第二章-中学物理课程(3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,*,*,*,一、实验在物理学中的地位与作用,三、,四、物理实验专题解读,五、,开放实验室的课程资源,六、美国高中物理教材的学生实验分析与借鉴,11/27/2024,1,一 实验在物理学中的地位与作用,经典物理从16世纪到19世纪末，经历了300多年的发展，其中大量的物理概念、物理规律有着坚实的实验基础。从物理学发展的历史看，物理实验是物理学理论的基础，是物理学发展的动力。,物理实验在物理学发展中所起的作用有：,（1）发现新事物和探索新规律；（2）验证理论；（3）测定常数；（4）推广应用,11/27/2024,2,二 中学物理实验教学的地位与作用,（一）中学物理实验教学的地位,1实验是中学物理教学的,重要基础,2实验是中学物理教学的,重要内容,3实验是中学物理教学的,重要方法,4实验是中学物理教学的,重要手段,11/27/2024,3,11/27/2024,5,（二）,中学物理实验教学的作用,1. 实验能为学生学习物理提供符合认识规律的环境,2实验能培养学生学习物理的兴趣，激发学生的求知愿望,3实验是发展学生能力和使学生得到科学方法训练的重要途径,4实验有利于培养学生良好的道德素养和科学作风,11/27/2024,6,1. 实验能为学生学习物理提供符合认识规律的环境,在学习物理过程中，要形成物理概念和认识物理规律，首先必须要有一定的感性认识。这种感性认识可以来源于学生的生活环境，也可以来源于实验提供的物理事实。通常，从生活中得到的感性材料多来自复杂的运动形态，力、热、电、光现象交织在一起，本质、非本质的因素交融在一起。因此，仅通过这种途径来使学生建立概念和认识规律有时会遇到很大困难。运用实验则可以提供精心选择的、简化和纯化的素材，它能够使学生对物理事实获得明确、具体的认识。,11/27/2024,7,2实验能培养学生学习物理的兴趣，激发学生的求知愿望,首先，实验具有真实、形象、生动的特点，尤其对中学生有很强的吸引力，极易唤起他们的直觉兴趣。,其次，实验是一种有目的性的操作行为。学生在观察的基础上，很自然会产生一种自己操作的欲望。让学生动手实验，不但可以满足学生的操作愿望，还可以发展学生对探索知识和规律的兴趣，进而发展学生的认识兴趣。,11/27/2024,8,3实验是发展学生能力和使学生得到科学方法训练的重要途径,通过阅读资料，培养阅读、自学能力；通过接受形象和数据信息，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的信息这个过程可以培养观察能力和手脑并用的能力；,在大脑中抽调出贮存的有关信息，进行更深入的思维加工，从而加强了思维能力的培养；把思维加工的结果以语言和文字的形式表达出来，又培养着表达能力,11/27/2024,10,（三）物理实验教学的指导思想,1.用物理学的理论、思想和方法指导物理实验教学,（1）用物理学的理论鉴别实验的科学性,（2）用物理学的理论和方法选择实验教学的方法和手段,（3）用物理学的思想和方法分析实验成功的关键，解决教学中的难点,11/27/2024,12,（2010年烟台）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所示的电路进行实验闭合开关后，两灯泡均发光，小明记录的三个电表的读数为：,6V；1.5 A；0.5A,(1)画出实验电路图，并指出甲、乙、丙三个电表的读数分别是多少?,(2)计算Ll的电阻和电路消耗的总功率,11/27/2024,14,11/27/2024,15,三 中学物理实验教学的形式与方法,物理教学中的实验，大体上可以分为如下几类：（1）演示实验（2）学生分组实验；（3）课内小实验；（4）课外实验将上述各类实验与一定的教学手段配合就组成了各种实验教学课型：,11/27/2024,16,将演示实验穿插在教师的讲授过程中可组成演示讲授课；,将教师的演示与学生的讨论结合可组成演示讨论课；,将教师的演示与学生的练习结合可组成演示习题课；,将学生的小实验穿插在课堂教学活动中，可组成“边教边实验”或“边学边实验”；,将教师的指导贯穿在学生独立操作的分组实验过程中，就构成了学生分组实验课型,11/27/2024,17,各种实验有各自的特点，各自的功能，实验教学应当是各种实验与各种教学手段有机结合的系统应当根据物理教学的整体要求来选择和组织实验教学系统,11/27/2024,18,要有明确目的,演示实验的选用与设计都必须从教学目的出发。