中学物理实验教学与评价研究01818.ppt
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1、中学物理实验教学与评价研究中学物理实验教学与评价研究北京师范大学物理系 李春密第一第一 中学物理实验教学研究中学物理实验教学研究一一 物理实验在物理学发展的作用物理实验在物理学发展的作用1、发现新事物和探索新规律。2、验证理论。3、测定常数。4、推广应用。二二 物理实验与物理教学物理实验与物理教学科学实验与教学实验的比较科学实验教学实验目的发现新现象,探索新规律帮助学生掌握知识和学习方法,培养能力,提高素质。内容由需要探索的新问题而定,内容是新的,一般是未知的。按一定的教学目的设计,根据教学实际的需要安排。比较成熟的。形式通过实验观察、测量、记录、计算和分析,总结出规律。使学生形成概念,掌握规
2、律(一)(一)物理实验在教学中的地位物理实验在教学中的地位1、实验是物理教学的重要基础2、实验是物理教学的重要内容(1)物理实验本身就是物理学的不可分割的重要内容。(2)实验教学是物理教学的重要组成部分。(3)实验是培养学生实验能力(特别是操作能力)的保证。3、实验是物理教学的重要方法。(1)、实验是物理学研究的重要方法。(2)、实验是教师教物理、学生学物理的重要方法。四、实验是物理教学的重要手段。(二二)物理实验在物理教学中的作用物理实验在物理教学中的作用1、培养学生的兴趣和激发学生的求知欲。2、创设学生有效掌握知识的学习环境。与生活事例相比,实验有下面一些特点:实验具有典型性 实验具有重复
3、性 实验具有趣味性 实验具有定性和定量研究的全面性3、训练学生的科学方法。4、培养学生的各种能力。5、培养学生良好的科学素质。三三 实验原理实验原理(一)分析原理是研究实验的基本方法1、明确实验的目的、内容和要求;2、认真研究实验原理,对定量或半定量实验,需要分析实验的误差原因及其影响程度;3、确定实验关键;4、对实验装置、器材和实验条件提出要求并进行选择5、明确操作要点和注意事项。(二)(二)实验原理的科学性和可行性实验原理的科学性和可行性1、原理的正确性 (1)、不能弄虚做假,制造假象,欺骗学生。但可采取一定的必要的技术手段。(2)、原理无错误,但允许有误差。2、原理的确切性 原理与教学中
4、需要说明的问题要一致。3、原理的可行性(1)、设计的实验方案从原理上讲并没有错误,但在实施过程中受到装置、器材、实验条件等限制,而无法实施。(2)、有些实验虽然在科学性上并没有错误,但其主要的实验原理学生不易理解,或还未学到。(3)、原理无误,学生也易理解,但运用教学中,把他们放在一起就会出现逻辑错误。四四 实验方法和实验方案实验方法和实验方案1、实验归纳法 这是一种由个别到一般的认识方法。其特点是,实验在前,结论在后,实验就是探索规律的主要手段。这种实验人们常称为探索性实验。2、实验验证法 这是一种推理、判断在前,实验验证在后的研究方法(即演绎法)。实验验证法是与想象、推理、判断等思维形式紧
5、密结合起来的方法,是人们的认识能力充分发展的表现。3、理想实验的方法 理想实验是人们头脑中想象的实验,是一种思维活动,是在已有实践的基础上,经过推论、判断得出理想条件下的物理规律的方法。(一)一)根据知识结构建立实验模型根据知识结构建立实验模型(二)(二)根据实验和教学要求建立实验模型根据实验和教学要求建立实验模型(三)(三)用相同的实验方法解决不同实验中相同的用相同的实验方法解决不同实验中相同的问题问题(四)实验方法和实验方案的选择原则(四)实验方法和实验方案的选择原则仪器装置简单明了,易于搭配和制作。现象清晰,效果明显,易于操作,安全可靠,重复性好。紧密结合课堂教学。学生容易接受。五五 实
