浅析高中物理实验教学创新型设计

作者:张志杰 来源:考试周刊 2019年92期
  摘 要:高中物理教学主要是建立在实验的基础上,通过一些创新型的实验方案,激发学生兴趣,也能提高他们的实践能力,促进学生学科素养的提升。基于此,本文首先简要的介绍了高中物理实验教学创新型设计的意义,接着分析了当下实验设计的现状,最后重点提出了一些有效的设计方案,以期为高中物理教师教学提供一定的参考。
  关键词:高中物理;实验教学;创新型设计
  物理课程是一门实践性、生活性比较强的学科,部分理论知识是从以往的生活和实验总结而来的,那么教师在设计一些创新型实验的时候,更应该提高学生的实验技能和创新思维。由于高中物理本身就具备一定的难度性,学生在掌握的时候显得比较困难,对此,教师借助实验,将学生放于中心,按照实验的要求和目的,增设条件和场景,用于提高学生的学习能力,达到一个最佳的优化效果。
  一、 高中物理实验教学创新型设计的意义
  传统化的实验教学中过于形式、片面化,学生往往只有观察到实验的变化,才能更为全面的去思考这些物理问题,可是课堂上的时间有限,如若教师将实验长时间放置在课堂上,这样往往会影响后续教学工作的顺利实施,也无法提高整体的教学效果。因此,需要对实验进行创新型的设计,改变原本的教学弊端,使得教学工作能够满足新课改的相关要求,借助全新的实验思路去引导学生自主性的学习。
  二、 高中物理实验教学创新型设计的现状分析
  (一) 高中生的主体性无法得到体现
  高中物理教学中,如若教师仍旧是采用以往的教学方法,将知识点作为核心,忽视了学生在整个过程中的重要性,那么这样的教学效率是非常低下的。即便是在一些具体的实验过程中,部分教师也是采用先示范,接着让学生模仿操作,这样无法诠释出学生的主体地位,也会制约实验创新设计的发展。
  (二) 忽视了实验设计阶段的重要性
  物理知识是在实验的基础上去进行必要的归纳和整理。但在实际教学中,仍旧是教师讲述、学生记笔记形式居多,忽视了实验设计的创新性,教师就应该意识到实验设计阶段的重要性,以重力加速度的知识点为例,在简述这一章节的知识时,为了让学生更为清楚的掌握和认识到相关的概念和公式,设计一些小球单摆的实验。借助这个小实验,让每位学生都能主动的参与到其中,理解物理的概念和公式,充分体会到这门学科的趣味性和实践性。
  (三) 创新型实验缺乏实践性
  高中物理实验创新型设计的时候,理应包含一些实践元素,这就要求学生去实行自主性的设计和思考,尽量让每位学生都能积极的参与到其中,加深对理论、概念等内容的理解。但是在实际的高中物理教学中,受到一些客观因素的影响,实验内容无法得到有效的更新,使得实验设计的方案在本质上没有产生任何的变化,学生的个人发展空间也受到了严重的限制。
  三、 高中物理实验教学创新型设计的主要策略
  (一) 构建创新型的实验思路,引导学生自主性的设计
  物理实验的过程在于主动去探索和发现,将创新思想看作是实践的先导因素,这样才能确保实验设计中涵盖了创新型理念。对此,教师就应该意识到学生在整个实验中的主体地位,肯定他们的实验成果,这样不仅会增强学生的信心,还能构建一个平等的师生关系。而教师在整个过程中,主要是起到一个引导性的作用,突破常规思维的束缚,调动学生的科学文化知识,实现理论向实践的有效转换。首先,对教材中已经给出的一些实验进行适当地改变和创新,以便达到一个最优化的教学效果,例如在验证“动量守恒”的实验中,物理课本上的实验主要是采用弹簧、小车的方法,在分析小车运动距离的过程中,利用公式,计算出运动的速度,接着掌握到其中的数量关系。而在创新型实验思路下,教师就可以将“动量”的关系转变成“定量”,将小车转成小球,借助平抛的方法去求得速度。