,引入课题运用演示实验，目的往往侧重于引导学生对所研究的问题产生兴趣，或者是提出问题，唤起学生的思考。因此要求这类实验尽可能,新奇、生动、有趣。,概念形成和规律的建立过程中运用演示实验，目的往往在于提供必要的感性素材，引导学生思维活动的发展。因此这类实验,要求能够突出本质的联系，,使学生建立正确、清晰的物理图景。,如果用演示实验来巩固、深化、应用物理知识，就必须注意,突出实验的思考性以及理论联系实际,的要求。,11/27/2024,20,要明显、直观,因为演示实验是一人表演，众人观察，必须使,现象明显。,因此仪器尺寸要足够大，仪表的刻度线应适当粗，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、电放大等手段。同时，要考虑调动学生视觉、听觉、嗅觉、触觉等多种感观协同作用，以强化有用信息的刺激。为了使学生在感知基础上顺利的进行抽象思维活动，演示实验还应力求仪器简单、过程明了，突出物理原理，排除非本质因素的干扰，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实验。,11/27/2024,21,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的动力，之后，在演示实验过程中不断引导思维，调动学生把观察和思维紧密结合起来积极思考，使学生的认识由表及里逐步深化。,11/27/2024,23,配合讲解，引导观察思考,在演示实验之前，要明确观察目的，做好观察准备；在实验过程中，要设法创造条件，突出观察对象，排除次要因素干扰，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考，进行思维训练，培养学生正确的观察思路与思维方法；同时采用纵、横对比，正、反对比的方法，指导学生透过表面现象把握事物本质。,11/27/2024,24,（二）学生分组实验,学生分组实验是学生在教师的指导下，利用整节课的时间在实验室里分组进行实验的教学形式。,1.学生分组实验一般分为以下三个阶段：,（1）准备阶段；（2）操作阶段；（3）总结阶段。,11/27/2024,26,2学生分组实验的基本要求：,（1）启发性；（2）训练性；（3）安全性；（4）定量性；（5）教育性；（6）独立性,11/27/2024,27,（三）边教（学）边实验,边教（学）边实验是教师一边讲授(包括演示)，一边指导学生做有关实验，从而使学生学习一定的知识和技能的实验教学形式。,11/27/2024,28,（四）课外实验与制作,一般说来，课外实验与制作有两种方式：一种是结合教学内容，要求学生用一些简单的器材自制教具并独立地进行观察和实验；一种是在教师的组织和指导下进行室外观察和测量。,11/27/2024,30,（五）探究性实验,新课标对物理实验的要求和模式,新课程标准的实施,为中学教育带来了新的理念及要求,与之适应的是实验教学的有关内容和要求也发生了巨大的变化。实验教学一直是物理学科特有的学科特点,是物理课堂教学的重要组成和基础。,11/27/2024,31,物理课程标准的理念改变了物理实验教学的目标、性质和模式,从单纯为了学习知识验证理论、学习操作技能,转变为以全面地培养学生科学素质为目标的课程,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。这样的物理教学目标决定了物理实验教学的性质、内容和模式。,11/27/2024,32,1.原来实验中的,演示实验,和,学生实验,融合在内容标准之中。,这就要求我们在课堂教学中使实验尽可能地出现在教学的各个环节,因为实验不仅是作为实现“知识与技能”目标的手段,更重要的是要将它作为实现“过程与方法”目标的基础,最后为实现“情感、态度与价值观”目标做好准备。,11/27/2024,33,2实验是学生进行科学探究的重要手段,对于学生必须掌握的技能目标,新课标中已经不是简单的“初步掌握”“验证”等等,而是“初步形成基本的实验技能,能设计和完成一些简单的实验”。,11/27/2024,34,3.基于新课程理念下的物理实验模式,探究式实验教学模式是一种以学生为主体,让学生进行实验探究,开发学生创造能力的一种教学模式,一般有“猜想、实验设计、实验探究、分析结果”几个部分.,11/27/2024,35,在这种模式下,它把物理实验提高到了一个前所未有的高度,把它作为提出问题、探究问题的重要途径和手段,从需要解决什么问题到怎样解决问题,通过实验来展开,让学生充分地参与实验活动,激发和培养学生的实验兴趣,发挥学生的主观能动性,运用实验方法来探究知识的奥秘。