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1、浅谈中学物理“合作实验”教学的策略1、相关定义1.1、课题的基本概念和理论基础 2.1 课题的基本概念2.1 课题的基本概念 2.1.1 物理实验2.1.1 物理实验 物理(科学)实验是人们根据所要研究的问题,借助于科学的仪器和设备,对某种自 然过程进行人为地控制、创造或纯化,让其按照自己预先设计好的进程发展,尽可能地减 少外界环境对实验的干扰,从而进行观察、研究物理过程及其变化规律的科学活动。物理 学的基础就是实验,在物理学习中,几乎每一个定理、定律的发现,每一个概念的提出, 都有其坚实的实验基础。实验在物理学的发展中有着不可或缺的作用和意义。 张伟和刘炳升认为,从实验资源的利用和开发的方面
2、分类,可以把物理实验分成两类: 一类是在学校的实验室中,借助于实验室资源,运用专门的实验器材所做的实验,简称为 “第一类实验”,另一类是有意识地利用实验室以外的器材,日常生活用品或者自制的实 验器材等开展的物理实验,简称为”第二类实验”,也称为”非常规”物理实验。”非常规” 物理实验跟我们平时所说的”自制教具”、”低成本物理实验”、”趣味实验”等既有内在的 联系,也有明显的区别。”非常规”物理实验主要是侧重于学生和教师选用身边的生活资 源来开展实验,这些生活资源可以是低成本的,也可以不是低成本的,比如,可以用身边 的生活器材,如饮料瓶、小手电、玩具等廉价的物品,也可以是电冰箱、电视机、微波炉、
3、 数码相机、电脑等,或者可以借助电梯、楼房、盘山公路等做实验。 可见,低成本物理创新实验的范畴要小于”非常规”物理实验的范畴,换句话说,就 是低成本物理创新实验包含于 “非常规”物理实验当中。 1.2、相关概念界定 2.1.1 半山区学校2.1.1 半山区学校 晋宁县位于滇中,坐落在滇池西南岸,三面环山一面是平坝,面积 1391 平 方千米。晋宁县是滇文化发祥地,在石寨山出土战国至两汉的文物 5000 多件。 盘龙寺位于晋宁县晋城镇的盘龙山上,与昆明西山、宾川鸡足山同为云南三大 佛教圣地。晋宁县第七中学位于晋宁县上蒜镇,由以前的上蒜中学和六街中学 合并而成,上蒜镇位于滇池的东南岸全镇总面积 1
4、27.26 平方公里,六街镇位于 晋宁县城昆阳的东南面,东临晋城镇,南与江川县,玉溪红塔区交界,北与上 蒜接壤。六街镇地处山区、半山区,属于三县交界,境内山峰对峙,长岭连绵, 水资源极为丰富,是市、县森林水土及水源涵养重点保护地区,被列为全市生 态农业乡11。晋宁县第七中学的学生一半来自上蒜,一半来自于六街,因此, 学校里的学生有的来自于县城周围,有的来自于山区和半山区。 1.3、物理演示实验的概念 演示实验是以教师为主要操作者的表演示范实验,它的目的主要是把研究的物 理现象展示在学生的眼前,引导学生观察思考,配合讲授或穿插学生讨论等方式使 学生认识物理概念和规律,或者通过演示的引导和示范作用
5、,为学生独立训练创造 条件,它是物理实验教学中发挥教师主导作用的重要手段之一,成功的演示实验, 常常给学生留下难以磨灭的鲜明印象,使课堂气氛异常活跃,从而获得很好的教学 效果。 第三章信息技术与物理演示实验整合的意义 第一节物理演示实验在物理教学中的地位 九年义务教育物理课程标准(以下简称”课程标准”)指出:”物理学是由实 验和理论两部分组成”。”物理学实验是人类认识世界的一种重要活动,是进行科学 研究的基础”。物理学是一门研究自然界物质运动规律的科学,许多物理概念是建 立在实验的基础上,如密度和压强等概念的建立、浮力产生的原因、大气有压强、 导体对电流的阻碍作用、影响电阻大小的因素、研究欧姆
