物理课改课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,科学探究与物理实验,教学探讨,四川教育学院 杨祖念,电话：,13658026281,E-mail:cdyzn,9/20/2024,课程改革，,哪个方面与你关系最密切？,课堂教与学方式的变革,（探究教学为核心）,9/20/2024,改变课程实施,过于,强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、,乐于探究、勤于动手，,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力,。,基础教育课程改革纲要,9/20/2024,学习,科学探究,方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和,科学探究,方法解决一些问题。,保持好奇心与求知欲，发展,科学探索,兴趣,，有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，,。,物理课程标准,总目标,9/20/2024,提 要,一、,什么叫科学探究,二、科学探究及物理实验能力要求,三、科学探究与物理实验教学探讨,9/20/2024,提 要,一、,什么叫科学探究,二、科学探究及物理实验能力要求,三、科学探究与物理实验教学探讨,9/20/2024,一、,什么叫科学探究,科学探究指的是科学家用以研究自然界，并基于此种研究获得证据、提出种种解释的,多种不同途径,。,从本质上说,科学探究是用来解决自然领域或科学问题的一种,思维方式,。,1,、科学家（学术意义）的科学探究,9/20/2024,人类早已发现磁体的指南北性和磁极之间的相互作用。磁体为什么会指南北呢？（提出问题）,吉尔伯特提出：也许地球也是一个巨大的磁体，是磁体与地磁之间相互作用的结果（建立假说）,吉尔伯特设计小地球实验，证实了自己的观点。（获取证据）,吉尔伯特发表研究成果。（与人交流）,案例,1,人类对地磁的研究（科学家的探究）,9/20/2024,2,、以探究为本的学习（探究式学习）,探究也指学习过程。它是一种积极的学习过程,即：让学生自己思考做什么和怎么做，而不是让学生接受教师思考好的现成的结论。,一、,什么叫科学探究,1,、科学家（学术意义）的科学探究,9/20/2024,探究式学习：,探究式学习，或称探究性学习、研究性学习，是指从学科领域或现实生活中选择和确立主题，在教学中创设,类似于,学术研究的情境。学生通过独立自主地发现问题、实验、操作、调查、收集与处理信息、表达与交流等探索活动，获得知识，培养能力，发展情感态度与价值观，特别是发展探索精神与创新能力。,它倡导学生的主动参与，其特点是自主性、实践性、综合性、开放性。,9/20/2024,案例,2,探究单摆周期的影响因素（学生的探究）,让学生分组，给各组学生不同长度的细线、质量不同的摆球作一个单摆，测量单摆摆动,20,次所需要的时间。（创设情境）,不同小组学生测出的结果不同，从而提出问题：为什么各组的结果不同？单摆的周期跟哪些因素有关呢？（提出问题）,学生建立假设：周期的大小可能跟摆球的质量有关；可能跟摆长有关；可能跟摆角（或摆幅）的大小有关。（建立假说）,每一组学生选择其中一个假设，进行检验，并得出结论。（获取证据）,各组学生进行交流，完善自己的认识。（表达交流）,9/20/2024,都对观察到的现象产生好奇和疑问；,问题的答案对自己来说都是未知的；,都要运用经验知识对现象作出尝试性的解释；,都要设计方案，收集证据检验解释的合理性；,都需要通过与人交流，以完善对问题的认识。,学生探究与科学家探究的共通点,9/20/2024,目标不同,问题的新颖性不同,自我监控能力不同,实验精度要求不同,时空范围不同,完整性不同,学生探究与科学家探究的差异点,科学家探究的问题，答案是未知的，而学生探究的大多数问题，教师已知其答案。由于教师事先已经知道问题的答案，其设计的方案容易使探究走样。,9/20/2024,2,、以探究为本的学习（探究式学习）,一、,什么叫科学探究,1,、科学家（学术意义）的科学探究,3,、以探究为本的教学（探究式教学）,教学本质上就是一种探究,9/20/2024,教育情境中不确定性太多，需要教师去解决、去探究,。,教案充分的,教师,对,学生不敏感,很少让学生谈看法,很少和学生讨论问题,所,教学生在学习态度上得分较低,教案是带有主观性的蓝图，实施时的灵活性很重要。,9/20/2024,探究式教学：,探究式教学，,或称探究性教学、研究性教学，,是以探究为主的教学。具体说它是指教学过程是在教师的启发诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动，将自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式。,9/20/2024,教法,1,：介绍结构，讲解工作过程（原理）,教法,2,：,（,1,）出示吸尘器，并让吸尘器工作。,（,2,）观察到什么现象？,内部机器开动；外部带有灰尘的空气从地刷进入，净化的空气从尾部排出。,（,3,）讨论交流：吸尘器要达到吸尘的目的，内部应有怎样的结构？各部件应当如何组合？画出示意图。,（,4,）打开吸尘器，进行对照。,案例,3,吸尘器的教学,9/20/2024,教学方案有多种选择，探究教学也是一个重要的选择；,以探究为本的教学是一种手段，不是目的，目的是掌握科学内容、科学方法和培养探究能力。虽然探究很重要，但是这,“并不意味着所有的教师都应该追求一种单一的方法来教学。”,个人观点,9/20/2024,2,、以探究为本的学习（探究式学习）,一、,什么叫科学探究,1,、科学家（学术意义）的科学探究,3,、以探究为本的教学（探究式教学）,4,、课程意义上的科学探究,科学探究是一种学习方式，学习目标，学习内容,有利于促进“三维目标”的达成,9/20/2024,科学探究的任务是揭示自然规律。