⑴ 如何通过物理实验教学提高初中学生探究能力
探究和接受是学生学习科学知识的两种基本方式。正像玻亚利所说:“学习任何知识的最佳途径是由学生自己去发现,因为这种发现,理解最深,也最容易掌握其中的规律、性质和联系”。在科学探究过程中,学生处于主要地位,教师可以是参与者、组织者、指导者和评价者。物理教学中的探究性实验为学生创设了一种再发现的学习情境,需要学生用脑子去思考,用身体去感受,用心去体验,能使学生的身心与探究过程充分交融,因而有利于学生对知识生成过程的再发现。由于学生对知识的再发现建立在对探索过程的亲身体验和心灵感悟上,所以能将探究行为转化为技能和方法,并转化为解决问题的能力,从而在根本上提高学生的创新能力。
在目前的物理教学中,普遍存在着重讲解轻实验的现象,即便进行实验,也多作验证之用,致使实验的探究性、创造性成分白白流失,造成学生创新精神和实践能力的严重不足。为此,笔者以培养学生的科学探究能力为出发点,对物理实验教学进行改革,尽可能将演示实验改为学生实验,将验证实验改为探究实验,力求让学生自己动手“学科学、做科学”。
一、改进和优化演示实验,突出科学探究
教学实践中,我将光的反射定律、欧姆定律等演示实验都设计成了探索性的学生实验。
例如:在“大气压的测定”这节课的教学中,如果教师按教材依葫芦画瓢,直接运用托里拆利实验获得结论,虽然能测得大气压值,但这种生硬的灌输式的教学,学生只知其然,达不到知其所以然的目的,我设计成探究式教学,教学效果则有很大不同:(1)将装满水的瓶子,安上一个带玻璃管的塞子,分析为什么吸不到水?(2)让学生自己设计实验测定大气压的值。(3)将两端开口的玻璃管插入水槽中,分析为什么管内外水面相平?(4)把玻璃管中安上活塞,排出管内空气,向上拉动活塞,分析为什么水柱能上升?(5)分析若玻璃管足够长时,水柱是否会一直随着上升?(6)在水柱不随活塞上升而上升时,你能从中悟出什么?(7)设想一下,怎样使管内水面以上部分达到真空状态,从而精确地测出大气压的值?(8)这个实验能否换用酒精或水银等其它液体来完成?选用哪种液体最合适?按此“质疑、实验、探索、解疑”的探索方式进行教学,使学生像科学家一样亲自参与科学探究与发现,这不仅有利于调动学习思维的积极性,激发灵感、产生顿悟,而且还可以使他们的创造性思维得到培养。
又如:将阿基米德原理的演示实验改为学生实验,进行科学探究:
【提出问题】一艘满载货物的万吨巨轮正在大海中航行,海水对它的浮力有多大呢?很显然,这个问题已经无法用前面学过基旅的用弹簧秤测量浮力的方法来解决,问题的提出在学生心中激起了求知的欲望。为了解决轮船在海中航行时所受浮力大小的问题,必须先研究和浮力大小有关的因素。
【猜想与假设】浮力大小究竟和哪些因素有关,大家可以猜想,发表自己的见解,并说出理由。这时课堂气氛顿时活跃,同学们根据以往学过的知识、生活经验进行猜测、讨论搏迟。教师将学生提出的各种猜测进行归纳:浮力大小可能与物体的密度、物体的体积、物体的形状、浸入液体深度、液体密度大小有关。
【制定计划与设计实验】猜想是否正确,还需要动手实验去验证。浮力大小可能与其中一个还是几个因素有关?如何进行实验研究?于是学生自己设计实验,选择器材,并自觉地运用了控制变量法进行实验。
【进行实验与收集证据】学生进行了如下的实验操作:
a.用弹簧秤测出体积相同而密度不同的铜块和铝块浸入水中时所受的浮力大小,并比较。
b.用弹簧秤测质量相同而形状不同的橡皮泥浸没水中时所受的浮力大小,并比较。
c.观察橡皮泥分别浸没在酒精和水中相同深度处弹簧秤的示数。
d.观察橡皮逐渐进入水中弹簧秤的示数和浸没水中后,在不同深度处弹簧秤的示数。
【分析与论证】通过上述实验,学生分析得出浮力的大小与物体密度、形状和深度都无关,与液体的密度和排开液体的体积有关。
【提出新问题】我们已经探究出浮力大小和液体密度、排开液体的体积有关,那么它们之间有没有确定的数量关系呢?
