時間:2023-03-28 15:01:33
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇物理實驗論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
科學發明來源于大膽的猜想和假設,而當前物理教學中,學生按照教師預設的程式學習,缺少自由想象的空間,以致學生出現不敢猜、不會猜的狀況,教師要精心設計教學問題情境,引發學生產生猜想.
1.培養學生主動參與的意識.
教師要想培養學生的參與意識,就要營造平等、民主的教學氛圍,放手讓學生回答問題,即使回答錯了,教師也不要輕易批評甚至訓斥學生.對于有一定難度的問題,學生在短時間內難以獨立完成,教師要讓學生進行小組交流討論,提出有價值的觀點.
2.頭腦風暴法教學.
部分學生生怕發表錯誤的觀點而引來同伴的諷刺、挖苦,以至于不敢提問.教師要強化學生的發散思維訓練,鼓勵學生毫無顧忌地發表自己的觀點,才能產生有價值的新觀點、新思路.
3.為學生搭建腳手架.
有些知識遠離學生生活背景,如果直接呈現就顯得有些突兀,此時,教師要為學生搭建腳手架,引導學生主動猜想.因而教師設計的問題應難度適宜,符合學生的“最近發展區”,對于難度過大的問題,教師應將其轉變為若干個小問題,讓學生逐層深入,各個擊破.教師還要在新舊知識之間、多層次知識之間、理論與實際應用的銜接處設疑,引導學生沿著有意義、有價值的方向思考問題.
二、引導學生積極參與操作實驗
1.演示實驗策略.
(1)改進已有的演示實驗.教師要引導學生對觀察效果差的實驗儀器進行改造,如在“彈簧的伸長量與所受的拉力成正比”實驗中,后排的學生根據看不到刻度尺上的刻度,影響了演示效果,教師可以將其投影到屏幕上,或用白紙加以放大顯示,從而增強教學效果.(2)通過多媒體演示,增強效果.有一些物理實驗受時間和空間的限制,往往在短時間內無法完成.教師可以借助多媒體進行實驗,利用其圖文并茂、交互性強的特點進行演示.
2.分組實驗策略.
教師要合理劃分實驗小組,按組內異質、組間同質的原則劃分,以確保每組都包括不同層次的學生.小組要明確每個成員的角色和任務,包括組織者、操作者、記錄員等,以保證探究活動的順利進行.當學生在操作中遇到障礙時,教師應及時給予指導,為避免造成時間上的浪費,共性問題集中解決、個性問題個別指導,當然教師指導也不是替代學生的思考,直接將結論告訴學生,而留有讓學生充分思考的時間和空間,在參與學生討論后適當予以點撥,讓他們在教師的啟發下頓悟,尋求到最佳的解決方案.
三、組織學生開展自評和互評活動
在進行高中物理實驗教學時,老師應激勵學生多思考,敢于質疑,改變只聽不講的聽課方式,并讓學生在輕松愉悅的氛圍下學習,只有這樣才能讓學生對物理的學習有更充分的思考,才能達到對學生創造力的培養。課堂上,老師應與學生平等自然地相處,消除學生的拘束,拉近老師與學生、學生之間的距離,鼓勵學生多討論交流。當學生提出與教材不同的問題結論時,老師也不能直接否定,而應先激勵學生對自己結論的推理思路進行講述,再對不正確的地方進行糾正指導。期間,老師應給學生適當的思考時間,激起學生對相關知識的思考,激勵學生積極地對問題進行辯論,得出深層的只是結論和感受。進行實驗教學時,老師也應該有針對性的設計一些問題,譬如讓同學們合理地猜想實驗過程和結果,這不但可以增大學生觀察實驗的興趣,而且當學生猜想與實驗過程和結果有偏差時,有利于學生對其進行質疑,老師可以即時幫助學生解決問題,引導學生思考解決方法,這樣可以極大地提高教學效果。譬如學習加速度的時候,讓學生思考問題“速度大,加速度一定大嗎?”,此問題也表明同學們學習目的是,弄清楚速度與加速度的關系,然后老師和同學們一起進行實驗并分析,間接讓學生主動思考,有助于帶動學生主導學習,從而培養學生的探究分析能力和創新能力。
二、小組合作法進行探究教學
