提高學生物理實驗探究能力的途徑市公開課獲獎課件

1、物理試驗探究能力評價與培養(yǎng)江蘇省中小學教研室 葉兵第1頁第1頁試驗教學情況調(diào)查結(jié)果江蘇高考物理考試闡明上10個學生試驗開設情況開設4個及下列，蘇南只占1.4%，蘇中占6.4%，而蘇北卻占17.3%。40.5% 27% 22.3% 10.3% 第2頁第2頁教學中對教材中物理試驗（包括小試驗、課外試驗）實行情況是14.7% 24.1% 37.2% 24.1% 注意：做80%以上，二星高中只占8.2%；三星高中占12.4%；四星高中只占19.9%。 第3頁第3頁全省義務教育質(zhì)量監(jiān)測問卷第4頁第4頁問 題試驗教學現(xiàn)實狀況：試驗條件改進，但試驗弱化嚴重；試驗注重在口頭，學生真正動手機會不多，教師關注習題

2、甚于關注試驗；試驗拘泥于教材要求內(nèi)容，拓展不多。豐富試驗探究活動名存實亡弄清楚三個問題：試驗探究能力是什么？試驗能力如何進行評價？試驗能力如何進行培養(yǎng)？第5頁第5頁試驗該如何考？現(xiàn)實狀況：說起來主要，教起來次要，忙起來不要。原因：受紙筆測試功效局限，講試驗比做試驗考得好問題：如何在紙筆測試中挖掘試驗考察原因，考察試驗素養(yǎng)，引導教學注重試驗？第6頁第6頁試驗能力要求能獨立地完畢表2、表3中所列試驗，能明確試驗目的，能理解試驗原理和辦法，能控制試驗條件，會使用儀器，會觀測、分析試驗現(xiàn)象，會統(tǒng)計、處理試驗數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，對結(jié)論進行分析和評價;能發(fā)覺問題、提出問題，并制定處理方案;能利用已學過物理理

3、論、試驗辦法和試驗儀器去處理問題，包括簡樸設計性試驗。 年全國考綱“試驗能力”第7頁第7頁試驗與探究能力（江蘇）能獨立地完畢表中所列試驗、能明確試驗目的，理解試驗原理和辦法，控制試驗條件。會使用儀器，會觀測、分析試驗現(xiàn)象，會統(tǒng)計、處理試驗數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，對結(jié)論進行分析和評價；能在試驗中，發(fā)覺問題、提出問題，對處理問題方式和問題答案提出假設；能制定試驗方案，對試驗結(jié)果進行預測。能利用已學過物理理論、試驗辦法和試驗儀器去處理問題，包括簡樸設計性試驗。經(jīng)歷過程、規(guī)范操作、積極思維（試驗意識）、處理問題第8頁第8頁第9頁第9頁試驗考試命題要求避免紙上談兵（不要試驗背景計算題，要有問題、數(shù)據(jù)、操作等試

4、驗基本要素）表達能力要求（表達試驗主要能力要求，不簡樸重復訓練題）區(qū)別兩類學生（將做與不做學生有效區(qū)別，引導試驗教學）確保信度效度（遵循筆試命題要求，關注重點，控制開放）第10頁第10頁紙筆測試下試驗該考什么？實踐意識與相應試驗能力：這是與試驗操作與問題處理相關聯(lián)，長期積累形成一個自動化行為表現(xiàn)，表現(xiàn)在規(guī)范、安全、合理操作及靈活地處理試驗中各類問題能力。這是做試驗與不做試驗主要區(qū)別。重點包括：聯(lián)系實際意識：從實際出發(fā)考慮問題規(guī)范操作能力：尤其是非教材中描述操作細節(jié)方案設計與問題處理能力：閱卷要求高，信度易受影響，非預設性問題靈活處理數(shù)據(jù)分析能力：獲取、處理（作圖）及分析等誤差判斷能力：定性非定

