时间:2023-03-07 15:17:14
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科学发明来源于大胆的猜想和假设,而当前物理教学中,学生按照教师预设的程式学习,缺少自由想象的空间,以致学生出现不敢猜、不会猜的状况,教师要精心设计教学问题情境,引发学生产生猜想.
1.培养学生主动参与的意识.
教师要想培养学生的参与意识,就要营造平等、民主的教学氛围,放手让学生回答问题,即使回答错了,教师也不要轻易批评甚至训斥学生.对于有一定难度的问题,学生在短时间内难以独立完成,教师要让学生进行小组交流讨论,提出有价值的观点.
2.头脑风暴法教学.
部分学生生怕发表错误的观点而引来同伴的讽刺、挖苦,以至于不敢提问.教师要强化学生的发散思维训练,鼓励学生毫无顾忌地发表自己的观点,才能产生有价值的新观点、新思路.
3.为学生搭建脚手架.
有些知识远离学生生活背景,如果直接呈现就显得有些突兀,此时,教师要为学生搭建脚手架,引导学生主动猜想.因而教师设计的问题应难度适宜,符合学生的“最近发展区”,对于难度过大的问题,教师应将其转变为若干个小问题,让学生逐层深入,各个击破.教师还要在新旧知识之间、多层次知识之间、理论与实际应用的衔接处设疑,引导学生沿着有意义、有价值的方向思考问题.
二、引导学生积极参与操作实验
1.演示实验策略.
(1)改进已有的演示实验.教师要引导学生对观察效果差的实验仪器进行改造,如在“弹簧的伸长量与所受的拉力成正比”实验中,后排的学生根据看不到刻度尺上的刻度,影响了演示效果,教师可以将其投影到屏幕上,或用白纸加以放大显示,从而增强教学效果.(2)通过多媒体演示,增强效果.有一些物理实验受时间和空间的限制,往往在短时间内无法完成.教师可以借助多媒体进行实验,利用其图文并茂、交互性强的特点进行演示.
2.分组实验策略.
教师要合理划分实验小组,按组内异质、组间同质的原则划分,以确保每组都包括不同层次的学生.小组要明确每个成员的角色和任务,包括组织者、操作者、记录员等,以保证探究活动的顺利进行.当学生在操作中遇到障碍时,教师应及时给予指导,为避免造成时间上的浪费,共性问题集中解决、个性问题个别指导,当然教师指导也不是替代学生的思考,直接将结论告诉学生,而留有让学生充分思考的时间和空间,在参与学生讨论后适当予以点拨,让他们在教师的启发下顿悟,寻求到最佳的解决方案.
三、组织学生开展自评和互评活动
对学生进行思维的培养,必须重视对其思维逻辑性的培养,使学生的思维步入良性发展道路,才能使思维具有强大的创造力。能正确运用物理概念、原理等来推理是思维的逻辑性重要表现。在物理实验中,学生能通过观察获得直观经验,但要对这些材料进行抽象和概括,用自己的语言表达出来,构成自己的知识体系,就必须有比较严密的逻辑思维能力。物理学的基本规律直接影响学生构建知识体系,所以要重视物理规律探究性实验的教学。如,在探究电流与电压、电流与电阻的关系实验中,在探究电流I与电阻R的关系时,电压U如何保持不变?用什么器材来控制,操作步骤如何设计?(当导体电阻不变时,导体中的电流与导体两端的电压成正比,当导体两端的电压不变时,导体中的电流与导体两端的电阻成反比)这些实验的结论应该出自学生的思维体验,通过实验、观察、思考得出,比用老师的直接教授强一百倍。让学生思维获得的良性发展,思维才能有高度,从而为今后创造思维的发展做足准备。强大的创造思维反过来促进学生得出更深刻的体会和认识物理知识及其相关结论。
二、应采取“收放型”的实验教学培养学生创造思维