在探究教學時進行小組合作,可以培養學生的發散思維能力和創新能力,還有助于學生學會團結協作。在進行小組合作的探究式教學的時候,學生不僅要注重理論研究,還要注重科學探究的協作模式,小組分組時盡量保證每個人可以負責適合的相應崗位,充分發揮其積極性參與探究教學,進而更好地學習物理知識,提高獨立的思考能力、創新能力和團體協作意識。與此同時,老師應該意識到學生的探究精神和創新能力并非天生,而是需要后天培養的,老師要重視對學生這些方面的培養,才能是學生達到更高效的學習。比如,進行機械能守恒定律的教學時,為了幫助學生進一步揭曉其規律,老師可通過設計DIS實驗,對學生分小組進行試驗,觀察擺錘運動過程中的機械性能的變化,分析機械能守恒規律。通過實驗學生發現,動能與勢能反相關,當勢能減小,動能增加,而機械能始終逐漸減小。學生就會有疑惑,為什么機械能會一直減???進而會有更進一步探究的興趣和熱情,分析實驗數據發現,機械能的減小都相當接近零,有學生想到可能是由于空氣阻力的影響,此時老師可以引導學生做進一步的實驗來證明。因為DIS實驗中空氣阻力太小,所以不適合用于研究空氣阻力因素的影響,如果把阻力作用加大,比如讓小車順著粗糙的斜面向下滑動,對整個過程中小車的動能、勢能和機械能的變化進行記錄。通過分析實驗數據可知,在小車滑下的過程中勢能減小,動能增加,機械能也減小,機械能不守恒,表明阻力可減小機械能的猜想是對的。這種探尋答案的過程,很好地展現了物理學科的探究思想,同時讓學生在動態立體的實驗過程中學習,有助于學生形象化地理解實物理知識,加深記憶,有利于學生發散思維,開拓創新。
三、開展創新性實驗
進行實驗時,學生不僅要學會實驗的操作方法、步驟等,還要學會物理實驗的研究方法,譬如間接測量法、控制變量法等,為學生培養創新能力打下堅實基礎。進行具體的教學實踐時,老師可以利用課本上的小實驗等經典實驗,改編成學生實驗,帶領同學們設計、討論并辨析,得出實驗方案。有條件時,還可為同學們設計探究性的實驗,比如學習“加速度”的時候,可以設計“不同速度的列車行駛中容器內液面傾斜的角度”實驗,準備的器材為刻度尺、清水、玻璃盒等,讓同學們帶著實驗器材分別乘坐高鐵和地鐵,在地鐵和高鐵啟動和到站兩個關鍵時點,觀察玻璃盒中清水的液面傾斜角度。因為地鐵在啟動加速和到站減速時的加速度較大,所以盡管其速度比高鐵慢很多,但是相比之下,不如高鐵在啟動和到站時穩定,繼而讓學生明白了加速度和速度的差異,解答了前面所提及的問題,在進行探究實驗的過程中,提升了學生的實踐能力和創新能力。
物理實驗不同于一般的科研,尤其是大學的物理實驗需要學生自己進行實驗的操作,得出數據,進行數據的處理,寫出實驗報告。學生進行物理實驗鍛煉的是操作實踐能力,如果完全利用計算機進行操作無疑會降低學生的動手能力,所以計算機應該作為輔助手段,或者是發揮其在物理實驗中的特殊作用。
2多媒體技術在大學物理實驗中的應用
物理實驗的計算機應用其一就是利用多媒體技術進行物理實驗的教學。隨著科學技術的高速發展,傳統物理實驗的教學已經無法適應現代社會的發展,勢必要求改變物理實驗的教學方法,而計算機尤其是多媒體技術的應用滿足了現在物理實驗的要求。
2.1利用多媒體技術進行教學
大學物理學承擔著培養新型人才的重任。物理實驗涉及面比較廣,但是實驗課時間有限,所以傳統的物理實驗往往無法讓學生充分的學習和操作,老師的講解也是“填鴨式”,完全按照課本的操作步驟讓學習進修操作,得到的數據往往也是根據課本上的公式得出的。而對媒體技術的引入,能夠讓教師獲得最先進、最前沿的物理實驗知識,讓學生的視野開闊,動手意愿更強,培養學生的創新意識和創新思維。能夠豐富實驗教材,方便學生進行學習,客服傳統物理實驗教學的弊端。利用多媒體技術制作物理實驗教學的課件,能夠大大提高教學效果。物理實驗的操作過程往往不具體,有些抽象描述如果利用傳統的教學模式無法直觀的表達給學生,而多媒體技術能夠利用計算機的模擬技術,將一些抽象的描述具體化為圖像、表格等,讓學生能夠直觀了解物理實驗的信息。比如大學物理實驗當中的“霍爾效應”中平衡態的建立過程,就需要利用多媒體技術,將實驗中本來瞬間完成的動作放慢,讓學生仔細的進行觀察和理解。多媒體技術能夠使用計算機技術當中的PowerPoint,Flash等制作物理實驗課件,先讓學生近距離、科學的接觸物理實驗,能夠掌握模擬實驗的基本步驟,這樣在進行具體的物理實驗過程當中就會得心應手,更好的鞏固已經學習的理論知識。教師還可以利用網絡將已經制作好的課件上傳到網上,方便學生自行學習。
