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    問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式探究

    2020-01-11 08:45:02李潤英
    考試周刊 2020年102期
    關(guān)鍵詞:問題引導(dǎo)物理實驗實踐探究

    摘?要:在新課程背景下,實踐探究構(gòu)建了問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式,流程設(shè)計:探究原理—操作實驗—處理數(shù)據(jù)—分析誤差—拓展延伸,教學(xué)案例進一步說明了具體的操作流程。實踐研究表明,該實驗課教學(xué)模式充分體現(xiàn)了教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體的教學(xué)理念,以問題為線索,引導(dǎo)學(xué)生積極參與實驗課堂教學(xué),具有較強的可操作性,能明顯提高課堂教學(xué)效率,提高物理成績,培養(yǎng)學(xué)生能力。

    關(guān)鍵詞:問題引導(dǎo);物理實驗;教學(xué)模式;實踐探究

    一、 研究背景

    2010年甘肅省高中進入新課程改革,2012年全省全面推行。教育主管部門讓教師通過各種渠道培訓(xùn)學(xué)習(xí),使教師的教學(xué)理念發(fā)生轉(zhuǎn)變,明確新課程課堂教學(xué)的主旋律是營造一個民主、和諧、自由、發(fā)展的教學(xué)環(huán)境;新課程提倡自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式(主要包括:①自主學(xué)習(xí);②小組合作學(xué)習(xí);③探究學(xué)習(xí)。);新課程在教學(xué)行為和學(xué)習(xí)方式上,教師的教學(xué)行為強調(diào)幫助、引導(dǎo);學(xué)生的學(xué)習(xí)方式倡導(dǎo)以弘揚人的主體性、能動性、獨立性為宗旨的自主學(xué)習(xí)。2017年出版了新的高中物理課程標(biāo)準(zhǔn),課程目標(biāo)要求提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),其中在過程與方法方面,要求重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、自主學(xué)習(xí)能力、實踐能力及解決問題的能力,這就要求在高中物理教學(xué)中要重視物理實驗和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

    筆者所在中學(xué)教研室,在教育主管部門提出的“3+X”高效課堂教學(xué)模式基礎(chǔ)上,提出了“新授課”“復(fù)習(xí)課”“試卷講評課”三課型結(jié)構(gòu),并在全校嘗試。不同學(xué)科用同樣的模式,出現(xiàn)了死搬硬套的現(xiàn)象,教學(xué)效果不佳。而物理實驗課,師生都比較輕視。具體表現(xiàn)是學(xué)校沒有提出一定的結(jié)構(gòu)模式,教研活動沒有教師選擇學(xué)生實驗課上公開課;學(xué)生視實驗課為玩鬧課,只有個別學(xué)生動手操作,更談不上正確處理實驗數(shù)據(jù),進行誤差分析等,最后抄寫一份實驗報告完事。因此,在新課程背景下,實踐研究如何引導(dǎo)學(xué)生積極參與到實驗課堂教學(xué)中,提高學(xué)生的動手操作能力,數(shù)據(jù)處理能力和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維能力尤為必要。

    二、 研究過程

    (一)問卷調(diào)查

    為了具體了解新課標(biāo)下高中物理實驗課堂教學(xué)實施情況,筆者在2020年6月對所在學(xué)校高二年級200多名學(xué)生進行了問卷調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容涉及學(xué)生對物理實驗課的興趣;課堂上學(xué)生的參與情況、教學(xué)效果;學(xué)生喜歡怎樣的物理實驗課;學(xué)生對物理實驗課的意見和建議四個方面。調(diào)查結(jié)論:一是盡管有80%學(xué)生喜歡上物理實驗課,但僅有20%的學(xué)生基本掌握實驗原理,真正進行了實驗操作,數(shù)據(jù)處理;二是65%的學(xué)生實驗課的目標(biāo)就是完成實驗報告,考試復(fù)習(xí)是識記原理、步驟和數(shù)據(jù)處理方法;三是學(xué)生希望教師在實驗課上關(guān)注差生,教學(xué)中要注意分層教學(xué),通過問題引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)。因此認(rèn)識到目前的物理實驗課堂教學(xué)學(xué)生參與度不夠,教學(xué)效果差,更達不到新課標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生實驗探究能力的要求。

    為此筆者總結(jié)多年的教學(xué)經(jīng)驗,構(gòu)建了新課程背景下,體現(xiàn)教為主導(dǎo)、學(xué)為主體的“問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式”進行實踐研究。

    (二)構(gòu)建問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式

    問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式流程設(shè)計:探究原理—操作實驗—處理數(shù)據(jù)—分析誤差—拓展延伸。具體操作如下:

