物理实验论文范文

2023-09-16

物理实验论文范文第1篇

摘要:传统初中物理教学中,因为长时间受到了应试教育的影响,教师对学生的物理学成绩十分关注,因此会一定程度上忽视学生的物理学习体验,导致学生难以将自己的注意力放到物理实验学习中,甚至很难自主进行物理实验学习,只能形式化地进行物理知识学习,这对于学生的物理学习与发展十分不利。基于此,为令学生真正学习好物理学知识,对教师来说,需就物理实验角度开展教学活动,以此帮助学生自主开展实验探究活动。本文重点分析了初中物理教学中,有关实验教学法的实际效用与措施。

关键词:实验教学法;初中物理教学;作用

一、将教材作为实验手段

初中物理教师在开展物理教学过程中,需依照教材内容进行实验课堂设计工作,密切联系实验大纲的重点内容开展讲解活动,切忌随意拓展超出初中教学大纲的范围,但是对于初中和高中的衔接之时,教师的讲解是十分必要的。初中学生刚开始学习物理知识之时,教师需利用循循善诱的方式,分阶段的对学生进行初中物理知识的教学。教师不可一开始就对学生提出严格的要求,这样往往会适得其反,甚至会导致学生产生严重的抵触心理,对物理教学的效率与质量产生严重不良影响。

举例说明,在进行力知识教学时,教师需明确对初中与高中有关力的学习的分寸,合理设计适宜初中生的物理实验课堂,由此也可促使学生明确掌握与理解教学大纲的相关知识,促使学生迅速完成教学的相关目标,提升教学的整体效率水平。基于此,在开展初中物理的实验教学活动中,需依照教学大纲要求的知识开展教学活动,由浅入深将学生物理实验素养逐渐培养起来,帮助学生物理实验创造良好基础,促使学生在之后的物理生涯中获得更多专业知识成果。依照初中教学大纲的物理实验教学,促使学生轻松掌握更多的初中物理实验知识,继而令初中物理实验教学效率得到全面提升。

二、开展引导式课堂教学活动

物理实验的教学活动重视对学生的实践,而非教师对学生的实验引导。因此,在初中物理实验教学活动中,需重视增强学生的自主学习,适当减少教师的主观性指导,令学生在物理教学过程中保持一种摸索式学习的态度,促使学生可以依据自己对实验的思考开展对应实验,明确实验中可能会遇到的各种问题困难,继而更好掌握物理实验相关知识。

举例说明,在电阻测量的相关实验教学中,教师需让学生自主学习教材上有关实验的内容,依照以往学习的知识,开展自我摸索式的学习。之后为学生分配实验需要的各种实验器械,令学生利用自己的方式测量电阻。摸索学习的过程中,教师需客观指导学生学习中遇到的各种问题,积极鼓励学生学习各种问题,令学生时刻保持对物理实验的强烈的求知欲望,继而促使学生的学习质量水平得到提升,继而促使物理实验的教学达到一种更高的水平。摸索式教学的价值是实现学生自主学习的强化,适当弱化教师的随堂指导,为初中物理实验教学的教学给予良好的教学策略。摸索式教学方式十分有助增强学生在物理教学中的主观能动性,推动初中物理教学活动顺畅开展下去。

三、完善实验器材检修,保证物理实验顺利进行

初中物理教学中,学校需将学生物理教学重视起来,合理设置专项物理器材购置资金,利用这一方式帮助学生创造优良物理实验室,聘请专业人才,将专业物理实验器材投入到物理实验教学中去。与此同时,学校需配备专业实验器材检查员,课后检查相关器材,令学生对自己的实验行为进行合理规范,避免出现私自破坏实验器材的问题,促使实验器材的实际使用年限得到最大限度提升,同时令学生更加珍惜这些实验器材,继而开展规范化的实验操作与物理实验学习活动。一方面,从学校角度提供强有力的实验器材,促使教师物理实验教学活动顺利进行。令所有学生都能开展实验操作,亲身感受实验现场与其中规律,持续提升学生物理实验学习效果与物理实验能力,推动学生物理学习的长远与可持续发展。另一方面,教师需将对学生的实验安全讲解工作重视起来,令学生对自己的实验操作进行客观规范,不可随便触碰实验相关物品,令学生在当今的教学器材的影响之下,将学生的实验兴趣和热情充分激发出来,充分掌握各种物理知识,提升学生物理核心素养与学习水准。

四、结合课后作业与实验

通过结合课后作业和实验,帮助学生有效巩固课堂上需要掌握的知识。课后作业是帮助学生巩固课堂知识的一种十分有效的方式,学生在课后学习的过程中,可对所学知识进行再回忆,发挥课堂知识作用解决遇到的问题,培养学生问题解决能力,这对学生来说意义重大。基于此,结合实验教学法和课后作业,课堂实验只是做一部分内容,其他的内容都需要自己完成,因此对自己不负责的内容学生也会感到比较陌生,基于此,教师可将学生不熟悉的内容设置为物理作业,令学生依照自己上课学习到的知识去完成,要求学生依照实验现场默写出来,因此促使学生加强对课堂实验知识与过程的印象。

结语

综上所述,实验教学法是一种十分先进和科学的教学模式,将其使用到初中物理教学的价值和应用也非常高,可有效激发学生学习兴趣与求知欲,将学生的合作意識充分培养起来。

参考文献

[1]孙建.实验教学法在初中物理教学中的作用与实践运用研究[J].中学课程辅导(教师通讯),2020(05):64.

[2]吴国成.实验教学法在初中物理教学中的作用[J].文理导航(中旬),2019(03):31+46.

物理实验论文范文第2篇

摘 要:现在的学生普遍觉得物理晦涩难懂,如何改善这一现象,让物理这一门学科更被学生所喜爱。物理本是一门实验科学,我们可以在实验当中去增加一些趣味因子,帮助学生更好地理解抽象的物理知识,让他们乐于在实验中探索真理,从游戏中获得智慧。

关键词:趣味;物理;实验;爱

“物理好难啊!”总是听到有学生这样的抱怨,每每心疼。“物理虐我千百遍,我仍待物理如初恋。”意志坚定的孩子发出这样感慨,而更多的孩子则是在一次次地被‘蹂躏’中,选择了放弃。这是所有的老师、家长不愿意看到的。那如何去解决、改善这个问题呢?物理既然是一门实验科学,那老师就可以从实验入手,多增加实验课,多设计一些趣味性强的物理实验,从而引发学生的好奇心,吸引学生的注意力,让学生能在实验中探索真理,在游戏中获得智慧,在物理的海洋中找到快乐,从而爱上物理。

一、 有趣的开学第一课

当学生升到初中二年级的时候,就会接触到一门新的学科——物理。老师会为学生精心的准备好打开物理世界大门的第一节课。如果在第一节课中,老师设计了一些有趣的物理小实验,那么定能够给学生留下一个美好的印象。好的开始,就是成功的一半。

(一)两个气球的竞争

取两个质地,形状,大小,厚薄均近乎相同的气球,将两者吹得不一样大,然后将两者气嘴用胶布粘紧,中间用夹子夹住,然后取下夹子。这时会发生一个想象不到的现象,竟然小的气球变得更小,大的气球变得更大。

解析:从生活经验上我们知道,吹气球的时候,最开始的时候是最费力的,当气球被吹大到一定程度后,吹着就不那么费力了。这个费力不费力就是压强的大小,从此,我们即可判断,小气球的压强大于大气球的压强,所以小气球里面的气体会跑到大气球里面去而变小。