5、量第11頁第11頁策略1：設計現(xiàn)場操作試題要求考生按照一定要求，現(xiàn)場處理問題或再現(xiàn)試驗操作過程片段。第12頁第12頁本題涉及光衍射現(xiàn)象，命題意圖并非要求依據(jù)縫寬0.3mm與可見光波長在400-700nm來進行比較判斷。考察實踐意識，現(xiàn)場進行試驗操作能力。對 30cm、0.2mm 判斷、預計以及在試驗過程中為獲取抱負觀測效果進行調(diào)整能力，同時也是對學生一個科學態(tài)度培養(yǎng)真實表示觀測到現(xiàn)象。實測難度為 0.32。 第13頁第13頁年江蘇高考試題試題再現(xiàn)了試驗操作過程（片段）。如何計算夾角正弦值，表達了實踐意識試題難度0.35第14頁第14頁利用手邊直尺（或鉛筆、圓珠筆等）做一個小試驗：用兩只手食指水

6、平放置，分別托在直尺兩邊，如右圖所表示，然后讓這兩個食指緩慢向中間靠攏。依據(jù)觀測到現(xiàn)象，請你提一個與物理相關問題（不要求解答）問題： ？第15頁第15頁重2N文具盒，放在今年中考物理化學答題卡上，用相機正對它們拍攝全景照片如圖請估測文具盒對答題卡壓強最靠近于A100PaB200PaC300PaD400Pa這是一道估算題，需要估測出圖中文具盒長寬。估測關鍵是“文具盒放在今年中考物理化學答題卡上拍全景照片”，由于是全景照片，因此，依據(jù)圖片測出文具盒長寬與答題卡百分比，這樣題目就變?yōu)閷嶋H測量答題卡長寬，再依據(jù)百分比估測出長寬。第16頁第16頁策略1：設計現(xiàn)場操作試題這類試題長處：有效考察考生實踐意識

7、；拓展了紙筆測試功效（需要動手進行操作才干完畢答題）；考察了基本操作技能。不足：器材選擇不足內(nèi)容及方案選擇不足考察內(nèi)涵不足（不夠豐富）第17頁第17頁策略2：關注試驗操作細節(jié)考察這是學生基本試驗意識及能力主要方面。能夠?qū)虒W起到良好導向作用。規(guī)范意識（如校零、讀數(shù)）安全意識（如變阻器滑片位置、拆線順序、試觸等）操作合理意識（電路出現(xiàn)故障先檢查判斷哪個?）等第18頁第18頁年考察電表調(diào)零及判斷電源操作換一個呈現(xiàn)方式第19頁第19頁年第20頁第20頁年考察了變阻箱使用第21頁第21頁策略2：關注試驗操作細節(jié)考察注意點：與學生試驗相關要求相吻合不一定是在教材中強調(diào)操作重在引導學生積極參與到試驗中，在

8、試驗中多動手，多思考第22頁第22頁策略3：注重問題（非預設）處理試驗設計考察難在哪里？這是試驗起點，后續(xù)難以設問答題量、開放性影響客觀評價問題處理在某種程度上同樣考察了相關能力，且評分較為客觀，操作以便，不影響試題設計流暢性。第23頁第23頁試驗問題處理（簡樸設計）第24頁第24頁策略4：關注數(shù)據(jù)處理及誤差分析第25頁第25頁策略4：關注數(shù)據(jù)處理及誤差分析第26頁第26頁案例分析1（年試驗試題設計）第27頁第27頁該試驗為測量電阻隨溫度改變規(guī)律，以教材中小燈泡伏安特性曲線測量為原型。采用替換法進行試驗。考點落在試驗器材選擇，變阻器操作和數(shù)據(jù)圖像處理及規(guī)律得出上。試題難度0.56第28頁第28

9、頁案例分析2（年試題設計）第29頁第29頁以教材中驗證機械能守恒為背景，采用光電門進行試驗，器材操作均發(fā)生改變。在告知試驗原理基礎上，考點落在基本物理量測量、測量操作、數(shù)據(jù)計算。重點考察數(shù)據(jù)誤差分析（注意與老式試驗情況不一致，呈現(xiàn)方式凸顯試驗特色）試題難度0.63第30頁第30頁案例分析3（如何表達科學探究？）年高考優(yōu)秀試題考試驗基本操作。理解操作過程非常關鍵。第31頁第31頁試驗題：對橡皮筋彈性探究第32頁第32頁試驗探究如何考？方案一：學生設計方案（要求只有一個砝碼、量角器、刻度尺等，測量橡皮筋在不同拉力下長度）優(yōu)點：試驗設計含有挑戰(zhàn)性，能考出學生試驗能力。缺點：閱卷困難，接下去設問難以順

