初中物理分层次教学的改进研究.ppt
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1、初中物理演示实验教学的改进研究,李光蕊,一、研究的意义,物理学的基础是实验,物理的教学也离不开实验。尤其是在初中物理教学中,实验教学从始至终。物理实验蕴含着丰富的物理思想和物理的教学与研究方法。初中学生的生理及心理特征决定了他们对抽象的物理概念理解困难,接受起来较弱,研究初中物理实验教学对优化物理课堂、增强教学效果,提高教学质量起着不可估量、不可替代的作用,具有重要意义。作为初中阶段物理实验教学重要组成部分的演示实验也有着重要作用和意义。对演示实验教学的研究有助于物理实验的教学,也有助于物理知识的教学。,目前高中并未普及,中考的压力依然存在,这些在很大程度上都在冲击着新课程改革。物理实验课仍然
2、大多流于形式,仅仅把实验作为得到物理结论、理解物理规律、巩固物理概念的一种手段。使它从属于物理理论知识教学,因此忽略了对学生科学思维的培养、忽略了对学生科学方法的训练及科学态度的养成。这使得初中物理实验教学是片面的,不具有系统性,使得物理实验教学的作用没有完全体现。,物理实验教学是实现新课标理念,达到新课标要求的重要途径,也是完成教学目标重要而有效的手段。物理实验教学有助于学生掌握物理规律;有助于学生形成科学的思维;有助于学生掌握科学的方法;有助于学生各种能力的养成。大量调查表明,我国学生的理论水平要高于发达国家,但涉及到创新、解决具体问题时的动手能力却落后于发达国家。究其原因,是在教育中出现
3、的问题,平时在教育中不注重创新,动手能力的培养,当面对具体问题时自然就缺乏这方面的能力。对初中物理实验教学的研究有助于国民科学素养的提高,也有助于国民综合素质的提高。,二、初中物理新课程的特点,(一)联系生活实际,新课程物理教材贴近学生的实际生活,通常是用学生身边常见的生活实例或生活现象来导入教学。使学生感受到物理知识在生活中各方面中的渗透和应用,运用自己的各种感官去感受物理现象的存在,体会物理现象后蕴含的物理规律。学生可以用自己的一双善于观察的眼睛来发现生活现象中的物理问题。例如,在人教版八年级上册汽化和液化中,可以让学生回忆冬天窗户玻璃上的冰花在室内一侧还是在室外一侧,学生会根据自己的观察
4、来回答这一问题。在人教版的教材中有很多实验是利用生活中常见的物品和材料来进行的,例如用装满水的杯子和一张纸来演示大气压强的存在,利用盐水和鸡蛋来演示物体的浮沉条件,利用乒乓球和音叉来演示发声的物体在振动等。“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念使得物理和生活、社会联系紧密。使学生可以用所学的物理知识来解释生活中的一些现象,解决生活中遇到的一些问题。使学生感受到物理是有用的,不仅可以学到相关知识,还能解决遇到的一些实际问题。,(二)充满趣味,新课程物理教材在编排上使用了很多色彩鲜艳的图片,使得全篇图文并茂,生动形象,充满趣味性。人教版教材在每一章的首页,都使用了彩色的图片,在图片中不仅很好地突
5、出了章节的主要内容,也还提出了一些有趣、新奇的问题,激起了学生的好奇心,使学生带着问题来学习新的章节。教材在编排上能够考虑初中学生的心理特征,适应初中学生的阅读习惯,满足初中学生的好奇心,吸引初中学生的注意力,保持初中学生学习物理的兴趣。在教材中还增加了“想想做做”、“想想议议”、“科学世界”等环节,开阔学生视野的同时,也引导着学生对一些物理现象的进一步思考和探索。,(三)具有探索性,新课程教材中特别注重学生的探究,重视学生通过自己或与同学合作在实验中,通过探索实践去获得物理知识。在新课程中注重学生对科学知识的切身体验,使学生在探究过程中能够深刻体验获得的物理知识,在探究过程中也培养了学生的探
