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1、初中物理实验教学思考 大致是四个方面: 1.义务教育课标关于实验教学的要求 2.对中学阶段物理实验及其教学的基本认 识 3.分析讨论几个典型课例 4.对老师们关于实验教学和研究提一些建 议 5.一些实验理论知识 一、初中课标关于实验的表述 我认真翻看了义务教育物理课程标准 ,与实验相关的大概有两个地方。 一是“课程内容”部分,课标说:课程内 容由科学探究和科学内容两部分组成。进 一步明确:在义务教育物理课程的学习中 ,对学生科学探究能力的基本要求主要体 现在以下几个方面。 科学探究要素科学探究能力的基本要求 提出问题1.能从日常生活、自然现象或实验观 察中发现与物理学有 关的问题。 2.能书面
2、或口头表述发现的问题。 3.了解发现问题 和提出问题在科学探究中的意义。 猜想与假设1.尝试根据经验和已有知识对问题 的可能答案提出猜想。 2.能对探究的方向和可能出现的探究结果进行推测与假 设。 3.了解猜想与假设在科学探究中的意义。 设计实验 与 制定计划 1.经历设计实验 与制定计划的过程。 2.明确探究目的和已有条件。 3.尝试考虑影响问题的主要因素,有控制变量的意识。 4.尝试选择 科学探究方法及所需要的器材。 5.了解设计实验 与制定计划在科学探究中的意义。 进进行试验试验 与 收集证证据 1.能通过观过观 察、实验实验 和公共信息资资源收集证证据。 2.会阅读简单仪阅读简单仪 器
3、的说说明书书,能按要求进进行操作。 3.会使用简单仪简单仪 器进进行实验实验 ,会正确记录实验记录实验 数据。 4.具有安全操作的意识识。 5.了解进进行试验试验 与收集证证据在科学探究中的意义义。 分析与论证1.经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。 2.能对收集的信息进行简单归类 及比较。 3.能进行简单的因果推理。 4.尝试对 探究结果进行描述和解释。 5.了解分析与论证在科学探究中的意义。 评评估1.有评评估探究过过程和探究结结果的意识识。 2.能关注探究活动动中出现现的新问题问题 。 3.有从评评估中吸取经验经验 教训训的意识识。 4.尝试尝试 改进进探究方案。 5.了解评评估在
4、科学探究中的意义义。 交流与合作1.有准确表达自己观点的意识。 2.能表述探究的问题、过程和结果。 3.能听取别人的意见,调整自己的方案。 4.能坚持原则又尊重他人,有团队意识。 5.了解交流与合作在科学探究中的意义。 另是在“实施建议”的“教学建议”部分 : (二)发挥实验在物理教学中的重要作用 二、对中学阶段物理实验及其教 学的基本认识 科学实验及其研究是科学研究工作的基本 组成部分;实验工作是科学研究工作的一 种基本形式。就物理学实验看,它和理论 知识一起架构起物理学,还将以这样的形 式继续深入和发展。 从实验手段方面看,尽管实验仪器不断变 化,但是,基本的知识依据(即实验原理 和目的)
5、和作用仍没有变化。 以下我们将讨论的问题局限于中学阶段的 物理实验。 我常常感到实验是把物理的知识模型在参 照系中具体化、实际化的过程;从设计和 操作的层面看,就是运用实验原理的过程 中,有效地处理系统误差。在此基础上, 一方面使得理论知识形象、直观,促进对 知识的学习理解;另一方面,发展专门的 实验知识和能力。 我想作上面的定位是恰当合理的。 有的老师习惯说:要让学生在做中学,培 养他们的动手能力,通过自己“做实验” (不是真正意义上的物理实验)去学习物 理。 依据是:这样做,学生才会喜欢物理 ! 显然,上述观念是一种生活感受的结果,不 符合物理学学习的基本特征! 三、几个物理实验课例的分析
