提高學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)探究能力的途徑市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、物理試驗(yàn)探究能力評價(jià)與培養(yǎng)江蘇省中小學(xué)教研室 葉兵第1頁第1頁試驗(yàn)教學(xué)情況調(diào)查結(jié)果江蘇高考物理考試闡明上10個(gè)學(xué)生試驗(yàn)開設(shè)情況開設(shè)4個(gè)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(xué)中對教材中物理試驗(yàn)（包括小試驗(yàn)、課外試驗(yàn)）實(shí)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(wù)教育質(zhì)量監(jiān)測問卷第4頁第4頁問 題試驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)實(shí)狀況：試驗(yàn)條件改進(jìn)，但試驗(yàn)弱化嚴(yán)重；試驗(yàn)注重在口頭，學(xué)生真正動(dòng)手機(jī)會不多，教師關(guān)注習(xí)題

2、甚于關(guān)注試驗(yàn)；試驗(yàn)拘泥于教材要求內(nèi)容，拓展不多。豐富試驗(yàn)探究活動(dòng)名存實(shí)亡弄清楚三個(gè)問題：試驗(yàn)探究能力是什么？試驗(yàn)?zāi)芰θ绾芜M(jìn)行評價(jià)？試驗(yàn)?zāi)芰θ绾芜M(jìn)行培養(yǎng)？第5頁第5頁試驗(yàn)該如何考？現(xiàn)實(shí)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(yàn)比做試驗(yàn)考得好問題：如何在紙筆測試中挖掘試驗(yàn)考察原因，考察試驗(yàn)素養(yǎng)，引導(dǎo)教學(xué)注重試驗(yàn)？第6頁第6頁試驗(yàn)?zāi)芰σ竽塥?dú)立地完畢表2、表3中所列試驗(yàn)，能明確試驗(yàn)?zāi)康?，能理解試?yàn)原理和辦法，能控制試驗(yàn)條件，會使用儀器，會觀測、分析試驗(yàn)現(xiàn)象，會統(tǒng)計(jì)、處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，對結(jié)論進(jìn)行分析和評價(jià);能發(fā)覺問題、提出問題，并制定處理方案;能利用已學(xué)過物理理

3、論、試驗(yàn)辦法和試驗(yàn)儀器去處理問題，包括簡樸設(shè)計(jì)性試驗(yàn)。 年全國考綱“試驗(yàn)?zāi)芰Α钡?頁第7頁試驗(yàn)與探究能力（江蘇）能獨(dú)立地完畢表中所列試驗(yàn)、能明確試驗(yàn)?zāi)康模斫庠囼?yàn)原理和辦法，控制試驗(yàn)條件。會使用儀器，會觀測、分析試驗(yàn)現(xiàn)象，會統(tǒng)計(jì)、處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，對結(jié)論進(jìn)行分析和評價(jià)；能在試驗(yàn)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(shè)；能制定試驗(yàn)方案，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。能利用已學(xué)過物理理論、試驗(yàn)辦法和試驗(yàn)儀器去處理問題，包括簡樸設(shè)計(jì)性試驗(yàn)。經(jīng)歷過程、規(guī)范操作、積極思維（試驗(yàn)意識）、處理問題第8頁第8頁第9頁第9頁試驗(yàn)考試命題要求避免紙上談兵（不要試驗(yàn)背景計(jì)算題，要有問題、數(shù)據(jù)、操作等試

