王卫 许晓林 初中物理实验资源开发利用与实验教学评价.ppt

初中物理实验资源开发利用与实验教学评价,湖北省初中课题组执笔：王卫许晓林,物理实验资源的开发利用与实验教学评价是物理实验教学非常重要的两个方面,是落实实验教学目标和提高实验教学效果的重要保证。我省在初中物理实验资源的开发利用与实验教学评价方面做了一些探索,不足之处敬请各位专家和同仁批评指正。,一、初中物理实验资源的开发利用,教学实践证明，要全面有效实施新课程，必须大力进行课程资源开发，才能满足教学需要。而对于初中物理教学而言，实验资源的合理开发利用显得尤为重要。如何有效的开发利用物理实验资源？我们在以下几个方面进行了尝试，并取得了一定的效果。,（一）合理有效利用实验室资源（二）尽量开发生活中的物理资源（三）合理开发利用影像资源,1.改进实验装置、实验方案和实验手段,科学选用实验器材。,（1）有一些教学内容,尽管教材中没有规定做实验,为了帮助学生理解这些内容的物理原理,可设计一些操作方法简单易行的实验来辅助教学；（2）对有些难以理解的物理概念或基础理论,除了教材中规定的实验外，还可设计一些新实验来帮助教学；（3）若条件许可,也可以把一些“演示实验”、“想想做做”、“想想议议”等改为学生探究实验.,如测量大气压数值的实验中，人教版教材是用弹簧测力计往上拉吸盘，而很多学校缺少大量程的弹簧测力计，这时就可以设计成步骤如下的实验：,将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光滑水平的玻璃板上，挤出塑料吸盘内的空气,测出吸盘的直径；将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上；用小勺轻轻地向小桶内加沙，直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板,用测力计测出这时小桶和沙的重力。这样，不仅同样达到了实验目的，而且减小了实验误差,同时所用器材都是学生身边常见的器具，更符合课程标准的要求。,2.向学生开放实验室，扩大实验室器材的使用效率。,目前实验室的封闭式管理，已不能适应新课程实施的需要,要尽快改变这种状况。改变这种状况的办法是发挥实验室课程资源的效益，进一步充实仪器设备；改变使用的模式；按照课程标准关于科学探究的要求，学校实验室除了满足正常的实验教学需要，还应定期向学生开放。向学生开放实验室，可以从以下几个方面去培养指导学生。,（1）指导学生开展课题研究,让学习成绩较好、动手能力强的部分学生组成课题组，选取学生感兴趣的课题，充分利用物理实验室的常用仪器与设备进行课题研究，让学生熟悉并接触各种实验仪器和设备，提高学生选择和使用恰当的仪器和器材进行科学探究的能力。,（2）完成小实验、小制作,利用实验室的仪器完成课本上的小实验、小制作。如:自制指南针；水果电池等。,（3）学生进行自己感兴趣的实验,学生选择适宜的时间到实验室对书本上的实验进行改进；学生将自己的一些设想付诸实践，包括小制作、小发明、小创造等；,学生根据不同的探究课题做不同的实验,在具备一定技术设备前提下,允许对常规实验仪器作适当的组合、改造等。这样可大大拓展常规实验教学的领域，丰富实验教学的课程资源。,就目前而言，在经济条件制约下，很多实验器材不能按教材的要求配置齐全，特别是广大乡村中学,实验器材更是缺乏，因此我省广大农村物理教师想方设法地开发物理实验资源，引导学生开展科学探究活动，倡导、组织学生直接利用或适当改制身边物品和器具、废弃物品作为实验器材。还可以充分利用这些指导学生建立家庭小实验室，补充学生课外探究活动器材的不足。