初中物理實驗教學專題講座

1、專題講座初中物理實驗教學北京市廣渠門中學 馮長喜 初中物理實驗教學：將從以下四個方面闡述   物理實驗教學在新課程中的地位與作用   物理實驗教學的分類   物理學實驗教學各要素的綜合化   物理實驗教學設(shè)計優(yōu)化研究 一、物理實驗教學在新課程中的地位與作用 實驗教學是學校開展科學教育與理科教學過程中的一個十分重要的實踐教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神與動手操作實踐能力的重要途徑，也是學生學習理科的主要方法之一與學?？傮w辦學條件的重要內(nèi)容之一。 也是由學科 特點所決定 物理學是一門實驗科學。在物理學中，每個概念的建立、每個定律的發(fā)現(xiàn)，都有其堅實的實驗基礎(chǔ)。實驗

2、在物理學的發(fā)展中有著巨大的意義與推動作用。實驗賦予了物理學科思想與內(nèi)容，實驗促進了物理學的發(fā)展，同時物理實驗自身也是不斷發(fā)展的。 實驗教學 1 、實驗教學是變結(jié)論式教學為過程式教學的重要途徑。 2 、實驗教學是變單純的理論灌輸為探究式教學的重要方式。 3 、實驗教學是變外力強迫式教學為內(nèi)在誘導思維式教學的重要手段。 4 、加強實驗教學既是理科教育的必然要求，更是搞好理科教育的根本保證。 5 、實驗教學是變學科本位為學生本位的重要表達。 心理學研究表明，學生對學習內(nèi)容的鞏固程度，與學習的方式關(guān)系很大。一 般來說，學生通過聽教師講授，能夠記住 10 20 ；學生如能看到實物或現(xiàn)象，能夠記住 30

3、；如果學生既能聽教師講，又能看到實物或現(xiàn)象，能記住 50 ；如果學生看到實物或現(xiàn)象，自己又描述過，便能記往 70 ；如果學生既動手做過，又描述過，則能記住 90 。 沒有實驗的物理理論是空洞的，沒有理論的實驗是盲目的。正是實驗家使理論家保持老老實實的態(tài)度。 帕格爾斯，物理學家 實驗可以推翻理論，而理論永遠無法推翻實驗。 丁肇中，物理學家 （一）、新課程總目標 知識與技能 1 、保持對自然界的好奇，發(fā)展對科學的探索興趣，在了解與認識自然的過程中有滿足感及興奮感 2 、學習一定的物理基礎(chǔ)知識，養(yǎng)成良好的思維習慣，在解決問題或作決定時能嘗試運用科學原理與科學研究方法 過程與方法 1 、經(jīng)歷觀察物理現(xiàn)

4、象的過程，能簡單描述所觀察物理現(xiàn)象的主要特征。有初步的觀察能力 2 、能在觀察物理現(xiàn)象或物理學習過程中發(fā)現(xiàn)一些問題。有初步的提出問題的能力 3 、通過參與科學探究活動，學習擬訂簡單的科學探究計劃與實驗方案，能利用不同渠道收集信息。有初步的信息收集能力 4 、通過參與科學探究活動，初步認識科學研究方法的重要性，學習信息處理方法，有對信息的有效性做出判斷的意識。有初步的信息處理能力 5 、學習從物理現(xiàn)象與實驗中歸納簡單的科學規(guī)律，嘗試應(yīng)用已知的科學規(guī)律去解釋某些具體問題。有初步的分析概括能力 6 、能書面或口頭表述自己的觀點，初步具有評估與聽取反饋意見的意識。有初步的信息交流能力 情感態(tài)度與價值觀

5、 1 、具有創(chuàng)新意識，能獨立思考，勇于有根據(jù)地懷疑，養(yǎng)成尊重事實、大膽想像的科學態(tài)度與科學精神 2 、關(guān)心科學發(fā)展前沿，具有可持續(xù)發(fā)展的意識，樹立正確的科學觀，有振興中華、將科學服務(wù)于人類的使命感與責任感 （二）新課程標準中，實驗教學的特點 1. 實驗內(nèi)容的科學性 2. 實驗方式的探究性 3. 實驗資料的多樣性 4. 實驗過程的完整性 5. 實驗形式的開放性 6. 實驗實施的協(xié)作性 7. 實驗操作的主體性 8. 實驗信息的交流性 9. 實驗教學的情感性 10. 實驗評價的過程性 二、物理實驗教學的分類（從實際教學與中考角度） 測量型實驗、探究型實驗 、設(shè)計型實驗、開放型實驗 、操作型實驗 、演

