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随着教育技术的发展,教育方式发生了较大的变化,这对学生的学习方式产生一定的影响,其中一种学习方式就是微课,将知识的学习转化为教学视频,然后辅助相关文字解释,提高学生对知识学习的兴趣,尤其是在物理实验教学中,这一方式能够达到更好的效果,通过微课模式将物理实验知识及操作方式加以优化,使得物理实验提高有效性。
一、微课程通过再现实验情景,提升学生对实验的掌握能力
在物理学习中,包含着大量具有抽象性的实验内容,这与物理研究的内容具有密切的关系,物理学中的较大部分是研究物质的结构、相互作用及运动的规律等,而这些知识又离不开具体实验,由此在物理教学中,要通过实验方式加以学习,传统物理教学中,由于教育技术及设备的缺乏,教师对物理知识的教学只能采取简单的口头讲述或者在有限的条件下模拟物理实验,从而使得学生对物理实验的学习没有获得较好的效果[1],而现在的微课则可以改变这一状况,帮助学生在物理实验学习中有所获。如探究对摩擦力的影响因素的实验中,由于摩擦力的基本概念通过文字加以描述,学生是难以感受到的,而通过实验方式解释其中的原因,使学生更深刻地了解这一知识点,教师可以通过微课的方式将实验过程录制下来,从而使学生在观察实验的过程中认知与理解摩擦力。在这一实验中,需要使用的原理是摩擦力大小是与接触面承担的压力及粗糙的程度有关,然后通过具体实验步骤呈现出它们之间的具体关系,由此学生可以通过具有动态性的实验的观察与理解,便于学生理解摩擦力与其接触面的粗糙程度有关,即接触面越粗糙,摩擦力越大(在压力相同的情况下);在粗糙度相同时,压力越大,则摩擦力越大[2],通过微课的方式便于学生对这一关系的理解。
二、微课在物理实验中能够满足学生的个性化的要求
由于物理知识学习中出现许多实验内容,对初中学生学习而言是一个较重要的部分,因此教师需要对物理实验知识进行优化,主要体现在物理实验教育方法中,通过微课的方式提升学生对物理实验课堂的兴趣,从而使得物理实验知识在形象化及生动化的方式中传达给学生,进而帮助学生提高对物理实验知识的兴趣,同时微课在学习环境方面体现出较好的优势,学生可以不受时间、地点及空间的限制[3],从而利用一切时间学习物理实验的知识,让学生因进行实验操作或者掌握实验中的内容而取得较好的效果,如在初中物理学习中,有一些知识是学生难以接受的,而学生不能较好地解释其中原因,从而使学生个性化的学习要求难以得到满足。微课可以解决这一问题,如真空中是否能够传声,解释可以借助微课方式通过具体实验及推理法展示其原因,将闹钟置于密封玻璃罩中,当抽走空气时,闹钟的声音变小,推理出真空中不能传声,而学生可以在观看视频时模仿实验操作。
三、通过微课提高学生对物理学习的自主性
初中生在物理学习中需要加强对自主学习能力的培养,即学生能够主动地发现、研究及解决物理中的问题,这种自主学习能力不仅对学生学习物理实验产生积极的作用,而且对学生学习其他学科具有重要的作用,因此在物理实验教学中,教师可以借助微课方式达到这一目的,如教师在讲授平面镜成像的原理时[4],可以将整个实验过程通过一定设备及制作方式录制成为微课的形式,然后将其上传至学习平台,从而供学生自行下载学习,然后学生在自学过程中模拟实验,或者对这一实验的内容进行思考,在实验指导下使得学生解释其原因:对光的反射这一定律的运用,在反射光线、入射光线及法线这三者处于同一水平面上,而反射光线、入射光线则分居于法线两侧,从而得到反射角与入射角之间相等的关系,通过这一实验的学习,学生可以模拟实验,从而解释平面镜中成像的原因。但是需要注意的是,在平面镜中形成的光线是通过延长线所得的,因此,平面镜中形成的图像是虚像,它与物体大小及距离是相同的。通过这节知识的学习,对学生形成自主学习能力具有重要的意义。
把微课这一新型教学模式应用在初中物理实验教学中,可以帮助教师在物理实验课教学中提高有效性,还可以使物理实验课在教学中得到较好地创新,不断丰富物理实验教学模式,从而使得初中生在这一学习方式中获得更好的物理实验知识;再者就是微课以其短小精悍及能够实现移动学习的目标,而获得初中学生的喜爱,尤其物理实验教学中,能够带给学生耳目一新的感受,从而使物理实验课题不再那么死板,同时通过这样的方式帮助提高初中物理实验课的有效性,因此微课方式在初中物理实验课中可以大力推广与应用。
参考文献:
[1]王玉龙,陈奕如.我国中小学微课开发与应用现状的内容分析研究――以中国微课网的微课资源为例[J].中国远程教育,2015,04(30):56-62.