再定性分析一下,气球是弹性材料做成的,弹性材料越厚,它的弹力就越大,弹性材料越薄弹力就越小。当气球被吹大之后其弹性材料变薄,弹力变小,气球内容纳的气体的压力压强就小;外部气压给气球的压强相同,弹性材料给气球内部气体的压强不同,因此,就可分析出哪个气球内的气体压强大。当两个气球连在一起后内部压强为了达到平衡,只能小气球变小了。

这个实验激起了学生莫大的兴趣,他们都觉得这太神奇了,和他们想象当中的并不一样。借此,老师可以告诉学生,物理即万物之理,好好学习物理,就能更好地去解释生活中的一些现象,变成一个渊博的人。但是生活经验决不是科学分析,想要得到准确的结论,需要通过实验验证分析才能够下定论,同时也培养了学生的探究精神,坚定了他们要好好学好物理的决心。

放大镜,一直都是孩子们童年时期最爱的玩具。可不可以用最普通的东西自己制作出一个放大镜呢?那真是太有成就感了吧。

(二)水制放大镜

写好一个字,放入玻璃杯底,拿出一块大小合适的保鲜膜,覆盖在玻璃杯口上,用手指压一下,形成一个凹陷区,然后在保鲜膜上倒入清水,清水的高度与玻璃杯口持平,用另外一块保鲜膜盖住清水,然后将四周多出的保鲜膜覆盖到杯壁上,再用橡皮筋捆住,透过水去看那个字。字变大了。若把凹陷区压得更深,字就变得更大了。

解析:放大镜的表面是凸出来的,所以也叫凸透镜。它可以汇聚光线,光线通过放大镜的时候,方向会发生改变,最后集中在一点上,这一点就是放大镜的焦点。焦点与放大镜中心的距离,就是焦距。使用放大镜时,是把物体放在焦距之内,这时通过凸透镜看到的便是物体放大的虚像,而且放大镜离物体越远,虚像越大。

当学生还沉浸在成功制成放大镜且粗略的了解了放大镜的一些知识的时候,老师再抛出一个问题“除了放大镜以外,世界上有没有‘缩小镜’呢?”问题一提出,学生七嘴八舌的讨论,积极地大开脑洞。这个实验不但让学生感受到了物理既平凡又神奇,还能让学生有跃跃欲试的积极性,主动地去思考,去讨论,这就达到了物理这一学科的一大特征,让学生能够动手动脑,积极探究。

(三)魔力静电离子球

闪电一直是一个可怕又神秘的存在,每一个孩子都无法逃脱闪电之谜的诱惑。特别是在参观科技馆时,静电球最为吸引人。既然如此,那老师就可以给学生展示魔力静电离子球。通电后,就可以看见里面有很多的光线,手指放上去,所有光就会集中在你手指那里,闪电飞舞,让人感觉非常震撼。学生都异常的兴奋。

解析:静电球的外观为高强度玻璃球壳,球内充有稀薄的惰性气体(如氩气等),玻璃球中央有一个黑色球状电极。球的底部有一块震荡电路板,通过电源变换器,将12V低压直流电转变为高压高频电压加在电极上。通电后,震荡电路产生高频电压电场,由于球内稀薄气体受到高频电场的电离作用而光芒四射,产生神秘色彩。由于电极上电压很高,故所发生的光是一些辐射状的辉光,绚丽多彩,光芒四射,在黑暗中非常好看。静电球工作时,在球中央的电极周围形成一个类似于点电荷的场。当用手(人与大地相连)触及球时,球周围的电场、电势分布不再均匀对称,故辉光在手指的周围处变得更为明亮,产生的弧线顺着手的触摸移动而游动扭曲,随手指移动起舞。

也许学生听得并不太懂其中的原理。但是没关系,只需要让学生知道,想要更多地去了解这个神奇的世界,我们离不开物理这一学科,并且要学好它。

通过几个有趣的物理小实验,使学生对物理产生了浓烈的兴趣,在他们的心里埋下了一颗想要积极探索的种子,他们认为物理是“好玩的”。这样,在今后的学习道路上,才能披荆斩棘,取得成功。

好的开始,是成功的一半,并且我们要把这样好的开始,不断地延续下去,在平时的课堂中,不论是演示实验,还是学生动手实验,都可以注入“有趣”因子,让学生在不断地探索真理的过程中,还收获了快乐。

二、 有趣的科学探究课

在《科学探究:电流的热效应》这一节中,想要让学生猜想出电流产生热量的多少和什么因素有关,是这一節课的难点,如何设计实验,让学生更理解。

(一)探究电流产生的热量和电阻的关系

学生实验。准备一节5号干电池,一张锡箔纸,剪成长条形,中间细,两头宽。用手把锡箔纸的两头与干电池的正负极接触,形成一个串联电路。随着时间的延长,可感受到手烫,及看到锡箔纸的中间开始冒烟。

解析:锡箔纸中间细,两头宽,相当于中点细的部分横截面积小,电阻大,而两头横截面积大,电阻小,中间冒烟,说明电流流过中间部分产生的热量多。因此可得出,在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越大,电流产生的热量越多。

这个实验不仅锻炼了学生的胆量,(实验过程中,有的同学胆小,发觉手烫起来了就赶紧把手松开,导致实验终止而失败。此时,老师可以鼓励学生,一节干电池的是电压是1.5V,人体的安全电压是不高于36V,所以不要害怕,要大胆地去实验。)而且实验的现象非常的明显,通过亲手实验,学生能很好地理解电流产生的热量与电阻有关。

(二)探究电流产生的热量和电流的关系

演示实验。两节干电池,一个小灯泡,一小段钢丝棉,导线若干。先把电池,小灯泡,钢丝棉连成一个串联电路,可看到小灯泡发光,钢丝棉没有反应。第二次,把小灯泡去掉,直接把电池,钢丝棉连接起来,看到钢丝棉燃烧起来了。

解析:前后两个电路的对比,去掉了小灯泡,电路的电阻变小,电流变大,钢丝棉燃烧了起来,说明第二次电流通过钢丝棉产生的热量变多了。证明电流产生热量的多少与电流有关,电流越大,产生的热量越多。

学生在看到钢丝棉燃烧了起来的时候是震惊的,发出了“哇”的叫声,相信这个实验成功地吸引了学生的注意,激起了学生的兴趣。并且也能够更好地帮助学生理解电流的大小能够影响电流产生热量的多少。

老师的每一次精心设计,都能在孩子们的心中种下一颗探索求知的种子,通过不断的灌溉,施肥,这颗小小的种子就能长成参天大树,支撑起物理成为一门真正的实验科学。

三、 有趣的物理与社会

再如,在《材料的开发和利用》这一节中,如何让学生对材料的导电性能感兴趣,激起孩子们的探索欲望,将为未来物理社会的发展打下坚实的基础。

学生实验。利用一顶生日灯光帽,把顶上的5盏灯,换成电阻不同的LED灯并联,然后引出两条导线,当把两条导线接通,闭合开关后,5盏灯亮起。表示电路是通路,有电流。再准备4杯不同的液体,一杯为纯净水,一杯为自来水,一杯为盐水,一杯为食用油。让学生自己尝试,当把两条引出导线不相碰,同时放入不同的液体中时,观察5盏LED灯是否发光,及发光情况是否相同。学生会发现,当放入纯净水中时,只能够亮起一盏灯;放入自来水中时,亮起的是同一盏灯,不过更亮了一些;放入盐水中时,5盏灯都亮了起来;放入食用油中,燈都不亮。

