物理实验教学优化设计探究
路胜磊(鹿泉经济开发区学校 050200)
摘要:物理实验教学是培养学生创新精神和动手操作能力的重要途径。以《流体压强以流速关系》为例,对物理实验进行优化设计,提高物理课堂的教学效果。
关键词:物理实验教学、实验设计
物理学是一门实验科学。在物理学中,每个概念的建立、每个定律的发现,都有其坚实的实验基础。实验在物理学的发展中有着巨大的意义和推动作用。实验促进了物理学的发展,物理实验教学是培养学生创新精神和动手操作能力的重要途径,也是学生学习理科的主要方法之一。
(一)好的实验设计给人愉悦和探索的求知欲望 生动有趣的演示实验可通过眼、耳等对学生产生强烈的感官刺激,让学生留下难忘的记忆,从而提高实验的教学效果。作为引入的实验是关键。
案例:《流体压强与流速关系》
实验一:用吹风机吹乒乓球;
实验二:用吹风机向上吹乒乓球 ;
在学习《流体压强与流速关系》时,教师在课堂上拿出吹风机和系有细线的乒乓球。这些都是学生在生活中非常熟悉的物品,他们会想:这些东西能做什么实验?教师提出问题:用吹风机吹乒乓球会有什么现象出现?学生多会回答吹跑了,但现象却是吹不走。教师接着提出问题:为什么会出现与我们预期完全不同的实验现象? 如何解释这个现象?学生不自然的 “ 噢 ” 了一声,身子向前探着,学生的眼球一下子被这个小小的乒乓球吸引过去。利用学生意想不到的奇特现象,唤起学生的注意,引起学生思考,从而产生强烈的求知欲望而引入新课。第二个实验,用吹风机向上吹乒乓球,会有什么现象出现?这是怎么回事呢 ? 如何解释这个现象?学生们犹豫了,回答也不那么肯定了,当现象出现时,学生们的表情是又惊又喜,尤其是当吹风机斜度较大时,小乒乓球也不落下来,也不被吹跑,学生们又是 “ 哇 ” 声一片,课堂气氛一下子热烈起来。
(二)好的实验设计,给学生以惊奇,激发学生的求知欲望
良好的开端具有十分重要的意义。如何才能让学生对本节课产生深刻的印象,从而激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性呢?作为引入的实验是关键。当学生对某一事物发生兴趣时,将在大脑中形成兴奋灶,这种兴奋会使人学生对该事物的认识、理解和记忆处于最佳状态,并从中激励出创造性的火花。抓住学生生性好奇的心理,巧妙地设计、展示新奇有趣的实验,使他们在愉快的气氛中探讨问题,学习新的物理知识。 提示:这两个实验使用的吹风机功率要大些,效果显著。尤其是做斜度大向上吹的实验时。用多大功率的吹风机,斜度多大时,乒乓球可能不落下来,教师要课前做好充分准备。多次测试后,教师的手头就会有感觉了,也会收到最好的实验效果。
演示实验须注意提高实验现象的可见度。
1、尽可能使所有的学生都能观察清楚,要求所展示的物理现象明显。
2、实验器材,特别是供观察部分的尺寸一定要大;
3、要使被观察的主体对比强烈,可采用染色、生烟、照明、发声等手段增强效果。
实验三 :平行漂浮在水面上静止的两只小船,用吸管向两只小船的中间吹气。
在做液体压强与流速关系实验时,我们常选用水,水是无色透明的,为了让学生直观看到水流的方向,实验设计时,用注射器注入带有颜色的水,借助实物展台将可视现象放大。 水的流向,水的流速,两船的运动情况,学生一目了然。很容易由现象得出两小船中间的液体流速快了,压强小了,两侧的流速小,压强大了,所以两小船靠近了。表明液体压强与流速的关系也是流速大的位置压强小,流速小的位置压强大。实验中的纸船由学生课前动手折出来。实验器材都在我们身边,课下也可以做。
(三)好的设计,符合学生年龄特点,操作性强。
对学生分组实验,实验仪器的准备要做到 “ 五不一保证 ” ,即仪器不宜复杂,操作技能要求不宜过高,实验规模不宜过大,一次实验所用仪器数量不宜过多,实验时间不宜过长;实验安全要有保证。
(四)突破思维定势,创新实验设计
实验四:手握两张纸(平行),让纸自由下垂。在两张纸的中间向下吹气。
实验五:从漏斗口用力向下吹气,乒乓球会掉落吗?
这两个实验操作简单,但小实验见大道理,教师只演示或是让学生操作一下,看到现象后,分析得出气体流速大的地方压强小的知识点即可。而我们在讲课时可以突破一下,例如换用质量更大些的纸条(质量因素)。若达到同效果就要更大的流速,两艘轮船在海中靠近时,若相撞或相撞的程度与流速有关,也应与质量有关,哪还与什么因素有关?课内课外知识紧紧联系起来。
在用漏斗吹小球实验时,先问学生会出现什么现象。教师可以应学生思维做一次失败的,看到学生的反映。不要急于做成功的实验,而是给学生留下思考的时间,这个实验就做完了?产生质疑。再做一次成功的,或学生来做,分析两次原由。让学生对“流体中流速越大的位置压强越小”的结论印象更深刻。还可将实验设计为斜向下吹,平吹,向上吹(与引入新课的实验相扣,解释现象,得出结论),学生的思维得到开拓。教师引导学生思考:还可以怎么做?注意给学生留有思考探究的余地。
(五)提倡和鼓励利用身边物品进行物理实验
案例:实验六 取两只塑料袋,用细线系住
实验所用的材料是学生所熟悉的,学生感觉到亲切,较容易克服思维障碍,能较好的达到实验的目的;如果实验所用的仪器是学生亲手制作的,那么不仅能培养学生的动手能力,而且还能帮助学生建立起牢固的相关物理表象,敏锐地洞察其中发生的物理过程,使学生对知识的理解更加透彻。 因此,教师应当引导学生充分利用顺手拈来的、所熟悉的物品做物理实验,这样可以丰富学生实验物品,弥补实验仪器不足,拓展实验探究的时空,让学生真正经历“从生活走向物理、从物理走向社会”的认知过程。
实验七:用吸管向点燃的两只蜡烛中间吹气
选取吸管和蜡烛,简单易得。
(六)好的设计,应加入自制教具的内容,自制教具能提高师生动手能力,培养师生创新精神,是研制和改进现有教学仪器的生命源泉。
(七)物理实验教学设计多侧面和多层次
中学生对事物的观察往往是表层、片面甚至是错误的。而物理规律的表现形式是多层次、多侧面的。教材中提供的往往是单层次、单侧面的实验内容。学生费力费时制作的教具只能做一个实验,会有得不偿失之感觉。从培养学生创新能力的角度来看,教师有必要进行适当的拓展和补充,尽量让学生能从多层面、全方位去认识物理规律的全貌。