    1. 問題引導(dǎo),探究原理

    物理教材中每一個學(xué)生物理實驗都具有明確的實驗?zāi)康模鴮嶒灥脑砀墙虒W(xué)的核心,所以實驗教學(xué)中最要緊的是讓學(xué)生理解并明確實驗原理。實驗原理弄清楚了,就好比牽住了牛鼻子,意味著該實驗的設(shè)計思路有了,然后需要選擇什么樣的器材,如何進行實驗操作,怎樣記錄實驗數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)也就水到渠成了。而探究實驗原理先要讓學(xué)生明確實驗?zāi)康模缓笸ㄟ^問題引導(dǎo)讓學(xué)生理解并明確實驗原理。

    2. 巡查指導(dǎo),操作實驗

    學(xué)生理解了實驗原理,就會選擇實驗器材,反之,通過器材的選擇,可以檢測學(xué)生對實驗原理是否理解。因此學(xué)生操作實驗前,先讓學(xué)生選擇器材,教師訂正,并對一些新器材或?qū)W(xué)生而言較難使用的器材做一說明;然后呈現(xiàn)實驗步驟,讓學(xué)生操作實驗。教師巡查各小組的實驗操作,有意識地引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好習(xí)慣并嚴(yán)格規(guī)范實驗要求。在這個環(huán)節(jié),一定讓學(xué)親身經(jīng)歷實驗操作過程,加深印象,進一步理解實驗原理,掌握儀器的使用,切記教師代替操作。

    3. 提示方法,處理數(shù)據(jù)

    高中物理學(xué)生實驗數(shù)據(jù)處理方法主要有直接比較法,平均法、描跡法和圖像法。其中圖像法是數(shù)據(jù)處理最常用的重要方法,其優(yōu)點一是作圖可以舍掉一些偶然誤差較大的測量值,因此求得值的偶然誤差較小,二是可以形象直觀地看出兩個物理量之間的關(guān)系。運用圖像法處理數(shù)據(jù)要教會學(xué)生記錄數(shù)據(jù)、列表、描點、作圖的方法。

    4. 歸納結(jié)論,分析誤差

    物理實驗的結(jié)論分析包括得出實驗結(jié)論和誤差分析。驗證性實驗表述結(jié)論時,一般在結(jié)論前加上在誤差范圍內(nèi),探究性實驗結(jié)論直接表述。分析實驗誤差一是分析實驗原理造成的系統(tǒng)誤差,二是分析實驗操作測得數(shù)據(jù)造成的偶然誤差。

    5. 改進實驗,拓展延伸

    分析近幾年的高考實驗試題可以看出,實驗命題或者是直接考查基礎(chǔ)實驗或者是對基礎(chǔ)實驗的改進或創(chuàng)新。因此可以通過布置儀器的改進,類似實驗原理的設(shè)計,數(shù)據(jù)的不同處理方法,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和推理能力。

    (三)問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式實踐

    筆者運用構(gòu)建的“問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式”在所帶高一年級三個班多次進行教學(xué)實踐,取得了比較好的教學(xué)效果。下面是筆者在教研組內(nèi),采用構(gòu)建的問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式上的一節(jié)實驗課案例。

    問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)設(shè)計案例

    【教學(xué)內(nèi)容】

    《探究功與物體速度變化的關(guān)系》

    【教學(xué)重難點】

    1. 探究功與物體速度變化的關(guān)系的實驗原理;

    2. 打點計時器的使用,運用紙帶求瞬時速度;

    3. 用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)。

    【教學(xué)流程設(shè)計】

    (一)引入

    播放運動員發(fā)任意球和雪崩的視頻,思考其中物體能量的轉(zhuǎn)化和做功過程。

    (二)呈現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)

    1. 熟練掌握打點計時器的使用、運用紙帶求瞬時速度和恒力做功的計算;

    2. 學(xué)習(xí)用圖像法處理實驗數(shù)據(jù);

    3. 通過實驗操作提高動手能力。

    (三)探究實驗原理

    1. 教師引導(dǎo)

    2. 學(xué)生設(shè)計方案

    分組設(shè)置物理情景,使物體在恒力的作用下由靜止開始運動。說明計算力對物體做的功W和小車獲得的速度v的計算方法。

    3. 選擇方案并明確原理

    根據(jù)已有的實驗器材,選擇恒力作用下小車在木板上運動,探究小車功與速度的關(guān)系。

    (1)測量牽引力對小車做的功W

    問題1:在木板上運動時會受到阻力,可以采用什么方法進行補償?

    問題2:在什么情況下,可以近似用重物的重量G代表小車受到牽引力F?

    (2)測量由于牽引力做功而使小車獲得的速度v。

    問題3:如何測量小車的速度v?