科学方法是连接知识和能力的纽带。“掌握一种科学方法胜过解答十个问题。”对研究方法的学习和考查体现着一种新的教学理念,同学们只有真正掌握了研究方法,才能有效解决实际问题,真正提高自己的创新意识和能力。
《新课程标准》要求,在突出科学探究内容的同时,重视研究方法的指导,使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步领悟到科学研究方法的真谛。因此初中物理论文初中物理论文,考查研究物理问题的方法,成为当前和今后中考的热点。
初中物理常用的研究方法有:控制变量法、等效替代法、转换法、推理法、模型法、类比法等。
一、控制变量法
所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题。控制变量法是中学物理中最常用的方法,也是中考出题最多的方法。
在初中物理课本中,应用这种方法的实验有:
理想斜面实验、探究力与运动的关系、探究影响滑动摩擦力大小的因素、探究影响压力的作用效果的因素、探究影响液体压强大小的因素、探究影响浮力大小的因素、蒸发的快慢与哪些因素有关、探究影响滑轮组的机械效率的因素、探究影响动能大小的因素、探究影响重力势能大小的因素、探究影响导体电阻大小的因素、验证欧姆定律、探究影响电流做功多少的因素、探究影响电流的热效应的因素、探究影响电磁铁磁性强弱的因素、比热容概念的引入等
二、等效替代法
在物理实验中有许多物理特征、过程和物理量要想直接观察和测量很困难,这时往往把所需观测的变量换成其它间接的可观察和测量的变量进行研究,这种研究方法就是等效法。
等效替代法是常用的科学思维方法。等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的。它们之间可以相互替代,而保证结论不变。等效的方法是指面对一个较为复杂的问题,提出一个简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,从而将问题化难为易,求得解决。
初中物理课本中应用这种方法的有:
1、探究平面镜成像特点时用另一支蜡烛在玻璃板后面去等效像2、等效电路 3、串并联总电阻 4、多个分力与合力等效 5、物体的重心等论文参考文献格式。
三、转换法
对于不易研究或不好直接研究的物理问题,而是通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果间接研究问题的方法叫转换法。
初中物理中应用了这种方法的有:
1.研究物体内能与温度的关系(我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化);
2.在研究电热与电流、电阻的关系时,将电热的多少转换成温度计液柱上升的高度;
3.我们在研究电功与什么因素有关的时候,将电功转换成砝码上升的高度;
4.在我们回答动能与什么因素有关时,我们将动能转化为小木块在平面上被推动的距离,距离越远则动能越大。
5.证明声音是由振动产生的,敲击音叉后放入水中,水花四溅。
注意:等效法与转换法很相似,它们的区别是“等效替代法” 中相互替代的两个量种类相同,大小相等 ,而“转换法”中的两个物理量有因果关系,并且性质往往发生了改变如
转换法: 电流大小用灯泡亮度体现; 磁场的强弱用小磁针偏转的幅度体现
等效替代法: 分力相叠加是合力 ;小石块体积用排开水的体积代替
四、理想模型法
实际现象和过程一般都十分复杂,涉及到众多因素,采用模型方法可起到简化和纯化的作用.忽略次要因素,从复杂事物中抽象出理想模型,合理近似的反应所研究事物的本质特征,这种研究问题的方法叫理想模型法.
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1.光线(光线是看不见的,我们使用一条看得见的实线来表示,就将问题简化利用了理想化模型)
2.磁感线
3.电路图是实物电路的模型
4.力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。
5.实验室常用手摇交流发电机及挂图来研究交流发电机的原理和工作过程
6.研究连通器原理时用到液片模型。
7.研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模型。
五、科学推理法
推理法是根据已知物理现象和规律,通过想象和推理对未知的现象做出科学的推理和预见.推理法是在观察实验的基础上,忽略次要因素初中物理论文初中物理论文,进行合理的推理,得出结论,达到认识事物本质的目的。理想实验是研究物理规律的一种重要的思想方法,它以大量的可靠的事实为基础,以真实的实验为原形,通过合理的推理得出物理规律.
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1、声音不能在真空中传播用推理法得出
2、研究物体运动状态与力的关系时,推理得出惯性定律。
六.类比法
类比法是指将两个相似的事物做对比,从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有相应性质的方法.类比法在物理中有广泛的应用。所谓类比,实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理。它是根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。在物理教学中,类比方法可以帮助理解较复杂的实验和较难的物理知识。
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1、用水流类比电流 2、用水压类比电压 3、用水波类比声波 4、用太阳系的结构类比原子的结构。
目前,初中物理实验仍然存在着重结论、轻过程的现象.教师只有充分挖掘实验素材,开齐、开足实验课,让学生亲身经历科学探究的过程,才能让学生体会到学习物理的乐趣,从而调动学生学习物理的积极性.
如何开发、拓展初中物理实验课程?1.设计的实验要有如下特点:(1)“同步性”.按每一节的教学流程来编写的;(2)“实效性”.就是为了把每一个实验做好;把每一节内容学会;让学生学会科学探究的方法.教师要充分挖掘实验素材,以演示实验、学生实验为主,家庭小实验为主要补充,围绕教学的每一个流程,开发出和教材同步的实验校本课程.为了让学生树立实验的意识,教学中采用“问题引领,实验探究的教学模式”,把每一个实验做好,使学生觉得学习物理是一种乐趣、一种享受.2.特色做法:(1)让物理习题“实验化”.(2)变“书面作业”为“动手、动脑的实验性作业”.尤其对学困生,教师可以布置一些简单的实验性的作业,使其体会到实验的乐趣,可能就成为转化学困生的突破口.(3)设计丰富多彩的实验内容,激发学习兴趣.主要设计以下栏目:①小制作;②想想做做;③动手动脑学物理;④趣味物理.(4)加强拓展性实验的研究.以新课标编排的顺序,基本上和教材同步,让验证性、测量性、延伸性实验并存.验证性实验.如,阿基米德原理验证浮力大小和排开液体重力的关系.测量性实验.如,用三种方法测石块浸没在水中时所受的浮力.延伸性实验.通过拓展性实验,拓展学生的视野,培养学生动手、动脑学习物理的习惯,提高学生的创新能力.(5)开发初、高中物理实验衔接课程.近年常出现初高中物理知识衔接内容的考查.