【设计并进行实验】请同学们设计方案,怎样使物体放入水中后,既能测出浮力的大小,又能收集起物体排出的水。学生选用了自制的溢水杯进行实验,进一步收集证据。在教师的引导下,学基锋李生通过实验发现体积小的金属块浸没在水中时,弹簧秤读数变化小(浮力小),排开的水也少;体积大的金属块浸没在水中时,弹簧秤读数变化大(浮力大),排开的水也多。既然浮力大排开的水多,浮力小排开的水少,那么浮力的大小和排开水的多少是否有着必然的联系?从而引导学生去秤一秤排开液体所受重力有多大?看它和浮力大小究竟是什么关系?
【分析与论证】学生惊奇的发现,浸在液体里的物体所受的浮力,竟和排开的水所受重力正好相等。从而进一步通过实验(浸没、部分浸入、漂浮)得出了阿基米德原理。这在阿基米德是灵感思维,对学生则是在老师指导下,经过探究活动后发现的。
二、以探究的思想改进学生分组实验
教学中我把部分学生实验改成探索性实验,并增加了一些探索实验内容,以拓展学生的思维领域。通常采用以全班讨论或小组讨论的形式进行。由于学生思考问题的方式和角度不同,讨论中可能出现多种实验方案,这些方案只要合理有效,就及时肯定,并让学生去做,不必要求设计的实验和书上给出的实验相同。例如:在“测小灯泡功率”的实验中教师没有给出具体的步骤,一切由学生自行完成,结果我在巡视实验的时候发现,各小组都有明确的实验步骤,并设计出了开放性的记录表格,记录了灯丝在不亮、较暗、正常发光、较亮、烧坏几种情况下的电压、电流和功率。实验后学生多方向、多角度的分析观察到的现象和数据,从而开放性地归纳出实验结论。
分组实验时强调小组成员要有明确分工,加强小组间的合作与讨论。实验结束后,各小组将自己的探究过程,收集的证据和作出的结论,包括没有解决的问题向全班报告,然后经过质疑答辨和讨论,作出结论,达成共识,使大家都分享到探究成果。
三、加强实验设计能力的培养
为培养学生的探究能力,让学生根据物理原理设计实验。我按学生不同程度确定实验设计的内容。采用的方法一是写出实验报告或提出实验方案,组织学生讨论比较,选择最佳的可行性方案,统一进行实验。二是师生自编或精选一些探索性、综合性强的实验问题,让学生自己去设计和操作实验。
例如:学生在学习了通电导体在磁场中会受力运动,通电线圈在磁场里会受力转动,这是电动机的原理后。有的同学提出:如果把通电的液体放入磁场中,结果会怎样?学生猜想之后自行设计实验进行探究,结果设计了多种实验,可以使通电液体在磁场中运动。例如将裸铜丝弯成封闭的圆环嵌入玻璃器的边沿作为一个电极、把一小段碳棒放入玻璃器的中央作为另一个电极,向玻璃器内倒入电解质(食盐水),再把玻璃器的一半圆面“卡”在马蹄形的磁场中,用导线把学生电源、变阻器、裸铜环、碳棒串联起来。接通电源,闭合开关,移动变阻器的滑片,使其电阻逐渐减小,电流随之逐渐增大,会观察到盐水由慢到快的旋转起来,现象很明显。
问题可以由学生自己提出,也可以由教师提出。例如:在做完瓶吞鸡蛋的实验后,提问:如何把吞进瓶中的鸡蛋完整地取出来?引导学生分析压进瓶内,靠的是瓶内外的压力差,反过来也可再用瓶内外的压力差,将鸡蛋压出来,学生讨论得出一些切实可行的办法:①把瓶倒过来让鸡蛋堵住瓶口后,放入一个密封容器中减小容器内的气压,瓶内外的压力差使鸡蛋从瓶内吐出来。②把瓶子倒过来,让鸡蛋堵住瓶口,再给瓶子加热,使瓶内的气压高于瓶外气压,鸡蛋也会被吐出来。我发动学生课后进行实验探究,学生在实验中遇到很多的问题,他们不断地克服困难改进实验,结果学生把广口瓶换成150ml平底烧瓶,把去壳的熟鸡蛋换成去壳的熟鹌鹑蛋,实验时把一端浸过酒精棉的铁丝点燃后,迅速插入烧瓶中,待燃烧片刻后抽出铁丝,再迅速将鹌鹑蛋放在瓶口上,过一会即可看到鹌鹑蛋沿着烧瓶颈慢慢下滑到瓶底,这样改进可见度增大,生动形象地证明了大气压的存在。把烧瓶倒立,使鹌鹑蛋堵住瓶口(小头向下),然后把烧瓶固定在铁架台上,用毛巾包住瓶底,并不断把热水慢慢注到毛巾上,一会烧瓶就会吐出鹌鹑蛋。
