時間:2023-03-17 18:09:28
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2實驗器材不足,有些實驗沒有條件做
有的學校多年不添置儀器耗材,實驗器材數(shù)量明顯不足,比如某校馬德堡半球實驗只有一套器材,平行班級有八個班,只能等一個班上完以后下一位教師才能使用,影響教學進度.有些學校在經(jīng)費使用上也不愿意給實驗教學上花費更多的錢財,幾年甚至十幾年也不添置器材,實驗儀器匱乏.有的學校實驗室器材雖然很多,但器材的型號數(shù)量配備很不合理,有的過多有的又太少,如某校彈簧秤量程為0~50N的數(shù)量多達100個,而量程為0~5N、0~10N的彈簧秤總共只有30個,給教學工作帶來很多不便;有的學校在購置實驗器材時不聽取專業(yè)教師的意見和建議,領導拍腦袋想購啥器材就買回來,有的器材對初中物理實驗用處不大,如適合高中教學用的有交流輸出的學生電源在初中使用的時機很少.
3有些教師實驗教學能力有限
可以說這是制約實驗教學質量難以提高的關鍵,困擾著廣大教師,其中存在的問題最多,也是需要我們特別引起重視的地方;比如有些演示實驗操作不規(guī)范,甚至有些是錯誤的,有些學生實驗教師不能很好地指導,發(fā)給學生實驗器材后讓學生自己亂動,學生想怎么用就怎么用,實驗器材當成玩具,比如有的學生把砝碼浸入鹽水中,用量筒給水加熱等,儀器損壞現(xiàn)象時有發(fā)生,課堂教學秩序混亂,實驗效果明顯降低;有些上課用語不規(guī)范,比如把溢水杯叫水桶,把燒杯叫玻璃杯,把導線叫電線等.有的教師不清楚滑動變阻器、電阻箱及電位器的適用條件,不分電路情況和實驗精確度的要求任意使用,給學生一個錯誤的信息;有的教師不知道學生電源穩(wěn)壓和直流輸出的特性,給學生講在任何電路情況下可以隨便使用沒有區(qū)別,混淆視聽.有的老師在講授布朗運動和擴散時讓學生在顯微鏡下觀察懸浮花粉微?;蛟跓o風情形觀察空氣中的煙粒、塵埃都會看到微粒的運動,墨汁撒在水中會迅速擴散,并且溫度越高,運動越激烈,擴散也越快,于是老師解釋到我們學生看到的微小花粉或煙粒是它們的分子在做無規(guī)則運動,墨汁擴散也是因為墨汁分子在運動等等,當解釋到花粉微粒為啥會在某時刻瞬間不動時是由于水分子靜止不動,試想水分子怎么能在某時刻靜止不動呢?把布朗運動與擴散現(xiàn)象說成是同一種現(xiàn)象;凡此種種漏洞百出的解釋都是老師沒有吃透教材出現(xiàn)的錯誤;還有個別教師實驗課后不打掃衛(wèi)生,不整理清洗器材,不愛護公共財物,實驗過程中浪費現(xiàn)象嚴重,對學生不進行良好實驗品格的培養(yǎng),態(tài)度情感價值觀教育缺失;不重視總結得失,課后沒有反思,不寫實驗報告、作業(yè)批改不認真.
4實驗器材保管使用不當管理混亂
有些砝碼生銹影響測量結果,有些開關,滑動變阻器接觸不良導致電路不通,有些電池電量不足影響實驗效果,有些砝碼不用鑷子取用而用手拿取,天平上的游碼不用鑷子撥動,也是用手直接滑動,有些電流表、電壓表接線柱螺絲松動接觸不良,實驗時電路雖然連接正確但是電流表電壓表指針不動,學生會認為電路錯誤,造成誤解.有的實驗室管理員非專業(yè)人員,又不經(jīng)過培訓對物理儀器不懂,張冠李戴,經(jīng)常發(fā)生儀器搭配不正確現(xiàn)象,儀器擺放不規(guī)范,制度不健全,沒有器材更新更換計劃,不重視實驗室建設,學校買啥儀器就保管啥儀器,充其量就是一個保管員的角色,沒有報損賠償制度管理混亂;有的實驗室管理人員由物理教師兼職,教學任務重無暇顧及實驗室工作,有的教師不愿意承擔實驗室工作,認為學校對實驗室人員劃入后勤服務人員,在評職稱評先進績效考核等方面低人一等;有的實驗室裝備精良,先進儀器高端,儀器價值成本較高,裝飾豪華成了應付檢查和學校裝飾門面的工具,長期不使用,或使用率不高,不打掃衛(wèi)生儀器器材上面灰塵一層,白白浪費了很多財政資金.