首先,学生在课堂上讨论、争论、辩论,老师一般不要轻易给予置评,要鼓励学生大胆质疑,主动探索,保留自己的观点,如在实验探究串联电路规律时,除了得出串联电路电压及电阻规律,借机引导学生对各个物理量的比例关系进行验证和推理,最好用自己的语言表达,然后和书本上的结论对比更能牢牢理解并掌握所学的知识点,比如:科学阐释除电流之外,各个物理量的比例都与电阻成正比,即电阻大的导体分到得电压大,耗的电快,相同时间内耗电多。其次,要善于引导学生发现共同的规律,加倍注意反常规的现象,大胆选择角度提出新思路,促进其创造思维的发展,并联电路中各支路两端的电压其实并不等于电源电压,提出自己的猜想,大家共同探究,即使解决不了,也是成功的表现。再次,促进学生要在课后注意身边的物理现象,设计相应的物理实验并进行实验研究,积极和同学老师进行交流学习。如:白炽灯泡的灯泡壁为什么会发黑,灯丝变细导致灯丝电阻如何变化?实际功率又怎么变?亮度又怎么变?如何理解国家提倡使用节能灯具的号召?利用身边的小物品,自主进行一些小制作,小实验,这些都有利于学生创造性的思维发展,不必拘泥于实验形式,比如摩擦力的利弊的应用。
高压按实验条件可分为动高压和静高压.动高压利用冲击波作动力获得瞬时高压,压值可高达几百万甚至几千万个大气压,同时伴随骤然升温.利用外界机械加载方式,缓慢逐渐施加负荷挤压所研究的物体而使其内部产生很高的压力,称为静态高压.本文中涉及的高压相关的实验技术都指的是静高压范畴.现代高压科学飞速发展,从早期的活塞-圆通装置、布里奇曼对顶砧等,到现阶段世界范围内承认最为适合产生高压并且广泛应用的实验装置金刚石对顶砧.高压科学的发展一直与加压的实验装置密不可分.DAC即金刚石对顶砧高压实验装置.DAC最早模型:借助杠杆原理,把2个金刚石表面对压,结果金刚石表面之间的样品很快被压碎.这是DAC最原始的简单模型,当时最高压力达到约10GPa.后来金属垫圈的使用改变了这一现状:1个垫圈放置于2个金刚石砧之间对产生高压非常有利,同时垫圈的使用使DAC有小腔来装固体或液体样品.金刚石对顶砧的定位十分重要,因为金刚石十分易碎,工作平台必须平行而且直径吻合.约90%的钻石碎裂不是在很高的压力下发生的,而是由于操作不当或压力槽结构不佳(比如没调准线性)等造成的.使用一定强度的金属垫圈并且定位完美的DAC,才可以达到较高的压力.高压科学发展到现在,DAC高压实验技术已经趋于成熟,已经广泛应用在最前沿的高压科学实验中.
2DAC高压装置压砧方面的改进
为了得到百万大气压量级的高压,DAC装置采用金刚石作为压砧[3].众所周知,金刚石是世界上最硬的物质,它有着莫氏硬度为10的出众性质,作为压砧无论是光学性质还是硬度都无可比拟,但是唯一的缺点就是价格昂贵,1对实验中品性良好的金刚石至少要1万元人民币.而且在科研中长期总结发现没有受过长期训练的实验操作者,在完成对金刚石压砧对中调平的过程中没有足够经验,或者不够细心的情况下,没有按要求把金刚石对顶的砧面完全调平,就很容易使金刚石在加压的过程中碎裂.但是调试金刚石完全对中与调平又是一个需要长期训练的工作.如果让学生一开始没有经验的情况下就使用金刚石进行调试,有很大概率会损伤金刚石.金刚石一旦有一点破损,就无法继续进行高压实验,而这对金刚石也就无法再利用了.如果开设了相关实验课,大量学生循环实验难免不发生此类金刚石破损的事故,而事故的成本又是巨大的.正是因为这方面原因,高压科学方面的实验一直难以走进大学近代物理实验的课堂.本文采用刚玉(氧化铝)代替金刚石作为DAC加压装置的压砧则可以很好地解决该问题.首先刚玉是由氧化铝(Al2O3)的结晶形成的宝石.掺有金属铬的刚玉颜色鲜红,一般称之为红宝石;而蓝色或没有色的刚玉,普遍都会被归入蓝宝石的类别.刚玉的莫氏硬度为9,非常接近金刚石.而且无色的白宝石也完全对光学相关测试没有影响,可以说是一种非常好的金刚石压砧的替代品,白宝石压砧如图2所示.更主要的是它的价格并不高,1对白宝石压砧的价格为800~1000元,而且可以反复利用,破损率并不高.较之金刚石的价格,白宝石压砧即经济又实惠.不过白宝石也存在问题,它能承受的压强不高,最高也只有1~2GPa.但是在近代物理实验教学中,获得这样的压力已经足够了。
3垫片的选择
传统金刚石压砧的硬度很高,与金刚石配套使用的垫片是型号为T301的钢片,其具有很好的延展性和适中的硬度.如果采用白宝石作为压砧时垫片就不能继续采用T301钢片,因为T301钢片的硬度过高,白宝石预压过程中容易损坏,难以与其搭配使用.根据该情况,找到了配合白宝石压砧使用的垫片,即铜片.铜片相对钢片的硬度更适合搭配白宝石.这里要强调如果用纯铜,硬度相对较软,应采用黄铜或磷铜片作为垫片.