4、驗(yàn)基本要素）表達(dá)能力要求（表達(dá)試驗(yàn)主要能力要求，不簡樸重復(fù)訓(xùn)練題）區(qū)別兩類學(xué)生（將做與不做學(xué)生有效區(qū)別，引導(dǎo)試驗(yàn)教學(xué)）確保信度效度（遵循筆試命題要求，關(guān)注重點(diǎn)，控制開放）第10頁第10頁紙筆測試下試驗(yàn)該考什么？實(shí)踐意識與相應(yīng)試驗(yàn)?zāi)芰Γ哼@是與試驗(yàn)操作與問題處理相關(guān)聯(lián)，長期積累形成一個(gè)自動(dòng)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(yàn)中各類問題能力。這是做試驗(yàn)與不做試驗(yàn)主要區(qū)別。重點(diǎn)包括：聯(lián)系實(shí)際意識：從實(shí)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(xì)節(jié)方案設(shè)計(jì)與問題處理能力：閱卷要求高，信度易受影響，非預(yù)設(shè)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(shè)計(jì)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(yàn)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(jìn)行比較判斷。考察實(shí)踐意識，現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)操作能力。對 30cm、0.2mm 判斷、預(yù)計(jì)以及在試驗(yàn)過程中為獲取抱負(fù)觀測效果進(jìn)行調(diào)整能力，同時(shí)也是對學(xué)生一個(gè)科學(xué)態(tài)度培養(yǎng)真實(shí)表示觀測到現(xiàn)象。實(shí)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(yàn)操作過程（片段）。如何計(jì)算夾角正弦值，表達(dá)了實(shí)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(gè)小試驗(yàn)：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(gè)食指緩慢向中間靠攏。依據(jù)觀測到現(xiàn)象，請你提一個(gè)與物理相關(guān)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(xué)答題卡上，用相機(jī)正對它們拍攝全景照片如圖請估測文具盒對答題卡壓強(qiáng)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(guān)鍵是“文具盒放在今年中考物理化學(xué)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?shí)際測量答題卡長寬，再依據(jù)百分比估測出長寬。第16頁第16頁策略1：設(shè)計(jì)現(xiàn)場操作試題這類試題長處：有效考察考生實(shí)踐意識

7、；拓展了紙筆測試功效（需要?jiǎng)邮诌M(jìn)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(guān)注試驗(yàn)操作細(xì)節(jié)考察這是學(xué)生基本試驗(yàn)意識及能力主要方面。能夠?qū)虒W(xué)起到良好導(dǎo)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(gè)?）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(gè)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(guān)注試驗(yàn)操作細(xì)節(jié)考察注意點(diǎn)：與學(xué)生試驗(yàn)相關(guān)要求相吻合不一定是在教材中強(qiáng)調(diào)操作重在引導(dǎo)學(xué)生積極參與到試驗(yàn)中，在

8、試驗(yàn)中多動(dòng)手，多思考第22頁第22頁策略3：注重問題（非預(yù)設(shè)）處理試驗(yàn)設(shè)計(jì)考察難在哪里？這是試驗(yàn)起點(diǎn)，后續(xù)難以設(shè)問答題量、開放性影響客觀評價(jià)問題處理在某種程度上同樣考察了相關(guān)能力，且評分較為客觀，操作以便，不影響試題設(shè)計(jì)流暢性。第23頁第23頁試驗(yàn)問題處理（簡樸設(shè)計(jì)）第24頁第24頁策略4：關(guān)注數(shù)據(jù)處理及誤差分析第25頁第25頁策略4：關(guān)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(yàn)試題設(shè)計(jì)）第27頁第27頁該試驗(yàn)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(jìn)行試驗(yàn)。考點(diǎn)落在試驗(yàn)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(shè)計(jì)）第29頁第29頁以教材中驗(yàn)證機(jī)械能守恒為背景，采用光電門進(jìn)行試驗(yàn)，器材操作均發(fā)生改變。在告知試驗(yàn)原理基礎(chǔ)上，考點(diǎn)落在基本物理量測量、測量操作、數(shù)據(jù)計(jì)算。重點(diǎn)考察數(shù)據(jù)誤差分析（注意與老式試驗(yàn)情況不一致，呈現(xiàn)方式凸顯試驗(yàn)特色）試題難度0.63第30頁第30頁案例分析3（如何表達(dá)科學(xué)探究？）年高考優(yōu)秀試題考試驗(yàn)基本操作。理解操作過程非常關(guān)鍵。第31頁第31頁試驗(yàn)題：對橡皮筋彈性探究第32頁第32頁試驗(yàn)探究如何考？方案一：學(xué)生設(shè)計(jì)方案（要求只有一個(gè)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(diǎn)：試驗(yàn)設(shè)計(jì)含有挑戰(zhàn)性，能考出學(xué)生試驗(yàn)?zāi)芰ΑＨ秉c(diǎn)：閱卷困難，接下去設(shè)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(yàn)探究如何考？方案二：給出試驗(yàn)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(diǎn)：考察點(diǎn)落在對數(shù)據(jù)分析上，對探究過程表達(dá)不夠。比較常規(guī)，落入俗套。第34頁第34頁試驗(yàn)探究如何考？方案三：將上述兩者相結(jié)合，陳說試驗(yàn)關(guān)鍵操作，學(xué)生要在理解（第2問）基礎(chǔ)上對其進(jìn)行分析，簡化數(shù)據(jù)采集。要求學(xué)生從試驗(yàn)中分析，得出結(jié)果（第3問）。并以此來指導(dǎo)試驗(yàn)改進(jìn)（第4問）。第35頁第35頁本題是對教材試驗(yàn)進(jìn)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(jìn)一步研究（提出問題、猜想假設(shè)、交流評價(jià)等）。第36頁第36頁年學(xué)業(yè)水平測試25小明通過試驗(yàn)探究求合力辦法