5缺少必要的教學掛圖
有些當年很好很實用的教學掛圖,由于經(jīng)常使用,存在破損現(xiàn)象,沒有及時修理或更換,教學的直觀性打了折扣.比如船閘教學活動掛圖,在長期使用后,閘室閘門損壞,如果能及時修理或更換新掛圖,配上多媒體動畫,教學效果會更好.有的學校近幾年購置的教學掛圖、圖片、光盤都很少,課堂上老師可選用的教具數(shù)量少種類單一.
6沒有充分利用好多媒體教學
有些課件與教學內容聯(lián)系不十分緊密,或者課件表達的意思不明顯,對學生知識的生成意義不大,有些課件或視頻資料突出趣味性,知識性不足,忽視對學生知識的傳授,顧此失彼.有的老師課件多少年都一成不變,不修改也不增加豐富新的內容,沒有時代氣息,很不適應現(xiàn)代學生的認知理解能力,課堂沒有吸引力.有些老師上課只會演示課件,課堂儼然變成了課件展示會,離開課件就束手無策不會上課.
7教師自制教具能力弱
部分教師不能根據(jù)學情、校情獨立制作教學用具,只會使用現(xiàn)有的教學用具,不會開發(fā)利用周圍資源制作適合學生實際情況的教學用具.開發(fā)創(chuàng)新能力較弱,很難輔導學生的課外手工制作,對于學?;蛏霞壟e辦的手工制作大賽也是疲于應付,不能保證工作質量.
8課外實踐活動開展不正常
學校不重視課外實踐活動,學生外出參觀學習機會很少.物理源自生活又應用于生活,理論知識必須與生產(chǎn)勞動想結合,比如在學習水能利用時,可以組織學生就近參觀水電站發(fā)電設備,聘請工作人員講解發(fā)電流程工作原理,學習汽油機柴油機時,有些老師很少組織學生去汽修廠參觀,學生只能在課堂上看到汽油機柴油機模型,缺乏真實感.
2.將物理現(xiàn)象回歸生活
物理現(xiàn)象來源于生活.因此,教師要多引導學生發(fā)現(xiàn)和認識生活中的物理現(xiàn)象.通過對生活中常見物理現(xiàn)象的認識,使學生認識到物理學科的奇妙和偉大之處,建立起物理學習的熱情和積極性.當學習新的物理理論時,可以通過生活中常見的物理現(xiàn)象入手,從學生的興趣愛好和關注點出發(fā),由淺入深,揭示物理現(xiàn)象的內在規(guī)律,使學生在不知不覺中獲取物理知識.
3.小組合作
2新型教學模式的內容
2.1準備階段指導教師講授
指導教師講授中學物理實驗教學概論,讓學生明確本課程的教學目標和學習任務,了解實驗教學對中學教師的基本要求,強調實驗教學的基本教學方法(特別是探究式教學法的一般流程).這一階段是打基礎階段,一方面提高師范生的學習興趣,一方面為師范生備課提供基本的理論基礎保障.學生預習學生預習實驗訓練內容,初步設計實驗教學方案.預習準備工作必須做充分,不僅要了解實驗本身的操作注意事項,更要思考實驗操作中可能出現(xiàn)的問題,了解該實驗在中學物理教材中所處的地位,初步制定實驗教學方案,找出有疑惑的地方,為后面的實驗操作和集體備課做好準備.
2.2實驗訓練與集體備課階段實驗訓練
指導教師從職前教師的角度設置問題,以任務驅動的方式引導學生自主探究.例如,中學生實驗時在哪些步驟中容易產(chǎn)生錯誤,怎樣使中學生避免這些錯誤,學生可能的提問以及你如何做答.通過設置類似問題,鼓勵學生在實驗探究過程中,不僅關注實驗操作和數(shù)據(jù)的測量,更關注實驗操作過程中出現(xiàn)的問題,思考中學生容易出現(xiàn)的錯誤和注意事項,同時加深學生對基本概念的理解.集體備課集體備課是指教師按照教學計劃有組織、有準備、有目的地對某一實習內容進行討論、形成共識,并生成一個統(tǒng)一的集體教案的教學活動[3],本研究將其設定為高師物理實驗教學模式的一個環(huán)節(jié),指參加實驗的學生集體備課.學生進行集體備課時,每個學生都帶著自己準備好的教學設計和有疑惑的問題,以說課的形式介紹自己的教學設計方案———包括實驗教學目標、重難點、教學方法以及具體的教學安排等———然后讓全體學生在教師的引導下對其教學設計方案進行積極的討論,對教學設計思路提出問題和改進的意見,最后由教師進行總結,歸納修改意見,達成共識.