6、究能力,解决问题的能力在新课程中,把培养学生的科学探究能力放到了与掌握物理基础知识一样的重要地位,在课堂物理教学中增加了学生动手实践的比重。科学探究不仅是学生的一种学习方法,也是物理教学的一种重要教学方法。把科学探究纳入课程标准,目的是将教学的中心从过分强调知识的传承转移到让学生经历科学探究过程获得知识上来。使学生由知识的被动接受者转变成知识的主动探索者,培养学生科学探究的能力、严谨科学的态度和勇于创新的探索精神。物理教育的目标是通过对物理知识的学习,使学生学会学习,学会探究,具有独立解决问题的能力,养成正确的科学观、价值观、世界观。,(四)关注科技发展、注重人文关怀,新课程物理教材增添了“科
7、学世界”这一板块,这一板块的内容主要介绍一些科学技术在生活中的应用及发展的动向和趋势,延伸了学生们的阅读空间,也开阔了学生们的视野,使学生对当前的科技发展有一定的了解。并且在这一板块中,也设计了一些很有价值的问题,来引起学生们的思考,促使学生们去探索、去发现新的相关知识。在新物理教材中还增加了 STS 相关的内容,介绍了一些科学技术在生活生产的应用,及在应用这些科学技术时,给人类及大自然带来的负面影响。探讨了科学、技术、社会三者之间的关系,使学生知道科学技术是把双刃剑,既可以给人们带来种种便利,也可以给人类带来各种伤害。例如在人教版八年级物理上册汽化和液化这节课中,就介绍了制冷设备中的制冷剂-
8、氟利昂对大自然的破坏和给人类带来的危害。使学生知道科学技术的利与弊,在享用科技成果的同时,我们人类正面临着巨大的挑战:自然资源的枯竭、环境污染的加重、人口的快速膨胀、气候的恶劣变化等。这些问题需要人类花费巨大的人力、物力、财力去解决。面对这些问题,需要学生冷静、客观地认识科学技术的作用,使学生能够正确对待科学技术,以便来正确地运用科学技术。新课程要求义务阶段物理教育不仅让学生了解、知道、掌握一些科学技术,而且也注重学生人文精神的培养和提高。,三、物理演示实验的相关理论,(一)物理演示实验与一般科学实验的区分,一般科学实验指的是以科学研究为目的,有计划、有步骤进行的科学探索,包括物理学中探索实验
9、。演示实验是在课堂上主要由教师操作,并通过教师的启发引导,帮助学生对实验进行观察思考,以达到一定教学目的的实验教学方式。演示实验一直是物理教学中应用最多的一种实验教学方式。它的主要目的是把要研究的物理问题以一个简单、纯粹、合理的情境展现给学生,通过学生对物理情境中各种材料的感知、认识、整合,引导学生思考、分析、归纳,再配以讲授或者讨论等方式使学生熟悉物理现象、明确物理概念、得出物理规律,也通过演示实验启发、引导和示范,提高学生独立实验,解决问题的能力。,(二)物理演示实验的分类,按照不同的标准,从不同的角度演示实验有不同的分类方法。1从知识体系的角度演示实验按照不同的知识体系可以分成:声学演示
10、实验、光学演示实验、热学演示实验、电学演示实验、力学演示实验、原子物理学演示实验等。,2从实验内容简、繁的角度演示实验按照实验内容简、繁的标准可以分成:单一性演示实验与综合性演示实验。单一性演示实验指的是从一个物理情境中,引出一个物理概念或者物理规律的实验。目的是帮助学生正确地理解物理概念或准确地建立物理规律。单一性演示实验比较简单,容易被初中学生接受,且在课堂教学中易于实现,是初中物理教学中经常用到的教学手段。综合性演示实验与单一性演示实验相比,包含的物理知识较多,是在多个物理规律的作用下,形成一定物理现象的实验。综合性演示实验一般适用于单元复习,在学生学习了相关物理知识后进行演示,用于对不
