中学物理探究性实验教学设计(修订版).ppt

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1、中学物理探究性中学物理探究性实验教学教学设计(修修订版版)回忆最难忘的一节课？为什么难忘？亲身经历小挑战（小挑战（1）请每位老师仅用半张请每位老师仅用半张A4纸，加工出一个闭合的纸圈（这个纸圈的圆周必须是纸本身的纤维连着的，不纸，加工出一个闭合的纸圈（这个纸圈的圆周必须是纸本身的纤维连着的，不能出现粘结、打结等其它任何连接方式）。纸圈的大小，必须能让人从头到脚从中穿过。能出现粘结、打结等其它任何连接方式）。纸圈的大小，必须能让人从头到脚从中穿过。注意事项：注意事项：1、这是个独立完成的项目，中间不得相互交流。、这是个独立完成的项目，中间不得相互交流。2、每个人只有一次机会。、每个人只有一次机会

2、。3、只有、只有5分钟时间。分钟时间。新疆师范大学的图片亲身经历亲身经历亲身经历亲身经历小挑战（小挑战（小挑战（小挑战（2 2 2 2）每个小组仅分配有每个小组仅分配有每个小组仅分配有每个小组仅分配有1 1 1 1张张张张A4A4A4A4纸，请你们集体讨论，设计方案，制作出尽可能高的模型，并在模型上放置一个乒乓球。纸，请你们集体讨论，设计方案，制作出尽可能高的模型，并在模型上放置一个乒乓球。纸，请你们集体讨论，设计方案，制作出尽可能高的模型，并在模型上放置一个乒乓球。纸，请你们集体讨论，设计方案，制作出尽可能高的模型，并在模型上放置一个乒乓球。你们可以对这张你们可以对这张你们可以对这张你们可以

3、对这张A4A4A4A4纸进行任何裁剪加工，且只有纸进行任何裁剪加工，且只有纸进行任何裁剪加工，且只有纸进行任何裁剪加工，且只有5 5 5 5张标签贴纸可以用，但不能破坏标签贴纸。张标签贴纸可以用，但不能破坏标签贴纸。张标签贴纸可以用，但不能破坏标签贴纸。张标签贴纸可以用，但不能破坏标签贴纸。注意事项：注意事项：注意事项：注意事项：1 1 1 1、最多只能使用、最多只能使用、最多只能使用、最多只能使用5 5 5 5张标签纸。张标签纸。张标签纸。张标签纸。2 2 2 2、不能破坏标签纸的完整性。、不能破坏标签纸的完整性。、不能破坏标签纸的完整性。、不能破坏标签纸的完整性。3 3 3 3、只有一次机

4、会，时间、只有一次机会，时间、只有一次机会，时间、只有一次机会，时间10101010分钟。分钟。分钟。分钟。4 4 4 4、最终以乒乓球底部至桌面部分测量高度。、最终以乒乓球底部至桌面部分测量高度。、最终以乒乓球底部至桌面部分测量高度。、最终以乒乓球底部至桌面部分测量高度。分享成功的经验分享成功的经验和有待改进的方法。和有待改进的方法。讨论与交流1、科学探究？2、你眼中的探究性实验？3、为什么要从教学设计角度来研究探究性实验？是是科学教育中的探究式学习归纳式的教学方式以学生为中心科学知识发现的过程提出和聚焦问题预测设计研究方案收集和获取证据收集和获取证据从实证中得出结论从实证中得出结论交流讨论

5、和结论有效的学习培养综合心智培养社会情绪能力科学家真正的工作方式和内容分离的过程自我学习过程无引导过程有利于有利于不是不是模拟模拟基本要素基本要素提出问题提出问题预测预测寻求实证寻求实证(公平试验和观察公平试验和观察)数据收集数据收集和分析和分析结论和表达结论和表达试验设计试验设计讨论讨论记录记录阅读阅读观察观察儿童原有的概念儿童原有的概念改进后的概念改进后的概念新的探究新的探究信息信息观察观察 科学探究是义务教育物理课程学习内容的重要部分，义务教育物理课程标准明确提出了发展科学探究能力所包含的内容和培养目标，按课程标准编写的教材也把科学探究 作为其内容之一单独设立主题。科学探究的形式有课堂内