怎样落实物理实验校本课程?以实验课程为依托,以课堂为主阵地,以家庭小实验为有益的补充.加大实验力度,为学生创造尽可能多的实验机会,并且运用激励机制,让学生爱做、会做实验.1.实验方法科学化.加强实验方法的指导.教给学生学习物理的常用方法,如控制变量法、转换法、理想模型法、推理法、等效替代法等.还要教给学生科学探究的基本环节:提出问题;猜想和假设;设计实验;进行验证与收集数据;分析与论证;评估、交流和合作.也可以通过“实验微课”“翻转课堂”等形式,加强对学生的实验指导.让实验探究科学化、实效化.2.实验形式多样化.让小实验走进大家庭,是开发初中物理“魅力”实验课程的最大亮点.初中阶段的实验80%以上可以设计成家庭小实验,经常举办一些家庭小实验大赛活动,激发学生学习物理的兴趣.3.实验内容“多样化”.教师要深入研究教材,挖掘教材中的实验内容.既包括课本上的演示实验、学生实验,又包括想想做做、想想议议、小制作、小发明、科技小论文、实创新、动手动脑学物理、趣味物理等.4.实验机会“最大化”.开放实验室,增加学生实验次数.课标要求的学生实验一定要做好,并为每个学生提供均等的实验机会,变“演示实验”为“学生分组实验”.建立教室的“物理实验角”,让教室的每一个角落成为学生实验的平台.还可以把演示实验器材多留在教室几天,让学生有尽可能多的实验机会;发扬盆盆罐罐皆实验的精神,让实验作业不再流于形式.5.实验教学同步化,实验教学常态化.以实验校本课程为依托,加强物理实验教学的研究.精心备课,围绕教学目标中的核心问题,设计几个“问题串”,再从新课的导入、概念的引入、难点的突破等环节设计几个“实验串”,让“问题引领,实验探究”的教学模式高效化,并且具有可操作性.
活动育人,措施激励,优化实验效果.1.建立物理实验兴趣小组.每小组选出两人组建物理兴趣小组.利用闲暇时间,举办小实验、小制作、小发明、科技小论文等活动.选出班里的物理实验“小能手”,使学生体会到科学探究带来的乐趣.2.举办实验技能大赛.可以对某个学生实验,也可以针对某个物理问题进行探究.包括演示实验、学生分组实验、创新性实验设计、自制教具等项目.3.组织学生开展一些丰富多彩的实验活动.比如,举办实验手抄报,包括设计型、拓展型、学习方法指导报;画出每一章的实验知识树;举办科技作品展活动;举办《物理就在你身边》征文比赛.每月举办一次,展示学生的实验、科技成果,培养学生的创新能力.4.建立学生实验成长档案,评选实验之星.对课堂上学生实验时的表现,学生的家庭小实验图片集,实验报告的完成情况等,进行量化打分,选出实验学习之星,并将实验成果纳入学生综合素质评定之中.
总之,通过丰富多彩的活动,激发学生学习物理、科学探究的兴趣,让实验成为学生学习物理的一种习惯,使实验学习“常态化”.
在物理学习中,我们常常会遇到一些摸不着与看不见的抽象化的微观现象,当我们对其运动等规律进行研究时,则可以通过转换法将其转化为我们所熟悉的、摸得着、看得见的宏观现象,然后对其进行认知.如电流的存在、分子的运动等.在动能与何因素相关的回答中,学生会回答:平面上小球,其滑动越远,动能则越远,即把动能大小变为小球运动远近.这都是运用了转换法的科学方法.
例如,分子运动的研究,分子运动是摸不着、看不见的,不容易研究,而科学家则是以墨水的扩散现象的研究来认识这一内容的,这一方法则于科学上成为转换法.
在学习中,学生遇到如下研究问题,也可运用转换法进行解决:①电流是看不见且摸不着的,当判断电路中是不是存在电流时,可利用电路中灯泡能否发光进行确定;②通过磁感应线对磁场问题进行研究;③在电流与电阻、电压之间的关系研究中,首先让电阻保持不变研究电流和电压之间的关系,然后使电压保持不变研究电流和电阻之间的关系;④电流的研究,可将其比喻成水流;等等.
二、把握类比法,启发学生对知识进行比较与联系
在学习抽象化的物理量时,因难以理解,教师有时会拿出学生比较熟知的、看得见的、与其类似的量加以对比,以帮助学生学习.
例如,电流形成的教学,教师则可用学生所熟知的水流展开对比,进而获得结论:电流形成的原因是电压的作用.在教学电学知识时,教师可引导学生进行联想:水在水压的迫使下而沿一定方向流动,水管中则形成水流. 展开类比,自由电荷在电压的迫使下而定向移动,电路中则形成电流;抽水机是水压的提供水装置,当水流于涡轮经过时,所耗水能则转为涡轮动能.展开类比,电流于电灯中通过时,所耗电能则转为内能.
同样的,在分子动能的学习中,可类比于物体动能;在功率的学习中,可将功率类比于速度.
三、注重推理法与理想化物理模型,引导学生掌握知识
推理与模型建立
推理法即以逻辑推理法来说出因果关系获得结果的一种方法.通常我们对某一观察现象加以解释时就是在展开推理,抑或作出推论.在物理学习中,通过合理推理可以揭示出规律本质.如“真空能否传声”、“牛顿第一定律”的研究等.
在物理学习中,其现象与过程通常较为复杂,涉及的因素较多,通过模型法可以简化与纯化物理学习与研究.但在简化后,其模型必须体现原型中反映的知识与特点.同时,模型法的灵活性是较大的,每一模型有其限定的运用范围与条件.在初中物理课本中,有些知识采用了这一方法,如求液体对某一容器底的压强,可选一液柱为研究对象进行简化,简化后物理模型仍保留原特点与知识.
四、注重积累法与放大法,帮助学生观察实验现象与效
果
在科学方法中,积累法也是比较常见的一种方法.在微小量的测量时,可把一微小量进行积累而得到较大的量.如对一张纸厚度的测量,可先对一百张纸的厚度加以测量, 然后把结果除以100, 会让测量结果与真实值更为接近.这一策略就是运用了积累法.此外,测量导线直径、每次心跳的时间、一张邮票的质量等,都可以利用积累法完成.
