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一、增加演示實驗的層面
中學生對事物的觀察往往是表層、片面甚至是錯誤的,而物理規律的表現形式是多層次、多側面的。教材中提供的往往是單層次、單側面的實驗內容,從培養學生創新能力的角度來看,教師有必要進行適當的拓展和補充,盡量讓學生能多層面、全方位地去認識物理規律的全貌。
例如,為引證大氣壓強的存在做“水杯―紙片”的實驗,很多教師簡單地把厚紙片蓋在裝滿水的杯口再倒過來,實驗做完即了事,讓學生目睹了一個“理所當然的事實”,“沒有什么好想的”。重新設計這個實驗教學時,可先由學生根據經驗思考“厚紙片能否掉下來”,在觀察的過程中先設疑,讓學生帶著問題,旨在引起學生對厚紙片與水杯的重點觀察,然后分別演示水杯盛滿水而杯口向下、向側面,盛少量水、不盛水,在盛滿水的水杯與厚紙片的接觸處插入鐵絲等多種條件下厚紙片變化的情形,進而引導學生對實驗結果與條件關系的深層觀察和全面觀察,便能較好地培養、發展學生的創新能力。
二、發掘、設計演示實驗
教材中有些原有的實驗不能完全滿足培養學生創新能力的需要,有些章節涉及的實驗也很少。因此,教師應選擇適當的時機增加演示實驗,加強教學的直觀性,使之有利于學生創新能力的培養。
例如,靜摩擦力方向的判別是學生普遍感到的難點,其主要原因是學生日常生活中缺乏這方面的感性認識,難以想象兩個相對靜止而又有相對運動趨勢的物體接觸面間的情況。在教學中,可以取兩只鞋刷,使刷毛相對地疊放在粗糙的臺面上,水平推上面的一只鞋刷,可以看到上、下物體間刷毛形變的方向相反,由此可推想出上、下物體所受靜摩擦力的情況。這樣,就給學生提供了一個表象思維的模型,化抽象為形象,從而也可培養學生的創新能力。再例如,《單擺》一節,為了加深和強化學生對單擺模型的理解,可以自制四個實際的擺:一根較長的粗麻繩系一個小鋼球;一根較長的橡皮筋系一個小鋼球;一根較短的細線系一個大球(線長與球直徑差不多);一根較長的細線系一個小鋼球,但懸點沒固定。分別讓四個擺擺動,由學生討論后總結出單擺的要求:擺線“輕而長”,擺球“小而重”,懸點固定。
三、研究、改進演示實驗
教材中有些演示實驗的實驗效果不是太好,教師可以組織學生一道參與對演示實驗的改進。這樣,不但能加深學生對知識的理解,而且可激發學生強烈的科學實踐愿望并付諸行動,進而強化學生勇于進行科學探索和敢于改進前人科學實驗方案的創新意識。
例如,《單擺》一節,為了做好單擺振動圖像的演示實驗,針對教材中的演示裝置的缺點,如沙擺擺動時其重心會發生明顯變化,紙板很難保證讓其做勻速直線運動,等等,可進行如下改進:用金屬銅制成內壁很厚、中空較小的小漏斗,漏斗嘴的尺寸以剛能漏下細沙為宜;將一個小型皮帶傳動裝置中的皮帶用透明的中央畫有紅色橫軸的塑料薄膜帶替換,利用2―3節干電池提供電源帶動透明帶勻速運動。在漏斗中裝細沙,則漏斗擺動時不斷漏出的細沙落在透明帶上就記錄了擺的運動情況,從而得到單擺的振動圖像。整個演示過程可投影出來,效果很好。這樣的實驗改進后,無論是直觀性、趣味性還是美感上,都比原來的教材上介紹的實驗強得多,再加上讓學生參與實驗活動,可以很好地培養學生的創新能力。
為了使學生順利接受和掌握單擺的周期公式,在課堂上做好演示實驗非常重要。因為面對單擺許多學生往往會產生一些不正確的想法:振幅大了,周期也會增大;擺球質量大了,回復力也大,因而振動加快,周期將減小。這些模糊認識,只有通過實驗才能予以糾正加深理解。教材上給出的單擺振動演示實驗,除比較麻煩外,現象也不太明顯,且不能研究周期與重力加速度的定性關系。由于所用時間長,故課堂氣氛不很活躍。針對上述不足,可進行如下改進與創新:
器材準備:一根約1米長的細線;體積相等的實心鋼球和實心鋁球各一個(兩球底部各焊接一根約2厘米長的輕細金屬桿);鐵架臺;光電計時器(由2個光電門和1個能顯示時間的數字大屏幕顯示器組成);米尺1根;導線若干根;磁鐵1塊;電源插座1個。
器材組裝:①將細線系好鋼球,掛在鐵架臺上,使懸點固定,鋼球下部輕細桿豎直向下,細線與鋼球球心的總長度即擺長為1米;②將兩個光電門分別與數字顯示器連接好,將任一個光電門固定在鋼球靜止時其下部輕細桿的正下方,且使輕細桿的下端靠近光電門的底部但不接觸,另一個光電門放在離單擺裝置較遠處。
實驗原理:將數字顯示器接通電源(220V交流電),并使它處于測周期的功能狀態,此時顯示為0.000秒(學生可直接觀察到);讓擺球做小角度擺動,當擺球下部的輕細桿第一次通過其下端的光電門時,可以看到數字顯示器屏幕上的數字發生變化,表明此刻開始計時,當輕細桿第三次通過光電門時,數字停止變化;學生可分析得出:該計時器記錄的是單擺的一個周期且可精確到0.001秒;若用秒表計時做這個實驗通常要記錄30―50次全振動的時間再取平均值求出周期,而用該光電計時器計時,由于其精確度高,因而可只測五個周期再取平均值求周期(甚至只測一個周期)即可。