11、： 試驗(yàn)所用一只彈簧測力計(jì)如題251圖所表示，在用它測力前應(yīng)對它進(jìn)行操作是 （2）在測出F1、F2和相應(yīng)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(jì)方向兩點(diǎn)）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(rèn)為小明接下來應(yīng)當(dāng)做些什么（寫出兩點(diǎn)即可）？ 第37頁第37頁參考答案驗(yàn)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(fù)上述試驗(yàn)，驗(yàn)證猜想；與同窗交流討論試驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)

12、論第38頁第38頁試驗(yàn)試題命制注意點(diǎn)一份試卷中試驗(yàn)試題占分比不宜過高，約為15%左右背景盡也許與教材試驗(yàn)相同或相近，普通選取其它方案來做教材中試驗(yàn)，有利于對試驗(yàn)?zāi)芰τ行Э疾煸嚲碇性囼?yàn)?zāi)芰疾觳恢貜?fù)，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(yàn)評價(jià)改進(jìn)等方面第39頁第39頁活動(dòng)：請?jiān)u價(jià)這兩道試驗(yàn)試題第40頁第40頁第41頁第41頁實(shí)踐意識培養(yǎng)有效路徑教材必做試驗(yàn)積極做、認(rèn)真做、多樣化做功效：經(jīng)歷過程，培養(yǎng)基本試驗(yàn)技能基于教材開發(fā)試驗(yàn)活動(dòng)努力做、經(jīng)常做功效：深化知識理解，培養(yǎng)實(shí)踐意識課外探究（制作）活動(dòng)嘗試做、勉勵(lì)做功效：激發(fā)興趣，提升實(shí)踐意識第42頁第

13、42頁案例1：驗(yàn)證機(jī)械能守恒積極做：讓學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計(jì)過程不是做試驗(yàn)操。1、哪些情境機(jī)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(yùn)動(dòng)光滑斜面單擺等物理量高度：刻度尺速度：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、光電門第44頁第44頁45測量：h=hB v=（hc-hA）/2T自由落體運(yùn)動(dòng)+打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(yùn)動(dòng)+打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：長處：1、操作簡樸； 2、一次試驗(yàn)取得多組數(shù)據(jù)；缺點(diǎn)：1、紙帶點(diǎn)跡不清稀