10、暢銜接，容易造成答題相互暗示。第33頁第33頁試驗探究如何考？方案二：給出試驗數(shù)據(jù)，重在考核對數(shù)據(jù)分析長處：試題容易命制，試題簡練。缺點：考察點落在對數(shù)據(jù)分析上，對探究過程表達不夠。比較常規(guī)，落入俗套。第34頁第34頁試驗探究如何考？方案三：將上述兩者相結(jié)合，陳說試驗關鍵操作，學生要在理解（第2問）基礎上對其進行分析，簡化數(shù)據(jù)采集。要求學生從試驗中分析，得出結(jié)果（第3問）。并以此來指導試驗改進（第4問）。第35頁第35頁本題是對教材試驗進一步深化。本題含有一定探究性。對探究能力考察方式還需進一步研究（提出問題、猜想假設、交流評價等）。第36頁第36頁年學業(yè)水平測試25小明通過試驗探究求合力辦法

11、： 試驗所用一只彈簧測力計如題251圖所表示，在用它測力前應對它進行操作是 （2）在測出F1、F2和相應合力后，他在紙上畫出了F1、F2圖示，如題252圖所表示請你幫他在圖中畫出合力F圖示（測得F = 4.9 N，圖中a、b為統(tǒng)計方向兩點）題25圖題251圖（3）小明用虛線把F箭頭末端分別與F1、F2箭頭末端連接起來；觀測圖形后，他覺得所畫圖形很像平行四邊形至此，為正確得出求合力普通辦法，你認為小明接下來應當做些什么（寫出兩點即可）？ 第37頁第37頁參考答案驗證所畫四邊形十分靠近于平行四邊形；提出求合力辦法猜想；改變F1、F2大小和方向，重復上述試驗，驗證猜想；與同窗交流討論試驗結(jié)果，得出結(jié)

12、論第38頁第38頁試驗試題命制注意點一份試卷中試驗試題占分比不宜過高，約為15%左右背景盡也許與教材試驗相同或相近，普通選取其它方案來做教材中試驗，有利于對試驗能力有效考察試卷中試驗能力考察不重復，盡也許覆蓋面廣，普通包括器材選擇、操作規(guī)范、問題處理、數(shù)據(jù)分析和處理、誤差定性分析及試驗評價改進等方面第39頁第39頁活動：請評價這兩道試驗試題第40頁第40頁第41頁第41頁實踐意識培養(yǎng)有效路徑教材必做試驗積極做、認真做、多樣化做功效：經(jīng)歷過程，培養(yǎng)基本試驗技能基于教材開發(fā)試驗活動努力做、經(jīng)常做功效：深化知識理解，培養(yǎng)實踐意識課外探究（制作）活動嘗試做、勉勵做功效：激發(fā)興趣，提升實踐意識第42頁第

13、42頁案例1：驗證機械能守恒積極做：讓學生經(jīng)歷設計過程不是做試驗操。1、哪些情境機械能守恒？2、需要測哪些物理量？如何測？問題第43頁第43頁44情境自由落體運動光滑斜面單擺等物理量高度：刻度尺速度：打點計時器、光電門第44頁第44頁45測量：h=hB v=（hc-hA）/2T自由落體運動+打點計時器hA hB hC方案一：第45頁第45頁46光滑斜面測量：H、h v=s（g/2h）1/2方案二：第46頁第46頁47測量：h， vh單擺方案三：第47頁第47頁48比較三種方案：第48頁第48頁49自由落體運動+打點計時器：長處：1、操作簡樸； 2、一次試驗取得多組數(shù)據(jù)；缺點：1、紙帶點跡不清稀

14、疏； 2、紙帶與打點計時器間 有摩擦； 3、紙帶運算復雜第49頁第49頁認真做：思考試驗中應注意問題重力加速度如何取得？數(shù)據(jù)處理紙帶應如何選擇？為減小誤差，操作中應注意什么？第50頁第50頁1、如何處理點跡不清和過于稀疏問題？2、如何處理紙帶與打點計時器間摩擦問題？加潤滑劑增大限位孔不接觸3、如何處理紙帶運算復雜問題？光電門測速度v=d/t氣墊導軌多樣化做：思考試驗中問題改進辦法第51頁第51頁52氣墊導軌（斜面）+光電門自由落體運動+光電門改進后方案第52頁第52頁53如何處理只有一組數(shù)據(jù)，偶然誤差較大問題？hhhhhABCDE0t1t2t3t4t5V0=0自制金屬板光電門hhhhhABCD