利用這套裝置可以很方便地改變擺的振幅、擺球質量(換一個擺球即可)、擺長(可將擺長縮短至原長的四分之一)和擺球所在處的重力加速度(在光電門下方放上一塊大的強磁鐵,相當于其附近的重力加速度增大),學生觀察實驗后可發現:在擺角很小的情況下,單擺振動的周期跟振幅及擺球質量無關,與擺長有關(當擺長減為原長的四分之一時,周期變為原周期的二分之一),與當地的重力加速度有關(重力加速度越大,周期越?。?。(控制變量法)
改進后的實驗,現象非常直觀、明顯,成功的演示實驗能使學生獲得豐富的感性認識,同時也調動優秀學生積極思維,激發后進生積極參與到實驗中來的強烈興趣,提升學生實驗觀察和設計能力、科學探究能力,培養學生科學探究的意識、科學創新的精神,節省演示時間,使課堂結構更緊湊。這樣的教學方法體現教師的主導作用和學生的主體作用,體現教和學的高度統一,符合素質教育的要求。
參考文獻:
[關鍵詞]反應實驗創新設計綠色化
[中圖分類號]G633.8[文獻標識碼]A[文章編號]16746058(2015)110096
魯科版化學教材《化學1》中,關于氯氣的性質安排有“紅熱的鐵絲在氯氣中燃燒”的演示實驗,實驗操作的方法為:將一束鐵絲在酒精燈的火焰上灼燒至紅熱后迅速伸入到盛有氯氣的集氣瓶中,觀察實驗現象,然后向集氣瓶中注入少量水,蓋上玻璃片,振蕩,觀察溶液顏色。該實驗存在以下問題:1.實驗是在半敞口狀態下完成的,反應放出的熱量會使氯氣膨脹而逸出,實驗產生的棕褐色的煙也會隨之一起逸出。在向集氣瓶中加入水時,也會致使有害氣體逸出,且操作中需要多次打開集氣瓶口。2.氯氣要提前制備,已制備好的氯氣放在講臺上也會有少部分逸出,不僅污染教室,還會因氯氣濃度降低使實驗現象不明顯。3.沒有對產物進行檢驗。為此,筆者對氯氣與鐵反應的演示實驗進行了創新設計。
一、實驗用品
集氣瓶、橡皮塞、氣球、20mL注射器、鐵絲、氯酸鉀、濃鹽酸、濃氫氧化鈉溶液、蒸餾水。
二、實驗裝置
裝置說明:1.注射器(3個,注射器1裝入3mL的濃鹽酸;注射器2裝入10mL蒸餾水;注射器3裝入10mL濃氫氧化鈉溶液)2.集氣瓶3.氣球4.鐵絲或銅絲5.濃鹽酸6.氯酸鉀
三、實驗原理
1.KClO3+6HCl(濃)=3Cl2+KCl+3H2O
2.2Fe+3Cl2點燃2FeCl3
3.Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
四、實驗步驟和現象
1.將鐵絲一端彎曲成螺旋狀,另一端繞在插入橡膠塞的針尖上,按實驗裝置圖組裝好裝置,并檢查裝置氣密性。取一藥匙氯酸鉀固體平鋪集氣瓶的底部,注射器1裝入3mL濃鹽酸。
2.將下端彎曲的細鐵絲放在酒精燈上加熱至紅熱后迅速伸入到集氣瓶中,將注射器1中的3mL濃鹽酸迅速注入到集氣瓶中,鹽酸與氯酸鉀立即反應,此時可以看到立刻產生黃綠色的氣體,同時鐵絲上會產生明顯的棕褐色煙并充滿整個燒瓶,且能看到氣球隨著反應的進行出現體積變化。
3.當反應停止后,用注射器2往集氣瓶中加入10mL蒸餾水,輕輕振蕩集氣瓶,觀察到溶液呈黃色。
4.用注射器3將10mL濃氫氧化鈉溶液注入集氣瓶瓶中,燒瓶底部立刻有紅棕色沉淀生成,集氣瓶內黃綠色氣體消失。
五、實驗創新效果
1.實驗集氯氣的制備、氯氣的儲氣、氯氣與鐵反應和驗證產物氯化鐵于一體,教師展示方便,也易于學生觀察實驗。
2.反應在密閉體系中完成,有效減少了因氯氣的逸散產生的環境污染,讓實驗綠色化。
3.藥品使用量少,實驗節約化。
4.裝置簡單,操作簡便化。
5.實驗時間短,現象明顯,實驗高效化。
六、實驗注意事項
1.實驗成功的關鍵是如何使鐵絲在集氣瓶中保持較長的紅熱狀態,特別是在氣溫較低時,如果采取加熱較粗的鐵絲就能很好地解決這一難題。
2.濃氫氧化鈉溶液既可用來驗證產物,又可用來除去多余的氯氣,在交換濃氫氧化鈉溶液的注射器時動作一定要迅速,以免有氣體逸出。
[參考文獻]
關鍵詞:農村初中物理;實驗教學;創新設計
一、前言
隨著社會經濟和科技不斷發展,教育教學觀念也應該逐漸發展和更新,并且應該跟上時展的步伐。教師在教育教學的過程中,應該為社會培養社會需要的人才。傳統的教學觀念便是重視理論,輕視實踐。下文重點分析了農村初中物理實驗教學的創新策略。
二、農村初中物理實驗教學中存在的問題
(一)教學觀念落后,缺乏創新
在農村初中物理實驗教學中,教師對實驗教學的認識還不夠充分。不管是學校的領導還是任課教師都被應試教育所束縛。教師在進行實驗教學過程中,極度重視理論教學,而忽視了實驗教學對學生發展產生的重要作用。在這樣的實驗教學情況下,學生的創新思維便得不到培養。還有的教師忽視了實驗教學對學生物理考試成績提高的作用,認為物理實驗教學可有可無。甚至有的教師通過flas演示物理實驗教學,在缺少教師引導和示范的情況下,讓學生自己完成實驗。這樣,學生物理實驗學習的效果并不明顯。學生動手操作的能力也不能得到培養。因此,農村初中物理實驗教學的理念比較落后,缺少一定的創新性,學生的物理實驗能力和水平得不到提升。