教材中的演示实验和学生实验的设计及操作方法虽然都是经过反复证明了的,但实验操作方法仍然存在着这样或那样的不足,而且方法都只有一种,不利于学生创新思维的培养。为此教师可以有意识地创造一种探索氛围,比如提出“应该进行怎样的设计”、“为什么要这么做”、“换一种方法能不能做”等问题并运用多角度思考法、缺点列举法、逆向思维法等方法,引导学生探索,对其不足加以改进。
四、在实验习题的教学中融入科学探究
对一些较复杂的练习题,笔者设计了一些随堂实验,以点拨学生的解题思路。例如:用重30牛的铁桶到井中提水,待桶内装满水后,用力提桶使它直立于井水中,既不露出水面,又不与井底接触,如果桶内水重100牛,那么,提桶的力量将小于30牛。但不少同学有疑问,提桶的力为什么不包括水重?我布置学生课后自己设计实验去探究,并让学生在课堂上将探究结果加以演示:取一小铁桶,将它直立于水中,记录下弹簧秤提桶的力的大小,然后再将小桶的口朝下,会发现弹簧秤提桶的力大小不变,说明了将桶直立于水中,提桶的力不包括水重。这个小实验很有说服力,加深了学生对阿基米德原理的理解。
五、开展课外活动,体验科学探究
课外活动是物理课堂教学的延伸和补充,是学生将物理知识应用于实践的重要途径。当学生完成规定的学习任务后,教师更应鼓励学生自己选择课题进行探究,以满足学生的个性发展需要。
在课外活动中,我校开放了实验室、图书馆、校园网等探究性场所,使学生能根据探究需要进行实验操作、资料收集和信息处理。初中物理课本中有32个小实验,在老师的引导下,学生在实验室利用自制仪器,自制潜水艇、针孔照相机、潜望镜、完成了纸锅烧水等小实验。有的小组自制仪器非常巧妙,指出书本上实验的不足,并加以改进,如改进了磁极间的相互作用规律、焦耳定律等。对那些富有创造精神的作品,我及时向学生推荐,让作者为老师同学表演,并将实验情况写出报告,组织评比,引导他们不断推陈出新。曾经有学生用可乐塑料瓶做“浮沉子”,实验效果很好,其他学生看后觉得有趣味,纷纷模仿制作,有的还进行了一些改进,使之变成精美的玩具,一旦成为玩具,更容易促进学生“玩”进物理世界,“玩”出学习方法及趣味。
总之,改革物理实验教学,培养学生科学探究能力,不仅有利于国家《科学课程标准》的贯彻落实,而且有助于培养学生分析、概括能力和应用科学知识解决问题的能力,培养科学探究精神和严谨的科学态度,使学生真正体验科学的奇妙和伟大,并不断在探究中提高、发展和创新,成为适应今后社会高速发展的开拓型人才。
⑵ 当前物理教学中怎样培养学生的科学探究素养
物理教学中怎样培养学生的科学探究素养
通过物理教学实践,积极探索出促进学生全面发展、提高科学素养的高中物理课程的教学、学习方式,努力使提高学生科学素养的理念和目标落到实处。本文分析了影响中学生科学素养水平的有利因素和不利原因,同时对培养中学生科学素养进行了一系列的对策研究,为寻求提高中学生科学素养的途径与方法提供了一定的依据。(摘自河南远程教育培训) 一、高中物理新课程应采取以探究式教学为主的教学方式[1] 传统教育认为:知识是被动接受的;知识的学习过程主要是记忆过程;知识的学习带有社会强制性。传统的物理学习建立在人的客体性、受动性和依赖性的基础上,忽略了人的主动性、能动性和独立性,学生的学习状态始终处于被动接受式状态。