6、定律等,这些问题离开了 实验,学生只能死记硬背、被动接受,而不能体会到物理现象的客观存在性和物理 概念建立的必然性。 物理是一门以实验为基础的学科,那么作为实验教学中的课堂演示实验是中学 物理实验教学的重要组成部分,它不仅是建立物理概念和规律、理解和掌握物理知 识不可缺少的环节,还能培养学生的观察能力、探索精神以及良好的学习方法,它 能启发学生思维、调动学生积极性、也是变应试教育为素质教育,建立物理概念、 揭示物理规律、解决疑难问题、培养以实验为基础的思想方法和科学修养,提高人 才科学素质的一种重要手段之一。 演示实验是用来培养学生操作技能的标准示范,演示实验之目的是帮助学生直 观、形象地理解
7、物理现象的变化规律,形成物理概念。演示实验要求重点突出、能 见度大、操作熟练、效果明显,确保一次成功。另外,它还要注意培养学生观察力, 让学生善于在事物和现象中注意到各种极不显著而又非常重要的属性和特征,通过 教师的指点,使学生在观察实验中建立起准确的第一印象。 第二节物理演示实验在物理教学中的作用 物理学演示实验教学是把各种事物的现象以直观的手段显现出来的课堂教学形 式,演示的现象清晰生动,演示的内容不受时空的限制。各种稍纵即逝或缓慢变迁 的现象,通过演示的手段直观生动地作用于学生感官,为他们提供大量的感性材料, 根据教学形式的不同,可分三个层面,或称三级实验19:课堂教学实验,主要是 教师
8、在课堂上为完成教学内容,操作实验仪器,用表演和显示的方法,把特定的物 理现象、物理过程展现在全体学生面前的实验,也就是我们通常所说的课堂演示, 其现象明显、直观形象、操作简便、花费时间短;走廊演示实验,主要是大学物理 内容中具有典型性的,且调试和演示时间长的对课堂有关方面概念、规律起到验证 和巩固的实验;趣味物理实验,实验具有典型性、趣味性、启发性,主要是供学有 余力的学生利用空闲时间进行研究、探索的,且需要较长的时间才能搞清现象本质 的实验18。本研究侧重于课堂演示实验,其在物理教学中的作用有: 一、能激发学生学习物理的兴趣和求知欲。 兴趣是成功之母,学生如果对物理产生了兴趣,就会积极主动地
9、去学习,教学 也就能达到事半功倍的效果,演示实验之所以能激发学生的兴趣,主要是因为:(一) 演示实验具有直观、真实、形象、生动的特点,而中学生又天生好奇,让他们去观 察生动有趣的实验,他们的兴趣一般都较高,新奇的实验现象常常出乎他们的意料 之外,使学生一时的好奇心逐渐转化为探求科学知识的持久兴趣,即由直接兴趣发 展到间接兴趣。(二)演示实验是一种目的性较明确的操作行为,学生在观察实验 的同时,自然会提高他们自己动手的欲望,从而提高兴趣、增强信心,增强学习的 欲望, 二、可以创设适当的环境,直观形象地为学生提供感性认识,是学生形成物理 概念、理解物理规律的基础。 在教学过程中,学生通过观察物理现
10、象获得必要的感性认识是其能够形成概念 并掌握规律的基础,这种感性认识可以来源于学生的生活,也可以来源于实验提供 的物理事实。自然现象千姿百态,但又相互联系,生产过程更是错综复杂,从生活 中得到的感性材料通常来自复杂的运动形态、本质的、非本质的因素通常交融在一 起,而通过实验获得的感性材料是经过精心选择,从错综复杂的自然和生产现象中 抓住主要矛盾,排除次要问题,把握现象的本质和主流,创造特定的条件和情景, 把所要观察的现象直截了当地显现在学生面前,可以获得明确具体的认识,演示实 验不仅能观察现象的全过程,进行定性研究,还能测量有关数据,计算各数据之间 的数值关系,进行定量研究。 三、演示实验是学
11、生学习使用物理实验仪器,学会正确操作实验的示范。 中学生他们从小就或多或少做过若干科学游戏和劳技制作,但对于科学实验的 操作他们还是不懂得正确的操作方法,例如祛码不能直接用手拿,天平的哪边是放 物体,哪边放祛码,怎样进行读数和记录实验的数据,如何分析实验数据等等,他 们都没有一个正确的概念,这都需要教师在课堂上进行演示实验时给出一个准确的 示范,言传身教给学生正确的实验方法,通过长期的潜移默化、耳濡目染,就一定 能培养出学生良好的实验习惯和修养,学会正确地操作实验。 四、有助于培养学生科学的学习方法。 由于演示实验能够创造真实、最少受干扰的物理环境,它创造了理论密切联系 实际的学习过程,其中蕴
