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2实验器材不足,有些实验没有条件做
有的学校多年不添置仪器耗材,实验器材数量明显不足,比如某校马德堡半球实验只有一套器材,平行班级有八个班,只能等一个班上完以后下一位教师才能使用,影响教学进度.有些学校在经费使用上也不愿意给实验教学上花费更多的钱财,几年甚至十几年也不添置器材,实验仪器匮乏.有的学校实验室器材虽然很多,但器材的型号数量配备很不合理,有的过多有的又太少,如某校弹簧秤量程为0~50N的数量多达100个,而量程为0~5N、0~10N的弹簧秤总共只有30个,给教学工作带来很多不便;有的学校在购置实验器材时不听取专业教师的意见和建议,领导拍脑袋想购啥器材就买回来,有的器材对初中物理实验用处不大,如适合高中教学用的有交流输出的学生电源在初中使用的时机很少.
3有些教师实验教学能力有限
可以说这是制约实验教学质量难以提高的关键,困扰着广大教师,其中存在的问题最多,也是需要我们特别引起重视的地方;比如有些演示实验操作不规范,甚至有些是错误的,有些学生实验教师不能很好地指导,发给学生实验器材后让学生自己乱动,学生想怎么用就怎么用,实验器材当成玩具,比如有的学生把砝码浸入盐水中,用量筒给水加热等,仪器损坏现象时有发生,课堂教学秩序混乱,实验效果明显降低;有些上课用语不规范,比如把溢水杯叫水桶,把烧杯叫玻璃杯,把导线叫电线等.有的教师不清楚滑动变阻器、电阻箱及电位器的适用条件,不分电路情况和实验精确度的要求任意使用,给学生一个错误的信息;有的教师不知道学生电源稳压和直流输出的特性,给学生讲在任何电路情况下可以随便使用没有区别,混淆视听.有的老师在讲授布朗运动和扩散时让学生在显微镜下观察悬浮花粉微粒或在无风情形观察空气中的烟粒、尘埃都会看到微粒的运动,墨汁撒在水中会迅速扩散,并且温度越高,运动越激烈,扩散也越快,于是老师解释到我们学生看到的微小花粉或烟粒是它们的分子在做无规则运动,墨汁扩散也是因为墨汁分子在运动等等,当解释到花粉微粒为啥会在某时刻瞬间不动时是由于水分子静止不动,试想水分子怎么能在某时刻静止不动呢?把布朗运动与扩散现象说成是同一种现象;凡此种种漏洞百出的解释都是老师没有吃透教材出现的错误;还有个别教师实验课后不打扫卫生,不整理清洗器材,不爱护公共财物,实验过程中浪费现象严重,对学生不进行良好实验品格的培养,态度情感价值观教育缺失;不重视总结得失,课后没有反思,不写实验报告、作业批改不认真.
4实验器材保管使用不当管理混乱
有些砝码生锈影响测量结果,有些开关,滑动变阻器接触不良导致电路不通,有些电池电量不足影响实验效果,有些砝码不用镊子取用而用手拿取,天平上的游码不用镊子拨动,也是用手直接滑动,有些电流表、电压表接线柱螺丝松动接触不良,实验时电路虽然连接正确但是电流表电压表指针不动,学生会认为电路错误,造成误解.有的实验室管理员非专业人员,又不经过培训对物理仪器不懂,张冠李戴,经常发生仪器搭配不正确现象,仪器摆放不规范,制度不健全,没有器材更新更换计划,不重视实验室建设,学校买啥仪器就保管啥仪器,充其量就是一个保管员的角色,没有报损赔偿制度管理混乱;有的实验室管理人员由物理教师兼职,教学任务重无暇顾及实验室工作,有的教师不愿意承担实验室工作,认为学校对实验室人员划入后勤服务人员,在评职称评先进绩效考核等方面低人一等;有的实验室装备精良,先进仪器高端,仪器价值成本较高,装饰豪华成了应付检查和学校装饰门面的工具,长期不使用,或使用率不高,不打扫卫生仪器器材上面灰尘一层,白白浪费了很多财政资金.