4结束语
学生在物理方面的认知虽然还处于基础水平,但是对于教师的实验演示他们很感兴趣,正因为一知半解才会更有好奇心继续研究物理知识。教师应适当地将一些演示性实验改为探索性实验,这样才能够达到培养学生不同能力的目标。探索性的实验更能够激发学生的创新能力,构建更广阔的活动空间和思维空间,激发不同层次学生的探索和创新的欲望。学生在探究实验的过程中,能够将动手和动脑很好地结合在一起。在实施过程中教师应当选取合适的问题作为实验内容,在教学过程中利用探究式实验的方法培养学生的能力。创新意识的培养渗透在物理实验中,教师应当让学生对各种实验的基本环节都进行观察和处理,并对实验过程进行相应的指导,鼓励学生积极对实验过程进行探究,并将探究的实验内容和创新能力很好地联系在一起。
二、教师首先要注重观念的转变,提高自己的创新能力
要让学生具备创新意识,教师本身必须转变观念,注重提高自己的创新能力。教师要从自身做起,对整个实验课堂教学起主导作用。教师不可能像百科全书一样储存各种各样的知识,但无论物理教师的资质如何,都必须对物理教学有自己的教学思想,必须在自己的教学领域有独特的见解和创新能力。培养学生的创新意识,教师要转变自己的教学观念和角色意识,不要照本宣科,单调地传授书本上的知识,而是创造更多的机会让学生积极思考,帮助学生不断发现问题,根据学生的整体情况进行判断。综上所述,教师应当有创新教学教育制度的意识,必须转变阻碍学生创新能力发展的教育观念和教学模式。如果教师只是单方面地进行物理实验,只是为了达到书本上的要求,以完成任务的思想完成实验教学,那么这种教学是没有任何效果的,特别要注意,有些教师会单方面地传授知识并不让学生自己动手完成,如果简单地将考试分数作为衡量教育成果的唯一标准,那么就无法在实验教学中真正提高学生的创新意识。
三、注重培养学生的实验数据整理分析能力
很多学生只是抱着“好玩”的思想学习的,很多时候做完了实验就懒得进行实验整理。创新意识的培养不仅仅在实验进行的过程中,还应该在实验后的整理过程中。很多学生认为,只要学会实验操作就可以,根本不会重视实验的结果,所以数据会有很大的误差。针对这些情况,教师应当硬性地要求学生进行数据规整,让学生学会处理不同的实验数据和误差的分析,并作出相关的实验效果图。通过整理和归纳的过程,最终可以让学生认识到实验操作的重要性,整理数据的过程也能让学生再一次对实验内容作出思考,创新意识不仅能在实验过程中初步形成,在整理数据之后还能进一步强化创新意识。
四、结语
物理实验不同于一般的科研,尤其是大学的物理实验需要学生自己进行实验的操作,得出数据,进行数据的处理,写出实验报告。学生进行物理实验锻炼的是操作实践能力,如果完全利用计算机进行操作无疑会降低学生的动手能力,所以计算机应该作为辅助手段,或者是发挥其在物理实验中的特殊作用。
2多媒体技术在大学物理实验中的应用
物理实验的计算机应用其一就是利用多媒体技术进行物理实验的教学。随着科学技术的高速发展,传统物理实验的教学已经无法适应现代社会的发展,势必要求改变物理实验的教学方法,而计算机尤其是多媒体技术的应用满足了现在物理实验的要求。
2.1利用多媒体技术进行教学
大学物理学承担着培养新型人才的重任。物理实验涉及面比较广,但是实验课时间有限,所以传统的物理实验往往无法让学生充分的学习和操作,老师的讲解也是“填鸭式”,完全按照课本的操作步骤让学习进修操作,得到的数据往往也是根据课本上的公式得出的。而对媒体技术的引入,能够让教师获得最先进、最前沿的物理实验知识,让学生的视野开阔,动手意愿更强,培养学生的创新意识和创新思维。能够丰富实验教材,方便学生进行学习,客服传统物理实验教学的弊端。利用多媒体技术制作物理实验教学的课件,能够大大提高教学效果。物理实验的操作过程往往不具体,有些抽象描述如果利用传统的教学模式无法直观的表达给学生,而多媒体技术能够利用计算机的模拟技术,将一些抽象的描述具体化为图像、表格等,让学生能够直观了解物理实验的信息。比如大学物理实验当中的“霍尔效应”中平衡态的建立过程,就需要利用多媒体技术,将实验中本来瞬间完成的动作放慢,让学生仔细的进行观察和理解。多媒体技术能够使用计算机技术当中的PowerPoint,Flash等制作物理实验课件,先让学生近距离、科学的接触物理实验,能够掌握模拟实验的基本步骤,这样在进行具体的物理实验过程当中就会得心应手,更好的巩固已经学习的理论知识。教师还可以利用网络将已经制作好的课件上传到网上,方便学生自行学习。