学生立马觉得太神奇了。不断地问,为什么呢?老师成功地激起了学生的好奇心。也使学生对不同的材料,它们的导电性能为什么不同,什么样的材料导电性能更好,什么样的材料导电性能差产生了浓厚的兴趣。

解析:食用油是绝缘体,不容易导电,所以灯都不亮。盐水是三种水中导电性能最好的,所以5盏灯都亮了起来。而自来水比纯净水中的杂质多,所以更容易导电,灯就更亮一些。

利用了生日灯光帽这个每个孩子都喜欢的物品,来探究神奇的物理现象,让学生感受到物理存在于我们的生活当中。让学生亲自动手探究,引起他们对现象的思考,激起他们对原因的探索和学习,这就是物理实验的目的,在实验中探索真理,在游戏中获得智慧。

一个有趣的物理实验是老师和学生在共同学习物理的过程中不可缺少的一条纽带。通过这条纽带,不仅能够帮助老师更形象地去讲解书本上抽象的概念或是晦涩难懂的结论,也能够帮助学生更好透过现象去看到事物的本质。让学生在实验中探索真理,在游戏中获得智慧,培养他们的探索精神、动手能力和求知欲望,让祖国的花朵绽放得更加美丽。

参考文献:

[1]精境.陪孩子玩转科学小实验[M].广州:广东经济出版社,2018.

[2][俄]雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼.趣味物理学(续编)[M],北京:北京工业大学出版社,2017.

[3]龙清明.小故事大物理[M].成都:四川大学出版社,2018.

作者简介:吴照,福建省漳州市,福建省漳州市第一中学。

物理实验论文范文第3篇

新的高中物理教学大纲中明确指出:观察现象和学生实验,能夠使学生对物理事实获得更具体的、明确的认识,这是理解概念和规律必要的基础。因此,在物理教学中,尤其在物理实验教学中,注意不断地鼓励学生通过观察、比较、实验、归纳、类比等探索手段提出种种假设和猜想来发展他们创新意识就显得尤为重要。

中学物理学是一门以实验为基础的科学。所有的物理知识,包括物理概念、定律和理论,都是在实验的基础上建立起来的。因此,培养学生的实验技能,了解物理学的研究方法,培养严格的实事求是的科学态度,对学生今后搞科学实验和技术革新有重要的基础作用。中学物理学生实验技能主要包括以下几个方面:一是掌握常用基本仪器的构造、原理和使用,能正确使用仪器进行观察、测量和读数;二是掌握中学有关实验的一般原理和实验方法;三是会正确记录实验数据,并能进行运算和分析,以得出正确的结论;四是了解误差概念,并学会初步的误差计算和分析;五是会写一般的实验报告;六是初步养成良好的实验习惯,包括爱护仪器、遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。

一、学生实验技能培养的方法

1.培养学生使用基本仪器的技能

掌握基本仪器的使用,是做好物理实验的基矗基本仪器主要有:刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、天平、温度计、测力计、压强计、打点计时器、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表欧姆档等。物理大纲要求“学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。”要让学生了解这些仪器的构造、原理、用途,掌握仪器的量程、使用方法和使用规则,以达到熟练地、正确地读数,在介绍这些基本仪器使用方法时,应抓住各种基本测量仪器的共性来加以指导:

(1)各种基本测量仪器都有一定的量程:必须要求学生在使用各种基本仪器前,搞清仪器的量程,并且能估计被测对象的情况,选用适当量程,避免超过量程而可能损坏仪器。

(2)使用测量仪器前通常都要调节零点或校正零点,否则测出的数据就不准确:如:“对安培表、伏特表等应学会调整零点,对游标卡尺、螺旋测微器、之类的仪器,还要学会零误差修正,让学生懂得零点是相对的,零误差的修正在生产上有普遍意义。因此,必须使学生养成使用基本测量仪器前调节零点或修正零误差的习惯。

(3)根据仪器的构造原理,掌握它的使用方法和使用规则:如:天平是根据杆杠的平衡条件制成的,因此,使用前和秤量时都要做到横梁平衡,同时必须严格保护刀口,要让学生理解保护刀口的重要性,从而自觉遵守使用方法和规则;温度计是利用液体的热胀冷缩性质制成的,所以,根据热平衡原理,测量液体时,温度计不能离开液体,而且要在温度计内液柱稳定时读数。显然,培养学生使用基本仪器的技能,必须要注意把掌握仪器的使用方法与理解仪器原理结合起来,这样既有利于巩固基础知识,又能帮助学生理解为什么这样使用仪器;只有理解了仪器原理,使用起来才会更加自觉和主动。

2.重视实验基本技能的培养

大纲要求要加强学生的实验能力的培养,规定了实验能力的要求。提出“明确实验目的,理解实验原理和方法,学会正确使用仪器进行观察分析测量,会控制实验条件和排除实验故障,会分析处理实验数据并得到正确结论,了解误差和有效数字的概念,会独立的写出简要的实验报告”。对高中使用的基本仪器,提出了两种要求:一种要求能独立正确使用,例如游标卡尺;一种要求在教师的指导下练习使用,例如示波器。为了提高学生的实验能力,教师要根据教学大纲和教材,将每个实验认真分析后,确定每个实验要着重培养学生的哪些方面的能力。在学生做此实验的基础上,应使他们理解控制实验条件,探索物理规律的思想方法,指导学生手脑并用进行实验操作,强化图像处理的技能训练,并学习排除简单的实验故障。在实验教学中,既要考虑给学生以更多的锻炼机会,又要遵循循序渐进的原则。

3.培养学生进行实验过程必须掌握的技能

培养学生掌握实验的一般原理、进行实验设计和实验方法的技能。首先要求学生明确各个实验的目的、原理或理论根据,根据实验的原理、要求对实验进行设计,包括用什么物理定律、公式,电学实验用什么电路图等。还要搞清哪些是已知量、被测量,然后选择所需的仪器和实验条件,进而设计好实验步骤,画好记录表格等。其次,培养学生正确调整和安装仪器,正确连接电路的技能。正确的实验,首先是安装、调整好仪器或正确连接电路。电路连接后,必须复查,确认正确后方能通电。这种技能的培养,从初中开始应先有示范,让学生模仿学习,然后逐步提高到由老师讲述方法及注意事项,由学生独立去安装、调整。培养学生正确记录实验数据,并能进行运算和分析,以得出正确结论的能力,这是实验能否成功的关键。要培养学生这方面的技能,要求学生集中精力,按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据,有的实验则要求测量或操作时动作迅速,要把握时机。

二、培养学生实验技能的途径

实验课是培养学生实验技能的基本途径。认真上好实验课,既能帮助学生牢固地掌握物理知识,又能培养学生的实验技能,是训练和提高实验技能的基本途径。实验课包括演示实验和分组实验。演示实验是学生使用仪器,进行实验操作典范,它教给学生正确的实验方法。如:如何正确使用仪器、安排实验步骤、操作、读数和记录数据、列表和作图线、分析和推理,得出正确结论及分析误差等。通过大量的演示实验,学生可以在长年累月的耳闻目睹中,潜移默化地学到实验技能。在分组实验中,学生的活动是多方面的,既有思维,又有操作,这就需要发挥教师的主导作用。实验时,教师可先介绍实验目的、方法及注意事项,然后教师在台上做示范,学生在台下跟着教师做,这种方法对于初中起始年级的学生是合适和有效的。学生在教师的步步指导下,养成良好的实验方法、实验修养。随着实验技能的不断提高,逐步培养学生自己设计实验,独立实验的能力。