通过科学探究建立的科学概念、规律、学说和科学探究的方法，都需要一代一代传承下去。,因此，科学知识与科学探究互为条件：科学探究需要科学知识的支持；通过科学探究获得新的科学知识。,所以，探究能力无法凭空得到培养，需要以知识的学习为载体。,科学探究与科学知识的关系,9/20/2024,发展学生的科学探究能力和学习科学概念和原理是同样重要的，, ,它们是相得益彰的两种学习结果。,在许多教学活动中，学生运用探究能力发展对科学概念的理解。有时教师认为学生只要用到了探究能力，就能使他们得到发展。然而，打这样的保票是不合适的。实际上，,教师必须做到在科学概念的学习,和,探究能力的发展之间,保持合理的平衡,。,美,科学探究与国家科学教育标准,学与教的指南,科学探究与科学知识的关系,9/20/2024,科学探究是实现“过程”目标的重要途径,科学探究的基本能力体现了“过程”目标的具体内容,科学探究与“过程”目标的关系,9/20/2024,初中物理课程标准的“过程与方法”目标,：,1,、经历观察物理现象的过程，能简单描述所观察物理现象的主要特征。有初步的,观察能力,。,2,、能在观察物理现象或物理学习过程中发现一些问题。有初步的,提出问题的能力。,3,、通过参与科学探究活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案，能利用不同渠道收集信息。有初步的,信息收集能力,。,4,、通过参与科学探究活动，初步认识科学研究方法的重要性，学习信息处理方法，有对信息的有效性作出判断的意识。有初步的,信息处理能力。,5,、学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。有初步的,分析概括能力,。,6,、能书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。有初步的,信息交流能力,。,9/20/2024,1,、,经历一些科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究一些物理问题，验证一些物理规律，具有一定的,科学探究能力,。,2,、,通过一些物理概念和规律的习得过程，,了解物理学的研究方法，,认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。,3,、,能计划并调控自己的学习过程，能通过自己的努力解决一些物理问题，有一定的,自主学习的能力,。,4,、,参加一些科学实践活动，发表自己的见解，,能运用物理原理和研究方法解决一些实际问题。,5,、,具有一定的,质疑能力,，,信息收集和处理能力,、,分析解决问题能力,和,交流合作能力,。,高中物理课程标准的“过程与方法”目标：,9/20/2024,科学探究是实现“过程”目标的重要途径,科学探究的基本能力体现了“过程”目标的具体内容,科学探究与“过程”目标的关系,科学探究的过程是学生自主建构知识的过程,建构知识与传授知识的本质区别在于：传授是自上而下的，知识的来源是教师和教材，接受者是学生。而建构则是自下而上的。,9/20/2024,探究,学生自主建构知识的过程,科学探究是物理学的本质特征。中学物理教学应当体现物理学本质和教育本质的统一，使学生学习物理的过程成为在教师的引导和帮助下，观察和探究周围世界，认识基本的原理和规律，从而促进自身发展和自主建构知识（,包括：观念转变、学习科学的思想方法、掌握知识技能）,的过程。,在这个过程中，,学生的科学探究是,观念转变,、学习科学的,思想方法,和掌握,知识技能,相统一,的过程。,科学探究与知识的建构是,在同一过程,中发生的。,9/20/2024,国内外物理教育的大量研究结果表明：学生学习物理知识的过程是在原有认识的基础上自主建构知识的过程，他们对于物理现象和问题存在着大量的前概念和常规的认识和思维方式，这些原有认识只有在,科学探究,的过程中经过冲突和挑战才可能真正转变，科学观念、思维方式、物理知识才能真正建立起来。,探究,学生自主建构知识的过程,9/20/2024,科学探究与培养情感、态度、价值观是共生在教学过程中的，二者,相互联系，相互依存。,科学探究可以使学生体验到探究的乐趣，获得自信。,科学探究可以促进学生形成正确的思维方式，掌握解决问题的方法，养成动脑动手的习惯。,科学探究能力的培养，能引导学生将所学的知识、技能与社会生活相联系，逐步形成科学的态度和价值观。,科学探究能促进学生科学与人文关系的建立。,科学探究与情感态度、价值观的关系,9/20/2024,1.,能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象中的美妙与和谐，对大自然有亲,近、热爱、和谐相处的情感。,2.,具有对科学的求知欲，,乐于探索,自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于,探究,日常用品或新器件中的物理学原理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践,的意识。乐于参与观察、实验、制作、调查等,科学实践活动,。,3.,在解决问题的过程中，有克服困难的信心和决心，能体验战胜困难、解决物,理问题时的喜悦。,4.,养成实事求是、尊重自然规律的科学态度，不迷信权威，具有判断大众传媒,是否符合科学规律的初步意识。,5.,有将自己的见解公开并与他人交流的愿望，认识交流与合作的重要性，有主,动与他人合作的精神，敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误,观点。,6.,初步认识科学及其相关技术对于社会发展、自然环境及人类生活的影响。有,可持续发展的意识，能在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。,7.,有将科学服务于人类的意识，有理想，有抱负，热爱祖国，有振兴中华的使命,感与责任感。