第八章物理实验教学解析.ppt

第十章物理实验教学,名人名言导航：,中学生学习物理必须以观察和实验为基础，重点培养的是“做”科学，不是“读”科学。阎金铎,一、本章内容提要,1中学物理实验教学概述2物理实验主要内容、分类和作用3演示实验教学4学生分组实验教学5边教边实验及课外实验教学,二、本章应重点解决的问题,1、为什么中学物理教学必须以实验为基础？你认为中学物理教学怎样以实验为基础？2、在中学物理教学中怎样培养学生的实验能力？3、演示实验的基础要求有哪些？在演示中，怎样对学生的观察进行指导？4、边教边实验，适用于哪些教学内容？举一个案例，并写出具体办法？,81中学物理实验教学概述,一、进行物理实验教学的迫切性及意义二、中学物理教学必须以实验为基础,一、进行物理实验教学的迫切性及意义,1迫切性（1）从当前中学物理教学的状态看从教学思想上，确立中学物理教学必须以实验为基础。从现行教材安排的安排数量上，学生分组实验及随堂实验又进一步增加从实验教学的形式上，边讲边实验得到提倡从实验范围上已从第一课堂扩展到第二课堂。,（2）从对物理教师的基本要求上看不做实验的教师不是称职的教师，实验做得不好的教师不是合格的教师。在对课堂实验教学的要求上，不做实验的教学是没有完成教学任务的教学。做好实验是理科教师的一项基本功，掌握实验仪器的使用保养及维护是教师的必备能力。做实验不在于仪器多，而在于实验的成功率和解决问题的深刻性。,2实验在中学物理教学中的意义实验在中学物理教学中它既是手段又是教学目的。存在的问题：脱离经济和社会发展、过分强调“备”和“算”（第二数学）具体示例图见下页。,实验教学的意义,手段,知识基础,获得感性知识,目的,学习实验知识,培养科学素养,训练实验技能,懂得基本研究方法,能力基础,二、中学物理教学必须以实验为基础,1、为什么要以实验为基础（1）从物理学科的性质看物理学的发展离不开物理实验，物理学的大厦是建立在实验的基础上的，中学物理教学如果离开实验也就成了空中楼阁，完全违反了中学物理的教学规律。,（2）从教学目标的角度看（中学物理教学的作用）通过实验能明确研究对象，提供感性材料，创设物理环境，为讲授基础知识服务。通过实验能培养学生的实验能力、科学方法和作风以及良好的道德品质。通过实验能培养学生的学习兴趣和激发学好物理的愿望。物理教学实验系统地搬上讲台，只有百年左右的历史。1884年美国密执安大学教授瓦德通过调查提出中学基本物理实验题目单（45个实验）近几十年来我国的实验教学也有较大的发展,（3）从学生学习的心理方面看生动形象，易于做成、富有操作和探索因素，所用器材比较简单，有的还可以自制解决，不会给学生以神秘感。实验中的知识和技能于日常生活联系密切。学生富有上进心和探索精神“好奇、好动、好胜”是他们的天性，实验正好适合学生的生理心理特征，另外，学生的学习兴趣常常决定着未来社会需要，实验特征也正好符合这一心理特征从生活走向物理，从物理走向社会。,2、中学物理教学怎样实现以实验为基础（1）确保实验自身体系的完整例：九年义务教育大纲规定：初中物理演示实验119个，学生分组实验19个、小实验30多个、实验性实验20多个。高中课程规定：演示实验92个、学生实验22个、研究课题17个。评价是否以实验为基础看是否确保实验自身体系的完整。在部分地方存在“做实验不如讲实验，讲实验不如背实验”，数量不足、质量不高严重影响对学生的全面训练和智能的培养。,（2）将实验教学贯穿到整个教学过程中例：讲授、讨论、习题、复习中都穿插物理实验，使教学内容更加充实、生动形象，学生爱学，教学效果好。