2.2利用多媒体技术进行教学管理
物理实验过程中,由于实验室的设备有限,所以一般上物理实验课都需要老师进行学生的登记,进行学生成绩的考察和记录。这些工作通常比较繁琐,浪费时间和精力。而多媒体技术的应用能够方便老师利用计算机技术进行学生登记。学生还可以利用计算机技术在网上提前进行选课。多媒体技术在教学管理上的应用应该侧重对管理系统软件的开发,按照物理实验的特殊教学管理模式开发相适应的系统软件。
3计算机仿真实验在物理实验中的应用
随着仿真技术的快速发展,计算机仿真实验也随之出现了。所谓的计算机仿真实验就是虚拟实验环境,能够节约实验室资源的利用和消耗,是利用现代科技的典型。
3.1计算机仿真技术在物理实验中的作用
目前计算机仿真技术应用于物理实验当中,大多数高校学生都称仿真物理实验仪器具有较高的仿真度、图像和文字一起能够增强学习的乐趣。其中,调节仿真仪器可以模拟真实的操作仪器,从而减少对真实仪器的损害,而且学生出现错误时候,能够智能的提供帮助。再次,仿真实验系统是利用计算机技术进行的,所以能够在网络上进行传播,实现资源的共享。
3.2仿真实验在物理实验中应用的现状
3.2.1仿真实验在我国的产生和优势
我国对物理实验中的仿真实验起步比西方发达国家晚,但是后来者居上,我国也开发了一些非常好的仿真软件,主要集中于一些技术较先进的单位,比如中国科技大学物理实验中的仿真实验,为物理实验的教学模式提供了新的借鉴,该仿真实验主要是充分发挥了计算机的功效,将教学内容和学习者的操作融为一体,方便了一些没有接触过实验的学生进行仿真模拟,对操作仪器和操作过程有了更加直观的认识。仿真实验在大学物理实验中有很多优势,第一,仿真仪器可以进行拆卸,从而更好地对仪器进行观察,让学生和老师对仪器有更进一步的了解和认识。第二,可以随意产生实验中待定的物理量,从而适应不同的学习阶段要求,满足不同学生的学习需求。第三,能够模拟实验的误差,从而对实验的质量进行综合的评价。第四,将学生所做的物理实验得出的数据进行存储,方便学生进行查阅,方便分析资料。
3.2.2仿真实验的具体案例
某大学的物理实验面临着资源不充足和设备不先进的局限,为了满足更多学生的需求,为了方便教师对物理实验的学生报告进行更准确的核实,该校利用计算机仿真技术开发了新的物理实验网络教学管理系统,这个系统的基础就是利用互联网而产生的。整个系统的设置采用了教学大纲的实验模式,包括实验仪器、实验原理等很多模块,主要分为基本模块和附加模块。
4总结
经过省级实验教学示范中心建设,我校物理实验课程形成了以“三层四模”为核心、“两个平台”为载体的教学新体系[5]。建设的多重交互网络学习平台为实验预复习提供了重要支撑。为衔接专业课程学习,面向不同专业学生开设“力、热、电、光”四大模块实验,各模块按照仪器基本操作(做实)-应用仪器进行测量(学活)-设计方案进行创新实验(探究)三阶段、采用层层递进、螺旋上升实验小循环形式设置。按四大模块实验组建了教学团队,多位教师承担同一模块实验使细节的制定统一的教师对学生实验教学环节质量标准显得尤为重要。
2四大实验模块的情况介绍
力学模块实验有“气垫导轨研究物体的运动”、“多普勒效应综合实验”及“多普勒效应研究物体运动的设计与实现”3个实验,要求学生完成运用多种方法研究物体运动的设计。热学实验模块有“电桥法测电阻”、“非平衡电桥测铂电阻温度系数”及“电子温度计的设计与实现”3个实验,利用非平衡电桥特点将热学量温度的测量与电学量结合起来。电学实验模块有“RC电路相频特性研究”、“RLC串联谐振电路研究”及“示波器测电容”3个实验,应用示波器测交流信号的大小和相位关系。光学实验模块有“最小偏向角法测三棱镜折射率”、“掠入射法测三棱镜折射率”及“液体折射率测定的设计与实现”3个实验,应用分光计测物体折射率。各模块的前2个实验使学生熟悉实验设备,用不同设备不同实验方法完成相近实验任务进行比较、分析,总结出完成第3个实验任务的必备条件,自行设计实验原理、具体步骤,完成实验任务,从而提高学生自主创新和实际动手能力。
