時間:2023-03-07 15:17:14
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科學發明來源于大膽的猜想和假設,而當前物理教學中,學生按照教師預設的程式學習,缺少自由想象的空間,以致學生出現不敢猜、不會猜的狀況,教師要精心設計教學問題情境,引發學生產生猜想.
1.培養學生主動參與的意識.
教師要想培養學生的參與意識,就要營造平等、民主的教學氛圍,放手讓學生回答問題,即使回答錯了,教師也不要輕易批評甚至訓斥學生.對于有一定難度的問題,學生在短時間內難以獨立完成,教師要讓學生進行小組交流討論,提出有價值的觀點.
2.頭腦風暴法教學.
部分學生生怕發表錯誤的觀點而引來同伴的諷刺、挖苦,以至于不敢提問.教師要強化學生的發散思維訓練,鼓勵學生毫無顧忌地發表自己的觀點,才能產生有價值的新觀點、新思路.
3.為學生搭建腳手架.
有些知識遠離學生生活背景,如果直接呈現就顯得有些突兀,此時,教師要為學生搭建腳手架,引導學生主動猜想.因而教師設計的問題應難度適宜,符合學生的“最近發展區”,對于難度過大的問題,教師應將其轉變為若干個小問題,讓學生逐層深入,各個擊破.教師還要在新舊知識之間、多層次知識之間、理論與實際應用的銜接處設疑,引導學生沿著有意義、有價值的方向思考問題.
二、引導學生積極參與操作實驗
1.演示實驗策略.
(1)改進已有的演示實驗.教師要引導學生對觀察效果差的實驗儀器進行改造,如在“彈簧的伸長量與所受的拉力成正比”實驗中,后排的學生根據看不到刻度尺上的刻度,影響了演示效果,教師可以將其投影到屏幕上,或用白紙加以放大顯示,從而增強教學效果.(2)通過多媒體演示,增強效果.有一些物理實驗受時間和空間的限制,往往在短時間內無法完成.教師可以借助多媒體進行實驗,利用其圖文并茂、交互性強的特點進行演示.
2.分組實驗策略.
教師要合理劃分實驗小組,按組內異質、組間同質的原則劃分,以確保每組都包括不同層次的學生.小組要明確每個成員的角色和任務,包括組織者、操作者、記錄員等,以保證探究活動的順利進行.當學生在操作中遇到障礙時,教師應及時給予指導,為避免造成時間上的浪費,共性問題集中解決、個性問題個別指導,當然教師指導也不是替代學生的思考,直接將結論告訴學生,而留有讓學生充分思考的時間和空間,在參與學生討論后適當予以點撥,讓他們在教師的啟發下頓悟,尋求到最佳的解決方案.
三、組織學生開展自評和互評活動
1.教師思想觀念落后
很多教師依然采取傳統的填鴨式的教學方法,根本不重視實驗教學,認為只要學生會動筆做實驗課的考題就可以了,不是在實驗課上下功夫,而是在研究考題上下功夫.經筆者走訪發現,很多蘇北的農村物理教師對實驗教學認識不夠,甚至認為講實驗比帶著學生做實驗更重要,認為做實驗會浪費課堂時間.另外,很多教師在自己的學生時代就沒有做過實驗,現在也沒有做實驗的經驗,對自己能不能做出書上的實驗效果不自信,導致很多農村教師不愿做實驗,更不要說是上實驗課了.因此,很多農村的物理教學難以達到預期的目標,妨礙了創新能力人才的培養.
2.教學模式陳舊
很多教師對物理實驗教學的認識不到位,在教學過程中很難對實驗教學下功夫.一些教師在實驗課教學上用的精力很少,教學方式單一而且枯燥,導致的結果是教師不想教,學生不想學,上實驗課變成了實現完成新課程標準規定的任務,很難引導學生去主動學習,難以發揮學生的積極性和主動性.有些教師在做實驗課時擔心學生在規定的時間內完不成任務,不給學生想象和理解的空間,甚至剝奪了學生動手和創新的機會,學生的能力當然得不到提高.另外,由于學校的器材不夠,做實驗時只能分組進行,導致很多學生沒有親自動手有機會,最后只能問問別人得出的數據是多少,然后根據數據偽造實驗過程,根本達不到實驗教學的效果.
