优化实验过程教学,提升教学有效性

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1、优化实验过程教学,提升教学有效性近几年广州市中考物理科命题的依据和原则：1、对基本知识、基本技能、过程与方法进行较全面的考查； 2、重视对学生科学素养的考查； 3、重视考查学生在获得知识的同时是否掌握科学研究的方法和物理学科的思维方法； 4、重视考查学生是否能应用物理知识解释生产、生活方面的问题；重视学生对科学技术社会问题认识的评价。 这就是课标的要求；近年各地的中考题不再考查死知识，更注重的是考查学生的科学探究能力、知识的迁移和应用能力。即使是“知道”层次的知识，也是要求能在具体事实中，辨认出该知识（或规律） 。所以我们无论是新授课还是在复习课，教学目标更应该关注的是学生能力的培养。 物理实

2、验在物理教学中有着基础性的地位。随着教学改革的深入，教学模式从“讲授”到“探究”再到实验探究”的改变与综合，实验的功能已“从验证已知公式、规律”转化为“建立概念、规律，获取物理研究方法和培养能力” 。物理实验的教学过程主要由三个基本环节构成，如下图所示。我们改进与优化实验教学，也要落实到对每一个环节的优化上。一、再现 实验设计过程，突出物理思想翻开物理学史，当年的物理学家为了探索物理世界的奥秘，曾经运用物理实验发现了一个又一个规律，他们留给后人的启迪不仅是实验结果，更在于实验本身。他们那精巧的设计、独到的方法、深刻的分析都是值得我们继承与发扬的精华。例如：法拉第从发现电磁感应现象到直流发电机的

3、发明的过程；意大利解剖学家伽伐尼在解剖青蛙时发现了“生物电”-伏打电池的发明的过程等等；不仅这些经典实验我们应引导学生追溯科学家的思考、研究的源头，从中汲取物理思想的营养；对于教材中大量的演示实验和学生实验，我们不能简单的“拿来主义” ，我们不能只满足结论的重复性，更要突出实验思想的探索性。案例一：酒精蒸发实验老师：你们有什么办法使袋子胀起来？学生：吹气。老师：我不向袋子吹手也可以使袋子胀起来（演示：往袋子滴几滴酒精，扎紧袋口，再往袋子浇上开水） （注：没有把袋子的空气挤出来）提出问题：袋子为什么会胀起来呢？（培养分析能力）学生：可能是空气受热膨胀、也可能是酒精汽化。 （发现学生所想）老师：请

4、设计实验验证自己的想法。 （动态生成实验）到此环节，若学生基础较差就引导学生观察课本实验中“把袋子挤瘪”的实验步骤。若学生基础较好则可让同学自己改进老师上述的实验使实验过程更能说明酒精汽化现象。案例二：自制气压计有些学生感到疑惑的是：课本上的自制气压计为什么瓶内的液体不是装满的？气压计内水柱的高度发生变化的原因是什么？装满水的瓶子能够用来作为气压计用吗？我们首先请学生来分析，然后引导学生设计实验验证自己的想法。同时引导学生思考：做这个实验时我们应该注意什么？（瓶子不能受热；我们拿着瓶子应该从一楼上五楼？还是从五楼下一楼？哪个方法更有说服力？为什么？）初中科学探究的问题，比较多的是用观察和实验的

5、方法。要做到在预定的时间观察预定的目标，收集预先所关注的信息。教师应多设计有利于学生按其逻辑思维掌握物理概念的教学活动。学生通过设计实验或根据资料做出合理的推导等活动，不仅仅用理解替代记忆掌握物理概念，而且学会如何设计实验解决自己心中的疑惑，更重要的是学生的物理思维能力能得到提高，学生学会了批评性思考。例题 1：（2010 广州）14 （1）托里拆利测量大气压强值实验如图 3 所示，当时的大气压强等于_mm 高水银柱所产生的压强.（2）某地大气压强为 1105Pa，作用在 0.02m2面积的大气压力为_N.图 1 图 2图3水银真空10mmm750mmm20mm（3）如图 4，将薄纸片置于下唇