物理实验论文范文第4篇

摘要:物理作为一个抽象性和逻辑性兼备的课程,它能够培养学生实际探索,以及分析,解决问题的能力。所以为了学好物理,首先,学生们一定要拥有一定的物理观念,以及进行创新思考的大脑,和实际探索的能力。只有这样,才可以让学生们在科学思想观念的指导下,更好地完成物理的学习。在新课改模式的推动下,学校越来越重视对于学生核心素质方面的培育。教师需要在核心素质的要求下,对初中物理教学加以研究。首先,学校就必须加强对学生核心素质方面教育的关注,运用先进的教学方法,来打破以往传统的教学理念。为学校创造出良好的教学模式,更有利于学生自身创新思想的养成,为学生日后物理学习与科研打下了良好的基础。

关键词:核心素养;初中物理;课堂教学;探究

引言

初中阶段是学生认识世界,以及接触世界的最好启蒙阶段。在此阶段,对学生进行物理知识的传授,可以很好的培养学生创新思维的模式。老师通过不断的完善教学理念,不断的优化教学方式,能够让初中阶段的学生对于物理的学习,还有自身的科学素养,以及综合素质,都得到有效的提升。核心素养概念的提出,使得教师们都将教学的重点,放在了对于学生学科技能的培养上,这也很好地体现出了核心素养实施的真正意义。但是,在如今的教学过程中,有不少教师还是受了传统教育观点的影响,忽视了对学生核心素质的培育。过度的强调对基础知识的传授,却忽视了学习者本身的主观能动性。

一、重视学生知识的积累

随着知识的不断积累,初中阶段学生的思维结构,以及认识水平,也得到了完善和提高。核心素养,重点突出了人对于物理学的真正认识,以及在认知物理学过程中所发展的基本规律和特点。相对于初中阶段的学生来说,为了学好物理,就必须去进一步掌握物理中所蕴含的特性,了解物理课程的基本规律,并通过自身知识的积累,去分析这种特性与基本规律之间的相同因素,并由此来进一步探索属于自身的学习方式。教师在开展物理教学的过程中,应该更加注重培养学生探究分析问题的能力,并鼓励学生用学到的物理知识,去运用到实际的生活当中,去应用到物理现象的分析当中,从而来更好地帮助学生认识物理。

二、运用实践探究提升学生核心素养

物理作为一门理论与实践相结合的学科,其本身就具有较强的实践性。物理课本当中许多的结论与概念,都是在物理实验进行的条件下,所得到的。比如,牛顿定律,焦耳定律等,都是通过不断地实验演示,才得到最终的理论。所以,在物理教学当中,实验教学也是必不可少的。实验教学不但能够良好地去发展学生的动手能力,以及积极探索的兴趣,还能够加深学生对物理知识点的掌握,在训练学生科学探究能力的同时,又能够更良好地提高学生自己的核心素质。此外,老师在教学中,通过适当的引导,会更好的吸引学生的注意力,并由此来充分调动学生参与课程的积极性,使学生对学习的物理认识的來源,有个清晰的认识和了解,更好的提高学生们学习物理的兴趣。因此,在对学生进行物理教学的过程中,教师应将实验探究与教学内容,进行充分地融合,不断地去优化传统的教学方法,更好地引导学生理解物理,并提高物理核心素养[1]。

三、在课堂教学中,结合实际生活

无论哪一门学科,都离不开实际生活的参与。在初中物理教学过程中,由于教材当中的内容过于地抽象,学生很难通过老师的讲解和自己的体会,来对物理当中的知识,有深层次的理解。这时,老师便可以结合一些生活中的事例,将学生带入到生活的场景当中,将抽象的物理知识,去转化为学生日常当中常见的事物。帮助学生更好的去认识物理知识,与生活之间的密切联系,提高学生的物理核心素养。例如,在生活当中,当有人触电时,会感觉人被一种力量给吸引住了,无法抽开。那么,在人触电的过程中,吸住人的力是什么呢?是电流吗?这个观点明显是错的。这其中就隐藏了一个很基础的物理知识。当人的手指接触到电流时,受到了电流的影响,人手会变得麻木。假如是在手心,或是指尖的同侧部位与电流接触,则在刚接触的一霎那,手指就会因条件的反射所影响,变得扭曲,而扭曲的方向又刚好使我们的手指,会不自觉地抓住了电流的引线。这时,就会延长了触电的持续时间,想立刻松手,是根本无法实现的,就会产生一种被电流吸住的错觉。这样的物理现象,在生活中较多,教师还能够运用课外的时间,使学生们可以自由地去探索日常生活当中的物理现象,并由此来进一步的提高学生的核心素质[2]。

四、结束语

综上所述,在新课程改革推行的核心素养背景下,去开展初中物理课堂教学,应当更加的有针对性,去渗透价值观教育,使学生能够树立正确的发展观念。物理不仅是一门自然学科,同时也是可以促进学生身心发展,以及核心素养提升的重要实践课程。基于此,在对初中学生进行物理教学的过程中,要不断地去改进教学方法,并在教学的过程中,去运用日常生活中的情况,来对学生进行更好地引导,使物理知识在实际生活中,能够得到充分的应用,也使初中生的核心素养能够得到健康的发展。

参考文献

[1]葛霞. 基于核心素养视角下的初中物理教学研究[C]// 2019年广西写作学会教学研究专业委员会第三期座谈会资料汇编. 2019.

[2]李坤松. 基于核心素养下初中物理课堂教学的有效性研究[J]. 考试周刊, 2018(13):1.

物理实验论文范文第5篇

物理学是一门自然科学,是一门实验科学,也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。在物理研究中形成的基本概念和理论,基本实验方法和精密测试技术成为了中学阶段重要的学习知识,由此,物理实验教学就成为了物理教学的重要方式和手段。下面就如何最大程度地发挥物理实验教学效果,培养学生的实验综合能力问题作一探讨。

关键词 能力培养 探究能力 创新能力 数据获取 数据处理能力 实验报告能力

一、在实验教学中培养学生创新能力

(一)演示实验为探索性实验。培养学生的创新能力。

在实验中突出探索性方法的培养。将演示实验改为探索性实验,让学生充分的动脑、动手、动口,发挥学生的主体作用,有利于学生创造思维的激发。物理实验教学常用的实验有实验归纳法和实验验证法。在教学中,应有意识地安排这两种方法探索训练。如在伏安法测电阻实验教学中,就可采用这两种方法的训练,让学生归纳和验证实验电路的内外接法。

(二)充分利用实验器材,激发学生的兴趣和思维。

中学生思维敏捷,求知欲强,易于接受新鲜事物,富有上进心和探索精神,“好动、好奇、好胜”是他们的天性。所以在实验课堂上要充分运用仪器调动和激发学生的学习积极性,如测凸透镜焦距实验中,在基本完成规定的实验要求时,可以提出这样一个问题:如果透镜被遮挡一部分,其成像有何变化呢?让学生先推测或猜想:不成像、只有一部分、不变化等等,各持己见,争论不休,这时要求学生,利用身边的器材加以验证,发现成像情况不变,只是像的亮度变暗。教师根据已学的知识进行分析,推出正确结论的依据。