二、對蘇北農村物理實驗教學的思考
1.加大蘇北地區農村物理實驗教學投入力度
一方面教育主管部門要高度重視,給農村中學提供相應的實驗器材,在種類上要補夠,在數量上要補足.另一方面,由于受到經費等各面條件的限制和制約,在短期內農村中學的教學條件很難和城市相提并論,為了彌補這一不足,可以讓學生自己動手,制作一些簡單的實驗工具.如在學習彈力時可以讓學生去做彈簧計,學習重力時可以讓學生去做不倒翁,通過這種方式可以加深學生對彈力和重力的理解,也可以培養學生的動手和創新能力,激發學生學習物理的熱情.
2.對蘇北農村地區的物理教師進行系統培訓
世界在不斷地發生變化,教學模式也應該隨著時代的變化而變化,不能跟上時代變革的步伐遲早會被時代所淘汰.初中物理教師也要不斷地學習,主動轉變教學模式,對實驗教學要有鉆研和創新精神,要主動對實驗教學進行研究和提高.另一方面,上級管部門對此要加強培養,給農村中學教師創造學習和進修的機會,定期對中學教師進行培訓,讓其接受新的教育理念,擁有新的教育思想.針對農村初中物理實驗教學的薄弱環節,要加強引導,對教師實驗教學要定期考核.
3.改革實驗考核力度
在物理課程考試中,目前重點是關注學生對實驗過程理論上的情況,對學生真正的動手能力不從考察,這種考察方式難以考出學生的基本技能.很多學生在教師對實驗題研究的基礎上,逐漸掌握了解題技巧,但真正動起手來卻不知所措,紙上談兵的現象非常嚴重.因此,對初中實驗課考察要改變傳統的考察方式,要重點考察學生的動手能力和創新能力,要把理論考試和實驗操作結合起來,這樣才能考察出學生的整體素質,才能督促教師重視初中物理的實驗教學,才能為學生進一步深造打下堅實的基礎.
三、結語
高壓按實驗條件可分為動高壓和靜高壓.動高壓利用沖擊波作動力獲得瞬時高壓,壓值可高達幾百萬甚至幾千萬個大氣壓,同時伴隨驟然升溫.利用外界機械加載方式,緩慢逐漸施加負荷擠壓所研究的物體而使其內部產生很高的壓力,稱為靜態高壓.本文中涉及的高壓相關的實驗技術都指的是靜高壓范疇.現代高壓科學飛速發展,從早期的活塞-圓通裝置、布里奇曼對頂砧等,到現階段世界范圍內承認最為適合產生高壓并且廣泛應用的實驗裝置金剛石對頂砧.高壓科學的發展一直與加壓的實驗裝置密不可分.DAC即金剛石對頂砧高壓實驗裝置.DAC最早模型:借助杠桿原理,把2個金剛石表面對壓,結果金剛石表面之間的樣品很快被壓碎.這是DAC最原始的簡單模型,當時最高壓力達到約10GPa.后來金屬墊圈的使用改變了這一現狀:1個墊圈放置于2個金剛石砧之間對產生高壓非常有利,同時墊圈的使用使DAC有小腔來裝固體或液體樣品.金剛石對頂砧的定位十分重要,因為金剛石十分易碎,工作平臺必須平行而且直徑吻合.約90%的鉆石碎裂不是在很高的壓力下發生的,而是由于操作不當或壓力槽結構不佳(比如沒調準線性)等造成的.使用一定強度的金屬墊圈并且定位完美的DAC,才可以達到較高的壓力.高壓科學發展到現在,DAC高壓實驗技術已經趨于成熟,已經廣泛應用在最前沿的高壓科學實驗中.