在物理教学中,有些实验现象虽能看见,却不清晰,这时我们需将其效果加以放大,然后展开研究.这一方法称为放大法.
例如,对于声音的震动,常常难以观察,我们可借助小泡沫放大其现象.
又如,压力作用于玻璃瓶,在观察中,可把玻璃瓶形变导致液面变化进行放大,使其成为小玻璃管的液面变化.
一、力学实验的整合复习
为初中物理的重要组成部分,力学知识包括力的概念、力和物体运动的关系、机械功、机械能等.与力学有关的初中物理实验在实验器材、实验探究方法、实验探究过程方面存在着一些相似之处,如很多力学实验都需要用到斜面、小球、小车、小木块等实验器材,因此,初中物理教师在开展实验复习教学时可以根据实验的相似点整合力学试验,以便学生更加全面高效地开展力学实验复习[2].例如,教师可以对“影响动能大小的因素探究”、“牛顿第一定律探究”、“影响重力势能大小的因素探究”这三个力学实验进行整合:首先,教师可以指导学生开展“影响动能大小的因素探究”实验,实验需要用到斜面、小球、木块等实验器材.其次,在原有实验器材的基础上进行适当增减,引导学生开展“牛顿第一定律”探究实验,要求学生设计实验图,并提出问题:可否利用“影响动能大小的因素探究”实验中使用的实验器材设计实验探究影响重力势能大小的因素,为什么?对于该问题,在教师的指导下,学生很容易想到小球从斜面上滚下的过程中重力势能转化为动能,因此,探究影响动能大小的因素就等于是研究影响重力势能大小的因素.这样就可以替代传统的“打桩”实验来探究重力势能,给学生一种耳目一新的感觉,有助于提高学生的实验探究兴趣.通过整合相似的力学实验,可以帮助学生更加全面深入地理解力学知识,掌握知识之间的关联和区别,同时可以让学生深入探究实验,掌握转换法、控制变量法、推理法等实验方法,从而有效提高初中物理力学试验复习教学效果.
二、热学实验的整合复习
过去物理实验时,教师总是让学生预先知道实验的目的、原理以及最后的实验结论,要求学生背熟实验步骤后才能用固定的实验器材按部就班地进行实验,学生根本不考虑为何要这样做。在素质教育与新课程标准实施的今天,探究实验越来越被人们重视,这种探究实验的一般程序是:“发现问题提出假设设计并进行实验记录实验现象、数据分析归纳、获得结论评估与交流”。与验证实验相比,其优点是激发学生的学习兴趣、提高学生的创新精神。例如,在探究《声音的响度与什么因素有关》这一实验时,我先提出问题让学生猜想,然后放手让学生去结合书上给出的实验设计方案完成实验并让学生思考几个问题:①音叉的振幅不易观察,我们通过什么方法能比较出其振幅的大小?②这一实验中我们应观察什么?如何记录实验现象?③你还能设计哪些不同实验进一步来探究这个问题?最后同学们很好完成了本探究实验,并设计出了几种新的探究方案,而且还学到了一种科学的方法“转换法”——观察乒乓球弹起的幅度来推理不易观察的音叉振幅。因此,用物理实验教学不能仅仅停留在实验的层面上,要创造性地去探索和发现。
二、用身边之物创新物理实验
物理也是一门与生活实际紧密联系的科学。它渗透在日常生活的各个方面,如走路、骑车、照镜子……这些看起来随意的日常生活,其实都包含着许多物理知识,这为学生学习物理提供了大量的生活经验背景。在物理实验教学中,如果能巧妙地运用学生生活用品,自己的身体等进行实验,它比“正规实验”更富有亲切感,更贴近学生的生活实际,从而激发学生的学习兴趣,唤起学生的学习动机,深刻理解所学的知识。如用铅笔和橡皮泥探究压力的作用效果,用雪碧瓶探究液体压强与深度关系,用两手掌相摩擦感觉发热可探究“做功可改变物体的内能”;等,这样开展实验有利于使学生明白物理就在身边,与生活息息相关。而且通过这些课本上没有出现的器材来实验能启发学生的创新思维、培养学生的实践能力,也能为学生今后开展创新实验提供了物质保障。
三、应用物理实验结论的延伸引导学生创新
掌握知识的最终目的是应用知识解决实际问题,从而进一步巩固和延伸所获取的知识并向知识与技能的深度、广度作更进一步的探索。如通过实验探究获得了物态变化的规律后,及时向学生介绍了“神州飞船”发射中应用到的抗高温材料、“热管”技术等,同时我又启发学生进行创新联想“假如你是一位建筑师,你如何运用所学的物理知识使你们的居室一年四季保持舒适的温度呢?”同学们说出了许多方法,有一位同学的想象非常有创意“用某种材料,把它填充在墙壁内,室内温度升高时,它熔化吸热,阻止温度升高,当温度降低时,它的液态就凝固放热,阻止温度降低,从而始终使室内温度保持在一个舒适的温度,还可以将外墙壁的颜色设计成可变式,冬天为深黑色,夏天为白色。”对于他富有创造力的想象以及其他同学“异想天开”的想象,我都能及时给予鼓励,同学们的创新欲望得到了提高。
四、利用课外活动拓展物理实验创新途径
为从多方面培养学生探索物理的兴趣并增强学生的动手和实验创新能力,我还组织开展了形式多样、内容丰富的课外活动,如学习噪声后,我组织学生到工厂了解、体验噪声危害,分析噪声的产生原因,讨论减弱噪声的方法;学习能源的可持续利用后,及时组织学生走访了解了通常家庭的节电情况、太阳能热水器的普及情况,通过实验探究并提出了节电的措施,还制作了太阳能热水器等模型。我们还会根据教学内容及时组织学生在课外完成一些小制作比赛,如在学习光学后组织学生制作照相机模型、潜望镜。此外还开展了别开生面的专题讲座、专题答辩会,小发明、实验操作比赛等活动。通过活动的开展,使学生在活动中动手又动脑,激发了斗志,磨练了意志,培养了自主探究、创新的意识。
五、帮助学生总结实验探究和创新实验的方法
