浅谈新课标下高中物理实验探究教学

1、新课程标准下高中物理实验探究教学的探讨以摩擦力教学为例陈鹏苏南一中邮编734400关键词：新课程标准下高中物理实验教学设计中的摩擦力摘要：课程标准指出，教材的大部分模块主要是探究教材中涉及的科学规律，强调观察实验、抽象思维和数学方法的结合是物理科学探究的基本方法。郑文：新课程改革以来，科学探究在课堂教学中一直是一个备受关注的问题。在教育部制定的普通高中物理课程标准中，科学探究不仅是一种教学方法，也是内容标准的一个组成部分。在科学探究和物理实验能力的要求中，列出了“科学探究要素”和“科学探究和物理实验能力的基本要求”，突出了物理实验的意义和作用。课程标准指出，教材的大部分模块主要是探究教材中涉及

2、的科学规律，强调观察实验、抽象思维和数学方法的结合是物理科学探究的基本方法。从教学实践来看，物理教师在课堂教学中实施“科学探究”教学有两个关键问题值得关注：一是探究教学的教学设计；二是课堂教学中的具体操作和课堂控制。要完成科学探究的教学设计，首先必须对“科学探究”有一个清晰的认识。在普通高中物理课程标准中，对“科学探究”的概念和含义没有明确的解释，但列出了科学探究的要素、能力的基本要求和科学探究的基本方法。因此，我们看到了许多对“科学探究”的不同解释，物理教师在实施科学探究的过程中也确实存在一些困惑。在“科学课程”中，“基于证据的解释”被实施，这是初中的情况。在高中物理课程中，科学解释要求运用

3、更多的科学知识、逻辑证据和规律、定理、理论和模型等深入分析，更清晰地展示逻辑、证据、物理规律和理论知识之间的关系。例如，摩擦定律被用来解释和计算相关问题，而滑动摩擦定律则由摩擦机制来解释。也就是说，在物理课程中，对科学解释提出了更高的要求，即解释物理现象和过程、物理规律和物理规律模型。因此，高中物理课程中的科学探究包括两个不同的方向：一是指向事实，即从观察和实验中获得的事实，为解释(或规律)提供事实依据；二是指向理论或概念框架体系。一方面，物理定律是普遍的，它涵盖了一些相关的事实并能解释这些事实；另一方面，物理定律有真理，而这些事实是物理定律的证实或检验。此外，物理定律是物理知识体系的一个组成

4、部分，物理定理是理论推导的结果，需要用事实证据来检验。实验定律来源于对事实的概括和归纳，这些事实应该由事实来检验，由理论模型来解释，因此物理定律具有必然性和真实性。只有这样，物理科学探究才能显示逻辑、证据和知识之间的关系。基于上述观点，物理规律教学中的实验探究不能简单地看作是“把验证性实验变成探究性实验”的问题，也不能把实验结果看作是探究的最后一步。相反，我们应该把实验结果和数据作为证据，用证据和逻辑来分析、推理和交流，从而获得物理规律和解释问题。滑动摩擦实验应该如何设计？首先，要明确实验探究的学习任务和目标。学生在初中学习了滑动摩擦，并进行了关于滑动摩擦的探究实验。通过实验，学生已经知道摩擦

5、力与正压和接触面的粗糙度有关。高中教学实验的任务是找出它们之间的数量关系，同时学习动态摩擦因子和物理意义。1.明确学习任务和实验探究目标滑动摩擦实验的研究目标：找出摩擦力、正压力和接触面之间的定量关系，了解动摩擦系数的物理意义。其次，我们的学生有一定的实验技能，有能力完成用测力计测量滑动摩擦的实验。在固定测力计的情况下，用拉木代替拉木块，解决了只有在匀速运动的前提下才能用测得的拉力测量滑动摩擦力的问题。一般来说，课堂上的实验方案是由教师为学生设计的。如果有几种不同的方案，学生可以有选择的机会。学生在课堂上改进实验仪器基本上是不可行的，但它可以给学生在研究性学习活动中提高动手能力的机会。因此，在

6、课前，教师应该在了解学生实验能力的前提下，设计一个完善的实验方案。2.教师应了解学生的实验技能水平，改进实验方案第三，在用实验探索滑动摩擦规律之前，学生应该先澄清一些问题，以保证实验的顺利进行。他们不能被给予一些实验仪器和任务去探索，他们不能说老师害怕指导他们，因为他们害怕老师会指导学生，所以他们不是学生去探索。实验前，学生应该明确的问题分为两类，一类是实验技能，如：如何测量这些物理量，测量时应注意什么，如何操作以保证实验数据的准确性，设计表格等。另一类是实验探究性思维方法的问题，如：学生制定实验计划、设计实验步骤、如何控制实验变量等。3.学生在实验前需要解决的问题分为两类：(1)。实验技能中

