用“四化” 提高演示实验的教学效能[文档资料]

用 “ 四化 ” 提高演示实验的教学效能 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 1 问题的提出 在物理教学中，实验既是教学的重要内容，也是教学的重要手段 .演示实验在物理课堂教学中发挥着非常重要的作用，它具有趣味性、直观性、简单性、高效性等特点，在中学物理教学中深受欢迎 .针对有些人提出的要尽量变演示实验为学生动手实验的观点，刘炳 教授认为，做好演示实验，需要考虑学生的主动性的发挥，这种主动性的发挥不是形式上的动手，而是把观察和思维紧密的结合起来 .因此，我们应该深入研究演示实验，赋予演示实验更丰富的内涵，更好地发挥演示实验在教学当中的作用 .然而，在日常教学观察中发现，不少物理教师对演示实验缺乏研究，对其教育功能挖掘不深 .实验方案鲜有创新，照着书本的实验方案做演示实验，学生的兴趣不高，教学效果不理想 .在一次公开课研讨活动中，一节 “ 外力作用下的振动 ” 受到了听课教师的热议和称赞 .在这节课的教学当中，教师将几个常见的演示实验进行了创新式教学设计，用活泼多样的方式进行精彩呈现，学生的学习兴趣非常浓厚，主动性极高，思维活动得到了充分的调动 . 2 教学过程 述评 2.1 演示实验 “ 魔术化 ” ，激发求知欲 演示实验一教师给学生展示如图 1 的实验装置 .问学生： “ 你们猜测一下，如果我轻轻的摇动横杆，挂在横杆下的 5 个摆球哪个振动的幅度将会最大？ ” 大多数学生认为摆长最短的摆球 1 振动的幅度最大，他们的解释是摆球 1 离摇动处最近 .也有部分学生认为其他摆球的振动幅度最大 . 教师不直接评论，给学生进行实验演示 .第一次演示时摆长最短的摆球的振动幅度最大，猜对的学生异常兴奋 .看着学生兴奋的样子，教师接着说： “ 你们真的猜对了吗？ ” 继续做第二、第三次实 验，却发现分别是摆球 5 和摆长最长的摆球 3 振幅最大了 .教师得意地说： “ 我有一种魔力，这些摆球都会听我的话，我想让谁振动最强都行 .你们想知道其中的奥秘吗？ ” 这是一个教材当中的演示实验，多数教师会照着教材上的方法给学生演示：让摆球 2 先振动，经过一段时间后会发现跟摆球 2 摆长相同的摆球 4 振幅最大 .接着教师解释其中的物理原理，提出共振的概念 .这样的做法没有给学生任何悬念，平淡无奇，提不起学生的兴趣 .利用同样的实验装置，这位教师的做法所产生的教学效果却完全不同，学生兴趣浓厚，好奇心和求知欲被充分地调动起来 . 2.2 演示实验 “ 主体化 ” ，提高参与度 探究受迫振动的频率和驱动力频率的定量关系是本节课的重点也是难点，教师给学生进行了如下的实验演示 . 演示实验二实验装置如图 2 所示，教师先把 “ 筛盘 ”下压后释放， “ 筛盘 ” 开始上下振动 .让学生们一起跟着 “ 筛盘 ” 的振动节奏数 “1 、 2、 3、 4、 ” ，感受 “ 筛盘 ” 自由振动的频率，建立固有频率的概念 . 接着问学生： “ 你们猜想一下，如果启动电动机，电动机通过偏心轮给 ” 筛盘 “ 驱动力作用， ” 筛盘 “ 振动的频率会发生变化吗？ ” 大多数学生认为振动频率由 “ 筛盘 ” 本身决定，跟驱动力频率无关 . 然后进行实验演示 .教师和全体学生一起配合，教师观察电动机的转动，同时口头数数 “1 、 2、 3、 4、 ”. 学生边听教师数，边观察 “ 筛盘 ” 的振动 .教师慢慢改变电动机的转速，用同样的方法进行了多次实验 . 最后，由学生总结看到的现象 .学生的发言很积极，主要的观点有： (1)驱动力的频率增大， “ 筛盘 ” 的振动频率也增大，可见受迫振动的频率不是由固有频率决定的 .(2)“ 筛盘 ” 的振动频率和驱动力的频率基本相同 .(3)驱动力频率逐渐增大时，振幅先增大后减小 .(4)当驱动力频率和固 有频率相同时， “ 筛盘 ” 的振幅最大 . 为了验证上述结论的普遍性，教师利用图 1 的实验装置再次进行实验 .教师问： “ 如果前面的结论具有普遍性，先让摆球 2 先开始振动，哪个球的振幅将会最大？说明理由 .”大多数的学生认为摆球 4 的振幅最大，因为它的固有频率和摆球 2 相同 .通过实验，观察到摆球 4 的振幅确实最大 .在此基础上建立 “ 共振 ” 的概念 . 在演示实验中，需要同时观测驱动力频率和 “ 筛盘 ”的振动频率并进行对比，难度较大，教师采用了巧妙的办法克服了这个难点 .那就是教师和学生相互合作，全体学生共同参与来完成 .同时 ，充分利用学生的多种感官进行实验观察，实验现象明显，感受深刻 .作为一个演示实验，虽然由教师来操作，但学生不是一个旁观者，而是实验的参与者，具体表现在： (1)由学生猜测实验现象，暴露学生的前概念 .(2)学生一边听教师 “ 数 ” 驱动力的频率，一边观察受迫振动的频率，学生对两个频率的关系感受非常深刻 .