6、 下面结合几个课例,来进一步说明我的上 述观点。 课例1:探究固体熔化时温度的变化规律 首先,该实验的安排是溶于相应的知识之 中的,但是实验本身也是相对完整的。 我们只看实验部分: 教材把实验与探究该问题看成是同一工作 ,给出了详细的七个环节及其具体内涵。 看上去也没有什么不妥,但是却都是套 话、没有意义的说明!我认为许多环 节是要根据实际进行做,而不是形式化的 任务! 就实验本身看,教材的内容呈现几乎没有任何物 理知识学习的内涵。那么,我谈谈应该怎样处 理本节知识的学习。 1.当如教材中简单说明了关于“物态变化”和“ 熔化、凝固”后,应该进一步说明:上面所述 都应该是我们大家对这些相关现象的
7、感性认识 ,我们学习物理,接下来应该思考的是:物态 变化过程有没有一般的规律?如果有,那么各 种物体,其物态的具体的变化特点是什么?如 何研究? 2.在各种物态变化中,熔化和凝固是较为方 便观察到的。我们就基于实验从它们开始 去研究上述问题。 3.实验不同于一般的行为,而是严谨的、有 理论知识指导下的专门工作,我们一起在 做中体会: 选取两种有代表性的物品:海波和石蜡(至 于代表什么,后面很快会说明),通过改 变温度,来观察它们的熔化和凝固过程。 4.实验装置的说明 把物品充分研碎,放入试管中;为了使材料受热 均匀充分,我们把试管放入装有较多水的烧杯 中,用热水对其进行加热;而水的加热用酒精
8、灯进行,化学中以后会对相关的问题作更专业 的说明。 进一步的说明:由于水较多,因此,其温度的变 化不会很快,这就方便了我们观察和记录;而 且使用酒精灯进行加热也容易控制。 为实时测量材料的温度,我们把温度计插入材 料之中。 5.实验操作中,要仔细观察物品的状态及其变 化,准确、规范地读出物品的温度。 6.课前,老师已经认真地做了该实验,(有两 层意思,一是课前老师必须动手做该实验;二 是因为做过,所以就有了一些经验。因此,记 录数据从40度开始。)下面我们大家按照同一 的要求进行观察和记录。 7.对实验数据的分析处理 由于我们记录数据不多,而且又存在观察上的读 数误差,我们使用下面的图像来处理
9、数据能在 一定程度上减小上述做法中的不利影响,因为 图像能反映出过程变化的趋势,而且我们认为 物理过程的变化应该是连续的,因此,当我们 用平滑曲线把大部分数据点连起来,而不是把 所有点用折线(或曲线)都连起来,但其他点 大致均匀地分布在平滑曲线的两侧时,曲线就 能较准确地反映出该物态变化过程的规律或特 点。 8.结论的得出 从上面严密的实验操作和数据的分析处理 ,得出的结论就是正确的。因为误差等已 经被有效处理了! 说明:以上只是老师的“备课”内容,具 体的课堂教学如何进行由实际情况决定, 并可适当调整! 这样整体上反映出科学探究的要求。 我们回头看,教材上的设计和介绍,一是 没有知识化,二是
10、所表述的东西根本不存 在! 对于实验操作,学生一开始完全是从模 仿、思考体会,并从知识的角度加以认识 逐步进行的! 课例2:探究凸透镜成像的规律 教材的分析与讨论: 本节一开始,列举了生活中各种凸透镜成 像的情况,或者说凸透镜成像的各种情况 ,继而提出:像的虚实、大小、正倒跟物 距有什么关系? 在实验设计部分,教材指出“研究物距u的 变化时,焦距可能是个应该注意的参照距 离。” 后面的实验操作和现象记录,尤其是记录 表格的设计,我认为都是很好的! 不过,分析论证部分所附加的旁批(是这 次修改时加上的!)真的无法理解! 我们就先讨论这个问题:首先,它是套话 ,虽然没有错误,但是毫无意义!其次,
11、不能从能力的层面去看待这些过程的东西 ,因为,它们是基础的物理学习的组成和 过程经历。 再回到开始,我们可否这样提出问题,即我们 看物距u是指物体与透镜间的距离,在此处的 各种情况中,我们说远或者近,都只是一种感 觉,意义不大。我们应该把它同反映透镜特征 的物理量进行比较,才能定量、有效地描述物 距的大小;由于焦距的大小是描述凸透镜的特 征物理量,在测量出物距的数值时,与焦距进 行比较,这时,再结合成像的情况,才有可能 发现凸透镜的成像规律。所以,接下来要研究 的问题是:当物距与焦距相比有什么关系时, 就决定了成像的虚实、大小、正倒等性质? 关于实验装置,教材不再说明物体、透镜和接收 光屏高度