实验器材由学生随着教学内容的进展，同步制作补充。教师可以指导学生自制如：透明的一次性饮料杯，借助量筒和水标上刻度可做成量杯；用天平称出大小不等的石子质量，并标在它们身上就可当作钩码等。从而知道学生进行各类小实验和课后实验活动。具体的做法是：,1.利用日常用品开发实验资源,用日常用品做实验，具有简便、生动、形象、原理单一，贴近生活等优点。在日常生活中，可以做实验的物品比比皆是，大到电冰箱、小到缝衣针都是可以利用的实验资源，通过教师巧妙设计，就能发挥生活用品的作用，从而利用它们来创设物理教学情景，启发学生思维，激发学生的学习主动性和积极性。,案例1：手机或蜂鸣器,利用手机、蜂鸣器、暖水瓶等日常用品来演示声音的传播。将手机先后放在桌子上、玻璃瓶中，再将放入玻璃瓶中的手机悬浮在水槽中，演示声音可以在气体、固体、液体中传播。将蜂鸣器用塑料袋包扎好，打开蜂鸣器，听到声音，说明空气可以传声，将蜂鸣器放入空的暖水瓶中，塞紧瓶塞，声音消失，介绍暖水瓶的结构，引导学生分析出暖水瓶保温是因为它的夹层是真空，(若备有一个外层损坏的瓶胆展示，效果会更好)，从而得出声音在真空中不能传播。,案例2：酒瓶,用装水的瓷碗或者酒瓶演示音调的高低与物体振动频率的关系。用几个瓷碗或者酒瓶装上不同质量的水,用筷子敲击发出不同的音调，演示后引导学生分析现象，得出音调的高低取决于物体振动的频率,频率越高，音调就越高。频率越低，音调就越低。酒瓶盛水：演示凸透镜的功能,案例3：铅笔,两手指压住一端削尖的铅笔两端，可验证压强与受力面积的关系；手压铅笔，手指感到疼痛，可验证力的作用是相互的；手握铅笔，使之竖直静止，可验证摩擦力存在说明二力平衡；铅笔在光的照射下出现影子，说明光的直线传播；将铅笔横放在手指上，使之水平静止，可找出铅笔的重心位置。,更多案例:,用塑料笔杆、直尺演示摩擦起电现象；用皮碗、塑料吸盘挂钩模拟马德堡半球演示大气压强；用高压锅做力、热学实验；用注射器、热水袋、玻璃杯、硬纸片、水等物品可以探究大气压强的存在；用玩具激光发射器可作平行光源；,用玩具小车可做惯性实验；用小平面镜、玻璃杯、小勺子等物品可以演示光的反射、折射等现象；用乒乓球、漏斗可以演示浮力产生的原因,2.利用食品开发实验资源,食品是我们赖以生存的物质，利用生活中的食品可以做很多物理实验,且实验材料经济、易得、易取,实验现象生动、明了，它能使学生感受到物理知识就存在于我们的生活中，从而激发学生强烈的学习兴趣和求知欲。,案例4:鸡蛋的妙用,（1）探究物体沉浮的条件。将一只鸡蛋放入浓盐水中，然后缓缓倒入清水稀释、搅拌，随着盐水的不断稀释，鸡蛋排开液体的体积随着增大，由漂浮状态慢慢变成悬浮状态，最终沉入杯底。这说明浸在液体中物体的上浮和下沉，决定于它所受浮力和重力的大小。鸡蛋很容易找到，若引导学生利用鸡蛋做实验，既可说明物理道理，又可提高学生的学习兴趣。,（2）验证大气压存在：广口瓶吞、吐鸡蛋；（3）说明热胀冷缩的性质：把煮熟的蛋立即放入冷水中；（4）演示惯性现象；（5）趣味实验:不怕压力的鸡蛋等等。据统计，利用鸡蛋可以做十多个物理实验。,更多案例:,利用冰块(替代海波)探究固体的熔化,实验既简单又易做，对环境也无污染，而且可以让学生把实验带回家做，变课堂实验为家庭小实验；用马铃薯、苹果、西红柿等食品做水果电池；米、小塑料瓶、筷子通过“筷子提米”演示摩擦力；,3.利用废旧物品开发实验资源,利用废旧物品进行实验探究活动的优点：化废为宝；环保；拉近物理学与生活的距离；增加了学生动手的机会，更有利于学生动脑、动手，培养学生的实验技能及创新能力；增强物理的亲和力。