2DAC高壓裝置壓砧方面的改進
為了得到百萬大氣壓量級的高壓,DAC裝置采用金剛石作為壓砧[3].眾所周知,金剛石是世界上最硬的物質,它有著莫氏硬度為10的出眾性質,作為壓砧無論是光學性質還是硬度都無可比擬,但是唯一的缺點就是價格昂貴,1對實驗中品性良好的金剛石至少要1萬元人民幣.而且在科研中長期總結發現沒有受過長期訓練的實驗操作者,在完成對金剛石壓砧對中調平的過程中沒有足夠經驗,或者不夠細心的情況下,沒有按要求把金剛石對頂的砧面完全調平,就很容易使金剛石在加壓的過程中碎裂.但是調試金剛石完全對中與調平又是一個需要長期訓練的工作.如果讓學生一開始沒有經驗的情況下就使用金剛石進行調試,有很大概率會損傷金剛石.金剛石一旦有一點破損,就無法繼續進行高壓實驗,而這對金剛石也就無法再利用了.如果開設了相關實驗課,大量學生循環實驗難免不發生此類金剛石破損的事故,而事故的成本又是巨大的.正是因為這方面原因,高壓科學方面的實驗一直難以走進大學近代物理實驗的課堂.本文采用剛玉(氧化鋁)代替金剛石作為DAC加壓裝置的壓砧則可以很好地解決該問題.首先剛玉是由氧化鋁(Al2O3)的結晶形成的寶石.摻有金屬鉻的剛玉顏色鮮紅,一般稱之為紅寶石;而藍色或沒有色的剛玉,普遍都會被歸入藍寶石的類別.剛玉的莫氏硬度為9,非常接近金剛石.而且無色的白寶石也完全對光學相關測試沒有影響,可以說是一種非常好的金剛石壓砧的替代品,白寶石壓砧如圖2所示.更主要的是它的價格并不高,1對白寶石壓砧的價格為800~1000元,而且可以反復利用,破損率并不高.較之金剛石的價格,白寶石壓砧即經濟又實惠.不過白寶石也存在問題,它能承受的壓強不高,最高也只有1~2GPa.但是在近代物理實驗教學中,獲得這樣的壓力已經足夠了。
3墊片的選擇
傳統金剛石壓砧的硬度很高,與金剛石配套使用的墊片是型號為T301的鋼片,其具有很好的延展性和適中的硬度.如果采用白寶石作為壓砧時墊片就不能繼續采用T301鋼片,因為T301鋼片的硬度過高,白寶石預壓過程中容易損壞,難以與其搭配使用.根據該情況,找到了配合白寶石壓砧使用的墊片,即銅片.銅片相對鋼片的硬度更適合搭配白寶石.這里要強調如果用純銅,硬度相對較軟,應采用黃銅或磷銅片作為墊片.
4結束語
學生在物理方面的認知雖然還處于基礎水平,但是對于教師的實驗演示他們很感興趣,正因為一知半解才會更有好奇心繼續研究物理知識。教師應適當地將一些演示性實驗改為探索性實驗,這樣才能夠達到培養學生不同能力的目標。探索性的實驗更能夠激發學生的創新能力,構建更廣闊的活動空間和思維空間,激發不同層次學生的探索和創新的欲望。學生在探究實驗的過程中,能夠將動手和動腦很好地結合在一起。在實施過程中教師應當選取合適的問題作為實驗內容,在教學過程中利用探究式實驗的方法培養學生的能力。創新意識的培養滲透在物理實驗中,教師應當讓學生對各種實驗的基本環節都進行觀察和處理,并對實驗過程進行相應的指導,鼓勵學生積極對實驗過程進行探究,并將探究的實驗內容和創新能力很好地聯系在一起。
二、教師首先要注重觀念的轉變,提高自己的創新能力
要讓學生具備創新意識,教師本身必須轉變觀念,注重提高自己的創新能力。教師要從自身做起,對整個實驗課堂教學起主導作用。教師不可能像百科全書一樣儲存各種各樣的知識,但無論物理教師的資質如何,都必須對物理教學有自己的教學思想,必須在自己的教學領域有獨特的見解和創新能力。培養學生的創新意識,教師要轉變自己的教學觀念和角色意識,不要照本宣科,單調地傳授書本上的知識,而是創造更多的機會讓學生積極思考,幫助學生不斷發現問題,根據學生的整體情況進行判斷。綜上所述,教師應當有創新教學教育制度的意識,必須轉變阻礙學生創新能力發展的教育觀念和教學模式。如果教師只是單方面地進行物理實驗,只是為了達到書本上的要求,以完成任務的思想完成實驗教學,那么這種教學是沒有任何效果的,特別要注意,有些教師會單方面地傳授知識并不讓學生自己動手完成,如果簡單地將考試分數作為衡量教育成果的唯一標準,那么就無法在實驗教學中真正提高學生的創新意識。
