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第二章第二章 中学物理课程中学物理课程(3)(3)第三节：中学物理试验教学 一、试验在物理学中地位与作用 二、中学物理试验教学地位与作用 三、中学物理试验教学形式与方法 四、物理试验专题解读五、开放试验室课程资源六、美国高中物理教材学生试验分析与借鉴10/10/1第1页一一 试验试验在物理学中地位与作在物理学中地位与作用用 经典物理从16世纪到19世纪末，经历了300多年发展，其中大量物理概念、物理规律有着坚实试验基础。从物理学发展历史看，物理试验是物理学理论基础，是物理学发展动力。物理试验在物理学发展中所起作用有：（1）发觉新事物和探索新规律；（2）验证理论；（3）测定常数；（4）推广应用10/10/2第2页二二 中学物理试验教学地位与作用中学物理试验教学地位与作用（一）中学物理试验教学地位（一）中学物理试验教学地位1试验是中学物理教学主要基础2试验是中学物理教学主要内容3试验是中学物理教学主要方法4试验是中学物理教学主要伎俩10/10/3第3页（北京）为了探究力能否使玻璃瓶发生形变，小林把玻璃瓶装满水，然后用带有细玻璃管橡胶塞塞紧瓶口，组装好试验装置如图20所表示。其中，细玻璃管上有刻度，便于观察细玻璃管内水面改变。小林用力挤压玻璃瓶壁，发觉细玻璃管内水面上升了。于是他得出结论：细玻璃管内水面上升，表明力使玻璃瓶发生了形变。小华却认为：细玻璃管内水面上升，可能是因为手挤压玻璃瓶壁时，瓶内水温度升高所致，所以不能说明力使玻璃瓶发生了形变。要求只利用图20所表示装置，经过试验证实力能使玻璃瓶发生形变。请你写出主要试验步骤和对应试验现象。10/10/4第4页10/10/5第5页（二）中学物理试验教学作用中学物理试验教学作用1.试验能为学生学习物理提供符合认识规律环境 2试验能培养学生学习物理兴趣，激发学生求知愿望 3试验是发展学生能力和使学生得到科学方法训练主要路径 4试验有利于培养学生良好道德素养和科学作风 10/10/6第6页1.试验能为学生学习物理提供符合认识规律环境 在学习物理过程中，要形成物理概念和认识物理规律，首先必须要有一定感性认识。这种感性认识能够起源于学生生活环境，也能够起源于试验提供物理事实。通常，从生活中得到感性材料多来自复杂运动形态，力、热、电、光现象交织在一起，本质、非本质原因交融在一起。所以，仅经过这种路径来使学生建立概念和认识规律有时会碰到很大困难。利用试验则能够提供精心选择、简化和纯化素材，它能够使学生对物理事实取得明确、详细认识。10/10/7第7页2试验能培养学生学习物理兴趣，激发学生求知愿望 首先，试验含有真实、形象、生动特点，尤其对中学生有很强吸引力，极易唤起他们直觉兴趣。其次，试验是一个有目标性操作行为。学生在观察基础上，很自然会产生一个自己操作欲望。让学生动手试验，不但能够满足学生操作愿望，还能够发展学生对探索知识和规律兴趣，进而发展学生认识兴趣。10/10/8第8页当学生对物理产生浓厚兴趣时候，他们学习欲望强烈，学习中会感到轻松愉快，从而有利于形成主动、正确学习方法。不停地体尝“发觉”与“战胜困难取得成功”喜悦，学生学好物理信心就会越来越强更为主要是，由此可转化为一个热爱科学素质和志向，这对学生个性发展含有主要意义 10/10/9第9页3试验是发展学生能力和使学生得到科学方法训练主要路径 经过阅读资料，培养阅读、自学能力；经过接收形象和数据信息，传递到大脑，进行思维加工，输出反馈信息、控制观察和操作器官，以获取更为广泛和深入信息这个过程能够培养观察能力和手脑并用能力；在大脑中抽调出贮存相关信息，进行更深入思维加工，从而加强了思维能力培养；把思维加工结果以语言和文字形式表示出来，又培养着表示能力 10/10/10第10页4试验有利于培养学生良好道德素养和科学作风 因为试验是一个严格科学过程，要想取得试验成功，必须一丝不苟，必须把各项活动安排得井井有条，这对培养学生实事求是态度和严谨科学作风十分有益，试验过程中也不总是一帆风顺能够磨炼学生意志；试验中存在着辩证唯物主义教育丰富素材，这对学生科学世界观形成起着促进作用从某种意义上说，试验这种作用较之于学生掌握一些详细知识和技能更为主要，对于提升人素质含有很大意义10/10/11第11页（三）物理试验教学指导思想（三）物理试验教学指导思想1.