教师教学方式的转变最终要落实到学生学习方式的转变上,即由死记硬背,机械模仿的学习方式转变为“自主、合作、探究”的学习方式,这是新课改的显著特征与核心任务,势在必行。物理实验课由“模仿型”转变为“探究”。
传统的物理实验课是教师先讲原理、目的、操作过程,再讲注意事项、数据处理、误差分析;然后亲自演示一遍,最后再让学生照教师演示的程序重复一下,记录下数据,按教师给定的计算公式算出结果,交上实验报告,人们称它作“模仿性实验课”。这样做表面上看易于照顾好各实验组,又能避免仪器的损坏,但这种方法不利于激发学习的学习兴趣和深入理解物理知识;不利于培养良好的学习习惯和科学态度;不利于提高学生的思维能力和动手操作能力;不利于培养学生的创新精神和实践能力。而“探究型实验课”正是学生学习和掌握“自主、合作、探究”学习方式的实习阵地,有利于促进学生形成创新精神和实践能力。那么,怎样才能上好探究型的物理实验课呢?下面谈谈我的一些尝试和体会。先请看案例:
【案例1】
在上实验课《多用电表的使用》时,每组实验桌上除了多用电表外,还准备了一组灯丝断路的日光灯管和内部断路的镇流器,标牌涂去的100欧、25千欧的定值电阻和好的、内部断路和内部击穿的三种晶体二极管,再加上一只电解电容器。
首先,让学生利用多用电表查出日光灯或镇流器的断路之处,并更换新的灯管或镇流器,使日光灯正常工作。这样使学生倍感兴趣,不仅了解了多用电表的妙用,而且更加熟悉了日光灯的工作原理。
其次,让他们测两个定值电阻阻值。首先让学生在R×10档调好零,再换到R×1档看指针是否还能指欧姆档的零值,结果不指,使学生清楚了欧姆表换档后需重新调零。再让学生用R×10档去测那两个定值电阻,结果一个有清晰的读数,另一个指针偏角太小,然后让学生讨论改用哪个欧姆档。在讨论和动手实验的过程中学生知道了应该用R×100档,有的同学还总结出:“偏角过小,提高倍率,重新调零,再次测量”的十六字口诀。
再次,让学生测晶体二极管正、负电阻。先让他们用万能表的欧姆档判定哪个是好的,哪个内部是断路的,哪个内部是击穿的。使学生对晶体二极管产生了“好奇”,激发了他们力求弄懂,主动学习的积极性。通过对晶体二极管正、反向电阻的测量,不仅使学生弄懂了晶体二极管的导电特性,还清楚了多用电表红表笔插孔上的“十” 不是内电源的正极,而是电流表的正极,它恰与内电源的负极相连。
最后,让学生使用万用电表欧姆档,用两表笔与电容器的两极相连,同学们都观察到指针偏转一定角度后渐渐返回到原位置,这是为什么?让学生回去讨论,以加深对欧姆表构成的认识。
【案例2】
在 高中物理“平抛运动”的教学中通过“感性观察——提出猜想——试验研究——总结规律——理性统一”的过程,使学生受到了科学方法的训练。
首先让学生观察平射水流的运动和平抛小球的运动,在感性观察的基础上让学生猜想。绝大多数都猜想到平抛运动可能是水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动。
然后让学生用“研究平抛运动”的试验来鉴定猜想是否正确。试验如何做?先让学生讨论,从讨论中使学生认识到斜槽的末端必须水平;坐标板必须竖直;每次必须从同一位置释放小球;带孔的硬卡片应与小球速度方向大致垂直;坐标系原点应在斜槽末端正上方等于小球半径的高度处。再让学生在竖直方向上取下落高度为1:4:9:16;测量水平位移之比,近似得到比值为1:2:3:4。最后向学生说明试验是粗略的,因而存在着误差,若采用先进的频闪照相技术来研究,其比值会更接近1:2:3:4,肯定了大多数学生的猜想是正确的,并总结出平抛物体运动规律 。
最后对物体作受力和运动情况的分析,使学生认识到平抛物体运动遵循牛顿运动定律,从而使学生的思维上升到理性统一的认识高度。
【案例3】
在实验课《验证牛顿第二定律》中,要深化有关连接体的知识,这样才能使学生认识到在加速运动系统中砂和砂桶的重力是大于绳的拉力的,只有在砂和砂桶质量远远小于小车和砝码质量时,两者才可以近似认为是相等的。通过这个实验对物体受力和运动情况的分析,深化了学生对牛顿第二定律及隔离法的理解,明确了产生系统误差的原因及减少系统误差的办法。