,案例5：易拉罐,用易拉罐证明大气压的存在：取一个空的易拉罐，在里面装少量水，放在酒精灯上加热至沸腾，然后用面团迅速堵住它的开口，让学生仔细观察随着劈劈啪啪的响声易拉罐变瘪的现象，然后可以引导学生思考：易拉罐为什么会变瘪，这是什么对它发生的作用呢？此实验器材易得，操作简单易行，演示效果好，不仅演示了大气压的存在，还可观察出大气压很大.,案例6：饮料瓶,利用废弃的饮料瓶能做很多实验：探究液体压强；物体的沉浮；制作滑轮等实验；证明大气压的存在；制作量杯；制作水火箭；,案例7：旧注射器,1.粗测大气压强数值：水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数。用刻度尺测出活塞的横截面积,粗略测出大气压强的数值。,2.演示大气压存在；3.潜水艇原理实验；4.浮力实验；5.连通器原理；,更多案例：,废旧自行车上的零件：演示摩擦力、杠杆；酒瓶底：凸透镜；薄塑料袋：孔明灯；旧灯泡：电阻大小与什么因素有关、焦耳定律、凹面镜等；废报纸、包装用的塑料泡沫,4.利用人体感官开发实验资源,新课程强调体验性目标的达成。利用人体的感官在学习活动中进行真实体验，不仅经济、实用，而且有效,它让学生多感官、多角度地参与探究活动，能使学生全身心地投入到学习中，充分发挥学生学习的主动性，可以极大地激发学生的学习兴趣和学习热情，对学生形成终身学习和探究愿望，必将产生积极的影响。,例如：学生用手拍桌面，手会感到痛，从而体验“力的作用是相互的”；找一支一端削尖的铅笔，让学生将铅笔的两端夹在两个手指之间，手指施加相同的力时，从而感受到不同的压强大小；双掌摩擦，感受摩擦生热现象；鼻子闻气味来理解扩散现象；跑步的过程中突然叫“停”来感受惯性现象等等。,总之，上述实验资源都来源于学生的生活，经济实用，容易取得，用来设计物理实验，现象明显，形象生动，趣味性浓，简便易做，不仅可以使学生对物理现象获得具体生动的感性认识，加深对概念和规律的理解，而且还具有情感教育的重要价值，使学生深刻的感受到物理知识就存在于生活之中，它非常亲切、有趣、有用，并使学生养成主动利用身边的物品进行科学探究的意识和习惯，培养学生乐于探究生活中的物理道理的愿望和态度。,物理教师由于专业的优势,率先走在课件制作的前沿,各种物理实验被制成课件，使复杂、漫长和瞬间变化的物理实验过程变得有序和可控，从而加深了学生对知识的理解和掌握。多媒体课件以其强大的表现力、感染力和吸引力,通过形、声、光、色的传播，对优化实验教学过程、强化实验教学效果有积极的影响。,影像资源应用的主要方面有：,一些抽象的理想实验(如说明牛顿第一定律的伽俐略理想实验)；学生生活中难以观察现象的实验(如天体的运动、磁感线的空间分布等)；现实生活中难以完成的实验(如核爆炸、核反应堆等)有危害、危险的实验（如托里拆利实验）有的也可以先进行实验给学生提供一个感性认识基础，然后，适时切入课件，对实验进行模拟，引导学生对实验现象进行分析和抽象。,需要注意的是，在物理实验教学中，实验的基础地位不容置疑，课件模拟实验只能作为物理实验过程的再现、概括、补充或模拟，是学生学习、认知的辅助工具。用课件来取代物理实验是不可取的！,二、初中物理实验教学评价,实验教学在新课程如此重要，如何评价实验教学、评价学生的实验能力，可以说是当前教学评价研究的重要课题之一。,传统的实验教学评价存在的主要问题是：,重视纸笔测试，忽视学生的现场操作；纸笔测试中也只重视让学生死记一些实验现象或步骤，缺乏实验过程评价，导致黑板讲实验、学生背实验的现象严重。针对以上问题，我们在这方面进行了以下探索。,（一）建立科学的评价目标（二）确定科学的评价内容（三）选择恰当有效的评价方式,具体目标如下：,1.