3物理实验课程教学环节质量标准的构建
3.1实验预备
3.1.1实验预习(基础性、综合性实验)
学生进入实验室前应预习实验,完成多重交互网络学习平台中相应实验的预习题,并书写预习报告。预习成绩由多重交互网络学习平台中实验的预习成绩(占70%)和实验预习报告(占30%)组成。预习报告应包括实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据记录表等五部分。以各项表述是否清楚、完整,版面是否整洁分为好、较好、合格、不合格四段给分。多重交互网络学习平台导出的预习成绩低于70分者或预习报告不合格者不能做实验。该实验应重新预约后进行实验(实验前应重新预习)。
3.1.2实验方案撰写(设计性、创新性实验)
实验方案对实验原理、实验内容设计、实验数据处理方法及原始数据记录表设计三部分评分,每部分满分30分。以各项设计是否合理、清楚,分为好、较好、合格、不合格四段给分,相应分值见表1。实验设计方案书写是否整洁、规范占10分。
3.2实验操作
我们对“力、热、电、光”四大实验模块制定了操作评判标准。以力学模块实验为例具体说明如下。
(1)实验一:气垫导轨研究物体的运动。第一步仪器调节,包括导轨水平状态调节;挡光片、光电门安装定位及仪器检测功能项选择;垫片厚度测量。第二步测量匀变速运动加速度和本地重力加速度,包括记录垫片厚度和滑块通过光电门速度;计算滑块加速度和重力加速度。第三步验证机械能守恒,包括选取垫片在不同高度测量数据并计算;求出相对误差。各步完成测量学生举手示意教师检查。
(2)实验二:多普勒效应综合实验。第一步实验仪预调节,包括仪器预热;熟悉仪器不同检测功能选项及仪器部件;调节发生器驱动频率。第二步验证多普勒效应并计算声速,包括选择检测功能选项;确定小车运动的牵引方式;完成不同速度的测量。第三步水平谐振,包括选择“变速运动测量实验”功能并正确安装仪器;让小车作阻尼振动,自动采样测量完成后,屏上显示和关系图;挑选合适数据画出关系曲线。各步完成调节学生举手示意教师检查。以上2个实验操作过程各三步,每步满分30分,实验仪器整理和实验纪律占10分。
(3)实验三:多普勒效应研究物体运动的设计与实现。操作考核目标:实验操作顺利进行,未出现重大失误。或实验操作不正确,但经重做实验掌握了操作方法与技巧,达到了预期目的。操作过程考虑三方面内容,每方面满分30分,实验仪器整理和实验纪律占10分。第一方面利用现有实验仪器设计的合理性,尤其是理论部分忽略摩擦阻力在具体实验中的体现;实验过程中对超声探头作为运动传感器的保护措施。第二方面按具体步骤测量数据及汇报减小实验误差的措施,例如减小摩擦阻力的措施,确保传感器直线运动的技巧等。完成数据测量学生示意教师检查。第三方面比较多普勒效应实验方法和气垫导轨实验方法的优缺点,总结应用不同实验方案验证某一理论的实验经验。各实验以各项是否按要求独立、正确完成,数据记录是否正确分为好、较好、合格、不合格四段,相应分值见表1。设计方案有创新意识并经实际实验操作检验可行,有自己独特见解者加一个分数档。每个实验的预习成绩加实验操作成绩不足42分者,表示实验过程没有完成,应重新预约该实验。实验完成后,学生完成一份完整的实验报告。
3.3实验报告
实验报告分三部分评分,每部分满分30分,三部分内容完成情况分为好、较好、合格、不合格四段给分,相应分值见表1。若实验数据结果不理想,但实验分析较全面,能对自己实验情况进行总结,分析和总结有独特见解者加一个分数段。实验报告书写是否整洁、规范占10分。具体如下:
3.3.1基础性、综合性实验
第一部分数据记录:是否与课堂实验记录一致,书写是否准确;第二部分数据处理:学生在数据处理过程中是否按要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度有效数字位数及相对误差位数;第三部分误差分析:能否根据实验具体情况分析系统和偶然误差产生来源并分类。
3.3.2设计性、创新性实验
第一部分实验原理与内容设计:结合设计方案和实际操作,书写是否准确;第二部分数据记录与处理:是否与课堂实验记录一致,书写是否准确,学生在数据处理过程中是否按要求正确书写中间计算及最终结果、不确定度有效数字及相对误差位数;第三部分实验分析:能否根据具体情况分析结果。