2.2利用多媒體技術進行教學管理
物理實驗過程中,由于實驗室的設備有限,所以一般上物理實驗課都需要老師進行學生的登記,進行學生成績的考察和記錄。這些工作通常比較繁瑣,浪費時間和精力。而多媒體技術的應用能夠方便老師利用計算機技術進行學生登記。學生還可以利用計算機技術在網上提前進行選課。多媒體技術在教學管理上的應用應該側重對管理系統軟件的開發,按照物理實驗的特殊教學管理模式開發相適應的系統軟件。
3計算機仿真實驗在物理實驗中的應用
隨著仿真技術的快速發展,計算機仿真實驗也隨之出現了。所謂的計算機仿真實驗就是虛擬實驗環境,能夠節約實驗室資源的利用和消耗,是利用現代科技的典型。
3.1計算機仿真技術在物理實驗中的作用
目前計算機仿真技術應用于物理實驗當中,大多數高校學生都稱仿真物理實驗儀器具有較高的仿真度、圖像和文字一起能夠增強學習的樂趣。其中,調節仿真儀器可以模擬真實的操作儀器,從而減少對真實儀器的損害,而且學生出現錯誤時候,能夠智能的提供幫助。再次,仿真實驗系統是利用計算機技術進行的,所以能夠在網絡上進行傳播,實現資源的共享。
3.2仿真實驗在物理實驗中應用的現狀
3.2.1仿真實驗在我國的產生和優勢
我國對物理實驗中的仿真實驗起步比西方發達國家晚,但是后來者居上,我國也開發了一些非常好的仿真軟件,主要集中于一些技術較先進的單位,比如中國科技大學物理實驗中的仿真實驗,為物理實驗的教學模式提供了新的借鑒,該仿真實驗主要是充分發揮了計算機的功效,將教學內容和學習者的操作融為一體,方便了一些沒有接觸過實驗的學生進行仿真模擬,對操作儀器和操作過程有了更加直觀的認識。仿真實驗在大學物理實驗中有很多優勢,第一,仿真儀器可以進行拆卸,從而更好地對儀器進行觀察,讓學生和老師對儀器有更進一步的了解和認識。第二,可以隨意產生實驗中待定的物理量,從而適應不同的學習階段要求,滿足不同學生的學習需求。第三,能夠模擬實驗的誤差,從而對實驗的質量進行綜合的評價。第四,將學生所做的物理實驗得出的數據進行存儲,方便學生進行查閱,方便分析資料。
3.2.2仿真實驗的具體案例
某大學的物理實驗面臨著資源不充足和設備不先進的局限,為了滿足更多學生的需求,為了方便教師對物理實驗的學生報告進行更準確的核實,該校利用計算機仿真技術開發了新的物理實驗網絡教學管理系統,這個系統的基礎就是利用互聯網而產生的。整個系統的設置采用了教學大綱的實驗模式,包括實驗儀器、實驗原理等很多模塊,主要分為基本模塊和附加模塊。
4總結
師生關系也是教師占主導地位,學生處于被動的學習狀態之中。這種教學方法忽視了學生主體的參與性及內在需求,導致學生對實驗教學不感興趣,其解決問題的能力和創新能力也得不到提高。而物理課教學內容的實驗操作性又比較強,理論知識比較抽象難懂,所以培養學生學習興趣對于他們深入了解物理原理具有重要意義。面對這種情況,教師應積極轉變傳統的教學思想,把興趣作為引導學生學習的工具,準確把握實驗教學的時機,通過趣味導入新課和游戲化的授課過程及風趣的教學語言,實現學生把“要我學”轉為“我要學”。同時著力建立良好的師生互動關系,讓學生時刻感受到老師的關心與理解,體會到學習的樂趣,從而激發對實驗的興趣,養成良好的實驗習慣,為其終身的物理學習奠定良好的基礎。
二、創設問題情境,培養學生問題意識