,初中物理课程标准的“情感态度与价值观,”,目标：,9/20/2024,1,能领略自然界的奇妙与和谐，保持好奇心与求知欲，,乐于探究,物理世,界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。,2,有参与科技活动的热情，有将物理知识应用于生产、生活实践的意识，,勇于探究,日常生活或新器件中的物理学原理。,3,具有敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，具,有判断大众传媒是否符合科学规律的意识。,4.,有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于,坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。,5,了解并赞赏物理学对经济、社会发展的贡献，关注并思考与物理学相,关的热点问题，有可持续发展的意识，能在力所能及的范围内，为社会的可,持续发展作出贡献。,6.,关心国内外科技发展现状与趋势，有振兴中华的使命感与责任感，有,将科学为服务于人类的全球意识。,高中物理课程标准的“情感态度与价值观,”,目标：,9/20/2024,（,1,）科学探究的学习过程能有效保持学生对自然的好奇心，激发他们的求知欲，使他们体验探究过程的喜悦和艰辛；,（,2,）科学探究的学习过程能促进学生主动建构具有个体意义的科学知识和技能，习得科学探究思维的方式、方法和能力；,（,3,）科学探究的学习过程还有利于学生更多地接触生活和社会，从而领悟科学、技术与社会的互动关系,。,所有这些都说明：科学探究的学习活动，有利于科学知识、技能、方法、能力、态度、情感在学生自身人格中内化，使学生的科学素养和,创新能力,得以全面提升。,突出科学探究，不只是为了满足外在的需要，更重要的是科学探究的过程作为学生的学习方式具有促进学生发展的内在价值：,9/20/2024,杨振宁：,“现象是物理学的根源。”,宽广的视野，对事物敏锐的观察,新！,新现象、新观念、新思路、新,创新能力中的基本元素,9/20/2024,Albert Einstein,“,兴趣是最好的老师。”,对未知的好奇，有强烈的探索愿望,奇！,奇怪、奇思、,奇点,、奇,创新能力中的基本元素,9/20/2024,W. K. Heisenberg,“,科学扎根于讨论。”,对瑕疵的批判和对完美的追求,乐！,创新能力中的基本元素,9/20/2024,教学的基本内容是传承，但教育的核心目标是创造。,教育必须激发人们对事物的兴趣和探索的冲动！,教育应该给予人们探索未知的基本方法和能力！,教育可以让人们享受应用及发现的喜悦和世界的美！,学校教育能给予的仍然只是启蒙！,但思想应超越传承！,创新能力中的基本元素,9/20/2024,爱因斯坦：,“我对任何人都无所期待,因而才会这么幸福。”,爱因斯坦对相对论的最简单解释是：,“身处于美女身边时，即使是一小时，也会感觉好像只有一分钟而已；但若坐在灼热的炉子边，一分钟也觉得好像一小时之久。”,这就是相对性原理。,9/20/2024,提 要,一、,什么叫科学探究,二、科学探究及物理实验能力要求,三、科学探究与物理实验教学探讨,9/20/2024,教学大纲,中的学生实验项目，有的已规定了明确的实验方法，没有规定方法的实验项目，也有全国统一的教材为根据。,课程标准,中,“,科学探究及物理实验能力要求”、“共同必修模块” 和“ 选修模块 ”三个部分是并列的。且,“,科学探究及物理实验能力要求 ”,没有指明实验方法，各种版本的教科书的实验设计也不同，,如何处理,？,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,从过程与结果的角度，可以把物理学科知识分为两类：,第一类是,“,过程方法的知识,”,，即关于物理学科的探究过程与探究方法的知识；,物理课程标准,把,“,科学探究及物理实验能力要求,”,、,“,共同必修模块,”,、,“,选修模块,”,并列，作为内容标准的三大部分，可见科学探究在高中物理课程中占有非常重要的地位,.,第二类知识是,“,物理概念、规律的知识,”,，即经由探究过程而获得的探究结果,概念规律的知识。,这是两类不同的知识，二者相互作用、相互依存和相互转化，具有内在的统一性。,一方面，,有什么样的探究过程和方法必然对应着什么样的探究结果，概念规律的获得依赖于特定的探究过程和方法。,另一方面，,探究过程和方法又隐含在概念规律体系之中，并随着概念规律体系的发展而不断变化。,9/20/2024,科学探究的七个要素和基本要求（高中）,在学生的科学探究中，其探究过程可以涉及所有的要素，也可以只涉及部分要素。科学探究渗透在教材和教学过程的不同部分。,七个要素：,提出问题,猜想与假设,制定计划与设计实验,进行实验与收集证据,分析与论证,评估,交流与合作,不支持猜想与假设,支持猜想与假设,科学探究及物理实验能力要求,探究的基本要素不等于探究的顺序,9/20/2024,科学探究及物理实验能力要求,科学探究要素,对科学探究及物理实验能力的基本要求,提出问题,（高中）,能发现与物理学有关的问题。,能从物理学的角度较明确地表述这些问题,认识到发现问题和提出问题的意义。,科学探究要素,对科学探究能力的基本要求,提出问题,（初中）,能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题。,能书面或口头表述这些问题。,认识发现问题和提出问题对科学探究的意义,9/20/2024,猜想与假设,（高中）,能对问题的答案提出假设。,能对物理实验结果进行预测。,认识到猜想与假设重要性。,猜想与假设,（初中）,尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。,对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。