5缺少必要的教学挂图
有些当年很好很实用的教学挂图,由于经常使用,存在破损现象,没有及时修理或更换,教学的直观性打了折扣.比如船闸教学活动挂图,在长期使用后,闸室闸门损坏,如果能及时修理或更换新挂图,配上多媒体动画,教学效果会更好.有的学校近几年购置的教学挂图、图片、光盘都很少,课堂上老师可选用的教具数量少种类单一.
6没有充分利用好多媒体教学
有些课件与教学内容联系不十分紧密,或者课件表达的意思不明显,对学生知识的生成意义不大,有些课件或视频资料突出趣味性,知识性不足,忽视对学生知识的传授,顾此失彼.有的老师课件多少年都一成不变,不修改也不增加丰富新的内容,没有时代气息,很不适应现代学生的认知理解能力,课堂没有吸引力.有些老师上课只会演示课件,课堂俨然变成了课件展示会,离开课件就束手无策不会上课.
7教师自制教具能力弱
部分教师不能根据学情、校情独立制作教学用具,只会使用现有的教学用具,不会开发利用周围资源制作适合学生实际情况的教学用具.开发创新能力较弱,很难辅导学生的课外手工制作,对于学校或上级举办的手工制作大赛也是疲于应付,不能保证工作质量.
8课外实践活动开展不正常
学校不重视课外实践活动,学生外出参观学习机会很少.物理源自生活又应用于生活,理论知识必须与生产劳动想结合,比如在学习水能利用时,可以组织学生就近参观水电站发电设备,聘请工作人员讲解发电流程工作原理,学习汽油机柴油机时,有些老师很少组织学生去汽修厂参观,学生只能在课堂上看到汽油机柴油机模型,缺乏真实感.
2.将物理现象回归生活
物理现象来源于生活.因此,教师要多引导学生发现和认识生活中的物理现象.通过对生活中常见物理现象的认识,使学生认识到物理学科的奇妙和伟大之处,建立起物理学习的热情和积极性.当学习新的物理理论时,可以通过生活中常见的物理现象入手,从学生的兴趣爱好和关注点出发,由浅入深,揭示物理现象的内在规律,使学生在不知不觉中获取物理知识.
3.小组合作
2新型教学模式的内容
2.1准备阶段指导教师讲授
指导教师讲授中学物理实验教学概论,让学生明确本课程的教学目标和学习任务,了解实验教学对中学教师的基本要求,强调实验教学的基本教学方法(特别是探究式教学法的一般流程).这一阶段是打基础阶段,一方面提高师范生的学习兴趣,一方面为师范生备课提供基本的理论基础保障.学生预习学生预习实验训练内容,初步设计实验教学方案.预习准备工作必须做充分,不仅要了解实验本身的操作注意事项,更要思考实验操作中可能出现的问题,了解该实验在中学物理教材中所处的地位,初步制定实验教学方案,找出有疑惑的地方,为后面的实验操作和集体备课做好准备.
2.2实验训练与集体备课阶段实验训练
指导教师从职前教师的角度设置问题,以任务驱动的方式引导学生自主探究.例如,中学生实验时在哪些步骤中容易产生错误,怎样使中学生避免这些错误,学生可能的提问以及你如何做答.通过设置类似问题,鼓励学生在实验探究过程中,不仅关注实验操作和数据的测量,更关注实验操作过程中出现的问题,思考中学生容易出现的错误和注意事项,同时加深学生对基本概念的理解.集体备课集体备课是指教师按照教学计划有组织、有准备、有目的地对某一实习内容进行讨论、形成共识,并生成一个统一的集体教案的教学活动[3],本研究将其设定为高师物理实验教学模式的一个环节,指参加实验的学生集体备课.学生进行集体备课时,每个学生都带着自己准备好的教学设计和有疑惑的问题,以说课的形式介绍自己的教学设计方案———包括实验教学目标、重难点、教学方法以及具体的教学安排等———然后让全体学生在教师的引导下对其教学设计方案进行积极的讨论,对教学设计思路提出问题和改进的意见,最后由教师进行总结,归纳修改意见,达成共识.