6、的探究性活动和课堂外的家庭实验、社会调查和其他学习活动，但在课堂内最主要的表现形式还是实验探究。实验的“以前”与“现在”(1)演示实验多探究实验增加（37，24，64.86%)(2)“照方抓药”式的实验操作以问题为中心的探究性实验(3)担心学生不会做主动放手让学生做(4)师讲生听，机械操作师生共同讨论，设计方案。仍然存在的问题(1)探究程式化(2)缺乏有效的组织策略(3)小组合作交流低效(4)探究教学目标定位不明确(5)对学生的评价方法单一 主要内容：一、探究性实验教学概述二、中学物理探究性实验教学设计理论概述三、初中物理探究性实验教学设计的一般过程（阿基米德原理）四、面临困难和解决策略一、探

7、究性实验教学概述物理探究性实验教学的概念 物理探究性实验教学是指：在学生不知道相关知识，尤其是不知道各物理量之间有何关系的前提下，在教师引导和配合下，让学生经历提出问题、猜想与假设、实验设计、实验操作、分析论证、评估、交流等过程而进行问题解决的一种物理实验教学形式。探究性实验教学的特点有：问题性、以实验为基础。探究性实验的类型 中学物理实验大致可以分为教学演示实验学生实验分组实验课内学生小实验(边学边实验)课外实验探究性实验探究性演示实验探究性分组实验探究性边学边实验探究性课外实验。探究性实验和验证性实验的区别 教师根据学生自己所得出的结论，实验报告进行评价，并对过程进行观察评价教师根据学生的

8、答案进行近似评价实验结果评价探究自己未知的结论验证自己已知的结论实验结论探究答案获得所要答案实验目的多变的。以学生为主体，让学生遵循基本的实验操作规程的基础上，做最佳操作方法的探究严格按照教材规定的操作步骤进行实验步骤可根据学生的设计方案进行调配，学生可以进行多种实验器材的对比探究教材规定的实验或几种器材实验器材探究性实验验证性实验项目初中物理探究性实验教学模式的操作程序是否所有环节都要出现呢？例如，有这样的探究性实验教学操作程序：创设物理情境、提出问题进行猜想一设计实验方案一验证猜想一知识应用；提出研究课题一组织实验探究一组织讨论一巩固练习和考核；启发质疑一实验探索一巩固扩展；教师引导一交流

9、讨论一探究实验一解决问题峙得出结论等等。因此，探究性实验教学模式的操作操序不是呆板的、僵困的，而是灵活的。探究性实验教学模式的具体操作操序以“研究水的沸腾现象实验为例：教师可以设计如下的探究活动；每23人为一个小组，提供烧杯、铁架台、酒精灯、温度计等器材。(1)提出闷题：对水进行加热时，水的温度随时问会发生怎样的变化?(2)与组内的同学共同制定一个实验方案来研究这个问题。你的实验需要哪些器材?你在实验中需要进行哪些操作?你在实验中需要记录哪凡个数据?设计一个实验数据记录表，用于记录实验数据。(3)与其他同学进行交流，看看谁的设计方案更好。(4)采用大家认为较为可取的实验方案进行实验，观察实验现

10、象。(5)根据实验记录的数据，得出结论：(6)你能用别的方式反映水温度变化的规律吗?(7)你在实验中还看到什么现象7(8)你能解释实验的结果吗?上述探究活动中，从提出问题实验设计一实验操作实验结论，体现出了学生的独立思考以和学生之间的合作交流的特点，可以说是一节很好的探究性实验课。探究性实验课题与相应的重点探究要素 二、中学物理探究性实验教学设计理论概述教学设计(1）教学设计研究教与学的关系(2)教学设计研究教与学的目标(3)教学设计研究教与学的操作程序和策略 初中物理探究性实验教学设计的原则 1、学生自主与教师指导相结合的原则2、科学性原则 3、体现交流与合作的原则 4、激发兴趣的原则初中物

11、理探究性实验教学设计的一般过程 修改设计方案探究性实验课题教学内容分析与教学资源分析教学目标的制定学习者分析教学策略设计教学过程设计教学评价和反思1.探究课题的选择探究课题的选择 阿基米德原理是初中物理知识中的一个重要物理规律，是初中物理课程的重要教学内容。传统物理教学中对这一内容的教学多采用传授式教学方法，即教师通常是在引入问题之后，直接用演示实验得出结论，缺乏学生猜想、设计实验验证的环节，学生对这一结论的得出会感到很突然。这样于急于追求对知识点学习的做法很难使学生对阿基米 德原理的内容有深刻的印象，往往是停留在死记原理内容、生搬硬套公式的水平，不利于对学生进行科学方法的教育。因此，该课题教