11、同物理现象或不同物理概念的比较,使学生对所学的物理规律有更深刻的认识。,3从实验目的的角度按照实验目的的不同,及在实验过程中对学生思维、技能、能力要求的不同可以分成:概念现象型演示实验、验证型演示实验、探究型演示实验、应用型演示实验等。,1)、概念现象型演示实验概念现象型演示实验又可分为:为了说明物理概念而做的演示实验,比如,人教版初中物理八年级下册七十一页中演示通线螺线管的磁场的实验(如图1所示),在通电螺线管的两端各放一个小磁针,并在硬纸板上均匀地洒满铁屑。通电后观察小磁针的指向,轻敲纸板,观察铁屑的排列情况。,为了说明物理现象的演示实验,比如,人教版初中物理八年级上册九十八页中摩擦起电现
12、象的演示(如图2所示),用与毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近桌面上的小纸屑,能够看到小纸屑被橡胶棒吸起。,为了说明仪器的原理、结构、功能和使用方法的演示实验,比如,人教版初中物理八年级下册八十五页手摇发电机模型的演示(如图3所示),在演示过程中观察发电机模型的构造,要观察出磁极的形状、线圈与灯泡之间的连接装置和线圈与摇把之间的链接装置。还要观察发电机转速与小灯泡亮度的关系等。,2)、验证型演示实验验证型演示实验是老师演示,学生按照物理理论或物理规律检验预期的物理现象、特征变化是否真实存在的一种实验。学生也可以返回来根据实验现象再判断和证实物理理论、物理规律正确与否。比如,人教版初中物理九年级十四章三节
13、大气压存在的演示(如图4所示)。实验过程是在空铁捅内放些水,把水烧开后堵住开口,再浇上冷水,会看到铁桶变瘪。,3)探究型演示实验探究型演示实验是指让学生根据实验中的现象及现象的特征和变化规律,找出变化原因,在已有知识的基础上进行猜想、分析、归纳等活动,探究出实验现象背后物理规律的实验。比如,人教版初中物理八年级上册二章三节平面镜成像的实验(如图5所示)。,实验过程是先将白纸平铺在水平桌面上,取一块大小合适的玻璃板竖直立在白纸中间,两下脚用橡皮泥固定好。再将一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面的白纸上,这时从点燃的蜡烛这边向玻璃板看去,能够看到蜡烛在玻璃板后面的像。接着把与前一只蜡烛完全一样的蜡烛放到玻
14、璃板后的白纸上,移动它的位置,直到从玻璃板前各个角度观察玻璃板后面时,后面的未点燃的蜡烛像点燃了一样。用一张白纸替换玻璃板后面的蜡烛,用眼睛直接观察白纸,看白纸上有没有点燃蜡烛的像,以此判断蜡烛经过平面镜成像的虚实。最后用笔画下玻璃板前后两支蜡烛的位置,移走玻璃板,连接两支蜡烛所在位置的圆心做一条线段,再用刻度尺量出两支蜡烛的圆心到玻璃板的距离,用三角板的直角测量这条线段与玻璃板是否垂直。改变玻璃板和蜡烛的位置重复上述操作,最后分析数据,得出结论。这类实验对学生的要求较高,要求学生具有较高的思维活动水平。这类实验有助于发展学生的知识迁移能力和创造性思维能力,也有助于培养学生研究物理现象、解决实
15、际问题的能力。,4)、应用型演示实验应用型演示实验包含两类,一类指的是仪器使用的演示。比如,人教版九年级物理十二章三节长度、时间及其测量中长度的测量(如图6所示)。出示最小刻度为毫米的刻度尺,让学生找到它的零刻度线,观察它的量程,认清它的分度值后,教师用它去测量课本的宽度。在测量过程中示范正确的使用方法,即测量方法和数据处理方法。,另一类指的是物理知识在生活、生产中应用的演示。比如,人教版初中物理八年级下册一百一十页光沿着水流传播的演示(如图7所示)。实验过程是把大塑料瓶用不透光的纸包上,在瓶的侧壁开一个小孔。把塑料瓶内盛满水,在水中放一个光源。当让水从小孔流出时,就会看到光随着水流一起弯曲地