2.3教学训练阶段
教学训练阶段在物理实验室中进行.师范生完成实验操作和集体备课后,重新修正教学方案,在下一个课时进行试讲.学生可以充分利用实验室的器材资源.鼓励师范生扮演爱提问题的中学生,以考验试讲者的应变能力.试讲结束后进行互评,指出学生在试讲过程中出现的不足和改进方法,最后,由教师对这些讨论作出点评和总结.
2.4教学反思阶段
在完成教学训练之后,让学生在课后对教学进行反思,反思教学实践的实施情况和教学方案的设计情况,最终形成教学反思报告.教学反思的内容包括:实验器材准备阶段是否顺利,有什么经验总结;是否达到教学目标及程度;实验操作与示范是否熟练,规范、正确;对学生实验的组织与管理是否井然有序;学生的积极性和参与程度如何,如何改进;学生实验成功率如何,如何提高;学生常见实验故障和实验失败或误差大的原因,如何解决;学生在实验操作中存在什么样的问题,等等.
3新型教学模式的特点
3.1将集体备课融入到教学中
将集体备课作为在职教师专业发展最有效的方法之一,引入学生培养中.集体备课通过学生和教师间相互交流,碰撞出智慧的火花,有利于完善教案,使教学设计更加符合实际需求.将集体备课放在实验操作中,能够及时将实验操作中出现的问题拿出来集体探讨,有助于将实验操作与教学训练融合在一起,加深学生对实验操作规范的理解,针对经常出现的问题有直观的认识.
3.2以职前教师的角度看待学生
将学生当成职前教师来对待而不是单纯的学生.例如实验训练时,探究的主题要与中学课程有所区别,将主题引向一位教师应该研究的问题;集体备课让学生扮演教师角色,充分尊重学生的新想法、新思路,鼓励各抒已见.教学反思是体现学生主体意识的一种方式,让学生为自己的表现负责,保持自省的意识和作为未来教师的责任感和使命感.
3.3培养学生组织探究式教学的能力
探究式教学是中学物理新课程改革的基本教学策略,适用于实验教学,让学生掌握这一教学方法更是高师物理实验教学法课程的目标之一.将实验训练设计成探究性实验,设置探究主题,以任务驱动的方式让学生体验探究性学习的过程,从而了解探究性学习的基本流程,不仅有益于培养学生的探究意识,加深其对物理基本概念的理解,更有益于学生对探究式教学有更加深刻的认识,明白在教学中必须对探究什么、如何进行探究等问题进行交代.从而形成良好的探究式教学的组织能力和开放的教学理念.
1.大学生普遍接受过良好的基础教育,已经掌握了较为系统和完备的基础知识。他们往往思维活跃,善于创新,对于新鲜事物抱有强烈的好奇心,是开展研究教学的不二人选。
2.研究性教学兼顾实践性与前瞻性,与高校的课程设置有着较高的契合度。同时,高校内的各种教学设施为探究教学提供了良好的硬件基础,图书馆和校园网络等设备也为探究学习的实现提供了丰富的信息资源保障。
3.高校以“双师型”教师居多,具备开展研究教学所必需的人才储备。这些高校教师通常同时肩负着教学任务和科研任务,承担着各类课题,有着丰富的科学研究理论和实践经验。因此,在亲自向学生传授研究方法的同时,也有利于他们积累自身的探究教学实践经验[3]。
二、霍尔实验中的研究性教学
霍尔效应一直以来都是大学物理的传统实验课程,它得名于1879年在金属中发现电压的美国物理学家霍尔。以下将以霍尔效应为例,对研究性教学在大学物理实验教学中的具体应用进行探究。