,认识猜想与假设在科学探究中的重要性,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,制定计划与,设计实验,（高中）,明确实验目的和已有条件，制定实验方案。,尝试选择实验方法及所需要的装置与器材。,能确定实验自变量、因变量与无关变量。,认识到制定计划的作用。,制定计划与,设计实验,（初中）,明确探究目的和已有条件，经历制定计划与设计实验的过程。,尝试选择科学探究的方法及所需要的器材。,尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识。,认识制定计划与设计实验在科学探究中的作用,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,进行实验与,收集证据,（高中）,能用不同方式收集实验数据。,能按说明书进行实验操作，会使用简单的实验仪器,如实记录实验数据，知道重复收集实验数据的意义,具有安全操作的意识。,认识到科学收集实验数据的重要性。,进行实验与,收集证据,（初中）,能通过观察和实验收集数据。,能通过公共信息资源收集资料。,尝试评估有关信息的科学性。,会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作。,会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据。,具有安全操作的意识。,认识进行实验与收集数据对科学探究的重要性。,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,分析与论证,（高中）,能对实验数据进行分析处理。,尝试根据实验现象和数据得出结论。,能对实验结果进行解释和描述。,认识到对实验数据进行分析论证是必不可少的,分析与论证,（初中）,能初步描述实验数据或有关信息。,能对收集的信息进行简单的比较。,能进行简单的因果推理。,经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。,尝试对探究结果进行描述和解释。,认识分析论证在科学探究中是必不可少的。,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,科学探究及物理实验能力要求,评估,（高中）,能注意假设与探究结果间的差异。,能注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题,吸取经验教训，尝试改进探究方案。,认识到评估的意义。,评估,（初中）,有评估探究过程和探究结果的意识。,能注意假设与探究结果间的差异。,能注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题,尝试改进探究方案。,有从评估中吸取经验教训的意识。,认识评估对科学探究的意义。,9/20/2024,交流与合作,（高中）,能写出实验探究报告。,在合作中注意既坚持原则又尊重他人。,有合作精神。,认识到必须有交流与合作的精神。,交流与合作,（初中）,能写出简单的探究报告。,有准确表达自己观点的意识。,在合作中注意既坚持原则又尊重他人。,能思考别人的意见，改进自己的探究方案。,有团队精神。,认识科学探究中必须有合作精神。,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,初、高中“科学探究及物理实验能力目标”在程度上有什么差别？,9/20/2024,初中：现象、定性,（摩擦力、电阻）、,趣味,高中：科学、规范、实验、定量,（摩擦力、电阻定律）,、方法、理性、本质、文化,例如：伽利略对自由落体运动的研究,伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类,思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的开端。,爱因斯坦,9/20/2024,探究内涵的广延性,从科学探究的内容来看，不仅规律需要探究，概念的建立过程也应该进行探究，知识的应用也可以探究,.,1,、物理规律：,“,自由落体运动规律,”,、,“,平抛运动规律,”,2,、,概念建立：例,“,加速度,”,、,“,力,”,、,“,功率,”,3,、,知识应用：例,“,牛顿运动定律的应用,”,“,共点力平衡条件的应用,”,“分析交通事故的原因”,课程中“科学探究”的内涵,9/20/2024,从物理学科特点来看，,科学探究可以分为：,1,、实验探究,：,如：,“,加速度与力、质量的关系,”,、,“,功与物体速度变化的关系,”,2,、,理,性,探究,（理论探究）：,理性探究是通过逻辑推理,或演绎推理,解决问题，是发展逻辑思维的重要方式,.,如：“平抛运动的分解”、,“,动能定理,”,课程中“科学探究”的方式,9/20/2024,从物理学科特点来看，,科学探究可以分为：,3,、实验与理性思维相结合的多元探究,实验探究与理性思维的结合，,是一般意义的科学探究,.,在这样的探究中，既有实验，又有理论分析，两者紧密联系,.,没有理论分析，就无从知道为什么这样设计实验；没有实验，就无法使理论分析得以实现,。