【案例4】
在《把电流表改装为伏特表》的实验中用半偏值法测电流表内阻。首先深入理解欧姆定律和分压规律的知识,使学生认识到只有在电阻R1>>R2时,电流表内阻Rg近似等于电阻R2的阻值,系统误差较小,因而在实验前让学生讨论一下如何选择仪器才能减小系统误差。
给定的仪器有:
待测电流表(偏满电流100μA,内阻约100欧)
电位器(0至1000欧)
电位器(0至100千欧)
电阻箱(0至9999欧)
电动势为1、5伏干电池一节
6伏稳压电源
9伏蓄电池组
实验电路如图1,R1应选( )R2应选( )电源应选用( )
在讨论基础上最后多数实验组的意见一致,R1应选D;R2应选E;电源应选H。
根据以上案例和平时的经验,我认为要想上好探究型的物理实验课,起码要做到以下几点:
一、激发学习兴趣,培养良好的学习习惯
兴趣往往是那些和已知事物联系着的东西,所以应当注重把实验课知识与学生已有的知识联系起来,与日常生活常见的现象联系起来。既可消除学生对新知识的陌生感,又能使学生从“好奇”中产生兴趣,向力求弄懂转化。案例1就表明,教师由于把激发学习兴趣作为出发点来上实验课,就调动了学生学习物理(特别是上实验课)的积极性。不但课堂气氛活跃,而且学生勇于提出问题和进行大胆的探讨;对任何一个问题不是教条地吸收,而是通过质疑、分析、讨论才吸收的,培养了学生良好的学习习惯。
二、优化教学手段,培养良好的科学态度。
教学重要的是“授人以渔”,给学生以“炼金术”。因此教师给学生不是“鱼”和“金”,而是“渔”和“术”。“鱼”和“金”是标,而“渔”和“术”才是本。学生有了捕鱼的工具、炼金的技术,自然会得到更多的“鱼”和更多的“金”。实验课也是一样,不仅给学生以知识点,更重要的是通过优化教学手段,教给学生思考和研究的方法,培养学生良好的科学态度。在案例2中教师就在传授物理知识的同时,有意识地进行了思维方法的训练,教给学生实验中的思维线路,使学生掌握了学习物理的方法,形成了探索知识的能力。
三、深化物理知识,培养良好的思维能力。
任何一个物理定律、定理、规律都是有一定条件的,为验证这些定律、定理、规律必须创造一定条件,以接近这些定律、定理、规律的适用条件。这样实验课必须让学生充分认识到知识的内涵和外延,对知识加以深化,才能培养学生良好的思维能力。无论案例3中《验证牛顿第三定律》实验,还是案例4中《把电流表改装为伏特表》实验,都体现了在探究式实验中让学生通过切身的感受和体验,加深对物理知识的理解与深化,从而培养了学生良好的思维能力。
四、强化探究意识,培养良好的操作本领。
研究性学习是教育领域中的一个世界性主题,开展研究性学习是我国教育面对新世纪社会发展的要求而采取的一项课程改革的重大举措,它的顺利实施必将对我国的基础教育和人才培养产生深远的影响。因此在物理实验课上我就多设计了一些研究性学习的内容,让学生去探究身边的一些感兴趣的物理现象,使物理知识更接近生活实际。例如,让学生亲自动手测量一下各种纯净水的电阻率,包括仪器选择和水电阻的制作;从伏安法到电桥法让学生亲自设计电路,亲自动手测长度,截面直径,动手组成电路,动手按步骤操作,计算市面上出售的各种纯净水的电阻率,结果电阻率较大的是“纯中纯”牌的纯净水。还让学生测一下电磁炉和微波炉的热效应,各种保温瓶的保温效果,并开展了制作冰透镜,观察牛顿环等活动。为了增强学生的探究意识和探究视野,先让他们提出了种种设想,然后再亲自动手去测量、观察和计算,这既培养了他们的创新意识,也培养了他们良好的操作本领。
由于探究型实验课不是单纯的模仿,而是注重对知识的应用、探究,使学生对一些模糊不清的问题产生了认识上的飞跃。学生不再是勉强理解老师讲授的知识,而是通过实验亲自操作、观察而体验和认识新知识,研究能力和创新能力自然有所提高。
【作者简介】
杨延文,男,58岁,中学高级教师现任哈尔滨市宾县第三中学物理教师,1998年被评为特级教师。曾获哈尔滨市功勋教师、市模范教师、县劳动模范、市教学能手等荣誉称号。主要科研成果有:参加《高中物理思考与练习》、《高中物理测试》的编著,在全国年会上提交的三篇论文被评为优秀论文。另有9篇论文分别发表于《中学物理和《考试报》上。