(二)教學經費不足,設備老化
農村物理實驗教學中面臨的一個困境就是沒有充足的教學經費為支撐,并且實驗教學的設備比較陳舊,出現了老化的問題。另外,學校購買實驗設備的經費不能得到充足的保障。由于農村地區的經濟比較落后,并且學校的經費投入有限。在這樣的情況下,學校的經費經常主要用于維護學校和日常教學,根本沒有多余的經費用來購買物理實驗設備,由此農村初中物理實驗教學設備便不能得到改善。同時,農村地區的物理實驗設備比較稀缺,有的物理實驗設備比較陳舊老化,這對學生的學習產生一定的影響,急需引起我們的關注。
(三)教學人員能力不足
農村地區的經濟比較落后,導致農村的教育教學條件存在一定的不足。另外,農村教師收入比較低,生活條件也比較差,造成了農村初中學校缺少物理教師。同時,物理實驗教學的老師沒有編制的保證,很多教師不愿投身到農村教學。如此便出現了專業少、兼職多的現象。也有很多教師教學的隨意性很強。由于農村地區缺少教師,很多專業能力不強的教師便被聘請到農村地區教學,導致學生學習的效果不是很明顯,物理實驗操作的能力也得不到提升。由此,人員缺編、能力不足是農村初中物理實驗教學中存在的一個重要問題。
三、農村初中物理實驗教學的創新策略
(一)樹立正確的教學觀念,使實驗教學貼近生活
為了創新初中物理實驗教學,物理教師應該打破傳統的教育觀念,不再僅僅追求學生的物理學習成績,而是重點關注學生的實踐能力和操作水平。教師必須集理論教學和實踐教學于一體。為學生提供動手操作的空間,讓學生在動手操作的過程中學會思考。不斷提升自身分析問題、解決問題的能力。進而培養學生的創新思維和能力。比如在進行人教版初中物理《探究光的折射規律》的教學過程中,教師便應該在課堂上為學生認真地講授光折射的理論知識,之后為學生提供實驗操作的機會。比如讓學生去觀看水中的筷子,并和實際生活中的筷子進行對比,讓學生在實驗的過程中思考:“筷子發生了什么樣的變化?發生這個變化的原因是什么?”在這樣的情況下,學生的實驗操作和生活實際相關聯,還能夠引出物理知識光的折射。學生學習的效果也會變得更加明顯,實驗操作能力也會得到提升。
(二)加大經費投入,引導學生收集實驗物品
新課程教育改革中要求學生能夠通過日常生活現象體會科學的真實性,進而不斷加強科學知識和生活的聯系。比如,學生在日常的生活和學習中能夠通過收集可回收利用物品的方式,支撐物理實驗,把收集的廢品作為實驗的物品,比如易拉罐、礦泉水瓶等。這樣不僅有利于環保,還能夠為農村初中實驗教學節省經費。同時,政府應該加大對農村地區學校的經費投入,為學校的教育教學發展提供保障。讓學生能夠在良好的教學環境下學習,并不斷地提升自己的學習能力,進而保證學校為社會提供創新型人才。
(三)加強教學指導,提高學生綜合素質
第一,農村地區的學校應該響應政府政策,能夠引進專業性的物理指導教師。在不斷提升教師職業道德的基礎上,加強教師扎根基層的教育理念。通過政策、信念等留住教師。第二,學校應該為物理指導實驗教師提供進行定期考核和培訓,以此來提升物理實驗教師的指導能力和水平。第三,教師在完成任務教學時應該對學生進行針對性教學,遵循著因材施教的教學原則。以培養學生的動手操作能力和分析問題能力,提升學生的創新能力。比如,在教學人教版初中物理“物質的熔化和凝固”的教學過程中,教師應該針對學生的學習基礎進行教學。針對不同層次的學生,教師應該制定出不同的教學實驗方法。讓學生在掌握熔化和凝固條件的基礎上,進行加熱和制冷實驗,并對學生進行細致化的指導。讓學生明確熔化和凝固的原理以及變化過程,并針對學生的學習基礎進行有針對性的實踐,不斷提升學生的學習能力和實踐能力。
四、結論
綜上所述,農村初中物理實驗教學面臨著很多的問題,應該引起重視。教師應該樹立正確的教學觀念,貼近學生生活實際,為學生創建良好的實驗教學,以此培養學生的動手操作能力和水平。
參考文獻:
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關鍵詞:初中化學;實驗教學;創新
〇前言
在初中學生首次接觸到化學知識,因此這是學生的化學學習的啟蒙階段,在這個階段,提高學生的學習興趣至關重要,而化學實驗是最能吸引學生注意力、調動學生學習興趣的方法,因此化學實驗教學方法要不斷的創新,以便化學實驗教學能夠隨著時代的發展不斷的吸引學生的興趣。下文中,筆者詳細的探究了對初中化學實驗教學進行創新設計的措施,比如教師要時刻注重提高自身的創新素質、注重更新教學觀念、尊重學生在實驗學習中的主體作用、利用多媒體輔助實驗教學、重新設計或改進實驗裝置、布置家庭小實驗任務以及適時的用微型化學實驗替代常規實驗等。