2.3教學訓練階段
教學訓練階段在物理實驗室中進行.師范生完成實驗操作和集體備課后,重新修正教學方案,在下一個課時進行試講.學生可以充分利用實驗室的器材資源.鼓勵師范生扮演愛提問題的中學生,以考驗試講者的應變能力.試講結束后進行互評,指出學生在試講過程中出現(xiàn)的不足和改進方法,最后,由教師對這些討論作出點評和總結.
2.4教學反思階段
在完成教學訓練之后,讓學生在課后對教學進行反思,反思教學實踐的實施情況和教學方案的設計情況,最終形成教學反思報告.教學反思的內容包括:實驗器材準備階段是否順利,有什么經(jīng)驗總結;是否達到教學目標及程度;實驗操作與示范是否熟練,規(guī)范、正確;對學生實驗的組織與管理是否井然有序;學生的積極性和參與程度如何,如何改進;學生實驗成功率如何,如何提高;學生常見實驗故障和實驗失敗或誤差大的原因,如何解決;學生在實驗操作中存在什么樣的問題,等等.
3新型教學模式的特點
3.1將集體備課融入到教學中
將集體備課作為在職教師專業(yè)發(fā)展最有效的方法之一,引入學生培養(yǎng)中.集體備課通過學生和教師間相互交流,碰撞出智慧的火花,有利于完善教案,使教學設計更加符合實際需求.將集體備課放在實驗操作中,能夠及時將實驗操作中出現(xiàn)的問題拿出來集體探討,有助于將實驗操作與教學訓練融合在一起,加深學生對實驗操作規(guī)范的理解,針對經(jīng)常出現(xiàn)的問題有直觀的認識.
3.2以職前教師的角度看待學生
將學生當成職前教師來對待而不是單純的學生.例如實驗訓練時,探究的主題要與中學課程有所區(qū)別,將主題引向一位教師應該研究的問題;集體備課讓學生扮演教師角色,充分尊重學生的新想法、新思路,鼓勵各抒已見.教學反思是體現(xiàn)學生主體意識的一種方式,讓學生為自己的表現(xiàn)負責,保持自省的意識和作為未來教師的責任感和使命感.
3.3培養(yǎng)學生組織探究式教學的能力
探究式教學是中學物理新課程改革的基本教學策略,適用于實驗教學,讓學生掌握這一教學方法更是高師物理實驗教學法課程的目標之一.將實驗訓練設計成探究性實驗,設置探究主題,以任務驅動的方式讓學生體驗探究性學習的過程,從而了解探究性學習的基本流程,不僅有益于培養(yǎng)學生的探究意識,加深其對物理基本概念的理解,更有益于學生對探究式教學有更加深刻的認識,明白在教學中必須對探究什么、如何進行探究等問題進行交代.從而形成良好的探究式教學的組織能力和開放的教學理念.
1.大學生普遍接受過良好的基礎教育,已經(jīng)掌握了較為系統(tǒng)和完備的基礎知識。他們往往思維活躍,善于創(chuàng)新,對于新鮮事物抱有強烈的好奇心,是開展研究教學的不二人選。
2.研究性教學兼顧實踐性與前瞻性,與高校的課程設置有著較高的契合度。同時,高校內的各種教學設施為探究教學提供了良好的硬件基礎,圖書館和校園網(wǎng)絡等設備也為探究學習的實現(xiàn)提供了豐富的信息資源保障。
3.高校以“雙師型”教師居多,具備開展研究教學所必需的人才儲備。這些高校教師通常同時肩負著教學任務和科研任務,承擔著各類課題,有著豐富的科學研究理論和實踐經(jīng)驗。因此,在親自向學生傳授研究方法的同時,也有利于他們積累自身的探究教學實踐經(jīng)驗[3]。
二、霍爾實驗中的研究性教學
霍爾效應一直以來都是大學物理的傳統(tǒng)實驗課程,它得名于1879年在金屬中發(fā)現(xiàn)電壓的美國物理學家霍爾。以下將以霍爾效應為例,對研究性教學在大學物理實驗教學中的具體應用進行探究。