    (3)尋找W與v的關(guān)系。

    問題4:如何找到功與速度的關(guān)系?

    (四)學(xué)生操作實驗

    參考實驗步驟:

    1. 按圖裝好實驗器材,把木板稍微傾斜,平衡阻力;

    2. 理好紙帶,接通電源,釋放小車;

    3. 換用紙帶,改用重量為2G重物進行實驗;

    4. 計算牽引力做功W,而使小車獲得的速度v,得到幾組數(shù)據(jù)。

    (五)數(shù)據(jù)處理

    以W為縱坐標(biāo),分別以v、v2和v3等為橫坐標(biāo)作圖像,得出實驗結(jié)論。

    (六)分析結(jié)論、拓展延伸

    問題5:為什么W-v2圖像不過坐標(biāo)原點?

    問題6:本實驗中如果用氣墊導(dǎo)軌來代替長木板,是否需要平衡小車受到的摩擦力?

    問題7:本實驗中如果用力傳感器測拉力,是否需要滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量?

    問題8:本實驗中如何改進實驗器材,可以防止小車滑到木板另一端時沖出木板?

    【組內(nèi)評課】

    本節(jié)實驗課教學(xué)得到了教師的一只好評,其中幾位教師的評課實錄如下:

    教師1:運用足球發(fā)任意球和雪崩兩段視頻引入,激發(fā)了學(xué)生探究功能關(guān)系的興趣。

    教師2:課堂教學(xué),充分體現(xiàn)了以問題為線索,引導(dǎo)學(xué)生進行思考、交流,讓全體學(xué)生參與課堂到教學(xué)的特色。

    教師3:重視實驗原理的探究過程,體現(xiàn)了教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體的教學(xué)理念,學(xué)生參與度高。

    教師4:在學(xué)生操作實驗和處理數(shù)據(jù)時,教師能巡查督導(dǎo),指出學(xué)生的操作錯誤和不足;在學(xué)生展示實驗結(jié)果時,發(fā)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新點,及時進行表揚和鼓勵。

    教師5:設(shè)計問題讓學(xué)生思考實驗器材的改進和實驗方案的創(chuàng)新方法,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

    教師6:本節(jié)實驗課堂教學(xué)符合新課程重視學(xué)生實驗探究能力和解決實際問題能力培養(yǎng)的目標(biāo)要求。

    教師7:學(xué)生只用一種方案進行實驗,若準(zhǔn)備更多實驗器材,用多種方案探究,教學(xué)效果會更好。

    三、 研究結(jié)論

    問題引導(dǎo)下師生互動型高中物理實驗課堂教學(xué)模式,可以提高課堂教學(xué)效率,不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績,而且能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。具體體現(xiàn)為:通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考、探究和交流,充分體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性;教學(xué)以一系列的問題為線索,吸引學(xué)生的注意力,不僅能夠有效培養(yǎng)學(xué)生對物理實驗的學(xué)習(xí)興趣,而且能潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣,進行學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo);考慮各層次的學(xué)生,設(shè)計由易到難的問題,因材施教,使全體學(xué)生參與其中;組織全體學(xué)生參與實驗操作和數(shù)據(jù)處理,能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和數(shù)據(jù)處理能力;實驗的拓展延伸問題能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

    四、 總結(jié)

    總之,文章在新課程背景下,探究構(gòu)建了問題引導(dǎo)下師生互動型物理實驗課堂教學(xué)模式,教學(xué)案例進一步說明了探究原理—操作實驗—處理數(shù)據(jù)—分析誤差—拓展延伸流程設(shè)計的具體操作。研究表明以問題為線索,引導(dǎo)學(xué)生探索實驗原理,親歷實驗操作過程、處理實驗數(shù)據(jù),引導(dǎo)學(xué)生分析實驗誤差,鼓勵學(xué)生拓展延伸實驗創(chuàng)新的高中物理實驗課堂教學(xué),具有較強的可操作性,能明顯提高課堂教學(xué)效率。

    參考文獻:

    [1]封小超,王力邦主編.物理課程與教學(xué)論[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

    [2]鐘啟泉主編.物理教育展望[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2002.

    [3]劉德榮,武國強.素質(zhì)教育研究[J].天津教育,1999(4).

    [4]中華人民共和國教育部制定:《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[S].人民教育出版社,2003.

    [5]常維國,黎勇等.主動參與課堂教學(xué)模式的構(gòu)建[J].韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版),2005(1).

    [6]中華人民共和國教育部制定:《新物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[S].人民教育出版社,2017.

    作者簡介:李潤英,甘肅省定西市,甘肅省定西市安定區(qū)東方紅中學(xué)。

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