1.实验中对霍尔元件的电路改进和保护。早前的霍尔元件由金属制成,由于霍尔电压过低而不具有使用价值。直到半导体技术的突飞猛进,才使霍尔元件在电池测量和自动控制等装置中得到了广泛应用。霍尔元件体积较小,其整体结构为一般为1.50mm×1.74mm。较为频繁的使用次数和脆弱的自身构造,使霍尔元件极易损坏,因此,对霍尔元件的保护就显得极为重要,这也是为传统教学所忽略的。电路上的设计改进将会大大提升霍尔元件的耐用程度。其具体操作如下:选取霍尔元件工作电流输入端中的一端,添加两根带金属夹的导线,使两个金属夹分别夹住保险丝的两腿。其中,保险丝采用直径为0.32mm、额定电流为1.1A的常用电流保险丝即可。然后在霍尔元件的电压输出端也实施同样的步骤,这样就能有效地保护霍尔元件。当激励电流误接入霍尔元件时,保险丝会烧断,霍尔元件就得以保存。经过本人对该霍尔效应实验的改进和反复验证,当0.1A的励磁电流接入到该装置时,保险丝会立即烧毁,从而确保了霍尔元件的完好无损,说明该设计是具有一定可行性的。其实验原理图如图1所示。实验结果证明,该设计确实起到了保护霍尔元件的作用,从而有效地维护了霍尔效应实验器材,对霍尔效应的物理实验教学起到了良好的示范。在进一步保证大学物理实验教学顺利进行的同时,也激发了学生创造的热情,提高了他们灵活运用所学知识的能力。
2.霍尔效应在螺旋管轴线磁场测量中的运用。在研究长直螺线管轴线上的磁场分布时,常常需要利用霍尔效应。在工作电流和励磁电流都得到固定的情况下,通过变换霍尔片在长直螺线管轴线上的位置,逐点获取霍尔电压,最后求得磁场大小。而在对这些数值进行分析时,为了实现模拟的数值在不同学科的实验中具有广泛适用性,需要借助一种多物理场模拟软件。这时学生就可以小组为单位,利用软件充分发挥主观能动性,实现自主探究。这也是新时代下的科技优势。如图2显示的就是理论计算、实验测量和数值模拟3种不同方法在进行螺线管轴磁场测量实验时得出的分布曲线。图中可以明显地看出,实验结果与理论计算更加一致。虽然模拟计算偏差较大,但利用它可以更直观简便地得到整个磁力线的分布,这正是数值模拟的优势所在。而这几种方法结果间的差异,也为今后的物理实验提出了新的研究课题。
二、培养学生的创新能力
实验教学是初中物理教学中的一个重要内容,实验也是组成物理学的一个很重要的部分,因此,要求学生动手做实验也是初中物理教学中一个不可或缺的环节。然而,在目前的初中物理教学中的普遍现状是,教师重点讲授理论知识,学生被要求做大量的习题,对于实验,则很少让学生动手操作,教师也是偶尔做做演示实验。这种状况对学生的全面发展有一定的影响。学生通过做实验认识物理科学,更符合人类探索自然认识规律的过程,可以让学生更清晰地更具体地认识物理事实,培养学生的观察力、动手操作能力。实验也可以培养学生实事求是的学习生活态度,激发学生对物理的兴趣。由于学生能参与其中,且体现学生的主体地位,进而可激发培养学生的创新能力。
三、综合素质的培养
通过让学生动手操作实验,把学生分为两人或者三人一组,在实验过程中,教师要注重培养学生之间在操作、问题解决方面的合作意识,培养锻炼学生的团队合作精神。通过让学生动手操作实验,也可以较好的培养学生的表达能力。例如,在做实验之前,教师可以让学生表述该实验的实验步骤、预期达到的实验目的;在做实验的过程中,学生遇到了问题,教师可以鼓励学生之间多做交流,互抒己见,或者向自己多提问,以加强口头表达能力;在实验结束之后,教师则以要求学生做实验报告的形式,培养学生的书面表达能力。通过加强教师与学生或者学生与学生之间的交流,既锻炼了学生的表达能力,又加深了学生对实验内容的印象,使学生获得较好的学习效果。通过让学生动手操作实验,也可以培养学生的自学能力,而自学能力的具备对学生今后的学习生活有很大的益处。