如若把实验引入到课外活动和实验成绩的考核上，活跃了学生的课余生活，促进学生更加注重实验教学。,（3）认真培养学生的学习兴趣例：在讲热传导时，做“火烧金鱼实验”学生对实验结果会感到惊愕，这就是无意注意,这个无意注意是在有意注意的作用下产生的。学生对出乎意料而终生难忘的事实，自然萌发出试一试，要弄个水落石出的愿望，这就从无意注意向“有意注意”转化，即把一般的兴趣提高到学习愿望和动力的高度。,（4）重视科学方法与作风的培养例：讲授压强概念用“压力小桌”实验，先控制F一定，S变化；S一定、F变化，进而总结出PF/S。再如欧姆定律、凸透镜成像规律，用实验归纳法进行教学，学生一旦掌握了这一方法，就是用它更好地认识世界。实验中经常会出现一些异常现象或遇到一些困难，就要有解决问题克服困难的科学态度。（5）切实培养学生实验能力,82中学物理实验的分类和作用,一、中学物理实验的分类二、各类实验的特点和作用,一、中学物理实验的分类,1、演示实验2、学生分组实验3、边教（学）边实验4、课外实验,二、各类实验的特点和作用,1演示实验的特点和作用（1）特点基本上是教师操作表演、学生观察由于时间、空间的限制，一般只作定性实验紧密配合教学，把复杂的问题简明化，抽象的问题形象化，使学生易于理解掌握。,（2）作用引入新课的演示，激发学生的求知欲望例：导体和绝缘体将铅笔芯、硬币、橡皮接入电路，观察电珠是否发光。这样引入课题，直观生动，学生对导体，绝缘体的认识深刻而自然。引人入胜，发人深思。,提供必要的感性材料建立概念规律例：牛顿第一定律将小车、毛巾、木板、玻璃，观察其效果。使学生获得丰富的感性材料知识，形成鲜明的印象，为学生建立正确的概念，认识规律奠定基础。,进行观察和思维训练，巩固、深化、拓宽物理知识演示。例：为了加深对浮力产生原因的理解可演示“浮体沉而不浮”的实验。这类演示实验一般再讲授新课后进行，其目的在于加深理解，强化记忆。在原有实验得基础上，变换一些条件，以利扩展与推广。,应用物理知识的演示这类实验可在讲课之后也可在复习课中演示，其目的在于让学生运用所学知识，解释实验现象，培养学生理论联系实际、分析问题解决问题得能力。,提供示范为学生训练实验技能创造条件示范作用表现在两个方面：一是通过演示实验介绍学生将要使用和进行实验的方法步骤、技能；二是通过操作过程中实事求是的科学态度、严肃认真一丝不苟的作风的影响、潜移默化地培养学生良好的作风习惯。,2学生分组实验的特点和作用（1）研究性（探索性）或验证性学生实验例：测物质的密度，研究电磁感应现象的实验；验证机械能守恒定律，验证玻玛定律。探索性是从个别到一般，实验在前、实验结论在后，而验证性实验是推理在前、实验验证在后。,探索性实验要求学生自己去发现，因此学生的积极性比较高，能够较好地激发学生通过手脑并用，探索知识欲望和培养观察、归纳、概括能力。验证性实验使学生更好地理解知识的内在联系，认识理论的能动作用，培养推理验证分析能力。,（2）测定物理量和物理常数的学生实验例：利用自由落体的规律测g、利用欧姆定律以“伏安法测电阻”，测物质的密度。这类实验可帮助学生理解物理概念和物理量的意义，学会应用物理规律、训练基本实验技能，并学习间接测量的巧妙方法。,（3）基本仪器使用训练性和装配技术训练性的学生实验例：万用电表的使用，练习使用打点计时器、示波器的实验。学生分组实验其主要特征是学生的独立实践活动，这种活动有系统统一的要求，并在实验室内完成。