论新课程背景下实验在高中物理教学中的作用.pdf

龙源期刊网 http:/论新课程背景下实验在高中物理教学中的作论新课程背景下实验在高中物理教学中的作用用作者：陈奎才来源：中学物理高中2014 年第 03 期 (山东省临沂第一中学山东临沂 276000)实验教学是最能体现物理学科特点和新课程理念的一块.从高中物理知识结构来看，教材中不仅仅只有基本概念和基本原理，还呈现了大量的演示实验和学生探究性实验，其目的在于突出过程与方法教育，旨在更好地达成新课程指出来的三维教学目标，提升学生的科学素养和科学探究的态度，笔者认为学生的物理学习质量不能仅仅以知识获得的多少及考分来衡量，我们应该转变教学观念，注重学生的学习过程和创新能力的高低，为此必须重视物理实验教学.那么如何充分发挥实验在高中教学中的作用呢?1借助实验给学生创设学习知识的环境如何学习物理概念和物理规律？知识的学习必须是从感性到理性的深化，感性材料的积累是必不可少的过程，这一环境可以借助于物理实验的创设来实现.从学生感性认识的来源来看，有两个，其一源于学生的生活经历和经验；其二源于直观的实验现象.相比较而言，后者更为直接、客观.去除了很多非本质化的干扰因素，是一种条件的简化和纯化，将研究对象的主要因素凸显出来，其中最重要的科学思想方法“控制变量法”就是最好的体现.例如，探究“牛顿第二定律”规律，在现实生活中有加速和减速的现象，但是学生难以直接得到客观的物理规律，可是运用实验这个问题解决了，通过控制小车质量不变来探究加速度与合力的关系，通过控制合力大小不变，控制加速度与质量的关系，再将几个关系综合起来考虑实现规律的直接得到.2借助于实验，帮助学生形成科学思维习惯学习习惯决定学生的学习行为，对于物理学习而言，我们要让学生获得的不仅仅是结果，应该还有过程和方法；情感态度、价值观，在物理学史上，每个知识和规律的获得都经历了长期的实验探究和理论分析的过程，实验是规律形成必不可少的环节，我们在教学过程中引导学生进行实验探究，有利于帮助学生形成良好的科学思维习惯.龙源期刊网 http:/例如，笔者在和学生学习“自由落体运动规律”时，让学生从伽利略的研究出发，感受到，推翻掉的不仅仅是亚里斯多德的落体运动结论，这里面还涉及到新的、科学的研究方法,亚里斯多德对于落体的研究虽经历了观察和推理，但是他所采用的是直接观察，这种观察所带来的结果不是很可靠的，虽然有少数事实与之相符，但是将其推广到一般不具有普适性，缺乏用实验对结论的验证，是不科学的.与亚里士多德相比，伽利略注重抽象思维和数学推导，并将理论推导与科学实验相结合进行探究，从“实验观察合理抽象数学推理实验验证”这几个阶段环节的渗透，让学生感受到实验的重要性和方法性.心理学研究表明，“习惯”是个体通过后天努力所获得的且具有稳定性的条件反射，对于物理学习需要的“思维习惯”而言更是需要反复训练和强化，物理学习的思维习惯不同于经验思维，与“动作和行为习惯”相似，是长期经过有意识和无意识的形成的科学素养，科学思维习惯一旦养成，学生会自发地将自己原有的认知和物理思想方法与事物的现象构成联系，将主动地将零碎的、杂乱的知识和方法条理化、系统化，这里面有个凝结核“实验”，以“事实和现象”为逻辑基础上进行理性分析，最终准确地把握事物的本质，注重学生实验过程的方法渗透，实验过程能够训练学生哪些科学思维呢？高中物理中有很多实验都是定量实验，精确地探寻物理量之间量的关系.例如：“力的合成”这节课“探究求合力的方法”实验，学生自主探究并得到“平行四边形定则”是不容易的，但是这里面我们可以给学生渗透从一般到特殊、再从特殊到一般的物理科学思想.笔者在这节实验课的设计上，做了如下几点，引导学生形成科学的物理思维.2.1设置具体的情境联系学生的原有认知活动 1 设置生活化的情境，提供一个装有半桶水的水桶，首先请一位女生A 上台提水(让水桶静止地悬在空中).活动 2 请生 A的同桌 B上来，两人共同提水(不指导如何提水).问题 1(问生 A)：先后两次提水有什么感受和发现？(省力).活动 3：指导两个学生重新提水，两个学生提水桶的胳膊从靠在一起逐渐分开，即两手臂间的夹角逐渐变大.问题 2(问生 A、生 B)：在提水手臂间的夹角逐渐变大的过程中，有什么感受和发现？(越来越费力).问题 2 能够有效激发学生的好奇心，都急着想通过新知识的学习来解释这一现象，对于学生的这个疑问，我们不要急着理答，采用“悬起”的方式：“答案就在本节课的知识学习中”，而将学生的思维导向学生原有物理认知和方法经验上去.活动 4：大家用“方框”代替水桶，画出导入环节中水桶受力示意图(如图 1所示).龙源期刊网 http:/问题 3：从力的作用效果角度去观察，大家从示意图中能发现什么？(F1、F2共同作用的效果与 单独作用效果相同)引入物理学重要思想方法“等效代替”，同时抛出合力、分力、力的合成的概念.问题 4：分力的共同作用效果和合力的作用效果相同，猜测一下分力和合力间存在什么关系？问题 4 是一个容易卡壳的问题，让课堂“冷”一会，当学生搜肠刮肚不得其解时，适时地追问帮助学生的思维回到初中两个共线的力的合成.问题 5：如果两个分力、不在同一直线，那么合力又该如何呢？如何求解呢？(这个问题进一步悬起学生的思维，激发探究的欲望)2.2从特殊到一般逐步探究求合力的方法该环节将探究活动进行了拆解，先和学生一起探究最简单的情形“二力成直角”，在探究过程中强调“等效”的思想，通过演示实验有效激活学生头脑中的实验技能和创新意识，在此基础上，让学生猜想如果更一般的情形如何求合力，生成自主设计实验进行探究和验证的需要，最后小组合作探究，验证猜想.问题 6：对于互成角度的两个力求合力，我们同学头脑中首先想到的最简单的情形是多大的角度？(直角)活动 5：教师演示实验求夹角为直角的两个力的合力，如图2 所示，最终得到四边形OACB，引导学生用勾股定理证明其是矩形.(这一过程渗透“等效替代”和“作图法”两种物理思想方法)问题 7：如果不是直角，那么分力和合力又是什么关系呢？由于有了演示实验的基础，学生(运用归纳推理法)猜想：合力和分力可能构成平行四边形.活动 6：提供实验器材，从演示实验中的“等效思想”和“图示法”迁移过来，要求学生自主设计实验来验证猜想.活动 7：交流并优化实验方案.在这一次讨论交流时，应放在如何体现效果相等和如何记录分力和合力上，邀请学生到讲台上来利用实物讲台一边操作一边解说，虽然只有一个同学在演示，而且还不一定正确，但是全班的学生的注意力都被集中到操作中来，从自己的原有知识和技能对实验的注意点进行分析，对于学生没有注意到的教师要进行必要的引导，共同将实验方案优化.龙源期刊网 http:/活动 8：小组合作探究完成实验，得到实验结果，示意图如图3所示(如果有验证失败的图示也可以展示，便于学生在解释环节有对比性).经历了上述一系列过程，不仅仅平行四边形定则得到了，学生也从中学会了如何进行科学探究，实验素养获得了有效提升.