1.實驗中對霍爾元件的電路改進和保護。早前的霍爾元件由金屬制成,由于霍爾電壓過低而不具有使用價值。直到半導體技術的突飛猛進,才使霍爾元件在電池測量和自動控制等裝置中得到了廣泛應用?;魻栐w積較小,其整體結構為一般為1.50mm×1.74mm。較為頻繁的使用次數(shù)和脆弱的自身構造,使霍爾元件極易損壞,因此,對霍爾元件的保護就顯得極為重要,這也是為傳統(tǒng)教學所忽略的。電路上的設計改進將會大大提升霍爾元件的耐用程度。其具體操作如下:選取霍爾元件工作電流輸入端中的一端,添加兩根帶金屬夾的導線,使兩個金屬夾分別夾住保險絲的兩腿。其中,保險絲采用直徑為0.32mm、額定電流為1.1A的常用電流保險絲即可。然后在霍爾元件的電壓輸出端也實施同樣的步驟,這樣就能有效地保護霍爾元件。當激勵電流誤接入霍爾元件時,保險絲會燒斷,霍爾元件就得以保存。經(jīng)過本人對該霍爾效應實驗的改進和反復驗證,當0.1A的勵磁電流接入到該裝置時,保險絲會立即燒毀,從而確保了霍爾元件的完好無損,說明該設計是具有一定可行性的。其實驗原理圖如圖1所示。實驗結果證明,該設計確實起到了保護霍爾元件的作用,從而有效地維護了霍爾效應實驗器材,對霍爾效應的物理實驗教學起到了良好的示范。在進一步保證大學物理實驗教學順利進行的同時,也激發(fā)了學生創(chuàng)造的熱情,提高了他們靈活運用所學知識的能力。
2.霍爾效應在螺旋管軸線磁場測量中的運用。在研究長直螺線管軸線上的磁場分布時,常常需要利用霍爾效應。在工作電流和勵磁電流都得到固定的情況下,通過變換霍爾片在長直螺線管軸線上的位置,逐點獲取霍爾電壓,最后求得磁場大小。而在對這些數(shù)值進行分析時,為了實現(xiàn)模擬的數(shù)值在不同學科的實驗中具有廣泛適用性,需要借助一種多物理場模擬軟件。這時學生就可以小組為單位,利用軟件充分發(fā)揮主觀能動性,實現(xiàn)自主探究。這也是新時代下的科技優(yōu)勢。如圖2顯示的就是理論計算、實驗測量和數(shù)值模擬3種不同方法在進行螺線管軸磁場測量實驗時得出的分布曲線。圖中可以明顯地看出,實驗結果與理論計算更加一致。雖然模擬計算偏差較大,但利用它可以更直觀簡便地得到整個磁力線的分布,這正是數(shù)值模擬的優(yōu)勢所在。而這幾種方法結果間的差異,也為今后的物理實驗提出了新的研究課題。
二、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力
實驗教學是初中物理教學中的一個重要內容,實驗也是組成物理學的一個很重要的部分,因此,要求學生動手做實驗也是初中物理教學中一個不可或缺的環(huán)節(jié)。然而,在目前的初中物理教學中的普遍現(xiàn)狀是,教師重點講授理論知識,學生被要求做大量的習題,對于實驗,則很少讓學生動手操作,教師也是偶爾做做演示實驗。這種狀況對學生的全面發(fā)展有一定的影響。學生通過做實驗認識物理科學,更符合人類探索自然認識規(guī)律的過程,可以讓學生更清晰地更具體地認識物理事實,培養(yǎng)學生的觀察力、動手操作能力。實驗也可以培養(yǎng)學生實事求是的學習生活態(tài)度,激發(fā)學生對物理的興趣。由于學生能參與其中,且體現(xiàn)學生的主體地位,進而可激發(fā)培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
三、綜合素質的培養(yǎng)
通過讓學生動手操作實驗,把學生分為兩人或者三人一組,在實驗過程中,教師要注重培養(yǎng)學生之間在操作、問題解決方面的合作意識,培養(yǎng)鍛煉學生的團隊合作精神。通過讓學生動手操作實驗,也可以較好的培養(yǎng)學生的表達能力。例如,在做實驗之前,教師可以讓學生表述該實驗的實驗步驟、預期達到的實驗目的;在做實驗的過程中,學生遇到了問題,教師可以鼓勵學生之間多做交流,互抒己見,或者向自己多提問,以加強口頭表達能力;在實驗結束之后,教師則以要求學生做實驗報告的形式,培養(yǎng)學生的書面表達能力。通過加強教師與學生或者學生與學生之間的交流,既鍛煉了學生的表達能力,又加深了學生對實驗內容的印象,使學生獲得較好的學習效果。通過讓學生動手操作實驗,也可以培養(yǎng)學生的自學能力,而自學能力的具備對學生今后的學習生活有很大的益處。
2改進演示實驗
演示實驗的目的在于使學生對物理現(xiàn)象有清晰的了解,啟發(fā)思維活動,以便更好地培養(yǎng)學生學習物理的興趣。