2改进演示实验
演示实验的目的在于使学生对物理现象有清晰的了解,启发思维活动,以便更好地培养学生学习物理的兴趣。
2.1改进演示实验,提高演示实验的可见度、收看率、成功率
只有清楚明显,可见度高的物理现象,才容易触动学生视觉,激发学习兴趣,启发思维活动,同时加强演示前的精心准备,使演示实验既然做了就必须成功,这样也有利于提高收视率,有利于提高课堂效果。磁现象演示实验“同名磁极相排斥,异名磁极相吸引”,课本中实验简单但效果不明显,学生也不易观察,成功率不高。我们可以把它改为将两磁铁分别固定在两小车上,小车置于光滑的水平面上静止,且两车保持一定的距离,撤去外力后,可以看到两车的运动方向,改变磁极重新演示。这样显然提高了实验的可见度、收看率、成功率。
2.2将一些演示实验改进为学生分组实验
这样做能为学生创造多动手实验的机会,还可以提高实验的可见度,活跃课堂气氛。例如在进行“电流磁场”这一课题教学时,把教材中演示奥斯特实验安排给学生分组做,实验器材简单:一节干电池,一根导线,一个小磁针,实验时用导线将电池的正负极联通(要立即断路),而将小磁针置于导线某一段的附近,可看到小磁针偏转,在导线周围的不同位置或改变电流方向时,小磁针的偏转方向也随着改变,这个实验现象明显,学生易于接受。比起由教师演示效果要好的多,通过学生自己动手做实验,对电流周围存在着磁场以及磁场方向和电流方向有关的知识也确信无疑了。
3将验证性实验改为探索性实验
探索性实验有两大特点:一是以探究物理规律并培养实验能力为目标;二是可以充分体现课堂教学以“学生为主体、教师为主导”的原则。对好动脑的学生来说更能引起他们的求知欲,同时可以培养学生观察、探索、研究、独立获取知识的本领。例如在做决定导体电阻大小因素的实验时,可以让学生去探索导体的电阻在温度不变或变化不大时,导体的电阻可能会和哪些因素(比如长度、横截面积、材料等)有关,有什么样的关系呢?学生可以探索去保持其中两个量而改变另外一个量,在探索中最后得出结论,同时也增加了他们的成就感。
二、初中物理实验教学的思路
(一)探索式实验的教学方法
传统的初中物理实验教学方法中,教师一般是课堂实验教学的主体,学生根据教师的实验思路进行观察与思考,直接参与到教学实验活动的机会很少,造成学生的动手能力比较弱,不利于学生创新能力的培养。在以教师为主体的课堂中,如果将演示性实验教学活动改为探索性实验教学,给学生更多的动手操作机会,发挥学生的主体作用。比如,在初中物理教学中实施“阿基米德原理”教学时,在讲授浮力的大小与相关联的因素时,教师给学生思考的时间,是否与深度、密度、形状有关呢?学生可进行想象,培养学生的自主思考能力。
(二)多做教材中没有的实验
现在初中物理教学中,实验教学几乎在书本能够找到,但在实际的教学中,教师可以增加实验教学课时,扩展实验教学主题。在初中物理实验教学中,要举一反三,增加实验教学活动的目的就是为了提高学生的思维能力和扩大学生的知识面。物理实验教学的器材比较多,可以以实验室的设备作为器材,也可以自备实验器材,甚至把我们日常生产生活中所使用的物品作为实验器材。事实说明,一个优秀的学生对物理现象很感兴趣,具有很强的悟性。物理学习比较差的学生,不是智力的因素,而是缺少对物理知识的了解。因此,作为物理教师,其主要的教学目的是尽自己最大的能力在课堂上给学生展示丰富的物理现象和物理情景。
(三)提高实验教学的自主性,突出教学的“新颖”
