中学物理探究性实验教学设计.ppt
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1、刘岚,中学物理探究性实验教学设计,回忆,最难忘的一节课?为什么难忘?,亲身经历小挑战(1),请每位老师仅用半张A4纸,加工出一个闭合的纸圈(这个纸圈的圆周必须是纸本身的纤维连着的,不能出现粘结、打结等其它任何连接方式)。纸圈的大小,必须能让人从头到脚从中穿过。,注意事项:1、这是个独立完成的项目,中间不得相互交流。2、每个人只有一次机会。3、只有5分钟时间。,新疆师范大学的图片,亲身经历小挑战(2),每个小组仅分配有1张A4纸,请你们集体讨论,设计方案,制作出尽可能高的模型,并在模型上放置一个乒乓球。你们可以对这张A4纸进行任何裁剪加工,且只有5张标签贴纸可以用,但不能破坏标签贴纸。,注意事项
2、:1、最多只能使用5张标签纸。2、不能破坏标签纸的完整性。3、只有一次机会,时间10分钟。4、最终以乒乓球底部至桌面部分测量高度。,分享成功的经验和有待改进的方法。,讨论与交流,1、科学探究?2、你眼中的探究性实验?3、为什么要从教学设计理论来研究探究性实验?,是,科学教育中的探究式学习,归纳式的教学方式以学生为中心,科学知识发现的过程,提出和聚焦问题,预测设计研究方案,收集和获取证据,从实证中得出结论,交流讨论和结论,有效的学习培养综合心智培养社会情绪能力,科学家真正的工作方式,和内容分离的过程,自我学习过程,无引导过程,有利于,不是,模拟,基本要素,提出问题,预测,寻求实证(公平试验和观察
3、),数据收集和分析,结论和表达,试验设计,讨论记录阅读观察,儿童原有的概念,改进后的概念,新的探究,信息,观察,科学探究是义务教育物理课程学习内容的重要部分,义务教育物理课程标准明确提出了发展科学探究能力所包含的内容和培养目标,按课程标准编写的教材也把科学探究 作为其内容之一单独设立主题。科学探究的形式有课堂内的探究性活动和课堂外的家庭实验、社会调查及其他学习活动,但在课堂内最主要的表现形式还是实验探究。,实验的“以前”与“现在”,(1)演示实验多探究实验增加(37,24,64.86%)(2)“照方抓药”式的实验操作以问题为中心的探究性实验(3)担心学生不会做主动放手让学生做(4)师讲生听,机
4、械操作师生共同讨论,设计方案。,仍然存在的问题,(1)探究程式化(2)缺乏有效的组织策略(3)小组合作交流低效(4)探究教学目标定位不明确(5)对学生的评价方法单一,主要内容:,一、探究性实验教学概述二、中学物理探究性实验教学设计理论概述三、如何撰写中学物理探究性实验教学设计四、案例赏析五、面临困难及解决策略,一、探究性实验教学概述,物理探究性实验教学的概念 物理探究性实验教学是指:,在学生不知道相关知识,尤其是不知道各物理量之间有何关系的前提下,在教师引导和配合下,让学生经历提出问题、猜想与假设、实验设计、实验操作、分析论证、评估、交流等过程而进行问题解决的一种物理实验教学形式。,探究性实验
5、教学的特点有:,问题性、以实验为基础。,探究性实验的类型,中学物理实验大致可以分为,教学演示实验,学生实验,分组实验,课内学生小实验(边学边实验),课外实验,探究性实验,探究性演示实验,探究性分组实验,探究性边学边实验,探究性课外实验。,探究性实验和验证性实验的区别,教师根据学生自己所得出的结论,实验报告进行评价,并对过程进行观察评价,教师根据学生的答案进行近似评价,实验结果评价,探究自己未知的结论,验证自己已知的结论,实验结论,探究答案,获得所要答案,实验态度,多变的。以学生为主体,让学生遵循基本的实验操作规程的基础上,做最佳操作方法的探究,严格按照教材规定的操作步骤进行,实验步骤,可根据学