在物理实验教学中,不仅要让学生学会实验的具体做法,掌握一些基本的实验技能,还要能根据典型的物理实验引导学生及时总结归纳研究物理问题的实验方法,如常用的“间接测量法”、“控制变量法”、“叠加法”、“等效替代法”、“转换法”、“推理法”等,为培养他们的创新能力打下良好的基础。此外,物理教师还要根据学生在实验中遇到的一些实际问题教会学生的一些创新实验的方法,如潜艇的工作原理很难用实验的方法进行研究和验证的,我们可以考虑设计用相似的目的、手段、过程、结果等进行模拟实验,从而实现创新。
六、利用物理实验史或典型物理实验事例,培养创新意识
在初中物理中,对物理史上著名实验介绍有多处。如《科学之旅》中介绍了“伽利略对摆动的探究”从而发现“摆的等时性原理”并根据这个原理制作“机械摆钟”。对这些实验介绍,不仅向学生展示了科学发现、技术发明的过程,而且展示了科学家的创造思维和创新精神。我们要挖掘并发挥物理教材中实验史对创造教育的功能来对学生进行科学精神和创新意识的培养。
(1)从生理角度来讲,兴趣是学习的内部驱动力学习犹如一辆汽车,兴趣则是汽车上的发动机,没有发动机,汽车则开不动,只有发动机马力大,汽车才能跑得快。怎样才能使学生对物理学习产生兴趣?最好的办法是:首先使学生感到这个学科有价值,即有用。因此,在具体的课堂教学中,我都致力于体现物理知识“有用”。如我在进行“密度测量”教学时,提前让学生了解密度的应用。目的是使学生先了解密度的应用不仅可以计算质量,而且还可以计算体积,还能鉴别物质。这时有学生提出:可以鉴别金银首饰吗?我给予了肯定的回答,能!这节课就是要让同学们学习“密度测量”,从而掌握鉴别物质的方法。
(2)学习物理有趣。由于物理知识抽象,而初中学生年龄小,抽象思维尚未形成,因此,大多数学生感到在学习过程中困难较大。为了克服这一困难,在实际教学中形式要新,即融知识性于趣味性之中,寓教于乐,也就是要求教师在教学中要充分利用教材所蕴含的极大的吸引力,每章节都有新的知识、概念、规律,特别是概念、原理、定律之间的相互联系和因果关系都会使学生产生疑问,引起强烈的好奇心、求知欲。如何利用其求知欲望、好奇心而又有系统、有目的地结合起来,从而达到激发学生学习兴趣的目的。
二、初中物理实验教学中的探究式方法运用
(1)重视控制变量法运用,引导学生在科学探究中掌握知识所谓控制变量法,就是指研究两个物理量之间的关系时,要保持影响前一个物理量的其它物理量不变,从而研究变化的这个物理量与要研究的物理量之间的变化关系。这种研究方法,被称之为控制变量法。
教师在需要运用控制变量法进行解题时,需要引导学生理解“控制什么?改变什么”,“如何控制?如何改变?”等,这些都是帮助学生研究和解决问题的关键。如在进行导体中的电流与电压、电阻的关系实验中,如果引导学生探究导体的电流与电压的关系,就需要在保持电阻不变的情况下改变导体两端的电压,以观察电流随电压的变化关系。在此实验中,如何改变导体两端的电压呢?办法就是调节滑动变阻器,改变导体两端的电压。如果让学生去探究导体中的电流与电阻的关系,需要控制导体两端的电压不变。教师在实验中要换用不同大小的电阻(即改变电阻),以使学生观察电流随电阻的变化情况。那么,又如何保持导体两端的电压不变呢?办法就是要调节滑动变阻器,使导体两端的电压保持不变。
一、控制变量法
所谓控制变量法就是指一个物理量受到多个物理因素的影响和制约。那么在讨论这个物理量与其中某个因素的关系时,只让这个因素发生变化,需要先控制其他几个因素不变,确定相关物理量之间的关系,这种方法叫控制变量法。比如在“探究影响电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验活动中。学生猜想:①可能跟电流大小有关;②可能跟线圈匝数多少有关。要验证猜想①跟电流大小有关,只改变通过电磁铁线圈中电流的大小,要控制线圈的匝数不变;要验证猜想②可能跟线圈匝数多少有关,就应该只改变电磁铁线圈的匝数,而要控制通过电磁铁线圈电流大小不变。最后我们利用电磁铁吸引大头针的数量来分析判断出它们之间的关系。
初中物理涉及的实验主要有:
1.探究影响液体蒸发快慢的因素有哪些;
2.探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关;
3.探究压力的作用效果与哪些因素有关;
4.探究液体内部的压强与哪些因素有关;
5.探究液体浮力的大小与哪些因素有关;
6.探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关;
7.探究动能、重力势能大小与哪些因素有关;
8.探究物体温度升高(或降低)时,吸收(或放出)的热量与哪些因素有关;
9.探究研究通过导体的电流与导体两端的电压以及导体电阻的关系;
10.探究探究影响导体电阻大小的因素;
11.探究研究电流做功的多少跟哪些因素有关;
12.探究探究电流的热效应与哪些因素有关。
二、转换法
在物理学中对一些不易观察的物理现象或不易直接测量的物理量,通常用一些较直观、易观察的现象去认识,或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。在初中物理概念、规律学习和实验中经常应用这种方法。比如说电流看不见、摸不着,不易研究它的大小,但是我们可以通过电流通过导体产生的三大效应(热效应、磁效应、化学效应)来研究它的存在及大小;磁场看不见、摸不着,我们可以通过观察放入其中的小磁针的偏转情况来判断磁场的存在;空气看不见、摸不着,我们可以根据空气流动所产生的作用效果来认识它。
三、类比法
从两类不同事物之间找出某些相同或相似的量的思维方法,为了把要表述的物理事物说得清楚明白,往往用具体的、易理解的、人们所熟知的事物来类比那些抽象的、不易理解的、陌生的事物。比如在物理教材中用水流来类比电流;用水压来类比电压;用抽水机类比电源;用速度概念类比机械功率及电功率概念等。