(三)一个实验,多种方法。激起学生的创新欲。

如用单摆测重力加速度实验,在完成本实验后提出问题,测重力加速度的方法还有那些?让学生思考运用已学知识解决实际问题,激起学习兴趣和创新欲望。

(四)在第二课堂上培养学生的创新能力。

第二课堂是培养创新能力的重要途径。科教活动中不断向学生介绍最新科技成果,能迅速将各种即时信息传递给学生。例如日本的科技博览会中最现代化的机器人,神舟飞船载人航天成功,使学生大开眼界;爱因斯坦的相对论、时空观,有意义的科幻片等。这样,有利于扩大学生的知识面,开拓了他们的视野,培养了学生的思维能力、想象能力,激发了学生的求知欲望,大大增强了学习的动力在课外,鼓励学生进行小实验、小制作、小发明,撰写科技小论文。善于全方位、多角度、多途径的去思考,从而发展学生的求异思维和创新能力。

二、在实验教学中培养学生的科学探究能力

(一)在演示实验中培养学生的探究意识。

演示不仅仅为学生提供形象的直观材料。还应有效地吸引学生感官和思维的参与,组织学生参与其过程之中,应引导学生观察、提出问题、对演示的结果作预见性的猜想,从而始终使学生的思维处于一种主动探索的兴奋状态之中。

(二)在学生实验中培养学生的科学探究精神。

学生实验是让学生通过自主活动在认知、操作、情感方面有所收获。应通过实验教学使学生在科学态度、实事求是的科学作风、创新意识、合作交流等人格、意志、个性特长上有所发展。物理实验有定性、定量、验证性、探索性、设计性实验等,如何在实验教学中培养学生的上述品质和能力?这就要求教师要根据不同的实验类型、学生的实际情况、学校的条件等,在课前认真进行实验教学设计。例如在验证性实验、探索性实验、设计性实验教学中,不应让学生只是机械的按步骤重复实验,而应设计一些能激发学生思索、让学生能灵活运用实验方法去验证人们已有的发现和所得到的结论并有所创新。如验证动量守恒定律的教学,激发学生利用已学过的知识设计实验去验证猜想,让学生真正参与到探究的过程中,去体验、去创新。

三、在实验教学中培养观察能力

无论是教师的演示实验还是学生的分组实验,学生都有一个对物理现象进行有目的、有顺序的观察过程。要注意引导观察的全面性、准确性和深刻性。教给学生观察的方法,通常采取的方法有:对比观察法和归纳观察法。对比观察法往往是通过对两个事物、现象的对比,或把某一现象发生变化的前后情况进行比较来实现的。归纳观察法是通过对个别现象进行观察,经过分析、推广,再归纳为一般性的规律。

四、在实验教学中培养操作能力

实验过程离不开操作,操作是否正确规范都会影响实验的结果,甚至导致实验的失败。应该引导学生在操作前拟定操作步骤,了解所使用仪器的用途、规格和注意事项,按照实验原理,学会控制实验条件,合理组装或连接实验装置。另外,在操作过程中故障的排除是许多学生的弱点,往往反映学生对实验原理模糊不清,或者对各部分仪器的工作情况不甚了解,又不肯动脑分析而急于求老师来解决。这时教师应当引导学生分析故障的特点,放手让学生自已独立解决,养成手脑并用、独立工作的习惯和能力以及进行科学实验的自觉意识。

五、在实验教学中培养正确记录实验数据和数据处理能力

要得到正确的实验结果就必须具备一定的数据处理能力。在中学阶段,要求学生养成对于一个量的确认需获得多组数据(多次直接测量)才有可信度的习惯;对于直接读取的数据应该会用有效数字表示:能自己设计表格进行间接测量的计算i能用代数法、图象法几何法来研究实验报告。

六、在实验教学中实验报告能力

要将实验的全过程和成果完整地表达出来,就要指导学生认真独立地写好实验报告。实验报告的内容要规范化。一般应包括:实验课题、实验目的、实验原理、仪器装置、实验步骤、数据记录和处理、实验结论、误差分析等。在高中课本中,最初三个实验已做了简要的示范,让学生有一个模仿学习过程,以后的实验就要求学生自己写。特别是写“实验步骤”,学生普遍感到较难,教师应该引导学生根据实际操作过程,自己组织语言按“装(即在准备步骤中将仪器装接调整好)、测(测量、读数)、处(数据处理)、结(做出结论、整理器材)”依序写出,不要大最抄录课本中的内容。每次实验报告都进行评分,并给予评价。

二十一世纪,中国进入了一个崭新的、快速发展的时代,随着时代的发展,社会的进步,物理实验教学的重要地位将越来越突出,物理实验教学的面目也将随之出现新的面貌。让我们在新的形势下不断学习,不断探索,处处以学生学习能力的提高为最高目标,把学生培养成社会所需要的有用人才。

物理实验论文范文第6篇

摘  要 以物理学导论的教学为例,探讨导论课程在教学内容安排、教学方法选择以及教学组织形式等方面的问题,阐明物理学导论教学要想达到课程开设的目的,必须从“导”字入手,重在知识的趣味性、系统性和实用性,逐步引导学生走上物理科学之路。

关键词 物理学导论;通识课程;混合式课程

Guiding is Key to INTRODUCTION//GAO Shoubao, MENG Qingtian

Key words INTRODUCTION TO PHYSICS; general courses; blen-ded curriculum

0  引言

物理学导论是为高校物理专业新生开设的一门通识课程,主要介绍物理学的基本概念、基本理论和基本发展脉络,简要介绍物理学知识与科技前沿领域的联系。通过本课程的教学,一方面可以帮助学生了解物理学的基本知识,为进一步开展学习和研究奠定基础;另一方面是为帮助学生了解物理学在现代科技中的应用,培养他们对科学研究的兴趣,领悟科学研究中的思想和方法,提高分析和解决问题的能力,进而热爱科学并投身到物理科学的工作中。

考虑到目前全国基础物理教学形势,为适应大学物理教学需要,不少高校先后开设了物理学导论或类似课程,也有了一些值得借鉴的做法。比如,吉林大学物理学院一直重视物理学导论的教学工作,摸索出一套行之有效的教学方法,使学生对学习物理、从事物理科学充满信心,特别是张汉壮教授总结多年的教学经验后编写的《物理学导论》教材,被全国多所高校使用[1];长江大学物理与光电工程学院为新生开设的物理学概论也是一门导论性质的课程,该课程结合物理学史的介绍,帮助学生了解物理学的内容和方法,认识物理学的重要地位和应用前景,激发他们对物理的学习兴趣[2];东南大学在文科专业中开设的物理学概论课程,虽然与开设物理学导论的目的不完全相同,但其中的一些做法,比如重视和强化学科间的相互渗透、提高人才的自然科学素养等,都值得在物理学导论的教学中参考[3]。

