物理實(shí)驗(yàn)探究題分析論文
時(shí)間:2022-09-10 02:25:00
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近一兩年來(lái),作為教育教學(xué)“指揮棒”的中招考試的改革力度不斷加大,物理試題也發(fā)生了明顯的變化,尤以考實(shí)驗(yàn)的題型及命題的角度為亮點(diǎn)。北京市物理中考試題中的實(shí)驗(yàn)作圖題改為實(shí)驗(yàn)與探究題,此部分題型所占分值由25分改為30分,內(nèi)容在不乏對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的考查基礎(chǔ)上,使經(jīng)典內(nèi)容設(shè)問(wèn)不斷創(chuàng)新;增加了探究性實(shí)驗(yàn)題,使之成為實(shí)驗(yàn)與探究題的壓軸題和整個(gè)試題的亮點(diǎn)。那么,在新課標(biāo)視角下實(shí)驗(yàn)與探究題有哪些特點(diǎn),由這些特點(diǎn)引發(fā)我們的思考又是什么。
一、新課標(biāo)的三維培養(yǎng)目標(biāo)
在新一輪的課程改革中,義務(wù)教育階段的物理教育目的是培養(yǎng)全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。根據(jù)這一目的,將物理課程的培養(yǎng)目標(biāo)定為知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的三維目標(biāo)。它的主導(dǎo)思想就是全體學(xué)生的全面發(fā)展。它體現(xiàn)了能力本位和學(xué)生本位的教育理念,重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和認(rèn)識(shí)過(guò)程,強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的適應(yīng)能力、解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力。它以物理學(xué)的內(nèi)容作為素材,使學(xué)生獲得終身的學(xué)習(xí)興趣、習(xí)慣及一定的學(xué)習(xí)能力,幫助學(xué)生樹(shù)立科學(xué)的價(jià)值觀。
二、新課標(biāo)視角下實(shí)驗(yàn)與探究題的特點(diǎn)
(一)以科學(xué)探究為背景,搭載對(duì)知識(shí)與技能的考查
(1)從表中數(shù)據(jù)可以看出:冰熔化過(guò)程的起止時(shí)間是從第_____________;
(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以判斷:冰屬于_____________。(填“晶體”或“非晶體”)
本題要求學(xué)生從題目給出的反映冰在熔化過(guò)程中溫度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)表,分析得出冰熔化的規(guī)律,即冰熔化過(guò)程的起止時(shí)間、冰的熔點(diǎn),再根據(jù)冰在熔化過(guò)程中溫度保持不變這一特點(diǎn)推斷出冰屬于晶體。
例2:利用圖1所示的裝置探究同一直線上二力合成的規(guī)律時(shí),首先將彈簧的B端固定,再用兩個(gè)測(cè)力計(jì)沿兩個(gè)相反方向拉A端,使A端到達(dá)某一點(diǎn)O并記錄下該點(diǎn)的位置,然后在表格中記錄下兩個(gè)拉力的大小與方向。再用一個(gè)測(cè)力計(jì)拉彈簧A端,仍將A端拉伸到O點(diǎn),記錄下此時(shí)拉力的大小與方向。
(1)從圖1的表記錄中你能得到的關(guān)于同一直線上合力與分力的大小關(guān)系是_________(用字母表示)。
(2)實(shí)驗(yàn)中用一個(gè)測(cè)力計(jì)拉彈簧時(shí),為什么仍要將彈簧拉伸到O點(diǎn)再讀數(shù)?
題目的第一問(wèn)要求學(xué)生能從題目中再現(xiàn)探究同一直線上二力合成的規(guī)律時(shí)的操作的敘述,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄表格中分析總結(jié)出F=F1-F2。第二問(wèn)是考查學(xué)生對(duì)合力概念的理解。其關(guān)鍵是力的作用的等效性。本題要求學(xué)生能應(yīng)用這一規(guī)律解釋題目的問(wèn)題,從而做出“保證力F的作用效果與力F1、F2共同作用的效果相同”這樣的結(jié)論。
(二)以科學(xué)探究為背景,突出對(duì)能力的考查
例3:某校外物理興趣小組的同學(xué)準(zhǔn)備通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究以下兩個(gè)問(wèn)題:(1)質(zhì)量相同的不同物質(zhì),在溫度變化相同時(shí),吸收的熱量多少與什么因素有關(guān)?(2)質(zhì)量相同的不同物質(zhì),在吸收相同的熱量后,它們的溫度變化大小與什么因素有關(guān)?