物理学是一门实验学科,知识的阐述和理论的建构是通过科学探究得出。为此,新课程物理教学中应把科学探究摆到首要位置,课标中和教材中给出了大量的探究课题,注重从自然与生活现象引入问题,通过探究寻找规律,然后介绍知识在生活、生产中的应用。注重将科学探究的各主要环节渗透于不同章节,让学生在科学探究过程中,学习物理知识与技能,体验探究的过程,学习探究的方法。注重学科间的渗透、人文精神与自然科学的融合,以便学生学习科学精神与科学态度、客观了解科学的社会功能,树立正确的科学观。 物理科学探究与以往的物理实验有着根本的不同,其主要差别在于以前的实验是教师或教科书划出了从问题到结论的单一路径,学生只是再操作一遍,以验证实验为主。而科学探究是让学生自己动脑、动手,自己发现问题,解决问题,最后撰写简单的实验报告,以培养学生的科学素养为主要目标,选择最能体现教育价值的知识作为课程内容,与此同时,将物理科学最新进展引入课程,如纳米技术、超导、快中子增殖反应堆、可控热核反应等。 因此,教师要树立以探究式教学贯穿高中物理教学全过程的思想,为学生创设亲身参与探究的问题情境,这将成为今后物理教学中的重头戏。 二、物理实验要贯穿高中物理新课程教学的始终 总之,在高中物理教学中,教师应该积极开发适合教学的实验项目,充分利用实验资源做实验,提倡使用身边随手可得的普通物品做物理实验。 三、将物理学史教育有机地整合到物理课程教学中 物理新课标是围绕着国家教育方针,以提高国民科学素养为目标而制定,科学素养其最核心部分就是受教育者对待科学的情感态度与价值观。 物理学史,它以人类与物理世界对话的历史为研究对象,融合了与物理学有关的自然科学以及与人类思想、社会历史发展有关的多学科知识,是一门自然科学、人文科学、社会科学、思维科学紧密交叉渗透的综合学科。通过成功的科学家遇到困难如何思考、如何探索达到目的,描绘物理学家探索科学的欢乐与痛苦、成功与失败,使受教育者精神上受到感染、情操得到陶冶,意志得到磨炼,鉴赏力得到提高,正确理解人和自然的关系,正确理解人与社会的关系,并产生热烈的感情形成了对美和善的辨别力和追求热情,从而使学生的心智得到和谐的发展。 在物理教学中渗透物理学史教育,教师必须注意解决好三个问题:一是要使物理学史故事和物理知识的学习有机地融合在一起,不要使学生感到它是物理课程的附加部分;另外,教师所提出的物理史故事的学习问题,一定能为学生提供一个学习情境和探究过程;三是教学设计时采用学生课外进行课题研究的方法,以解决教学课时少和科学史学习比较费时的矛盾问题。 由于物理学史其内容的特点及它所具有的丰富教育因素,决定它在培养学生的情感态度与价值观方面能发挥出独特的功能,起着重要的作用。因此在高中物理教学中,把物理学史教育整合到课程教学中,而不是成为物理课程教学的一个附加部分,是使提高学生科学素养这一目标得以落实的重要途径之一。 四、开展物理课外活动,陶冶学生科学素养情操 物理课外活动,主要有课外小实验,小制作,小发明,小论文以及物理游戏活动。心理学告诉我们,初中学生抽象逻辑思维开始占优势,已有可能初步理解矛盾对立统一的辩证思维,初二开始,学生的抽象逻辑思维由经验型向理论型转化,到高中,发散思维变得活跃,不轻信现存的答案。因此开展物理课外活动,对于发展他们的逻辑思维很有好处。通过这些课外活动,增强了印象,加深记忆,也培养了对科学的兴趣,促进了科研能力的发展,从而使他们在有兴趣的活动中自然地得到科学素养的教育。 五、开展物理讲座,渗透科学素养的培养 用讲座形式来激发学习物理兴趣,对拓宽学生的知识面,培养分析、解决问题的能力,培育科学素养是十分有效的。