浅议物理教学中探究实验计划的制订原则
来源:用户上传
作者: 谢友余
科学探究包括“七个环节”,根据教学目标提出一个有价值的问题,会引发许多的仅停留在主观层面的猜想。要验证猜想,就得制订计划和设计实验。如果没有制订计划和设计实验这一环节,一切问题都无法解决,一切猜想都无法验证。只有合理设计好实验这一环节,才能进行实验、收集数据,从而进行分析论证、交流和评估,设计实验在科学探究中是一个非常重要的环节。因此,如何培养学生自主探究计划的制订过程中应该遵守以下几个原则:
一、从小处和基础着手,培养学生的基础实验能力
1.学生的实验能力需要在实验过程中逐步培养提高
学生的实验能力的形成和发展是循序渐进、日积月累的,因此在新课教学中,教师要重视学生实验的基本内容教学。每一个学生实验都应该让学生明确此实验的目的、实验原理和方法、实验所控制的条件、实验所需要的器材及这些器材的使用方法、实验操作步骤、实验的注意事项、实验的数据处理方法和实验结论分析等,并要求学生认真做好每个学生实验。
2.注意培养学生的良好实验习惯,形成科学的实验素养
实验操作具有条理性,实验操作的全过程包括仪器调节、观察操作、仪器整理。教师要有意识地培养学生良好的实验习惯,使之形成科学的实验素养。同时实验操作必须具有可行性和相对准确性。在操作过程中有意识地让学生讨论实验的可行性和可操作性,避免学生以后自己设计实验时纸上谈兵。在测量型实验中逐步让学生学会分析误差来源,认真讨论误差来源,分析如何减小误差。在讨论中活跃思路,在思考中形成严肃认真、一丝不苟的实验风格。
二、培养学生“制订计划与设计实验”的意识与能力
1.放手,让学生经历“制订计划与设计实验”的过程
“制订计划与设计实验”是科学探究过程中重要的环节。它要求探究者从操作的角度把猜想与假设具体化、程序化,为科学探究的具体实施作出规划。传统的物理教材和教学对物理知识和问题的处理多为呈现式和验证式。学生较少经历自主设计实验、探究物理问题的过程。学生便会形成按图索骥、照搬程序、机械实验的习惯,学生的创造力无法萌芽。放手让学生经历“制订计划与设计实验”的过程,已成当务之急。放手,让学生经历,就是培养学生探究设计能力的一项基本策略。设计实验对初学物理的学生来说是很难的。这就像幼儿学走路一样,如果大人担心其跌倒,不放手让其独立行走,那么,幼儿就很难学会走路。“经历”是幼儿学会走路的必然过程,同样也是学生学会设计的必然过程。
2.引导,让学生尝试考虑影响问题的主要因素,建立控制变量的初步意识
“制订计划与设计实验”研究物理问题,需要考虑影响问题的因素,以便确定观察、测量对象等事项。具体的物理学及其相关问题,有的是由多个因素共同造成的,即一个因变量对应着多个自变量,要确认每个自变量的关系就要控制其他变量的变化。这对于初学物理的初中学生来说具有一定的难度,对于教者来说其基本的策略是“引导”。
(1)引导学生进行案例学习,建立控制变量的意识
通过重现他人已进行过的探究案例,使学生得到启示。如伽利略在惯性原理发现之前做的斜槽小球实验,就采用了控制变量的方法,固定第一斜槽的角度,控制同质量的小球滚到斜槽底端时的速度相同,看小球在第二斜槽上运动的距离。改变第二斜槽的坡度使之不断减小,小球会运动得很远;使槽轨更光滑,小球将运动得很远、很远。再如,研究弹簧的弹力大小与哪些因素有关?人们猜想弹力的大小与弹簧被拉伸的长度和弹簧自身的一些条件(材料、形状)有关。这里主要有两方面的因素影响弹簧的弹力大小。设计实验时先控制一个量不变,用相同的弹簧,让其拉伸不同的长度,测量弹力与长度改变的关系;然后选用不同材料和形状的弹簧,控制同样的拉伸长度做实验。弹簧被拉伸和被压缩相同长度时弹力一样吗?探究者还进行了这方面的实验。
(2)引导学生尝试采用列举和归类的方法,寻找影响问题的因素
对表象异样、本质相同的因素进行归类合并,设计实验。如影响蒸发快慢的因素有哪些?教师可让学生利用已有的生活经验进行列举,提出各种猜想。学生可能会提出如下一些猜想:①含有水分的物体运动越快蒸发越快;②向水面吹风,水分蒸发加快;③水温越高水分蒸发越快;④敞口容器中水分蒸发得快;⑤水分暴露在空中的面积越大,水分蒸发越快。针对这些猜想组织学生讨论:这些现象从本质上看有哪些是相同的?在学生讨论的基础上引导学生将影响蒸发快慢的因素归类为三项因素:水面空气流速(①②④);温度(③);水的表面积(④⑤),从而采用控制变量法设计三个实验,进行研究。
三、在筛选猜想中设计实验
根据生活经验或创设物理情景中,引发学生提出问题后,学生会从不同角度、不同认知、不同经历,提出种种猜想,这是一个发散思维过程。我们不可能对所有猜想都一一用实验验证。例如:探究电阻大小与什么因素有关。学生猜想与长度、密度、体积、横截面积、质量、材料等有关。那么,我就与学生一起分析考虑长度、横截面积,实际上考虑了体积;考虑材料实际上考虑了密度;考虑了体积、密度,实际上考虑了质量。经过分析,学生才明白为何只考虑材料、长度、横截面积以及温度。这样也大大节省了进行实验的时间。
作者单位:江苏省泗阳中学
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-927504.htm