6、示型實驗 （一）、測量型實驗分為直接測量型與間接測量型 直接測量型：包括用刻度尺測長度、用量筒測固體、液體的體積、用天平測固體、液體的質(zhì)量、用溫度計測水的溫度、用彈簧測力計測量力、用電流表測電流、用電壓表測電壓。使用這七種基本測量工具要注意它們的共同之處，并區(qū)分它們的不同之處。 間接測量型：根據(jù)待測物理量與其他物理量的關(guān)系式，先測出式中其他量，然后算出該量。對這類實驗，要在掌握其實驗原理的基礎(chǔ)上，分析需要測量的物理量與如何測量這些量，然后確定選擇哪些實驗器材、設(shè)計實驗步驟、分析實驗注意事項。并會分析實驗的誤差及其產(chǎn)生的原因。例如，用刻度尺與秒表測平均速度、用天平與量筒測固體與液體的密度、用彈簧

7、測力計與刻度尺測滑輪組的機械效率、用電流表與電壓表測電阻、用電流表與電壓表測小燈泡的功率。 （二）探究型實驗 ： 通過一些實驗現(xiàn)象，探索并總結(jié)物理規(guī)律。包括探究固體的熔化過程、探究水的沸騰、探究碘的升華與凝華過程、探究光的反射定律、探究平面鏡成像特點、探究光的折射規(guī)律、探究凸透鏡成像的規(guī)律、探究重力與質(zhì)量的關(guān)系、探究同一直線上二力合成的規(guī)律、探究液體內(nèi)部壓強的規(guī)律、探究杠桿的平衡條件、探究電流與電壓、電阻的關(guān)系 （三）演示型實驗 根據(jù)實驗裝置的圖文信息，說明研究什么；觀察現(xiàn)象并能根據(jù)實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)分析歸納得出結(jié)論。包括真空鈴實驗、探究運動與力的關(guān)系實驗、液體對容器壁、底的壓強實驗、覆杯實驗、浮

8、力產(chǎn)生的原因?qū)嶒?、單擺、滾擺實驗、擴散現(xiàn)象、分子引力實驗、電磁感應(yīng) （四）設(shè)計型實驗 根據(jù)題目提出的問題，運用研究物理問題的方法進行實驗設(shè)計，選取適當器材，規(guī)范地進行物理實驗操作，設(shè)計表格、記錄數(shù)據(jù)，分析實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。包括探究影響摩擦力大小的因素、測滑輪組的機械效率、探究影響電阻大小的因素、測小燈泡的功率、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素。 （五）開放型實驗 用多種實驗方案得出同一結(jié)論（或驗證同一結(jié)論），給出一定的實驗器材進行多種實驗。包括測物體的密度、探究壓力產(chǎn)生的效果與哪些因素有關(guān)、測導體的電阻。 （六）操作型實驗 根據(jù)所學的物理知識進行實際連接、安裝、設(shè)計。包括組成串聯(lián)電路與并聯(lián)電路、

9、用滑動變阻器改變電流、用基本的測量工具測量質(zhì)量、體積、溫度、力。這類實驗主要掌握操作方法、注意事項、會畫實驗原理圖、能排除簡單的故障 三、物理實驗教學各形式的綜合化 物理實驗由課堂教學、學生實驗、教具學具的制作、小發(fā)明小創(chuàng)造、實驗設(shè)計、專題講座六個形式組成。 （一）、各形式間的關(guān)系   物理實驗教學的各個形式分為由課內(nèi)到課外實驗，由演示實驗到學生自制學具等幾個方面。六個形式組成的實驗教學系統(tǒng)的總功能不是各自直接地、單獨地表達出來的，而是通過它們之間的特殊聯(lián)系間接地、綜合地表現(xiàn)出來。   為了鞏固實驗教學的質(zhì)量，使課外活動具有更大的吸引力，每學期可以定時舉辦規(guī)模較大的實驗競賽

10、活動。引導學生自制學具、教具，參加“小發(fā)明、小制做”活動，將知識性、趣味性、科學性與群眾性融為一體。 （二）、強調(diào)參與與互動、課內(nèi)與課外相結(jié)合，實現(xiàn)物理實驗教學的多元化   舉辦與參與綜合性實驗競賽，引導學生自制學具、教具，參加“小發(fā)明、小制做”活動，培養(yǎng)創(chuàng)造型人才引導學生進行發(fā)明創(chuàng)造，參加自制學具、教具的活動 , 堅持真（原理科學）、新（設(shè)計新奇，采用新技術(shù)）、美（設(shè)計簡單合理，主次分明）。   可以鞏固課內(nèi)實驗所學的知識與初步把握的基本實驗技能，更重要的是培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造能力?；顒又?，學生們大膽設(shè)想認真設(shè)計，精心操作，這是傳統(tǒng)的教學過程無法達到的。豐富了學生的課外活動的

