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低成本实验----高中物理实验教学改革的新亮点(温立芹)
  作者:温立芹   发布者:学科专家  发布时间:2011-09-21

    一、课题的研究背景

    物理学是一门以实验为基础的自然科学,物理实验在物理教学中有着不可替代的作用。然而在当前的物理实验教学中存在比较多的问题:1、抱怨实验仪器太少、太简单而不愿意做实验。由于中考、高考中物理实验内容采用笔试,一些学校的实验仪器设备条件不十分完备,老师们产生了“做实验不如讲实验”、“讲实验不如背实验”的想法,加之多媒体进入课堂,使得部分教师过分追求和迷恋多媒体的模拟实验,让学生看看了事,不重视让学生看实物和实际操作。这样做结果是影响了学生思维能力和动手能力的发展。2、全国各地(包括经济发达的沿海地区)物理教师一直在不同场合抱怨仪器不够先进、齐全,互相攀比学校有几台实物投影仪、几个多媒体教室.老师青睐高、精、尖的实验仪器,对制作简单、成本低廉的实验仪器不屑一顾.许多老师走进学校的仪器室,发现实验仪器非常简单,就发出学校不重视实验的感慨。3、只动手不动脑。大多数教师为了赶进度,舍不得在实验上花时间,直接使用仪器站配发给学校实验室的仪器,完成教材中规定的实验即可,不再为说明物质世界的规律而自主开发实验和实验器材,更有甚者,教师预先印发实验报告让学生照“实验报告”逐条操作,填写数据。这样学生做完实验知其然而不知其所以然,同样影响了学生思维能力和创造能力的发展。总之,目前相当多的教师不做或少做实验,放弃了运用实验的直观教学方法,这一现象严重妨碍了培养具有创新能力的人才。对这些问题必须加以研究,提出比较好的解决方案,以便更好地发挥实验教学的功能,进一步提高学生的实践能力和创新能力。而低成本实验的开发,利用身边的日常生活用品做实验是世界各国物理实验教学改革的一个方向。这种实验对学生来说,比较亲切,参与性强,简单明了,易于突出事物的本质,富有创造教育的因素,且成本低廉、易于推广,在培养学生探究能力、自我创新能力等方面有着特殊的功效,所以它很可能会成为改变目前物理实验教学通病的有效方法。

    二、对“低成本实验-高中物理实验教学改革的新亮点”研究课题的认识。

    1、对低成本实验的认识:低成本实验在西方已经流行了100多年,国内处于起步阶段,但发展很快。最初的低成本实验是为了解决实验器材的不足或降低实验成本,而现在低成本实验远远超出了这种意义,低成本、高智慧是当前低成本实验的重要研究方向。低成本实验就其意义而言分两种情况:一种是实验材料价格低廉。低成本实验往往取材容易,常使用:①日常生活用品;②价值低廉的器材;③废旧器材甚至废弃物品;④身边随手可得的实验替代品;⑤自制的实验器材来取代实验室专用器材等来进行实验。另一种是实验装置的简化。

    2、研究的目的:经过几年对低成本实验的实践,我认为:低成本实验对增强学生对物理的亲近感,激发学生的好奇心,培养学生学习物理的兴趣有其独特而重要的作用。同时低成本实验有利于培养学生动手能力和思维能力。另外,学生自主寻找所需信息、材料,设想各种方法,以自己的方式检验自己的设想,学会的不仅是做几个实验和掌握一些实验技能,重要的是在实验中培养了学生学习物理的思维方式、实验方法、科学思维和创新训练,对形成良好的科学态度、科学作风,有其不可替代的作用。如果这种看法是正确的,那么低成本实验就是高中物理实验教学改革的新亮点,对物理实验教学必定产生深远的影响。

    三、课题的研究过程

    为了顺利完成完成课题研究,我们将整个课题研究过程分三个阶段实施:

    第一阶段:准备阶段阶段(2005年7月----2005年8月)

    1、课题组成员根据课题的内容,进行了理论学习,重点学习了继续教育的教材,特别是《中外物理教育改革》等。2、确定实验班级(高中一年级的8、9两个班).3、确定课题研究方案:在高中一年级的其它班级实行传统的教学方法,在8、9两个班的物理教学中注重低成本实验,实验结束后,对学生学习物理的兴趣、解决物理问题的能力及物理成绩进行对比,得出结论。

    第二阶段:实验阶段(2005年9月--2006年5月)

    根据方案实施课题研究并在实践中注重资料、经验、成果的积累,并做好阶段性实验报告。具体做法是:1、对于演示实验,用日常生活用品用品进行改进,从而增强演示实验的趣味性、直观性,让学生真正理解物理概念,突破教学难点。例如用手将空杯子慢慢压入盛水的盆中,让学生感受手掌受力的变化,从而初步体验物体排水多少与浮力的关系;利用梳子研究音调。2、开展研究性学习。鼓励学生利用日常器具进行小制作,既加强了学生对物理知识的理解,又增强了学生的动手能力。比如利用可乐瓶自制水火箭。3、对于学生实验,尽量使用日常用品甚至废弃物品取代实验室专用器材或简化实验装置,增强学生学习物理的兴趣.专用的实验仪器有时不直观,学生比较难以理解,我们花费大量时间,创造思维,用日常用品甚至废弃物品取代实验室专用器材或简化实验装置,会起到了意想不到的效果。例如利用小孩玩的溜溜球研究共振现象,比用实验室专用器好多了。

