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如何引导中学生物理探究性实验
  作者:佚名   发布者:学科专家  发布时间:2011-11-16

如何引导中学生物理探究性实验

  摘要:科学教育的目标越来越倾向于培养学生的探究能力、科学态度与科学精神等。实行“探究性学习”,是社会发展对人才的要求。学生在探究实践中,知识得以丰富,能力得以提高,方法得以形成,情感得以升华。它加深了学生对物理的理解和热爱,更好的体现物理教学与社会发展的关系……

 

  关键词:引导中学生物理探究性实验

 

  物理学是以实验为基础的自然科学,实验是激起物理兴趣的首要外部因素,要使学生学好物理,就必须重视和加强实验教学。探究性实验有利于激发学生的创新欲望和学习兴趣,帮助学生获取基础知识和基本技能;在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中,主动实验,认真操作,仔细观察,积极思维,有利于过程和方法的教育;学生亲自动手探究物理规律,有利于形成正确的情感态度和科学的价值观。教育贵在引导,教学中要用一些方法引导、启发学生参与探究学习的过程。

 

  一、激发学生兴趣,培养探究意识

 

  “兴趣是最好的老师”,激发学生探究兴趣,培养学生积极思考、发现问题的能力,是研究性学习要解决的首要问题。

 

  1.从日常生活入手,培养学生认真观察生活的能力,激发探究欲望

 

  教育首先是一种生活,一种健康的、纯真的、充满智慧与诗意的生活。让教育回归生活,教育才能学以致用、超越生活、有张有弛,如坐春风。生活中有不少现象,平时习以为常,一旦提到课堂上,情况就大不一样了。如“雨后彩虹为什么这么美丽”;“旋转的伞上的雨水为什么能脱离雨伞而飞出去?”;“为什么拔下电源插头时,带有电火花产生?”等都能很快激活我们思维;生活中很多物品是利用物理原理制成的,在课堂上回味,投石激疑、如临其境。玩具是中学生身边非常熟悉和喜欢的物品,它本身就是一件精美的物理仪器或教具,我们要分发挥玩具的教育功能。如憨态可掬的不倒翁可帮助我们理解重心;活泼可爱的“猴荡秋千”可帮助我们理解演单摆的周期及自由振动、受迫振动;千变万化的万花筒可帮助我们理解光的反射。如此等等,妙趣横生,倍受青睐,有助于提高学生的学习兴趣和实验热情。生活中处处有科学,处处有学问,只要我们启发学生认真观察生活、积极思考,他们就会提出许许多多个为什么。实践表明,利用学生熟悉的事例引导探究,学生感到亲切自然。从生活走向物理,从物理走向社会,有助于学生形成从客观事物的感性认识入手来探索物理知识的好习惯。

 

  2.从课本知识入手,培养学生大胆质疑的能力,养成探究习惯

 

  人们求知识的过程,是一个不断破旧立新的过程。正是怀疑推动人们去思考,去探求未知的领域。所以善于疑,敢于疑,是走向真理的必经的阶梯。亚里士多德的落体学说,流传了一千八百年。伽利略敢于新用实践来检验它是否是真理,从而推动了力学的发展。可见敢于质疑,才有希望打开真理的大门。电磁场、原子能的发现,相对论、量子论的提出,都是敢于疑,敢于探究未知领域的结果。疑是思之始,学之端,鼓励学生大胆质疑是十分重要的。但是,要引导学生以正确的态度质疑,不可陷入怀疑主义的怪圈中。

 

  二、科学运用猜想与假设,引导探究方向

 

  猜想与假说是建立在观察、现有的证据以及以往的知识经验基础之上,有根据地对实验结果进行预测,明确问题解决的途径和方法的一个过程。在科学探究中,对探究的问题所涉及的知识和事实材料认识不够充分的条件下,我们可以凭借已有的事实和先前的经验,以假设的形式进行大胆的探索。

 

  1.猜想与假设是学习物理的重要方法

 

  猜想与假设是科学结论的先导,一旦得到实验的证实,它就可能发展成为科学结论。猜想与假设能帮助探究者明确探究的内容和方向,指导探究沿预定目标展开,避免盲目性。牛顿说过:“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现”。事实上,很多伟大的发明和发现都是源于猜想。“电能生磁,磁应该也能生电吧?”法拉第就是在这样的猜想下,经过整整十年的实验,最终发现了电磁感应现象。猜想与假设本身是科学探究的内容和要求。假如物理教学过程中回避了直觉、猜想、假设,实际上就是扼杀了学生的创造力。教师应该善于引导学生根据现象充分发挥自己的想象力,提出自己的观点,从而能够通过想象看到事物的本质,最后推导出物理规律。