,如：,“,牛顿第一定律,”,、,“,伽利略对自由落体运动的研究,”,课程中“科学探究”的方式,9/20/2024,从指导学生学习的角度来看，探究活动可分为：,1,、示范型探究,2,、有,路标,引导的开放型探究,3,、,课题研究式的综合探究,从探究规模来看，探究活动可分为,：,1,、专题探究：如：探究加速度与力、质量的关系,（教科版 物理,1,第三章 牛顿运动定律,2,）,2,、常规教学中的小课题探究：如：曲线运动的条件,（,教科版 物理,2,第一章 曲线运动）,课程中“科学探究”的方式,9/20/2024,物理,1,1,通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用,2,经历匀变速直线运动的实验研究过程,体会实验在发现自然规律中的作用,3,通过实验，,认识滑动摩擦、静摩擦的规律,4,通过实验，,了解物体的弹性,5,通过实验，,理解力的合成与分解,6,通过实验，,探究加速度与物体质量、物体受力的关系,7,通过实验，,认识超重与失重现象,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,物理,2,8,通过实验，,探究恒力做功与物体动能变化的关系,9,通过实验，,验证机械能守恒定律,10,通过,，体会科学定律对人类探索未来世界的作用,11,通过,，体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,选修,3-1,12,通过,，体会科学研究中的理想模型方法,13,通过实验，,探究决定导线电阻的因素,14,通过实际操作学会使用多用电表,15,测量,电源的电动势和内阻,16,通过实验，,观察门电路的基本作用,17,通过实验，,认识安培力,18,通过实验，,认识洛伦兹力,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,选修,3-2,19,通过,，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神,20,通过实验，,理解感应电流的产生条件,21,通过探究，,理解楞次定律,22,通过实验，,了解自感现象和涡流现象,23,通过实验，,了解电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用,24,通过实验，,探究变压器电压与匝数的关系,25,通过实验，,知道常见传感器的工作原理,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,选修,3-3,26,认识分子动理论的基本观点，知道其实验依据,27.,通过,，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响,28,通过实验，,观察液体的表面张力现象,29,通过实验，,了解气体实验定律，知道理想气体模型,30,通过,，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义,31,尝试估计,一些厂矿、交通工具及家用电器的能源消耗。,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,选修,3-4,32,通过实验，,探究单摆的周期与摆长的关系,33,通过实验，,认识受迫振动的特点,34,通过实验，,认识波的干涉现象、衍射现象,35,通过实验,感受多普勒效应,36.,通过,，体会电磁场的物质性,37,通过实验，,理解光的折射定律,38,测定,材料的折射率。,39,用双缝干涉实验,测定,光的波长,40.,通过,，体会相对论的建立对人类认识世界的影响,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,选修,3-5,41,探究物体弹性碰撞的一些特点,42,通过实验,，理解动量和动量守恒定律,43,通过,，体会自然界的和谐与统一,44,了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验,45.,通过,，思考科学技术与社会的关系。,46,通过,，体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识,47,通过实验,了解光电效应,48,根据实验说明光的波粒二象性,49,通过,，体会人类对世界的探究是不断深入的,科学探究及物理实验能力要求,9/20/2024,为了测量一高楼的高度，某人设计了如下实验：在一根长为,L,的绳两端各拴一重球，一人站在楼顶上，手执绳上端使绳处于拉直状态（如图），无初速度释放使其自由下落，另一人在楼下测量两球落地的时间差,t,，,即可根据,L,、,t,、,g,得出楼的高度（不计空气阻力）。（,1,）从原理上讲，这个方案是否正确？（,2,）从实际测量来看，你估计最大的困难是什么？（,3,）如果这个原理正确，通过计算用,L,、,t,、,g,表示这座楼的高度,H,上端,下端,题例,1,9/20/2024,解答：,（,1,）从原理上讲，是正确的,（,2,）,t,太小，难以测量,（,3,）设楼高为,H,，,上端球从释放到落地所用时间为,t,，,则下端球从释放到落地的时间为,(t-t),则有：,H=gt,2,/2,H-L=g,（,t-t,）,2,/2,H=,（,gt,2,+2L,）,2,/8gt,2,简评：本题以解决实际问题为情境、实验设计的形式出现。要求答题者能从原理和方法上进行分析，判断是否正确。在确认原理和方法正确后，还要考虑实际操作的情况是否可行。最后进行理论推导。这种试题强调理论与实际相结合的原则，对一味套用公式进行“题海”训练的应试者有一定的扼制作用。,9/20/2024,为了测定木块与木板之间的动摩擦因数，利用现有的器材：“木块、木板、弹簧秤、刻度尺、秒表、沙桶与沙”,.,有人设计了下面三种实验方案：（,1,）增减沙桶内的沙，使木块匀速运动，并测出木块、沙与沙桶的重量；（,2,）用力,F,拉木块向左运动，并读出弹簧秤的示数，秤出木块的重量；（,3,）让木块从木板顶端加速滑到底端，并测出下滑时间及相应长度,.,如果这三个实验的操作正确无误，你认为哪个实验方案测测得的动摩擦因数最准确且最简单？,试从实验原理上对每个实验方案作出简要分析和评价,.,方案（,1,）：,方案（,2,）：,方案（,3,）：,题例,2,9/20/2024,解：（,2,）方案最准确和简单。,方案（,1,）：增减沙桶内的砂，使木块匀速运动时，木块所受摩擦力,mg,等于沙及沙桶的重力,m,0,g,。,此方案要借助打点计时器以确定木块是否做匀速运动。不简便，误差大。