6、验装置和实验器材实验装置和实验器材(一)(一)分析装置的原理和特点分析装置的原理和特点(二)(二)分析和掌握仪器的结构、原理和性分析和掌握仪器的结构、原理和性能能1、分析仪器的结构和掌握仪器的工作原理2、了解仪器的技术参数和一般用途3、了解仪器的调整方法和与分析其作用和原理4、分析仪器的结构原理与改进和自制仪器(1)、改进方案要有理有据。(2)、改进方案必须切实可行。(三)(三)分析和了解材料的特性和用途分析和了解材料的特性和用途1、了解材料的特性和作用及合理应用2、扩大材料的应用范围(四)(四)实验装置和实验器材的选择实验装置和实验器材的选择1、实验器材的选择(1)、器材的特性,如机械强度、
7、尺寸大小、物理和化学等性能参数。(2)、加工方便、经久耐用。2、实验仪器的选择(1)、仪器尽可能简单、明了、直观。(2)、合理选择仪器的精度。(3)、所选仪器要保证满足实验条件。六六 实验条件的选择和实验操作实验条件的选择和实验操作(一)实验条件的选择(一)实验条件的选择1、根据实验原理选择实验条件。2、根据仪器技术指标(参数)选择实验条件。3、根据误差理论选择实验条件。4、根据理论图线选择实验条件。(二)(二)实验操作实验操作1、操作依据。2、操作的具体要求。七、计算机在中学物理实验教学中的应用(一)、用计算机处理数据(二)、计算机模拟物理实验 1课堂演示,强化学生的直观感觉 2建立物理模型
8、 3展现宏观或微观世界 4显示实验的中间过程 5代替危险性较大的实验演示(三)用计算机采集处理数据(三)用计算机采集处理数据1、工作原理传感器模拟量线性放大电路A/D转换器模拟通道数字量A/D转换器I/O通道待测物理量去计算机总线图1 采样原理图2、断电自感的采样实例图2 断电自感实验电路图4图 3图53、通电自感现象实验的讨论 图1图2图3图4图5图6图7图8图10图94、用力传感器研究瞬时力的问题 实验一、测量最大静摩擦力和最大静摩擦系数 实验二、冲量实验第二第二 高中物理主体性高中物理主体性探究实验教学策略的研究探究实验教学策略的研究一、建构主体性物理探究一、建构主体性物理探究实验实验教
9、学模式教学模式一个完整的中学物理教学模式应当包含理论基础、教学目标、操作程序和实现条件四个要素。主体性探究实验教学模式是指学生运用已有的物理知识,教师创设物理情境,以学生为主体,提出问题、建立猜想与假设,设计实验方案,进行实验,评估分析与交流归纳出物理概念或物理规律,从而获取知识、发展能力的一种教学模式。主体性探究实验教学模式形状像一个苯环,主要有以下几个方面的考虑:第一,苯环的性质比较稳定,与教学模式的特点有一定的相似之处;第二,苯分子是一个平面正六边形构形,形成一个封闭的共轭体系,形成一个浑然的整体。而探究实验教学中的“创设情景,提出问题”、“合理猜想,构想假设”、“制定方案,进行实验”、
10、“取得证据、分析论证”、“表达交流、获取知识”、“巩固扩展、运用知识”这些要素也构成了一个以学生为中心相互关联的整体;第三,学生活动处于苯分子的碳原子的位置,也说明学生在整个主体性探究模式中的重要地位,而教师活动处于苯分子的氢原子位置,起指导、引导的作用,同样是不可或缺的;教学过程以学生为主体展开,而不是以教师为中心,教师起重要的引导作用。提出问题确立目标合理猜想构想假设制定方案进行实验收集证据分析论证表达交流获取知识运用知识巩固扩展学生主体创设情境激发兴趣启发引导提倡参与指导分析提倡合作尊重个性尊重差异注重整合提倡反思联系生活注重应用教师活动学生活动图1 主体性探究实验教学模式图二、高中物理