14、疏； 2、紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間 有摩擦； 3、紙帶運(yùn)算復(fù)雜第49頁第49頁認(rèn)真做：思考試驗(yàn)中應(yīng)注意問題重力加速度如何取得？數(shù)據(jù)處理紙帶應(yīng)如何選擇？為減小誤差，操作中應(yīng)注意什么？第50頁第50頁1、如何處理點(diǎn)跡不清和過于稀疏問題？2、如何處理紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(yùn)算復(fù)雜問題？光電門測速度v=d/t氣墊導(dǎo)軌多樣化做：思考試驗(yàn)中問題改進(jìn)辦法第51頁第51頁52氣墊導(dǎo)軌（斜面）+光電門自由落體運(yùn)動(dòng)+光電門改進(jìn)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(biāo)教材中涉及正（余）弦交流電有效值與峰值關(guān)系時(shí)是在簡介了有效值定義后直接給出，并未進(jìn)行理論證實(shí)和試驗(yàn)證實(shí)。事實(shí)上在進(jìn)行這部分教學(xué)時(shí)如能組織學(xué)生圍繞這一問題進(jìn)行理論和試驗(yàn)探究，能夠讓學(xué)生對有效值有更為深刻結(jié)識，從而取得良好教學(xué)效果。 第56頁第56頁第57頁第57頁問題提出：如何證實(shí)或證實(shí)正（余）弦交流電有效值與峰

16、值間關(guān)系？探究要求：利用已學(xué)過三角函數(shù)相關(guān)知識進(jìn)行理論證實(shí)推導(dǎo)或通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，利用試驗(yàn)來研究交流電有效值與真實(shí)值之間關(guān)系。任務(wù)布置后，學(xué)生自行組織了學(xué)習(xí)小組，進(jìn)行了進(jìn)一步討論和研究。一周后進(jìn)行結(jié)果交流，發(fā)覺學(xué)生許多辦法很有創(chuàng)意，現(xiàn)將學(xué)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(shí)現(xiàn)調(diào)整如何能觀測到交、直流電壓 第59頁第59頁試驗(yàn)電路第60頁第60頁（課外試驗(yàn)）測量一張紙與桌面動(dòng)摩擦原因需要測哪些量？如何測？研究橡皮筋伸長和外力關(guān)系給你一根較長橡皮

17、筋，20g鉤碼一只，細(xì)線一段，刻度尺一把，請你設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究橡皮筋伸長和所受拉力關(guān)系，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。第61頁第61頁案例3：制做“最簡樸”電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)是科學(xué)向技術(shù)轉(zhuǎn)換典型案例，是磁場對電流作用原理應(yīng)用。在學(xué)生設(shè)計(jì)與制作過程中，能學(xué)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(dòng)，原因是什么？圖12-3-5第62頁第62頁案例：制做“最簡樸”電動(dòng)機(jī)2.如何才干使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)？假如沒有換向器，能夠把線圈軸漆包線漆括除半個(gè)柱面。想一想，如何刮？與線圈平面之間應(yīng)有如何關(guān)系？圖12-4-5第63頁第63頁案例：制做“最簡樸”電動(dòng)機(jī)3.若器材作一些簡化小圓柱形強(qiáng)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(gè)電動(dòng)機(jī)嗎？第64頁第64頁用不同方式讓學(xué)生活動(dòng)方式一：告訴學(xué)生如何自制，并闡明原理；方式二：放手讓學(xué)生設(shè)計(jì)并自制；方式三：在學(xué)生自主設(shè)計(jì)并實(shí)踐過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生，在失敗中思考和改進(jìn)，經(jīng)歷技術(shù)設(shè)計(jì)曲折過程。第65頁第65頁讓學(xué)生在思考中經(jīng)歷創(chuàng)造過程轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)？為何不能轉(zhuǎn)動(dòng)？怎么辦？第66頁第66頁讓學(xué)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(dòng)？怎么辦？磁鐵位置能否調(diào)一下？第67頁第67頁讓學(xué)生在思考中經(jīng)歷創(chuàng)造過程能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)了！如何固定轉(zhuǎn)軸？轉(zhuǎn)動(dòng)中不斷地顫抖。如何改進(jìn)？第68頁第68頁技術(shù)設(shè)計(jì)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(jìn)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