三、注重培養學生的實驗數據整理分析能力
很多學生只是抱著“好玩”的思想學習的,很多時候做完了實驗就懶得進行實驗整理。創新意識的培養不僅僅在實驗進行的過程中,還應該在實驗后的整理過程中。很多學生認為,只要學會實驗操作就可以,根本不會重視實驗的結果,所以數據會有很大的誤差。針對這些情況,教師應當硬性地要求學生進行數據規整,讓學生學會處理不同的實驗數據和誤差的分析,并作出相關的實驗效果圖。通過整理和歸納的過程,最終可以讓學生認識到實驗操作的重要性,整理數據的過程也能讓學生再一次對實驗內容作出思考,創新意識不僅能在實驗過程中初步形成,在整理數據之后還能進一步強化創新意識。
四、結語
物理實驗不同于一般的科研,尤其是大學的物理實驗需要學生自己進行實驗的操作,得出數據,進行數據的處理,寫出實驗報告。學生進行物理實驗鍛煉的是操作實踐能力,如果完全利用計算機進行操作無疑會降低學生的動手能力,所以計算機應該作為輔助手段,或者是發揮其在物理實驗中的特殊作用。
2多媒體技術在大學物理實驗中的應用
物理實驗的計算機應用其一就是利用多媒體技術進行物理實驗的教學。隨著科學技術的高速發展,傳統物理實驗的教學已經無法適應現代社會的發展,勢必要求改變物理實驗的教學方法,而計算機尤其是多媒體技術的應用滿足了現在物理實驗的要求。
2.1利用多媒體技術進行教學
大學物理學承擔著培養新型人才的重任。物理實驗涉及面比較廣,但是實驗課時間有限,所以傳統的物理實驗往往無法讓學生充分的學習和操作,老師的講解也是“填鴨式”,完全按照課本的操作步驟讓學習進修操作,得到的數據往往也是根據課本上的公式得出的。而對媒體技術的引入,能夠讓教師獲得最先進、最前沿的物理實驗知識,讓學生的視野開闊,動手意愿更強,培養學生的創新意識和創新思維。能夠豐富實驗教材,方便學生進行學習,客服傳統物理實驗教學的弊端。利用多媒體技術制作物理實驗教學的課件,能夠大大提高教學效果。物理實驗的操作過程往往不具體,有些抽象描述如果利用傳統的教學模式無法直觀的表達給學生,而多媒體技術能夠利用計算機的模擬技術,將一些抽象的描述具體化為圖像、表格等,讓學生能夠直觀了解物理實驗的信息。比如大學物理實驗當中的“霍爾效應”中平衡態的建立過程,就需要利用多媒體技術,將實驗中本來瞬間完成的動作放慢,讓學生仔細的進行觀察和理解。多媒體技術能夠使用計算機技術當中的PowerPoint,Flash等制作物理實驗課件,先讓學生近距離、科學的接觸物理實驗,能夠掌握模擬實驗的基本步驟,這樣在進行具體的物理實驗過程當中就會得心應手,更好的鞏固已經學習的理論知識。教師還可以利用網絡將已經制作好的課件上傳到網上,方便學生自行學習。
2.2利用多媒體技術進行教學管理
物理實驗過程中,由于實驗室的設備有限,所以一般上物理實驗課都需要老師進行學生的登記,進行學生成績的考察和記錄。這些工作通常比較繁瑣,浪費時間和精力。而多媒體技術的應用能夠方便老師利用計算機技術進行學生登記。學生還可以利用計算機技術在網上提前進行選課。多媒體技術在教學管理上的應用應該側重對管理系統軟件的開發,按照物理實驗的特殊教學管理模式開發相適應的系統軟件。
3計算機仿真實驗在物理實驗中的應用
隨著仿真技術的快速發展,計算機仿真實驗也隨之出現了。所謂的計算機仿真實驗就是虛擬實驗環境,能夠節約實驗室資源的利用和消耗,是利用現代科技的典型。
3.1計算機仿真技術在物理實驗中的作用
目前計算機仿真技術應用于物理實驗當中,大多數高校學生都稱仿真物理實驗儀器具有較高的仿真度、圖像和文字一起能夠增強學習的樂趣。其中,調節仿真儀器可以模擬真實的操作儀器,從而減少對真實儀器的損害,而且學生出現錯誤時候,能夠智能的提供幫助。再次,仿真實驗系統是利用計算機技術進行的,所以能夠在網絡上進行傳播,實現資源的共享。
3.2仿真實驗在物理實驗中應用的現狀
3.2.1仿真實驗在我國的產生和優勢