,11/27/2024,36,它强调了学生的主体性。社会的发展呼唤创新,教育改革更加需要创新。在探究式实验教学模式下,学生能充分参与课堂活动。课堂变成了学生思维训练的场所。往往一个问题,学生可以设计出许多个实验方案。,11/27/2024,37,它注重探究的过程,不是为了探究而探究。探究式实验教学模式的特点,就是在没有现成结果的前提下,由学生通过实验得出结论。在这种新的教学模式下,更注重的是过程,是思维方法,是科学品质的培养。,11/27/2024,38,探究式实验教学模式强调的是知识与技能在探究过程中的和谐统一。实验又是最能检验知识与技能是否掌握的一个较好途径。因为,教学的目的不仅仅是掌握知识,更重要的是技能的掌握,能力的培养,科学实验态度的形成这三者的统一。,11/27/2024,39,四、物理实验专题解读,“开设物理实验专题模块，目的是使学生较为,深入,地学习物理实验的有关理论、方法和技能,；,进一步提高,学生的实验素养，激发学生实验探究的兴趣；,增强,学生的创新意识；培养学生实事求是、严谨认真的,科学态度,；养成交流与合作的良好,习惯,；,发展,学生的实践能力。,11/27/2024,40,标准指出：“在本模块中，学生应完成不同难度的实验，原则上实验数量不少于8个。” 这一要求是从该模块的操作层面提出来的。从实验的难度上看，应体现难易不同的区别，以适应不同程度的学生，有利于学生循序渐进地学习。从实验的数量上看，原则上实验数量不少于8个。,11/27/2024,41,按照一个模块36个课时的教学时间计算，每个实验的平均课时数约为4至5个课时，这就对每个实验的容量提出了较高的要求，也体现了该模块中的实验与其它模块中的实验在操作层面上的区别。,11/27/2024,42,标准强调：本模块的设计尤其注重从以下几个方面培养学生：,经历,实验探究过程,强化实验方案的,自我设计,深入对实验过程和实验误差,分析,重视对实验方案和实验结果,评估,11/27/2024,43,（一）内容标准解读,（1）通过典型实例，认识实验在物理学发展中的重要地位和作用。了解可重复性和可控制性是对物理实验的基本要求。,11/27/2024,44,从物理学发展的历史看，物理实验是物理学理论的基础，也是物理学发展的基本动力。物理实验在物理学发展中的作用表现在发现新事物和探索新规律、验证理论、测定常数、推广应用等方面。,11/27/2024,45,（2）通过实验认识测量的意义；理解系统误差与偶然误差、绝对误差与相对误差，以及有效数字的概念；会用有效数字表达测量结果；知道精度和准确度的区别；能对实验误差进行初步分析。,11/27/2024,46,该标准中涉及的测量的意义、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，都属于物理实验的基础理论。使学生较为深入地学习物理实验的有关理论、方法和技能，是开设本模块的目的之一。只有具备了这些理论基础，才能进一步提高学生的实验素养。,11/27/2024,47,（3）初步具有发现问题、提出实验研究课题的能力；能根据实验目的，设计并讨论实验方案，确定科学、合理的实验步骤。,该标准的第一点是要求学生初步具有发现问题、提出实验研究课题的能力。,11/27/2024,48,该标准的第二点是要求学生能根据实验目的，设计并讨论实验方案，确定科学、合理的实验步骤。在设计实验方案时，不要求一步到位，事实上也很难做到一步到位。正因为如此，讨论实验方案是一个重要的环节。,11/27/2024,49,（4）能根据实验要求合理选择并安装实验器材，正确进行实验操作。对较复杂或没使用过的仪器，能读懂仪器说明书，并按说明书正确使用该仪器。具备用已有的知识和设备能否完成实验的判断能力。能排除实验中出现的一般故障。,11/27/2024,50,（5）能正确观察和如实记录实验现象和数据，养成实事求是的科学精神。会用正确的方法处理实验数据，得出实验结论。,11/27/2024,51,（6）在实验过程中能与他人合作交流。能够对实验方案和实验结果进行评估和反思，具有对结果进行质疑、改进方案的意识。能够用科学语言，正确地写出实验报告。,11/27/2024,52,（二）实验示例,标准中给出了14个实验示例，这些实验示例主要起两个作用。,第一是选择作用。标准中明确指出：“本模块的实验示例是供选择的内容。”我们建议根据本模块编写的教科书或开设本模块的学校应从标准给出的实验示例中选择四个以上的实验。,11/27/2024,53,第二是示范作用。