大单元教学背景下高中物理实验教学的探索.docx

《大单元教学背景下高中物理实验教学的探索.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

大单元教学背景下高中物理实验教学的探索一、引言高中物理是离不开实验的一门课程,而“电流热效应的影响因素”则是基础实验之一,要想让学生更好地融入高中物理学习之中、顺利掌握实验技能,形成包括创新思维以及创新精神在内的综合素养,就应当重视实验教学,做好实验教学的每一个过程。二、研究背景综述(一)大单元教学大单元教学是运用系统化、整体化的教学思维,将若干小知识点聚合在一起,以一个单元的视角来展开教学。比如人教版(2019)物理必修三教材中,在第十一章《电路及其应用》和第十二章《电能能量守恒定律》中,包含电源和电流、导体的电阻相关内容。包含的实验有导体电阻率的测量、串联电路和并联电路、电路中的能量转化、闭合电路的欧姆定律,还有电池电动势和内阻的测量、能源与可持续发展等知识内容。上述这些内容,又被划分成两章九节内容,呈现在教材中。以大单元视野展开,需要凝练教学内容结构,让学生完整地去学习大单元知识。除此之外,鉴于教材中某一些内容有重复,一些内容有联系,大单元教学还可以是主题式教学,重构教学内容结构,将重复的知识结合在一起教学、将有联系的知识内容结合在一起教学,带学生去感受知识体系框架。而在大单元教学下,实验是教学的一部分,一个大单元中会有一个或若干实验,涵盖内容范围较广。(二)实验教学与“电流热效应的影响因素”实验 实验教学是指实践性教学的一种组织形式,指学生利用仪器设备,对实验对象进行观测、测定、抽象、分析、总结等一系列过程,进而获得知识与发展能力的一种方式。实验教学可分为演示实验、自主实验、合作实验、项目实验等几种形式,演示实验即教师在课堂上进行演示,让学生观摩、测定并记录实验;自主实验指让学生个人设计并完成实验;合作实验事实上也是自主实验的一种形式,即以小组合作的形式展开;项目实验则指的是将某一个学习内容打包成项目的形式提供给学生,多为实践性、调研性项目,让学生对该项目进行分析,并完成这一项目,比如调研电热水器和电风扇的能量转化,比如制作门铃报警器的实践实验。电流热效应指电流通过电阻时,将电能转化为热能的一种现象,已知影响电流热效应的因素包括电流大小、电阻、通电时间,进而去深入认识焦耳定律Q=UIt;Q=I2Rt。实验的大体结构为:通过控制变量法,改变一个闭合电路中的实验器材,如电动机、电灯泡,对比相同电压、电流、通电环境等因素,随之观测在不同条件因素下,电阻的温度变化,最后整合所有数据去分析影响电流热效应的因素。在该实验过程中,教师引导学生进行大胆猜想,假想设项,设计实验组,再通过实验过程去探究验证,获得知识的同时可提升实验技能。在实验过程中,实验环境、实验器材、操作等问题可能会导致出现一些差错,教师引导学生对实验问题进行改进,一方面能够让实验更加顺利地进行下去,一方面则是为了让学生进行创新研究,培养学生的创新意识。三、实验教学的必要性(一)激发学习兴趣,体会物理乐趣高中物理知识内容较为抽象且复杂,理论学习很容易让学生陷入枯燥乏味的学习氛围之中,进而逐渐丧失学习兴趣,学习效果自然不尽如人意。而实践教学却是相对灵活的、宽松的,是有趣的,学生参与实验学习,能够深度融入学习环境中,学习兴趣得到显著提升。而兴趣是学生最好的老师,学生在有学习兴趣的基础上,学习力也会随之提升,体会物理有趣、物理有用,更有助于学生全面成长。(二)促使学生加强对理论知识的理解 展开实验教学,让学生围绕实验目标独立自主地去完成,在“创新—质疑—验证”的过程中去学习,凸显学生在学习中的主体地位,不仅学生的学习兴趣能够得到激发,同时也能够让学生更深入地理解物理理论知识。原本一些很难理解或不容易记忆的知识内容,通过实验教学,学生的理解能更深刻、记忆更加清晰。例如在电流热效应的影响因素实验中,通过实验学生能够深度认识到电流经过电阻发热这种现象,认识到影响发热的一些因素,结合生活中一些常见的电器例子,思考电器发热的原因所在,对焦耳定律有具体的思考。