用物理学理论、思想和方法指导物理试验教学（1）用物理学理论判别试验科学性（2）用物理学理论和方法选择试验教学方法和伎俩（3）用物理学思想和方法分析试验成功关键，处理教学中难点10/10/12第12页2.用教学论思想指导中学物理试验教学（1）依据教学目标，确定试验方案（2）依据突出试验原理需要，展现物理过程（3）依据试验类型，提出不一样要求3.依据中学生心理特点，加强试验素质教育10/10/13第13页（烟台）小明同学用三个电表(电压表或电流表)、两个小灯泡、开关、导线及电源连接成如图19所表示电路进行试验闭合开关后，两灯泡均发光，小明统计三个电表读数为：6V；1.5 A；0.5A (1)画出试验电路图，并指出甲、乙、丙三个电表读数分别是多少?(2)计算Ll电阻和电路消耗总功率10/10/14第14页10/10/15第15页三三 中学物理试验教学形式与方法中学物理试验教学形式与方法物理教学中试验，大致上能够分为以下几类：（1）演示试验（2）学生分组试验；（3）课内小试验；（4）课外试验将上述各类试验与一定教学伎俩配合就组成了各种试验教学课型：10/10/16第16页将演示试验穿插在教师讲授过程中可组成演示讲讲课；将教师演示与学生讨论结合可组成演示讨论课；将教师演示与学生练习结合可组成演示习题课；将学生小试验穿插在课堂教学活动中，可组成“边教边试验”或“边学边试验”；将教师指导贯通在学生独立操作分组试验过程中，就组成了学生分组试验课型10/10/17第17页各种试验有各自特点，各自功效，试验教学应该是各种试验与各种教学伎俩有机结合系统应该依据物理教学整体要求来选择和组织试验教学系统10/10/18第18页1.演示试验教学基本要求：（1）实验设计思想要明确；（2）实验目要明确；（3）实验现象要明显、直观；（4）要安全可靠、确保成功；（5）要有启发性；（6）配合讲解，引导观察思考.10/10/19第19页要有明确目标演示试验选取与设计都必须从教学目标出发。引入课题利用演示试验，目标往往侧重于引导学生对所研究问题产生兴趣，或者是提出问题，唤起学生思索。所以要求这类试验尽可能新奇、生动、有趣。概念形成和规律建立过程中利用演示试验，目标往往在于提供必要感性素材，引导学生思维活动发展。所以这类试验要求能够突出本质联络，使学生建立正确、清楚物理图景。假如用演示试验来巩固、深化、应用物理知识，就必须注意突出试验思索性以及理论联络实际要求。10/10/20第20页要显著、直观因为演示试验是一人演出，众人观察，必须使现象显著。所以仪器尺寸要足够大，仪表刻度线应适当粗，并充分考虑仪器背景色彩对比、放置高低以及物体运动方向，必要时应借助机械放大、光放大、电放大等伎俩。同时，要考虑调动学生视觉、听觉、嗅觉、触觉等各种感观协同作用，以强化有用信息刺激。为了使学生在感知基础上顺利进行抽象思维活动，演示试验还应力争仪器简单、过程明了，突出物理原理，排除非本质原因干扰，尽可能直观，少转弯抹角。所以要提倡随手取材、自制简易教具进行演示试验。10/10/21第21页要安全可靠、确保成功首先，教师在课前要做充分准备，熟悉仪器使用性能，了解试验准确程度，预计试验所用时间，考虑教室试验环境，以免课堂试验时失败；课堂教课时间十分宝贵，所以要求尽可能做到一次成功。课堂演示时，教师一定要严格恪守操作规程，认真仔细，确保人身和仪器设备安全，存在不安全原因试验，不要让学生上台操作，要由教师自己进行。要正确对待试验中失误，一旦失败，要尽快查找原因，快速排除故障，万一不能及时排除故障，也不能搪塞，编造数据、弄虚作假，要以负责精神和科学态度向学生说明情况。10/10/22第22页要有启发性在设计和编制演示程序时，要在启发性上下功夫。首先，以趣激疑，将认知矛盾转化为思维动力，之后，在演示试验过程中不停引导思维，调动学生把观察和思维紧密结合起来主动思索，使学生认识由表及里逐步深化。