2.1改進演示實驗,提高演示實驗的可見度、收看率、成功率
只有清楚明顯,可見度高的物理現(xiàn)象,才容易觸動學生視覺,激發(fā)學習興趣,啟發(fā)思維活動,同時加強演示前的精心準備,使演示實驗既然做了就必須成功,這樣也有利于提高收視率,有利于提高課堂效果。磁現(xiàn)象演示實驗“同名磁極相排斥,異名磁極相吸引”,課本中實驗簡單但效果不明顯,學生也不易觀察,成功率不高。我們可以把它改為將兩磁鐵分別固定在兩小車上,小車置于光滑的水平面上靜止,且兩車保持一定的距離,撤去外力后,可以看到兩車的運動方向,改變磁極重新演示。這樣顯然提高了實驗的可見度、收看率、成功率。
2.2將一些演示實驗改進為學生分組實驗
這樣做能為學生創(chuàng)造多動手實驗的機會,還可以提高實驗的可見度,活躍課堂氣氛。例如在進行“電流磁場”這一課題教學時,把教材中演示奧斯特實驗安排給學生分組做,實驗器材簡單:一節(jié)干電池,一根導線,一個小磁針,實驗時用導線將電池的正負極聯(lián)通(要立即斷路),而將小磁針置于導線某一段的附近,可看到小磁針偏轉,在導線周圍的不同位置或改變電流方向時,小磁針的偏轉方向也隨著改變,這個實驗現(xiàn)象明顯,學生易于接受。比起由教師演示效果要好的多,通過學生自己動手做實驗,對電流周圍存在著磁場以及磁場方向和電流方向有關的知識也確信無疑了。
3將驗證性實驗改為探索性實驗
探索性實驗有兩大特點:一是以探究物理規(guī)律并培養(yǎng)實驗能力為目標;二是可以充分體現(xiàn)課堂教學以“學生為主體、教師為主導”的原則。對好動腦的學生來說更能引起他們的求知欲,同時可以培養(yǎng)學生觀察、探索、研究、獨立獲取知識的本領。例如在做決定導體電阻大小因素的實驗時,可以讓學生去探索導體的電阻在溫度不變或變化不大時,導體的電阻可能會和哪些因素(比如長度、橫截面積、材料等)有關,有什么樣的關系呢?學生可以探索去保持其中兩個量而改變另外一個量,在探索中最后得出結論,同時也增加了他們的成就感。
二、初中物理實驗教學的思路
(一)探索式實驗的教學方法
傳統(tǒng)的初中物理實驗教學方法中,教師一般是課堂實驗教學的主體,學生根據(jù)教師的實驗思路進行觀察與思考,直接參與到教學實驗活動的機會很少,造成學生的動手能力比較弱,不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在以教師為主體的課堂中,如果將演示性實驗教學活動改為探索性實驗教學,給學生更多的動手操作機會,發(fā)揮學生的主體作用。比如,在初中物理教學中實施“阿基米德原理”教學時,在講授浮力的大小與相關聯(lián)的因素時,教師給學生思考的時間,是否與深度、密度、形狀有關呢?學生可進行想象,培養(yǎng)學生的自主思考能力。
(二)多做教材中沒有的實驗
現(xiàn)在初中物理教學中,實驗教學幾乎在書本能夠找到,但在實際的教學中,教師可以增加實驗教學課時,擴展實驗教學主題。在初中物理實驗教學中,要舉一反三,增加實驗教學活動的目的就是為了提高學生的思維能力和擴大學生的知識面。物理實驗教學的器材比較多,可以以實驗室的設備作為器材,也可以自備實驗器材,甚至把我們日常生產(chǎn)生活中所使用的物品作為實驗器材。事實說明,一個優(yōu)秀的學生對物理現(xiàn)象很感興趣,具有很強的悟性。物理學習比較差的學生,不是智力的因素,而是缺少對物理知識的了解。因此,作為物理教師,其主要的教學目的是盡自己最大的能力在課堂上給學生展示豐富的物理現(xiàn)象和物理情景。
(三)提高實驗教學的自主性,突出教學的“新穎”
在初中物理試驗教學中,為了提高學生的自主創(chuàng)新能力和獨立思考能力,有必要給學生留充分的思考空間。在實驗教學中,充分發(fā)揮學生的主觀能動性、積極性和主動性。在發(fā)揮教師指導作用的基礎上,盡可能地讓學生獨立地選擇實驗教材,正確地進行實驗操作,完成實驗步驟,獨立地完成實驗結果,并提出問題,特別是提出新穎的問題,體現(xiàn)了學生的自主創(chuàng)新能力。