我國對物理實驗中的仿真實驗起步比西方發達國家晚,但是后來者居上,我國也開發了一些非常好的仿真軟件,主要集中于一些技術較先進的單位,比如中國科技大學物理實驗中的仿真實驗,為物理實驗的教學模式提供了新的借鑒,該仿真實驗主要是充分發揮了計算機的功效,將教學內容和學習者的操作融為一體,方便了一些沒有接觸過實驗的學生進行仿真模擬,對操作儀器和操作過程有了更加直觀的認識。仿真實驗在大學物理實驗中有很多優勢,第一,仿真儀器可以進行拆卸,從而更好地對儀器進行觀察,讓學生和老師對儀器有更進一步的了解和認識。第二,可以隨意產生實驗中待定的物理量,從而適應不同的學習階段要求,滿足不同學生的學習需求。第三,能夠模擬實驗的誤差,從而對實驗的質量進行綜合的評價。第四,將學生所做的物理實驗得出的數據進行存儲,方便學生進行查閱,方便分析資料。
3.2.2仿真實驗的具體案例
某大學的物理實驗面臨著資源不充足和設備不先進的局限,為了滿足更多學生的需求,為了方便教師對物理實驗的學生報告進行更準確的核實,該校利用計算機仿真技術開發了新的物理實驗網絡教學管理系統,這個系統的基礎就是利用互聯網而產生的。整個系統的設置采用了教學大綱的實驗模式,包括實驗儀器、實驗原理等很多模塊,主要分為基本模塊和附加模塊。
4總結
經過省級實驗教學示范中心建設,我校物理實驗課程形成了以“三層四模”為核心、“兩個平臺”為載體的教學新體系[5]。建設的多重交互網絡學習平臺為實驗預復習提供了重要支撐。為銜接專業課程學習,面向不同專業學生開設“力、熱、電、光”四大模塊實驗,各模塊按照儀器基本操作(做實)-應用儀器進行測量(學活)-設計方案進行創新實驗(探究)三階段、采用層層遞進、螺旋上升實驗小循環形式設置。按四大模塊實驗組建了教學團隊,多位教師承擔同一模塊實驗使細節的制定統一的教師對學生實驗教學環節質量標準顯得尤為重要。
2四大實驗模塊的情況介紹
力學模塊實驗有“氣墊導軌研究物體的運動”、“多普勒效應綜合實驗”及“多普勒效應研究物體運動的設計與實現”3個實驗,要求學生完成運用多種方法研究物體運動的設計。熱學實驗模塊有“電橋法測電阻”、“非平衡電橋測鉑電阻溫度系數”及“電子溫度計的設計與實現”3個實驗,利用非平衡電橋特點將熱學量溫度的測量與電學量結合起來。電學實驗模塊有“RC電路相頻特性研究”、“RLC串聯諧振電路研究”及“示波器測電容”3個實驗,應用示波器測交流信號的大小和相位關系。光學實驗模塊有“最小偏向角法測三棱鏡折射率”、“掠入射法測三棱鏡折射率”及“液體折射率測定的設計與實現”3個實驗,應用分光計測物體折射率。各模塊的前2個實驗使學生熟悉實驗設備,用不同設備不同實驗方法完成相近實驗任務進行比較、分析,總結出完成第3個實驗任務的必備條件,自行設計實驗原理、具體步驟,完成實驗任務,從而提高學生自主創新和實際動手能力。
3物理實驗課程教學環節質量標準的構建
3.1實驗預備
3.1.1實驗預習(基礎性、綜合性實驗)
學生進入實驗室前應預習實驗,完成多重交互網絡學習平臺中相應實驗的預習題,并書寫預習報告。預習成績由多重交互網絡學習平臺中實驗的預習成績(占70%)和實驗預習報告(占30%)組成。預習報告應包括實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據記錄表等五部分。以各項表述是否清楚、完整,版面是否整潔分為好、較好、合格、不合格四段給分。多重交互網絡學習平臺導出的預習成績低于70分者或預習報告不合格者不能做實驗。該實驗應重新預約后進行實驗(實驗前應重新預習)。
3.1.2實驗方案撰寫(設計性、創新性實驗)
實驗方案對實驗原理、實驗內容設計、實驗數據處理方法及原始數據記錄表設計三部分評分,每部分滿分30分。以各項設計是否合理、清楚,分為好、較好、合格、不合格四段給分,相應分值見表1。實驗設計方案書寫是否整潔、規范占10分。
3.2實驗操作