16、射到地面,在地面上出现光斑。这一演示实验证明了光在一定条件下可以沿着弯曲的路径传播,从而说明了光纤在生活中的实际应用,利用光纤进行通讯,传递信息。,(三)物理演示实验的方法,在初中物理演示实验教学中,大多都采用直接演示的方法,直观、真实、形象、简洁地把物理现象和物理规律展示出来,方便学生对物理现象的认识和对物理规律的理解。物理挂图、物理模型等都可以用于直接演示,这样会使学生在具体的物理情境中,更好的发现隐藏在现象背后的规律。比如:人教版初中物理八年级上册十九页,音调和频率的关系的演示(如图8所示)。将一把钢尺紧按在桌面上,一端伸出桌边。拨动钢尺,听它振动发出声音的高低,同时注意观察钢尺振动的快
17、慢。再改变钢尺伸出桌边的长度,用相同的力再次拨动。两次钢尺振动的幅度要大致相同。比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声音调的高低。,在初中物理演示实验中,除了直接演示方法外,还采用了间接演示的方法。间接演示方法主要用于演示本身物理现象不易观察或不明显的演示实验。运用间接的方法把实验现象变得明了、直观,便于学生通过对实验现象的观察,发现物理规律、总结物理知识。比如:人教版初中物理八年级二十一页声音波形的演示(如图9所示)。音叉发声时在振动,但音叉的振动很难观察到,通过示波器能够把音叉振动的波形展现出来,证明音叉发声时在振动,并还能比较不同频率音叉声的波形有哪些异同。实验过程是将音叉振动发出的声音信号
18、输入到示波器上,观察不同频率的音叉声的波形。也可将男女同学的声音信号输入示波器,比较它们的异同。,(四)初中物理演示实验的要求,1实验原理的正确实验原理的正确,一方面体现在实验现象是由要研究的问题的主要因素引起的,而不是由其他不必要的因素作用或共同作用的结果。如果是那样的话,虽然出现了预期的实验现象,从科学的角度,却不能从这些现象中得出预期的结论或规律,因为其他的因素也对实验产生了影响。另一方面体现在实验现象不是由预期的物理原理、物理规律产生引起的,而是由其他原理、规律导致的。这样的话,会对学生的正确认识产生干扰,致使学生做出错误的判断,得出不同物理结论和规律。,2实验装置的简单、科学实验装置
19、的简单,能够简化教师的操作,使教师不致把大部分的精力都放在实验讲解和实验操作上。因为演示实验是为物理教学服务的,它只是物理教学的一部分,不能以点代面。实验装置的简单也利于学生们的观察,尽量避免因为仪器的原因分散学生的注意力,影响教学效果。实验仪器构造的科学,不仅能够使实验现象与预期的结论或规律相吻合,加深学生对需要掌握的知识的认识、理解;也能够方便教师的操作,使教师熟练地掌握实验的操作技能,以应对意想不到的状况;还能够确保实验的成功,科学的实验仪器是成功实验的必要保障。,3实验操作的熟练、规范在演示实验过程中,主要是教师在进行实验操作,这就要求教师要具有熟练、规范的操作技能。实验操作的熟练是很
20、有必要的。熟练的实验操作能够有助于教师对教学时间的掌控,如果教师在实验操作上花费了大量时间的话,不仅降低了学生的兴趣、分散了学生的注意力,还会使教师因为时间原因完不成教学任务。熟练的实验操作还能够使教师从容地处理实验中遇到的各种问题,使实验能够正常进行下去,完成教学目标。实验操作的规范能够尽可能地避免实验过程中的意外,使实验教学在教师掌控的轨道上向前行进;也能够给学生一个示范,使学生的实验操作科学、规范,培养、规范学生的实验操作;还能够保证实验结果的准确,使实验现象与物理规律保持一致,便于学生从现象中总结规律。,4实验现象的直观、明了演示实验面对的是全体学生,实验现象是否直观、明了会影响学生们
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- 初中 物理 分层 教学 改进 研究
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