高中物理课程改革已实施几年,我校在深入学习《高中物理课程标准》的基础上开展了“物理实验教学中学生探究能力培养的实践与研究”活动,加强了物理实验教学中学生探究能力的培养。下面是本人在教学实践中,对物理实验教学与学生探究能力培养的心得和体会,与同行探讨。
一、《高中物理课程标准》中物理实验与探究能力解读
物理课程标准在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度上提出了高中物理课程的具体目标,而实验是物理课程改革的重要环节,是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径,也是物理课程改革的重要资源。课程标准中把物理实验和科学探究放在一起进行阐述,充分说明物理实验与科学探究的关系非常密切,很多的物理实验都要进行科学探究去完成,而科学探究过程中也要进行物理实验。科学探究的要素:提出问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→进行实验与收集证据→分析与论证→评估→交流与合作。我们在实验教学中尽可能的把实验设计成探究性的,培养学生的探究能力。
二、实验教学中学生探究能力培养的实践活动
在我们的实验教学实践中,为了培养学生科学探究能力,尽可能按《物理课程标准》中“科学探究要素”和“对科学探究及物理实验能力的基本要求”进行实验设计。下面是在摩擦力一节的教学中设计的一个实验。
在滑动摩擦力的教学中,对摩擦力的方向和大小教材上只有简短的文字说明,学生对“滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反”难于理解。对于滑动摩擦力的大小跟压力成正比,从定性来看学生不难接受,但对定量的正比关系直接得出也难让学生信服。教学中我采用如下实验来研究摩擦力(实验原型选自林辉庆《新课程高中互动教学设计》)。
实验装置如图所示,将一木块放在水平的传送带上,
用一根绳子通过定滑轮把木块和弹簧秤相连。
(1)探究滑动摩擦力的方向
①提出问题:当皮带沿顺时针方向转动时,
木块是否受到摩擦力作用?如有,所受的摩擦方向向哪?
②猜想与假设:学生通过讨论提出各种不同的想法,请学生说出他们的猜想和理由。
③进行实验与收集证据:转动皮带,学生观察得出摩擦力方向向右
④分析与论证:理论分析,因木块处于静止状态合力为零,所以摩擦力与向左的弹簧拉力平衡,故摩擦力方向向右。
⑤得出结论:通过分析引导学生得滑动摩擦力方向与相对运动方向相反。
(此处还可进一步让学生探究如下问题:滑动摩擦力一定是阻力吗?受滑动摩擦力的物体一定是运动的吗?受静摩擦力的物体一定是静止的吗?)
(2)探究滑动摩擦力的大小
上面的实验,学生已知道滑动摩擦力大小可由弹簧秤读出,下面探究滑动摩擦力的大小。
①提出问题:滑动摩擦力的大小与哪些因素有关呢?
②猜想与假设:学生通讨论提出各种猜想和假设。学生不难得出摩擦力与压力有关,与接触面的粗糙程度有关。但很多学生也会得出摩擦力与相对运动的速度有关或与接触面积有关等。
③制定计划与设计实验:对学生提出的猜想不值可否,提议学生通过实验来检验自己的猜想,并能进一步得出定量的关系。教师对学生提出的实验方法进行总结,进行实验验证和记录数据。
④进行实验与收集证据:教师事先测量出木块的重量,然后在木块上加砝码改变压力测出不同压力下的滑动摩擦力,将记录数据填入由学生设计的表格中。
压力(N)
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