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如何讓物理課堂充滿生機(jī)——對兩個熱學(xué)實驗的探究及演示實驗的重要性
我國基礎(chǔ)教育課程改革,正進(jìn)入試點實驗階段,對于正在實行課程方案的廣大非實驗區(qū)的一線教師,不能坐等新課程體系的到來,應(yīng)該利用現(xiàn)行教材,研究摸索出適合新課程實施下的課堂教學(xué) 的新形式是關(guān)系到整個基礎(chǔ)教育課程改革的成敗,也是學(xué)校的常規(guī)教學(xué)順利走向新課程的關(guān)鍵。走進(jìn)新課程,教師是知識的傳授者的角色是不能改變的,但是與以前不同的是它不再是教師唯一的或常規(guī)的角色,教師應(yīng)成為研究者、成為學(xué)生的引導(dǎo)者、促進(jìn)者。學(xué)生也不是電視電影面前無可奈何的觀眾,更不是配合教師上課的配角,而是一種活生生的力量,是帶著自己的知識、經(jīng)驗、靈感、興致參與課堂活動的主角。 我們把《做功和內(nèi)能的改變》一節(jié)的驗證性實驗改為探究式實驗,以實驗為載體展開教學(xué)。人民出版社教材:在一個配有活塞的厚玻璃筒內(nèi)放一小團(tuán)棉花,把活塞迅速壓下去,觀察有什么結(jié)果。參考書針對實驗難度大特意加了三點說明。1。密封性要好……:2。管內(nèi)保持足夠的氧氣……:3。所有棉花的燃點要低,實驗要用硝化棉。硝化棉的制作:取濃硝酸和濃硫酸按體積比1:2……。同一實驗,97年出版的京教本寫到:在一個厚玻璃筒里放一塊浸過乙醚的棉花。先行高一課本185頁也有這個實驗“…把浸有乙醚的一小塊棉花……。這是一個所有的初高中教師不知教過多少遍的難以成功的實驗,一些教師為使這個驗證性實驗順利進(jìn)行,課下苦心準(zhǔn)備硝化棉和乙醚,另有一些教師干脆在黑板上講實驗,讓學(xué)生記結(jié)論。 新課程要求教師應(yīng)該是課程的建設(shè)者和開發(fā)者,使課程在課堂實施中不斷增值,不斷豐富,不斷完善。我們把課堂教學(xué)分為三步:一、巧妙地把學(xué)生引向?qū)虒W(xué)內(nèi)容的探究 按照課本“照方抓藥”在學(xué)生睜大眼睛等待棉花燃燒時,看到的卻是意想不到的“白煙”換用力氣大的同學(xué)重做一遍,筒內(nèi)棉花還是不能燃燒。教師則巖石急于彌補這一失誤又不知所措的樣子,以鼓勵學(xué)生對書本知識的質(zhì)疑和對教師的超越。這就巧妙地把學(xué)生引向?qū)虒W(xué)內(nèi)容的探究 ,要目的明確,忌隨心所欲。物理教學(xué)中,演示實驗是新課導(dǎo)入的重要方法之一。實驗具有生動、直觀、新奇的特點,容易激發(fā)學(xué)生的直覺興趣。如能充分發(fā)揮實驗的趣味性、奇異性、多變性,就能創(chuàng)造出生動的情景,使學(xué)生思維活躍。演示實驗是用來配合教學(xué)的,應(yīng)根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容和要求,選擇用合適的實驗,合理地進(jìn)行實驗,以便讓學(xué)生清楚地認(rèn)清物理概念和規(guī)律。例如,在講授"平拋運動"這一節(jié)的內(nèi)容時,我們可以選擇的演示實驗比較多。如拋出的粉筆頭、桌上滾落的玻璃球、水流的噴射、平拋運動演示儀、閃光照相等。其目的就是讓學(xué)生認(rèn)識"平拋運動可以看作是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合成。"這一規(guī)律。我們利用演示實驗都應(yīng)清楚地顯示出演示內(nèi)容的本質(zhì)特征。當(dāng)然實驗時要增強實驗的趣味性,更好地調(diào)動學(xué)生的思維積極性。再比如,講"摩擦力"這一節(jié),我們可以用引導(dǎo)提示法指出我們要實驗的問題和目的。如"摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)系呢?",為了研究這個問題,我們調(diào)整吊盤上的重物的重量,使木塊在桌面上作勻速直線運動,這時繩子對木塊的拉力就等于木塊與桌面間的滑動摩檫力。然后在木塊上加一個重物,增大木塊與桌面間的壓力,這時發(fā)現(xiàn),必須增加吊盤上的重物,使拉力增大,木塊才能做勻速運動�？