讲座可减少学生看书的时间而获得大量信息,一般来说,利用讲座培养学生科学素养有两种形式:(1)在讲座中渗透;(2)专题讲座。讲座的内容可以根据教学内容和学生的特点选择合适的题材,如与生产生活相关并且有广泛应用的物理知识,与社会发展有着重大关系的物理知识,与科学,技术有关的社会热点问题,物理学发展的成就及前沿问题。通过这些讲座,培养了学生的社会责任感,也使学生人文素养得到了提高。 六、加强学生自学能力与信息能力培养 自学能力对于当今提倡的终身教育尤为重要,而信息社会化与社会信息化是当今重要的时代特征,人们在从事科学研究活动的过程中,要处理大量的信息,并需要与他人进行有效的信息交流,所以为培养学生的科学素养,要重视在物理教学中培养学生获取和评价信息的能力。 可以说获得和处理信息的能力是科学素养水平的一种体现。现代传播媒体包含大量的科学技术信息,教师要指导学生收集有益的教育资源,把不同类型的资源更紧密地联系起来,为培养全面的科学素养服务。教师可向学生推荐一些信息来源,如科普网站、科普读物、电视科教节目等。教师还可通过组织一些科技论文写作、收集科技新闻等方式来训练学生的这种能力。通过这样的训练,学生的科学素养和其他能力必然逐渐地得到提高。 七、联系实际,关注物理学与技术和社会的关系 20世纪70年代末西方科学教育界掀起一个全新范式的理科教育运动:STS教育运动。STS英文Science(科学)、Technology(技术)、Society(社会)的首字母缩写。STS教育反应了当今世界科学教育的改革潮流,也揭示了理科教学的本质。它强调学生懂得科学、技术和社会三者之间的相互影响和作用,强调科学技术在社会生产、生活和发展中的应用,培养学生关注社会的意识,并能以正确的价值观和方法来解决科技发展带来的社会问题。 八、在现代物理知识的学习中进行科学素养的培养 物理是一门实用性很强的科学,与农业生产、日常生活有着极为密切的联系,在教学中教帅应结合具体的教学内容,紧密联系生产和生活实际,突出知识的实用性和时效性。所以在物理教学中有效地讲授现代物理知识,是提高学生科学素养的新途径。在知识快捷更新和发展的今天,让中学生了解科学发展的前沿是十分必要的。
⑶ 如何在初中物理实验教学中培养学生的探究能力
新一轮基础教育课程改革背景下,科学探究已被作为理科各科教学的核心并要求贯彻落实。作为自然学科之一的物理学科也不例外,物理新课程标准中最突出的特点是把科学探究列入到了课程内容标准中,强调在教学中要积极地培养学生的创新精神品质和增强科学探究能力。所以科学探究已成为物理教学的核心内容。而物理实验教学是中学物理教学不可分割的重要组成部分,是中学物理教学的重要基础、内容、方法和手段。基于物理实验教学本身的这些特点,在中学物理实验教学中恰当的进行科学探究能力的培养,能够收到事半功倍的效果。
1.科学探究内涵
科学探究的本意是指科学家们运用科学的方法研究自然界的科学事物及规律时所进行的科学研究活动。运用到教育中的科学探究的具体含义是:“学生在学习课程和现实生活的情境中,通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动,获得知识、技能、方法情感态度与价值观的学习方式和学习过程” [1]。
课程标准明确指出:“将科学探究列入内容标准,旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神”。科学探究的教育目的就是让学生亲身经历和体验科学知识的获得过程,并在此过程中运用科学的方法发现问题、提出问题、以及寻求证据、材料解决问题,体验探究过程中的辛酸与喜悦,从而使学生能够在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面得到全面发展,以应对现代社会和未来发展的挑战。