教师的演示实验看成是带路的向导，但单靠向导的带路往往达不到独立认路的目的。只有在自己实践的基础上，才能在设有向导时辨认前进的方向。在这种意义上，学生分组实验是任何其它的教学手段和方法所不能替代的。,3、边教边实验的特点和作用其优点：（1）由于让学生通过自己动手来学习知识，而不是看教师演示，有利于克服课堂教学“满堂灌“的现象。（2）利用扩大师生的信息交流、在教师的主导作用下发挥学生的主体作用。（3）这类实验小型灵活、运用简便，可提供更多的机会来培养学生的实验技能和训练科学方法。广泛性、参与性、高效性、先进性、新颖性,4、课外实验的特点和作用这类实验在很多情况下是靠学生自己找器材，自己设计、自己制作，自己独立做实验得出结论，对学生是很好的锻炼。便于理论联系实际，开发学生的智力，提高学生学习物理的兴趣都非常有效。这类实验侧重于两个方面：一是密切结合教学，布置学生自己去完成课本上的小实验和试验性作业；二是结合教学需要让学生自制仪器。从某种意义上讲，它是带有边缘性和综合性的实验，是其它教学实验所不能替代的。,83演示实验教学,一、演示实验教学二、演示实验教学中的观察指导,一、演示实验教学,1做好演示式样教学的基本要求（1）要有明确的目的例：平抛和斜抛可供选择的实验：抛粉笔头、三球相撞、水流喷射等的要求。有无必要演示、选择什么样的演示，怎样进行演示，都必须首先从具体的目的出发。,（2）要明显直观演示现象要明显可见度要大，仪器的尺寸要足够大，测量仪表的刻度线要适当粗。声、光观察物体与背景的对比度要强，过程中的变化要显著。必要时，可借助投影、机械放大、光杠杆、放大电路等手段增强现象的明显性。另外，应排除干扰：物的干扰、声的干扰、影的干扰、味的干扰。,仪器简单、过程透明仪器结构简单、操作简单、过程明了，其目的在于突出观察的物理现象和过程，降低无关因素的干扰特别是在一些为建立、巩固物理概念的定性演示实验中，没有必要选择精密复杂的实验装置。能用最简单的装置演示最复杂的现象，揭示最复杂的问题，是最好的仪器。,视听感观并用,调动学生各部分感观的协调作用比用单一渠道要好。“在接受知识方面单靠听觉一般只能记住15左右；单靠视觉，从图像获得知识只能记住25左右；如果两者结合起来可记住65左右。”,（3）要安全、可靠做好充分的准备工作A深入钻研教材，配合教学重点难点选择实验或挂图，确定演示实验的目的。B做好课前的预试，对所用仪器实验的所取得的数据要做好记录，反复实验几次，切不可凑合。备好易损的备件。,C实验必须亲自准备、装箱（盒），不能拿别人准备的东西上课做实验（不熟悉具体情况往往出错），自己准备好的东西也不要让别人乱动，以免打乱了自己的实验。D做好实验的解说工作，密切配合教材，突出实验中的要点，向学生提出所要观察的内容。解说要准确，语言要简练，有启发性，合理利用板书、板画和挂图。,课堂演示时必须确保安全例如：需要用到220V或380V市电的实验、高压感应圈、水银的实验，一定要教师亲自操作做到万无一失。静电实验时，天气的湿干条件、绝缘材料的问题演示时，教师必须按照安全操作规程去做，认真仔细，确保人身安全和仪器设备的安全。,正确对待课堂演示中的失误，切忌弄虚作假由于种种原因，课堂演示时出一点问题是可能的。出了问题，一定要镇静，保持清醒的头脑，尽可能把故障排除掉；二是实事求是，避免手足无措，忌用“仪器不行”搪塞或编制假数据。,（4）要有启发性例：弹性碰撞用两个等质量的小球做成两个双线摆，两球反复碰撞，动静交替。面对这一有趣的情景，问题油然而生。演示中的启发性，首先在于以趣激疑，变抽象为形象。