 

  2.要鼓励学生敢于猜想

 

  在传统的课堂教学中,学生的好奇心受到了压制,想象的空间受到了挤压。一方面他们习惯了老师平时的说教,另一方面也怕自己出错,往往不敢猜。这时就需要教师的鼓励和引导,不管他们的猜测是否准确合理,教师都要持肯定的态度。探究式学习是对科学研究的一种摸拟,但学生毕竟不是科学家,在探究程序和方法等具体要求上,应符合学生身心发展的规律。培养他们的猜想要从最容易的入手,这是科学探究中最具创造性的一环。只有从细微之处有意识地培养学生积极思维,积极猜想的习惯,才能逐步使他们形成良好的物理思维习惯。

 

  3.要让学生学会正确的猜想方法

 

  放手让学生猜想,学生往往怎么猜也猜不到点子上。怎样避免尴尬局面呢?

 

  一种有效的方法是先对探究的问题进行理论分析。

 

 

 

  比如在探究物体动能的大小可能与哪些因素有关时,在猜想的环节中,可以这样进行操作:首先给出动能的定义:物体由于运动而具有的能叫动能。筛选关键词:物体、运动。根据关键词进行猜想:有关物体可以猜想到:密度、体积、质量。有关运动可以猜想到:速度。分析:体积、密度,都与质量联系密切。接下来再设计实验进行验证,也就水到渠成。

 

  另一种是创设情景方法。

 

 

 

  在探究滑动摩擦力的大小可能与什么因素有关的过程中,让学生进行猜想时,往往会出乎教师的意料。如果所有的猜想都要设计实验进行验证,在课堂教学的有限时间里是不可能做到的。这时可以借助于简单的演示实验进行引导。比如,让学生体验一下推质量不同的课桌,或者让学生体验怎样抓牢泥鳅,然后进行猜想。这样就能做到有的放矢,有助于学生学习任务的顺利完成。

 

  作为老师,要尽量多动些脑筋,多创造一些机会,不断激励学生猜想。猜测和想象是物理智慧中最活跃的成分,对学生猜想能力的培养,是物理探究过程中的一个重要环节。猜想与假设要能帮助探究者明确探究的内容和方向,指导探究沿预定目标顺利展开。探究的过程应当有悬念,有波澜。要让学生感受到成功的喜悦与失败的痛苦,并从中培养学生科学的、正确的情感、态度和价值观。

 

  三、科学探究,锻炼探究思维

 

  把探究性学习贯穿在物理教学中,物理实验是个突破口。实验中的探究性学习能够优化实验教学,激发学生的探究情感,使他们快乐成长。

 

  1.让学生参与到探究式演示实验中,亲身探索物理知识

 

  学生是学习的主体,要充分发挥学生的主体作用。让学生参与演示实验可以调动其积极性,亲身感受实验过程,有了真情实感,知识就更容易掌握了。

 

  例:(上课了,教师出示一幅画,学生的注意力都集中到画面上。)

 

 

  教师:在这张吹塑纸上有一幅画(图1a):花盆里有一株花枝,但是,花枝上没有绿叶和红花,我们用薄纸剪成花和叶子。不用胶水或浆糊,看能不能把花和叶子帖上。

 

  (学生手拿一片用绿纸剪成的叶子向画面上贴,叶子不能被纸吸附,飘落在地上。)

 

  教师:叶子没有帖上,现在用另外不同的物质──塑料布对这张吹塑纸摩擦。

 

  (教师引导学生把吹塑纸用透明胶布帖在硬板上,拿塑料布在画面上摩擦几下,然后拿着绿叶和红花向画面上适当的位置靠近,花和叶子都被吸附在画上如图1b,学生露出惊奇的表情。)

 

  一幅半成品画的展示,吸引了学生的注意力;摩擦几下便贴上了轻小的花和叶子,使学生感到惊奇,启动了思维。不到两分钟使学生进入了最佳学习状态。独具匠心,将无法观察电荷和摩擦起电过程转化为可以观察的现象和结果,化抽象为形象;震撼学生情感,为“摩擦起电,两种电荷”创造了良好的思维起点,寓美于求真之中。