由于所处的教育环境不同,国外高校历来重视在大学物理新生中开展物理学导论类似课程的教学。特别是既有理论也有实验的美国华盛顿大学物理学导论课程,无论是教学内容还是教学模式,都很有特色。该课程的实验项目内容紧扣理论教学环节并尽可能澄清课堂学习的一些问题。实验讲义以物理史实或以身边易于实践的自编故事为引子,切入原理并让学生继续展开实验。以物理系和网络上可寻的与实验相关的科技前沿发展背景为延伸,注重学生兴趣导向[4] 。美国塔夫茨大学罗纳德教授研究团队基于交互式教学的物理学导论课程改革也取得很好的效果,他们的研究表明,交互式教学法在班级授课的形式下,针对不同教学内容,对于中学与大学的所选样本都具有良好的适用性。特别是对于大学生,他们学习的主动性更强,教学效果更加显著[5]。可以这么说,为了搭建好中学物理和大学物理学习的桥梁,让更多的学生走上物理之路,物理学导论课程的开设已成为国外知名大学物理学教学的趋势[6-7] 。

通过以上介绍和分析可以发现,国内外在大学物理教学中非常重视对物理学知识的入门和引导,无论是以导论的形式,还是以概论的形式,“导”很重要。在这方面,笔者也深有体会。为了适应大学物理教学的新形势,最近几年,学校也在物理学各专业开设了物理学导论课程。教学实践表明,该课程的开设确实提高了学生学习物理的兴趣,增强了学生立志投身物理科学的信心。对于这种通识性质的课程,教学内容涉及多個学科部分,为了“导”好这门课,相关任课教师还是进行了一些探索和尝试,也摸索出一套引导学生走上物理之路的做法。本文将从教学内容的组织、教学方法的选择及教学过程的控制等几个方面,简要介绍物理学导论课程教学需要注意的一些问题,特别强调在教学中对“导”的理解和实施,供读者参考。

1  教学之导

物理学导论课程的开设旨在引导学生把握物理学的知识结构,提高他们学习物理的兴趣,进而走上物理科学之路。然而作为一门知识性和逻辑性较强的学科,物理学在高中阶段就被学生认为是一门较难的学科,选考学生相对较少。考上物理专业的大学生,虽然这方面的问题没有那么突出,但受到的影响也不容忽视,因此,在大一阶段开设导论课程就显得尤为重要。这里以这几年物理学导论课程的教学为例,介绍导论教学中的一些做法。

1.1  做好铺垫

物理知识具有其自身的逻辑性。这是物理教学的优势,但也给导论教学提出挑战。不像美国华盛顿大学等开设的物理学导论课程,既有各专业理论部分,也有相应的实验课程配套[4],因而实际上是将其开设为一门综合课程。而如前所述,我国高校开设的物理学导论课程是一门通识课程,更加注重物理学的入门,强调对物理学重要性的认识,而不是全面系统地介绍物理学知识,因而在介绍相关物理学内容时做好铺垫尤为重要。

1.1.1  介绍物理学史,明史方能明智  与其他物理课程教学有所不同,物理学导论的教学有其特殊性,这种特殊性主要体现在相关物理知识群的导入上。特别是对于一些概念和规律难以深入理解的知识群,了解其发现(提出)和发展的过程,是激发学生学习兴趣、把握相关物理思想的关键。而结合不同的物理内容,适当介绍相关的物理事件以及为物理规律的发现作出贡献的物理学家的事迹,不失为吸引学生注意力,培养学生科学思维、科学态度及社会责任感的有效途径。

众所周知,相对论的教学是大学物理教学的难点之一。为了克服这个难点,在进行物理学导论教学时,就是借助物理学史来帮助学生理解爱因斯坦当时建立相对论的思想历程。人们认识运动物体是从认识参考系出发,逐渐形成相应的时空观的。为了描述物质及其运动,古希腊哲学家亚里士多德提出“以太”的概念,并为之后的诸多物理学家(包括牛顿)所推崇,然而迈克尔逊—莫雷实验的“零”结果实际上对“以太”概念予以否定,特别是使其失去了作为绝对参考系的特质。正是爱因斯坦通过对时间概念的重新分析,在两条基本假设的基础上,推导出物体的“动尺收缩”、时间的“动钟变慢”及同时的相对性等,才形成一套新的时空观,建立了狭义相对论[8]。

狭义相对论的建立过程告诉人们,一个强大理论的建立,并不是某一个物理学家的功劳,而是一代代物理学家共同努力的结果;不仅需要严格的逻辑推理,有时候还需要一定的挑战性思维和批判精神。对于刚步入大学校门的学生来说,这种导入方式对于培养他们的科学态度和创新精神显得那么重要!

需要指出的是,按照高师院校的要求,在大学二年级会开设物理学史选修课,因而对物理学史的讲解并不是物理学导论教学的中心任务,这里介绍物理学史的主要目的在于引导学生了解和认识物理规律的发现过程。

1.1.2  利用知识结构  开设物理学导论课程,教学内容是按照力学(包括理论力学及量子力学)、热学(包括热力学和统计物理学)、电磁学(包括电动力学)、光学、原子物理(包括分子物理及凝聚态物理)和相对论等的次序来安排的。显然由于学生的知识储备不足,一些内容的介绍会给学生的接受带来一定的难度。把握知识脉络、理解各个知识点在知识群中的相对地位,是进行导论教学的关键。为方便学生了解和把握物理规律的发现过程和物理本质,结合学生的认知规律和知识结构,从以下两个方面开展教学工作。

1)由易到难:以理论力学部分的教学为例。物理学导论一开始介绍的是力学部分的内容,相对来说,学生在中学阶段有了较为坚实的质点力学知识基础。在导论教学中充分利用这个基础,参照质点运动的规律来处理刚体的运动。比如在介绍刚体的定轴转动时,将其规律与质点的运动规律作类比(力/力矩,位移/角位移,速度/角速度,加速度/角加速度等),然后将刚体的运动分为质心的平动以及刚体绕质心的转动,前者利用质点运动规律来处理,后者则利用刚体的定轴转动来处理。其他比如分析力学中的虚功原理、哈密顿正则方程等,相关部分也采取了类似的教学方式。这种由易到难的类比教学方式,不仅减少了教学难度,也对学生将来系统学习理论力学树立了信心。

2)由浅入深:以量子力学的教学为例。大家知道,从薛定谔方程的建立到其用来处理微观体系的量子力学问题,波函数的概念贯穿教学始终。因而波函数概念的建立是引导学生认识量子力学的出发点,也是量子力学教学的立足点。区别于理论力学内容的引入方式,在物理学导论中对量子力学内容的介绍采用的是紧扣切入点、由浅入深的教学方式。首先从电子的狭缝衍射出发,通过对一个电子和多个电子衍射图纹的比较,给出微观粒子的波粒二象性,進而引出描述这种性质的波函数,并进一步介绍该波函数所满足的薛定谔方程。当然,薛定谔方程的求解不是的教学目的,在引入薛定谔方程后,可以简单介绍薛定谔方程的求解在实际中的应用,让学生了解量子力学所解决的主要问题。这样就达到了介绍量子力学基本知识、引导学生认识量子力学重要性的教学目的。

1.1.3  突出知识应用  物理学导论的主要目的就是认识物理、激发学习物理的兴趣。为达到此目的,介绍物理知识的应用不失为一个好方法。物理学作为一门应用性比较强的学科,知识的应用理所当然可以在每一相关内容的引入中发挥作用。以“原子分子物理及凝聚态物理”部分的引入为例,介绍相应的做法。