2.物理实验教学对科学探究能力培养的作用
2.1物理实验教学能够激发学生的科学探究兴趣
心理学认为:“兴趣是积极探究某种事物的认知倾向,它是人的一种带有趋向性的心理特征” [2]。 科学探究兴趣是学生进行科学探究的一个重要条件,是学生探究的一种推动力。物理学是一门以实验为主基础的自然科学,利用实验可以直观的把物理现象和物理事实呈现在学生们的面前,从而激发学生的直觉兴趣。大量的教育事实表明学生对各种操作性实验和演示实验都感到新鲜而有趣,这也是中学生们愿意上物理实验课的一个心理原因,所以我们就要抓住学生的这个心理因素,充分利用好实验激发学生的科学探究兴趣。
2.2物理实验能够使学生学会并运用物理科学思维方法
“当代科学教育理论认为,科学探究没有固定的模式,但有一些可辨别的要素,比如提出问题、进行猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验、收集数据、提出理论或建立模型、进行评估与交流等” [3]。这些同样也是物理实验中经常用到的科学思维方法。只学习理论,而不把学到的理论应用到实践不是真正地学会了理论。通过物理实验学生们可以直接应用这些科学思维方法,从而使学生真正地掌握这些科学思维方法,成为终身必备的知识与技能,这样才是真正地实现了科学思维方法教育,提高了学生科学探究的能力。所以说物理实验教学能够使学生真正地学会并掌握科学探究的思维方法。
2.3物理实验能够培养学生的科学态度
今天的教育不仅要关注学生的智力发展,更要注重学生的非智力因素的发展。每一个物理概念、规律的发现和证实都离不开物理学家们的坚持不懈、一往直前的科学探索精神。在这一点上物理实验教学表现的尤为突出,因为今天我们所做的实验都是在研究和体验物理学家们的“实验”。我们不仅要让学生们掌握和创新物理学家们的“成果”,更要让学生们体验物理学家们在发现物理问题和解决物理问题上的酸甜苦辣,从而通过实验教学培养学生的探索精神、意志品质和实事求是的科学态度。
3.物理实验教学中科学探究能力的培养策略
3.1创设实验问题情境,激发学生的探究兴趣
问题情境的创设无论是在物理概念教学还是在物理规律教学中都是十分重要的,物理实验教学中同样也不能缺少问题情境的创设。因为一个良好的问题情境的创设能够促使学生提出问题,只有提出问题才能进一步地通过实验进行验证、推理,从而解决问题。一个实验问题情境的创设能够给学生们提供丰富的想象空间,发挥学生的创造性思维能力,从而使学生产生疑问,激发学生的探究兴趣。
例如,我们可以设计的一个实验问题情境:“从物理学角度看日常生活中的一斤棉花和一斤铁哪个重?”当然同学们都会不假思索的回答:“当然是一样重了,因为都是一斤吗?”这时教师说:实际上不是这样的。这时同学们会感到很迷惑,都想知道是怎么回事。教师:一斤棉花和一斤铁它们有什么不同点?学生:棉花的体积大。教师:同学们思考一下刚才的问题,既然它们的体积不同那么它们在天平上的平衡状态会受什么影响?同学们猜想一下,学生:会受到空气浮力的影响。教师:那么同学们可不可以设计一个实验来探究一番呢?于是同学们会积极地设计实验来探究从物理学角度来看日常生活中一斤棉花和一斤铁到底哪个重?学生:在空气中将一斤棉花和一斤铁分别放到天平的两盘内,这时天平保持平衡。然后取一大玻璃罩将天平罩住,抽掉其中的空气,形成“真空”。会发现装棉花的一端逐渐下沉,天平平衡被破坏了。这时教师引导学生交流得出结论:“棉花的真正重量—棉花所受空气浮力=铁的真正重量—铁所受到的空气浮力”。因为棉花所受空气浮力大于铁所受到的空气浮力,所以一斤棉花的真正重量要比一斤铁的真正重量大。