15、E0t1t2t3t4t5V0=0第53頁第53頁54（1）比較兩種數(shù)據(jù)處理辦法：0B（2）第54頁第54頁55hhhhhABCDE0v1v2v3v4v5v0=0t3hhhhhABCDE0t1t2t4t5V0=0優(yōu)化后自制金屬板光電門第55頁第55頁案例2：對交流電有效值研究高中物理新課標教材中涉及正（余）弦交流電有效值與峰值關系時是在簡介了有效值定義后直接給出，并未進行理論證實和試驗證實。事實上在進行這部分教學時如能組織學生圍繞這一問題進行理論和試驗探究，能夠讓學生對有效值有更為深刻結(jié)識，從而取得良好教學效果。 第56頁第56頁第57頁第57頁問題提出：如何證實或證實正（余）弦交流電有效值與峰

16、值間關系？探究要求：利用已學過三角函數(shù)相關知識進行理論證實推導或通過設計試驗方案，利用試驗來研究交流電有效值與真實值之間關系。任務布置后，學生自行組織了學習小組，進行了進一步討論和研究。一周后進行結(jié)果交流，發(fā)覺學生許多辦法很有創(chuàng)意，現(xiàn)將學生結(jié)果簡介下列：第58頁第58頁研究思緒：依據(jù)有效值定義探究正弦交流電有效值研究直流、交流電直接交替加在小燈泡上，觀測亮度改變情況測量熱量困難且誤差大改變思緒（小燈泡發(fā)光亮度）直流電壓如何實現(xiàn)調(diào)整如何能觀測到交、直流電壓 第59頁第59頁試驗電路第60頁第60頁（課外試驗）測量一張紙與桌面動摩擦原因需要測哪些量？如何測？研究橡皮筋伸長和外力關系給你一根較長橡皮

17、筋，20g鉤碼一只，細線一段，刻度尺一把，請你設計試驗研究橡皮筋伸長和所受拉力關系，并對試驗結(jié)果進行分析討論。第61頁第61頁案例3：制做“最簡樸”電動機直流電動機是科學向技術轉(zhuǎn)換典型案例，是磁場對電流作用原理應用。在學生設計與制作過程中，能學到哪些東西？1.把線圈架在支架上，通電線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動，原因是什么？圖12-3-5第62頁第62頁案例：制做“最簡樸”電動機2.如何才干使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動？假如沒有換向器，能夠把線圈軸漆包線漆括除半個柱面。想一想，如何刮？與線圈平面之間應有如何關系？圖12-4-5第63頁第63頁案例：制做“最簡樸”電動機3.若器材作一些簡化小圓柱形強磁鐵、干電池、銅絲。沒有

18、換向器，也沒有支架和底座。能做一個電動機嗎？第64頁第64頁用不同方式讓學生活動方式一：告訴學生如何自制，并闡明原理；方式二：放手讓學生設計并自制；方式三：在學生自主設計并實踐過程中，教師指導學生，在失敗中思考和改進，經(jīng)歷技術設計曲折過程。第65頁第65頁讓學生在思考中經(jīng)歷創(chuàng)造過程轉(zhuǎn)動原理是什么？要有電流和磁場。器材如何擺布？轉(zhuǎn)軸在哪里？磁極在哪里？這樣能否轉(zhuǎn)動？為何不能轉(zhuǎn)動？怎么辦？第66頁第66頁讓學生在思考中經(jīng)歷創(chuàng)造過程為何還是不能連續(xù)轉(zhuǎn)動？怎么辦？磁鐵位置能否調(diào)一下？第67頁第67頁讓學生在思考中經(jīng)歷創(chuàng)造過程能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動了！如何固定轉(zhuǎn)軸？轉(zhuǎn)動中不斷地顫抖。如何改進？第68頁第68頁技術設計是不斷創(chuàng)新過程第69頁第69頁基本方案擬定了第70頁第70頁還能改進嗎？ 創(chuàng)意無限第71頁第71頁謝 謝 各 位！第72頁第72頁一道有爭議中考試題12如圖所表示，小剛將盛滿水圓柱形透明玻璃杯貼近