4结语
师生关系也是教师占主导地位,学生处于被动的学习状态之中。这种教学方法忽视了学生主体的参与性及内在需求,导致学生对实验教学不感兴趣,其解决问题的能力和创新能力也得不到提高。而物理课教学内容的实验操作性又比较强,理论知识比较抽象难懂,所以培养学生学习兴趣对于他们深入了解物理原理具有重要意义。面对这种情况,教师应积极转变传统的教学思想,把兴趣作为引导学生学习的工具,准确把握实验教学的时机,通过趣味导入新课和游戏化的授课过程及风趣的教学语言,实现学生把“要我学”转为“我要学”。同时着力建立良好的师生互动关系,让学生时刻感受到老师的关心与理解,体会到学习的乐趣,从而激发对实验的兴趣,养成良好的实验习惯,为其终身的物理学习奠定良好的基础。
二、创设问题情境,培养学生问题意识
接触、综合分析和实际参与是学习的三大要素,其中“接触”是良好学习的基础,所以教师要注重引导学生去发现问题,建立生活与物理的联系。由于“问题”是进行物理实验的起点,所以在实验课中如何培养学生的问题意识也是高中物理教师需要思考的问题。在物理实验教学的实践中,教师可以根据学生的实际认知水平来设置一种启发式的、开放性的问题情境,让学生发现所学的知识已经不够用了,需要学习更多的知识来解决,从而有效调动起学生主动学习的积极性。例如,在“验证力的平行四边形定则”的实验中,由于学生在初中阶段就已经学习了两个力在同一直线上的合成,那么我们就可以直接从二力在同一直线上的合成入手,再引入互成任一角度力的合成,明确学习目标。为了使我们的计算更方便,这里选择特殊情况进行实验。首先用一个弹簧测力计提起一个物体(500g),静止时,让学生记下此时刻度尺的读数F1=5.0N;接着用两个测力计同时向上提起这个物体,再让学生读出这两个测力计的读数F2=2.5N、F3=2.5N,并比较F2、F3与F1的关系,可以得到F2+F3=F1;然后再将两个测力计呈90度夹角向外拉出,调整到适当的位置之后再让学生读出此时两个刻度尺的读数:F4=3N、F5=4N。但我们通过计算发现F4+F5≠F1、∣F4—F5∣≠F1,这时候教师就可以提出问题了:“为什么二力的合成不再符合代数计算的规律了?”“如果角度任意,情况会不一样吗?”然后物理教师再引用学生在数学课中已经学过的勾股定理知识来对学生做一定的启发,使学生在原有知识基础上去思考探究,从二力同一直线到互成角度,从特殊角度到任意角度,实现从特殊到一般性的过渡,最后通过实验找出力的平行四边形规律。又或者教授“功与速度变化的关系”这一实验时,教师可以用“用怎样的方法可以弥补小车在动的过程中受到阻力所减少的速度?“”仔细观察打点的纸带,点距呈现怎样的一种变化趋势?”“各点之间的距离是不是均匀的?”“该选择哪些点距来计算速度呢?“”为什么会产生这种情况?“”如果能够平衡摩擦力,小车移动的方式会不会发生改变?”像这样通过阶梯式问题情景的设置,给学生质疑和思考的机会,引导学生通过实验一步步地去验证自己的猜想,能够切实提高他们的分析能力和解决问题的能力。而也只有使学生对某一物理现象产生强烈的好奇心和求知欲,才会主动去探究其背后的秘密。因此,教师要牢牢抓住学生的这一心理特点,积极创设问题情景,激发学生的问题意识,提高教学质量。
三、引导探究,培养学生的探究能力
在高中物理实验教学的操作中,有很大一部分教师懒于设计,完全就是对照教材来进行实验复制,缺乏特色和创造性,限制了学生自主探究能力的发挥。但对于物理学习来说,探究意识和探究精神是一个至关重要的必备素质。因此,教师设计物理实验时应遵循新课程“实验教学的出发点只能是学生的实际情况”的要求,对教材上的实验过程做合理的改动,灵活地对学生的实验操作进行指导,让学生能积极主动地参与到实验中来,这样才能有效提高实验教学的质量。学生通过自身的实际体验获得了新知,尝到实验所带来的成就感。这对他们来说无疑是一种鼓励,以这种方式来开展实验教学不仅能激发学生的学习兴趣,调动起他们的竞争意识和做实验的积极性,还有助于培养学生的创新精神和实践能力。又或者“,用双缝干涉测光的波长”这个实验,教师可以采用“演示法”来进行教学。