6、生的设计方案进行调配,学生可以进行多种实验器材的对比探究,教材规定的实验或几种器材,实验器材,探究性实验,验证性实验,项目,初中物理探究性实验教学模式的操作程序,是否所有环节都要出现呢?,例如,有这样的探究性实验教学操作程序:创设物理情境、提出问题进行猜想一设计实验方案一验证猜想一知识应用;提出研究课题一组织实验探究一组织讨论一巩固练习和考核;启发质疑一实验探索一巩固扩展;教师引导一交流讨论一探究实验一解决问题峙得出结论等等。因此,探究性实验教学模式的操作操序不是呆板的、僵困的,而是灵活的。,探究性实验教学模式的具体操作操序,以“研究水的沸腾现象实验为例:教师可以设计如下的探究活动;每23人为
7、一个小组,提供烧杯、铁架台、酒精灯、温度计等器材。(1)提出闷题:对水进行加热时,水的温度随时问会发生怎样的变化?(2)与组内的同学共同制定一个实验方案来研究这个问题。你的实验需要哪些器材?你在实验中需要进行哪些操作?你在实验中需要记录哪凡个数据?设计一个实验数据记录表,用于记录实验数据。,(3)与其他同学进行交流,看看谁的设计方案更好。(4)采用大家认为较为可取的实验方案进行实验,观察实验现象。(5)根据实验记录的数据,得出结论:(6)你能用别的方式反映水温度变化的规律吗?(7)你在实验中还看到什么现象7(8)你能解释实验的结果吗?,上述探究活动中,从提出问题实验设计一实验操作实验结论,体现
8、出了学生的独立思考以及学生之间的合作交流的特点,可以说是一节很好的探究性实验课。,二、中学物理探究性实验教学设计理论概述,教学设计(1)教学设计研究教与学的关系(2)教学设计研究教与学的目标(3)教学设计研究教与学的操作程序和策略,初中物理探究性实验教学设计的主要依据,1、初中学生物理学习认知特点(1)思维特点:正从具体运算思维向形式运算思维过渡阶段。思维还往往具有片面、肤浅和动摇的特点。(2)兴趣特点:初中生学习物理的兴趣主要是直接兴趣,他们对演示实验大多数呈现较强烈的直接兴趣,特别对课堂教学中成功而有趣味的实验表现出较自觉的注意。初中学生还有较强烈的操作欲望,尽管他们的动作还很不协调,五官
9、协 同配合能力上有待提高,但大多数初中学生有跃跃欲试的操作欲望。2、物理教学设计的学习理论基础(1)皮亚杰认识发生论(2)维果斯基“最近发展区一的理论(3)合作学习理论 3、系统科学的方法 4、教师的教学经验,初中物理探究性实验教学设计的原则,1、学生自主与教师指导相结合的原则2、科学性原则 3、体现交流与合作的原则 4、激发兴趣的原则,初中物理探究性实验教学设计的一般过程,1.探究课题的选择,阿基米德原理是初中物理知识中的一个重要物理规律,是初中物理课程的重要教学内容。传统物理教学中对这一内容的教学多采用传授式教学方法,即教师通常是在引入问题之后,直接用演示实验得出结论,缺乏学生猜想、设计实
10、验验证的环节,学生对这一结论的得出会感到很突然。,这样于急于追求对知识点学习的做法很难使学生对阿基米 德原理的内容有深刻的印象,往往是停留在死记原理内容、生搬硬套公式的水平,不利于对学生进行科学方法的教育。因此,该课题教学应采用探究教学方法,使学生明白阿基米德原理这一知识的生成过程,更深刻的理解这一原理的内涵,同时有利于学生对科学本质的认识。,2.教学内容及教学资源分析,教学内容分析 课程改革后编写的各种版本的初中物理教材在对阿基米德原理这一部分教学内容的编排过程均体现了让学生探究性学习的教学思想,这与物理课程标准的要求是一致的。人教版初中物理教材对这一内容的教学安排是:首先让学生动手实验去体
11、验浮力的存在及其变化,在此基础上让学生猜测浮力的大小可能跟什么有关,进而自然过渡到实验设计的环节,再通过学生实验得出结论(即阿基米德原理)。,教学资源分析 本课题的探究需要用到较多的实验器材,需要学生动手实验,学校有专用物理实验室和本实验需要用到的实验器材,学生用的实验器材包括:弹簧测力计、木块、石块、细线、橡皮泥、溢水杯、量筒、大烧杯、小桶、塑料瓶、水、酒精等。教师演示用器材:铁架台(1个)、大弹簧测力计(1个)、石块(1个)、细线、大小烧杯(各1个)、溢水杯(1个)。学生实验器材有16套,实验桌16张,而班级人数是51人,分16个实验小组,其中13个组是每组3人,3个组是每组4人。,知识与