我們對“力、熱、電、光”四大實驗模塊制定了操作評判標準。以力學模塊實驗為例具體說明如下。
(1)實驗一:氣墊導軌研究物體的運動。第一步儀器調節,包括導軌水平狀態調節;擋光片、光電門安裝定位及儀器檢測功能項選擇;墊片厚度測量。第二步測量勻變速運動加速度和本地重力加速度,包括記錄墊片厚度和滑塊通過光電門速度;計算滑塊加速度和重力加速度。第三步驗證機械能守恒,包括選取墊片在不同高度測量數據并計算;求出相對誤差。各步完成測量學生舉手示意教師檢查。
(2)實驗二:多普勒效應綜合實驗。第一步實驗儀預調節,包括儀器預熱;熟悉儀器不同檢測功能選項及儀器部件;調節發生器驅動頻率。第二步驗證多普勒效應并計算聲速,包括選擇檢測功能選項;確定小車運動的牽引方式;完成不同速度的測量。第三步水平諧振,包括選擇“變速運動測量實驗”功能并正確安裝儀器;讓小車作阻尼振動,自動采樣測量完成后,屏上顯示和關系圖;挑選合適數據畫出關系曲線。各步完成調節學生舉手示意教師檢查。以上2個實驗操作過程各三步,每步滿分30分,實驗儀器整理和實驗紀律占10分。
(3)實驗三:多普勒效應研究物體運動的設計與實現。操作考核目標:實驗操作順利進行,未出現重大失誤。或實驗操作不正確,但經重做實驗掌握了操作方法與技巧,達到了預期目的。操作過程考慮三方面內容,每方面滿分30分,實驗儀器整理和實驗紀律占10分。第一方面利用現有實驗儀器設計的合理性,尤其是理論部分忽略摩擦阻力在具體實驗中的體現;實驗過程中對超聲探頭作為運動傳感器的保護措施。第二方面按具體步驟測量數據及匯報減小實驗誤差的措施,例如減小摩擦阻力的措施,確保傳感器直線運動的技巧等。完成數據測量學生示意教師檢查。第三方面比較多普勒效應實驗方法和氣墊導軌實驗方法的優缺點,總結應用不同實驗方案驗證某一理論的實驗經驗。各實驗以各項是否按要求獨立、正確完成,數據記錄是否正確分為好、較好、合格、不合格四段,相應分值見表1。設計方案有創新意識并經實際實驗操作檢驗可行,有自己獨特見解者加一個分數檔。每個實驗的預習成績加實驗操作成績不足42分者,表示實驗過程沒有完成,應重新預約該實驗。實驗完成后,學生完成一份完整的實驗報告。
3.3實驗報告
實驗報告分三部分評分,每部分滿分30分,三部分內容完成情況分為好、較好、合格、不合格四段給分,相應分值見表1。若實驗數據結果不理想,但實驗分析較全面,能對自己實驗情況進行總結,分析和總結有獨特見解者加一個分數段。實驗報告書寫是否整潔、規范占10分。具體如下:
3.3.1基礎性、綜合性實驗
第一部分數據記錄:是否與課堂實驗記錄一致,書寫是否準確;第二部分數據處理:學生在數據處理過程中是否按要求正確書寫中間計算結果、最終實驗結果和不確定度有效數字位數及相對誤差位數;第三部分誤差分析:能否根據實驗具體情況分析系統和偶然誤差產生來源并分類。
3.3.2設計性、創新性實驗
第一部分實驗原理與內容設計:結合設計方案和實際操作,書寫是否準確;第二部分數據記錄與處理:是否與課堂實驗記錄一致,書寫是否準確,學生在數據處理過程中是否按要求正確書寫中間計算及最終結果、不確定度有效數字及相對誤差位數;第三部分實驗分析:能否根據具體情況分析結果。
4結語
大學物理是一門以實驗為基礎的學科,大學物理實驗和大學物理理論占有同等重要地位,它們既有著深刻的內在聯系,又有著各自的任務和作用。大學物理實驗在培養學生分析問題和解決問題的能力及激發學生科學創新意識方面有著其它學科不可替代的作用。大學物理實驗不但把物理理論知識用到實驗上,而且更好地解釋生活中的物理現象并加以科學驗證。通過大學物理實驗能培養學生達到以下幾點科學實驗能力及實驗目的:
1.通過對實驗現象的觀察分析和物理量的測量,能夠更好的加深對理論知識的學習,對定義、定律更深刻的理解;
2.通過對實驗儀器的調試和使用,能夠更好地培養學生動手動腦的能力及臨時處理突發事件的能力;
3.通過對實驗數據的處理及圖像的繪制,能夠更好地培養學生對數據的保留與取舍及結果的正確判斷與分析;