11、探究实验的分类二、高中物理探究实验的分类1、探究演示实验、探究演示实验表1 探究演示实验编号实 验出处页数GB1045演示抽空玻璃筒中的自由落体运动并用打点计时器研究自由落体运动高中必修1第45页GB1058演示桌面的微小弹性形变高中必修1第58页GB1061演示静摩擦力高中必修1第61页GB2014演示弹簧的拉伸,探究弹性势能的表达式高中必修2第14页GB2022机械能守恒小球能摆多高高中必修2第22页GB2032演示钢球离开轨道速度方向与曲线轨道的关系以及钢球在磁铁吸引下的运动高中必修2第32页GB2035演示运动的合成与分解高中必修2第35页2、探究分组实验编号实 验出处页数GB1034
12、探究小车速度随时间变化的规律高中必修1第34页GB1044利用光电计时器研究自由落体运动高中必修1第44页GB1066探究求合力的方法高中必修1第66页GB1075探究加速度与力、质量的关系高中必修1第75页GB1086用弹簧测力计探究作用力与反作用力的关系高中必修1第86页GB2016探究功与物体速度变化的关系高中必修2第16页GB2038探究平抛运动规律高中必修2第38页GB2051感受向心力,探究向心加速度大小的表达式,并用圆锥摆粗略验证向心力表达式高中必修2第51页表2探究分组实验三、探究演示实验三、探究演示实验探究演示实验教学的操作程序 创设情境激发兴趣提出问题确立目标主体参与联系生
13、活教师活动学生活动策略体系演示实验引导观察观察实验记录信息主体参与差异发展指导分析引导假设逻辑思考建立假说主体参与差异发展分享假说引导检验收集证据验证假说主体参与合作学习提倡反思总结提高反思过程总结评价主体参与联系生活21345实验阶段探究演示实验教学策略类型操作程序策略体系具体实施探究演示实验提出问题确立目标主体参与学生自己提出或教师引导提出有层次的、难度适中的问题,让学生思考,并写下自己的观点;让学生根据情境记录下自己的问题,并用简洁的语言陈述自己的学习目标。联系生活利用日常用品做实验,简单、方便、易懂。观察实验记录信息主体参与积极主动观察实验;让学生以信息的形式记录自己认为重要的现象和与
14、自己的学习目标相关的事实;让学生发表自己的信息,把大多数学生公认的信息展现在黑板或投影仪上。差异发展让学生记录演示实验过程中的信息,并将其概括精练;提供书上相应的内容,让学生研读,记录信息,提供不同的“观察”的选择;教师切勿评论学生各自记录的信息,引导学生按重要性将信息排序,并展现自己认为最重要的23条信息。探究演示实验逻辑思考建立假说主体参与让学生根据自己持有的或可利用的信息进行猜测;建立假说,让学生列举实验现象或信息作为支持;让学生以逻辑推理的形式展现自己的思维过程;把大多数同学认可的假设展现在黑板或投影仪上,并让学生自主选择自己要检验的一条或几条假设。差异发展让学生各自结合自己的学习目标
15、进行猜想假设;让学生根据自己需要,自主选择一个或多个自己认为有意义、有价值的假设进行检验;如果选择多个假设检验,按照重要性排序,然后从最重要的假设开始检验。收集证据验证假说主体参与以资料式的方式来收集证据、检验假设;以实验式的方式来收集证据、检验假设。合作学习组成两人小组,相互讨论,相互补充;组成“组内异质、组间同质”的小组,组长收集和整理组员的结论,进行统计。反思过程总结评价主体参与让学生填写设计好的进行反思的表格(参考表);鼓励学生自己设计形式进行反思;开展自评、教师评、小组评等形式评价,撰写报告;利用总结语策略,让每个学生发表自己的结论。联系生活把结论运用到实际生活中去检验,解释问题或现
