一些身边简单易得的器材或自己动手制作的简单装置,在课外独立或合作完成的实验。课外实验是课堂实验的有效补充,与课堂教学密切联系,使课堂教学得到不断的延伸和补充,大大丰富学生的感性认识,加深学生对课内知识的理解和巩固,还可以加深学生对表面上跟生活经验有矛盾的知识的认识。可以开阔学生的视野,丰富学生的知识,活跃学生的思维。另外开展课外实验活动,一定程度上可以激发学生的学习兴趣,培养动手能力,发展学生个性。因此,开展课外实验是必要的也是符合时代要求的。
2、新课程理念下,物理小实验的实施
随着课程理念的不断发展,物理小实验在物理教学中所占的比重越来越大,对学生产生的影响也越来越重要,教师应给予足够的重视。
2.1课内小实验的实施
在物理教材中有很多经典实验,经典实验在揭示物理现象形成物理规律时的重要作用是不可忽视的,但经典实验也有其局限性,它缺乏直观性与学生生活联系不紧密,这时教师就可以让学生用身边的材料做一个小实验作为补充以加深学生的理解。例如:为了让学生首次亲眼看到真空中轻重不同的物体下落快慢一样这一重要演示实验---钱毛管实验,这对于验证亚里士多德“重物体比轻物体下落快”这一结论的错误性和帮助学生理解伽利略落体运动的规律有着不可替代的重要作用。但是观看过演示实验之后很多学生由于前概念的影响,很难理解,因此教师可以在演示钱毛管实验的同时,让学生拿两张纸,一张揉成一团,一张展开,让它们同时下落,进行观察,从而得出物理下落快慢与质量无关这一结论。
物理中还有很多重点难点问题是学生难以理解和掌握的,教师可以增加适当的小实验来帮助学生学习。例如:在讲摩擦力这一节时,很多学生认为摩擦力都是阻碍物体运动的,全是阻力。教师可以设计这样一个课内小实验帮助学生加深理解:把几支圆杆铅笔平行地放在桌面上,再把两本书放在铅笔上(如图1所示),
用手向前推上面的一本书,你会发现,下面的一本书也会跟着一起前进。显然,以地面为参照物,对下面这本书来说,它受到上面的书本它的摩擦力就是一种动力。
物理中还有很多知识是很抽象的,教师可以通过小实验,用奇异的物理现象激起学生的学习动机和兴趣。例如:表面张力比较抽象,可以让学生亲手在课堂做小实验?不沉的针?水的表面张力。取一干净烧杯,将烧杯加水至接近满水,将针(或大头针)置于滤纸上,慢慢地将滤纸平放于水面上,使滤纸浮在水上,不久使滤纸浮在水上,不久之后浸湿的滤纸开始下沉,结果发现针漂浮在水上(如图2所示),
将肥皂水缓缓加入,结果针下沉。课内小实验可以调节物理教学,符合教学以教师为主导、学生为主体、思维为核心、训练为主线、调节为关键、能力为目标的原则,能有效地提高物理教学质量。但是,课堂时间是有限的,因此有些简单易做的小实验老师可以让学生课外做,让学生做完后写心得体会以达到教学目的。利用身边简单易得的器材或自己动手制作的简单装置可以完成的实验,教师可以布置给学生,让学生通过自己实验加深对课内知识的理解和巩固。例如:在解决有关摩擦力的问题时,学生普遍认为判断静摩擦力的方向比较困难。其主要原因是学生日常生活中缺乏这方面的感性认识,难以想象两个相对静止而又有相对运动趋势的物体接触面间的情况,教师可以通过下面的实验帮助学生找到一种方法。将一只鞋刷刷毛向下地放在糙的平面上,用手水平地推鞋刷,观察一下刷毛向什么方向弯曲;也可以用两只鞋刷,使刷毛相对地放在一起,推其中的一只鞋刷,在不产生持续滑动的情况下,观察刷毛的形状有什么变化。从这些观察中,学生可以判断各自所受的静摩擦力的方(如图3所示)。
为了提高学生学习的兴趣,发展学生个性,可以让学生运用所学的知识去观察有关的物理现象和实际运用情况,例如:挂在壁墙上的挂钟,当电池的电能耗尽而停止走动时,其秒针往往停在刻度盘上“9”的位置。这是由于秒针在“9”位置处受到重力矩的阻碍作用最大。还有从高处落下的薄纸片,即使无风,纸片下落的路线也是曲折多变的。这是由于纸片各部分凸凹不同,形状各异,因而在下落过程中,其表面各处的气流速度不同,根据流体力学原理,流速大,压强小,致使纸片上各处受空气作用力不均匀,且随纸片运动情况的变化而变化,所以纸片不断翻滚,曲折下落等等。也可以让学生在课外利用身边材料自己动手制作简单的仪器,培养学生的动手能力和学习兴趣。例如:自动上坡的圆木杆:这是一个很有趣的实验,看似滚动体会自动上坡,实质上滚动体质心下降,一部分重力势能转变成了动能。让学生准备3支铅笔、橡皮筋、小球、圆木杆。①用橡皮筋将两支铅笔的一端扎紧,另一端拉开适当的距离后搁在第三支铅笔上,构成一个木支架,宽端略高于窄端。②将圆木杆放在木支架的宽端,可见圆木杆自动滚下,说明木支架宽端略高于窄端。③将小球放在木支架窄端,可见小球朝高端滚去。(如图4所示)
3、结束语
在新课程理念下,我们应该在实际的工作中培养学生亲自动手做实验的能力,真正使我们物理课堂成为以学生为主体的课堂。而课内小实验和课外小实验,可以让学生的实践活动量得到保证,充分发挥了学生的主动性,增强了学生学习物理的兴趣,培养和加强了学生的实验技能和科学态度,使学生能更好的掌握物理知识。因此,在物理教学中我们要充分发挥小实验的作用,提高教学质量。
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