使学生更好地认识客观规律、发展能力，培养兴趣。在设计和编制演示程序时，必须在启发性上下功夫。,二、演示实验教学中的观察指导,1、明确观察目的，做好观察的思想准备演示前一定要让学生明确为什么要做这个实验，将演示目的、所用器材、实验过程、观察目标等都要交代的十分清楚。,例：自感现象演示须让学生带着“如果线圈自身电流发生变化，那么线圈自身是否也会产生感生电动势？”的问题。并认识感生演示电路的特点，才能把观察的注意力集中到接通电路瞬间所发生的现象上。草率从事是新教师在演示教学中常犯的毛病。切忌学生还没有思想准备就进行实验。,2、突出观察重点，排除无关因素的干扰例：断路自感现象的演示3、从整体到局部，再从局部到整体，培养观察思路。例：圆锥上滚实验意料之外的现象，圆锥沿斜面向上（低端的重心位置最高）观察的全面性是客观反映事物属性的前提，利用演示实验培养学生正确的观察思路。,4.纵横对比，把握事物特征（1）纵向对比例：用验电器和锌版演示光电效应现象（2）横向对比例：浮力大小的演示,（3）正、反向对比例：振动产生的条件：用一般弹簧或保险丝演示其条件，一是回复力及弹簧的条件有关。在演示教学中应十分重视观察指导，一是演示本身能吸引学生的观察注意；二是教师在演示过程中及时指导，教给观察方法。演示过程中要指导学生看清主要现象，并引导学生认真观察思考、认识现象的本质和现象之间的联系从而得出结论。,8.4学生分组实验教学,一、学生分组实验的教学目的与要求二、学生组实验技能训练的教学目的三、学生分组实验的一般过程和教学要求四、学生分组实验的教法,一、学生分组实验的教学目的与要求,1.锻炼性（最基本的要求）（1）操作与观察的锻炼类型单纯性操作实验：例：用米尺测量长度、用天平称物体质量以观察物理过程为主要目的定性实验例：研究弹簧秤的刻度研究液体压强和深度的关系,以定量测量为主要特点的定量实验例：测定物质的密度每一类型的实验中的锻炼性并不是单一的，实验中，要尽力挖掘其中的锻炼因素。,2.探索性（1）在知识方面：从实验中总结出什么规律或者在验证什么规律都应有明确的目的，使实验成为获得知识的手段而不是可有可无的附加环节。（2）在能力方面从实验中采用什么样的实验方法达到探索目的。,3.计量性（1）分析某实验中产生误差的原因。（2）分析某实验中减少误差的方法（3）根据实验所用的仪器的精密度，计算实验误差范围。（4）研究该实验中数据处理的方法。4.安全性,二、学生组实验技能训练的教学目的,1.逐步学会自学实验讲义2.逐步养成正确认识基本量具、仪表的习惯,3.逐步养成良好的操作规范,进行正确的实验操作的。（1）熟悉仪器装置（2）仪器的预备性调整（3）启动工作和观察记录（4）实验结束后的收尾工作4.逐步掌握实验操作的规范动作5.学会正确测量读数和处理数据6.学会写实验报告,三、学生分组实验的一般过程和教学要求,1.准备阶段及其要求明确实验目的，理解实验原理、方法，认识实验仪器，作为操作记录的准备工作，其核心是理解实验方案。2.操作阶段及其要求安装和调整仪器，操作控制实验条件的变化，观察测量，取得必要的数据；排除可能出现的故障，做到手脑并用。3.总结阶段及其要求处理数据，分析结果及其完成实验报告。,【物理实验的基本流程】,目的,原理,方案,结论,实施,“最美丽”的十大物理实验之一,卡文迪许扭秤实验,M,m,【卡文迪许扭秤实验原理图】,四、学生分组实验的教法,1.明确实验目的找出重点内容（1）明确目的课堂上一般只简单写出了要达到的知识性目的，其它目的则要统筹安排。