1初中化學實驗教學的創新設計
1.1化學教師要時刻注重提高自身的創新素質:若想有效的對初中化學實驗教學進行創新設計,教師首先必須做到自身具備很高的創新素養,只有如此,教師所進行的創新才會具備較高的水平,能夠贏得學生的崇拜和尊敬,教師的創新精神才能夠感染并帶動學生創新?;瘜W教師要不斷的學習新的化學知識,不斷的探索實驗的新方法,多學習一些新興的化學科學,多了解新的化學發明。
1.2化學教師的實驗教學觀念要與時俱進:新課改要求教師及時的更新教學觀念,對于化學教師也是如此,比如學會實驗教學觀念的更新,而不能一味的堅持傳統的教學觀念,傳統的教學觀念下,化學課程多以理論講解為主,實驗操作課不多,學生的動手操作能力得不到鍛煉?;瘜W教師要注重改變教學觀念,做到理論的講解與實驗教學相結合,以培養學生的全面發展為主要教學目標,注重培養學生的實驗操作能力和創新精神,鼓勵并引導學生樹立終身學習的信念。
1.3尊重學生在實驗學習中的主體作用:傳統的化學教學模式下,學生的動手實驗機會不多,教師往往以演示實驗代替正規的實驗操作課,導致學生學習化學的興趣不高,學習效果不明顯。因此,在化學實驗教學的過程中教師要鼓勵學生積極動手、積極參與,尊重學生在實驗學習中的主體作用。教師把實驗操作方法教給學生并向學生演示如何具體操作,提醒學生在實驗的過程中應該注意的事項,然后鼓勵學生親自動手操作,并及時的與學生進行溝通,并給出一定的指導。這樣學生能夠體會到實驗的神奇,能夠有效的調動學生今后學習化學的興趣,能夠有效的促進學生的自主學習和自主探究能力,有利于學生對于實驗創新的探索。
1.4利用多媒體輔助實驗教學:化學教師可以在課前進行演示實驗,并把它錄下來,演示實驗的過程中要注意動作步驟清楚、節奏適中,同時要隨著每個步驟講解要領和注意事項,然后在實驗課上利用多媒體播放視頻。這樣學生能夠清楚的看到實驗步驟,知道實驗過程中該注意哪些事項,然后學生親自動手操作實驗,如果有做錯的地方教師對其進行指導或者再次觀看視頻,分析錯誤原因并及時改進。利用多媒體輔助化學實驗教學有利于節省課堂時間,提高課堂效率,同時能夠使學生的動手能力和實驗探究能力得到加強。
1.5重新設計或改進實驗裝置:化學教材中的部分實驗裝置雖然非常規范標準,但是使用步驟過于繁瑣復雜,學生觀察和學習起來比較困難,而且這樣的裝置實驗效果未必理想,很多時候實驗現象不明顯,學生沒有覺得感興趣反而覺得化學實驗很困難,不利于激勵學生的化學學習。因此,化學教師可以適當的對裝置進行改進,或者依據課程需要對裝置進行重新設計,以節省時間的同時還能增加實驗效果,能夠在短時間內將學生的注意力集中起來,能夠大大的提高學生的學習效果。
1.6布置家庭小實驗任務:對初中化學實驗教學進行創新是新課程改革的必然要求,而布置家庭小實驗任務是創新化學實驗教學的有效方法。家庭小實驗雖然是學生在家里進行而非課堂,但是它對化學教學的影響是不可估量的。家庭小實驗能夠增加學生的化學學習興趣的持久性,有利于培養學生的對化學知識和實驗進行探索的欲望。而且家庭小實驗涉及到的實驗用品大多是家庭中常用的物品,使用方便、操作簡單,能夠提高學生的動手操作能力和獨立實驗能力,同時有利于提高學生學好化學的堅定信念。比如,教師在課堂上講完酸和鹽的性質之后,可以布置家庭小實驗任務給學生,讓學生回家把醋和小蘇打融在一起,觀察其反應,并將反應速度和狀態記錄下來,下節課時和大家一起討論。在這個過程中學生既明白了酸和鹽的性質,又體會到了親自動手實驗的快樂。
1.7適時的用微型化學實驗替代常規實驗:隨著時代的發展,綠色化學理念逐漸的被倡導,因此,化學教師利用微型化學實驗對初中化學實驗教學進行創新既符合新時代下教育發展趨勢,又能提高學生的學習有效性。微型化學實驗采用微型儀器,而這些微型儀器多數來自我們日常生活中的廢品廢物,比如點滴板是利用不用的膠囊板。由此可見,微信化學實驗既能夠做到廢物利用、減少環境污染,還能夠使學生的創新精神和能力得到提高。
2結語
隨著時代的發展,我國教育事業也取得了一定程度的發展,在新形勢下,初中化學教師要順應我國教育發展潮流,懂得對化學實驗教學進行創新,不斷的提高自身的專業知識水平和創新素養,注重把培養學生的全面發展能力作為化學教學目標,實時的更新教學觀念、培養學生的實驗操作能力和創新精神。希望以上我的建議能夠對其他的在實驗教學創新方面存在困惑的初中化學教育工作者起到一定的幫助作用。
參考文獻
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[2]劉知新,對“化學實驗教學改革”的思考,化學教育,1991,3:22~23.