梢娫龃竽緣K與桌面之間的壓力,木塊與桌面之間的滑動摩檫力也增大。學(xué)生就很自然地得出"兩個物體間的滑動摩檫力f的大小跟這兩個物體之間的壓力N大小成正比"的結(jié)論,即f=μN。然后進(jìn)一步得出動摩擦因素與兩接觸物體的材料和它們接觸面的粗糙程度有關(guān)。整個實驗?zāi)康男悦鞔_,環(huán)環(huán)緊扣,步步深入,學(xué)生必定會有很強的感性認(rèn)識,很清楚的認(rèn)知思路,從而輕松地掌握這節(jié)的內(nèi)容。演示實驗切忌毫無目的,隨心所欲。演示實驗的最終目的是為教學(xué)服務(wù)的,為的是在實驗中發(fā)現(xiàn)規(guī)律,理解規(guī)律,從而掌握規(guī)律。為實驗而實驗,沒有目的性,只會使學(xué)生浮于實驗過程與表面現(xiàn)象,不知道老師為什么做實驗,不知道實驗演示了什么規(guī)律,更談不上自己去發(fā)現(xiàn)與探討規(guī)律了。對老師而言,這樣的實驗是"吃力不討好"的事。。二、創(chuàng)設(shè)開放的教學(xué)情境 精心設(shè)計問題,以問題為線索,力求實驗與思維有機(jī)結(jié)合,層層遞進(jìn),使學(xué)生始終處于積極參與的狀態(tài)中。對物體做功,物體的內(nèi)能會增大,這物體指的是(筒內(nèi)氣體)而不是(棉花)。燃燒必須滿足的兩個條件是A與空氣或氧氣直接接觸。B溫度達(dá)到燃點。與空氣直接接觸可采用的辦法是:用活塞將棉花送進(jìn)筒底的過程即是將舊氣排出換新氣的過程再重復(fù)一次即可。 溫度到達(dá)燃點的辦法是:降低燃點,換用硝化棉或用乙醚浸過的棉花,增加壓縮氣體的內(nèi)能,使之達(dá)到普通棉花的燃點。筒內(nèi)氣體體積一定,內(nèi)能的增量有限,不足以點燃一小團(tuán)棉花,。減少棉花的用量是實驗成功的關(guān)鍵。 同學(xué)們熱烈討論 ,C為最佳方案。正如卡文迪許所說:用最平常的儀器,做出最好的成果,才算是真本事。我們把教材中的一小團(tuán)棉花改用幾十根棉絮,讓一個女同學(xué)走上講臺,成功地完成實驗。在我們的預(yù)料之外的是,一個男同學(xué)走上講臺順手從課本上撕下一小紙屑,放入厚玻璃筒內(nèi)活塞壓下去,小紙屑燃著了!這一獨特的富有個性化的理解和表達(dá),讓教室里響起了經(jīng)久不息的掌聲。課堂上的教學(xué)時間是極其寶貴的,如果教師在演示中出現(xiàn)失誤和差錯,不僅會殆誤時間,而且會引起對所得結(jié)論的懷疑。因此,教師在課堂上的演示實驗必須確保成功。 成功的演示是由多方面的因素決定的。首要條件是掌握實驗原理,它是設(shè)計和改進(jìn)實驗的依據(jù)。只有掌握了原理,才能準(zhǔn)確的抓住關(guān)鍵,成功的進(jìn)行演示。例如,靜電實驗我們一般認(rèn)為比較難做,其實關(guān)鍵在于靜電電壓高而電量少。因其電壓高,通常所說的絕緣體在高壓下變成了導(dǎo)電體;因其電量少,電荷容易漏。從原理上進(jìn)行分析,我們就可以找到改進(jìn)靜電演示實驗的關(guān)鍵--解決絕緣問題。只要對儀器進(jìn)行簡單的改進(jìn)就行了。 其次,要注意環(huán)境條件。有些實驗的成敗與環(huán)境等外界條件很有關(guān)系。例如,空氣的濕度對靜電實驗很有影響,某些電學(xué)實驗跟電源電壓的穩(wěn)定性有關(guān)。因此,教師在課前要選擇好所需的儀器和材料,仔細(xì)地進(jìn)行檢查,熟悉儀器的使用性能,了解實驗的精確程度,估計實驗時間,觀察教室里即將演示的環(huán)境等。 課前做好充分的準(zhǔn)備,可以提高演示的成功率,但不能保證課堂上一定不出問題。出了問題怎么辦?一是要鎮(zhèn)定,切忌手忙腳亂,應(yīng)認(rèn)真思考和分析,盡可能及時找出原因,迅速排除故障;二是要實事求是,實驗失敗不可簡單地用"儀器不行"來搪塞過去,更不能編造數(shù)據(jù),弄虛作假。應(yīng)當(dāng)向?qū)W生如實說明實驗失敗的原因,申明下次再做。這種負(fù)責(zé)的精神和科學(xué)的態(tài)度,必將培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)作風(fēng),對學(xué)生產(chǎn)生良好的影響。