任课教师先将实验的具体操作步骤给学生演示一遍,并做好特别需要注意的事项的示范,然后让学生以小组为单位进行实验操作。这样学生一边回忆教师的演示,一边合作讨论完成实验操作,就相当于是做了两次实验,无形中提高了教学效率。接着教师还可以针对测定波长的误差问题向各小组寻求解决方案,这样既能发掘学生的自主探究能力,还有利于合作意识的提高。当前实验教学改革的主要方向就是通过实验探究来提高学生的科学素养,培养学生的创新精神和自主探究的习惯。所以在实验教学中,高中物理教师可以适当放宽在实验课中对学生的限制,增强实验的延伸性和探究性,只在实验前帮助学生分析实验的原理,然后由学生自己设计出实验步骤和方法,并动手操作实施,使学生从枯燥的物理理论学习中解脱出来,体验到物理学习的快乐,进而产生更多的探究热情。
四、发展思维,培养学生的分析能力
一般情况下,对实验数据的归纳和处理都是两个物理量间的关系是否相等(探究恒力做功与动能改变的关系)或者两个物理量之间是不是正比关系(弹簧的伸长量和弹力的关系)。但是在“探究加速度与力、质量之间的关系”的实验过程中,我们通过对数据的观察与分析发现当力相同时,质量越大,加速度却越小。这时候教师就要不失时机地引导学生进行思考:在寻找物理量之间的关系时,除了直接观察实验数据外,还经常采用什么方法呢?在学生经过了一番思考过后,教师便可给他们引进“图像法”来解决问题。在物理中利用图像来处理物理量之间的关系是非常常用的方法,因为物理量之间的关系用图形表示出来会更加直观,也能够有效减小实验误差,确定并排除实验中的一些错误数据。一说到用图像来分析物理关系,学生们首先想到的就是a-m图像,但实际在图像中直线比曲线更容易反映出物理量之间的规律,判断二者关系也会更加轻松,所以由此学生就会想到能不能将曲线转化为直线的问题,而教师在进一步启发———“数学上是如何将双曲线转化成直线的?”多数学生就能够想到可以在直角坐标系中建立a-1/m的图像,通过图像发现a-1/m形成一条过原点的直线,直观体现了a与1/m成正比的关系,从而也就更确切地判断出a与m之间的关系。教师的循循善诱,引导学生对物理问题进行拆解分析,不仅加深了对物理知识的理解,同时也让学生广开思路,为学生主观能动性的发挥提供了空间,对有效提高学生的实验分析能力,拓宽学生的思路,从多角度进行研究活动也大有裨益。
五、重视数据处理,培养学生的科学精神
1.尊重实验数据。
在实际的实验过程中,学生的实验数据往往和预期结果相差很大,这时一些学生懒得寻找出错原因,就抄一抄旁边同学的数据或是自己随意写一个跟预期值差不多的数据,这是对实验极度不负责的表现。这就需要教师及时制止,和学生一起对较大误差进行详细分析,看问题具体出在哪,在确认了测量方法和仪器操作都无误后,若实验数据仍不理想,就可以组织学生成立问题研究小组共同探讨问题产生的原因。但无论如何,改动实验数据的行为都是必须禁止的,要培养其尊重实验数据的习惯,树立尊重科学的意识,养成一丝不苟的科学精神。
2.选择合适的数据处理方法。
以处理实验数据的工具为例,很多教师不是采用了最先进的科技方法———计算机,就是采用最原始的方法———手工计算,走了两个极端,却忽视新课程标准提出的“中学生必须掌握计算器的使用方法”的要求。科学计算器体积小、重量轻,且操作简便、功能强大、价格也适合学生一族,所以在此建议让学生使用计算器来进行物理数据的演算,在减轻学生的计算量的同时也减小实验数据的误差值。
六、结语
对于物理的学习,需要学会数据和关系的转化,比较抽象的理念要通过知识的转化,转变成直观的知识.高中物理解题的方法和思想颇多,针对物理问题的转换方法没有什么标准模式可以遵循,为此,在解题的过程中要认真分析问题,因题而异,寻找恰当的解决方法.在物理问题的处理上,教师可以通过物理实验,让学生亲身体会和参与到解题的过程之中,让学生领悟到问题的本质.例如,图中A、B、C是三种质量相同的小木块,层级叠放在水平面上.
其中水平方向的恒力F作用在B上,而A、B、C三个小木块都以同样的速度v在水平面上做匀速运动.在此过程中下列描述正确的是().A.C作用于B的静摩擦力是2F/3B.C作用于B的静摩擦力是FC.地面对C的滑动摩擦力是F/3D.地面对C的滑动摩擦力是2F对此问题的解决需要学生认真的审题,找准研究对象.