四、等效替代法
等效替代法简称“等效法”,所谓“等效法”就是在特定的某种意义上,在保证效果相同的前提下,将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的一种方法。初中物理教材中,在二力的合成中用合力等效代替分力;研究串、并联电路中电阻关系时引入等效电阻的概念;在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成较为简单的等效电路。
五、建立理想模型法
为了研究的需要,把物理实体或物理过程经过科学抽象转化为一定的模型,这种转化忽略了一些次要因素,突出主要因素,它使物理教学简单化、形象直观化,易于学生理解。如:磁场是客观存在的一种特殊物质,而“磁感线”并不存在,为了描述磁场而引入的“磁感线”是假想的物理模型;光是客观存在的,为了研究光的传播路径和方向而引入“光线”,也是“假想模型法”;用图示的方法表示力;电路图是实物电路的模型;“管涌”是连通器模型;杠杆模型;轮轴模型;斜面模型等等。
六、科学推理法
有些物理实验结论或规律单凭物理实验是无法完成的,它需要大量可靠事实为基础,以真实的实验为原形,通过大胆、科学、合理的推理得出结论,深刻地解释物理规律的本质,是物理学研究的一种重要的思想方法。例如在进行牛顿第一定律的实验时,根据把物体放在越光滑的平面上就运动的越远的知识,我们可以推理出:如果平面绝对光滑且不受其他摩擦阻力,物体将永远做匀速直线运动;在做真空是否能传声的实验时,当我们发现装置中空气越少,传出的声音就越小时,我们可以推理出:真空是不能传声的。
其实物理研究方法不仅仅是以上所谈,还有观察法、实验法、归纳法、累积法、微小放大法、比较法、比值法、图像法等等。
学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步感受科学研究方法带来的思维灵感火花,能够从中领略物理学科的奥妙,从而感受“另类思维”给他们带来“柳暗花明又一村”的效果。
参考文献:
[1]陈兵.初中物理学习方法浅析[J].新课程,2010(12).
如果小学阶段涉及到的物理知识过于复杂和抽象,小学生的兴趣点会因此逐渐降低,关注度也会下降,他们的学习效果和科学素养的形成会受到影响,教师应该明确初中物理中哪些知识还会进一步的学习和涉及,有针对性的依据课标进行定位和设计.同样,在初中物理教学中也应明确和了解哪些物理知识在小学科学课中已经涉及和解释,这些内容需不需要进一步去讲解,需不需要进一步去探究,哪些方面应该进一步去严谨和规范.
1 在教学内容上的衔接
比较初中物理和小学科学中涉及的物理方面的知识可以发现,从小学到初中物理知识经历了从粗略到严谨的过渡,从具体形象认识到探索本质规律的过渡,从内容零散到内容系统的过渡,从定性认识到定量分析规律、定量计算的过渡.
例如,小学科学教材(教科版)五年级上册第八章《运动和力》第三节课讲到的《摩擦力》,摩擦力的概念定义为一个物体在一个物体的表面运动时,两个物体的接触面会发生摩擦,因此运动物体要受到一个阻碍物体的力,这种力是摩擦力.这是小学科学课中的定义,而初中物理中定义为两个互相接触的物体,当他们做相对运动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫摩擦力.仔细比较不难发现中学多了“相对”二字,我们知道相对显示出概念的严谨性,因此我们在初中物理课堂上讲解时就要认真强调,同时让学生明白物理概念的相对性,学生在小学阶段已经接触过摩擦力的实验,他们在初中阶段再接触此类实验的时候并不陌生,而恰恰是在不陌生的前提下,我们应该着重向他们强调相对的含义.又如,在讲摩擦力大小与哪些因素相关的时候,小学讲与接触面状况和物体重量有关,初中物理则讲,与接触面粗糙程度及压力大小有关,重力和压力是不同的概念,初中物理讲法的严谨性应该说再次体现.
例如,小学科学教材(教科版)五年级下册第一章《沉和浮》关注的是相同物体和不同物体在水中的沉浮及初步探索影响沉浮的因素,通过马铃薯在清水中和浓盐水中的沉浮探究,通过比较同体积物体与液体的轻重来判断物体在这种[HJ1.6mm]液体中的沉浮,这里重点是让学生通过探究发现影响沉浮的一些因素,重在探究过程,并没有实质性的对沉浮条件进行深入探究,更多是定性的分析现象.而到了初中物理中,浮力作为一章来研究,包括浮力现象,阿基米德原理,物体沉浮条件及应用等深入的分析研究,出现了定量的探究实验,尤其在探究影响物体在液体中沉浮时,通过物体在液体中受力的分析后,推导出物体密度和液体密度关系对沉浮的影响.同样的知识点从定性到定量分析,对学生的要求是一个很大的[JP3]提高,所以把握好每个阶段的教学尺度对学生的发展十分重要.[JP]
例如,小学科学教材(教科版)三年级下册第三章《温度和水的变化》中对于温度计的原理和使用讲解得很详细和规范,到了初中物理时可以适当地讲解和交流;在研究光沿直线传播的时候,小学科学教材(教科版)五年级上册第三章《光》已经涉及到光是怎样传播的,影子的形成,日食和月食的形成均可解释光是沿直线传播的,初中物理中可以简单的讲解和交流,引导学生直接观察光的直线传播并且进一步思考更多能够验证光是沿直线传播的方法;在小学科学三年级课程中有一节是《比较水的多少》,其中一个办法就是比较轻重,而在初中物理中这应该是比较质量的大小,重量和质量是两个完全不同的物理概念,而考虑到小学生的认知能力,并没有刻意的去区分和认识,而在初中物理中这些概念界定则更加严谨和规范.
