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如何讓物理課堂充滿生機(jī)——對(duì)兩個(gè)熱學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究及演示實(shí)驗(yàn)的重要性
我國(guó)基礎(chǔ)教育課程改革,正進(jìn)入試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)階段,對(duì)于正在實(shí)行課程方案的廣大非實(shí)驗(yàn)區(qū)的一線教師,不能坐等新課程體系的到來(lái),應(yīng)該利用現(xiàn)行教材,研究摸索出適合新課程實(shí)施下的課堂教學(xué) 的新形式是關(guān)系到整個(gè)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(shí)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(wú)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(shí)、經(jīng)驗(yàn)、靈感、興致參與課堂活動(dòng)的主角。 我們把《做功和內(nèi)能的改變》一節(jié)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究式實(shí)驗(yàn),以實(shí)驗(yàn)為載體展開(kāi)教學(xué)。人民出版社教材:在一個(gè)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(shū)針對(duì)實(shí)驗(yàn)難度大特意加了三點(diǎn)說(shuō)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(diǎn)要低,實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),97年出版的京教本寫到:在一個(gè)厚玻璃筒里放一塊浸過(guò)乙醚的棉花。先行高一課本185頁(yè)也有這個(gè)實(shí)驗(yàn)“…把浸有乙醚的一小塊棉花……。這是一個(gè)所有的初高中教師不知教過(guò)多少遍的難以成功的實(shí)驗(yàn),一些教師為使這個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),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(kāi)發(fā)者,使課程在課堂實(shí)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(shí),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(bǔ)這一失誤又不知所措的樣子,以鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)書(shū)本知識(shí)的質(zhì)疑和對(duì)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(shí)驗(yàn)是新課導(dǎo)入的重要方法之一。實(shí)驗(yàn)具有生動(dòng)、直觀、新奇的特點(diǎn),容易激發(fā)學(xué)生的直覺(jué)興趣。如能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的趣味性、奇異性、多變性,就能創(chuàng)造出生動(dòng)的情景,使學(xué)生思維活躍。演示實(shí)驗(yàn)是用來(lái)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(shí)驗(yàn),合理地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),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(yùn)動(dòng)"這一節(jié)的內(nèi)容時(shí),我們可以選擇的演示實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)演示儀、閃光照相等。其目的就是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)"平拋運(yùn)動(dòng)可以看作是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成。"這一規(guī)律。我們利用演示實(shí)驗(yàn)都應(yīng)清楚地顯示出演示內(nèi)容的本質(zhì)特征。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)時(shí)要增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性,更好地調(diào)動(dòng)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(shí)驗(yàn)的問(wèn)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(gè)問(wèn)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(yùn)動(dòng),這時(shí)繩子對(duì)木塊的拉力就等于木塊與桌面間的滑動(dòng)摩檫力。然后在木塊上加一個(gè)重物,增大木塊與桌面間的壓力,這時(shí)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(yùn)動(dòng)。可見(jiàn)增大木塊與桌面之間的壓力,木塊與桌面之間的滑動(dòng)摩檫力也增大。學(xué)生就很自然地得出"兩個(gè)物體間的滑動(dòng)摩檫力f的大小跟這兩個(gè)物體之間的壓力N大小成正比"的結(jié)論,即f=μN(yùn)。然后進(jìn)一步得出動(dòng)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(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康男悦鞔_,環(huán)環(huán)緊扣,步步深入,學(xué)生必定會(huì)有很強(qiáng)的感性認(rèn)識(shí),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(shí)驗(yàn)切忌毫無(wú)目的,隨心所欲。演示實(shí)驗(yàn)的最終目的是為教學(xué)服務(wù)的,為的是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律,理解規(guī)律,從而掌握規(guī)律。為實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn),沒(méi)有目的性,只會(huì)使學(xué)生浮于實(shí)驗(yàn)過(guò)程與表面現(xiàn)象,不知道老師為什么做實(shí)驗(yàn),不知道實(shí)驗(yàn)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(duì)老師而言,這樣的實(shí)驗(yàn)是"吃力不討好"的事。。