,方案（,2,）：用力,F,拉出木板时，木块受摩擦力作用，设该力,f,可直接由弹簧秤读出，则，且木板是不是匀速运动不影响实验。简便，易操作。,方案（,3,）：当木块匀速下滑时有，则；需借助打点计时器判断木块是否匀速下滑。不简便，误差大,简评：本题取材于学生熟悉的测动摩擦因素的实验。题中给出,3,种测定的方案，要学生利用所学知识进行判断哪种方案最简单和准确；在判断后，要对这,3,种方案作出简单的分析与评估。科学探究要素 “制定计划与设计实验”中的要求是：尝试选择科学探究的方法及器材、尝试考虑影响问题的主要因素,；科学探究要素 “进行实验与收集证据”中的要求是：尝试评估有关信息的科学性。科学探究要素“评估”中的要求是：有评估探究过程和探究结果的意识。本题能考查学生平时是否经常经历一定的科学探究活动。,9/20/2024,模块,内容标准,范例,活动建议,合计,物理,1,6,4,2,12,物理,2,2,2,1,5,物理,3,1,7,8,6,21,物理,3,2,6,6,1,13,物理,3,3,2,4,3,9,物理,3,4,12,7,3,22,物理,3,5,4,2,1,7,合计,39,33,17,89,将理科倾向的学生所学习的,物理,1,、,物理,2,以及,选修,3,系列,的实验要求进行统计，可以得到下面的数据：,9/20/2024,高中物理新课程比以往更加注重物理实验的教学,教学大纲,中：,必做的有,19,项，选做的有,3,项，共,22,项。,课程标准,中：,在必做实验的,39,项中，比较容易让学生动手做的大约有,21,项，,在选做实验的,50,项中,比较容易让学生动手做的大约有,13,项，,再加上像游标卡尺、螺旋测微器、多用电表这样常规测量仪,器的使用等等，比较容易实现的学生分组实验大约有,40,项。,9/20/2024,必做,内容标准条目,经历匀变速直线运动的实验研究过程,通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律,通过实验了解物体的弹性,通过实验，理解力的合成与分解,通过实验，探究加速度与质量、受力的关系。,通过实验认识超重和失重现象。,选做,范例,用打点计时器、频闪照相或其他实验方法研究匀变速直线运动。,制作一个简易弹簧秤,研究两个大小相等的共点力在不同夹角时的合力大小。,通过实验测量加速度、力、质量,活动建议,通过实验研究质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况,通过各种活动，例如乘坐电梯、到游乐场乘坐过山车等，了解和体验失重与超重。,在课程标准的“内容标准条目”中，所罗列的实验应当是必做的；而在“范例”和“活动建议”中所罗列的实验是可以选做。,9/20/2024,教科版教材,对科学探究的体现,将探究活动作为整节的内容,探究加速度与力、质量的关系,（必修,1,：三、,2,）,对自由落体运动的研究,（必修,1,：一、,7,）,9/20/2024,教科版教材对科学探究的体现,安排了大量的探究活动,实验探究,理论探究,着力于探究活动的设计,设置了多个与探究相关的栏目,观察思考,活动,实验室,物理在线 课外阅读,讨论交流,9/20/2024,爱因斯坦：“当我感到无助的时候总是抬头与这位伟大的人对视，从而获得无穷的力量。”,9/20/2024,提 要,一、,什么叫科学探究,二、科学探究及物理实验能力要求,三、科学探究与物理实验教学探讨,9/20/2024,多年来，物理教学中一直强调物理实验，把实验看作为物理的一个重要特点，那么，物理实验与科学探究有什么样的关系呢？,物理实验有哪些常用方法要让学生掌握？,三、科学探究与物理实验教学探讨,（一）科学探究与物理实验的关系,9/20/2024,物理实验体现了自然科学的重要特点，是物理科学探究的重要思想方法和方式,。,物理实验的素养（观念、思想方法、技能技巧等方面）是科学素养形成和发展的继承和组成部分。,因此，加强科学探究，特别是在高中物理课程中，关键是加强物理实验。,抓好了物理实验（探究性的物理实验）教学，基本上就是将科学探究落到实处。,新课程要求重视物理实验，还要深刻的理解，体现探究的本质特征和物理思想，避免形式化。,科学探究与物理实验的关系,9/20/2024,物理实验有哪些常用方法要让学生掌握,？,在教学中应让学生逐步掌握常用的实验方法。如：,1,、在实验研究中常用,：,控制变量法（如：单摆、摩擦力、电阻定律、探究磁场对电流的作用）,对比法（如：通电自感和断电自感实验、,两盏灯炮发光情况的对比,）,9/20/2024,2,、在实验测量中,有直接测量法和间接测量法。特别是间,接测量法更具有深刻的意义。,常用：,转换法（如：焦耳定律、电容充放电、布朗运动、碰撞中的动量守恒、摩擦力大小）,放大法（如：固体热胀冷缩实验）,记忆法（如：测量最大静摩擦力实验）,留迹法（如：,平抛物体运动的轨迹、小球落地的位置、小车运动的位移、曲线运动的速度方向等，采用复写纸、喷墨水、打点等方法，准确记录它们的位置,）,物理实验有哪些常用方法要让学生掌握？,9/20/2024,3,、在实验数据处理中常用：,表格法,图像法等,这些方法能够直观、形象地反映出物理量间的关系，便于找出其中的物理规律。,计算机软件处理数据,物理实验有哪些常用方法要让学生掌握？,9/20/2024,4,、实验技术,传统实验,简易物理实验（低成本实验）的设计与制作,可以通过师生共同设计实验的过程，使学生感受和体验物理实验的方法。也可以组织学生自制仪器，并尝试用自制的仪器进行实验，这样有利于学生真正理解实验的方法。,计算机仿真实验,DIS,实验技术,物理实验有哪些常用方法要让学生掌握？,9/20/2024 11:46 PM,77,三、科学探究与物理实验教学探讨,（二）如何理解探究教学？,1,、探究教学的基本特征,9/20/2024,回顾初中已学知识，引入探究性问题：,滑动摩擦力与压力之间的关系是什么,（,提出问题,）,学生猜想：滑动摩擦力与压力成正比（,建立假说,）,学生分组设计实验方案，并交流设计方案（,设计方案、交流评价、改进方案,）,学生分组实验，记录数据（,进行实验、获取证据,）,学生进行交流，对数据进行分析，得出初步结论，验证猜想。