中学生的学习兴趣,是中学生学习的内在动力,也是推动他们探求知识获得能力的一种强烈愿望,更是决定教学成败的一个关键问题。因此,教师在加强基础教育的同时,必须充分利用物理实验真实、形象、生动等特点,千方百计地运用各种方法激发学生的学习兴趣,培养学生探究、创新、自主学习的综合能力。
一、物理实验适合中学生生理、心理、个性特征
中学生的年龄大多在14岁至18岁之间,他们正处在体力、智力迅速生长阶段,富有上进心和探索精神,但由于物理的复杂性和多变性及个人感性认识的局限性,因此对某些物理现象在他们未学物理之前,不少认识往往是错误的。从中学生的这些心理特征出发,教师通过新奇有趣的、富有探索性的实验来满足他们的好奇、好胜、好动心理,激发他们的求知欲望。例如在讲“热学”时,教师提问:夏天天气闷热,怎样才会觉得凉快些?学生答:打开电扇。教师问:为什么?学生答:因为电扇吹的是凉风。教师拿出两个温度计,让学生把一个温度计放在电扇正吹着的地方,把另一个温度计放在电扇吹不到的地方,过两分钟看这两个温度计的示数竟然一样。这时教师问为什么温度计所示温度会一样?然后讲解:这是由于天气闷热,人身体出了汗电扇使空气流动,加速了蒸发,因而也加速蒸发时从人体吸热,所以人觉得凉快些。
就中学生的生理、心理、个性特点而言,他们一方面有着强烈的求知欲望,对各种新鲜事物好学、好问,富于幻想。但他们这种学习积极性往往与短暂的“直接兴趣”挂钩,遇到较为抽象理性的物理知识时,这些小困难便很快地使他们失去了学习积极性。因此,必须充分调动其学习的积极性,并稳固学生的学习兴趣,赋予中学物理实验教学以新的内涵。教师要充分利用物理实验这个平台,改革实验教学,创新实验教学,使实验教学服务于物理课堂教学,创新课堂教学新模式。
二、激发学生实验学习动机的几种方法
1.开设实用性、研究性、设计性实验
(1)开设实用性实验。增强—些实用性实验,让学生觉得物理实验课不但是一门发展智力、培训能力的重要的实践课,而且也很实用,能解决实际问题。这样会对学生产生巨大的吸引力,很大程度上激发了学生的实验积极性,强化实验探究能力培养。
(2)开设研究性实验。把某些实验项目改编成研究性课题,按序号列成表格,让学生选题。学生自行组成研究小组,一般以3~4人为宜,选出课题组长,确定课题后由组长分配任务,各组成员分工合作,在完成各自的任务后,汇总讨论,写成研究报告。尽管这种研究层次不高,没有严格意义上的科研成果、社会价值和经济价值,但这种方式注重培养学生的创新意识,在学生积极参与研究的过程中,学生不但学到了基本的实验方法、基本技能,而且锻炼了他们的组织管理能力和协调能力。这种实验方式变被动消极为主动积极地探求知识、解决实际问题,对学生知识的获得、能力的提高、习惯的养成均有重要作用。
(3)开设设计性实验。设计性实验只给出实验课题,不给出具体方法,只提供所有的仪器设备,不给出操作步骤。根据实验目的及原理,让学生自行设计实验方案,从不同角度、不同途径去以设想、探索多种方案,优化最佳方案,教师提供咨询,提出修改意见。使问题圆满解决。它十分有利于培养学生发散思维能力,也是高考中实验题能力迁移的一种趋向。学生进实验室选配仪器,均不受限制,让学生充分利用现有仪器、设备,充分发挥个人的聪明才智。学生的自由度很大,个性特点得到发展,动手和动脑双管齐下,对学生激活潜能、开拓创新有极其重要的作用。可以避免教师、教材对学生思维的压抑,避免无意地将学生的思维纳入某—特定模式,这种教学方式打破了传统的条条框框,有利于开拓学生的思路,使学生处于主动思维的状态,从而鼓励学生猜想,不轻易否定,就是对学生错误的猜想也不要简单地给予批评。还可以激励学生不限于课本中的器材,将器材开放,让学生根据实验的目和原理去设计实验,鼓励学生写出有独立见解的实验报告,然后根据不同的实验类型,在课堂上进行点评,分析得出合理的器材与步骤,这样使学生感到有一种成就的喜悦,师生探究的快乐。
2.设计精彩的演示实验