接觸、綜合分析和實際參與是學習的三大要素,其中“接觸”是良好學習的基礎,所以教師要注重引導學生去發現問題,建立生活與物理的聯系。由于“問題”是進行物理實驗的起點,所以在實驗課中如何培養學生的問題意識也是高中物理教師需要思考的問題。在物理實驗教學的實踐中,教師可以根據學生的實際認知水平來設置一種啟發式的、開放性的問題情境,讓學生發現所學的知識已經不夠用了,需要學習更多的知識來解決,從而有效調動起學生主動學習的積極性。例如,在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中,由于學生在初中階段就已經學習了兩個力在同一直線上的合成,那么我們就可以直接從二力在同一直線上的合成入手,再引入互成任一角度力的合成,明確學習目標。為了使我們的計算更方便,這里選擇特殊情況進行實驗。首先用一個彈簧測力計提起一個物體(500g),靜止時,讓學生記下此時刻度尺的讀數F1=5.0N;接著用兩個測力計同時向上提起這個物體,再讓學生讀出這兩個測力計的讀數F2=2.5N、F3=2.5N,并比較F2、F3與F1的關系,可以得到F2+F3=F1;然后再將兩個測力計呈90度夾角向外拉出,調整到適當的位置之后再讓學生讀出此時兩個刻度尺的讀數:F4=3N、F5=4N。但我們通過計算發現F4+F5≠F1、∣F4—F5∣≠F1,這時候教師就可以提出問題了:“為什么二力的合成不再符合代數計算的規律了?”“如果角度任意,情況會不一樣嗎?”然后物理教師再引用學生在數學課中已經學過的勾股定理知識來對學生做一定的啟發,使學生在原有知識基礎上去思考探究,從二力同一直線到互成角度,從特殊角度到任意角度,實現從特殊到一般性的過渡,最后通過實驗找出力的平行四邊形規律。又或者教授“功與速度變化的關系”這一實驗時,教師可以用“用怎樣的方法可以彌補小車在動的過程中受到阻力所減少的速度?“”仔細觀察打點的紙帶,點距呈現怎樣的一種變化趨勢?”“各點之間的距離是不是均勻的?”“該選擇哪些點距來計算速度呢?“”為什么會產生這種情況?“”如果能夠平衡摩擦力,小車移動的方式會不會發生改變?”像這樣通過階梯式問題情景的設置,給學生質疑和思考的機會,引導學生通過實驗一步步地去驗證自己的猜想,能夠切實提高他們的分析能力和解決問題的能力。而也只有使學生對某一物理現象產生強烈的好奇心和求知欲,才會主動去探究其背后的秘密。因此,教師要牢牢抓住學生的這一心理特點,積極創設問題情景,激發學生的問題意識,提高教學質量。
三、引導探究,培養學生的探究能力
在高中物理實驗教學的操作中,有很大一部分教師懶于設計,完全就是對照教材來進行實驗復制,缺乏特色和創造性,限制了學生自主探究能力的發揮。但對于物理學習來說,探究意識和探究精神是一個至關重要的必備素質。因此,教師設計物理實驗時應遵循新課程“實驗教學的出發點只能是學生的實際情況”的要求,對教材上的實驗過程做合理的改動,靈活地對學生的實驗操作進行指導,讓學生能積極主動地參與到實驗中來,這樣才能有效提高實驗教學的質量。學生通過自身的實際體驗獲得了新知,嘗到實驗所帶來的成就感。這對他們來說無疑是一種鼓勵,以這種方式來開展實驗教學不僅能激發學生的學習興趣,調動起他們的競爭意識和做實驗的積極性,還有助于培養學生的創新精神和實踐能力。又或者“,用雙縫干涉測光的波長”這個實驗,教師可以采用“演示法”來進行教學。任課教師先將實驗的具體操作步驟給學生演示一遍,并做好特別需要注意的事項的示范,然后讓學生以小組為單位進行實驗操作。這樣學生一邊回憶教師的演示,一邊合作討論完成實驗操作,就相當于是做了兩次實驗,無形中提高了教學效率。接著教師還可以針對測定波長的誤差問題向各小組尋求解決方案,這樣既能發掘學生的自主探究能力,還有利于合作意識的提高。當前實驗教學改革的主要方向就是通過實驗探究來提高學生的科學素養,培養學生的創新精神和自主探究的習慣。所以在實驗教學中,高中物理教師可以適當放寬在實驗課中對學生的限制,增強實驗的延伸性和探究性,只在實驗前幫助學生分析實驗的原理,然后由學生自己設計出實驗步驟和方法,并動手操作實施,使學生從枯燥的物理理論學習中解脫出來,體驗到物理學習的快樂,進而產生更多的探究熱情。
四、發展思維,培養學生的分析能力