他們?cè)趫D2中的A杯裝入480mL、密度為1.0g/mL、比熱容為4.2×103J/(kg·℃)的水,在B杯中裝入600mL、密度為0.8g/mL、比熱容為2.1×103J/(kg·℃)的煤油,兩液體的初溫均為20℃。用兩個(gè)相同的電熱器分別給水和煤油加熱。表1和表2是前后兩次實(shí)驗(yàn)探究時(shí)記錄的數(shù)據(jù)。
本題要求學(xué)生在明確實(shí)驗(yàn)要探究的問(wèn)題前提下,根據(jù)給出的數(shù)據(jù)表格總結(jié)歸納出科學(xué)規(guī)律。而在總結(jié)歸納過(guò)程中,對(duì)于水和煤油吸收熱量“相同”或“不相同”,如何能夠通過(guò)審題作出分析判斷是關(guān)鍵。本題的兩步探究中水和煤油吸收熱量怎樣能保證相同,又怎樣能使其不同也是本探究實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。題目已通過(guò)“兩個(gè)相同的電熱器”隱含給出解決此問(wèn)題的條件。由此學(xué)生能根據(jù)所學(xué)的電學(xué)知識(shí),知道兩個(gè)相同的電熱器功率相同,根據(jù)電功電熱相等和電功與電功率、時(shí)間的關(guān)系可知,在相同的時(shí)間內(nèi)兩電熱器放熱相同。在不同的時(shí)間內(nèi)放熱不同,再根據(jù)熱傳遞的規(guī)律去Q吸=Q放,在不計(jì)熱損失的情況下,電熱器放出的熱完全被水或煤油吸收。最后能將題目給出的“兩個(gè)相同的電熱器分別給水和煤油加熱”這一條件,轉(zhuǎn)化為在相同的時(shí)間內(nèi)水和煤油吸收熱量相同,在不同的時(shí)間內(nèi)水和煤油吸熱不同。在這一指導(dǎo)思想下,表1數(shù)據(jù)說(shuō)明的規(guī)律,只要通過(guò)比較表1中給出的水和煤油的加熱時(shí)間即可得出。對(duì)于表2中給出的加熱時(shí)間相同的含義也就自然理解了。
本題考查學(xué)生的觀察能力、審題能力、從物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中歸納簡(jiǎn)單的科學(xué)規(guī)律等科學(xué)能力。本題還使學(xué)生間接經(jīng)歷了在給定了實(shí)驗(yàn)器材的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中能夠使學(xué)生學(xué)會(huì)一些科學(xué)探究的基本思維方法。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的主要要素之一,而要能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),首先要正確理解實(shí)驗(yàn)原理,熟悉各種器材的性能和使用方法。本題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是理解實(shí)驗(yàn)原理。
例4:在探究“影響浮力大小的因素”這一問(wèn)題時(shí),小明做了如圖3所示的一系列實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)你對(duì)某一個(gè)因素進(jìn)行研究,并通過(guò)分析彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),說(shuō)明你的探究結(jié)果。
本題為一道探究性實(shí)驗(yàn)題。它模擬創(chuàng)設(shè)了科學(xué)探究的全過(guò)程。使學(xué)生在解題過(guò)程中經(jīng)歷了:(1)確定所要探究的內(nèi)容;(2)制定科學(xué)探究計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)方案;(3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);(4)對(duì)收集的信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較,并能歸納總結(jié)出結(jié)論。
本題考查的過(guò)程也是課改意識(shí)的一種滲透,能體現(xiàn)物理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。引導(dǎo)教師轉(zhuǎn)變教育觀念,改變教學(xué)模式;重視過(guò)程與方法,利用對(duì)物理問(wèn)題的探究,讓學(xué)生親身體驗(yàn)探究的過(guò)程,學(xué)會(huì)研究問(wèn)題的方法,形成科學(xué)的情感和價(jià)值觀;在探究中培養(yǎng)學(xué)生的觀察、判斷、分析、歸納等能力和良好的科學(xué)素養(yǎng)。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō),科學(xué)探究既是學(xué)習(xí)目的又是一種“學(xué)”的方法;對(duì)教師來(lái)說(shuō),科學(xué)探究既是教學(xué)的目的又是一種“教”的方法??