12、学应采用探究教学方法，使学生明白阿基米德原理这一知识的生成过程，更深刻的理解这一原理的内涵，同时有利于学生对科学本质的认识。2.教学内容和教学资源分析教学内容和教学资源分析 教学内容分析 课程改革后编写的各种版本的初中物理教材在对阿基米德原理这一部分教学内容的编排过程均体现了让学生探究性学习的教学思想，这与物理课程标准的要求是一致的。人教版初中物理教材对这一内容的教学安排是：首先让学生动手实验去体验浮力的存在和其变化，在此基础上让学生猜测浮力的大小可能跟什么有关，进而自然过渡到实验设计的环节，再通过学生实验得出结论(即阿基米德原理)。教学资源分析 本课题的探究需要用到较多的实验器材，需要学生动

13、手实验，学校有专用物理实验室和本实验需要用到的实验器材，学生用的实验器材包括：弹簧测力计、木块、石块、细线、橡皮泥、溢水杯、量筒、大烧杯、小桶、塑料瓶、水、酒精等。教师演示用器材：铁架台(1个)、大弹簧测力计(1个)、石块(1个)、细线、大小烧杯(各1个)、溢水杯(1个)。学生实验器材有16套，实验桌16张，而班级人数是51人，分16个实验小组，其中13个组是每组3人，其余3个组每组4人。知识与技能目标：通过探究学习，知道浮力的大小等于什么(阿基米德原理)，会正确使用弹簧测力计或量筒等测量仪器。过程与方法目标：经历探究浮力大小与什么因素有关的过程，学生能尝试根据经验和已有知识对影响浮力大小的因

14、素提出猜想，知道使用控制变量法来研究问题。情感、态度、价值观目标：在动手动脑过程中，表现出对物理和生活的兴趣以和对科学的探索精神；学生在探究中有交流与合作的愿望、热情。3.教学目标的制定教学目标的制定 4.学习者分析学习者分析 学生在学习本课题内容之前已经学习了二力平衡的知识，在教学中教师要唤起学生对这部分知识的回忆，以便利用该知识对浸入液体物体的受力情况进分析。学生头脑中存在着关于浮力的学前经验，有些经验是片面的、不科学的，如看到木头浮在水面上而铁块沉入水底的现象而形成浮力的大小与物体的密度有关的错误认识。但有些经验会促进新知识的学习，例如，许多学生有过游泳经验以和在河里、海里或游泳池里从浅

15、水区走向深水区的经验，知道曹冲称象的故事，这些经验知识会有利于学生提出浮力大小跟物体排开液体体积有关的猜想。教师应给于学生提出问题或猜想的机会，暴露学生自己原来的观念，并给于学生验证猜想的机会。首先创设问题情境，用实验手段让学生认识下沉的物体也受浮力。然后在学生动手实验的基础上，引导学生根据生活经验对浮力的大小与哪些因素有关提出有根据的猜 想。教师安排学生通过讨论并在动手实验的基础上去验证猜想，然后引导学生通过分析、归纳的方法提出物体所受的浮力跟它所排开液体的重力相等的假设。最后让学生分组进行实验设计和实验操作去检验这一假设。在教学的各个环节中，教师要促进学生主动地思考并给学生讨论、交流的机会

16、。在整个教学过程中，教师还要注意利用学习性评价方法对学生的探究活动进行评价。5.教学策略设计教学策略设计 6、教学过程设计、教学过程设计创设情境、认识浮力教师展示“死海上的人在悠闲地看书的投影，引导学生提问：为什么人可以浮在水面上?下沉的物体是否受浮力?教师演示实验；用细线系住小石块把其挂在测力计的挂钩上，并且用手稍微用力向上托石块，让学生观察这时测力计的示数变化，然后将小石块浸入水中，观察测力计示数的变化。引导学生根据二力平衡等知识判断浮力的存在和大小，最后得出结论：水中下沉的物体会受到一种向上托的一种力也即是浮力。提出问题和猜想 由教师提出问题：利用“称重法可以测量浮力的大小，浮力大小可能

17、和什么因素有关呢?学生动手实验：把空的矿泉水瓶慢慢浸入水中，感受浮力的大小变化；往清水中加入足够多的盐，鸡蛋由沉变浮。在动手及观察体验的基础上并结合已有的生活经验，要求学生对影响浮力大小的因素提出猜想，同时让学生说出猜想的根据，归纳出有待验证的3个猜想即：物体浸没在液体中的深度；液体的密度：物体排开的液体的体积；物体的形状。验证猜想 小组讨论验证猜想的办法，并把验证猜想的任务分摊到不同的小组，每小组只验证其中的一个猜想。实验过程中教师要提示学生如何控制变量。验证猜想的方法有：a.利用“称重法”测量浸没于水中不同深度的石块所受浮力大小，验证浮力的大 小与浸没时所处的深度是否有关。b利用“称重法测