其次,借助实验去验证一些物理习题,例如过山车完成圆周运动时最高点的临界速度是多少?可以分为三种情况,v=v临界、vv临界,要想保证过山车能够到达最高点,那么它的速度就必须要大于临界的速度。最后,借助物理实验去验证生活中的一些问题,如远距离输电,按照学生自行设计的线路图,教师在多媒体上展示实验方案,介绍其中的工作原理和相关构造,让同学们去进行自主性猜測和验证,不要将思路停留在理论阶段。演示实验结束以后,小组内要进行相应的反思、总结,这有助于培养学生在科学探索中的实验态度。
  (二) 按照物理实验的要求,注重对数据的创新
  传统化的实验分析中,需要学生手写记录相应的数据,这种数据处理的效率非常低,而且实验的直观性和竞争性无法得到有效的体现。信息化时代下,教师在教学中也应该有所创新和发展,借助仿真实验软件,利用软件数据处理、整理和分析这些数据,将物理实验同信息技术有效的结合在一起,帮助学生从中学到更多的知识。例如在“单摆的周期实验”中,让学生结合公式去计算单摆的周期,这时候需要应用到两组数据——摆线的长度、摆动的时间。当学生在确定了实验的思路以后,教师引导他们利用pasco传感器和相关的组件来完成这一实验,这是学生需要重点关注的部分,当传感器在发出信号的时候,雷达接受到以后,会反映出位置、方向和速度等,接着给出一系列的数据。从整个模拟实验而言,需要利用到的器材如表1所示:
  教师应该为学生提供简单的设备,确保每位学生都能看到一个完整且准确的实验过程,然后从中分析出相应的物理规律,完成了实验以后,借助pasco软件中数据分析功能,计算出单摆周期。从这些实验数据的应用情况而言,学生应该学会自己利用仿真软件去进行分析和记录,将记录的数据以最为直观的方法展现出来,然后应用图形化的方法去分析这些数据,实现形象思维的有效转换。同时,学生也可以自主、反复的去进行实验,从中摸索出一定的物理规律,将高中物理实验的数字化和信息化特点充分展现出来。
  (三) 增设条件和情境,确保创新型实验的实践性
  物理实验的情境和条件对于实验的顺利进行具备促进作用,有些实验往往需要在一些特定的环境下才能进行,尽量减少外界因素对此的干扰,确定实验进行时需要的基础设备。教师要充分意识到实验器材存在的作用在于让学生亲自去体验,然后运用这些理论性的知识点解决学习上遇到的重难点问题。以高一《生活中的圆周运动》为例,物理教学中提供洗衣机脱水、汽车转弯等生活中比较常见的案例,主要目的在于加强学生对相关知识点的认知和理解。
  第一,教师为其提供实验的器材,按照小组合作的方法,准备一个直径是4cm的小球,对小球进行穿孔处理,还有50cm的细线,橡皮绳,
  25cm的钢丝。第二,让学生去展开体验式的活动,分析小球下摆时处于超重还是失重的状态,将钢丝套在小球上,保持竖直,小球静止,感受到食指的拉力大小,接着抬高一段距离以后释放;另一种是小球在下摆的时候感受到手指受到的拉力。先后两次的实验中,一致认为第二种手指受到的力更大,整个过程中,学生的手、脑都被调动起来,学习的兴趣也会增加,最终会结合牛顿第二定律去进行综合性的分析,真正在创新型实验的过程中,增强了学生的实践能力。
  物理是一门综合性非常强的学科,将实验作为一种手段去提高学生的创新、探究能力,实现对真理的不断探索。而教师在组织实验活动的时候,也应该将创新性理念融入其中,借助多种教学方法,让学生主动参与到其中,真正掌握和领悟到知识在形成过程中的独特性,最终实现对“自我”的不断超越。
  作者简介:张志杰,福建省漳州市,福建省漳浦道周中学。

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