众所周知,新材料是未来经济的主要增长点之一[9],而新材料的研发离不开原子分子物理学、特别是凝聚态物理学知识。结构决定功能,作为分子生物学的一个经典理论,也是新材料研发所遵循的一个基本准则。科技和社会发展所需要的新材料,其功能的实现肯定与一定结构的原子及分子团簇相关,寻找这种原子及分子团簇正是原子分子物理和凝聚态物理研究的内容。在“原子分子物理及凝聚态物理”教学中,正是按照这个思路导入相关内容的。特别是目前人们比较感兴趣的石墨烯纳米材料,也是基于对碳原子及其团簇性质的充分认识而研发出来的,其优良的光学、电学、力学和热学性质在未来科技发展中必将发挥重要的作用。这种教学方式无疑会激发学生学习物理的兴趣,从而坚定他们从事物理的志向。

同样,肆虐全球的COVID-19疫情,从发生、传播到最终控制和战胜疫情,其过程学生历历在目。在未来介绍原子分子物理内容时,可以利用这个事件,让学生充分认识在疾病的早期发现、疫苗研制、药物设计与及时治疗等过程中,原子与分子物理学所能发挥的作用,这对于学生加强专业知识的学习也是大有裨益的。

1.2  提供学法

同其他一些具体学科不同,物理学导论课程涉及大学物理的诸多学科,但由于学时和学习基础的限制,不可能对每部分内容都做系统介绍,要求学生在短时间内系统地掌握这些知识也是不现实的。为了达到物理学导论的教学目的,在教学中也有意识地指导学生如何学好这门课程。具体要求包括以下几个方面。

1.2.1  珍惜课堂时间  课堂教学也是大学教学的主要形式。在大一阶段,由于多门公共课和专业课同时开设,学生学业任务繁重。在这种情况下,物理学导论的学习就必须充分利用课堂教学时间。然而一个不能回避的问题是,由于导论课程是非主干课程,加之考虑到学生的基础,教学内容深度要求不高,学生对这门课难以高度重视,不易达到理想的课堂教学效果。为了调动学生的积极性并将课堂时间充分利用起来,在集体备课时要求任课教师灵活运用各种教学手段,向课堂要质量,并结合第一节课的“绪论”教学,给学生介绍该课程的学习方略。比如,可以结合具体教学内容,通过讲述相应的物理故事吸引学生的注意力,以激发他们学习的兴趣;在介绍学生较为关切的内容时,可以设计一些问题供学生回答,并增加课堂表现分,调动他们的思维积极性,让他们听课有成就感。

事实上,为了以后更好地开展导论课程的教学,每年都在期末考试的最后一题,要求学生对该课程的教学提出建议。就如何充分利用课堂教学时间等问题,汇总分析学生提供的意见发现,绝大多数学生的建议是多提开放性问题,增加有趣互动——这无疑是广大师生的共识。总之,调动学生学习的积极性是提高课堂教学效率的主要手段,也对教师备课提出更高的要求。

1.2.2  重视课后复习  大学一年级是大学学习的起步阶段,也是培养良好学研习惯的关键阶段。从中学到大学,学习内容发生很大变化,学习方式和方法也必然要发生相应改变。物理学导论课程的学习在这方面显得尤为突出。从教学内容上看,该课程一次课至少要学习一个知识群(比如几何光学知识群、统计物理知识群等),虽然各知识群内容不要求那么深,但涉及知识面较宽,要系统地了解和把握这么多知识点,难度可想而知,此时加强课后复习对学生来说显得那么重要!

区别于其他课程的课后复习,导论课程的复习更注重知识群之间的联系,比如,力学部分质点的运动学和动力学之间的联系,质心的平动规律和刚体转动规律的联系,经典物理和量子物理研究对象与研究方法之间的联系,等等。这些联系都需要任课教师在教学中结合具体教学内容予以正确引导,帮助学生把握知识脉络。另外,在导论教学中除了提供必要的教学参考书以外,还会将课件传给学生,供他们课下复习巩固用。通过课后复习把握这些联系,不仅对于学生整体认识物理的知识结构有重要意义,更为重要的是可以由此养成一个良好的学研习惯,为后续学习和工作形成良好的行为定式。

1.2.3  密切联系实际  知识的运用是学习的有效方法。如前所述,我国所开设的物理学导论课程是一门集普通物理学与理论物理学于一体的通识性课程,物理学的特点也决定了该课程与日常生活及科技实践具有紧密的联系。因此,引导学生主动联系生活实际,是导论课程学习的出发点,也是导论课程学习的落脚点。

在进行统计物理中有关统计分布内容的教学时,先从最简单的物理测量开始,课前让每一个学生提供自己身高,最后统计人数按照身高的分布。结果会发现,身材较矮和较高的人数都较少,而中等身高的人数较多。然后通过视频介绍新中国成立以来我国青少年平均身高变化的情况,并与欧美国家进行比较。通过这种纵横向比较可以发现,身高的分布不仅反映了群体的年龄特征,也反映了群体所在社会的经济发展水平,当然也能反映人种的不同。因此,不仅物理量(比如身高)本身能反映物理特点,物理量的统计分布也能反映物理规律。通过这个例子可以使学生认识学习统计物理的意义。如果课后作业中要求学生再列举几个有关统计物理量的例子,他们必然会对统计物理的学习有更进一步的认识,特别是这种学习方法可以培养良好的思维习惯。

1.3  促进互动

建构主义认为,学习不单是知识由外到内的转移和传递,更应该是学习者主动地建构自己的知识经验的过程,这种建构离不开教师的指导[10]。与这一观点相适应,教学也必须把焦点从教师转到学生,从教师中心转到师生互动。在物理学导论教学过程中,为了提高教学效率,通过加强师生互动环节,把学生的注意力集中引导到教学内容上,提高了课堂教学效率。

寻找互动契合点,了解学生的认知基础,寻找学生的兴趣点是加强师生互动的关键。考虑到学生已经有了高中物理基础,尽管还不是很系统,但足以为物理学导论教学过程中师生契合点的寻找提供有利的条件。在进行导论教学时,一开始学生对这门课到底要学习哪些内容、学到什么程度并不是很清楚。从大家熟知的距离概念出发,通过播放视频,让大家从距离地球几十亿光年的宇宙天体出发,“旅行”到地球,再从肉眼能看到的宏观世界深入原子分子的内部世界,整个过程涉及宇观、宏观、介观和微观,包括了物理学研究的所有对象。用这种方法呈现教学内容,学生倍感兴趣,他们能够结合已知的物理学知识,指出在各个距离范围上所对应的物理学知识范畴,为后续物理学导论相关内容的教学打下较好的基础。

对于当今的年轻人来说,对未知世界的认识是他们的共同渴望,时空隧道就是大家比较感兴趣的话题。然而,时空隧道到底是怎么回事?有没有这种客观存在?大家都渴望了解。正是基于这种考虑,在进行广义相对论教学时,充分发挥学生的主观能动性,让大家先寻找站在迎新晚会三维空间舞台上的感觉,然后引导大家在狭义相对论的基础上,结合四维时空的概念,逐渐认识引力场所导致的时空表演舞台弯曲,而超强的引力会使这种舞台虫洞化,从而成为时空隧道。这种教学方式会使广义相对论的内容显得没有那么深奥,从而让学生感觉更加有趣。

