对《牛顿运动定律改进性实验探究》课的思考
2015年06月17日 来源: 作者:张礼勇 浏览次数:1415

对《牛顿运动定律改进性实验探究》课的思考

泉州市泉港区惠华中学    张礼勇

我校物理课题组在深入开展福建省教育科学“十二五”规划2013年度立项课题《高中物理体验式教学实践研究》(FJJKXB13-292)的课题研究活动,课题组成员积极参与实施体验式教学活动的尝试,创新课堂教学,充分调动学生主动学习的积极性。陈步华老师在课题研究过程中,针对牛顿第二定律一节《探究加速度与力、质量的关系》实验中,用所挂重物的重力代替小车所受的拉力产生的系统误差,带领学生进行体验式教学研究,通过给学生提出思考题:有没有更好的实验方法消除这种系统误差的影响呢?布置学生查阅资料,分组讨论进行研究,并设计出实验方案。学生通过探讨研究,最后总结出了几种方案,老师进行分组指导,跟踪拍摄,记录学生探究的全过程,最后回到课堂进行共同反馈交流,形成这样一堂别具一格的课堂教学模式,特点鲜明。(参见课堂教学实录)

一、教学模式有创新性,不同于常规的课堂教学

按照常规的教学模式,通常是老师在课堂上提出问题,学生设计探究方案,然后进行实验探究,最后交流讨论总结。如果按照这样的教学模式,一方面学生受到教学资源的限制,在课堂有限时间内不一定能够想出这么多的实验改进方案。另一方面就算在老师引导下分析得出这些方案,要在课堂上全部进行探究完成并交流讨论结果,一堂课根本不可能完成。而陈老师采用先让学生课下进行分组研究,各组设计实验方案并进行实验探究完成结果,再回到课堂来交流讨论,保证在有限的课堂时间内完成全部教学任务,课堂紧凑,效果较好。

二、体现了学生主动进行体验探究学习活动的过程,在巩固所学知识的同时,培养学生的创新思维能力

 学生在老师的问题启发下,查阅相关资料,相互研究,探讨改进实验误差的有效方法,设计出实验方案,选取实验器材,在实验员老师的配合下,自主到实验室进行体验式实验探究。各组完成以后,老师统一进行检查验收,要求每个小组选派出一名代表,先介绍本组探究的主题和设计的实验方案,再动手进行实验,并把学生的研究过程和实验成果拍摄下来,供本节课交流。从学生设计的实验方案来看,体现了以下创新思维。

1化“零”为“整”,变更研究对象,化解系统误差

利用原有的实验器材,类似的实验步骤,变更研究对象,将所挂重物和小车作为一个整体来研究,将系统误差化解于无形之中,该方案能够很好的体现学生对实验原理的理解和新情景中的分析能力、迁移能力。

2逆向思维,改变实验原理,变“外物力”为 “内物力”

按原实验装置中,平衡摩擦力时,钩码拉着小车向下匀速运动,平衡摩擦力以后,加速运动时,提供加速度的力由研究对象(小车)以外的物体(钩码)的重力提供的。学生通过逆向思维,将装置倒过来,有滑轮的一端在上,平衡摩擦力时,小车拉着钩码向下匀速运动,然后撤去钩码,让小车向下加速运动,此时提供加速度的力由小车本身的重力沿斜面向下的分力提供。这一实验方案是对原实验的一次突破,主要亮点在于供力物体的改变,其根本目的是为了减小系统误差,体现了学生思维的灵活性和创新性。

3.另辟蹊径,更换实验装置,用“精确测量”取代“近似测量”

由于原来的实验存在系统误差,原因是没有测出真实的绳上拉力F,而是用mg近似替代F。学生由此想到,利用精确的拉力传感器装置准确测量出绳上拉力F,从而达到消除误差的目的。对于加速度的测量,利用光电门,测出小车经过两光电门时的时间,计算出小车经过光电门时的瞬时速度,根据速度-位移公式计算出小车的加速度,这一实验方案,科技含量较高,综合性强,要求较高。该方案体现了学生追求实验精确性的科学态度和综合思维能力。

三、充分利用各种教学资源,鼓励学生自主探究,体验科学探究的乐趣,激发了学生学习的积极性。

学生设计出实验方案后,在实验员和上课老师指导下,充分利用实验室丰富的实验器材和多媒体资源自主进行体验式实验探究,掌握了打点计时器、光电门计时器、拉力传感器等多种实验器材的使用方法,提高了实验能力,而且探究过程不受课堂条件的约束,学生兴趣浓厚,心情放松、愉快,觉得学习物理不再那么泛味。活动过程充分调动了学生学习物理的积极性,增长了知识,同时还能够提高学生的抗挫折能力,全方位培养学生的创新能力。同时老师动用了录像机,多媒体,自制PPT课件,Excel处理数据,课堂教学方法灵活多样。

四、课堂教学中暴露出一些问题与建议

1.学生基本功较差,语言表达能力较弱,画图不规范。

2.实验过程中,平衡摩擦力时,操作不严密,是否平衡摩擦力,应以小车确实是匀速度运动为准,不能大概、差不多就认为可以了,体现态度不够认真。

3.传感谢器的数据线太粗,运动时阻力较大,有待进一步改进。

4.每个小组探究的问题,各小组应当充分交流,以便全班同学都能全面掌握。