演示實驗?zāi)軌蛱峁┴S富的感性材料,變抽象為形象。但它的最終目的是要通過觀察啟發(fā)思維,使學(xué)生更好地認(rèn)識客觀規(guī)律,發(fā)展能力,培養(yǎng)興趣。因此,在設(shè)計和編制演示程序時,必須在啟發(fā)性上下功夫。 演示中的啟發(fā)性,首先在于以趣激疑。當(dāng)生動的演示現(xiàn)象出乎學(xué)生的意料之外時,認(rèn)知的矛盾將上升為思維的動力。例如,靜電植絨實驗中,當(dāng)啟動手搖感應(yīng)起電機(jī)時,下極板上的小紙屑不斷地飛舞,粘附在涂有膠水的上極板上,形成了美麗的圖案。而對這一美妙神氣的現(xiàn)象,學(xué)生的問題必將油然而生。 運用演示引發(fā)問題,只是啟發(fā)思維的起點,雖然它是學(xué)生開展積極思維的突破口,但要推進(jìn)思維的展開,仍需有教師不斷的引導(dǎo)。例如,為什么會有這種現(xiàn)象?怎樣才能產(chǎn)生?怎樣才能做得更好?……在學(xué)生不斷的探討、思索中,逐步掌握物理知識,了解物理規(guī)律,這樣的實驗就成為了推進(jìn)思維的向?qū)А?nbsp; 演示實驗一般情況可采用這樣的幾步:提出問題,通過實驗建立初步表象;再做實驗,又提出問題進(jìn)行探討,找出規(guī)律;應(yīng)用規(guī)律來說明問題,并用實驗來驗證。這一過程體現(xiàn)了實踐--理論--實踐的認(rèn)知規(guī)律。演示實驗切忌難易不分,草草了事。有些新教師做實驗,常常以能顯示實驗現(xiàn)象為滿足,急急表演,匆匆收場。這樣的實驗必不能給學(xué)生留下深刻的印象,而且忽視了學(xué)生由感性到理性的上升過程,忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng),不可能達(dá)到實驗所需的目的�？傊�,演示實驗在物理教學(xué)中有不可替代的作用。教師只有明確了演示實驗的重要性,掌握了正確的方法,才能使學(xué)生的觀察和思維活動緊密地結(jié)合起來,用觀察促進(jìn)思維活動的展開,又用思維指導(dǎo)觀察活動的進(jìn)行,逐步掌握物理概念和規(guī)律,發(fā)展觀察和思維能力,才能使我們的物理教學(xué)達(dá)到"事半功倍"的效果。此外,教師對待演示實驗的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度也會對學(xué)生的實驗素養(yǎng)起到潛移默化的作用三、學(xué)到的探究方法再用于實踐 本節(jié)實驗2,物體對外做功,內(nèi)能減少也是一個難以成功的實驗,氣體對塞子做功時,瓶內(nèi)應(yīng)該有霧出現(xiàn),可是按課本裝置卻看不見霧,我們不能片面追求所謂正確結(jié)果“有霧,是因為你們離的遠(yuǎn)沒看清”而抹煞學(xué)生的“求真”精神,使學(xué)生的創(chuàng)造性成分白白流失。經(jīng)引導(dǎo)學(xué)生能分析出實驗失敗的原因:氣體對塞子做功較少,需要液化的水蒸汽太多,造成霧的濃度小。霧的濃度由 內(nèi)能的變化量/氣體總量的比值決定。按數(shù)學(xué)知識,這問題很簡單,增大分子減少分母即可。方法是:增大內(nèi)能變化量,即是增加氣體對塞子做的功,改正的辦法是。打氣筒接在側(cè)壁上,以免塞子負(fù)重跳不高。 減少氣體總量,用帶有支管的試管代替小瓶。將圖2-11中課本實驗的打氣筒接到右圖試管的支管上。改進(jìn)后的實驗,霧很濃,持續(xù)時間也較長,教師里最后排的同學(xué)也看得清清楚楚。 本節(jié)課每用精湛引言的導(dǎo)入,而用課本上不成功的實驗,激發(fā)學(xué)生對書本的質(zhì)疑和對教師的超越,把學(xué)僧巧妙地引向“主動、探究、合作”之路。由師生的共同探究活動不僅解決來歷困惑多年的兩個實驗難題,而且又升華到學(xué)生 壓燃紙屑。這一開放性的教學(xué)過程是一種發(fā)自內(nèi)在的精神解放運動。學(xué)生的主體性,獨 [1] [2] 下一頁 立性不斷生成、發(fā)展、提升,這是學(xué)習(xí)觀的根本變革。要明顯直觀,忌模糊不清,可以說演示實驗的一切功能都不能離開觀察,觀察者只能在演示者所給現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進(jìn)行觀察。