(四)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)
在初中物理教學活動中,教師不僅要提高學生的智力,而且要培養(yǎng)學生的思維能力,應該把培養(yǎng)學生思維能力放在首位,才能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。在初中物理實驗教學中,學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)可以設置創(chuàng)設情境,激發(fā)求新求異,引導學生進行發(fā)散性思考,擴展學生思考的視野。創(chuàng)新思維要求學生多方面、多角度和非常規(guī)性思考。學生思維是創(chuàng)造的起點,是學生善于思考和樂于思考的催化劑。因此,在初中物理教學中,教師要通過各種手段激發(fā)學生思考的興趣,培養(yǎng)思考的能力,養(yǎng)成思考的習慣,在思考中提出科學、合理和獨特的方法。
三、提高初中物理實驗教學效率的建議
(一)教師要以身作則
初中教師在物理實驗教學中發(fā)揮著重要的作用,要從根本上解決物理實驗教學的方法,開展學生對物理知識感興趣的教學活動,以便提高學生學習物理知識的興趣,這樣可以發(fā)揮教師的引導作用和學生自主學習的能力。另外,學生可根據(jù)自己的愛好和能力選擇不同的實驗內容,做到因材施教,這樣有助于調動學生的主動性、積極性和自覺性,有助于學生智力的開發(fā)和個性化發(fā)展,同時促進了學生對理論知識的學習和接受。
二、把部分演示實驗改變?yōu)閹熒鷧f(xié)同實驗.
在傳統(tǒng)的物理實驗教學中,課堂演示實驗一般以教師為主體,學生僅僅是旁觀者,沒有直接參與,不利于學生探究能力的培養(yǎng).而將物理演示實驗改為師生協(xié)同實驗,讓學生充分地動腦、動手、動口,能夠發(fā)揮學生的主體作用.教師可邊提出問題,邊指導,學生進行實驗,在實驗中學生得出的結論有可能與應得的結論不吻合,經(jīng)過教師的指導,學生反復實驗,直到實驗成功,讓學生在主動否定自我和超越自我中得到能力的提升.
三、重視探究實驗.
實驗1:在廢棄的空飲料瓶側壁不同高度的地方用釘子鉆出上、中、下3個小孔,先用手指堵住小孔,往里面倒?jié)M水,然后松開手指,可以觀察到水從3個小孔中分別流了出來,其中最下面的小孔流出的水噴得最急、最遠,上面小孔流出的水噴得最慢、最近。實驗證明,液體的壓強隨深度的增加而增大。
2.探究液體壓強規(guī)律。
實驗2:把廢棄的空飲料瓶(較柔軟的)蓋子打開,正立著逐步伸入水中,觀察到空飲料瓶向內凹陷,飲料瓶發(fā)生了形變,伸入水中越深,飲料瓶凹陷越大。實驗證明,液體內部在各個方向上都有壓強,壓強隨深度的增加而增大。實驗3:把廢棄的空飲料瓶側壁同一深度不同的方向刺好幾個小孔,把空瓶插入水中,發(fā)現(xiàn)外面的水從各個不同方向的小孔向瓶入。實驗證明,液體內部向各個方向都存在壓強。把廢棄的空飲料瓶側壁不同深度同一方向扎好幾個小孔,發(fā)現(xiàn)外面的水從各個小孔向瓶入,上孔射入又近又慢,下孔射入又遠又急。實驗證明,液體內部存在壓強,液體的壓強隨深度的增加而增大。實驗4:在廢棄的空飲料瓶不同側壁上的同一高度扎好幾個小孔,先用手指堵住小孔,最后給瓶里充滿水,再松開手指,瓶中的水會向外噴向不同的方向,但噴射的距離是相同的。實驗證明,同種液體在液體內部的同一深度處液體內部向各個方向的壓強是相等的。實驗5:用橡皮泥將飲料瓶側壁扎有的幾個小孔堵住,將空飲料瓶裝滿紅色的濃鹽水(目的是使效果明顯),再把裝滿紅色濃鹽水的塑料瓶插入盛水的水槽中,使瓶內外的液面相平,再把橡皮泥同時拔出。結果顯示,飲料瓶里紅色的濃鹽水從各個小孔向瓶外射向水槽中的水里。實驗證明,液體內部的壓強和液體的密度有關系。
3.探究液體壓強特點。