4.通過實驗能使學生以獨立或合作的方式設計一些基礎性實驗,從而培養他們獨立思考問題,合作完成工作的意識。
二、做好我國大學物理實驗前的準備工作
實驗課又不同于理論課程,有它自身的獨特性,因此,在實驗前必須做好以下幾點工作。
(一)實驗理論知識的學習。實驗前對實驗理論知識的學習是做好實驗的前提條件。實驗理論知識的學習主要是指在實驗前要對實驗目的、實驗原理的熟練掌握,清楚地知道實驗的要達到的任務及其所采用的方法,在實驗時才能游刃有余地解決實驗中所遇到的問題,才能保障實驗的順利完成。
(二)實驗設備的準備及調試。在懂得了實驗目的及原理的基礎上,才知道實驗所需要哪些實驗設備,及其儀器參數的要求。不但要對所做實驗設備準備齊全,而且儀器的擺放也要符合實驗要求,并且要對實驗儀器按照實驗要求進行調試。若中間任何一個環節出現錯誤都可能影響實驗效果,甚至導致實驗失敗,所以,實驗前設備的準備及儀器的調試是做好實驗的基本條件。
三、做好我國大學物理實驗中的具體工作
(一)實驗儀器的規范使用。不同的儀器設備有不同的使用方法及其操作步驟,一定要按照儀器說明書來正確操作使用。要輕拿輕放,要確保儀器設備在安全有效的參數范圍內使用。不然,給實驗結果會造成較大誤差,甚至導致實驗的失敗。
(二)實驗步驟的合理安排。根據實驗原理及實驗內容來合理安排實驗步驟是高效完成實驗的關鍵。對于實驗步驟要熟悉掌握,給夠給出一個合理的分工安排體系。大學物理實驗一般都是小組實驗,先測哪些量,測幾組數據,誰來測等的分工安排一定要合理明確,才能在規定的時間內順利完成。
(三)實驗中突發事件的處理。實驗課不同于理論課,大學物理實驗中的很多力學、電磁學、近代物理等實驗都會用到高壓電,電壓可達到380伏甚至會更高,一定要保證學生和實驗師的人身安全;也要保障實驗室的財產安全。實驗中要做好一切安全應急措施,確保萬無一失,是做好實驗的基本保障。
四、做好我國大學物理試驗后的工作
當試驗完成后并非一切都結束了,實驗后的收尾工作也顯得十分重要,這樣更有利于下次實驗及儀器設備壽命的延長使用。
(一)試驗后的檢查。試驗后的檢查主要是指數據是否記漏、設備是否完好、配件是否丟失、開關是否關閉、電源是否切斷等事項的檢查,以確保下組人員能夠繼續做實驗。
(二)試驗后的儀器保養及衛生。由于實驗室所使用的是精度較高的儀器設備,不同于其它上教室課時使用的桌椅,對實驗室儀器的保養及實驗室內的衛生也有著很高的要求。實驗完畢后注意儀器的保養:該擦洗的要擦洗,該涂油的涂;地面該掃的掃,該拖的拖。有些儀器怕強光照射,窗簾該拉的要拉上,好的保養及衛生更有利于延長儀器的使用壽命。
對于物理的學習,需要學會數據和關系的轉化,比較抽象的理念要通過知識的轉化,轉變成直觀的知識.高中物理解題的方法和思想頗多,針對物理問題的轉換方法沒有什么標準模式可以遵循,為此,在解題的過程中要認真分析問題,因題而異,尋找恰當的解決方法.在物理問題的處理上,教師可以通過物理實驗,讓學生親身體會和參與到解題的過程之中,讓學生領悟到問題的本質.例如,圖中A、B、C是三種質量相同的小木塊,層級疊放在水平面上.
其中水平方向的恒力F作用在B上,而A、B、C三個小木塊都以同樣的速度v在水平面上做勻速運動.在此過程中下列描述正確的是().A.C作用于B的靜摩擦力是2F/3B.C作用于B的靜摩擦力是FC.地面對C的滑動摩擦力是F/3D.地面對C的滑動摩擦力是2F對此問題的解決需要學生認真的審題,找準研究對象.
從題干中分析得出,A、B、C在水平面上做的是勻速運動,它們的受力情況可以清晰地分析出來,合力和加速度都是零.在考慮C作用于B的靜摩擦力時,將A與B視為一個整體,分析受力的情況,再根據力學中的平衡條件來判定,C作用于B的靜摩擦力是:FCB=F,所以B選項的描述是正確的.同樣,按照既定的思維來分析地面對C的滑動摩擦力,可以把A、B、C視為一個物理整體作為整個研究對象,然后再根據平衡條件,分析得出FC=F.