[3]李文會,農村初中化學實驗教學現狀及策略初探,網絡,2012,5.
【關鍵詞】小學科學;實驗;創新
中圖分類號:G623.6 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2016)36-0081-03
小學科學學科是一門奠基學科,小學生年紀還小,對科學的興趣、對科學探究的熱情和嚴謹,對科學技術和人類社會關系的理解,必須在課程內得到培育和落實。這樣一來,影響學生一生的科學素養之根就深深扎下了。筆者高度認同《全日制義務教育科學(3~6年級)課程標準》的觀點:這是一門以培養科學素養為宗旨的科學啟蒙課程。課程是落實學生科學素養培養的最有效、最關鍵途徑。筆者希望學生在課堂上的每一分鐘都感到愉悅,感到美好,能讓他們覺得回味無窮。因此,筆者在課堂上做得最多的是激l學生思考,要求他們完成簡易的觀察報告,強調將思考觀察所得深刻化,強調將觀察到的現象加以分析,并進行書面表達,從而使思維從表面走向深入,讓智慧成型。
綜上所述,小學科學實驗是落實以上所有教學理念的關鍵,小學科學實驗是培養學生科學素養的重要“營養”。因此,要求實驗日新月異,創新配合教學的要求,下面是筆者對小學科學所做的一些創新實驗設計。
一、根據教學內容創新實驗操作,激發學生的科學思維
學生的天性就是喜歡玩,因此,怎樣將授課內容與相應實驗探究和學生的年齡特點相融合,并依托學生天性完成課程任務就是筆者每節課的教學目標,是筆者不斷調整和改進教學的關鍵點,對教學中的探究實驗不斷進行改良。
例如,教學五年級下冊“熱”單元的第二課“給冷水加熱”:“研究冷水在熱水中先沉后浮的現象是否與其重量有關”的探究活動,筆者做了如下改良探索:
1. 教材提示實驗需用的器材
裝滿水用氣球皮封口的試管一支(把整支試管完全浸沒在冷水中,然后在冷水中用氣球皮把試管口蒙住、扎緊),砝碼,天平,酒精燈,試管夾。
2. 教材提示的實驗操作過程
(1)用天平稱裝滿冷水用氣球皮封口的試管,記錄其重量數據。
(2)用試管夾夾著裝滿冷水的試管放在酒精燈上加熱。
(3)把加熱了的試管放在天平上再稱,再次記錄數據。
(4)比較冷熱水兩次的重量數據,分析數據,得出結論:冷水在熱水中先沉后浮不是重量變輕的結果。
3. 對原實驗設計不足的思考
(1)試管口的封扎。學生用玻璃試管裝水,封口困難,稍微不注意或動作不正確,就會導致捆扎的試管殘留有空氣,會直接影響實驗結果的科學性。
(2)天平的調試過程。用天平稱試管重量時,學生需花大量的時間事前調節好天平,測量時也要慢慢調節天平,使之達到平衡的狀態,完成的時間會較長,直接影響整個研究內容的時間分配。
(3)水溫的變化。首先,學生用酒精燈加熱試管的冷水不太安全;其次,無法準確知道試管里的冷水什么時候會變熱,而且試管壁的溫度肯定比試管里的水溫高很多;再次,用天平稱加熱試管的過程中存在時間差,試管里的水溫有下降的現象,也會影響實驗數據的準確性。
(4)用天平測量的準確性對實驗的影響。天平的分度值是0.5g,分度值比較大,若重量的變化范圍在0.5g內,會直接實驗的結論。
4. 實驗設計改進
(1)實驗器材的改進。用塑料密封袋(替代試管)、紙巾一張、熱水一杯、冷水一杯、精確的黃金秤、鑷子。
(2)實驗操作的改進。
第一,把完全沒有空氣、裝滿冷水的密封袋用紙巾輕輕擦干(把整個密封袋完全浸沒在冷水中,裝滿水后,在水中封口),放在精確度精密的黃金秤上稱,電子屏幕上迅速顯示冷水的重量、度數,然后記錄下來。
第二,把這袋冷水放在熱水中,學生一起觀察:裝有冷水的密封袋在熱水中是先沉后浮的。看到冷水浮起來后,用鑷子輕輕將其夾起來,用紙巾擦干外面的水(確保表面是干的),再用手摸摸袋子的表面,檢查冷水是否變熱。
第三,把變熱的密封熱水袋再次放在黃金秤上稱,記錄變熱后的重量數據。
第四,對比兩個重量數據,準確、直觀、快速地得出科學結論:冷水在熱水中先沉后浮不是因為重量變輕。
5. 實驗裝置改良的效果
(1)用塑料密封袋替代了原實驗設計的玻璃試管和氣球膠皮,解決了捆扎試管的過程中因為殘留有空氣而影響實驗結果的科學性問題,降低了學生實驗前準備工作的難度,從而避免了學生因為在實驗準備過程中的過失而影響實驗的完成。