从题干中分析得出,A、B、C在水平面上做的是匀速运动,它们的受力情况可以清晰地分析出来,合力和加速度都是零.在考虑C作用于B的静摩擦力时,将A与B视为一个整体,分析受力的情况,再根据力学中的平衡条件来判定,C作用于B的静摩擦力是:FCB=F,所以B选项的描述是正确的.同样,按照既定的思维来分析地面对C的滑动摩擦力,可以把A、B、C视为一个物理整体作为整个研究对象,然后再根据平衡条件,分析得出FC=F.
二、激发学生的好奇心,学会实验的转化
物理实验开展起来是比较困难的,对于很多疑难的问题直接开展物理实验是不可能的,也找不到解决问题的头绪,要想轻松地开展物理实验,需要教师巧设问题情境,激发学生的好奇心,并且认真地研究教材和教学内容,钻研教学方法,总结教学规律,把抽象的问题转化为具有的数量关系和教学情境,创设针对性的物理实验方案.对于枯燥的物理课堂,面对死板的教学内容,学生看到之后第一感觉应该是没有兴趣,索然无味,对于学习内容也不易掌握和理解.
如果教师能恰如其分地运用生活中的实例来创设一定的实验问题情境,让学生在熟知的环境中学习和实验,那效果一定会非常的明显,学生也比较容易掌握这样的问题结论.新课标明确指出,物理教学中应该突出学生的主体地位,以激趣为导向,活化教学过程,有效地进行实验教学,让学生在好奇心的驱使下去完成学习任务,去参与物理实验,进而达到既定的教学目标.对于实验教学,往往都是学生熟知的知识,他们会乐在其中,也会和同学、老师一块去研究解决问题的策略,有利于良好学习习惯的培养.在物理实验的过程中,还能培养学生的问题意识和参与意识,让学生去质疑问题、分析问题、转化问题和发展问题,让他们去探究和分析解决问题的规律和方法.
1.1评价功能的多样性
表现性评价既关注结果又关注过程,提高了被评价者的表现激情,过程表现性评价能诊断对被评价者的发展现状,并反馈给被评价者,引导其调整自己的目标与行为。能让被评价者在调整过程中按照更好的预期效果发展,让其从中获得快乐,在过程中获得不断发展,在实现结果中实现预期目的,获得心理的满足感。一张试卷能测量出学生实验知识的掌握,却不能考查反映出学生实际实践的探究能力。
1.2评估标准多重性
表现性评价能从多个侧面制定多重标准进行评价。即对某个方面的评价,又能对不同表现等级评价。通过表现性评价标准的设计,对所要进行评价的某一方面,同一方面不同层次等级进行理性评估。
1.3评价结论非唯一性
表现性评价标准设计时往往并非是完全量化,往往带有描述性设计,这就突出了评价设计的人文关怀。实践中由于评价者知识经验、不同的处理方式等往往会得到不同的见解,从而获得不同的评价结果。
1.4评价情境真实性
表现性评价是在真实的或仿真的情境中,评价者通过观察被评价者真实的活动过程表现和实践结果进行评价。在真实的情景或仿真的情况下,观察评价学生对知识应用于实践的考察,必然会激发被评价者的真实表现,同时,也能真实地反映出被评价者的发展现状。
2高职物理实验表现性评价设计类型
2.1描述性图表等级量表
用描述性词来鉴别在图表量表上的点,是对学生在不同位置上的简单概述。它首先明确了学生等级,这些等级代表了学生在所期望的学习结果上发展的不同程度。如学生参加讨论的程度如何?可用:①从不参与讨论,缺乏热情,非常被动;②偶尔与同学一起讨论,参与度不太积极,缺乏自主性观点;③和其他小级成员一起有同样的参与程度,形成一体;④比其他小组成员明显积极,充满热情,多有自己独到的见解,参与过程多于小组其他同学;⑤其他意见。
2.2数字式的等级量表
最简单的等级量表是把一个数字圈起来以表示学生的表现的等级。典型的例子是每一个数字都给予一个言语的描述,并让这些数字与各个描述保持一一对应的关系。在一些例子中,最大的数字表示高的等级,最小的数字表示最小的等级,其他的数字表示中间的等级。如学生参加讨论的程度如何?可用1、2、3、4、5。显然1表示讨论程度最差等级,5表示讨论程度最高等级。
3高职物理实验表现性评价设计案例
3.1描述性图表等级量表案例
为了体现学生参与的积极程度、合作互助意识、交流与表达能力、提高小组讨论的质量,以记录与评价学生在讨论过程中的表现。具体内容见表1。
3.2数字式的等级量表案例