二、激發學生的好奇心,學會實驗的轉化
物理實驗開展起來是比較困難的,對于很多疑難的問題直接開展物理實驗是不可能的,也找不到解決問題的頭緒,要想輕松地開展物理實驗,需要教師巧設問題情境,激發學生的好奇心,并且認真地研究教材和教學內容,鉆研教學方法,總結教學規律,把抽象的問題轉化為具有的數量關系和教學情境,創設針對性的物理實驗方案.對于枯燥的物理課堂,面對死板的教學內容,學生看到之后第一感覺應該是沒有興趣,索然無味,對于學習內容也不易掌握和理解.
如果教師能恰如其分地運用生活中的實例來創設一定的實驗問題情境,讓學生在熟知的環境中學習和實驗,那效果一定會非常的明顯,學生也比較容易掌握這樣的問題結論.新課標明確指出,物理教學中應該突出學生的主體地位,以激趣為導向,活化教學過程,有效地進行實驗教學,讓學生在好奇心的驅使下去完成學習任務,去參與物理實驗,進而達到既定的教學目標.對于實驗教學,往往都是學生熟知的知識,他們會樂在其中,也會和同學、老師一塊去研究解決問題的策略,有利于良好學習習慣的培養.在物理實驗的過程中,還能培養學生的問題意識和參與意識,讓學生去質疑問題、分析問題、轉化問題和發展問題,讓他們去探究和分析解決問題的規律和方法.
1.1評價功能的多樣性
表現性評價既關注結果又關注過程,提高了被評價者的表現激情,過程表現性評價能診斷對被評價者的發展現狀,并反饋給被評價者,引導其調整自己的目標與行為。能讓被評價者在調整過程中按照更好的預期效果發展,讓其從中獲得快樂,在過程中獲得不斷發展,在實現結果中實現預期目的,獲得心理的滿足感。一張試卷能測量出學生實驗知識的掌握,卻不能考查反映出學生實際實踐的探究能力。
1.2評估標準多重性
表現性評價能從多個側面制定多重標準進行評價。即對某個方面的評價,又能對不同表現等級評價。通過表現性評價標準的設計,對所要進行評價的某一方面,同一方面不同層次等級進行理性評估。
1.3評價結論非唯一性
表現性評價標準設計時往往并非是完全量化,往往帶有描述性設計,這就突出了評價設計的人文關懷。實踐中由于評價者知識經驗、不同的處理方式等往往會得到不同的見解,從而獲得不同的評價結果。
1.4評價情境真實性
表現性評價是在真實的或仿真的情境中,評價者通過觀察被評價者真實的活動過程表現和實踐結果進行評價。在真實的情景或仿真的情況下,觀察評價學生對知識應用于實踐的考察,必然會激發被評價者的真實表現,同時,也能真實地反映出被評價者的發展現狀。
2高職物理實驗表現性評價設計類型
2.1描述性圖表等級量表
用描述性詞來鑒別在圖表量表上的點,是對學生在不同位置上的簡單概述。它首先明確了學生等級,這些等級代表了學生在所期望的學習結果上發展的不同程度。如學生參加討論的程度如何?可用:①從不參與討論,缺乏熱情,非常被動;②偶爾與同學一起討論,參與度不太積極,缺乏自主性觀點;③和其他小級成員一起有同樣的參與程度,形成一體;④比其他小組成員明顯積極,充滿熱情,多有自己獨到的見解,參與過程多于小組其他同學;⑤其他意見。
2.2數字式的等級量表
最簡單的等級量表是把一個數字圈起來以表示學生的表現的等級。典型的例子是每一個數字都給予一個言語的描述,并讓這些數字與各個描述保持一一對應的關系。在一些例子中,最大的數字表示高的等級,最小的數字表示最小的等級,其他的數字表示中間的等級。如學生參加討論的程度如何?可用1、2、3、4、5。顯然1表示討論程度最差等級,5表示討論程度最高等級。
3高職物理實驗表現性評價設計案例
3.1描述性圖表等級量表案例
為了體現學生參與的積極程度、合作互助意識、交流與表達能力、提高小組討論的質量,以記錄與評價學生在討論過程中的表現。具體內容見表1。
3.2數字式的等級量表案例