(3)实验后，由学生发表观点，在学生间的相互交流中逐渐完善对受迫振动频率的认识 . 2.3 演示实验 “ 生活化 ” ，探究变轻松 为什么当驱动力的频率和固有频率相同时，受迫振动的振幅最大呢？通过上述实验探究，学 生还是无法理解其中的物理原理 .教师运用演示实验引导学生探究其中的物理原理 . 演示实验三实验装置是如图 3，细绳悬挂一个小铁球 .要求多个学生上讲台演示，用嘴吹气的办法让小铁球摆动起来，看谁能让铁球摆得更高 .学生普遍会用持续用力的吹气办法让铁球摆动，效果不理想 . 此时，教师引导学生联想小时候荡秋千，当时爸爸妈妈是如何让孩子荡起来的 .学生们恍然大悟，有的学生提出要用周期性的力，顺势推动才能使秋千越摆越高 . 再次让学生进行实验，学生尝试用推秋千的方法吹动小铁球，多数学生能很快地将小铁球吹 得大幅摆动起来，实验取得了成功，赢得了全班热烈的掌声 . 接着，教师让成功的学生谈实验的感受，解释实验成功和失败的原因 .有的学生认为，周期性的吹气频率和摆的固有频率相同，所以振幅大 .有的学生则认识得更加深刻，认为当驱动力频率和摆的固有频率相同时，驱动力方向总是能和小铁球的运动方向一致，驱动力总是对球做正功，给小铁球提供的机械能最多 .有的学生还认为当驱动力周期和固有周期不相同时，驱动力有时会做负功，阻碍了小铁球运动 . 这个实验的 “ 生活化 ” 表现在通过回忆小时候 “ 荡秋千 ” 情景，启发学生如何实验， 实验过程的感觉就像妈妈推着孩子荡秋千，多数学生有着深刻的切身体会 .有的学生为了表达当时自己荡秋千时的情景，不由自主地用手比划着推的方法，使生活的体验和所学的知识建立起密切的联系 .当在讲台上进行实验演示的同学吹的方法不对时，其他同学会争先恐后地给他指出其中的问题所在，在这个过程中不少学生自主发现了吹气节奏不当造成实验失败的原因 不当的吹气会可能会阻碍铁球的运动！而这些对参与演示实验的学生感受尤其强烈 .这样的演示实验不仅能让学生深刻体会学以致用，还能让抽象、复杂的物理原理变得通俗、简单，更有利于学生的理解物理 原理 . 2.4 演示实验 “ 比赛化 ” ，学习更快乐 为了巩固学生对受迫振动和共振的理解，教师设计了一个演示实验作为课堂练习 . 演示实验四实验装置如图 4，通过手摇把手，带动凸轮转动，给弹簧提供驱动力，使弹簧振子振动 .教师布置的任务是：学生上讲台来比赛，看谁能让弹簧振子振动的幅度最大 .学生们争先恐后，跃跃欲试 . 有的学生上来后立即开始快速、用力地转动把手，弹簧振子振动幅度不大 . 有的学生先让弹簧振子自由振动，数数它振动的节奏 .然后按照这个节奏转动把手，发现弹簧振子振动 得非常强烈，实验取得了成功 . 教师让实验成功的学生解释这么做的物理原理 . 很多教师上这节课时也会采用这个实验装置，亲自动手验证共振条件 .但在本课当中却用此实验作为课堂练习，让学生自己想办法如何使弹簧振子振动的更强烈，并设计实验方案进行实验操作比赛，无疑会给学生更大的吸引力 .通过比赛的形式更能激发学生的主动思考，想办法运用所学的知识去解决新的问题，巩固了所学的知识，培养将所学知识进行实际运用的能力，感受物理知识的实际价值 .教学过程中学生踊跃参与，积极思考，效果很好 . 3 启示 演示实验相较学生分组实验，有着现象明显、成功率高、课堂效率高等优点，但也存在学生参与度不高、主体性不强等缺点 .在中学物理课堂教学过程中，演示实验和学生分组实验都很重要，但目标和作用有所不同，它们是互补而不是替代关系 .传统的演示实验是指密切配合物理课堂教学内容由教师操作并引导学生观察的实验教学方式 .上述生动的教学案例告诉我们，演示实验可以超越传统的意义，深入研究演示实验，赋予演示实验更丰富的内涵，让演示实验更能激起学生的学习兴趣，提高参与度，一定能产生更好的教学效果 . (1)注重演示实验的主体 性，让学生参与到演示实验中来 .学生参与演示实验的途径很多，如：参与演示实验的方案设计，参与实验器材的选择，参与实验操作，参与读取实验数据和数据的分析处理，参与实验结论的探讨和评价等等 .教师在演示实验中要充分信任学生，给学生参与实验的机会，不回避学生在实验过程中暴露出的问题，引导学生寻找失败的原因，获得了更丰富的课堂生成 . (2)提高演示实验的针对性，使之更有效地解决教学问题 .每一个演示实验都是为解决教学中的问题而设计的，在教学设计时教师要根据教学问题来选择和设计演示实验，明确演示实验的目标和作用， 在教学中发挥它应有的作用 . (3)开发创新型演示实验，让演示实验更丰富多彩 .所谓创新型实验，就是根据教学需要由教师自己开发的实验，突出实验的趣味性、创新性和探究性，或者在教材提供的实验基础上进行改进，弥补原实验的不足，使实验现象更加明显，效果更好 . (4)用活泼多样的方式展示演示实验，让实验更吸引人 .要发挥演示实验的艺术感染力，用魔术化、杂技化、生