7、的问题如何测量这些物理量，测量时应注意什么，以及如何保证实验数据和设计表格的准确性。(2)利用实验探索实验思维和方法的问题学生制定实验计划，设计实验步骤，以及如何在实验中控制变量。此外，在收集实验数据后，如何分析实验数据，根据实验数据分析论证实验结论，在分析数据后，做出一些推测，如何得出实验结果，以及在分析论证阶段如何描述和解释实验结论。4.学生实验后需要解决的问题(1)。如何分析实验数据在分析和论证实验结论之前，应根据实验数据进行推测(3)教师在分析论证阶段应该教给学生的方法(4)如何获得实验结果，描述和解释实验结论新课程教学实践后，教师在常规教学中对实验探究进行了一些尝试和探索，在实践中也

8、有自己的体会和困惑。在课堂上，我们发现滑动摩擦实验是初中学生做的，对实验技能的要求不高。学生通过实验测量数据并不难。难的是在实验前制定实验探究计划，确定实验步骤，获得证据后分析得出实验结论。没有教师的指导，学生自主完成学业的过程中仍然存在一些盲目性。我不知道如何把握教师如何给学生指导，如何充分发挥学生的主观能动性。这部分处理不好，占用了大量的课堂时间，学生的实验探究结果会打折扣。教师应在设计教学方案、确定实验步骤、注意事项和分析数据得出结论等方面给予学生一定的指导。但是，应该采取不同的策略，实验步骤、注意事项和数据记录表可以通过辅导案例发送给学生，这样可以减少大量重复和集中研究方法。这两类问题

9、是教师在教学实践中很难处理的，因为线索多，主要内容不突出，或者学生的实验目的不强，不知道在实验探究部分做什么。第二部分：摩擦机理的探索与静态摩擦教学场景的创设通过实验得出滑动摩擦定律后，我们设计了下一个教学环节：通过研究摩擦机理，可以进一步了解摩擦与正压力和接触面粗糙度的关系。这种设计有三个原因：第一，学生在初中还没有学过静摩擦力，产生摩擦力的原因与滑动摩擦力基本相同。学习了滑动摩擦的机理后，让学生用新学习的摩擦机理分析物体没有被自己拉动时的静摩擦问题。学生可以探究和分析静摩擦的原因、方向和大小。静摩擦力的教学设计是为了培养学生的逻辑推理和分析能力。另一个考虑是，学生在定量理解滑动摩擦与正压力

10、和接触面之间的关系时有一定的基础，然后进一步探究静摩擦之间的定量关系。第三，通过两个力的平衡来分析静摩擦力，没有静摩擦力测量实验。这样，学生在小组实验中探究滑动摩擦并了解其机理后，就更容易理解静摩擦。摩擦的机制是一个难题，高中生不可能通过课堂来理解它，而只能去探索和认识这个事实。让学生介绍关于摩擦机制的课外知识，这样老师就可以马上停下来，不占用太多的课堂时间，更好地掌握重点和难点之间的关系。静摩擦力的教学设计有以下五个部分。静摩擦探究教学设计1.静摩擦力的存在、大小和方向的理论分析2.静摩擦测量实验方案的理论推导3.张力和静摩擦等大反向的实验验证4.学生静态摩擦分组实验在实验中创造最大静摩擦力

11、的情景静摩擦力大小和方向探究过程的教学设计在探索静摩擦力大小和方向的过程中，教学环节是如何设计的？利用摩擦力的机理，学生通过推理和理论分析很容易得到静摩擦力的存在、大小和方向。第二部分是静摩擦力的实验测量。在一般的课堂教学中，通过对两个力的平衡进行理论分析得到静摩擦力后，没有实验测量。在这里，我们为学生设计了一个测力计和刚才使用的木块的测试。在实验中，学生可以发现并生成一系列关于静摩擦力的问题，如：静摩擦力在变化，静摩擦力有一个最大值，什么因素与最大静摩擦力有关，等等。然后，教师应根据学生在实验中遇到的问题设计相应的教学环节，并解决这些问题。在这里，我们介绍了一个用传感器测量静摩擦力的实验，它