在初中物理试验教学中,为了提高学生的自主创新能力和独立思考能力,有必要给学生留充分的思考空间。在实验教学中,充分发挥学生的主观能动性、积极性和主动性。在发挥教师指导作用的基础上,尽可能地让学生独立地选择实验教材,正确地进行实验操作,完成实验步骤,独立地完成实验结果,并提出问题,特别是提出新颖的问题,体现了学生的自主创新能力。
(四)创新思维的培养
在初中物理教学活动中,教师不仅要提高学生的智力,而且要培养学生的思维能力,应该把培养学生思维能力放在首位,才能培养学生的创新思维能力。在初中物理实验教学中,学生创新思维能力的培养可以设置创设情境,激发求新求异,引导学生进行发散性思考,扩展学生思考的视野。创新思维要求学生多方面、多角度和非常规性思考。学生思维是创造的起点,是学生善于思考和乐于思考的催化剂。因此,在初中物理教学中,教师要通过各种手段激发学生思考的兴趣,培养思考的能力,养成思考的习惯,在思考中提出科学、合理和独特的方法。
三、提高初中物理实验教学效率的建议
(一)教师要以身作则
初中教师在物理实验教学中发挥着重要的作用,要从根本上解决物理实验教学的方法,开展学生对物理知识感兴趣的教学活动,以便提高学生学习物理知识的兴趣,这样可以发挥教师的引导作用和学生自主学习的能力。另外,学生可根据自己的爱好和能力选择不同的实验内容,做到因材施教,这样有助于调动学生的主动性、积极性和自觉性,有助于学生智力的开发和个性化发展,同时促进了学生对理论知识的学习和接受。
二、把部分演示实验改变为师生协同实验.
在传统的物理实验教学中,课堂演示实验一般以教师为主体,学生仅仅是旁观者,没有直接参与,不利于学生探究能力的培养.而将物理演示实验改为师生协同实验,让学生充分地动脑、动手、动口,能够发挥学生的主体作用.教师可边提出问题,边指导,学生进行实验,在实验中学生得出的结论有可能与应得的结论不吻合,经过教师的指导,学生反复实验,直到实验成功,让学生在主动否定自我和超越自我中得到能力的提升.
三、重视探究实验.
实验1:在废弃的空饮料瓶侧壁不同高度的地方用钉子钻出上、中、下3个小孔,先用手指堵住小孔,往里面倒满水,然后松开手指,可以观察到水从3个小孔中分别流了出来,其中最下面的小孔流出的水喷得最急、最远,上面小孔流出的水喷得最慢、最近。实验证明,液体的压强随深度的增加而增大。
2.探究液体压强规律。
实验2:把废弃的空饮料瓶(较柔软的)盖子打开,正立着逐步伸入水中,观察到空饮料瓶向内凹陷,饮料瓶发生了形变,伸入水中越深,饮料瓶凹陷越大。实验证明,液体内部在各个方向上都有压强,压强随深度的增加而增大。实验3:把废弃的空饮料瓶侧壁同一深度不同的方向刺好几个小孔,把空瓶插入水中,发现外面的水从各个不同方向的小孔向瓶入。实验证明,液体内部向各个方向都存在压强。把废弃的空饮料瓶侧壁不同深度同一方向扎好几个小孔,发现外面的水从各个小孔向瓶入,上孔射入又近又慢,下孔射入又远又急。实验证明,液体内部存在压强,液体的压强随深度的增加而增大。实验4:在废弃的空饮料瓶不同侧壁上的同一高度扎好几个小孔,先用手指堵住小孔,最后给瓶里充满水,再松开手指,瓶中的水会向外喷向不同的方向,但喷射的距离是相同的。实验证明,同种液体在液体内部的同一深度处液体内部向各个方向的压强是相等的。实验5:用橡皮泥将饮料瓶侧壁扎有的几个小孔堵住,将空饮料瓶装满红色的浓盐水(目的是使效果明显),再把装满红色浓盐水的塑料瓶插入盛水的水槽中,使瓶内外的液面相平,再把橡皮泥同时拔出。结果显示,饮料瓶里红色的浓盐水从各个小孔向瓶外射向水槽中的水里。实验证明,液体内部的压强和液体的密度有关系。
