实验教学论文-浅析初中物理实验教学的创新

PAGE6浅析初中物理实验教学的创新淮安市车桥镇初级中学卢国峰【摘要】创新教育作为实施素质教育的核心，已经成为当今教育教学改革的重要内容，实施创新育必须落实到具体的课堂教学中。物理学是一门实验为基础的自然科学，教学中教师应根据初中学生好奇心强、以直观思维为主的特点，积极开展物理实验教学，不仅能培养学生的观察能力、思维能力、动手能力，还能培养学生创新的意识、实事求是的科学态度，更能激发学生的学习热情。本文用大量的实例阐述了物理实验教学创新的原则、途径，笔者还对实验创新的现状作了反思。【关键词】初中物理实验教学创新素质教育是以培养创新能力为核心，以培养创新性人才为目的的教育。如今科学技术快速发展，知识更新日新月异，竞争日益激烈，培养创新性人才已经成为当代教育发展的趋势。物理学是一门以实验为基础的学科，初中物理学生动手实验的机会多，如果能充分调动学生的积极性，让他们主动地参与到各类实验活动中去，从而激发学生动手的兴趣，培养他们创新的意识，提高创新的能力。一、物理实验教学创新的原则1.物理实验教学的创新要体现趣味性兴趣是最好的老师。学生对生动形象的物理实验普遍怀有着强烈的好奇心，合适的实验不仅能帮助学生理解和掌握知识，而且能激发兴趣、启发思维、主动探究。趣味物理实验集趣味性、互动性、可操作性于一体，这样的活动既能培养学生的动手能力，又能培养学生动手的兴趣，也普及了科学知识，解决用物理的问题。为此，我创设了“趣味实验”、“课后小制作”等新的物理实验形式。趣味实验是指以生动、鲜明、新奇的实验现象来引发学生兴趣的一类实验。如声现象中的“会跳舞的糖纸人”、“自制试管乐器”、“土电话传声”等；光现象中的“自制简易潜望镜”、“浇不灭的烛焰”、“用透镜点燃火柴”等；热现象中的“不怕烧的手指”、“人工造雪”等；电现象中的“怒发冲冠静电实验”、“用一段漆包线和一个永磁体自制小电动机”等；力现象中的“笔帽潜水员”、“拉不开的吸盘”、“能自己跳开的纸杯”、“会吞鸡蛋的瓶子”等。课后小制作是指由学生按老师的布置在课余时间独立完成的一类实验，实验器材多为日常生活用品或学生自制的器材。如“自制简易喷雾器”，“自制水果电池”，“自制简易天平和量筒测物质的密度”，“用笔帽自制潜水艇模型并演示其沉浮过程”，“自制调光灯”等等。为了激发学生的制作兴趣，可以组织学生对制作结果进行评比，让学生在课堂上展示他们的成果。这类制作对于激发学生的探究兴趣，培养学生的动手能力，提高学生的科学素养具有重要的作用。2.物理实验教学的创新要体现实用性在设计实验的指导思想上，要注意联系学生的日常生活，教给学生“有用的物理”。这一方面可以提高学生动手的兴趣，使学生感觉在生活中物理知识无处不在；另一方面可以使学生在掌握知识的基础上，能够清楚所学的知识能用于做什么和怎么做，有利于学生理解物理的本质和价值。我认为以下几个做法可以体现物理实验的实用性。（1）选取日常生活用品作为实验器材，可以使学生有一种亲切感，感到物理并不神秘，就在我们身边。这有利于调动学生学习积极性和激发他们进行实验探究的热情。（2）选取生产、生活中的物理现象作为实验素材，学生熟悉，内容丰富，易于选取。对于激发学生注意身边的物理现象，解释身边的物理现象，利用身边的物理现象，更好地学以致用，具有重要作用。3.物理实验教学的创新要体现目的性苏联教育家苏霍姆林斯基说过：“学生的聪明才智来自他们的手指头。”一针见血地点明了动手的重要作用。实验创新的目的就是要培养学生的动手能力，就要培养学生的创造能力。（1）让学生多动手。在物理实验教学中，应该创造条件让学生动手做，让学生在动手中观察思考、分析判断，自己去发现问题、解决问题，使做实验的过程成为学生再发现的创新过程。比如学习“摩擦力”时，我让学生每人将手放在桌面上向前推动，再增大压力推动，让学生感受、分析实验现象，从而正确认识摩擦力。（2）让学生都动手。在上分组实验课时，秩序井然，实验结果(结论)正确，而在实验考查时，发现不少同学动手能力差，这是怎么回事呢?原来在分组实验的时候，老师只注意各小组是否动手、各组完成实验的情况，而没有注意到组内每个人的活动，因此，老师在分组实验时应强调：实验时，每次以一人为主，其他为辅，轮流做主，使大家的动手能力都得到提高。