如果课堂上很多实验,没有进行深入分析,会冲淡对物理观念和规律的教学,反而影响到学生的学习效果。美国哈佛大学物理学教授霍尔顿对演示实验的作用做如下总结:①演示实验是项具有教学功能的创造性活动,缺少它,教学功能不能很好地完成或者不能完成。②教师、学生和教学内容构成—耦合系统,教师通过演示实验对这—耦合系统进行很好地调谐。③教师的演示实验,既强调了科学的重要性,又潜移默化地向学生示范了严谨的科学态度。④演示实验使得物理教学由人与人的关系变成了人与物的关系,而这正是科学方法的基础。霍尔顿教授对演示实验作用的总结是很全现的,也基本符合我国情况。演示实验往往成为学生对物理学入门的先导,某些精彩的演示实验深深地扣动着中学的心弦,激发学生学习物理的浓厚兴趣,甚至激发学生立志、献身科学技术事业,其影响极为深远。例(1)在讲“蒸发”时,教师先用蘸水的毛笔在黑板上写“物态变化”四个字,接着提问:“你们学过那些物态变化,是吸热还是放热?”等学生回答完毕后,黑板上的字已经变干了,教师之即发问“黑板上的字哪里去了?”学生回答:“是水蒸发了”,这样,引入新课自然、活泼、生动。同时激发了学生的学习兴趣,又因为蒸发是液体表面的汽化现象,学生不容易直接观察到,这里教师把课前准备的几团毛巾发给每组学生,让学生把毛巾团打开观察,比较内部与表面的干湿程度,从而使学生总结出蒸发是发生在液体表面的汽化现象,也为以后再教学“沸腾”时作准备。例(2)在讲“热传递”时,为引起学生的注意,先不要介绍热传递有三种形式,而是先演示一个“火烧金鱼”的实验。这个题目本身就会激起学生强烈的兴趣和高度注意,当教师要动手做实验时,学生的注意力完全集中在看老师怎样点燃酒精灯,同时设想“金鱼会被烧得乱窜乱蹦,最后被烧死”。但当学生看到的是试管上端水被烧得沸腾,直冒烟,而试管下端的金仍安然无恙的游来游去。学生会感到愕然,自然萌发出要亲自试一试,要弄个“所以然”的强烈愿望,这样使学生在愉快的情绪中完成学习任务,激发学生学习物理的浓厚兴趣。
又如中学物理中的磁场,它既抽象,又不直观,学习起来不仅困难较大,其理解得也不够透彻,为分化课堂教学难点,除认真做好课本上的奥斯特定律外,我们如果做好通电磁场的演示实验其效果会更好。如图1根据通电电流磁场的特性,特别是两根带电导线的相互排斥和吸引,使对于磁场的本质学生认识更加深刻。通过演示,教师可一方面引导学生认识电流磁场的特性,进一步提示电流磁场的本质,同时对于认识磁场能量、动量以及电场和磁场的转化,具有重要的意义。
图1 电流磁场演示实验
3.组织课外实验
课外小实验及小制作是课内演示实验、学生分组实验的补充与完善。课外实验一般所用的器材简单易找,实验易做,现象明显,便于学生理解,巩固新旧知识。例如,学习“静电感应”时,学生作“听话的乒乓球”实验,当乒乓球放在水平桌上,用塑料笔杆或塑料直尺在毛衣上迅速摩擦几下后,靠近乒乓球,当乒乓球被吸引而向笔杆或直尺滚来时,缓缓移动笔杆或直尺,乒乓球应顺从地追随着他们滚动,这个小实验既有游艺性、又有趣味性。
又如,组织学生根据我们寿光当地经济发展的实际,开展蔬菜大棚的透光性观察记录和对比,进行高温蔬菜大棚力学原理及结构设计分析等等,都是学生课外实验的好素材,也是素质教育的必然结果。这些学生的课外小实验,能够充分调动学生的学习兴趣和良好的调查、研究动机,同时也是对学生进行学科教育,校本教材教育的具体体现。教师要求学生人人结合学习内容和生产、建设、服务、流通等实际做一些力所能及的课外小实验、小制作,并给他们评分或组织鉴定工作,作为学生平时实验的成绩或特长成绩,将好的作品、实验成果、制作的器材,整理成形,也可作为展品或小发明、小创造进行展评。这样在调动学生学习积极性的同时,拓宽了学生的学习知识面,赋予学习以新的内涵。课外实验既能够丰富学生的课余学习生活,又能够培养学生学习物理及至其它学科的兴趣,尤其是在当代科技发展、网络普及、信息多样化的时代,具有重要的现实和创新意义。
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