(三)培养学生的科学探究能力在素质教育深入发展的当下,培养学生物理核心素养是物理课程的核心目标之一,“科学探究”能力则是物理核心素养之一,它反映了学生应当懂得物理研究的程序,能够独立地根据素材或证据,去实验论证,去分析获得物理知识;也表现为学生应具有较强的实践动手能力,能科学利用实验环境,这也是新课标一直在强调的。实验教学无疑就是在培养学生的“科学探究”素养,为学生提供一个实验的项目,然后让学生去准备实验,去质疑假想并设项,再去分析实验结果。学生科学探究能力的培养,能够让他们在物理领域走得更快、更远。(四)培养学生的创新能力在素质教育目标下,创新能力也是学生应具备的综合素养之一,在高中物理实验教学中,或让学生去创新猜想,或让学生去创新实验,或让学生去总结、研究实验结果,或让学生去物理创造……诸多环节都在培养学生的创新意识和创新能力,让学生在学习、生活中倍加受益。四、实验教学常见问题 在高中物理实验教学中,常见的教学难点与问题体现在三个方面。首先是自主与分组实验较少的问题。尽可能多地让学生相对独立、自主地进行物理实验,是实验教学的基本原则,如此才能满足学生的实际学习需求,但是目前来看,一些情况下,学生自主或分组实验的数量难以保障。分析其原因,一方面可能是学校和教师对实验教学的重视程度不足,受到传统应试教育理念的影响仍然存在,认为让学生多学、多背、多做就能得分;另一方面,可能是因为学校不能提供足够的实验环境,在实验室、实验器材、实验材料等方面存在不足。其次,可能存在按部就班开展实验的问题。或因为实验形式老化,对学生吸引力不足,或因为实验教学形式对学生引导不足,实验教学中学生往往按部就班地进行物理实验。学生缺少创新,缺少设计实验,仍在机械性、重复性完成实验,这种实验教学的形式效果是不足的。最后,还存在未能严格把控实验程序的问题。很多时候高中物理实验教学没有教学任务和考核指标,这就导致学生得过且过,不会花费较多心思在实验学习上。实验课教学开展了之后,学生学懂了没有、学得怎么样、是否掌握实验技能,这些都不明确,这就让实验课程教学失去了原本的意义;或者,在实验中未能严抓科学与纪律,学生篡改数据的现象也会影响实验教学的质量。五、实验教学的展开策略(一)实验引入在实验引入阶段,教师要让学生明确实验内容,实验设置的原则是要与教学内容紧密相连,具有促使学生理论知识理解、强化学生实际动手能力的作用;或者尝试去激发学生参与实验研究的兴趣;或者向学生传输完善的物理知识。例如在“电流热效应的影响因素”实验中,围绕电流热效应的现实例子引入,生活中常见的电热毯、电饭锅、电热水器等,都是电流热效应的实际应用例子。另外,电器为了减少电流热,常常采用设置散热片、散热风扇、液冷装置等方式来进行散热,电器安装的位置也很关键,重点发热元件不要靠近敏感元件和重要元件,均可作为实验引入的素材,向学生渗透电流热效应的基本概念,并且激发学生的实验热情。(二)实验规划 在拿到一个实验主题后,应引导学生对物理实验进行大胆的质疑假想,将质疑假想的方向设置实验项,而不是让学生按部就班地完成实验,如此一来能够让学生有更强的实验动力。例如在“电流热效应的影响因素”实验中,先引导学生围绕“电流热效应的影响因素”进行猜想,学生根据已有的电路知识猜想电压、电流、电阻(通电材料)、环境因素、通电时长等,教师将其一一备注,均可以作为实验研究的项目,再引导学生设计对照组实验。除此之外,教师还要做好准备,准备实验材料,规划实验计划,注意实验细节事项,让学生初步分析实验研究主题,并让学生思考如何去完成它、分哪些步骤去完成它、需要收集哪些相关的资料、需要准备哪些材料、重难点又是什么等,进而设置对照组实验。实验规划前要明确实验纪律,不但对学生的科学探究能力、科学思维进行了训练,而且潜移默化地培养了学生对科学探究的认真态度。(三)实验过程实验过程即学生真正做实验的过程,根据前期制订的实验计划,按几个步骤完成,每个有哪些技术,由谁去完成、怎样去管理等,计划制订得越详细,项目执行起来就会越轻松。在这一系列过程中,均由学生独立自主去完成,或者以小组合作的方式去完成,即便合作完成也要分配角色和任务,学生自主完成实验探究的整个过程,才能对物理知识点产生深入理解,才能切实提升实验操作能力。 “电流热效应的影响因素”实验可进行分组实验,要注意巧妙规划以及严格管理,目的是让学生学会由实验到结论的物理研究方式,学生之间可以相互分享自己对这一项目的理解和思考,配合着完成该项目研究,各自承担相应的实验任务。合作实践能提高学生的交流探究素养和合作配合能力。分组则要均匀分组,能起到以强带弱的作用。实验过程中,学生的实际动手能力和技术基础并不完备,自然会犯下各种各样的问题,而学生不断解决这些问题,就是在深化物理知识理解和技术应用。当然,教师也应及时关注学生做实验的过程,对学生完成实验的情况进行指导,比如学生使用实验器材时方法不正确,老师应及时去纠正,培养学生严谨的科学态度。例如在“电流热效应的影响因素”实验中,电压、电流、电阻(通电材料)、环境因素、通电时长等是影响电流热效应的因素。学生分别设计了对照组实验,比如对“电流”因素,设计了同一个闭合回路的对照组实验,通过改变电流的大小,去观测小灯泡或其他热敏元件的反应,来获得对应的电流数额与温度数据;比如对“电阻”因素,同等道理,设计了同一个闭合回路的对照组实验,使用不同电阻的小灯泡,来观测灯泡温度。(四)实验总结与创新经过实验研究,在实验结束后汇总实验结果,让学生对实验结果进行反馈,形成完整的实验报告,制作图例和最初的质疑假想进行对比,分析得出实验结果。教师督促与检查,在物理实验中,每一个数值都要精准,不能弄虚作假,实验本就是研究的过程,通过实践去验证自己的猜想,如果数据造假,那么实验就会失去意义。教师教导学生如何去剔除明显错误的实验数据,得出真实且有效的实验结果。或引导学生对实验研究的难点进行创新,比如说做该实验,实验温度不好测量,温度计不容易固定,对此进行创新,在闭合回路中,在电阻上滴上几滴石蜡或松香油,待其凝固,观测不同条件下石蜡或松香油熔化的时间,以此来代替温度测量……这就是创新实验的例子所在。(五)实验评价 物理是一门离不开实验的课程,在素质教育深入发展的今天,更加提倡以实验来帮助学生学习物理。探索实验教学的策略,最终目的是促进学生的全面发展。在实验开展过后,教师需引导学生进行评价,这是学生进行自我反思的过程,能很好地促进他们掌握知识,同时,认识自己的学习情况。这样一来,学生才能在参与实验教学的过程中,通过实验教学将理论知识融会贯通,深入探究物理知识;同时,通过实验教学提高自己的实践动手能力,获取和掌握实验探究技能。它更能够让学生在实验教学中“创新—质疑—验证”地展开学习,培养学生的创新意识与创新精神。具体操作时,教师可以让学生上台说明自己的实验成果,说一说自己在完成实验中遇到的难题以及如何去解决的,说一说实验中有哪些创新之处。教师和同学根据学生的表现,进行评价,并引导学生总结本次实验的经验教训。六、完善顶层设计,促使实验教学顺利实施实验教学是高中物理教学必不可少的组成部分,但却可能存在实验室、实验器材、实验材料不足,实验教学少等一系列问题。因此,为了更好地发挥实验教学的价值,学校应做好顶层设计,尽可能为学生配置足质足量的实验条件,保证实验室规模能够应对一个班级人数,保证实验材料能够满足学生所需。在课时规划上也要进一步优化,增加实验教学的分量,致力于解决学生参与实验教学太少的问题,明确要求高中物理应完成多少实验,应执行多少实验课时,以此来保证高中物理实验教学的质量。物理课程中大部分知识点都是可以通过物理实验来获取的,这需要教师思维层面提起重视程度,明确实验教学对学生学习兴趣、知识理解、核心素养培养的重要意义,学校则需要加强顶层设计,做好对教师的教学监督,督促教师顺利展开实验教学。另外,应在坚持“学—考”一体化原则下,提高实验教学在课程教学中的比重,开展相应的实验考核,要改变传统只进行笔试的落后考核模式,给学生设计物理实验主题,检查学生完成该物理实验的表现,以量化标准作为考核成绩判定依据。七、结语综合来说,实验教学是高中物理必不可少的一个环节,让学生围绕某一物理学习项目展开探究,去探索性学习物理知识,去质疑假想,再用实验去解决这一项目,在全过程中对实验进行创新。因此,在大单元教学背景下,教师应积极带领学生开展物理实验,做好演示实验、分组实验等,以学生为主体,鼓励学生去创新猜想,去动手论证,使其成为更加优秀的人才。