實驗6:將一飲料瓶去底,在底部包上橡皮膜并用橡皮筋系緊,向內部灌水,可以看到橡皮膜向外凸起,說明液體對容器底部有壓強;不裝水,將橡皮膜的一端壓入水中,橡皮膜向內凹陷,實驗證明,液體內部存在壓強,當向飲料瓶內加水到與外面水位等高時,橡皮膜又會變平,這說明液體內部同一深度處的壓強相等。
4.演示帕斯卡定律。
實驗7:在廢棄的空飲料瓶側壁不同地方用釘子扎4個小孔,打開瓶蓋,用手按入水中使其充滿水,再擰緊瓶蓋,用手擠壓飲料瓶,會觀察到從4個孔中射出來的水的射程是相等的。實驗證明,加在密閉液體上的壓強能夠按照原來的大小使液體向各個方向進行傳遞。
二、設計與液體壓強有關的實驗,進行小制作、小發(fā)明實驗
8:自動澆花。將盛滿水的飲料瓶連接一個打點滴的帶開關的細管,懸掛在花盆上面,通過開關控制滴水的大小,在重力及液體壓強的作用下,水滴長流,保證主人不在家的幾天里水能自動澆花。通過這個小實驗能解決生活中的一些小問題,啟發(fā)學生進行小制作、小發(fā)明。實驗9:水簾實驗。在廢棄的空飲料瓶中裝滿水,并在側壁扎上幾個小洞,打開瓶蓋,可觀察到有水射出,這說明液體內部在各個方向上都有壓強。當飲料瓶盛滿水擰緊瓶蓋后,在側壁不同的方向扎幾個小洞(直徑小于2mm),水并不流出來。當用手擰松瓶蓋時,水就從所扎的小孔向外射出來,形成美麗的水簾。
2全景式實驗教學
所謂“全景式實驗教學”是指實驗教師在授課時,先將實驗過程完整演示,然后將實驗步驟分解開來,再將每一步驟的操作方法和其涉及的知識點融合起來講解。整個實驗的每個環(huán)節(jié)都完全呈現(xiàn)在學生面前。對學生開放實驗室,儀器設備與實驗項目也全面開放,為學生主動學習創(chuàng)造一個良好的環(huán)境氛圍。借助學院物理實驗室這個平臺,鼓勵有興趣的學生積極參與各種創(chuàng)新實驗活動。爭取在這些學生里“多中養(yǎng)優(yōu),優(yōu)中選精,精中培才”,讓其中的優(yōu)秀人才,能夠獨立的設計實驗,解決實驗中遇到困難,對實驗數(shù)據(jù)進行科學合理分析,進而得到實驗結論發(fā)表出來,讓學生在掌握科學知識和技術的同時,體會到成功。
3以引導型教學為主,傳統(tǒng)教學為輔
在探討如何開設研究創(chuàng)新型實驗的過程中,我認為傳統(tǒng)的講授法、問答法和示范實驗操作的方法不能完全適應新的教學需要。必須采用新的教學方法,我個人提出“以引導型教學為主,傳統(tǒng)教學為輔”。
(1)舉辦新知識、新技術講座。讓學生了解物理學領域里的某些研究動態(tài);再介紹和討論本領域的一般研究方法和規(guī)律。既向學生普及了物理學科的最新進展,又能激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)新意識。
(2)分組討論。根據(jù)各興趣小組的實驗項目,教師要引導學生檢索、查閱文獻資料和工具書。閱讀相關文獻,鍛煉學生檢索文獻資料,分析與評價別人研究工作的方法與成果,從而收獲知識或得到啟發(fā)。
(3)選擇創(chuàng)新性實驗內容??紤]到獨立學院學生基礎知識較差,在選擇創(chuàng)新性實驗內容時要嚴格謹慎,不能過難,以免因為達不到預期目標而打擊了學生的學習熱情。剛開始應由教師提供一些相對簡單,容易達到實驗預期效果的實驗題目供學生選擇,而后逐步提出有難度的選題,同時要引導學生學會把握選題的原則和要求。或者也可以讓學生提出課題,然后由教師進行指導。選題最好與新知識、新技術相結合,使實驗帶有一定的實用性。通過這個階段鍛煉學生選擇創(chuàng)新性實驗的能力。在教師的組織下討論,逐步制訂和完善實驗的目標和方法。
(4)創(chuàng)新性實驗過程中??紤]到我院物理實驗室現(xiàn)有條件和學生基礎差的實際情況,特別是學生在具體的創(chuàng)新性實驗初期,教師一定要多方引導和幫助。在教學組織上合理安排,可以推行一組一題,并跟蹤協(xié)助,及時給與學生指導,啟發(fā)分析,對學生取得的階段性進展給予鼓勵,使學生成為實驗的主體,加強其主動意識,培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神。