(2)通過觀察一袋冷水在熱水中所發生的變化,直觀地展示了冷水在變熱過程中所發生的現象及簡單、可行地檢查冷水是否變熱。避免了對實驗結果的不良影響,使實驗能在直觀、安全的環境下完成。
(3)用分度值是0.1g的精確黃金秤替代了分度值是0.5g的學生用天平,讓學生便捷、直觀、準確地對得到的相關數據進行分析,并能準確、科學地得出實驗結論。
6. 對實驗探討的反思
(1)改進實驗操作的目的。學生通過實驗,不僅可以獲得知識,掌握實驗操作技能,更重要的是培養了不怕困難、不怕挫折、實事求是、耐心細致的精神,發展了科學實驗思維。
(2)改進實驗操作后學生主動探索求真的興趣激況。目前的教科書和學生的生活實際還是有一定差距的,科學教師就應努力縮小這個差距,以有效達成課標。筆者認為,改進實驗操作后,能激發學生參與學習的興趣,能活躍課堂氣氛,將死記轉變為活學,變說教為探索。
(3)還需改進的地方。以后應注意選取效果明顯的實驗材料;要選取具有科學性的實驗材料,要利于學生對知識的習得,防止因材料的片面性造成誤導;要選取容易操作的實驗材料,要從學生的動手能力和水平考慮,選取簡便、安全的材料。
二、改良原教材的實驗,幫助學生直觀探究科學問題
課堂是培養學生科學素養最有效的關鍵途徑。筆者希望學生在課堂的每一分鐘都能感到愉悅,感到美好,因此,筆者常常在原教材實驗的基礎上進行改良。
例如:教育科學出版社出版的科學三年級“水與空氣”單元的第七課“空氣有重量嗎”的活動一:做簡易天平并驗證空氣有重量。
1. 原簡易天平的實驗設計
(1)需用的器材:三條細繩、兩個圖釘、一個氣球,一根細長木條、一個筆帽。
(2)天平的組裝方法。①在一根細木棍上用尺子確定一個中心點,并作上記號;②再在細木棍中心點的兩側面按上圖釘,并拴上細線。
(3)原驗證空氣有重量的實驗操作步驟。①在木棍的一側拴上一個沒充氣的氣球,另一側拴上筆帽;②再提起木棍中心點的細繩,調節木棍兩端的氣球和筆帽,使簡易天平達到平衡;③把氣球充氣后,再拴在簡易天平上,觀察實驗結果。
2. 對實驗設計不足的分析
(1)“在一根木棍上用尺子確定一個中心點”,學生操作容易出現偏差。
(2)“再在細木棍中心點的兩側面按上圖釘”,學生在細木棍上的中心點兩側按圖釘,前后兩圖釘會出現偏差,難度高,容易出現事故。
(3)“拴上細線”就更不容易了,學生按圖釘的力度不容易掌握,如果太緊,細線沒位置拴上;若太松,圖釘又會掉下來。即使掌握了按圖釘的力度,但要在小空隙中拴上細線也不容易,完成的時間會較長。
(4)“在木棍的一側拴上一個沒充氣的氣球,另一側拴上筆帽。”學生需花大量的時間。
(5)“再提起木棍中心點的細繩,調節木棍兩端的氣球和筆帽,使簡易天平達到平衡?!痹谡{節木棍兩端的氣球和筆帽時,學生難以使兩點達到平衡。
(6)“把氣球充氣后,再拴在簡易天平上”也不容易,需很熟練,才能把充氣的氣球拴上并不漏氣,同時保證另一端的筆帽位置不發生移動。在此過程中,只要有微微地移動,實驗結果都不準確。
(7)整個實驗要求有一個學生提著簡易天平來完成,若這個學生稍微震動或手的姿勢改變,就會嚴重影響實驗的效果。
3. 實驗的改良設計
(1)改良器材為:方座支架一套、3條細繩、兩個鳳尾夾、兩個大氣球,打氣筒、小木棒、記號筆。
(2)改革簡易天平的組裝方法。①在細木棍的兩端用小刀各挖出一圈槽,然后把拴有型號相同鳳尾夾的細線綁在細木棍兩端的槽上;②把已綁好小圈的細線綁在細木棍的中間,細線位置不用準確的;③把完成的裝置掛在方座支架上(固定好兩端的拴有型號相同鳳尾夾的細線,讓它們位置不發生偏差,使操作更加簡便)。
4. 改良后的實驗操作
(1)把兩個相同型號但顏色不同的沒氣氣球分別夾在細木棍兩端型號相同的鳳尾夾上(用鳳尾夾夾氣球比用繩子拴氣球快且方便),微調細木棍中間的細線位置,使木棍兩端達到平衡(只調節一點的位置,比原實驗調節兩點好多了),并用記號筆在細線位置畫上記號,目的是讓學生記得哪一點位置是簡易天平的平衡點,以免一會兒做實驗不好找。
(2)取下其中一個氣球,用打氣筒打氣完繼續用鳳尾夾夾好。(不用口吹,避免水蒸氣影響實驗效果;也避免再次用細線拴充好氣的氣球所帶來的所有不便;兩氣球在沒氣時是平衡的,現用有氣的氣球與沒氣的氣球作比較,比原實驗的氣球與筆帽的對比更能說明問題,實驗效果更明顯。)
(3)檢查細木棍中間的細線是否在平衡點上(確保實驗的準確性和科學性),并觀察實驗結果。