仔细对比阅读初中物理(人教版)新教材和小学科学(教科版)教材,不难发现小学科学课程中所涉及的物理内容非常全面,基本涵盖了初中物理中关于力、热、声、光、电、磁等各部分,可以说为初中的物理学习奠定了非常良好的认知基础,并且在学习的过程中,从问题出发引导学生开展探究活动进行实验、观察,使学生初步学会科学探究的方法,发展学生提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验和收集证据、分析与论证、表达与交流的科学探究能力,在解决问题的过程中提高对科学探究的认识,发展和培养学生的合作能力、实践能力和探究能力.在学生们真正学习物理之前,首先要明确,学生在小学阶段,曾学过哪些物理知识、做过哪些物理实验、了解哪些物理规律,只有这样才能做好从小学到初中的一个有效的衔接.
2 在教学方法上的衔接
2.1 控制变量法
控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一.所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,然后再综合起来得出规律的方法.此方法在小学科学(教科版)教材五年级下册《沉和浮》中已经提出并定义.
例如,探究摩擦力的大小(控制压力不变,研究摩擦力和接触面积的粗糙程度有无关系)等.
2.2 等效法
等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法.这种方法若运用恰当,不仅能顺利得出结论,而且容易被学生接受和理解.例如,探究平面镜成像特点(取一根相同的蜡烛代替它的像,对比物像的大小是否相同)等.
2.3 转化(放大)法
有的物理量不便于直接测量,有的物理现象不便于直接观察,通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理量,从而获得结论的方法.例如,发声体的振动(音叉的微小震动被转化成了乒乓球摆动);力的示意图;磁感线的描述和方向等.
二、解题策略
初中物理力学探究实验题具有如下特点:基础知识、基本技能必不可少;经典内容考查不断创新;探究性实验成为亮点;侧重设计实验方案、评估实验的合理性、处理信息数据概括结论的实验题将占考查的主流.
1.实验仪器和测量工具的使用
测量工具使用的共同点:要求正确“调、放、看、读、记”(测量工具中只有刻度尺的测量中需用估读).
2.演示实验
弄清实验的设计、实验对象、实验的现象和相应的结论及实验的注意点.要做到“会看图说话”
3.对学生的探究性分组实验要求掌握
①实验的目的;②实验原理;③实验器材;④实验步骤;⑤实验现象;⑥设计实验表格;⑦归纳实验结论;⑧作出必要的评估等.
4.自主性实验设计
(1)建立正确的“等效替代”思想.充分运用各种仪器,明确直接测量的物理量与间接测量的物理量之间的关系.
(2)实验设计中要注意:科学性(设计原理要正确,量与量关系要正确);可行性(设计步骤要具有可操作性);准确性(选取最佳方案,使实验误差最小).
三、题型归类
1.探究摩擦力的特点
探究摩擦力的大小与什么因素有关等实验,这些实验渗透着科学方法与创新方法,如 “控制变量法”和“转换法”,这些都是中考命题考查的热点问题.
例1 摩擦是一种常见的现象,在运动和生活中有着重要的作用.下面我们用实验来研究摩擦力.实验室提供下列器材:A. 带钩的长方体木块;B. 带钩的正方体木块;C.表面平整的长方体木块;D.几条毛巾;E.直尺;F. 弹簧测力计;G.几支钢笔.
(1)下表是研究滑动摩擦力得到的数据,请分析数据回答下列问题.
实验次数接触面压力弹簧测力计的读数
1木板面4N0.5N
2木板面6N0.75N
3毛巾面4N1.5N
①比较第1、2次实验得出结论:.
②比较第1、3次实验得出结论:.
(2)因为物体间接触面积有大小,那么滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有无关系呢?
请你利用上面的器材设计一个探究实验进行研究.
①实验器材:(选填上面器材的字母)
②主要探究.
2.探究二力平衡的条件
本实验通过改变不同的实验条件,从而得出不同的实验结果,然后通过对实验条件和结果的分析,得出问题的结论,这是考查的热点.
例2 小丽同学在探究二力平衡条件的实验中,将系于卡片两对角的线,分别跨过左右支架上的滑轮,并在两个线端挂上相同的钩码,观察卡片在什么情况下处于平衡状态.
(1)如图1,在纸片处于平衡状态后,小丽把小卡片转过一个角度,使小卡片受到的两个拉力大小相等,方向相反.松手后,卡片却不能保持平衡.她这样做是为了说明不在上的两个力不平衡.
(2) 该实验中,为了说明不是作用在同一物体上两个力也不平衡,小丽可以怎么做?