（2）钻研教材、确定重点内容例：长度测量初中阶段：直尺、卷尺和辅助工具高中阶段：直尺、卷尺、游标卡尺、螺旋测微器,（3）抓好起点实验课重视一把尺的教学以大量小法、以直代曲（4）亲自动手摸索实验规律（5）选择教法、改善教学效果边讲边做、先讲后做、先做后讲、只做不讲不管使用哪种形式都必须以学生活动为主都要由学生自己得出实验结论，教师的作用主要是组织指导。,（6）研究实验结论加深对知识的理解需注意深化实验结论不可没有，也不可要求过高，要因材施教，选择适当的时机，完成这种深化。,学生分组实验是学生在教师指导下独立操作的课堂教学过程，教师应当根据课标的要求，有计划地系统地训练学生的实验技能和良好的习惯。实验中学生是演员、教师是导演，学生能力的发展、技能的形成，学生的主观因素是重要的，但是教师的主导作用更是不可忽视的，只有双方努力才能收到预期的效果。,8.5边教边实验及课外实验教学,一、该类实验的特点二、做好该类实验应注意的几点三、课外实验四、物理实验教学改革动向,一、该类实验的特点,广泛性、参与性、高效性、先进性、新颖性。,二、做好该类实验应注意的几点,1.要认真选择教学内容（1）对一般仪器的构造和使用的讲解例：物理天平、温度计、量热器及新式的常用仪器等。（2）适用学生动手动脑去探索的物理概念和规律,（3）可见度不高的重点、难点演示实验例：磁力线的分布等。（4）学生易于产生似是而非认识的内容例：物体浸入水中越深浮力越大冰水混合物的温度低于零度,2.课题的选择（1）课本上的设计性实验的有关内容（2）学生分组实验中的验证性实验3.应注意的几个问题（1）选择规模不要过大（2）所用仪器不要太复杂（3）操作技术的要求不要太高（4）时间不宜过长（5）实验的危险性要小,（6）实验的成功率要高这样会使学生感到亲切、有趣、实验的效果自然会好。另外，要充分估计到课堂上可能发生的各种情况，以便加强指导控制，使学生能够有秩序活泼主动地学习（7）要灵活运用教学形式该类实验适用的教学内容比较广泛，因而教学方式方法也是比较广泛灵活，在具体运用中要以实际出发，考虑到不同的内容不同的条件进行灵活运用。,三、课外实验,课外实验是物理教学的一种有效的补充形式，在培养学生独立工作能力和创造能力方面具有重要作用。1.课外实验应具备的条件（1）内容有意义通过实验可以观察到有关的物理现象或解决有关的物理问题。例如菜刀上的力的知识（2）实验方法一般比较简单、不需要特殊仪器或者用自制的简单仪器即可进行。,（3）实验过程必须安全例：不要布置学生在课外用交流电进行实验以免发生事故。（4）要统一要求和因材施教相结合取材容易、观察方便的实验可对全班学生作统一要求，难度较大或需特殊器材的实验可要求少数有条件的学生去做，再由他们将课外实验结果向全班同学报告，达到交流学习的目的。,4.内容的组织安排（1）引导学生重视课本上的课题研究（2）选择有趣味性并与学生生活接近的实验内容。（3）选择能与课堂教学密切配合的实验内容。（4）要注意就地取材，因陋就简、易于解决。4.课外实验发展动态,加强物理实验是物理教学的永恒课题,加强物理实验是我国物理教学的历来主张。物理新课程倡导科学探究的教学思想，因为加强科学探究对培养学生的科学素养特别是创新的意识和能力具有重要的意义。物理实验作为物理科学探究的重要思想和方法，在新课程的教学中占有重要的地位。如果在物理新课程的实施中忽视了物理实验，那就意味着倒退。新的课程要求重视物理实验，还要加强物理实验的创新。,继承中的发展,多少年来，不少物理教育工作者和第一线