4.物理实验教学的创新要体现创造性进行物理实验时，可根据实验信息、使用器材、学生的知识经验，从不同角度来指导实验，思考多种实验方法，寻找最佳方案。如帕斯卡“桶裂”实验可以很好地说明液体压强与液体的深度有关，可是该实验装置高度太高不便在教室里演示。这时可启发学生思考：能否把所有的装置都相应地缩小呢?接着再问：管长减短了，液体压强减小了，桶就有可能压不裂，能否用其他物体来替代“裂桶”呢?学生自然会想到用耐压性较低的物体来代替(如气球)，实验时学生只需观察气球在一管水作用下的形变，就很容易理解液体压强了。在实验教学中，要重视培养学生的创造性思维，鼓励学生对实验问题的理解敢于求异；解决实际问题能够不拘一格，多方设想。只有不断创造性地解决问题，才能摆脱习惯思维的束缚，拓宽思维范围，从而使创新能力得到发展。二、物理实验教学创新的途径1.充分利用身边的器材自制小实验，激发实验创新的积极性（1）用饮料瓶设计系列实验用细线将三把旧钥匙系好，放入盛水的大饮料瓶内，实验时上下抖动细绳。学生根据听到的钥匙碰撞声，就很容易得出液体可以传声了。剪下饮料瓶的上半部分，在瓶盖上打一个小孔后插入一段塑料软管，将做好的漏斗部分靠近胸部，软管的另一端靠近右耳。移动漏斗的位置，仔细听心跳的声音。该实验可以展示听诊器的原理。在饮料瓶中装入适量的水，将其正立或倒立在沙子上，观察饮料瓶在沙子中陷下去的深度，实验时也可以改变饮料瓶中水的多少。该实验可以探究影响压力作用效果的因素。在饮料瓶中装入少量的热水，摇晃片刻后把水倒去，迅速盖紧瓶盖。认真观察放在桌面上的饮料瓶，学生能直观的看到饮料瓶在大气压的作用下变瘪了。演示浮沉条件时，课本上用青霉素的瓶子加水做。在实际操作时后者根本不能实现。我让学生这样制作：取一个5cm左右的塑料笔帽，再取一段铁丝绕在笔帽的底部（开口处）做配重，调节铁丝的质量，使其刚好漂浮在水中且少许露出水面，然后将绕有铁丝的笔帽放入盛有大半瓶水的矿泉水瓶中，盖紧瓶盖，不能漏气，手捏矿泉水瓶即可实现浮沉，同时可观察到矿泉水瓶发生形变，说明浮沉的原因。（2）用铅笔设计系列实验将铅笔拿在手中，轻轻敲笔杆几下，听听敲击声；再用牙齿咬住笔杆轻敲笔杆几下。会发现后者的声音比前者大很多。这是因为前者声音是经过气体传播的，而后者声音是经过固体传播的。将铅笔对着光源，背光侧会出现影子，说明光在均匀的介质中是沿直线传播的。用铅笔、玻璃杯和水做光的折射实验，在玻璃杯中装入半杯水，再将铅笔插入水中，发现铅笔在水中的部分变弯折了。将铅笔从高处自由落下，铅笔将竖直下落，说明铅笔受到重力的作用，重力的方向是竖直向下的。只用铅笔即可，将铅笔扔出去，铅笔离开手后仍能向前运动，说明铅笔具有惯性。用弹簧测力计拉着一木块在水平桌面上匀速直线前进，这时弹簧测力计的示数就是木块所受滑动摩擦力的大小。若将木块放在多支铅笔上重做上述实验，就会发现弹簧测力计的示数小得多，这说明压力相同时滚动摩擦力小于滑动摩擦力。准备一支一端削好的额铅笔，用两只手的食指分别顶住铅笔的两端，发现笔尖的手指笔笔尾疼，这可以探究压强与受力面积的关系；若增大手对笔尖的压力，还可以探究压强与压力的关系。将铅笔的两端都削好，若将铅笔芯和灯泡连入电路，灯泡发光，说明铅笔芯是导体。若将外面的干木材和灯泡接入电路，灯泡不亮，说明干木材是绝缘体。将铅笔的木材劈开露出铅笔芯，将铅笔芯的两端接入电路，使灯泡发光。调节一端线头在铅笔芯上的位置，即改变接入电路中的铅笔芯的长度，会发现灯泡的亮度会改变。该实验可以用来演示滑动变阻器的原理。在铅笔的一端绕上几圈铜丝，使其恰好能竖直漂浮在水面上；若增加铜丝的匝数，铅笔就可能会下沉。该实验不但可以探究物体的浮沉条件，还可以演示密度计原理。上述器材贴近学生的生活，小实验制作简单，容易激发实验创新的积极性。2.改进实验方案，提高实验创新的能力“学起源于思，思源于疑”。因此教师在教学中要鼓励学生对教材中的实验方案积极讨论、质疑、争辩，敢于对教材中的实验方案进行改进。改进实验方案不仅可解决器材的问题，还能激发学生实验创新的能力。（1）观察水的沸腾实验观察水的沸腾实验所用器材较多，使用酒精灯也比较危险，学生分组实验安全难以保证。如果用烧杯装水做演示实验，加热时间比较长，耽误课堂教学的时间，而且水沸腾前后气泡和声音的变化情况不易观察。