一般情況下,對實驗數據的歸納和處理都是兩個物理量間的關系是否相等(探究恒力做功與動能改變的關系)或者兩個物理量之間是不是正比關系(彈簧的伸長量和彈力的關系)。但是在“探究加速度與力、質量之間的關系”的實驗過程中,我們通過對數據的觀察與分析發現當力相同時,質量越大,加速度卻越小。這時候教師就要不失時機地引導學生進行思考:在尋找物理量之間的關系時,除了直接觀察實驗數據外,還經常采用什么方法呢?在學生經過了一番思考過后,教師便可給他們引進“圖像法”來解決問題。在物理中利用圖像來處理物理量之間的關系是非常常用的方法,因為物理量之間的關系用圖形表示出來會更加直觀,也能夠有效減小實驗誤差,確定并排除實驗中的一些錯誤數據。一說到用圖像來分析物理關系,學生們首先想到的就是a-m圖像,但實際在圖像中直線比曲線更容易反映出物理量之間的規律,判斷二者關系也會更加輕松,所以由此學生就會想到能不能將曲線轉化為直線的問題,而教師在進一步啟發———“數學上是如何將雙曲線轉化成直線的?”多數學生就能夠想到可以在直角坐標系中建立a-1/m的圖像,通過圖像發現a-1/m形成一條過原點的直線,直觀體現了a與1/m成正比的關系,從而也就更確切地判斷出a與m之間的關系。教師的循循善誘,引導學生對物理問題進行拆解分析,不僅加深了對物理知識的理解,同時也讓學生廣開思路,為學生主觀能動性的發揮提供了空間,對有效提高學生的實驗分析能力,拓寬學生的思路,從多角度進行研究活動也大有裨益。
五、重視數據處理,培養學生的科學精神
1.尊重實驗數據。
在實際的實驗過程中,學生的實驗數據往往和預期結果相差很大,這時一些學生懶得尋找出錯原因,就抄一抄旁邊同學的數據或是自己隨意寫一個跟預期值差不多的數據,這是對實驗極度不負責的表現。這就需要教師及時制止,和學生一起對較大誤差進行詳細分析,看問題具體出在哪,在確認了測量方法和儀器操作都無誤后,若實驗數據仍不理想,就可以組織學生成立問題研究小組共同探討問題產生的原因。但無論如何,改動實驗數據的行為都是必須禁止的,要培養其尊重實驗數據的習慣,樹立尊重科學的意識,養成一絲不茍的科學精神。
2.選擇合適的數據處理方法。
以處理實驗數據的工具為例,很多教師不是采用了最先進的科技方法———計算機,就是采用最原始的方法———手工計算,走了兩個極端,卻忽視新課程標準提出的“中學生必須掌握計算器的使用方法”的要求??茖W計算器體積小、重量輕,且操作簡便、功能強大、價格也適合學生一族,所以在此建議讓學生使用計算器來進行物理數據的演算,在減輕學生的計算量的同時也減小實驗數據的誤差值。
六、結語
(一)高尚的思想品德和健康的心理素質
物理師范生都會進行教學,和學生接觸多,交流多,是學生學習的榜樣,是學生發展自己的標桿。因此,教師的思想品德必須高尚。教師承擔著創傳授知識和學習方式的重任,對學生的學習和發展有著重要的指導作用,教師的思維方式和對世界的看法會在不同程度上影響學生??偟恼f來,教師職業對思想品德的要求遠遠高于其他職業。對教師的思想品德提出了明確的要求,比如:樂于指教、為人師表、無私奉獻、追求真理等。物理師范生還需要有過硬的心理素質,健康的心理素質對于教師本人來講可以使其獲得更多的成功,取得物理實驗成果。教師具備健康的心理素質可以更好的完成教學任務,在教學過程中取得更加良好的效果。物理師范生需要做到在任何意外發生的時候,都可以控制個人情緒,有一個良好的心理狀態,積極客觀的生活。物理師范生還要不斷的進行自我反思,懂得如何在短時間內糾正自己的錯誤,提供自己的教學能力。
(二)現代教育理念和先進科學知識
現代的教育方式已經轉變為主動、自由、平等的教學方式,學生是學習的中心。學生在學習過程中按照個人的需求和追求進行學習。但是,這種自由離不開教師的指導和輔助。教師應從“知識”、“方法”、“思想”三個方面開展教學。教師有責任和義務為學生進行知識層面的講解,通過利用現代的新技術,對知識本質進行詳細敘述;進行教學的過程中,需要采用多種方法,這些方法可以是小組討論,也可以是合作研究也可以是個人創新等等,在這個階段中,教師和學生平等,教師要對學生的疑惑進行解答;教師還應培養學生的個人思維力,在學習過程中,給學生留足時間進行思考,對問題的探索可以出現錯誤,可以存在差異,只有這樣才可以激發出學生的創造能力;每個學生的思維和能力是不同的,學生個人可以根據自身的特點和興趣進行個性化發展,教師需要配合學生的特色,努力擴大外延,豐富課堂的教學內容。物理實驗的具體研究過程中是復雜的,學生需要將實驗和生活實際聯系到一起,從試驗中找到樂趣,建立起自己學習模式,形成個人學習方法,將整個物理教學聯系在一起,完成物理教學任務。