3.探究液体压强特点。
实验6:将一饮料瓶去底,在底部包上橡皮膜并用橡皮筋系紧,向内部灌水,可以看到橡皮膜向外凸起,说明液体对容器底部有压强;不装水,将橡皮膜的一端压入水中,橡皮膜向内凹陷,实验证明,液体内部存在压强,当向饮料瓶内加水到与外面水位等高时,橡皮膜又会变平,这说明液体内部同一深度处的压强相等。
4.演示帕斯卡定律。
实验7:在废弃的空饮料瓶侧壁不同地方用钉子扎4个小孔,打开瓶盖,用手按入水中使其充满水,再拧紧瓶盖,用手挤压饮料瓶,会观察到从4个孔中射出来的水的射程是相等的。实验证明,加在密闭液体上的压强能够按照原来的大小使液体向各个方向进行传递。
二、设计与液体压强有关的实验,进行小制作、小发明实验
8:自动浇花。将盛满水的饮料瓶连接一个打点滴的带开关的细管,悬挂在花盆上面,通过开关控制滴水的大小,在重力及液体压强的作用下,水滴长流,保证主人不在家的几天里水能自动浇花。通过这个小实验能解决生活中的一些小问题,启发学生进行小制作、小发明。实验9:水帘实验。在废弃的空饮料瓶中装满水,并在侧壁扎上几个小洞,打开瓶盖,可观察到有水射出,这说明液体内部在各个方向上都有压强。当饮料瓶盛满水拧紧瓶盖后,在侧壁不同的方向扎几个小洞(直径小于2mm),水并不流出来。当用手拧松瓶盖时,水就从所扎的小孔向外射出来,形成美丽的水帘。
2全景式实验教学
所谓“全景式实验教学”是指实验教师在授课时,先将实验过程完整演示,然后将实验步骤分解开来,再将每一步骤的操作方法和其涉及的知识点融合起来讲解。整个实验的每个环节都完全呈现在学生面前。对学生开放实验室,仪器设备与实验项目也全面开放,为学生主动学习创造一个良好的环境氛围。借助学院物理实验室这个平台,鼓励有兴趣的学生积极参与各种创新实验活动。争取在这些学生里“多中养优,优中选精,精中培才”,让其中的优秀人才,能够独立的设计实验,解决实验中遇到困难,对实验数据进行科学合理分析,进而得到实验结论发表出来,让学生在掌握科学知识和技术的同时,体会到成功。
3以引导型教学为主,传统教学为辅
在探讨如何开设研究创新型实验的过程中,我认为传统的讲授法、问答法和示范实验操作的方法不能完全适应新的教学需要。必须采用新的教学方法,我个人提出“以引导型教学为主,传统教学为辅”。
(1)举办新知识、新技术讲座。让学生了解物理学领域里的某些研究动态;再介绍和讨论本领域的一般研究方法和规律。既向学生普及了物理学科的最新进展,又能激发学生的兴趣和创新意识。
(2)分组讨论。根据各兴趣小组的实验项目,教师要引导学生检索、查阅文献资料和工具书。阅读相关文献,锻炼学生检索文献资料,分析与评价别人研究工作的方法与成果,从而收获知识或得到启发。
(3)选择创新性实验内容。考虑到独立学院学生基础知识较差,在选择创新性实验内容时要严格谨慎,不能过难,以免因为达不到预期目标而打击了学生的学习热情。刚开始应由教师提供一些相对简单,容易达到实验预期效果的实验题目供学生选择,而后逐步提出有难度的选题,同时要引导学生学会把握选题的原则和要求。或者也可以让学生提出课题,然后由教师进行指导。选题最好与新知识、新技术相结合,使实验带有一定的实用性。通过这个阶段锻炼学生选择创新性实验的能力。在教师的组织下讨论,逐步制订和完善实验的目标和方法。