1.3.1  更新教学手段  目前随着科技的进步,特别是教育技术的发展,一些新的教学手段和教学形式应运而生,比如慕课(MOOC,大规模开放在线课程)、混合式课程(将线上教学与传统课堂教学有机结合起来的一种新的教学模式)等。物理学导论作为一门专业通识课程,占有学时较少,基本上采用的是传统教学模式,并逐步向混合式课程过渡。同时推荐吉林大学张汉壮教授的物理学导论在线课程供学生學习。这些课程都要求学生有学习的主动性,将线上内容和线下学习有机结合起来,并主动与任课教师沟通,增强互动,提高学习效率。

另外一个不容忽视的现象是,不少学生在上课时经常看手机。不能否认这种行为可能与教学活动无关,但教师如果能充分利用手机作为教学互动的工具,则可能化羁绊为力量。对于这个问题,采用限制+引导的方式予以解决,即利用所开发的软件,上课时用手机扫码考勤兼锁屏,并在课堂教学的不同阶段对手机解锁,利用软件中开设的各学习专区,让学生提交问题、反馈答案。教师对学生的回答实时展示分析,也可以通过问卷星等工具收集学生听课中存在的问题,由教师课后分别作答,等等。

这种限制+引导的方式,使手机变成课堂辅助教学手段,不仅提高了课堂学习效率,而且提升了学生的参与度。总之,对手机问题的解决要面对现实,正面引导、疏而不堵,这样才有可能让其在课堂上发挥正面作用,成为教学的辅助手段。

1.3.2  鼓励学生参与  物理学导论作为一门专业基础课,学生还是有一定知识积淀的。在课堂教学过程中,可以利用这个条件并结合需要分配学生担任一定的角色,这是促进师生互动的一个良好手段。比如,在进行导论光学部分的教学时,教师先介绍几何光学与物理光学概念的区别,然后请几个学生各给出一个物理光学现象的例子。这种随机提问的方式无疑会促进学生的主动参与,避免教师的单向活动以及学生上课走神现象的发生。

另一个值得提倡的做法是课下分组讨论、课上展示结果,这样既能让学生主动参与教学,也能提高教学效率。电磁学部分是高中阶段的主要教学内容之一,也是与日常生活联系较为密切、大家比较感兴趣的学习内容。在导论有关场的这部分内容介绍前,首先通过微信群给学生布置学习任务,让大家回忆一下在高中阶段所学习的电和磁的关系;然后在正式上课时,各学习小组组长通过微信提交答案。教师教学则是在展示和分析这些答案的基础上,先介绍人们对静电场的认识过程,再介绍恒磁场的理论发展,而对电磁感应定律的介绍使人们对电磁场的认识达到新的高度,为之后电磁波部分内容的介绍打下基础。

总之,学生的主动参与会让他们由被动学习变为主动学习,认识到自己在学习中的中心角色,从而通过问题解决获得一种学习上的成就感。这对于通过导论课程的学习培养学生的参与意识并树立学习物理的信心是非常重要的。

2  教学启示

通过这几年的物理学导论教学发现,从整体上看,学生对这门课还是比较感兴趣的,然而由于学生的基础不同,接力任课教师的教学方式和教学内容也不一样,学生对这门课的认识程度也不一样,特别是在教学过程中所暴露出的一些问题也引起诸多思考。具体来说,要搞好导论课程的教学,笔者认为应该从以下几个方面入手。

2.1  把握学生基础

物理学导论实际上是大学一年级学生的物理导向课程。要达到这个导向的目的,在教学内容的组织和教学方法的选择上必须结合学生的基础。通过与学生的互动来看,虽然学生已经有了一定的高中物理基础,但对知识来龙去脉的认识和灵活运用还欠火候。比如对场的概念的认识,有的学生并不清楚势、场和力之间的联系,缺乏知识的系统性。又比如,当介绍用力学知识去分析一些球类运动的规律时,不少学生缺乏必要的体育常识,反映了他们在高中阶段少得可怜的体育运动基础。从另一个方面来讲,为保证教学过程的顺利进行,教师应利用各种方法和手段(分析学生特点、关注课堂反馈等)切实了解学生身心发展和知识基础,讲解应该从学生的实际出发,选择恰当的教学内容作为导学的切入点,着眼于学生学习的最近发展区,努力达到教学目的。

2.2  规范教学内容

同各门具体物理学科不一样,物理学导论的教学内容突出物理知识的系统性、趣味性和应用性的结合,因而在内容选择上要纵览物理知识全局,注意知识点、线、面和群的关系,在知识的导入、串联和应用上多下功夫。毫无疑问,教师对物理学史的把握是讲好物理学导论的前提。然而,物理学导论毕竟不是物理学史,况且对于大多数师范院校来说,有单开的物理学史课。如果说前者注重物理知识系统性的话,后者则更注重物理学发展的系统性,因而并不赞成用讲物理学史的方法来介绍物理学导论。这里推荐吉林大学张汉壮教授主编的《物理学导论》作为教学参考书,该书注意了基本知识的逻辑性、历史性和实用性的有机结合[1] 。

另外,出于教学内容的考虑,不少高校在物理学导论教学中采用接力上课的形式,但这也可能带来一些问题,比如不同教师执教风格的不一样、内容组织形式的不一致等,从而给学生听课带来不适应。在历次期末考试的最后一题对该课程提出的教学建议中,不少学生也指出这个问题,并建议由一个教师来讲。这个问题的关键在于,任课教师可以通过集体备课来统一教学组织形式,尽量减少给学生带来的不适应。虽然方法可以灵活多样,但应服务于导论教学,以达到良好的教学效果为目的。

2.3  突出联系实际

知识应用于实践是教学的出发点,也是教学的落脚点,无论是课题的引入,还是知识的运用,联系实际是一个非常有效的途径,对于物理学导论这门课的教学尤其如此。在教学中发现,每当介绍与物理学相关的日常生活和科技发展成就时,也是学生全神贯注的时候。这启示教师在备课时应该通过各种方式收集相关物理知识应用的例子,并在教学中灵活运用,这是搞好导论教学一个不可缺少的环节。

另外,理论联系实际也是学生应该具有的优良学风,在日常学习中就应该注意培养。除了在课堂教学中要通过联系实际来引入课题、巩固知识外,在课下也要通过完成作业、课外活动等形式,引导学生主动联系实际、参与科研实践,在实践中认识知识的价值。特别是将课外活动实践与课堂教学结合起来,更能引导学生产生共鸣,提高教学效率。学生在期末考试答题中所给的另一个建议,即多联系生活实践,也印证了这一点。

虽然演示实验是理论和实践相结合的一种重要方式,而且在一定情况下完全可以在教学中使用,特别是对于单节课教学内容较少的课题,但对于物理学导论教学来说,由于单元课堂涵盖教学内容较多,知识范围较宽,除了个别课题可以用之来引入教学外,大多数内容不宜采用这种形式,虽然有学生建议增加一些演示实验内容。

3  结语

本文以物理学导论的教学为例,探讨导论教学过程中必须注意的一些问题,而在这些问题中,“导”字最为关键。从教学过程的每一个环节出发,立足于学生的认知基础,从教学内容组织安排、教学方法设计应用以及教学效果检查反馈等几个方面,帮助学生认识物理学的重要性,提高他们学习物理的兴趣。相信经过广大物理教师的共同努力,一定能引导学生踏实走上物理科学之路,并化对物理科学的敬畏态度为学习物理的动力,为我国的基础科学研究提供雄厚的人才储备!■

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