12、藏着极其活泼的因素,它不仅能活化学生学到的物理知识, 而且可以引导学生科学的观察态度,用实际手段来验证事物的属性,发现事物的变 化联系和规律,让学生从中学习科学的学习方法。 五、演示实验能培养学生的观察和科学思维等方面的能力。 (一)通过演示实验可以培养学生的观察能力。 在物理学的发展史上,有许多物理学家是通过认真地观察实验的现象,从而得 出许多重要的定理、定律。如牛顿在观察到苹果从树上掉下来的现象,经过大量推 理、论证,总结出了著名的万有引力定律。在演示的过程中,可以根据教学的要求, 把那些演示过程为瞬间或漫长的实验,将其过程变慢或变快,放大或缩小,引导学 生细致观察每一个环节,观察事物的发
13、展变化过程,以便突出事物的本质,使学生 获得完整、鲜明的感性认识。 (二)通过演示实验,还可以培养学生的科学思维能力。 爱因斯坦说过:知识不能单从经验中得到,而只能从理智的思维同观察到的事 实两者的比较中得出,所以对观察到的现象经过分析、推理、抽象等一系列科学思 维,才能抓住本质,从感性认识上升到理性认识,形成物理理论。 第三节物理演示实验设计要遵循的原则 演示实验是一种非常重要的教学手段,有很强的教育功能,在演示实验的设计 中,必须遵循以下的原则: 1、准确性。 演示实验的设计必须合理,真实科学,即现象明显,测量准确, 能用假象或假设来代替真实的物理现象,要使误差在允许的范围内 必须认真准备
14、实验器材,演示过程中操作熟练准确。 符合科学,不 而且课前教师 2、操作规范,安全可靠。 在实验操作过程中,教师的操作必须规范,首先教师的操作对学生会起到言传 身教的作用,其次,如果误操作还可能会发生故障或出现事故。失败的实验往往会 使学生感到很失望,在心理上产生对科学对教师的怀疑,影响教学效果,所以要求 教师在进行实验前检查实验仪器,实验的过程中对实验的操作既要熟练利索,又要 符合操作规范。 3、现象奇异,主题突出,简明生动,能激发学生的兴趣。 知识是认知主体一种主动的建构,兴趣,动机会直接影响认知个体对意义的主 动建构。在学习物理能力的建构中,同样如此,所以演示实验应当尽可能显示一些 奇异
15、现象以提高学生的兴趣,而且演示实验多数是直观性很强的实验,所以实验必 须简洁明确,不能拖泥带水,使物理运动的信息以尽可能短的途径传送给学生,物 理现象显示得越直接,学生就越易接受。 4、效果明显,可见性高。 演示实验应有明显的效果,便于学生观察,如果实验的可见性不高,只能被前 面几个学生看到,而让其他同学坐听某同学的报告,这样的实验就失去了演示的意 义,因为它要求所有学生都参与观察活动,所以教师应尽可能地自己设计简单直观 的演示,来代替一些配套的物理仪器,实验仪器、器材应有较大的线度、色彩要鲜 明,不同颜色的对比要强烈。 5、设置冲突,体现互动。 设置认知冲突,激发学生物理能力自主建构的动机,
16、通过师生互动实现对原有 知识结构的改造和重组,以更好发挥物理实验的教育功能。演示实验并非只是”教 师演戏,学生看戏”,不是简单地显示一下有关的物理现象,应使学生了解实验的 设计思想,带着有准备的头脑进行观察,从而使思维能力与观察能力同步得到培养。 第四节信息技术与物理演示实验整合的必要性 1.4、合作教学法的概念界定 3.1.1 合作学习 3.1.1.1 国外学者对合作学习的界定 约翰霍普金斯大学的斯莱文教授认为:合作学习是指使学生在小组中从事学习活动,并依 据他们整个小组的成绩获得奖励或认可的课堂教学技术。29 约翰逊兄弟认为所谓的合作学习就是教学上运用小组,使学生共同活动,以最大限度促进 他们自己以及他人的学习。29 英国著名学者 Light 和以色列著名学者 Mevarech(1992)认为:合作学习是指为学生达到一 个共同的目标在小组中共同学习的学习环境。 以色列特拉维夫大学的沙伦教授认为,合作学习是组织和促进课堂教学的一系列方法的总 称。学生之间在学习过程中的合作则是所有这些方法的基本特征。 美国教育