11、內(nèi)容。 （三）、例子一： 學習阿基米德原理探究浮力的大小由哪些因素決定時，教師可以布置學生課外開展各種迷你小實驗，如用廢舊牙膏皮制作小船、用飲料瓶制作潛水艇、用排液法稱物體的質(zhì)量等等。 學習電學知識的時候，可以帶領(lǐng)學生課外設(shè)計安裝各種要求的電路、對電學中的規(guī)律課外再深入研究。檢修家庭照明電路，安裝簡單的照明電路。 例子二： 學習流體的流速與壓強的關(guān)系時，教師設(shè)計的實驗由課內(nèi)到課外，由書本上到生活中。操作簡單易行，學生們都可以在課在動手操作，體驗過程中的樂趣，在體驗的過程中發(fā)現(xiàn)新的內(nèi)容。有的學生回家做完實驗，利用本節(jié)課知識設(shè)計出一種新式廚房抽油煙機 與對流式抽油煙機類似。 綜上分析： 學生在實際

12、探究時不但可以學到相關(guān)的物理知識，而且還能體會物理知識在日常生活中的廣泛應(yīng)用。在小制作過程中學生很容易對知識有新的認識與發(fā)現(xiàn)以及新的感悟，也很容易有一些新的問題提出來，有時還會閃現(xiàn)出成人無法想到的新奇想法。 通過長期的課外實驗探究活動，學生的動手能力、觀察能力、分析問題解決問題的能力一定會得到提高，學生對自然科學的熱愛與執(zhí)著追求精神與實踐能力必定會得到培養(yǎng)。 四、物理實驗教學設(shè)計優(yōu)化研究 （一）好的實驗設(shè)計給人愉悅與探索的求知欲望   能用實驗表達的物理現(xiàn)象，不要用課件，除非不能做或不允許做的實驗。生動有趣的演示的實驗可通過眼、耳等感覺器官對學生產(chǎn)生強烈的感官刺激，讓學生留下難忘的記

13、憶，從而提高實驗的觀察效果。   作為引入的實驗是關(guān)鍵。   案例：流體流速與壓強的關(guān)系   實驗一 實驗二 如表演者拿出吹風機與系有細線的乒乓球。這些都是學生在生活中非常熟悉的物品，他們會想：這些東西能做什么實驗？教師提出問題：用吹風機吹乒乓球會有什么現(xiàn)象出現(xiàn)？這是怎么回事呢 ? 如何解釋這個現(xiàn)象？學生多會回答吹跑了，但現(xiàn)象卻是吹不走。學生不自然的 “ 噢 ” 了一聲，身子向前探著，學生的眼球一下子被這個小小的乒乓球吸引過去。利用學生意想不到的奇特現(xiàn)象，喚起學生的注意，引起學生思考，從而產(chǎn)生強烈的求知欲望而引入新課。 操作第二個實驗時，用吹風機向上吹乒乓球，會有

14、什么現(xiàn)象出現(xiàn)？這是怎么回事呢 ? 如何解釋這個現(xiàn)象？學生們猶豫了，回答也不那么肯定了，當現(xiàn)象出現(xiàn)時，學生們的表情是又驚又喜，尤其是當吹風機斜度較大時，小乒乓球也不落下來，也不被吹跑，學生們又是 “ 哇 ” 聲一片，課堂氣氛一下子熱烈起來。 （二）好的設(shè)計，給人以驚奇與激發(fā)求知欲望 良好的開端具有十分重要的意義。如何才能讓學生對本節(jié)課產(chǎn)生良好的印象，從而激發(fā)學習興趣，調(diào)動學習積極性呢？作為引入的實驗是關(guān)鍵。當人們對某一事物發(fā)生興趣時，將在大腦中形成興奮灶，這種興奮會使人們對該事物的認識、理解與記憶處于最佳狀態(tài)，并從中激勵出創(chuàng)造性的火花。抓住學生生性好奇的心理，巧妙地設(shè)計、表演新奇有趣的實驗，使他

15、們在愉快的氣氛中探討問題，接受知識。 提示：這兩個實驗使用的吹風機功率要大些，效果顯著。尤其是做斜度大向上吹的實驗時。用多大功率的吹風機，斜度多大時，乒乓球可能不落下來，教師要課前做好充分準備。多次測試后，教師的手頭就會有感覺了，實驗效果也會收到最好。 實驗表演通常在較大的場合進行，須注意提高實驗的可見度。為使所有的學生都能觀察清楚，首先要求所展示的物理過程中的變化顯著；第二，實驗器材，特別是供觀察部分的尺寸一定要大；第三，要使被觀察的主體對比強烈，可采用染色、生煙、照明、發(fā)聲等手段增強效果 案例：實驗三 在做液體流速與壓強關(guān)系時，實驗時我們常選用水，水是無色透明的，為了讓學生直觀看到水流的方

