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第1373期  总第总第58期期  2017年10月10日  星期二
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初中物理实验探究课初探
来源:本站原创 作者:合肥市庆平希望学校 秦宏琪 发布日期:2017-10-10 15:23:38

  摘要 时代的发展赋予物理教育新的内涵,注重科学探究,培养学生科学探究能力、实践能力和创新能力是素质教育的要求,是物理核心素养的重要组成部分,也是物理教学的重要环节。本文从实际出发,结合自己的教学实践,分析了控制变量法、转换法、等效代替、理论推导在实际教学中的综合应用。
  关键词:控制变量法 转换法 等效代替 理论推导

  教学应该是师与生、生与生、师生与各种教学资源之间相互交流的过程。学生应该直接接触多种教学资源,丰富和发展学习的内容。正如费恩曼所说:“我们的责任是给未来的人们一双没有束缚的、自由的手。”有鉴于此,物理教学应力戒枯燥、呆板地罗列概念和公式,而应轻松、活泼地展现科学思维发展的脉络,对学生产生强烈的吸引和激励。如此,学生们才可能真正地走向自主学习的大门。
  为实现物理课程的三维目标,教学方式必须是多样化的。科学课程中的科学探究是让学生经过自己的探索获取知识与技能,体验其中的曲折与乐趣,体验科学思想和科学精神。与科学的结果相比,教学中的探究更重视的是科学过程,因为探究活动在教育中的主要作用在于播种一种行为、收获一种习惯。
  探究是通过学生的探索运动,变未知为已知的学习过程。探究的目的是开发学生的创新潜能,启发不生的思维,使学生参与到教与学的活动中去。学生在自己思考的前提下,设计自己的探究方案。这个方案可以是循序渐进、发现问题、解决问题的过程。
  “探究动能大小与哪些因素有关”就是一个循序渐进、发现问题、解决问题的探究课:
  (1)研究方法上采用控制变量法和转换法
  我们在教学中,首先在学生认识动能概念过后引导学生猜想:影响动能大小的因素有哪些?在引导学生猜想出关键因素之后,学生很容易联想到用控制变量法来进行研究,因为这是初中阶段研究多因素对结果影响的常规实验方法。但是具体如何实现控制变脸才是接下来实验设计最关键的地方。
  如何控制质量不变时,速度不同;如何控制速度相同时,质量不同;如何体现每次实验中动能的大小?此时,转换法自然而然地出现在接下来的设计里。
  控制质量相同,用同一个小球即可;控制速度相同,必须让小球放在同一斜面、同一高度由静止释放,这样到达水平面时就具有了相同的速度了;而放在水平面上的木块被小球撞击过后运动的距离直接反映出这次实验中小球动能的大小。我们在教学中发现学生很容易接受这种转换法的运用,实验设计也水到渠成。
  (2)从实践中循序渐进,接近真理
  学生在分组做实验之前信心十足,觉得这个实验太过简单。但是在动手真正做实验时却发现了新的问题:小球从斜面上滑下撞击水平面上的木块时,几乎所有木块都是斜的,甚至掉下。这是什么原因呢?
  在引导学生思考过后,大家发现是小球与木块的撞击面太小,而且很难在操作时保证撞击到木块的正中间所导致的。那我们可以怎么做呢?
  紧接着在教学中,我给学生提供一组体积相同的铝、铁、铜圆柱体金属块进行实验。大家以为用圆柱体金属块代替小球就可以完美实验的时候,发现效果并不是很好。这又是怎么回事呢?
  再次引导大家思考之后发现,圆柱体金属块的下滑轨迹很难控制在水平面的轴线上,所以效果不佳。那我们怎样可以最终解决问题呢?
  大家提议用一个不会拐弯的玩具小车,上面可以加减砝码改变总质量,撞击面面积大于木块的撞击面。最终动手发现,效果极好。
  本实验中,实验方法并不单一,控制变量和转换法运用恰到好处;后面的实验操作循序渐进的过程也更好地体现出物理的学科特点。
  “探究串联电路电阻”就是一个理论和实际,等效代替和理论推导相结合的实验探究:
  (一)按科学探究七步骤进行实验
  在教学中首先提出问题:电阻在串联后阻值是变大还是变小?后引导学生猜想:串联后阻值变大。验证猜想正确与否的唯一方式就是进行实验,按照猜想在电路中逐渐增加串联的电阻,分别将测量数据记录下来发现:电路总电压不变的前提下,随着串联的电阻变多、电路的电流变小,说明总电阻变大,验证猜想。这时,学生不禁会思考,那么串联过后的总电阻和各分电阻之间会有什么样的定量关系呢?这就用到了接下来理论推导。
  (二)理论推导渗透等效代替实验方法
  要想知道等效电阻的推导过程,首先要理解何为“等效”。这里“等效”意味着在等效电阻代替各分电阻之后,路段电压不变,电流不变。故推导如下:
  串联电路电流处处相等,即:I=I1=I2
  串联电路电源电压等于各用电器两段电压之和,即:U=U1+U2
  欧姆定律,I=U/R,得,U=IR,
  得,IR=I1R1+I2R2
  即:R=R1+R2
  至此,不光在理论上验证了串联后阻值为何变大,而且还定量的推导出了等效电阻和分电阻之间的关系,理论推导说明了实验结果的缘由,更将实验结论从定性延伸到定量。教学中有效地启发学生进行逻辑思考,并让学生明确,理论推导和实验探究一样,也是科学研究的方法之一,两者是相辅相成的。
  今天,探究式教学已成为课程改革的核心问题,其中重要的物理实验研究方法体现了物理学科的核心素养。了解中学生科学探究能力的发展水平和规律,分析和统计学生在课堂教学中关于科学探究的各种能力要求的情况,可以为开展探究式教学设计,采用恰当的探究式教学策略,更好地培养学生的科学探究能力,提供必要的依据。
  让我们的探究课,建立在学习者的积极情绪的基础之上,使教育成为一种赏心悦目,最富创造性的社会活动。未来的教学之路还很长,我们还要不断地走下去。

参考文献
1.教育部,义务教育课程实验标准教科书八年级物理,上海科学技术出版社,2016. P185~P186
2.教育部,义务教育课程实验标准教科书九年级物理,上海科学技术出版社,2016. P89~P92
3.项红专,物理学思想方法研究,浙江大学出版社,2004.6 P54
4.陶 洪,物理实验论,广西教育出版社,1996.12 P67

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