从这个让同学们“疑惑”问题情境入手,激发他们的探究兴趣,更好的使学生形成科学探究的意识和能力。
3.2从实验操作上培养学生的科学探究能力
一个准确的物理实验离不开正确的运用实验器材和准确的观察、记录实验数据,这些过程对实验结论的科学性都是至关重要的。不正确的实验操作就会产生失误,甚至得不到实验结论或产生很大的实验误差,非准确的观察和记录实验数据会导致实验误差的增大。所以在实验操作上对学生进行正确教育和引导是非常重要的,这也是科学探究能力的一个重要组成部分。在物理实验教学中要积极鼓励学生进行创造性的想象,发散思维寻求如何更好的方法完成每一个物理实验。
例如,在“用单摆测定重力加速度”时,中学物理实验中在对记录小球摆动次数时的要求是当小球达到平衡位置时计时,小球每次经过平衡位置是一个周期,在这个实验操作中,学生们会产生这样一个问题虽然小球经过平衡位置容易计时,但小球来回摆动观察起来还是不太容易,一不小心就会查错。那么我们针对这个问题就应该引导学生对实验操作上进行探究改进,使观察记录时清晰一些。教师:同学们我们用什么办法能使在观察记录摆球摆动时更加精确更加清晰一些?教师可以把学生分成若干小组进行探究。经过探究每个小组都想到了自己的办法,如,(1)可以把除平衡位置以外的地方用屏挡住,只能通过屏上的缝或孔看到平衡位置的摆球;(2)可以设计一个光电门来记录摆动次数;等等。
通过教师引导,学生们积极设想,鼓励学生进行科学探究,寻求更多的改进,创新实验操作的方法,有利于学生创造力的培养,更加有利于学生的科学探究能力的养成。
3.3利用实验过程中出现的问题和现象培养学生的探究能力
实验教学在使学生学会验证一个结论和探索某一物理规律的同时,更重要的是培养学生追根刨底的科学精神。学生在实验中遇到了问题时教师就要积极引导学生深入探究其产生的原因。
例如,在“用打点计时器研究匀变速直线运动的规律”的实验中,有时会出现这种情况,在纸带上应该打出一个点的位置却打出了两个很近的点,如图2。当出现这个问题时,有的学生认为打的不成功,于是决定重新做实验,结果还是这样的问题。我们做实验并不是单纯的去“迎合”物理上的正确规律,更重要的是在实验过程中养成“有问必究”的科学探究精神。出现了这样的问题教师应该及时地引导学生探究问题产生的原因,学生们能够发现和找出原因不也是在进行“科学探究”中的一个新发现吗!首先教师应让学生猜想一下原因。学生们可能提出各种各样的猜想,例如:(1)电压不稳;(2)振针长短未调节好;等等。这时教师组织学生进行交流讨论,对这两个原因分别进行检验得出:(1)通过对电压的测量得出电压是稳定的;(2)通过对振针的调节发现打出的纸带不出现“两个点”了。最后在教师的指导下学生们经过探究把原因找到了并排除了故障。
物理实验教学在中学物理教学中占有很大的比重,能够充分地利用好实验教学来培养学生的科学探究能力具有无可替代的优越性。所以我们广大物理教师要进一步做好物理实验教学工作,发挥实验教学的优越性,这样才能更加完美地提高学生的科学探究能力。
引文注释:
[1] 刘力.研究性学习通论[M].高等教育出版社,2004.465.
[2] 乔际平.物理学科教育学[M].首都师范大学出版社,2001.193.
[3] 芮泽丽.科学探究是物理教学的基本思想[J].《安徽教育》月刊,2007.31