10/10/23第23页配合讲解，引导观察思索在演示试验之前，要明确观察目标，做好观察准备；在试验过程中，要设法创造条件，突出观察对象，排除次要原因干扰，并教给学生观察方法，引导学生从整体到局部、再从局部到整体进行观察思索，进行思维训练，培养学生正确观察思绪与思维方法；同时采取纵、横对比，正、反对比方法，指导学生透过表面现象把握事物本质。10/10/24第24页2演示试验教学策略：（1）为导入新课设计演示，让学生在物理情境中发觉问题、提出问题；（2）为形成概念探索规律设计演示，让学生经历设计试验、实施试验方案到得出结论过程；（3）为利用巩固深化设计演示，让学生经历科学探究过程。10/10/25第25页（二）学生分组试验（二）学生分组试验学生分组试验是学生在教师指导下，利用整节课时间在试验室里分组进行试验教学形式。1.学生分组试验普通分为以下三个阶段：（1）准备阶段；（2）操作阶段；（3）总结阶段。10/10/26第26页2学生分组试验基本要求：（1）启发性；（2）训练性；（3）安全性；（4）定量性；（5）教育性；（6）独立性10/10/27第27页（三）边教（学）边试验（三）边教（学）边试验边教（学）边试验是教师一边讲授(包含演示)，一边指导学生做相关试验，从而使学生学习一定知识和技能试验教学形式。10/10/28第28页边教边试验步骤普通为：（1）教师提出问问题题，引引导导学生寻找处理路径；（2）教师讲解试验注意事项或对主要器材使用进行示范性操作；（3）学生动手试验，观察现象，分析思索，统计数据；（4）处理数据，得出结论；（5）应用练习。10/10/29第29页（四）课外试验与制作（四）课外试验与制作普通说来，课外试验与制作有两种方式：一个是结合教学内容，要求学生用一些简单器材自制教具并独立地进行观察和试验；一个是在教师组织和指导下进行室外观察和测量。10/10/30第30页（五）探究性试验（五）探究性试验新课标对物理试验要求和模式新课程标准实施,为中学教育带来了新理念及要求,与之适应是试验教学相关内容和要求也发生了巨大改变。试验教学一直是物理学科特有学科特点,是物理课堂教学主要组成和基础。10/10/31第31页物理课程标准理念改变了物理试验教学目标、性质和模式,从单纯为了学习知识验证理论、学习操作技能,转变为以全方面地培养学生科学素质为目标课程,提出了“知识与技能,过程与方法,情感态度、价值观”三维教学目标。这么物理教学目标决定了物理试验教学性质、内容和模式。10/10/32第32页1.1.原来试验中原来试验中演示试验演示试验和和学生试验学生试验融融合在内容标准之中。合在内容标准之中。这就要求我们在课堂教学中使试验尽可能地出现在教学各个步骤,因为试验不但是作为实现“知识与技能”目标伎俩,更主要是要将它作为实现“过程与方法”目标基础,最终为实现“情感、态度与价值观”目标做好准备。10/10/33第33页2 2试验是学生进行科学探究试验是学生进行科学探究主要伎俩主要伎俩对于学生必须掌握技能目标,新课标中已经不是简单“初步掌握”“验证”等等,而是“初步形成基本试验技能,能设计和完成一些简单试验”。10/10/34第34页3.3.基于新课程理念下物理试验模式基于新课程理念下物理试验模式探究式试验教学模式是一个以学生为主体,让学生进行试验探究,开发学生创造能力一个教学模式,普通有“猜测、试验设计、试验探究、分析结果”几个部分.10/10/35第35页在这种模式下,它把物理试验提升到了一个前所未有高度,把它作为提出问题、探究问题主要路径和伎俩,从需要处理什么问题到怎样处理问题,经过试验来展开,让学生充分地参加试验活动,激发和培养学生试验兴趣,发挥学生主观能动性,利用试验方法来探究知识奥秘。10/10/36第36页它强调了学生主体性。社会发展呼唤创新,教育改革愈加需要创新。在探究式试验教学模式下,学生能充分参加课堂活动。课堂变成了学生思维训练场所。往往一个问题,学生能够设计出许多个试验方案。10/10/37第37页它重视探究过程,不是为了探究而探究。探究式试验教学模式特点,就是在没有现成结果前提下,由学生经过试验得出结论。