标准中建议：“为了适应不同地区、不同学校的情况，学校可以自行开发实验项目。” 学校应开发怎样的实验项目？从样例给出的实验中可以看出以下特点：,11/27/2024,54,1强调实验方案的自我设计,2实验内容有一定的深度，需要不断思考、反复实践，突出实验的探究性。,3实验的容量较大，操作较为复杂，需要一定的时间才能完成,4实验的设计和结论具有较大的开放性,11/27/2024,55,5实验内容可以是在必修和选修模块中涉及到的物理知识，也可以是在必修和选修模块中未曾涉及到的物理知识,6既要重视常规仪器的使用，也要熟悉一些较为新颖、先进的设备的操作,7既要有难度较大的实验，也要有难度一般的实验,11/27/2024,56,五、开放实验室的课程资源,1. 建立开放实验室,物理实验为学生学好物理提供了丰富的感性材料、创设了良好的学科环境，是培养学生学习兴趣、激发学生学习动机的有效手段。也是发展学生思维能力和实践能力，培养学生实事求是、严肃认真、不畏艰难、探索创新、团结协作的科学精神和科学态度的有效途径。实验室的各种仪器、模型、设备都是宝贵的课程资源。实验室的丰富课程资源有待充分利用与开发。,11/27/2024,57,为了使学生成为实验课的主角，教师需精心设计实验模式，根据学生现有的水平，积极发挥学生在实验课中的作用。,学校和教师应根据课程标准的要求安排足够数量的演示和学生实验，应竭尽全力利用实验室现有的器材，特别是平时闲置的器材，重新组合，设计开发新的实验。,11/27/2024,58,2. 倡导利用日常器具做实验,实验室的课程资源并不限于实验室的现有仪器和设备，学生身边的物品和器具也是重要的实验资源。,3. 信息技术进入物理实验室,计算机多媒体技术的发展和推广，为中学物理实验教学的现代化提供了前所未有的机遇。要重视信息技术在高中物理实验中的应用，加快物理实验软件的开发。,11/27/2024,59,六、美国高中物理教材的学生实验分析与借鉴,（一）教材分析,1 实验的数量分布情况,(1)以力学和电磁学部分的实验为主,这一点与我国相同;(2)以验证性实验为主,但探究性实验也占有一定的比例;(3)模拟实验占据一定的数量。,11/27/2024,60,2 编写结构,教材针对验证性实验和探究性实验设置了两种不同的编写结构。,验证性实验的结构,为:(1)问题:提出问题,引发思考;(2)材料:列出实验器材;(3)过程:列出实验步骤,具体包括小组分工、实验操作和测量等方面;(4)数据与观察:观察实验,处理数据;(5)分析与总结:包括分析数据、计算结果和推断评估过程等;(6)应用:提出一个或两个与实际密切联系的问题,让学生把通过实验学到的知识应用于实践。,11/27/2024,61,探究性实验的结构,:(1)问题;(2)假设:引导学生回答问题,建立初步假设;(3)可能的材料:列举出学生可能会用到的材料;(4)制定计划:引导学生建立实验计划,具体包括小组分工、确定待测量、数据处理、让老师检查计划等内容;(5)分析与总结;(6)应用。,可以看到,探究性实验与验证性实验都是以探究过程为编写顺序的,只是验证性实验没有假设这一步,且无需学生自己制定实验计划。,11/27/2024,62,3 实验器材美国的学生实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实验中出现的较为精密的仪器,而是用一些较为简便、易操作的仪器。,4 语言结构及其他教材在该部分的语言简明扼要,基本上使用简单句,11/27/2024,63,（二）教材特点,1.渗透对探究能力的培养,(1)探究性实验约占实验总数的三分之一。,(2)以探究过程中的先后作为编排的顺序,(3)渗透了对探究方法的指导,11/27/2024,64,2 封闭性与开放性相结合,教材中的验证性实验是完全封闭的,学生要按部就班地完成实验。而探究性实验是开放的,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,具体怎么做则由学生自己决定。,11/27/2024,65,3 从实践中来到实践中去,教材中的实验内容都尽可能的源于实际,与学生的生活体验相联系,4 精度、难度低,由于所使用的实验器材都较为简单,因此美国教材对实验的精度要求不高。,11/27/2024,66,5 具有亲和力,与实际密切联系的实验内容生活化的实验器材、通俗易懂的语言、场景式的照片,所有这些向学生展示了一个可亲可近的而不是高深莫测的实验世界。,11/27/2024,67,（三）对我国教材的启示,重视对探究能力的培养,增加开放性,贴近生活,贴近学生,11/27/2024,68,