（,表达交流、分析论证,）,教师引导寻找其它的数据处理方法，获得更精确的实验结论。,根据实验结果的不同提出新的问题，进行解释（,解释,）,案例,4,：研究滑动摩擦力,1,1,2,3,9/20/2024,让学生分组，给各组学生不同长度的细线、质量不同的摆球作一个单摆，测量单摆摆动,20,次所需要的时间（或者相同时间内摆动的次数）。（,创设情境,）,不同小组学生测出的结果不同，从而提出问题：为什么各组的结果不同？单摆的周期跟哪些因素有关呢？（,提出问题,）,学生建立假设：周期的大小可能跟摆球的质量有关；可能跟摆长有关；可能跟摆角（或振幅）的大小有关。（,建立假说,）,每一组学生选择其中一个假设，进行检验（教师指导，了解控制变量法），并得出结论。（,获取证据,）,各组学生进行交流，完善自己的认识。（,表达交流,）,案例,5,：探究单摆周期的影响因素,9/20/2024,三、科学探究与物理实验教学探讨,（二）如何理解探究教学？,1,、探究教学的基本特征,学生要围绕,问题,开展探究活动（问题）,学生获取可以帮助他们解释和评价问题的,证据,（事实）,学生要依据事实证据形成,解释,，对问题作出回答（解释）,通过比较其他解释，,评价,完善自己的解释（评价）,学生要与同伴进行,交流,讨论，论证他们原有的解释，形成正确的结论（发表）,9/20/2024,问题,事实,解释,评价,发表,探,究,教,学,的,基,本,特,征,形神兼备,提出问题,猜想与假设,制定计划与设计实验,进行实验与收集证据,分析与论证,评估,交流与合作,科,学,探,究,的,基,本,要,素,9/20/2024,三、科学探究与物理实验教学探讨,（二）如何理解探究教学？,探究课中的探究目标如何确定（层次、内容、要素）？,探究教学中如何创设有效的问题情景？,何为探究教学的有效性？,探究教学的内容适合培养学生的哪些能力？,探究内容如何选择？,探究教学中，是不是只是重视过程？,探究教学当中，能不能把这个答案直接告诉给学生？,2,、存在许多疑问，如：,9/20/2024,三、科学探究与物理实验教学探讨,（二）如何理解探究教学？,2,、存在许多疑问，如：,探究教学中让学生发表意见，提出很多问题的时候，可能这些问题,是无边无际的，如何对待？,老师该如何去引导学生的探究？,如何把握学生自主的程度,？,在探究中，老师如何帮助学生建立自己的观点，促进他们的思考？,按照探究去教，考察怎么做，试题怎么考察探究的能力。,探究教学跟我以前的教学是不是完全不一样呢,?,。,9/20/2024,三、科学探究与物理实验教学探讨,（二）如何理解探究教学？,误区,1,：科学探究必须按一定的程式来进行。,误区,2,：科学探究开放性越大越好。,误区,3,：科学探究必须要有实验。,误区,4,：探究教学必须在重点和难点知识上展开。,误区,5,：探究教学追求的是过程，而不是结果。,。,3,、存在许多误区,，,如：,9/20/2024,1,、程序化探究,2,、自由化探究,3,、实质性探究,探究教学的三个层次,9/20/2024,探究的层次,程序化探究,教师完全按照,物理课程标准,提出的科学探究要素进行教学设计，课堂教学成为提出问题、猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作的程序化过程。教师不敢放手，学生按部就班，使科学探究流于表面化和形式化。,这种类型的探究课是教师尝试进行科学探究的初级阶段，并非真正意义上的科学探究，其结果甚至可能导致学生对科学探究产生误解。,9/20/2024,探究的层次,自由化探究,教师尝试摆脱探究程序的束缚，完全把学生放开自主活动，学生的自主性得到了充分发挥。但由于缺乏对教学过程的合理设计和有效调控，学生不能将注意力集中于焦点问题，没有明确的探究思路，课堂教学乱而无序，教学效果较差。,这种课虽然超越了程序化探究，但仍不能很好地体现科学探究的本质特征，属于向实质性探究发展的过渡阶段。其结果常常会使教师对科学探究的效果产生怀疑，不敢再放手让学生探究。,9/20/2024,探究的层次,实质性探究,教师针对学生的原有认识和教学目标之间的差异进行教学设计，创设能使学生真正开展探究的问题情境和课堂氛围，能对学生进行适时、适度的指导，将探究引向深入。学生能将注意力集中于焦点问题，按照科学的认识过程展开探究活动。教学过程真正体现了科学探究的本质，课堂活而不乱，收放有度。,虽然这种课在实际教学中所占比例较少，但代表着科学探究融入物理课堂的较高层次，表明中学物理课堂教学中的科学探究是可以实现的，应当成为探究式教学追求的目标和发展方向。,高中探究教学不是零起点，要追求更高的质量,9/20/2024,三、科学探究与物理实验教学探讨,（三）探究教学中需要注意的问题,1,、探究目标的确定,2,、探究内容的选择,3,、探究教学的呈现方式,4,、教师的有效指导（科学方法，实验能力、物理本质）,5,、学生探究的自主程度,6,、学生的合作交流,7,、情感态度价值观的实现,。,9/20/2024,（三）探究教学中需要注意的问题,1,、探究,目标的确定,依据：,教学内容的作用和地位,探究能力与实验能力的基本要求,学生的学习准备和学习特点、心理特点,学校设备、器材、教师素质等,注意：科学探究环节是教学中众多环节中的一个或多个，因此，对探究目标的确定，仍然应该融入整个课堂教学目标之中，从三个维度的目标来进行考虑。,9/20/2024,案例,6,：如何测量人的反应时间,活动,A,活动,B,知识目标,能够应用落体运动规律，解决测量人体的反应时间的问题,能够应用落体运动规律，解决测量人体的反应时间的问题,技能目标,1,、,能理解书本中所提供的方案,2,、,会解释实验方案,3,、,通过教师分析学生解释中的问题，得到统一的认识,1,、,会根据课题，自主设计方案,2,、,能发表自己对设计方案的见解,3,、,交流各自不同的方案并质疑，锻炼发现问题和解决问题的能力,态度目标,认真学习、阅读理解、尝试解释、统一认识,主动、乐于交流合作、敢于质疑和坚持观点、有创造的意识、体验探索的乐趣,9/20/2024,（三）探究教学中需要注意的问题,2,、探究内容的选择,选材：,教材、学生的生活经验和能力发展的需要,原则：,（,1,）适度性原则（内容难易程度、探究时间适度）,9/20/2024,静摩擦力的大小是一个恒定的力吗？