    第三阶段总结阶段(2006年6月--2006年7月)

    对本实验进行全面总结,深入分析、归纳、汇总成果资料。形成结题报告。

    四、课题研究的经验与成果。

    通过1年的实验,发现不同教学方法下的学生有明显的区别,主要表现在:1、实验班的学生学习物理的兴趣非常浓厚。2、实验班学生的思维能力大大提高。3、实验班学生的物理成绩远远高于其它班。这表明当初我们的假设是成立的,原因是低成本实验在物理实验教学中有极其重要的作用:

    1、低成本实验有利于学习物理兴趣的培养。

    中学阶段是科学启蒙的重要阶段,这一阶段中,培养学生的科学探索兴趣具有十分重要的意义。物理教学中,利用低成本实验来激发学生学习物理的兴趣是重要途径。例如,用鸡蛋做实验,在进入高一后的第一堂物理课上,我拿了几个鸡蛋走进教室,引来同学们一阵阵惊奇的目光和欢快的笑声。我用鸡蛋和其他一些生活用品为同学们表演了几个精彩的实验。其中一个是“气功”表演。只见老师将自己的手掌心朝下,平放在水平桌面上,再在手掌上面压一块大石块,又在石块上面放了一块砖。准备工作做好,老师开始作出运气的神态。然后,老师说了一声:“大家看好了。”说时迟,那时快,只见老师手持铁锤,手起锤落,迅速地向砖块砸去。随着一声响,只见砖块被砸得粉碎,而老师的手却安然无恙,老师微笑着向大家挥手致意,看到这里,学生不由自主的鼓起掌来。接着,老师让学生一起参与,用鸡蛋又做了几个实验,如备好一煮熟并已剥去壳的鸡蛋(坚直放置时其外径略大于广口瓶瓶口)。在棉花上蘸少许酒精点燃后放入瓶内,待燃烧停止后将鸡蛋竖直放置堵住瓶口,随着瓶内温度的降低,只见鸡蛋被瓶“吞”入其中。看到这里,学生激动万分,掌声又一次响起。学生既兴奋不已,又好奇不止。平时很容易碎的鸡蛋现在打不烂呢?为什么……,这们很容易激起学生学习物理的兴趣。因为:①低成本实验使用身边随手可得的物品,可以拉近物理学与生活的距离,让学生深切地感受到物理就在身边,深刻地理解深奥的物理知识,感受自然科学的真实性,感受科学和社会、科学和日常生活的关系,有利于激发学生的好奇心和求知欲。②低成本实验的一个重要特点是“动手操作,动眼观察,动脑思考”。设计低成本的实验是一种有目的的、操作性很强的实践探索活动,既能满足学生的操作欲望,又能培养学生的观察能力和探索兴趣。③低成本实验活动形式多样,内容丰富多彩,类型和层次千差万别,课内课外都可以进行实验,能满足各种不同学生的需要和爱好,有利于发展学生的个性特长,使不同的学生都可能得到成功的满足,从而树立起自信心。

    2、低成本实验有利于思维能力的培养

    思维能力是学生主动学习的核心,是学好物理的前提,因此,如何培养学生的思维能力是物理教学的一项重要任务。有价值、有生命力的低成本实验,往往设计巧妙,教师可以运用这些实验来启发学生的思维,使学生能进一步掌握好物理知识,增强解决问题的能力。同时,物理低成本实验是学生探究活动的一个有机组成部分,它的作用不只是了解、研究自然规律和获取信息。学生自主地动手、动脑,是学生思维能力的培养和开发的一种重要形式。物理低成本实验探究活动形式多样,蕴藏着极其活跃的因素,这对于学生利用所学知识激发思维灵感大有益处,低成本实验的大部分器材让学生自己挑选,自己设计,本身就是培养学生发散思维和创造思维的过程。

    3、物理低成本实验有助于STS教育

    选择与学生生活联系密切的物理素材有助于STS教学。对与现实生活、社会发展联系很紧密的物理学来说,使用可乐瓶、易拉罐、饮料吸管、泡沫垫等生活中的废弃物品来做物理低成本实验,既化废为宝、体现环保,又拉近物理学与生活的距离。同时用身边的事物来做低成本物理实验,去解释和总结物理规律,学生听起来熟悉,接受起来也就容易了。不断发掘有利于物理教学和STS教育的低成本实验,将丰富我们的课堂教育。

    五、结束语

    历经1年的课题研究,使我们对“低成本实验”理论由知之甚少到知之甚多,由过去的浅表认识到逐步提升。深深地感到低成本实验教学是一个可以大有作为的领域,它的发展将有利于加强实验的可见性、趣味性、探究性、开放性,将物理学融入现实生活,启发学生关心身边的事物,观察和体验身边常见的现象。我们坚信,随着基础教育新一轮课程改革的深入发展和新课程标准的贯彻实施,通过广大教师的共同努力,低成本实验教学将会迎来一个崭新的面貌,低成本实验教学必将对物理实验教学改革产生极大的作用并成为物理实验教学改革的新亮点。

    成绩已属过去,探索的道路还相当漫长,我们愿与各位同仁一起继续努力,使我们的教研教改活动结出更多更好的成果。

 
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