6、底部，沿着纸片的上表面吹气，纸片升起，可知吹气过程空气对纸片上表面的压力_下表面的压力(选填“大于” 、“等于” 、 “小于”)，证明气体压强与流速的关系是_.考生出现的问题：第一空是本题得分最低的我们不得不反思：（1）该实验，我们让学生看录像了吗？ （2）该实验，我们引导学生分析实验过程了吗？ （3）该实验，我们是否对实验操作作适当的拓展，让学生全方位地理解物理知识？（如果玻璃管上方漏气，那会出现什么现象？（水银会下落）下落到什么位置为止？为什么？判断的依据是什么？能否演示？）二、拓展实验操作过程,丰富实验内容 物理世界是多彩的，各种物理现象也是丰满的、立体的，但由于受实验设备和教学时间限制

7、，现行教材为我们所提供的实验方案，是单层次、单侧面的。为此我们要有选择地对一些实验原有的操作方案进行适当的拓展与补充，尽量能够让学生从多层次、全方位地认识物理世界的真实面貌。演示物理现象，好的方法一般都是以复合刺激的形式呈现出来的，客体的不同对学生的刺激作用也不尽相同。案例一：演示低压沸腾传统教学过程：演示-分析水重新沸腾的原因改进的教学过程：传统教学过程-提出问题：你知道每次水沸腾的温度是多少吗？-怎么样才能知道？（插进温度计）并演示（发现最后一次水的沸点是 420C）-有什么办法让 420C的水继续沸腾？（浇上温度更低的水）-你的依据是什么？-再次演示（瓶内水的沸点不断降低）-再次提出问题

8、：你有什么办法知道瓶图4内的气压多大？（可以用气压计，也可以上网查）你查的依据是什么？（水的沸点与气压的关系）-发现瓶内水的沸点为 290C 时。瓶内气压只有 4KPa,比珠穆朗玛峰顶的气压 32KPa 低很多-如果你现在登上了高山，请思考：有哪几种方法知道所在位置的海拔高度？（可以用高度计、气压计，也可以测量水的沸点） 。以实验为载体，提出接近学生最近思考区的问题，环环紧扣，层层深入。诱发学生学习动机、启迪思维、激发求知欲望。让学生“拾级而上” 。案例二：酒精蒸发吸热：提出问题:把酒精涂在皮肤上,为什么我们会觉得凉快呢？（培养分析能力）-发现学生所想（酒精汽化吸热；酒精温度较低）设计实验验证

9、自己的想法（动态生成实验）-强化了学生的感知并纠正在感知中形成的错觉对某些实验的操作方案进行适当的拓展与补充,尽量让学生从多层次、全方位认识物理世界的真实面貌.例题 2：(2010 广州)15用图 16 的装置演示气体扩散现象，其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体，另一瓶装有空气为了有力地证明气体发生扩散，装二氧化氮气体的应是_(选填“A”或“B”)瓶根据_现象可知气体发生了扩散扩散现象说明气体分子_若实验温度分别为0，4，20，30则在_温度下（填序号）气体扩散最快.考生出现的问题：做对第一、二空的学生较少 引起我们反思： 1、这个实验我们做了吗？ 为什么我们做了实验，学生还是不会？

10、2、我们问了：应该怎样做？为什么要这样做？3、根据观察到什么的现象,说明了什么规律？三、加强实验过程分析 ,使观察与思维同步 Lillian C. McDermott（华盛顿大学物理系 西雅图）：告知是一种无效的教学,学生必须通过智力活动才能促进其对物理知识的理解。物理实验离不开理性思维的引导与支持，以物明理、物理渗透，这正是物理学科的特点与优势，因此实验教学中，必须坚持实验与思维同步并进的原则。尽量做到“讲” 、 “思”和“做”的有机结合与和谐统一。没有把实验观察与思维活动有机结合起来，学生只是循着指令做“广播操” 。案例一：流体压强与流速的关系传统教学过程：演示-分析原因-死记尝试如下更改

11、：提出问题：松手后要使乒乓球不下落的方法有哪些？（学生：从管中吸气）-学生演示-还有其它方法吗？（吹气行吗？）-学生再次演示（发现与吸气的作用是一样的）-学生非常容易就能在理解的基础上记忆。从认识角度看，只有不断打破学生原有的认知结构，使他们的思维远离平衡状态，才能有效地调动学生学习新课的积极性。案例二：微小形变实验教学过程：（1）用力压与图 5 一样的装满水塑料瓶，引导学生观察现象（搭建台阶，突破难点）（2）用力压与图 5 一样的装满水玻璃瓶，引导学生观察现象（引导学生思考解决的方法）（3）让学生知道插玻璃管的目的图 5 图 7图 6 (4) 分析水柱上升的原因(可能是玻璃发生形变,也可能是