,静摩擦力的取值范围是由什么来决定的？,怎样来求解静摩擦力的大小？,静摩擦力的方向如何确定？,滑动摩擦力的大小与什么因素有关？,滑动摩擦力的大小与哪些因素有什么样的关系？,滑动摩擦力的计算公式是怎样的？,滑动摩擦力的计算中心公式,f,=,F,N,，,式是,F,N,的大小就是物体所受到的重力大小吗？,最大静摩擦力和滑动摩擦力谁大？,例如：摩擦力,9/20/2024,（三）探究教学中需要注意的问题,2,、探究内容的选择,选材：,教材、学生的生活经验和能力发展的需要,原则：,（,1,）适度性原则（内容难度、探究时间适度）,案例,7,：测人的反应时间,（,2,）兴趣性原则（激发学生的内在动机和探究的欲望）,与原有的认识发生冲突：如：自由落体运动,与原有的知识发生联系：如：摩擦力,所学知识的运用：如：拔河,9/20/2024,（,3,） 效益性原则（有助于三维目标的达成）,案例,8,：伽利略探究自由落体运动的规律,案例,9,：电阻定律,（,4,）可操作性原则（探究内容应该选择通过有步骤的探究活动可以得到答案的内容。选择探究结果与某些变量之间具有因果联系，通过演绎、推理是可以成立的内容。,2,、探究内容的选择,原则：,（三）探究教学中需要注意的问题,9/20/2024,3,、探究教学的呈现方式,很大程度上是由教师的个人素养和喜好来确定的。探究的侧重点和效果也因此不同。,从概念、规律的知识来看，可以殊途同归；,从过程和方法的知识来看，效果有所不同。,个人观点：体现了教师个人的教学特质,表现出教师个人的教学水平,（三）探究教学中需要注意的问题,9/20/2024,案例,10,：为什么平时总是看见轻的物体下落得慢、重的物体下落得快？,A,老师：,面积相同的一枚硬币和纸片从同一高度无初速度地释放，同学们是否看到了硬币下落得快些而纸片下落得慢些？,学生：,是,A,老师：,这是一个古老的问题，早在两千多年前，亚里斯多德提出来的一个错误观点，这个错误的观点被加利略巧妙地推翻了（老师板演了推导过程）,A,老师：,为什么看见的“事实”不“真实”了呢？,学生：,（没有响应）,A,老师,：其实这是由于空气阻力作用的原因，如果没有空气阻力，轻、重物体的下落快慢是一样的。接着老师用真空管进行演示。,9/20/2024,B,老师：,现在我来做一个小实验，请同学们仔细观察，看看有什么发现？（取面积相同的纸片和硬币从同一高度同时无初速度释放）。,学生,：硬币下落得比纸片快些,硬币做直线运动，纸片做曲线运动,B,老师：,很好！同学们有两个发现，这节课我们先来研究第一个发现。为什么硬币下落得快些？,学生：,因为硬币比纸片重些。,B,老师：,真是这样吗？,学生：,沉思,B,教师：,请同学们按如下表中的实验内容进行实验，看看有什么发现？,案例,10,：为什么平时总是看见轻的物体下落得慢、重的物体下落得快？,9/20/2024,案例,10,：为什么平时总是看见轻的物体下落得慢、重的物体下落得快？,一张大纸和一张小纸，将小纸搓成团，大纸铺平，从同一高度同时无初速度释放,纸团先落地,实验内容,实验结果,结论,面积相同的纸片与硬币从同一高度同时无初速度释放,两张一样的纸，将其中一张搓成团，另一张铺平，从同一高度同时无初速度释放,硬币先落地,纸团先落地,重的物体下落快,同样重的物体下落时也有快慢之分,轻的物体下落快,9/20/2024,学生：,进行实验并将实验结果填入表格中（如表中虚线右边）,B,老师：,你们能从你的实验结果归纳出一个什么样的结论？,学生：,物体下落的快慢似乎与物体的轻重无关？,B,老师：,那么你们认为与什么有关呢？,学生：,与物体的体积有关,与物体的形状有关,B,老师：,给每实验小组发几个大小不一的小铁球和形状各异的小铁块（老师事先准备好的）。请同学们按表格中的实验内容进行实验，记下实验结果，看看有什么发现。,案例,10,：为什么平时总是看见轻的物体下落得慢、重的物体下落得快？,9/20/2024,案例,10,：为什么平时总是看见轻的物体下落得慢、重的物体下落得快,？,实验内容,实验结果,结论,大、中、小三个小铁球从同一高度同时无初速度释放,长方形、三角形，球形小铁块从同一高度同时无初速度释放,同时落地,同时落地,物体下落快慢与物体体积大小无关,物体下落快慢与物体形状无关,分,9/20/2024,学生：,进行实验并记录实验结果（如表中虚线右边）,B,老师,：怎么样？,学生：,似乎与体积大小和形状也无关。,B,老师：,既然同学们的实验结果是物体下落快慢与物体的轻重、体积大小、物体的形状无关，那么与什么有关呢？,学生：,（交流、讨论）与空气阻力有关。,B,老师：,你们的意思是，如果没有空气阻力，轻重物体的下落快慢是一样的，是吗？,学生：,是。,B,老师：,用真空管进行演示,案例,10,：为什么平时总是看见轻的物体下落得慢、重的物体下落得快,？,9/20/2024,同样的教学内容，同样的教学器材（,B,老师自己准备了一点简易器材，准确地说是准备了一点道具而已），在教学处理上，两位老师却存在很大的差异。,A,老师忽视学生的学习过程，急于将结论交给学生,B,老师善于创设情景、提出,问题,、引发学生思考，学生经过,动手实验,、动眼观察、动口,表达与交流,、动脑思考并结合实验，弄明白了轻重物体下落快慢是由于空气阻力的影响，如果排除空气阻力的因素，轻重物体下落的快慢是相同的学生在获得知识的同时还经历了用实验研究物理的过程，初步学会了把实验获得的信息演绎、归纳成结论的科学方法。,案例,10,：为什么平时总是看见轻的物体下落得慢、重的物体下落得快？,9/20/2024,4,、教师的有效指导