5. 實驗效果
三、根據課程需要,對實驗箱的實驗材料進行改良
例如,教科版科學五年級上冊“機械與力”單元的第六課“運動與摩擦力”,其中包括毛巾面,光滑面、測力計的不斷改良及設計。
1. 原材料的毛巾面是用一條沒有固定的長是15cm、寬是10cm的毛巾,這樣的毛巾很短,學生拉動小車時做勻速行走的距離很短,往往在學生還沒找到穩定的數據描述摩擦力大小的情況下,就已經到終點了。改良以后,采用了一條用502固定在木板上,長是80cm、寬是30cm的毛巾作為接觸面對比實驗的粗糙面,這樣就延長了學生拉動小車時做勻速行走的距離,保證學生找到描述摩擦力大小的穩定數據。
2. 在改良材料的方案中,原設計是在長是80cm、寬是30cm的毛巾面的木板背面設計一個光滑面,但經過試教以后,發現貌似光滑的木板其實摩擦系數很大,在物體重量不變的情況下,測出的摩擦力比毛巾面還要大得多。后來在多次實驗中,采用了防火性質的木板作為光滑面,這種木板在物體重量相同的情況下,測出的摩擦力是毛巾面的三分之一,實驗效果相當明顯。
3. 原實驗材料提供的是圓筒測力計,物體質量與物體重力兩種數據是正反兩面看的。筆者改良后用了平板測力計,平板測力計的兩組數據是左右可以同時讀數的,直觀、簡單、方便。
四、利用信息技術創新融入實驗教學,便于高效、及時地掌握學情
信息技術教學手段利用好看的圖片、影視資料展示,學生在直觀的感受中創設了情境,實現了理解、欣賞及思維的碰撞。實踐證明,信息技術課堂更能調動學生的學習積極性,更能誘導學生主動學習。
中國動畫產業正值快速發展之際,近年來本土動漫品牌的迅速崛起,更加大對高端動漫專業人才的需求。戴爾大中華區終端用戶解決方案事業部執行總監林浩表示:“北影動畫學院素來以兼顧理論研究和創作實踐著稱,是國內首屈一指、培育動畫人才的搖籃。本次戴爾攜手NVIDIA支持戴爾-北影動畫創新實驗室的成立,不僅助力學院更全面地結合傳統動畫教學優勢與計算機數字新科技的模式,更有效接軌產學界,讓前沿技術推進行業發展。”北京電影學院副校長孫立軍則表示:“北影動畫學院積極鼓勵學生實踐具有獨立精神與創作性的動畫創作,創新實驗室的成立,著實為本院的教學創作和科研提供了更豐沛的技術支持,讓學院師生能充分利用行業嶄新的工作站進行課堂演示與動畫創作,為中國動漫及游戲產業的發展注入新力量。”
搭載全新英特爾第六代酷睿處理器、全球首款專為移動工作站設計的英特爾至強處理器、以及能支持未來的英特爾至強處理器E3-1200產品家族的配置選項后,戴爾Precision全新產品系列在性能上有顯著的躍升。NVIDIA最新專業圖形顯示技術則提供了重要的計算能力和絕佳的視覺表現。創新的新屏幕選項包括全球首款PremierColor 4k超高清,擁有100% Adobe RGB色域的顯示屏。全高清和超高清微邊框顯示屏提供近乎無邊框的屏幕,以令人驚嘆的精巧外觀為您帶來15.6英寸的可視區域。這一代工作站以新的工業設計元素為特色,采用了碳纖維和鋁合金材質,因此外觀更加輕薄、耐用;新的電池設計和創新散熱技術使這一產品組合實現了性能和設計獨創性之間的平衡。
全新戴爾Precision工作站還通過增加多達80馀款專業應用程序的認證,對特定需求量身打造的硬件定制方案,全方位的服務支持以減少故障停機時間,為專業用戶提供最佳體驗。新系統獲得ISV認證,并預裝Dell Precision Optimizer,現在還具備SCCM集成,使來自業界 和Autodesk等公司的大量專業應用程序實現性能最大化。全新移動工作站將支持最新USB技術,還將支持Thunderbolt? 3技術,以及在管理巨型文件時可實現最大吞吐量的新M.2 PCIe NVMe存儲選項。全新工作站配備業界領先的戴爾白金專業支持服務ProSupport Plus,保持戴爾設備的正常運行。戴爾白金專業支持服務是業界領先的支持服務,能優先取得專家的支持,進行意外損壞維修,主動監測系統以預防和解決問題,用戶可節省更多的時間用于創新或其他重要任務上。
戴爾大中華區終端用客戶解決方案事業部執行總監林浩表示:“我們悉心聆聽客戶的心聲,包括媒體與娛樂、工程、制造、金融等行業,提供能夠滿足他們工作負載需要的高性能系統。Precision產品系列將業界領先的解決方案相結合,包括硬件合作伙伴卓越的新技術、軟件合作伙伴應用程序的無縫功能、以及戴爾Precision工程師和產品團隊令人驚艷的創新,給用戶帶來將強大功能與精美設計完美結合的工作站產品?!?/p>