12、瓶内的水受热膨胀)(5) 如何设计实验更能说明是玻璃瓶发生了弹性形变使管中水柱上升?以上的教学设计,以学生已有的知识为起点,充分展开了实验过程,使学生在思考基础的上主动探索,这样演示实验使教学充满了艺术魅力。四、充分发挥实验的作用，提高复习的有效性 现状： 除了个别的学生真的是完全无心上学，不少的学困生不听课的主要原因是因为他们感觉听不懂，学不会。我们要做的第一步是把学生吸引回课堂。但若学生能被吸引回课堂而在复习时我们不能帮助他们“把书从厚读薄” ，不能帮他们掌握解决物理问题的程序和方法，这些学困生很快就重回最低点。不少老师感觉学生的基础差，所以帮学生归纳了很多的口诀记公式，然后每次做题都是提

13、醒学生，题目要求什么，你们记得那些公式那一个公式与这要求的物理量有关，养成了学生死记硬背公式，不理解地套公式解题的习惯。结果老师发现复习课，讲了，学生还是不懂；练了，学生还是不明。此时就会进入一种恶性循环，老师希望加快速度，能有多点时间让学生反复练习，希望在多练中解决问题。不可否认练习对学生思维能力的培养上能起到一定的作用。但大量低效重复训练是无法有效地帮助学生应考和培养他们的能力。复习课的目的不是要求学生死记一堆的物理公式、物理规律，而是帮助他们掌握解决物理问题的程序和方法。以实验为载体把教材从“厚”读“薄”的复习不仅符合物理学科特点，而且在实际教学中学生学以致用的能力有不同程度的提高。学生

14、存在的问题：觉得电学部分公式与实验太多，当第一轮复习完毕后，仍然觉得混乱。案例一：电学实验专题复习（第二轮）（1）提出问题：欧姆定律的表达式是：_( )（教师强调：这是电学最基础的公式。 ）（2）电学最基本的电路是哪两种，让学生画出来；（3）a.要探究串（并）联电路电流的特点，需要在电路上连接什么仪表？怎样连接？b.为什么电流表显示的电流值是通过用电器的电流（学生：串联电路电流处处相等） （在无形中已经达到复习的目的）c.实验过程应该取多少组数据？目的是什么？（使结论更具普遍性） （与减小实验误差相区别）（4）a.要探究串（并）联电压的特点，需要在电路上连接什么仪表？怎样连接？b. 为什么电压

15、表显示的电压值为用电器两端的电压？（学生：并联电路各支路两端电压相等） （在无形中已经达到复习的目的）（5）a.测量小灯泡的电阻的原理是：_b.要求学生画出电路图，并完成下表实验 次数灯泡两端 电压 U/V 通过灯泡的电流 I/A灯泡的电阻 R/1 1.5 0.2 2 2.5 0.3 RUI3 3 0.32 c.学生完成：根据实验现象与表格中的数据可知：小灯泡在不同电压下的电阻值_（填“相同”或“不同”），发现电压升高，灯泡亮度变_,灯泡的电阻_(选填“变大”、“变小”或“不变”)，你判断的依据是：_.需要求出电阻的平均值吗？_为什么？_。（培养学生思考应该有理有据的习惯。）d.上面数据还可以求出哪个物理量？（让学生自己发现：测量电阻和电功率其实是同一个实验）e.根据 和上表数据可知小灯泡的额定功率是_ f.提出问题：还有其它方法测量用电器的电功率吗？（学生提出：可以用电能表和秒表）g.投影习题：（阶梯练习，降低难度）把某一用电器单独接入电能表时，电能表的示数如图 8 所示，通电 10h 后，电能表示数变为_该用电器消耗电能为_KW.h 的电功率为_W h.引导学生小结：要解决电学问题只需多少条规律？多少条基本公式？多少个仪表？ 电 学 复 习_ 条 规 律 ， _条 公 式 ， _个 仪 表三 四RUIt