在这种新教学模式下,更重视是过程,是思维方法,是科学品质培养。10/10/38第38页探究式试验教学模式强调是知识与技能在探究过程中友好统一。试验又是最能检验知识与技能是否掌握一个很好路径。因为,教学目标不但仅是掌握知识,更主要是技能掌握,能力培养,科学试验态度形成这三者统一。10/10/39第39页四、物理试验专题解读四、物理试验专题解读“开设物理试验专题模块，目标是使学生较为深入深入地学习物理试验相关理论、方法和技能；深入提升深入提升学生试验素养，激发学生试验探究兴趣；增强增强学生创新意识；培养学生实事求是、严谨认真科学态度科学态度；养成交流与合作良好习惯习惯；发展发展学生实践能力。10/10/40第40页标准指出：“在本模块中，学生应完成不一样难度试验，标准上试验数量不少于8个。”这一要求是从该模块操作层面提出来。从试验难度上看，应表达难易不一样区分，以适应不一样程度学生，有利于学生循序渐进地学习。从试验数量上看，标准上试验数量不少于8个。10/10/41第41页按照一个模块36个课时教课时间计算，每个试验平均课时数约为4至5个课时，这就对每个试验容量提出了较高要求，也表达了该模块中试验与其它模块中试验在操作层面上区分。10/10/42第42页标准强调：本模块设计尤其重视从以下几个方面培养学生：经历试验探究过程强化试验方案自我设计深入对试验过程和试验误差分析重视对试验方案和试验结果评定10/10/43第43页（一）内容标准解读（1）经过经典实例，认识试验在物理学发展中主要地位和作用。了解可重复性和可控制性是对物理试验基本要求。10/10/44第44页从物理学发展历史看，物理试验是物理学理论基础，也是物理学发展基本动力。物理试验在物理学发展中作用表现在发觉新事物和探索新规律、验证理论、测定常数、推广应用等方面。10/10/45第45页（2）经过试验认识测量意义；了解系统误差与偶然误差、绝对误差与相对误差，以及有效数字概念；会用有效数字表示测量结果；知道精度和准确度区分；能对试验误差进行初步分析。10/10/46第46页该标准中包括测量意义、系统误差与偶然误差、绝对误差与相对误差、以及有效数字、精度和准确度等概念，都属于物理试验基础理论。使学生较为深入地学习物理试验相关理论、方法和技能，是开设本模块目标之一。只有具备了这些理论基础，才能深入提升学生试验素养。10/10/47第47页（3）初步含有发觉问题、提出试验研究课题能力；能依据试验目标，设计并讨论试验方案，确定科学、合理试验步骤。该标准第一点是要求学生初步含有发觉问题、提出试验研究课题能力。10/10/48第48页该标准第二点是要求学生能依据试验目标，设计并讨论试验方案，确定科学、合理试验步骤。在设计试验方案时，不要求一步到位，实际上也极难做到一步到位。正因为如此，讨论试验方案是一个主要步骤。10/10/49第49页（4）能依据试验要求合理选择并安装试验器材，正确进行试验操作。对较复杂或没使用过仪器，能读懂仪器说明书，并按说明书正确使用该仪器。具备用已经有知识和设备能否完成试验判断能力。能排除试验中出现普通故障。10/10/50第50页（5）能正确观察和如实统计试验现象和数据，养成实事求是科学精神。会用正确方法处理试验数据，得出试验结论。10/10/51第51页（6）在试验过程中能与他人合作交流。能够对试验方案和试验结果进行评定和反思，含有对结果进行质疑、改进方案意识。能够用科学语言，正确地写出试验汇报。10/10/52第52页（二）试验示例 标准中给出了14个试验示例，这些试验示例主要起两个作用。第一是选择作用。标准中明确指出：“本模块试验示例是供选择内容。”我们提议依据本模块编写教科书或开设本模块学校应从标准给出试验示例中选择四个以上试验。10/10/53第53页第二是示范作用。标准中提议：“为了适应不一样地域、不一样学校情况，学校能够自行开发试验项目。”学校应开发怎样试验项目？从样例给出试验中能够看出以下特点：10/10/54第54页1强调试验方案自我设计 2试验内容有一定深度，需要不停思索、重复实践，突出试验探究性。