18、量石块浸入水中的体积不同时所受浮力的大小，验证浮力的大小是否与排开水的体积大小有关。c.利用“称重法”分别测量网一个石块浸没水中和浸没酒精中所受浮力大小，验证浮力大小与物体所排开液体的密度是否有关。，d将同一橡皮泥做成两个不圊的形状，然后用“称重法分别测量它们浸没到水中的浮力大小，从而看出浮力的大小和物体的形状是否有关。总结各小组的验证结论：物体所受浮力的大小与排开液体的体积和排开液体的密度有关，跟物体浸没时所处的深度、物体的形状无关。e.建立假设 引入曹冲称象的故事，并让学生思考“浮力的大小与排开液体的体积和排开液体的密度这一结论说明浮力的大小与待么力有关昵?注意引导学生与溜的知识相互结合，

19、利用“推导法”解决这一问题。利用已有知识进行推导，最后确立假设：浮力的大小等于排开液体的重力。实验设计引导学生围绕“如何测浮力、如何测排开液体的重力”来讨论实验方案的设计。利用“称重法”可以测量出物体所受浮力的大小；收集排开液体的方法可能有：a先用弹簧测力计测量小空桶重，然后用弹簧测力计测桶和溢出水的总重，再相减即得G排。b将排开的液体放入量筒中，利用公式m=pV求解排开液体的质量。c直接用塑料袋接取溢出的液体，用测力计测出塑料袋和溢出水的总重即相于G排。分析论证学生对实验数据进行分析，得出实验结论，也就是二千年前阿基米德所发现的规律，同时证明了前面的假设是正确的。评估与交流 引导学生小组交流

20、、讨论实验过程中存在的问题和收获，分析实验操作上的错误和实验结果的误差来源。7.教学评价教学评价 对学生探究学习的学习性评价方法采用口头任务法，给学生表达对诸如“影响浮力太小的因素是什么等问题的看法的机会，对学生自己提出的设计实验方案鼓励性评价；还可以提供评价表(表1)让学生进行自我评价和小组评价。教师的自我反思本节课以探究浮力的大小与什么因素有关这一主题为线索，合理安排教学内容，无论是教学环节的安排还是问题的设计、教学策略的选择，都将学生主体作用的发挥放在首要考虑的位置，教师充分体现出了作为学习活动的组织者、引导者和参与者的作用，基本完成了预定的教学目标。在用实验验证浮力跟物体排开液体的重力

21、是否相等的过程中，学生展现了一些个性化的做法：有些同学在往溢水杯中放物体的同时，测出了物体所受浮力和物体排开液体所受重力；有些同学是先在大烧杯中测定物体全部浸入水中所受浮力，然后再利用溢水杯测定物体没入水中时排开水所受重力。教师对这些做法都给予了赞同。其中一个小组同学还提出了如图2所示的实验设计方案，该方案用聚苯乙烯泡沫塑料块做器材，由于它很轻，其重力可以忽略不计，然后通过定滑轮，用弹簧测力计拉塑料块没入水中，通过图中两个弹簧测力计的示数比较，就可以得出浮力的大小跟物理排开的液体重相等。初中物理探究性实验教学组织形式 初中物理探究性实验教学评价方法 1、学生探究性实验学习评价(1)评价内容（参

22、照课程标准）A.对知识和技能的评价 B.对过程和方法的评价 C.对情感态度与价值观的评价(2)评价方法A.口头任务评价法 在提问的时候应以开放性问题和“以人为中心”的问题为主。提问方式不一定要求学生给出“正确答案，而是引出学生对某一问题的观点，如问学生：“滑动摩擦力跟接触面间的压力有关吗，你是怎么认为的?一，就比直接问“滑动摩擦力跟接触面间的压力有关吗?更容易于激发学生说出自己对问题的真实想法。再比如，问学生这样一个问题：“有人说物体所受浮力的大小跟物体的体积有关。你同意不同意?”这种提问方式是使学生做出非此即彼的选择，因为它是一个封闭性问题。如果把问题变成“有人说物体所受浮力的大小跟物体的体