16、向，實驗設(shè)計時，用注射器注入帶有顏色的水，借助實物投影儀將可見現(xiàn)象放大。 水的流向，水的流速，兩船的運動情況。學生一目了然。很容易由現(xiàn)象得出兩小船中間的液體流速快了，壓強小了，兩側(cè)的流速小，壓強大了，所以兩小船靠近了， 表明液體壓強與流速也是流速大的壓強小，流速小的壓強大。實驗中的紙船由學生事先動手折出來。實驗器材都在我們身邊。課外也可以做。 （三）好的設(shè)計，符合學生年齡特點，操作性強。 對學生邊學邊實驗儀器的準備要做到 “ 五不一保證 ” ，即儀器不宜復(fù)雜，操作技能要求不宜過高，實驗規(guī)模不宜過大，一次實驗所用儀器數(shù)量不宜過多，實驗時間不宜過長；實驗安全要有保證。案例： （四）突破思維定勢 &

17、#160; 創(chuàng)新實驗設(shè)計 實驗四、五操作簡單，但小實驗見大道理，許多情況下，教師只演示或是讓學生操作一下，看到現(xiàn)象后，分析得出氣體流速大的地方壓強小知識點，即可。而我們在講課時可以突破一下，例如換用質(zhì)量更大些的紙條（質(zhì)量因素）。若達到同效果就要更大的流速，兩艘輪船在海中靠近時，若相撞或相撞的程度與流速有關(guān)，也應(yīng)與質(zhì)量有關(guān)，哪還與什么因素有關(guān)？課內(nèi)課外知識緊緊聯(lián)系起來。 在用漏斗吹小球?qū)嶒灂r，先問學生會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？教師可以應(yīng)學生思維做一次失敗的，看到學生的反映。不要急于做成功的實驗，而是給學生留下思考的時間，這個實驗就做完了？產(chǎn)生質(zhì)疑。再做一次成功的，或?qū)W生來做，分析兩次原由。流速大的地方壓強

18、小結(jié)論，印象更深刻。還可將實驗設(shè)計為斜向下吹，平吹，向上吹（與引課實驗相扣，解釋現(xiàn)象，得出結(jié)論），學生的思維得到開拓。還可以怎么做？時時注意給學生留有思考探究的空間。 （五）提倡與鼓勵利用身邊物品進行物理實驗 案例：實驗六 取兩只塑料袋，用細線系住 如果實驗所用的材料是學生所熟悉的，就會使學生感覺到親切，較容易克服思維障礙，能較好的達到實驗的目的；如果實驗所用的儀器是學生親手制作的，那么不僅能培養(yǎng)學生的動手能力，而且還能幫助學生建立起牢固的相關(guān)物理表象，敏銳地洞察其中發(fā)生的物理過程，使學生對知識的理解更加透徹。 因此，教師應(yīng)當引導學生充分利用順手拈來的、所熟悉的物品做物理實驗，這樣可以豐富學生

19、實驗物品，彌補實驗儀器不足，拓展實驗探究的時空，讓學生真正經(jīng)歷“從自然到物理、從生活到物理”的認識過程。 實驗七 選取吸管與蠟燭，簡單易得 （六）好的設(shè)計，應(yīng)加入學生自制教具與學具內(nèi)容   多年的教學實踐中感到：學生用自制的儀器，雖然經(jīng)常出毛病，但它卻比用仔細調(diào)好的儀器能學到更多的東西。   國際上通常把自制教具稱為 ” 無價 “ 或 ” 廉價 “ 教具，這種稱呼指花錢少，不是指教具的使用價值低。相反，國外教育界人士非但不小看這 ” 廉價 “ 教具，卻非常推崇，廣為提倡。   “ 自身砍柴有雙重溫暖 ” 能提高師生動手能力，能培養(yǎng)師生創(chuàng)新精神與科技意識，是研制與改

20、進現(xiàn)有教學儀器的生命源泉。 （七）物理實驗教學設(shè)計多側(cè)面與多層次 中學生對事物的觀察往往是表層、片面甚至是錯誤的。而物理規(guī)律的表現(xiàn)形式是多層次、多側(cè)面的。教材中提供的往往是單層次、單側(cè)面的實驗內(nèi)容。學生費力費時制作的教具只能做一個實驗，會有得不償失之感覺。從培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的角度來看，教師有必要進行適當?shù)耐卣古c補充，盡量讓學生能從多層面、全方位去認識物理規(guī)律的全貌。例如實驗十可先由學生根據(jù)經(jīng)驗思考這個實驗教師將會如何做，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？吹氣的方向如何？水平方向吹氣時，如何防止氣體進入玻璃筒內(nèi)（研究后放一塑料板）在觀察的過程中先設(shè)疑讓學生帶著問題，旨在引起學生對氣流與泡沫顆粒運動方向的重點觀察，然后分別演示各方向氣流的情形，演示氣流大小與小泡沫顆粒運動情況，演示小泡沫顆粒數(shù)量多少對實驗的影響，進而引導學