(三)教育能力和教學科研能力
物理師范生是知識的傳播者,因此,物理師范生必須具備一定的傳授知識的能力和良好的知識基礎。教學不單單是進行知識的傳授,在教學過程中,語言表達的方式、教材使用方式以及教學組織能力和實驗操作能力都會影響到最終的教學效果。教師應該結合學生的特點,從自身優勢出發,將教學過程變得豐富有趣。教師作為一個長者還需要不斷進行學習,知識是無窮盡的,尤其是在現代社會中。教師需要不斷的提高自身知識儲備,追求更高的教學境界,從教學的各個方面進行總結反思,發現其中的教學規律,破解其中的困難,減少學生學習過程中的阻力。
二、物理實驗的改革對物理師范生的作用
物理實驗改革使得物理實驗不再死板枯燥,不必遵循一板一眼的實驗步驟,學生可以按照多種簡易方式進行操作。這樣的改變使得學生更加喜歡物理實驗教學,從物理實驗中可以收獲更多的知識和操作技能。
(一)提高物理師范生心理素質
物理師范生在過去科學家的研究基礎上進行試驗的創新和改造對其自身素質有著重要的作用。首先,物理實驗進行改革需要改變實驗過程中使用的工具、器材甚至是進行試驗的方案。這些改動都可以促使學生進行積極地思考。修改完成后,學生可以在修改后的裝置中得到正確的結論,就會獲得成功的喜悅,體會到自身的重要性,對學習和教育事業產生興趣,對事業的發展充滿信心。物理實驗的改進是一個枯燥并且難以成功的過程,每一個實驗都是經過多少科學家實驗過的,進行二次突破肯定難度重重,這就需要設計小組進行共同創作,不斷修改設計方案,從多次失敗中尋找突破口,冷靜的思考,努力進取,形成健康的學習心態,積極面對挫折,熱愛生活。
(二)增加物理師范生的教育科學知識
物理實驗是以物理科學知識為基礎的。進行物理實驗的改革需要對物理實驗的原理和結構以及實驗器材進行改動,這些改動離不開物理科學原理,離不開前人的經驗積累,為了更好的完成這些工作,必須進行物理知識的學習。因此,物理師范生應在進行物理實驗改進的時候,進行物理知識的再次深造,以便形成良好的知識系統。
(三)提高物理師范生的科研素質
物理實驗的改進和設計是對個人思維力和創新力的考驗,對學生的動手動腦有著比較高的要求。物理師范生需要提高自身的科研素質,提高動手能力。物理師范生需要親自進行試驗現象的觀察、試驗改進方案的設計以及試驗效果的比對,對這個創新過程有一個深入的了解。物理研究過程辛苦,工作量大、需要收集材料比較多,需要物理師范生可以耐心研究,將實際和理論進行對接,從中找到規律,發現科學奧秘。
三、結語
課本中的很多章節以及教學素材都可以成為實驗教學的內容.教師可以將課本知識進行發散與延伸,通過探究性實驗的創設來多樣化課堂教學,這是培養學生創新意識的一種良好途徑.創造能力的培養需要經歷一個有效的階段,在這個過程中教師應當有意識地激發學生的創新意識,讓學生具備分析問題與探究問題的能力,這些都能夠為創造能力的培養打下堅實基礎.同時,教師要善于在理論知識的教學中滲透實驗教學,引導學生對于很多內容展開剖析,透過探究性實驗的創設來不斷活躍學生的思維,深化對于學生創新意識的培養與激發.例如,在講“力的合成”時,教師可以借由探索“分力與合力”的關系進行解讀性實驗,讓學生觀察實驗現象,并進行探究解讀,結合實驗結果、數據進行分析,從而獲得對力的平行四邊形定則的感性認識,結合實際生活中的常見案例和習題練習上升為理性認識,并進行創造性應用.需要注意的是,在探究性實驗教學中,教師要把握好自身的定位,以引導者、啟發者的身份做到順其自然、因勢利導,對學生在實驗過程中展現出的創新性思維火花進行保護和鼓勵,這樣才能夠讓實驗過程更好的展開,并且激發學生的創新能力.探究性實驗的創設有著很重要的教學實踐意義.探究性實驗不僅是對于理論知識的一種有效實踐,而且能夠深化學生對于教學內容的理解與認知.探究性實驗教學,能夠激發學生的思維,培養學生的創新意識.這是學生創造能力培養的基石所在.