12、方面的具体要求,似乎学生在做的过 程中就能处理好。这种观点是不合适的,因为 ,上述要求是理论知识的要求在实际问题中的 体现。即只有满足旁轴条件,透镜等光学器件 才能成“像”。 实验的设计和实验过程要求都比较恰当! 和其它版本的教材相比,该实验没有用所谓探究 的形式呈现,但其整体的反映却能给人以鲜明 的探究感! 关于实验教学,我认为老师可以与学生同时分 别做,首先给学生示范如何装置器材、进行调 整,如何判断成像,以及在物距确定后,怎样 移动光屏来接收物体的像,以及正确记录等。 本实验在几何光学中具有基础性! 对实验数据的分析、总结,也不可能象教材中 那样粗糙,应该进一步细致。如:在物距大于 两倍
13、焦距的变化过程中,我们发现物体经透镜 所成的像虽然都是缩小、倒立的实像,但是, 在物距逐渐变小的过程中,像是逐步变大的。 一直到u=2f时,物像恰好是等大的。. 物理是细致的知识,能力必须在细致的 知识学习过程中才有可能得到发展!(这 在前面的分析中都有不同程度的体现。) 从比较的角度,下面我们一起分析一个高中 的实验课例。 课例3:“实验:探究加速度与力、质量的 关系” 说明:从整个内容的安排,我们可以发现 首先是阐述了研究加速度与质量和力之间 有什么定量关系问题的合理性和必要性。 接下来,对实验的设计和实验的操作进行 了细致得说明,包括拉力的提供、数据的 处理,可能出现的问题,以及如何得出
14、结 论的分析等。 提出几个讨论的地方: 教材中提到“数据处理上的技巧”,似乎和“ 技能”的提法不同。我个人总认为,这些 做法(或想法)都不应该从技巧或技能的角度 去认识,我们只需要说明:由于加速度可能与 质量成反比,直接做图am,就是双曲线 的形式,那么,我们进行直观地准确判断就很 困难了!如果用1/m进行转化,就变成了直线 关系,即直观的判断就变得可行了!物理 实验中“两个变量之间关系的研究” 关于拉力的说明,教材首先推广到合力, 我想也没有什么意义,因为后者是个理论 的分析问题。另外,指出“盘和砝码的质 量要比小车的质量小很多情况下,盘和砝 码的重力才近似等于使小车作加速运动的 力”时,不
15、如就明确说明:使小车作加速 运动的力是细绳的拉力,它不等于盘和砝 码的重力。因此,. 我认为本实验应该用“气垫导轨”做,条件不 具备时,再用平板做。这时,平衡摩擦力的过 程就是必需要做的,而且加速度的测量需要用 打点计时器借助打点纸带进行,平衡摩擦力的 过程也需要通过打点计时器进行较准确的处 理。 从上面的分析看,两个小车的比较处理( ),在知识方面是没有意义的。此处,教材再 一次强调了什么“技巧”,对此,学生能学到 和感受到什么呢? 教材专门设计了所谓对实验结论可靠性的“评 估”内容: 我认为对实验数据的分析处理很有帮助。有一 段话与我常讲的观点是一致的,即“只有根据 这些结论推导出的很多新
16、结果都与事实一致时 ,这样的结论才能成为定律。” 不过,最后的一段话是莫名其妙的,即“由此 看来,科学前辈们在根据有限的实验事实宣布 某个定律时,既需要谨慎,也需要勇气。” 我认为老师永远不要进行感慨和作出肤浅的 评论! 关于本节内容的教学,我想基本的就是老师 带着学生一起边做边说明就可以了,最重 要的是“老师认真做该实验,不仅课前做 ,还应该与学生一起同步做”,这是实验 教学的特点,此外,老师几乎没有什么要 特别阐述和讨论的! 想提一下本课的开始:教材还是从生活经验 进入的,而不是基于知识的逻辑分析。高 中不能这样,初中也不能都是这样! 四、一些建议 首先是实验教学的开展。 这是中学物理教学的基本组成部分, 是知识逻辑的一种形式反映,也