12、技能目标:通过探究学习,知道浮力的大小等于什么(阿基米德原理),会正确使用弹簧测力计或量筒等测量仪器。过程与方法目标:经历探究浮力大小与什么因素有关的过程,学生能尝试根据经验和已有知识对影响浮力大小的因素提出猜想,知道使用控制变量法来研究问题。情感、态度、价值观目标:在动手动脑过程中,表现出对物理和生活的兴趣以及对科学的探索精神;学生在探究中有交流与合作的愿望、热情。,3.教学目标的制定,4.学习者分析,学生在学习本课题内容之前已经学习了二力平衡的知识,在教学中教师要唤起学生对这部分知识的回忆,以便利用该知识对浸入液体物体的受力情况进分析。,学生头脑中存在着关于浮力的学前经验,有些经验是片面的
13、、不科学的,如看到木头浮在水面上而铁块沉入水底的现象而形成浮力的大小与物体的密度有关的错误认识。但有些经验会促进新知识的学习,例如,许多学生有过游泳经验以及在河里、海里或游泳池里从浅水区走向深水区的经验,知道曹冲称象的故事,这些经验知识会有利于学生提出浮力大小跟物体排开液体体积有关的猜想。教师应给于学生提出问题或猜想的机会,暴露学生自己原来的观念,并给于学生验证猜想的机会。,首先创设问题情境,用实验手段让学生认识下沉的物体也受浮力。然后在学生动手实验的基础上,引导学生根据生活经验对浮力的大小与哪些因素有关提出有根据的猜 想。教师安排学生通过讨论并在动手实验的基础上去验证猜想,然后引导学生通过分
14、析、归纳的方法提出物体所受的浮力跟它所排开液体的重力相等的假设。最后让学生分组进行实验设计和实验操作去检验这一假设。在教学的各个环节中,教师要促进学生主动地思考并给学生讨论、交流的机会。在整个教学过程中,教师还要注意利用学习性评价方法对学生的探究活动进行评价。,5.教学策略设计,6、教学过程设计,创设情境、认识浮力教师展示“死海上的人在悠闲地看书的投影,引导学生提问:为什么人可以浮在水面上?下沉的物体是否受浮力?教师演示实验;用细线系住小石块把其挂在测力计的挂钩上,并且用手稍微用力向上托石块,让学生观察这时测力计的示数变化,然后将小石块浸入水中,观察测力计示数的变化。引导学生根据二力平衡等知识
15、判断浮力的存在及大小,最后得出结论:水中下沉的物体会受到一种向上托的一种力也即是浮力。,提出问题及猜想 由教师提出问题:利用“称重法可以测量浮力的大小,浮力大小可能和什么因素有关呢?学生动手实验:把空的矿泉水瓶慢慢浸入水中,感受浮力的大小变化;往清水中加入足够多的盐,鸡蛋由沉变浮。在动手及观察体验的基础上并结合已有的生活经验,要求学生对影响浮力大小的因素提出猜想,同时让学生说出猜想的根据,归纳出有待验证的3个猜想即:物体浸没在液体中的深度;液体的密度:物体排开的液体的体积;物体的形状。,验证猜想 小组讨论验证猜想的办法,并把验证猜想的任务分摊到不同的小组,每小组只验证其中的一个猜想。实验过程中
16、教师要提示学生如何控制变量。验证猜想的方法有:a.利用“称重法”测量浸没于水中不同深度的石块所受浮力大小,验证浮力的大 小与浸没时所处的深度是否有关。b利用“称重法测量石块浸入水中的体积不同时所受浮力的大小,验证浮力的大小是否与排开水的体积大小有关。,c.利用“称重法”分别测量网一个石块浸没水中和浸没酒精中所受浮力大小,验证浮力大小与物体所排开液体的密度是否有关。,d将同一橡皮泥做成两个不圊的形状,然后用“称重法分别测量它们浸没到水中的浮力大小,从而看出浮力的大小和物体的形状是否有关。总结各小组的验证结论:物体所受浮力的大小与排开液体的体积和排开液体的密度有关,跟物体浸没时所处的深度、物体的形
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