中图分类号:G634 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)06(c)-0025-01
物理学的实验方法可以分为:探究性实验和验证性实验,基于初中物理学生的知识水平,大多数还是验证性实验,就是已经已知实验结果,学生们只要按照已知的实验步骤按照实验要求,就可以达到实验结果,而探索性实验是随着知识的增长,提出一些假设,在实验结果未知的情况或者只能估计结果的情况下进行的实验,这些实验都不太适合初中物理进行的一些实验,近年来在各地中考试卷中出现了越来越多的探究性试题,这些试题取代了以往压轴的计算题、设计题,成为区分度最大的题目,用来考查学生的科学探究能力。科学探究一般包括七个要素:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验和收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。
首先,必须掌握好一些基本的物理定理。其次,应该好好熟悉书本上的那些实验,要了解前人是为了解决什么问题才提出的这个方法(这有利于提高你学习物理的兴趣),以及分步分析前人做这个实验的全过程,如果有几个人都做过这个实验你就要认真比较一下他们之间的相同点和不同点。最后,要做一些探究性实验的题目开阔一下视野,同时要掌握以下几种技巧。
分析法。物理问题总是灵活多变的,搞题海战术是不可取的。那么如何能轻松自如地学好物理呢?这就要掌握解答物理问题的常用分析方法。常用的分析方法有很多,如模型法、逆向法分析法、发散的分析法等等。有的题目从表面上看来与同学们所学过的物理知识并没有直接的联系。必须对题目进行分析,找出题目的情境与所学的物理知识的联系,才能进一步找到解答的方法。即用熟悉的典型模式或模型取代不熟悉的模式或模型,用简单的模式或模型取代复杂的模式或模型,用熟悉的概念取代不熟悉的概念;有的题目用正向的演绎有困难,就要用逆向的思路或证明方法。
类比法。类比是从两个或两类对象有某些共有的、相同或相似的属性,推出一个对象可能具有另一个或另一类对象已经具有的属性。中学物理中的不少物理概念和方法存在着很大的类同性。运用类比,巩固已有的知识,把研究对象条理化、系统化;运用类比方法,能比较顺利地认识物理现象,更好地形成物理概念和掌握物理规律。如,学了密度概念后,则在学习比热c和电阻R时,只须运用类比方法,回顾密度概念的引入,理解密度是物质的特性之一,它与物体的质量、体积无关等后,便能驾轻就熟。
归纳推理法。在实验的基础上进一步推理论证得来的。如,牛顿第一定律。初中物理由于概念多、规律多,往往对概念、规律易混淆,对分析解题有一定困难,善于利用归纳法,有利于理解概念,掌握规律。如在实验研究凸透镜成像规律时,对表格中记录的数据可作如下思考:(1)物距减小变化中,像距、像大小如何变?(2)成实像还是虚像与物距有什么关系?(3)成缩小的还是放大的实像与物距的关系?什么情况下成倒立的像?可作如下的归纳:(1)当物距减小变化时,像距、像都增大变化,即像大小、像距的变化与物距的变化相反。(2)只要u>f范围总成倒立的实像。(3)成实像时物距范围与像距范围互换位置,即u>2f时,2f>v>f;而2f>u>f;v>2f。通过自己的归纳总结出来的规律,有利于对知识的领会对对概念、规律的理解。
转换法。将两个不同的物理量,通过内在因果关系来证明的方法。例如,温度计―― 用液柱的长短来表示温度的高低。电流表―― 用指针偏转的程度表示电流的大小。电路中电流的大小用灯泡的明暗程度来判断。动能的大小用运动中的小球撞击木块的距离来判断等等。此外还有等效替代法、放大法等等。
其实探究题考的原理都在课本里,着重看看课本里的重点试验,在对比试验探究题,看看他们的相似点,总结规律,思维要发散些,有的还会给你材料,一定要提取有用信息,这种题其实更好做的。最后就是一个题里往往是有几个问题,不要全部放弃,有的问题是很简单的,甚至跟题目没关系,这种题一般都是考课本基础知识,千万别把这样的分丢了。
做好初中物理探究题要多思考,细比较,培养思维能力。孔子说过:“学贵有疑,小疑则小进,大疑则大进”。疑是学习的开端、思维的动力,在物理学习中,要结合结合教材中的“想想议议”,进行巧妙的设疑,多动脑积极思维,多质疑,多解疑,才能真正弄清物理概念、规律的内涵和外延,并提高表述能力。对教材上的各种结论,不仅要善于从正面提出问题,还要善于反向思考。如“一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。”而保持匀速直线运动状态或静止状态的物体是不是都没有受到外力作用呢通过反向思考,有助于弄清结论成立的前提,并能提高分析问题、解决问题的能力,物理知识本身有许多相似的地方,但又有区别,如某些现象相似,但实质不一;某些物理量的测量方法相似,但所用的器材不同,等等。
另外还要善记忆,会记忆,提高记忆效益。为了使学到的知识牢固地铭刻,必须加强记忆。如图表记忆,顺口溜记忆,理解记忆,类比记忆,系统记忆,形象记忆等,这些巧记、妙记,都能缩短记忆周期,使知识信息贮存得牢固。如果能做到科学记忆,就可以在头脑中建立起一个“智慧的仓库”。在新的学习活动中,当需要某些知识时,则可随时取用,从而保证了新知识的学习和思考的迅速进行。广训练,精练习,提高学习成绩。练习是掌握知识,巩固知识的重要途径之一。
最后要多练习。练习包括课堂练习、作业练习、实验操作练习、单元练习及综合练习等,在练习时要注意处理好以下几点:遵循由易到难循序渐进的原则,有计划有目的地进行不同程度、不同方式的适量练习。既要有知识覆盖面,又要有适当的知识梯度。进行科学的思维活动,不断探索解题的方法、思路和技巧,以便举一反三、触类旁通。如解题时要认真审题,抓住关键的词句和物理过程仔细分析,同时应反思解题过程,勇于修正错误,不断提高解题能力和思维效率。总之,阅读、观察、实验、思维、记忆、练习等方法是相互联系、相辅相成的,缺一不可。