二、創(chuàng)設(shè)開(kāi)放的教學(xué)情境 精心設(shè)計(jì)問(wèn)題,以問(wèn)題為線索,力求實(shí)驗(yàn)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(duì)物體做功,物體的內(nèi)能會(huì)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(gè)條件是A與空氣或氧氣直接接觸。B溫度達(dá)到燃點(diǎn)。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(guò)程即是將舊氣排出換新氣的過(guò)程再重復(fù)一次即可。 溫度到達(dá)燃點(diǎn)的辦法是:降低燃點(diǎn),換用硝化棉或用乙醚浸過(guò)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(diǎn)。筒內(nèi)氣體體積一定,內(nèi)能的增量有限,不足以點(diǎn)燃一小團(tuán)棉花,。減少棉花的用量是實(shí)驗(yàn)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(shuō):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(gè)女同學(xué)走上講臺(tái),成功地完成實(shí)驗(yàn)。在我們的預(yù)料之外的是,一個(gè)男同學(xué)走上講臺(tái)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(dú)特的富有個(gè)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(shí)間是極其寶貴的,如果教師在演示中出現(xiàn)失誤和差錯(cuò),不僅會(huì)殆誤時(shí)間,而且會(huì)引起對(duì)所得結(jié)論的懷疑。因此,教師在課堂上的演示實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理,它是設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)我們一般認(rèn)為比較難做,其實(shí)關(guān)鍵在于靜電電壓高而電量少。因其電壓高,通常所說(shuō)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(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵--解決絕緣問(wèn)題。只要對(duì)儀器進(jìn)行簡(jiǎn)單的改進(jìn)就行了。 其次,要注意環(huán)境條件。有些實(shí)驗(yàn)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(duì)靜電實(shí)驗(yàn)很有影響,某些電學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的精確程度,估計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)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(wèn)題。出了問(wèn)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(shí)找出原因,迅速排除故障;二是要實(shí)事求是,實(shí)驗(yàn)失敗不可簡(jiǎn)單地用"儀器不行"來(lái)搪塞過(guò)去,更不能編造數(shù)據(jù),弄虛作假。應(yīng)當(dāng)向?qū)W生如實(shí)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)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(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng),對(duì)學(xué)生產(chǎn)生良好的影響。演示實(shí)驗(yàn)?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(guò)觀察啟發(fā)思維,使學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律,發(fā)展能力,培養(yǎng)興趣。因此,在設(shè)計(jì)和編制演示程序時(shí),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(dòng)的演示現(xiàn)象出乎學(xué)生的意料之外時(shí),認(rèn)知的矛盾將上升為思維的動(dòng)力。例如,靜電植絨實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)啟動(dòng)手搖感應(yīng)起電機(jī)時(shí),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(duì)這一美妙神氣的現(xiàn)象,學(xué)生的問(wèn)題必將油然而生。 運(yùn)用演示引發(fā)問(wèn)題,只是啟發(fā)思維的起點(diǎn),雖然它是學(xué)生開(kāi)展積極思維的突破口,但要推進(jìn)思維的展開(kāi),仍需有教師不斷的引導(dǎo)。例如,為什么會(huì)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(shí),了解物理規(guī)律,這樣的實(shí)驗(yàn)就成為了推進(jìn)思維的向?qū)А?nbsp; 演示實(shí)驗(yàn)一般情況可采用這樣的幾步:提出問(wèn)題,通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立初步表象;再做實(shí)驗(yàn),又提出問(wèn)題進(jìn)行探討,找出規(guī)律;應(yīng)用規(guī)律來(lái)說(shuō)明問(wèn)題,并用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。這一過(guò)程體現(xiàn)了實(shí)踐--理論--實(shí)踐的認(rèn)知規(guī)律。演示實(shí)驗(yàn)切忌難易不分,草草了事。有些新教師做實(shí)驗(yàn),常常以能顯示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為滿足,急急表演,匆匆收?qǐng)觥＿@樣的實(shí)驗(yàn)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(guò)程,忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng),不可能達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的目的。