茖W(xué)探究是新課標(biāo)的主旋律,作為物理學(xué)科的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)更是科學(xué)探究的主戰(zhàn)場(chǎng)。探究性實(shí)驗(yàn)在命題上,以探究性實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)步驟為主要內(nèi)容。有的取其局部,有的整體構(gòu)建。這類(lèi)試題充分體現(xiàn)了讓學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)、自我設(shè)計(jì)、自我分析、自我評(píng)價(jià)的探究思想。就試題背景來(lái)講,目前來(lái)看主要來(lái)源于課本上的重要概念和規(guī)律,也有一些來(lái)源于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和各類(lèi)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
探究性實(shí)驗(yàn)題將成為中考試題的亮點(diǎn),近幾年被各地的中考試題、模擬試題廣泛采納。但在試題命題方法、技巧上,有的甚至在科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)方面還需要慎重,不斷提高、完善。
例5:在一定的條件下,做“研究決定導(dǎo)體電阻大小因素”的探究實(shí)驗(yàn),采用了控制變量法。下表給出了實(shí)驗(yàn)中所用到的導(dǎo)體情況,選擇了C、F兩根導(dǎo)體進(jìn)行對(duì)比,是為了研究導(dǎo)體電阻大小與_____是否有關(guān);選擇C和_____兩根導(dǎo)體進(jìn)行對(duì)比,是為了研究導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系,為了研究導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系,應(yīng)選擇的兩根導(dǎo)體是_____(填寫(xiě)導(dǎo)體代號(hào))。
本題是以“研究決定電阻大小因素”的探究實(shí)驗(yàn)為背景,考查了學(xué)生對(duì)控制變量法這一科學(xué)方法的運(yùn)用能力。控制變量法是一種由分析到綜合的研究方法,就是研究多個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí),使其中一些變量保持不變,只研究剩下的兩個(gè)變量之間的關(guān)系,得到這兩個(gè)相關(guān)變量之間關(guān)系的結(jié)論,然后再綜合各次結(jié)論得到一個(gè)總結(jié)論的方法??刂谱兞糠ㄊ俏锢韺W(xué)研究問(wèn)題常用的方法,也是初中物理中常用的且有效的探索問(wèn)題和解決問(wèn)題的科學(xué)方法。初中物理教材中物理概念、規(guī)律的建立、發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中大多蘊(yùn)含著控制變量法這一科學(xué)方法,且一般只用來(lái)定性地研究問(wèn)題。教師通過(guò)教學(xué)活動(dòng)有意識(shí)地讓學(xué)生從見(jiàn)到、熟悉再到試著做,從而掌握這種研究方法,讓他們認(rèn)識(shí)到物理規(guī)律是觀察實(shí)驗(yàn)、物理思維和數(shù)學(xué)推理的產(chǎn)物。使他們學(xué)會(huì)用控制變量的方法揭示有關(guān)物理量之間的關(guān)系,必將有利于學(xué)生理解和掌握物理概念和規(guī)律,更有利于研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的發(fā)展,并為將來(lái)進(jìn)行定量研究在方法上給學(xué)生打下基礎(chǔ)。
(三)以科普為背景,注重聯(lián)系生活和實(shí)踐,體現(xiàn)知識(shí)的價(jià)值取向,考查學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)的情感和態(tài)度
例7:小明家住市中心,奶奶嫌城市夏天太熱而不住在他家,這激發(fā)了他探究城鄉(xiāng)溫差的興趣。某星期天,他請(qǐng)全班同學(xué)分別到選定的地點(diǎn),于中午同一時(shí)刻測(cè)出各測(cè)試點(diǎn)氣溫,以此繪制出圖4所示的區(qū)域溫度變化圖。
新課程物理教學(xué)的一個(gè)重要理念:“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)?!泵撾x生活的物理必定是枯燥乏味的。物理教學(xué)的內(nèi)容、教學(xué)空間走進(jìn)學(xué)生的生活,走進(jìn)學(xué)生熟悉的環(huán)境,能使學(xué)生初步領(lǐng)略自然現(xiàn)象中的美妙與和諧,保持對(duì)大自然親近、熱愛(ài)、和諧相處的情感和對(duì)科學(xué)的求知欲望。這不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、充分體現(xiàn)知識(shí)的價(jià)值,而且能培養(yǎng)學(xué)生終身的探索樂(lè)趣、良好的思維習(xí)慣和聯(lián)系實(shí)際、應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