23、积有关。你怎么看?”，则效果完全不一样，这一变化，原先封闭性问题就变为开放性和“以人为中心的问题的问题，更能鼓励学生做自己有思考的回答，教师也能从其回答中了解学生对知识的理解程度和运用的思维方法。B.学生自评和互评 探究性实验自我评价调查表探究性实验学习评价表探究活动小组自评表教师通过课堂观察和学生实验探究记录单对学生进行评价 教师应对记录单的信息进行和时批阅，并写出评语，评语中应肯定学生做得好的地，错误的地方要给予指正，对记录不全或不足的，要告诉他们如何该迸，督促他们深学习并取得进步。此外，在批阅时，不宜给分数或写出等级，因为一般来说，以分数为反馈信息的结果会使学生把注意力集中在把自己与他人

24、进行比较上，反之给学生提供需要改迸的反馈信息则能够激发学生对学习本身进行思考以及如何改进学习。探究性实验教学设计方案的评价 初中物理课堂探究性实验教学教师自我评价表四、面临困难和解决策略困难(1)课时有限和对教学效果的担心。(2)实验室资源不足带来的困难，特别是在农村学校(3)教学评价形成的阻碍(4)教师对学生探究能力、科学和探究教学的本质认识问题 提高探究教学效率、解决探究教学受课时限制的策略(1)提高探究教学效率的策略 策略一：使学生掌握好实验仪器的基本操作技能 例如，在“探究串联、并联电路中的电 流规律箨实验课之前，学生应知道电流表的使用揽则，会识别电流表示数，做过把电流 表、开关与其它

25、用电器串联起来的简单实验，否则学生在这节实验课上会“在电流表指 策略二：完善实验室制度，明确实验行为规范(2)解决探究教学受课时限制的策略采用单元式实验探究教学设计策略可以在一定程度上缓解这一矛盾。例如，人教版初中物理新教材八年级上册透镜和其应用一章的主要内容是在前三节。第一节内容是介绍透镜概念及透镜对光线的作震：第二节内容是透镜在生活中的应用：第三节内容是凸透镜成像规律的探究。笔者认为可以把这三节内容进行整合，整合后的内容安排是：第一节，把原来第一节和第二节的内容进行整合，把原来第二节豹内容进行适当压缩，主要让学生观察各种利用透镜的仪器，在观察的基础上，引导学生提出问题及其猜想，谴学生课后完

26、成检验拖们的猜想的实验方案。第二节，实验操作；三节，交流总结，进行实验结论的巩固练习，进一步认识凸透镜成像规律在照相机、（3）大班额探究教学的策略 解决大班额教学带来困难的一个有效方法应是是将全班同学分成若干小组，充分发挥小组合作的功能。对于需要回答、交流的问题，首先安排在小组内进行发言、讨论，然后教师让小组成员的代表在班内发言。这样可以在有限的时间内让每位学生都有表达自己意见、培养表达能力的机会，同时解决在大班额教学中让每个学生的发言都拿到全班范围来交流而受时间限制的问题。至于分组，单组人数可能会较多，但能 进行探究总比不进行探究强。（4）如何解决实验室资源不足的问题 A.重视实验室资源建设

27、和资源的充分利用B.积极进行非常规物理实验的设计和利用 例如，对于探究影响滑动摩擦力大小的因素时，学生可能会想出各种各样的“非常规实验方案。如有的学生提出用手在桌面上摩擦、并在手与桌面之间垫上不同 的材料来验证影响摩擦力大小的因素；还有的学生提出用木块压在坚直墙上、并在木块与墙壁之间垫上不同的材料来研究等等。C.适当增加探究性演示实验 初中学生特别是初二学生对实验技能和方法的掌握是初步的，并不是所有的实验探究都适合学生实验，有时演示探索比较适合他们，演示实验中的设计部分可由学生在教师的指导下完成，而操作部分可以考虑由一组学生上讲台探究，其余同学观察、评论、“场外指导”或出主意，下次上课再换另一组同学上台。如滑动摩擦力的大小和哪些因素有关，电流产生的热量跟哪些因素有关等。演示实验时虽然给没有学生动手操作的机会，但可以让学生参与提出问题、猜想、设计实验以和小组讨论等，设计恰当的演示实验同样可以培养学生的探究能力。实验条件不足，难以进行学生分组实验探究时可以用演示实验探究代替，而不要轻易放弃开展探究教学的尝试和努力。(5)改革和完善现有的教学评价制度(6)帮助和促进教师探究性教学实践性知识的构建 多提宝贵意见谢谢！谢谢！