 

  探究式演示实验常采用定向归纳式探究。在演示过程中教师提出一些相关的问题,要求学生自己寻找答案,从探索中得出一般性结论。而在这个过程中,教师要通过设计探究性问题来激发学生的探究欲望和启发学生的创造性思维。

 

  2.把握探究式分组实验的难度,提高学生探究的成功率

 

  探究式分组实验是在教师指导下,学生围绕实验课题进行实验,从中探索科学概念和规律。探究式分组实验教学重视实验探究的过程,把科学方法的培养和科学思维的训练放在首位。让学生自由陈述科学问题、积极寻求解决问题所需的数据,并在解释数据的基础上得出结论。

 

  教学中要根据学生实际情况,适当变验证性实验为探究性实验,促使学生自主探究物理知识。由于验证性实验本身往往有一定难度,改成探究式实验时,问题的设计就显得尤为重要。设计的问题恰当,可以引导学生思考,有助于探究;设计的问题不恰当,则会使探究式实验丧失应有的作用。如在互成角度的两个力的合成的教学中,就需适当设置情景问题,让学生不但知道怎样做,还要知道为什么这样做,真正使学生在做中学,在学中思。

 

  3.充分发挥探究式的边学边实验的教育功能,实现教与学的双赢

 

  探究式的边学边实验一般是由教师提出问题或创设条件,而学生则对问题进行假设论证,利用教师创设的情景通过实验探索去论证一些现象和规律。在这种实验过程中充分突出学生的主体性,教师只是适时引导但不包办代替。

 

  例如,在导入《闭合电路欧姆定律》时,首先将完全相同的4个“6V  03A”小灯泡分成两组分别并联在6V的蓄电池和6V的干电池两端,并在电源两端并联电压表监视电路电压,让学生猜想,接通电源后,两个电路的电压是否相同?两组小灯泡是否一样亮?实验结果却发现,与自己猜想大相径庭。为什么?进一步启发引导学生寻找两电路的不同,查找产生这一现象的原因,发现对电路的研究必须考虑电源内阻,引出考虑电源内阻的全电路欧姆定律。

 

  4.重视探究式课外活动实验,提高自主探究能力

 

  合理发挥物理“小实验”的作用,也是引导学生探究知识的一种有效途径。

 

  案例:器材:硬泡沫塑料一块,竹蔑条5根,相同的小塑料夹5个。

 

 

  制作:将5根长度不同的竹蔑条垂直插入硬泡沫塑料块,在每根竹蔑条上夹一只小塑料夹,使各小塑料夹的高度不同(如图2

 

  知识链接:受迫振动与共振。

 

  操作:手拿硬泡膜塑料块使其沿水平方向左右往复振动,振动频率逐渐增加,可以看到每次只有一根竹蔑条振动最剧烈,引起了共振,而且振动得越快,共振的竹蔑条越短。

 

  探究式课外活动实验可以是教师提出课题也可以是学生自己选定课题,学生分成若干课外小组或独立分析课题,设计方案直到得出结论。通过这类实验可以培养学生自主学习、勇于探究和严谨的科学态度。课外实验设计应遵循趣味性强、取材容易、制作简单、经济可行的原则。基本以课本知识为切入点,可适当做些引申和拓宽,以丰富学生的知识面,提升他们热爱科学的志趣。

 

  探究活动是一种新的教学模式,无章可循。这就要求我们教师要提高自身素质,要认真领会教材变动的目的,把握探究活动的目的。注重从学生已有的经验出发,精心设计课堂教学,合理设疑,营造一个有利于探究的教学环境;要求我们教师要融会边缘学科,以广博的知识去拓宽学生的视野,通过多方面探究活动获得新知并培养能力;要求我们教师应树立“授之以渔”的思想,在科学的探究过程中,摆正自己的位置。我们可以进行指导,可以参与,可以组织,但决不能越俎代庖。祝愿师生通过探究过程,能切实体会到探究真理的方法。

 

  参考文献:

 

  [1]《物理课程标准》(实验稿).北京师范大学出版社出版

 

  [2]《物理教学论》.广西教育出版社出版.主编 阎金铎

 

  [3]《基础教育课程改革通览》.新华出版社出版

 

  [4]《浅谈物理课外实验与小制作的设计》.现代物理知识.谷春生

 

 

 
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