二、創新實驗設計,培養創造性思維
要透過實驗教學深化學生創造能力的培養,教師可以透過創新實驗設計來實現這一教學目標,可以通過對于實驗的改造與革新來激發學生的創造性思維,并且加強學生對于相關知識點的領會.物理教學進入高中階段后學生積累的知識已經非常豐富,這個時期的學生完全具備實驗創新的能力.教師要對學生的這種能力加以鼓勵與激發,要激勵學生大膽地進行實驗創新,使學生能夠借助創造性思維來加深對于很多實驗過程以及知識點的領會.例如,在講“加速度、力與質量”時,課本上限定的實驗條件是水平板必須光滑,但是實際實驗中,必須考慮到摩擦力的存在與作用.教師可以以此為切入點,讓學生對摩擦力、拉力、合力的概念進行分析認識,驗證三個物理量之間存在的關系,以實際情況中存在摩擦力為限定條件,讓學生探索合理的解決辦法并進行解答,配合再次實驗進行驗證.這個實驗過程,不僅十分靈活,而且能夠活躍學生的思維,讓學生在交流探究中找到合適的問題解決模式.透過這個實驗創新,不僅化解了理想實驗條件在現實環境中無法實踐的阻礙,而且能夠培養學生的創造性思維.
三、自主實驗設計,激發創新能力
隨著學生實驗能力的提高,教師可以嘗試給學生布置相關的實驗主題,讓學生自主進行實驗設計.這既是開放式實驗教學的直觀體現,又能夠充分鍛煉學生的創新實驗能力.自主實驗設計可以有很多不同的突破口,教師可以讓學生在基礎實驗上進行發散與延伸,對于實驗探究的問題進一步深化;教師也可以鼓勵學生對于實驗器材或者實驗條件有所改變,在不同的情況下再來驗證相關的定律或者規律是否依然成立.自主實驗設計,不僅能夠鍛煉學生的動手能力,而且能夠培養學生的思維能力與問題解決能力.對于“測量型實驗”,不同的測量實驗對于選用的測量工具往往有明確限定,不管是刻度尺、分析天平,還是打點計時器等.教師從這一角度進行突破,可以引導學生在實驗器材與工具上進行創新.例如,要求“用一根卷尺測量一堆砂礫間的動摩擦系數”,乍一看無從下手,畢竟卷尺只能獲得長度,動摩擦因素看起來不僅困難且風馬牛不相及,但是不妨換個思維:動摩擦系數的獲得需要建立在相對運動的基礎上,結合高中物理實驗中最常使用的斜面模型,可以通過逐漸增長斜面傾角使得木塊在斜面上發生相對運動,由此可以聯想到砂礫在斜面上慢慢滑下形成圓錐體并且不斷增高直到即將發生滑動狀態,此時砂礫的形態就構成一個經典的斜面模式.以這個斜面上的砂礫作為經典斜面上的木塊,就能順利獲得動摩擦系數.這是非常有意義的實驗創新,不僅能有效激發學生的思維,也讓學生看到了物理實驗的多種可能.這樣的教學構成,能夠培養學生的創造能力.