16、象。四、探究分组实验四、探究分组实验探究分组实验的操作程序 创 设情境激 发兴趣提出问题确立目标启 发引导提 倡参与合理猜想构想假设主体参与差异发展指 导分析提 倡合作制定方案进行实验主 体 参与合 作 学习差 异 发展尊 重个性尊 重差异取得证据分析论证主体参与差异发展注 重整合提 倡交流表达交流获取知识联 系生活注 重应用运用知识反思总结主体参与联系生活体验成功主体参与联系生活主体参与合作学习教师活动学生活动策略体系实验阶段213456探究分组实验的教学策略 类型操作程序策略体系具体实施探究分组实验提出问题确立目标主体参与教师提出一系列问题,让学生分辨哪些是重要的问题,整合问题,提出自己要
17、解决的问题;让学生自由地提出问题,分辨整合,提出自己认为最重要的问题联系生活让学生预习实验,搜集并整理与实验相关的历史故事或事实情境,并与全班分享;让学生根据情境,记录重要的信息,提炼并整合,提出问题,确立目标;让学生审视自己的问题,让他们尽量从实际生活的材料中精辟、简洁地提出自己的问题,确立目标。合理猜想构想假设主体参与根据生活经验和直觉思考提出假设,要求用精练、精辟的字句记录下来;让学生分享自己的假设,把大多数学生认可的猜想假设展示出来,供大家参考;让学生自主选择、自主决策要检验的猜想假设。差异发展让学生以自己提出的问题和已经持有的事实作为依据建立假设;用逻辑图的形式个性化展示提出的问题与
18、假设自己的关系;根据自己的需要,自主选择、自主决策要检验的假设。探究分组实验制定方案进行实验主体参与要求学生设计出合理的实验方案;分三个层次让学生根据自己的需要,选择提示的类别,来制定实验方案。合作学习由组长牵头,合理分配实验和交流时间,做好每个组员的记录,得出实验方案;鼓励小组之间展开竞争。差异发展让学生自行设计实验方案;鼓励学生采用自己独特的形式设计方案,并让学生在关键步骤处加上注释;让其他学生在一个学生做实验时,做好记录,记录下实验操作的重要细节、数据以及对别人实验的评价和自己的感想。取得证据分析论证主体参与让学生在进行实验的过程中,把数据或证据记录下来;让学生根据自己记录的“证据”和“
19、伪证据”进行思考;以逻辑图的形式展现自己的思维过程,得出结论。差异发展让学生个性化地将记录下的信息进行归类;让学生根据自己的情况,对自己的猜想假设作出修正或改正。探究分组实验表达交流获取知识主体参与让学生们相互陈述自己的结论和得出结论的理由以及过程;让小组长统计组员的结论和证据情况(表),并展现每个小组的结果,供大家参考。合作学习由组长统计并发表本小组组员的结论和证据的个数;让相邻的24格学生进行交流、互补、完善,然后总结出12个结论以及支持的证据,将经大多数同学认可的证据展示出来。运用知识巩固扩展主体参与让学生回答教师提出的问题;让学生找出这些问题的实质或类似之处;让学生将解决问题的思路和方
20、法应用到其他领域。联系生活让学生将自己构建起来的知识与实际生活中的情境、概念、事物进行类比、比较;利用同化策略对知识进行再建构,把自己的想法记录在“类比、比较表”中(参考表)。体验成功让学生把克服困难和问题的成功经历记录下来;回忆得出整个结论、获得知识的过程,梳理清楚自己的足迹,并以书面的形式表达出来;让学生利用知识去解决生活中的问题、解释生活中的现象第三第三 新课程理念下的物理教学评价新课程理念下的物理教学评价 “评价评价”原意为评论货物的价值,今亦泛指衡量人原意为评论货物的价值,今亦泛指衡量人物或事物的价值(物或事物的价值(辞海,第辞海,第11111111页页)。)。教学评价就是根据教学目