(5)總結實驗成果。學生總結實驗數(shù)據(jù)和結論,寫出實驗報告或論文,由學院的專業(yè)教師進行評選,給出成績與評估。選出其中優(yōu)秀的實驗成果加以進一步指導,爭取能夠發(fā)表或申請專利。
獨立院校學生在創(chuàng)新性物理實驗中可能會遇到的主要問題有:
(1)學生基礎知識較差。這是制約我院學生進行創(chuàng)新性實驗的一個主要因素。因此,參與創(chuàng)新性實驗的學生,要在指導教師的幫助下,提前補充相關知識,閱讀參考書,多學多問,做好知識儲備。
(2)物理試驗室現(xiàn)有設備的欠缺。由于各種客觀因素,獨立學院的實驗設備大都是只能進行驗證性實驗,我院準備克服困難添購新型設備,用于學生創(chuàng)新性實驗。
(3)實驗初期學生無從下手。對此,我們要求參加創(chuàng)新實驗的學生必須預先做好充分的知識準備,了解實驗內容和方法,明確實驗意義,讓他們積累知識和產(chǎn)生興趣。如果倉促進入實驗室,缺乏相關的基礎知識和興趣,此后開展實驗就非常艱難。做好前期準備工作后,學生就可以根據(jù)各組所選實驗項目,進入實驗室熟悉儀器和設備。并在此過程中提出自己的實驗方案,與教師和同組同學進行可行性討論。實驗進行過程中,要注意到教師和學生各的角色和分工。學生是主體,教師只能是主導。讓學生自主選定課題,調動他們的積極性,有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。充分發(fā)揮學生的自主能力,鍛煉他們分析和解決實際問題的能力,以期收到良好的教學效果。但是,學生發(fā)揮的主觀能動性往往是不夠的,還需要導師的有效指導。也就是說指導教師是協(xié)助學生解決在創(chuàng)新性實驗中遇到的問題,使學生能夠正確順利進行實驗活動的助力,而非主力。
二、小組合作法進行探究教學
在探究教學時進行小組合作,可以培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力和創(chuàng)新能力,還有助于學生學會團結協(xié)作。在進行小組合作的探究式教學的時候,學生不僅要注重理論研究,還要注重科學探究的協(xié)作模式,小組分組時盡量保證每個人可以負責適合的相應崗位,充分發(fā)揮其積極性參與探究教學,進而更好地學習物理知識,提高獨立的思考能力、創(chuàng)新能力和團體協(xié)作意識。與此同時,老師應該意識到學生的探究精神和創(chuàng)新能力并非天生,而是需要后天培養(yǎng)的,老師要重視對學生這些方面的培養(yǎng),才能是學生達到更高效的學習。比如,進行機械能守恒定律的教學時,為了幫助學生進一步揭曉其規(guī)律,老師可通過設計DIS實驗,對學生分小組進行試驗,觀察擺錘運動過程中的機械性能的變化,分析機械能守恒規(guī)律。通過實驗學生發(fā)現(xiàn),動能與勢能反相關,當勢能減小,動能增加,而機械能始終逐漸減小。學生就會有疑惑,為什么機械能會一直減???進而會有更進一步探究的興趣和熱情,分析實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),機械能的減小都相當接近零,有學生想到可能是由于空氣阻力的影響,此時老師可以引導學生做進一步的實驗來證明。因為DIS實驗中空氣阻力太小,所以不適合用于研究空氣阻力因素的影響,如果把阻力作用加大,比如讓小車順著粗糙的斜面向下滑動,對整個過程中小車的動能、勢能和機械能的變化進行記錄。通過分析實驗數(shù)據(jù)可知,在小車滑下的過程中勢能減小,動能增加,機械能也減小,機械能不守恒,表明阻力可減小機械能的猜想是對的。這種探尋答案的過程,很好地展現(xiàn)了物理學科的探究思想,同時讓學生在動態(tài)立體的實驗過程中學習,有助于學生形象化地理解實物理知識,加深記憶,有利于學生發(fā)散思維,開拓創(chuàng)新。
三、開展創(chuàng)新性實驗