因此,演示實驗的直觀是最起碼的要求,教師在設(shè)計演示實驗時應(yīng)注意以下幾點: 首先,物理過程的變化要顯著。為了使現(xiàn)象明顯,儀器的尺寸要比較大,尤其是觀察部分的尺寸要大、刻度線條要粗,要使教室內(nèi)最遠(yuǎn)的同學(xué)也能看清。這樣做演示的精密度雖有所降低,但可以用感受效果來彌補。必要時可以借助投影、機(jī)械放大、光杠桿、放大電路等手段增強現(xiàn)象的明顯性,提高觀察效果。另外,儀器擺放的位置,被觀察主體與背景的色調(diào)對比等也會影響觀察的效果。通常可采用演示板、磁性黑板、染色、生煙、襯托背景、照明等方法來增強觀察效果。 其次,儀器簡單,過程明了。演示之所以要直觀,就是為了能從實驗中直接觀察到物理過程,認(rèn)識物理現(xiàn)象的本質(zhì),而不需要過多地拐彎抹角,受其它無關(guān)因素的干擾。特別是一些為建立、鞏固物理概念的定性演示中,沒有必要選擇精密復(fù)雜的實驗裝置。例如,我們用橢圓墨水瓶演示微小形變現(xiàn)象,效果就比用復(fù)雜的光桿系統(tǒng)裝置要好。又如,用旋轉(zhuǎn)電樞(或磁鐵)的方法演示電動機(jī)的原理就比搬一個真的電動機(jī)來做實驗更能突出物理原理。 第三,要多種感官并用。有資料表明"在接受知識方面,單靠聽覺一般只能記住15%左右;單靠視覺,從圖象獲得知識,只能記住45%左右;如果兩者結(jié)合起來,可記住65%"。因此,調(diào)動學(xué)生各部分感官的協(xié)調(diào)并用,比單一渠道要好。我們應(yīng)該考慮學(xué)生的各種感官對信息的分辨能力,以強化有效刺激,促進(jìn)學(xué)生對新知識、新規(guī)律的理解。例如,講加速度時,學(xué)生視覺感受到加速度影響速度的變化可能不很明顯,可以用多媒體課件來演示。演示時,速度的變化可以用音高變化來表示。使學(xué)生聽覺、視覺共同作用可能比單純用視覺更直接。因而對變化率的概念比較容易建立。 演示實驗切忌模糊不清。學(xué)生看不到清晰的實驗過程和明顯的實驗結(jié)果,搞不清實驗所演示的規(guī)律、原理,無助于物理教學(xué)。與其浪費時間,不如不做。 整個教學(xué)過程也是科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)實驗的模擬過程,在失敗、分析、改進(jìn)再實驗的過程中,學(xué)生掌握了做功與內(nèi)能改變的關(guān)系,也體會到科學(xué)家們的研究方法,領(lǐng)略科學(xué)家獲得成功時的喜悅,這種效果是驗證性實驗無法比擬的:學(xué)生當(dāng)一切所學(xué)知識忘掉的時候,最后剩下的是方法和能力。這樣的課堂教學(xué),使教師的身份有知識的傳授者變成里研究者,真正嘗到當(dāng)教師的樂趣,這正是新課程的推進(jìn)對教師提出的轉(zhuǎn)型的要求。當(dāng)然,過程的開放,也許回影響某些課時的教學(xué)進(jìn)度或教學(xué)任務(wù)。但是我們要用發(fā)展的眼光來看這個問題:某一節(jié)課的教學(xué)任務(wù)的完成與否并不影響學(xué)生的整體發(fā)展,課堂教學(xué)最重要的是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新素質(zhì),這是學(xué)生發(fā)展進(jìn)而也是教學(xué)發(fā)展的根本后勁。實驗是物理學(xué)的基礎(chǔ),是檢驗物理理論的標(biāo)準(zhǔn)。在學(xué)生建立完整的物理概念和導(dǎo)出正確物理規(guī)律的課堂教學(xué)中,實驗是最活躍最具生命力的部分。演示實驗是指為配合教學(xué)內(nèi)容由教師操作表演示范的實驗。是深受學(xué)生歡迎的實驗形式,是教師施展教學(xué)藝術(shù)的獨特方法。它能化抽象為具體,化枯燥為生動,把要研究的物理現(xiàn)象清楚地展示在學(xué)生面前。能引導(dǎo)學(xué)生觀察,并進(jìn)行思考,配合講授使學(xué)生認(rèn)識物理概念和規(guī)律,達(dá)到"事半功倍"的效果上一頁 [1] [2]
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