3试验容量较大，操作较为复杂，需要一定时间才能完成 4试验设计和结论含有较大开放性 10/10/55第55页5试验内容能够是在必修和选修模块中包括到物理知识，也能够是在必修和选修模块中未曾包括到物理知识 6既要重视常规仪器使用，也要熟悉一些较为新奇、先进设备操作 7既要有难度较大试验，也要有难度普通试验 10/10/56第56页五、开放试验室课程资源五、开放试验室课程资源 1.建立开放试验室 物理试验为学生学好物理提供了丰富感性材料、创设了良好学科环境，是培养学生学习兴趣、激发学生学习动机有效伎俩。也是发展学生思维能力和实践能力，培养学生实事求是、严厉认真、不畏艰难、探索创新、团结协作科学精神和科学态度有效路径。试验室各种仪器、模型、设备都是宝贵课程资源。试验室丰富课程资源有待充分利用与开发。10/10/57第57页为了使学生成为试验课主角，教师需精心设计试验模式，依据学生现有水平，主动发挥学生在试验课中作用。学校和教师应依据课程标准要求安排足够数量演示和学生试验，应竭尽全力利用试验室现有器材，尤其是平时闲置器材，重新组合，设计开发新试验。10/10/58第58页2.提倡利用日常器具做试验 试验室课程资源并不限于试验室现有仪器和设备，学生身边物品和器具也是主要试验资源。3.信息技术进入物理试验室 计算机多媒体技术发展和推广，为中学物理试验教学当代化提供了前所未有机遇。要重视信息技术在高中物理试验中应用，加紧物理试验软件开发。10/10/59第59页六、美国高中物理教材学生试验六、美国高中物理教材学生试验分析与借鉴分析与借鉴（一）教材分析1 试验数量分布情况(1)以力学和电磁学部分试验为主,这一点与我国相同;(2)以验证性试验为主,但探究性试验也占有一定百分比;(3)模拟试验占据一定数量。10/10/60第60页2 编写结构教材针对验证性试验和探究性试验设置了两种不一样编写结构。验证性试验结构为:(1)问题:提出问题,引发思索;(2)材料:列出试验器材;(3)过程:列出试验步骤,详细包含小组分工、试验操作和测量等方面;(4)数据与观察:观察试验,处理数据;(5)分析与总结:包含分析数据、计算结果和推断评定过程等;(6)应用:提出一个或两个与实际亲密联络问题,让学生把经过试验学到知识应用于实践。10/10/61第61页探究性试验结构:(1)问题;(2)假设:引导学生回答下列问题,建立初步假设;(3)可能材料:列举出学生可能会用到材料;(4)制订计划:引导学生建立试验计划,详细包含小组分工、确定待测量、数据处理、让老师检验计划等内容;(5)分析与总结;(6)应用。能够看到,探究性试验与验证性试验都是以探究过程为编写次序,只是验证性试验没有假设这一步,且无需学生自己制订试验计划。10/10/62第62页3 试验器材美国学生试验中没有用到像气垫导轨、示波器、打点计时器等在我国学生试验中出现较为精密仪器,而是用一些较为简便、易操作仪器。4 语言结构及其它教材在该部分语言简明扼要,基本上使用简单句 10/10/63第63页（二）教材特点1.渗透对探究能力培养(1)探究性试验约占试验总数三分之一。(2)以探究过程中先后作为编排次序(3)渗透了对探究方法指导 10/10/64第64页2 封闭性与开放性相结合 教材中验证性试验是完全封闭,学生要按部就班地完成试验。而探究性试验是开放,但又不是完全开放,它为学生搭建了脚手架告诉学生要做什么,详细怎么做则由学生自己决定。10/10/65第65页3 从实践中来到实践中去教材中试验内容都尽可能源于实际,与学生生活体验相联络 4 精度、难度低因为所使用试验器材都较为简单,所以美国教材对试验精度要求不高。10/10/66第66页5 含有亲和力与实际亲密联络试验内容生活化试验器材、通俗易懂语言、场景式照片,全部这些向学生展示了一个可亲可近而不是高深莫测试验世界。10/10/67第67页（三）对我国教材启示重视对探究能力培养 增加开放性 贴近生活 贴近学生 10/10/68第68页
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