认知领域目标：通过实验能掌握相应的实验知识，并将之迁移运用。2.技能领域目标：使学生初步掌握实验的基本过程和方法；会选择仪器、设计步骤；会按照实验要求，正确、安全地进行实验操作；会观察对象、设计表格、记录数据、得出结论；会排除实验故障；实验完毕会对实验器材整理复原等。能对实验提出改进意见，设计新的实验，能进行误差分析等。3.情感领域目标：有通过实验来研究和学习物理的兴趣和热情，有崇尚科学、实事求是的科学态度，有坚韧不拔意志品格等。,1.设计思想的表述。2.实验器材的选取。3.实验步骤的设计。4.实验操作的规范程度。5.实验数据处理和结论分析。6.实验误差的分析和实验方法的研究。,不同的物理实验具有不同的评价功能，如有的实验，可以测量学生的实验操作能力、设计实验进行探究性学习的能力；有的实验可以评价学生资料分析、调查、观察、实验和制作活动，可以测量学生的思维能力、动手制作能力；有的实验可以评价学生的调查和搜集资料的活动，可以测量学生获取信息的能力、分析信息的能力、实践能力等。所以不同的实验内容具有不同的评价目标，不同的实验也应有不同的评价方式。,1.纸笔测试,优点：容易编制；覆盖面广；操作简单；题型多样：选择题、填空题、识图作图题、实验设计题、简答题都可以。缺点：不能全面反映学生实际操作技能水平。,命题要点：注重试题的效度，防止评价效果与实验教学实际相脱离；注重对操作过程、实验设计等方面的考查。,案例8：,如图是探究凸透镜成像规律的装置图，当蜡烛从P点左侧向F点移动时，调节光屏的位置,能观察到光屏上烛焰的像逐渐（填变大、变小或不变）;当蜡烛移动到F点与O点之间时，在光屏上就看不到烛焰的实像了，这时，怎样观察蜡烛的虚像？说出你的方法：。,第1问得分率0.752，第2问得分率0.20,分析：第1问和第2问考查的都是实验观察过程，学生只要认真观察了就能答对，但考试结果如上所示。两问的差距为什么如此之大呢？主要原因：第1问有很多学生是靠直接记忆实验结论答出来的，而不是真正观察到了现象。而第2问教材上没有给出明确的结论，学生只有真正在实验过程中认真观察了才能答出来。所以第2问更能考查出学生的观察能力。,案例9：,在探究凸透镜成像规律的实验中:（1）实验需要知道凸透镜的焦距大约多少，如果没有太阳光，怎样利用白炽灯粗略地测量出焦距？说出你的办法（2）某同学在做实验时，先把蜡焰放在较远处，使物距大于2倍焦距，测出物距，然后移动凸透镜，观察光屏上成清晰的像时，测出像距，并记录像的大小、正倒和虚实。请问他的操作方法正确吗？为什么？,第1问得分率0.642，第2问得分率0.51,分析：此题主要考查学生正确的操作能力，学生是不是认真做了实验。考试结果如上所示，两问的得分率都不高，这反映出课堂教学学生实验操作过程不落实，最基本的正确操作都不会，死记硬背结论。所以此题的效度非常好。,案例10：,小明在探究光的反射规律时想，只要把光照到镜子上，观察它的反射现象再进行总结就行了。他边想边做。可问题出来了：光的路径看不到，探究无法进行。回忆你做实验时的情景，你是怎样将光路显示出来的？写出你的做法。,分析：此题主要考查学生在实验操作过程中的操作过程和解决实际问题的能力，学生如果没有做过这个实验，只记住了反射定律是很难答对的。所以，对于实验操作题的考查，应该注重对学生实验过程的考查，尽量减小考查实验结论的试题。,2.实验操作评价,它是由教师根据操作领域的教学目标进行命题，学生按照试题要求进行操作测量。在操作过程中，教师进行观察辅以口试，同时依据评分标准严格记录评定成绩。优点：注意到了实验考试的特殊性，实践性强，科学合理。能较全面考核、评价学生实验操作技能。缺点：工作量大；易受仪器