三、引發(fā)我們思考的問(wèn)題
探究性實(shí)驗(yàn)是在課改中應(yīng)運(yùn)而生的,中考命題中實(shí)驗(yàn)探究題的以上幾個(gè)特點(diǎn)符合新課標(biāo)的要求,并且將成為今后中考命題的方向和趨勢(shì)。作為物理教師應(yīng)該如何應(yīng)對(duì),在新課程改革進(jìn)入全面實(shí)施的今天,這個(gè)問(wèn)題實(shí)質(zhì)是我們應(yīng)該如何面對(duì)課改。
(一)更新觀念,樹(shù)立新的教育教學(xué)理念
1.認(rèn)真學(xué)習(xí),認(rèn)識(shí)到位。新課程改革是以提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為主要目標(biāo)。改革課程過(guò)于注重知識(shí)傳授的傾向,強(qiáng)調(diào)情感態(tài)度、價(jià)值觀、教方法、教技能,使學(xué)生獲得終身學(xué)習(xí)興趣、習(xí)慣及學(xué)習(xí)的能力。即樹(shù)立以學(xué)生發(fā)展為本的理念。如果我們昨天關(guān)注掌握的知識(shí),那么今天我們關(guān)注掌握知識(shí)的人。教師要樹(shù)立為學(xué)生服務(wù)的思想,面向全體學(xué)生,因材施教;尊重學(xué)生,信任學(xué)生;教學(xué)生做人,教會(huì)他們正確對(duì)待自然、社會(huì)、他人和自己。
2.態(tài)度積極,但不盲目。課改不能用“破”和“立”的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)待,而應(yīng)該用“繼承和發(fā)展”的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)待。我們應(yīng)該按照課程改革的理念尋求一種新舊融合的交匯點(diǎn)。我們?cè)瓉?lái)做得好的不但不能拋棄,還要發(fā)揚(yáng)光大。另外,知識(shí)、方法、工具、手段等本屬于中性,不存在“對(duì)”和“錯(cuò)”的問(wèn)題,更不應(yīng)該輕易否定,關(guān)鍵是用什么樣的思想來(lái)注入。課程改革到底該改什么?我認(rèn)為與教師關(guān)系密切的是課程的功能、實(shí)施與評(píng)價(jià)。就目前而言課程的實(shí)施是課改的主要內(nèi)容。課改的實(shí)施過(guò)程中,科學(xué)探究是這次改革的核心,在課改中十分看重探究性學(xué)習(xí)方式。但我們不能把探究性學(xué)習(xí)看做一個(gè)“筐”,什么東西都往里裝。應(yīng)選好探究?jī)?nèi)容(或者說(shuō)整個(gè)內(nèi)容有幾個(gè)探究點(diǎn)),適合用探究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容就用,不合適的就不用。
(二)積極實(shí)施科學(xué)探究教學(xué),變偶爾為經(jīng)常
物理課程標(biāo)準(zhǔn)有科學(xué)探究和科學(xué)內(nèi)容兩部分。教科書(shū)將科學(xué)探究和科學(xué)內(nèi)容列為同等重要的地位,旨在強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的學(xué)習(xí)??茖W(xué)探究不僅是教學(xué)方式,也是教學(xué)內(nèi)容,是這次課改的核心內(nèi)容。從初中物理新教科書(shū)內(nèi)容來(lái)看,除了原有體現(xiàn)科學(xué)探究教學(xué)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)外,還將部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或測(cè)量性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為新教材的探究性實(shí)驗(yàn),同時(shí)又增加了許多新的探究?jī)?nèi)容,其形式不僅包括學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn),還有家庭小實(shí)驗(yàn)、小制作、調(diào)查與研究等。因此,應(yīng)充分挖掘并且利用這些科學(xué)探究的素材,廣泛組織學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng),以激發(fā)學(xué)生對(duì)于科學(xué)的興趣,懂得認(rèn)識(shí)未知事物的方法,發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。然而對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),其科學(xué)探究能力的發(fā)展不可能一蹴而就,這就需要在教學(xué)中長(zhǎng)期規(guī)劃和統(tǒng)籌安排,對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)、熏陶和訓(xùn)練。教師要把科學(xué)探究落實(shí)在日常的教學(xué)中,而不是為上一節(jié)公開(kāi)課或研究課偶爾為之,要變偶爾為經(jīng)常,將理念化成日常行動(dòng)。