12、可以测量静摩擦力并比较摩擦力的大小与拉力的相反方向。该演示实验可以起到实验演示的作用，使静摩擦力的探究教学更加完整。通过演示实验和分组实验对静摩擦力进行了探索。在演示实验中，水平张力和水平切向力由传感器显示，得到了水平张力与静摩擦力之间的定量关系。结合两个力的平衡，进一步得到静摩擦力的关系。在此基础上，学生分组实验的目的是让学生感受和体验。这是新课程改革大力提倡的一种教学方法。对静摩擦和滑动摩擦这两个部分分别进行了探讨和研究。当然，我们在生活中看到的大多数例子都是从静止到运动，或者从运动到静止，所以我们应该设计一个教学环节，把两个摩擦放在一起，这样我们就有了第四部分的教学设计内容。探索滑动摩擦

13、和静摩擦的大小和方向的全过程教学设计实时记录摩擦图在从静止到运动全过程中的意义研究此时，通过传感器实验得到了摩擦力从静止到运动的曲线图，这样学生就可以分析和理解曲线图的含义。这是一个教学环节，学生可以用学到的知识来分析测量结果和解释现象。在这个教学环节中，主要目的是为学生提供一个利用所学知识解决实际问题的机会。同时，该图可以显示出最大静摩擦力和滑动摩擦力之间的关系，以前发现的最大静摩擦力问题也在这里得到了解决。如果学生能清楚地分析从静到动的摩擦力图，那么她就能掌握滑动摩擦力和静摩擦力的规律。这个教学环节考察学生对这节课的学习情况。第五部分。用学到的规律解释现象并巩固理解在这个教学环节中，我们设

14、计了一个问题，要求学生测量一个重力球的重量，这个重量不能用测力计直接测量。目的是让学生用所学的知识解决具体的实际问题。本实验的设计只使用了学生在实验中测得的滑动摩擦系数，而改变了已知量和待测物理量。在课堂上，人们发现学生很快就会找到解决问题的方法。让我们来看看这个教学视频。在本课程的教学设计中，由于学生分组实验安排在前面，并且已经得出结论，传感器的精密实验将在后面进行。这组传感器实验有必要吗？在这门课上，从滑动摩擦分组实验、静摩擦分组实验、静摩擦传感器精度实验，到从静止到运动全过程的实时摩擦曲线实验，再到学生测量小球重量的实验，一堂课能完成这么多实验吗？总结各阶段摩擦实验的效果让我们先复习一下

15、，我们在这个课上设计的教学实验是什么？它们的功能是什么？1.通过滑动摩擦分组实验，得到滑动摩擦与正压和接触面材料的关系。2.传感器静摩擦力的实验测量证明静摩擦力等于拉力。3.学生的静摩擦测量实验收集证据、4.实时记录摩擦曲线在整个过程中的意义的实验检测学生的学习成绩，通过实验得出最大静摩擦力与滑动摩擦力之间的关系5.学生测量球的重力的实验学生应用所学知识解决具体的实际问题我们分析了课例，试图获得摩擦课的每一个知识点，并设计不同的实验进行探究，而不是要求教师做每一个实验。教师可以根据学生的实验水平和实验设备设计自己的探究实验方案。有些学校只能使用弹簧测力计等实验仪器让学生进行分组实验，而有些学校

16、建立了数字实验室，具备了让所有学生使用传感器进行分组实验的条件。例如，这门课允许学生先画出物体从静止到运动的摩擦力的图形，然后用探究的方法一个一个地通过探究，也就是说，以问题驱动的方式设计这门课。此时，教师演示实验和学生分组实验之间的关系。画完图后，学生产生问题，提出猜想和实验测量的方法。静摩擦力和滑动摩擦力的研究顺序应按时间顺序进行，实验探究的设计已经完全改变。总之，不同的仪器有不同的精确度，但是通过实验探究得出结论的想法是一样的。学生的实验能力不同，学校条件不同，实验设备也不同，所以教学设计方案应该不同。我们刚刚提出了一个教学设计方案。事实上，不同版本教材的编排顺序是不同的。这两个部分首先讨论哪些教师有自己的理解。在备课过程中，我们还会参考各种版本的教材。排列顺序发生了变化，实验探究的教学设计也随之发生了变化。总之，我们提倡的不是教教材，而是按照课程标准的要求好好利用教材。本课程设计的所有实验都有两个目的：第一，介绍每个知识点是如何通过实验