我和学生在做该实验时，选择大使管作装水容器，这样盛水量减少可以节约加热的时间。为了便于观察，我用摄像头对准试管和温度计，用一只无线话筒放在大试管口附近，这样学生就可以通过多媒体很方便的观察实验现象，而且安全高效。（2）观察点火爆炸现象点火爆炸是演示内能转化为机械能的实验，教材中的电火花发生器和透明塑料盒难找。我和学生在设计该实验时，选用一个矿泉水瓶，将瓶底截下一段。再找一只打火机，取下电火花发生器，在矿泉水瓶盖上扎一个孔并将电火花发生器的点火线插入瓶中。实验时先在矿泉水瓶的内壁涂上酒精，再把截下来的瓶底倒过来封住矿泉水瓶的截口，稍等一会儿待酒精汽化后按动电火花发生器按钮，实验就成功了。改进后的实验器材来源于生活，简单易得，实验现象明显便于观察，而且由于瓶底的质量较小，飞出去危险性小。（3）探究影响电流热效应的因素探究影响电流热效应的因素实验用到的器材多，教材中是在锥形瓶中加等质量的煤油，然后给不同阻值的电阻丝（分别在两个瓶中）通过相同的电流，通电相同的时间后，观察插在煤油中的温度计，根据温度计示数的变化情况确定产生热量的多少。学校里没有煤油，演示实验时学生观察不到温度计的示数。为了便于学生观察，我在废电炉丝上取了5Ω、10Ω电热丝，在两个相同锥形瓶的橡皮塞上插一根玻璃管，再用橡皮管将玻璃管与U形管（压强计部件）的一端连接。实验时，就不需要在锥形瓶中加煤油，学生就可以通过观察U形管两侧液面高度差的大小确定电热丝产生热量的多少（实验前U形管两侧的液面高度相同）。这样改进既可以解决煤油的问题，又便于学生结合已有的经验进行观察。学生还能对热胀冷缩有更感性的认识。（4）演示短路现象这个实验有一定危险性，教师一般有畏难情绪，或者干脆不做。实验改进如下：用锡箔纸代替熔丝，将电源电压降为3V，短路时可看到锡箔纸燃烧，效果很好。3.强化实验设计，培养实验创新的意识初中物理实验方法简单，实验器材不多，操作限制因素多，加之大部分学生过分依赖教材中说明的材料用具、方法步骤等原因，在一定程度上影响了学生创造性的发挥，因此在教学中要注意培养实验创新的意识，鼓励学生善于发现问题，并敢于提出问题并对现有的实验进行大胆的创新。如演示牛顿第一定律实验要使用小车，可是实验室没有这么多小车，我购置一些钢球代替小车，并用纸板做成的滑槽代替斜面，完成实验。并将这部分器材用在研究动能大小与什么因素有关的实验中，可谓一举两得。如在测定滑轮组机械效率实验中，只有弹簧测力计而没有刻度尺能否正确地测出机械效率，如何进行实验设计或计算。又如在伏安法测电阻实验中，如果只提供一只电流表而无电压表如何测出未知电阻的阻值等。实践表明，强化实验设计是调动学生动手、动脑的有效措施，实验设计要注重联系教学实际，从学生及实验具体情况出发，注意控制设计的难度，逐步提高实验创新的水平，在培养实验创新意识的同时，使学生体验到实验创新的喜悦。三、几点反思新课程理念下的实验教学对培养创造型人才，提高学生的创新能力具有极其重要和深远的意义，同时对教师提出了更高的要求。作为教师应进一步加强对实验教学的认识，积极提高自身业务素质，搞好实验研究。正确处理好实验教学中教师讲解与学生动手的关系，尽量给学生留有足够的独立操作的时间和动手机会，有发挥个人创造力的空间，而不是被动按照老师要求机械地完成实验。其次教师要不断解放思想，更新观念，改进教学方法，树立正确地人才观和创新教育观，让学生成为学习的主角，确保学生在实验教学中的主体地位，促进每一个学生进行有效的学习，同时教师之间相互交流、相互学习，通过各种形式的教学研究活动使自己进一步掌握新课程理念下实验教学的技巧和策略，真正让物理实验教学成为培养学生创造能力的主渠道和有效载体。当今时代需要的是具有强烈创新意识和高度创造力的人才。公民是否具有创造性素质和创造力，不仅关系到一个国家的兴亡，而且对其在国际上的地位起着决定性的作用。创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴亡发达的不竭动力。作为一名初中物理教师，应该从国家、民族的根本出发，不断更新观念、创新实践，努力培养更多创新性人才。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计HYPER