(三)堅(jiān)持以觀察實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),堅(jiān)持啟發(fā)性教學(xué)原則
“觀察實(shí)驗(yàn)”一直是物理教學(xué)的基礎(chǔ),教學(xué)內(nèi)容,是物理教學(xué)中所用到的一種方法,一種手段,“基礎(chǔ)、內(nèi)容、方法、手段”簡(jiǎn)單、清楚地概括了“觀察實(shí)驗(yàn)”在物理教學(xué)中的地位。因此,在課改中為了有效地提高物理教學(xué)質(zhì)量,一定要以觀察實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。在探究學(xué)習(xí)的課堂上,教師應(yīng)依據(jù)物理學(xué)科的特點(diǎn)盡量以實(shí)驗(yàn)為主構(gòu)建真實(shí)的問(wèn)題情境,使學(xué)生通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。另外,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,也都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)。
按照課改的要求,要提高物理課堂教學(xué)質(zhì)量,教師在教學(xué)中要做到對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效的啟發(fā)。在探究學(xué)習(xí)的課堂上,教師對(duì)問(wèn)題的引導(dǎo)要留有余地,啟發(fā)要得當(dāng),能夠達(dá)到激發(fā)學(xué)生思維、最后使學(xué)生深思的目的。
(四)提高教師自身的素質(zhì)
物理新課程在內(nèi)容上進(jìn)行了調(diào)整,刪除了繁、難、偏、舊的內(nèi)容,適當(dāng)?shù)亟档土瞬糠謨?nèi)容的教學(xué)要求,定量要求少了,對(duì)解釋現(xiàn)象、科技、人文的意義等要求多了,同時(shí)又增加了一些了解性知識(shí)。對(duì)學(xué)生的知識(shí)難度要求降低了,對(duì)學(xué)生的能力要求和科學(xué)素養(yǎng)要求高了。因而對(duì)物理教師的素養(yǎng)要求更高,使物理教學(xué)的難度更大。
──每一位教師都應(yīng)強(qiáng)烈意識(shí)到,探究學(xué)習(xí)對(duì)物理教師的素質(zhì)要求,是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)時(shí)代和教育形勢(shì)的要求,是物理教師崗位的必需。
──每一位教師都應(yīng)刻苦學(xué)習(xí),不斷更新自己的物理專(zhuān)業(yè)知識(shí)和其他相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。探究學(xué)習(xí),要求物理教師不僅應(yīng)具備深厚的物理專(zhuān)業(yè)知識(shí),還應(yīng)有廣博的相關(guān)學(xué)科的基本知識(shí),而且應(yīng)不斷更新自己的教育學(xué)知識(shí),提高教育技術(shù)水平,不斷追求新知,并有意識(shí)地運(yùn)用于教育教學(xué)活動(dòng)中,提高教學(xué)的藝術(shù)水平。
──關(guān)注教育改革的發(fā)展,關(guān)注教學(xué)研究的熱點(diǎn)。不斷調(diào)整自身的發(fā)展目標(biāo),規(guī)劃個(gè)人的教育行為。研究新課標(biāo)、新教材。
──注意課堂教學(xué)模式的改革,大膽嘗試,不斷摸索。
──積極對(duì)自己的教育行為加以批判改進(jìn),注重“自我反思”。成為一個(gè)對(duì)自己實(shí)踐不斷反思的“反思實(shí)踐者”。
──確立“我是研究者”的思想,從“教書(shū)匠”的角色中掙脫出來(lái),成為“科研型”的教師。
中考物理題中的實(shí)驗(yàn)探究題,以新課標(biāo)為命題指導(dǎo)思想,它的特點(diǎn)折射出了新課程標(biāo)準(zhǔn)的思想及課程改革對(duì)物理教師的要求,使我們看到了教改的步伐,引發(fā)我們轉(zhuǎn)變觀念,樹(shù)立新的教育教學(xué)理念,并將教師的教學(xué)行為、學(xué)生的學(xué)習(xí)行為導(dǎo)向素質(zhì)教育的軌道。