總之,演示實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)緊密地結(jié)合起來(lái),用觀察促進(jìn)思維活動(dòng)的展開(kāi),又用思維指導(dǎo)觀察活動(dòng)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(duì)待演示實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度也會(huì)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)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(shí)踐 本節(jié)實(shí)驗(yàn)2,物體對(duì)外做功,內(nèi)能減少也是一個(gè)難以成功的實(shí)驗(yàn),氣體對(duì)塞子做功時(shí),瓶?jī)?nèi)應(yīng)該有霧出現(xiàn),可是按課本裝置卻看不見(jiàn)霧,我們不能片面追求所謂正確結(jié)果“有霧,是因?yàn)槟銈冸x的遠(yuǎn)沒(méi)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(shí)驗(yàn)失敗的原因:氣體對(duì)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(shí),這問(wèn)題很簡(jiǎn)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(duì)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(shí)驗(yàn)的打氣筒接到右圖試管的支管上。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn),霧很濃,持續(xù)時(shí)間也較長(zhǎng),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(shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生對(duì)書(shū)本的質(zhì)疑和對(duì)教師的超越,把學(xué)僧巧妙地引向“主動(dòng)、探究、合作”之路。由師生的共同探究活動(dòng)不僅解決來(lái)歷困惑多年的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)難題,而且又升華到學(xué)生 壓燃紙屑。這一開(kāi)放性的教學(xué)過(guò)程是一種發(fā)自內(nèi)在的精神解放運(yùn)動(dòng)。學(xué)生的主體性,獨(dú) [1] [2] 下一頁(yè) 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(shuō)演示實(shí)驗(yàn)的一切功能都不能離開(kāi)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(shí)驗(yàn)的直觀是最起碼的要求,教師在設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn): 首先,物理過(guò)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(lái)彌補(bǔ)。必要時(shí)可以借助投影、機(jī)械放大、光杠桿、放大電路等手段增強(qiáng)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(duì)比等也會(huì)影響觀察的效果。通�？刹捎醚菔景�、磁性黑板、染色、生煙、襯托背景、照明等方法來(lái)增強(qiáng)觀察效果。 其次,儀器簡(jiǎn)單,過(guò)程明了。演示之所以要直觀,就是為了能從實(shí)驗(yàn)中直接觀察到物理過(guò)程,認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象的本質(zhì),而不需要過(guò)多地拐彎抹角,受其它無(wú)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(méi)有必要選擇精密復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)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(dòng)機(jī)的原理就比搬一個(gè)真的電動(dòng)機(jī)來(lái)做實(shí)驗(yàn)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(shí)方面,單靠聽(tīng)覺(jué)一般只能記住15%左右;單靠視覺(jué),從圖象獲得知識(shí),只能記住45%左右;如果兩者結(jié)合起來(lái),可記住65%"。因此,調(diào)動(dòng)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(duì)信息的分辨能力,以強(qiáng)化有效刺激,促進(jìn)學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新規(guī)律的理解。例如,講加速度時(shí),學(xué)生視覺(jué)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(lái)演示。演示時(shí),速度的變化可以用音高變化來(lái)表示。使學(xué)生聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)共同作用可能比單純用視覺(jué)更直接。因而對(duì)變化率的概念比較容易建立。 演示實(shí)驗(yàn)切忌模糊不清。學(xué)生看不到清晰的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,搞不清實(shí)驗(yàn)所演示的規(guī)律、原理,無(wú)助于物理教學(xué)。與其浪費(fèi)時(shí)間,不如不做。 整個(gè)教學(xué)過(guò)程也是科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的模擬過(guò)程,在失敗、分析、改進(jìn)再實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,學(xué)生掌握了做功與內(nèi)能改變的關(guān)系,也體會(huì)到科學(xué)家們的研究方法,領(lǐng)略科學(xué)家獲得成功時(shí)的喜悅,這種效果是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)無(wú)法比擬的:學(xué)生當(dāng)一切所學(xué)知識(shí)忘掉的時(shí)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(shí)的傳授者變成里研究者,真正嘗到當(dāng)教師的樂(lè)趣,這正是新課程的推進(jìn)對(duì)教師提出的轉(zhuǎn)型的要求。當(dāng)然,過(guò)程的開(kāi)放,也許回影響某些課時(shí)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(lái)看這個(gè)問(wèn)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(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ),是檢驗(yàn)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(shí)驗(yàn)是最活躍最具生命力的部分。演示實(shí)驗(yàn)是指為配合教學(xué)內(nèi)容由教師操作表演示范的實(shí)驗(yàn)。是深受學(xué)生歡迎的實(shí)驗(yàn)形式,是教師施展教學(xué)藝術(shù)的獨(dú)特方法。它能化抽象為具體,化枯燥為生動(dòng),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(shí)物理概念和規(guī)律,達(dá)到"事半功倍"的效果上一頁(yè) 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