四、結語
物理學是一門實驗科學,物理實驗是物理學發展的基礎。也可以說是“系統工程”,它集力、熱、聲、光、電于一體。大學物理實驗作為一門獨立設制的課程,是學生動手、觀察、創造思維、處理數據、總結寫作等綜合能力提高的過程,有著其他課程不可替代的作用。因此不能教條學習,只是簡單地照貓畫虎,測幾組數據。應使知其然,還能舉一反三,循序漸進。要在全學年實驗中,致使綜合能力有全面“質”的飛躍。只有這樣才能真正起到鍛煉實效,這就要求實驗教師在每個實驗過程中積極引導學生的學習欲望。
2利用物理學史激發學生的興趣
光學是研究客觀世界中有關光現象規律的一門學科,通過大量歷史資料和出土文物的分析研究,充分證明我國古代光學在世界科學技術史中的重要貢獻。當時物理學領域內成就最大的是墨家,它是由魯國的墨翟(公元前480~39年)和他的弟子等所創立。《墨經》是墨家的集體創作成果,它比古希臘歐幾里得(公元前330~275年)“光學”還早百余年,不僅是中國光學的先驅,在世界光學史中也占領先的地位?!赌洝穼獾闹边M律,做出了精辟的記載,認為從物體上發出來的光線,好像箭矢一樣(“光之人,照若射”),通過精細的觀察實驗發現,當兩個光源同時照一物,產生本影和半影,還給投影下了一個科學定義:光有所遮擋的地方就是影。墨家根據光的直進律,制成了世界上最早的針孔照相機。在十一、十二世紀間,我國科學家郭守敬根據光學原理制成了各種天文儀器,觀測天象,取得了豐碩成果[4]。
在教學中我們感到,上實驗課缺少足夠的時間,應該將實驗儀器的一些改進通過演示,使學生明了其實用與便捷。而我們只能見縫插針,簡單敘述。例如:在薄透鏡測焦距的實驗中,以前成像的像屏用的是一個噴漆薄鐵片。共軛法測焦距,要求同學們在觀察到大小兩個像,我們說這叫“大像追小像”,追的結果是看兩像的中心是否重合,這一步是用成像的方法(細調)驗證粗調是否調好了,是否“同軸等高”。為了對比,學生往往在屏上做記號(劃一橫線),時間長了,白色屏被畫得全是橫線,面目全非,很難辨別。新儀器做了巧妙的改進,在一小張硬紙板上,印了坐標,然后用塑料薄膜扎制,既美觀又實用。這一看似簡單的改進,給使用者帶來很大便利。讓同學們知道,實驗儀器的設計也不是完美的,需要不斷改進、更新,這首先就需要認真觀察,發現不足,提出建議或思路。
單擺測重力加速度實驗,這是經典的物理實驗。單擺不僅是準確測定時間的儀器,也可用來測量重力加速度的變化。第一個發現擺的振動等時性的科學家伽利略,他用實驗求得單擺的周期隨長度的二次方根而變化?;莞怪瞥闪说谝粋€擺鐘,而且第一次記錄到一個耦合的振蕩器觀察?!盎莞沟耐瑫r代人天文學家J.里希爾曾將擺鐘從巴黎帶到南美洲法屬圭亞那,發現每天慢2.5min,經過校準,回巴黎時又快2.5min。惠更斯就斷定這是由于地球自轉引起的重力減弱。英國科學家羅伯特•胡克發明了圓錐擺,是在兩個方向上自由擺動的鐘擺。通過分析擺錘圓周運動,他用它來分析行星的軌道運動。19世紀中葉傅科在巴黎的先賢祠證明了地球的自轉。牛頓則用單擺證明物體的重量總是和質量成正比的。實驗教師本身應該對所做實驗從實驗內容、歷史背景、儀器結構、儀器調節、儀器維護各環節了如指掌,這樣才能及時解決和解答實驗中出現的種種難點、問題,并迅速應急處理。更重要的是要教會學生遇到問題應該如何面對、怎樣解決。當然教師的知識也不是全方位的,在科學技術不斷進步的過程中,有些問題也可能會出現瞬間“卡殼”的尷尬現象,這就敦促教師應大量查詢資料,不斷更新知識,在教學中學習,提高自己認知能力,從而保障教學質量。
3存在的問題
(1)對物理學史融入大學物理實驗重視不夠,且不重視學生的邏輯思維及動手能力的培養,形成單純知識灌輸。
(2)沒有特定時間進行物理學史、物理思想的教學,從而導致在實驗課中不系統、不全面,缺乏完整性。
(3)需進一步加強教師對教學的嚴謹態度、拓寬知識面、提升自身素質、提高實驗教學水平。
4結論