21、标,通过多种方式系统地教学评价就是根据教学目标,通过多种方式系统地搜集各种信息,对教学效果作出价值判断,并对教学搜集各种信息,对教学效果作出价值判断,并对教学进行必要调整和为教育决策提供依据的过程。进行必要调整和为教育决策提供依据的过程。评价评价=搜集信息搜集信息+判断赋值判断赋值+改进决策改进决策 课堂教学评价,是以现代教育教学理念、现代课堂课堂教学评价,是以现代教育教学理念、现代课堂教学观为依据,运用可操作的科学手段,按照一定的教学观为依据,运用可操作的科学手段,按照一定的价值标准,对课堂教学的各个要素及发展变化进行价价值标准,对课堂教学的各个要素及发展变化进行价值判断的过程。值判断的过程
22、。评价的主要功能导向功能 激励功能改进功能诊断功能 交流协调功能鉴定功能研究功能 一、教学评价的主要功能一、教学评价的主要功能评价的主要功能导向功能 激励功能改进功能诊断功能 交流协调功能鉴定功能研究功能 一、教学评价的主要功能一、教学评价的主要功能 主要指评价具有导向机制。建立的评价指标体系充分体现了教育的性质、目标和规格要求,是教学行动的指南。通过评价目标、指标体系的指引,可以为教学指明方向,即指明教师教和学生学的目标和应达到程度的方向。这样,通过评价过程的不断反馈和调节,可以使教师随时了解学生达到目标的程度,发现教学中所存在的问题。使教师的教不断改进,学生的学习不断强化和提高。因此,评价
23、对课堂教学起着导向和指挥的作用。同时,它指导教育者、受教育者及教育关注者转变教育观念,修正教育目标,为教育改革创造良好的环境。评价的主要功能导向功能 激励功能改进功能诊断功能 交流协调功能鉴定功能研究功能 一、教学评价的主要功能一、教学评价的主要功能 良好的评价过程能够明确呈现评价对象的优势和不足,具有刺激人的主体意识,激发人的行为动机,调动人的积极性和创造性的功能。主要指被评价者通过评价可以看到自己的成绩和不足,找到或发现成功与失败的原因,激起发扬优点、克服缺点、不断改进教和学,驱动他们的内部活力,调动起教和学的积极性。这是评价是否起到良好的作用的关键。评价的主要功能导向功能 激励功能改进功
24、能诊断功能 交流协调功能鉴定功能研究功能 一、教学评价的主要功能一、教学评价的主要功能 评价过程中的信息反馈环节具有及时调整教育目标,修正错误缺失的功效。通过评价及时获得有关教和学的反馈信息,判断教学过程是否有效。好的地方得到强化,缺点和不足得到纠正,使课堂教学不断完善、改进和提高,更好地实现课堂教学的目标。从而达到教学的整体优化,达到大面积地提高教学质量的作用。评价的主要功能导向功能 激励功能改进功能诊断功能 交流协调功能鉴定功能研究功能 一、教学评价的主要功能一、教学评价的主要功能 评价活动要根据评价标准对收集到的教育信息进行整理、处理和分析,从而对评价对象做出比较全面的解析。发现教学中存
25、在的问题,为解决问题提供资料。评价的主要功能导向功能 激励功能改进功能诊断功能 交流协调功能鉴定功能研究功能 一、教学评价的主要功能一、教学评价的主要功能 评价过程中,评价者与被评者以及评价者之间相互交流,增进了解,不仅有利于相互学习、取长补短,更从整体上发挥了协调诸多教育因素发挥系统功能的效果。评价的主要功能导向功能 激励功能改进功能诊断功能 交流协调功能鉴定功能研究功能 一、教学评价的主要功能一、教学评价的主要功能 对教师的教学行为和学生的学习行为及教学的结果进行价值的判断。通过评价来比较、区分教师的教学能力和学生的学习能力,获取确定学生水平和教学有效性的证据,以便制定周密的计划进行指导和
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