(4)创新性实验过程中。考虑到我院物理实验室现有条件和学生基础差的实际情况,特别是学生在具体的创新性实验初期,教师一定要多方引导和帮助。在教学组织上合理安排,可以推行一组一题,并跟踪协助,及时给与学生指导,启发分析,对学生取得的阶段性进展给予鼓励,使学生成为实验的主体,加强其主动意识,培养学生创造能力和创新精神。
(5)总结实验成果。学生总结实验数据和结论,写出实验报告或论文,由学院的专业教师进行评选,给出成绩与评估。选出其中优秀的实验成果加以进一步指导,争取能够发表或申请专利。
独立院校学生在创新性物理实验中可能会遇到的主要问题有:
(1)学生基础知识较差。这是制约我院学生进行创新性实验的一个主要因素。因此,参与创新性实验的学生,要在指导教师的帮助下,提前补充相关知识,阅读参考书,多学多问,做好知识储备。
(2)物理试验室现有设备的欠缺。由于各种客观因素,独立学院的实验设备大都是只能进行验证性实验,我院准备克服困难添购新型设备,用于学生创新性实验。
(3)实验初期学生无从下手。对此,我们要求参加创新实验的学生必须预先做好充分的知识准备,了解实验内容和方法,明确实验意义,让他们积累知识和产生兴趣。如果仓促进入实验室,缺乏相关的基础知识和兴趣,此后开展实验就非常艰难。做好前期准备工作后,学生就可以根据各组所选实验项目,进入实验室熟悉仪器和设备。并在此过程中提出自己的实验方案,与教师和同组同学进行可行性讨论。实验进行过程中,要注意到教师和学生各的角色和分工。学生是主体,教师只能是主导。让学生自主选定课题,调动他们的积极性,有利于培养学生的创新精神和创新能力。充分发挥学生的自主能力,锻炼他们分析和解决实际问题的能力,以期收到良好的教学效果。但是,学生发挥的主观能动性往往是不够的,还需要导师的有效指导。也就是说指导教师是协助学生解决在创新性实验中遇到的问题,使学生能够正确顺利进行实验活动的助力,而非主力。
二、小组合作法进行探究教学
在探究教学时进行小组合作,可以培养学生的发散思维能力和创新能力,还有助于学生学会团结协作。在进行小组合作的探究式教学的时候,学生不仅要注重理论研究,还要注重科学探究的协作模式,小组分组时尽量保证每个人可以负责适合的相应岗位,充分发挥其积极性参与探究教学,进而更好地学习物理知识,提高独立的思考能力、创新能力和团体协作意识。与此同时,老师应该意识到学生的探究精神和创新能力并非天生,而是需要后天培养的,老师要重视对学生这些方面的培养,才能是学生达到更高效的学习。比如,进行机械能守恒定律的教学时,为了帮助学生进一步揭晓其规律,老师可通过设计DIS实验,对学生分小组进行试验,观察摆锤运动过程中的机械性能的变化,分析机械能守恒规律。通过实验学生发现,动能与势能反相关,当势能减小,动能增加,而机械能始终逐渐减小。学生就会有疑惑,为什么机械能会一直减小?进而会有更进一步探究的兴趣和热情,分析实验数据发现,机械能的减小都相当接近零,有学生想到可能是由于空气阻力的影响,此时老师可以引导学生做进一步的实验来证明。因为DIS实验中空气阻力太小,所以不适合用于研究空气阻力因素的影响,如果把阻力作用加大,比如让小车顺着粗糙的斜面向下滑动,对整个过程中小车的动能、势能和机械能的变化进行记录。通过分析实验数据可知,在小车滑下的过程中势能减小,动能增加,机械能也减小,机械能不守恒,表明阻力可减小机械能的猜想是对的。这种探寻答案的过程,很好地展现了物理学科的探究思想,同时让学生在动态立体的实验过程中学习,有助于学生形象化地理解实物理知识,加深记忆,有利于学生发散思维,开拓创新。
三、开展创新性实验