NVIDIA公司全球副總裁、中國區總經理張建中先生表示: “NVIDIA一直致力于通過GPU渲染技術帶給用戶最佳的圖形處理體驗, 此次聯合戴爾與北影動畫學院共建創新實驗室, 我們希望能夠推動NVIDIA? Iray?渲染器、基于物理效果的渲染標準(PBR) 等領先的技術在影視、動畫等領域的廣泛應用,同時借助于NVIDIA? Quadro?專業顯卡的卓越性能,為中國動畫、影視領域專業人才的培養和技術的創新提供助力。”
專業視頻產品高級總監Bill Roberts表示:“我們與戴爾密切合作,對新的戴爾Precision工作站產品進行測試,以期借助我們業界I先的Adobe Creative Cloud,針對創意專業人士的需求提供絕佳的體驗。全新戴爾Precision工作站提供我們用戶在使用大Adobe應用程序工作時所需的速度和性能,包括Premiere Pro、Adobe After Effects CC。?!?/p>
Autodesk戰略聯盟總監David Ford表示:“性能和準確性對于從事建模、模擬和虛擬化這類復雜工作的Autodesk用戶至關重要。我們與戴爾合作,讓我們的應用程序在全新戴爾Precision工作站上的表現進行驗證、最大化其性能。從AutoCAD到3ds Max,全新戴爾Precision工作站提供了專業人士借助Autodesk產品組合開展創意工作所需的計算能力。”
《標準》也指出,科學探究是科學學習的中心環節。而科學探究過程的本身就是一個動態過程,它是在教師精心設計的教學過程中進行的。
科學課的教學質量好壞,取決于是否做實驗或實驗能否成功。如果需要做的實驗不做或實驗不成功,不能觀察到實驗現象,也得不出實驗結論,一味的空洞說教,學生難以得到感性認識,更不能上升為理性認識。因此,每一種科學現象都必須通過成功的實驗來實現。
首先,要做實驗就必須有相應的教具或儀器,而農村小學由于受經濟條件的制約,只配備了部分儀器和教具,加上教材內容的不斷更改,使相當一部分實驗無法開展,嚴重影響了科學教學質量,針對這一實際問題,老師們可以多動腦筋,以保證實驗教學的開出率。經過摸索,最佳的解決辦法就是根據教材內容,在充分了解實驗的基礎上,利用各種廢舊材料,經過精心設計,制作出簡便有實用價值的教具學具,來彌補實驗教學儀器的不足,確保實驗教學的開展。所以,教師堅持利用課余時間自制教具或學具,就能確保實驗教學的開展。
其次,小學科學教材中的探究課很多,在教學實踐,我體會到:在科學教學中不能單純地采用語文、數學的教學方法,通過閱讀、講解來學習科學知識,應充分利用教材及自制教具讓學生進行觀察、實驗、操作獲得感性的認識,再引導學生對所見現象進行分析、綜合、比較、抽象、概括等的思維活動,使認識上升為理性認識,然后進一步引導學生利用概念和規律解決一些實際問題,這樣不但能調動學生學習積極性,并且能把知識的教學,能力的培養,智力的發展有機結合起來。下面,我就通過一個小學科學實驗《光是怎樣傳播的》來舉例說明。
一、教材實驗內容
教科版小學科學《光是怎樣傳播的》一課中為探究光是怎樣傳播的安排了一個實驗:在三張長方形卡紙的同一位置打一個洞,大小約為一枚硬幣。把這些卡紙分別用夾子夾住橫立在桌上,每張卡紙之間間隔15 厘米,排成整齊的一列,使卡紙的小孔在同一直線上。在最后一張卡紙之后約15 厘米的地方,再放一張沒有打孔的卡紙作為屏。
把手電筒放置在離自己最近的卡紙前一定距離,讓手電筒的光射進小孔,學生就可以在紙屏上觀察到明亮的光斑。這時,如果將第二或第三張卡紙(第一張除外)向左或向右移動5 厘米,同樣用手電筒的光對準離自己最近的卡紙的小孔,學生就不能在紙屏上觀察到光斑。實驗旨在讓學生明白光的傳播路線是直線。
二、教材中的實驗教具和實驗方法的不足之處
1、實驗器材比較常見,學生對這些天天見到的物體提不起興趣,不能激發探究熱情。
2、實驗用品較多,三個小孔排成一條直線這一個步驟不好操作,學生常常亂做一氣,不知所以。
3、學生在實驗中不能很直觀地觀察到光是沿直線傳播的。
三、實驗改進的依據
1、增加一些漂亮、鮮艷圖案可以增強小學生對實驗的興趣;
2、筆直的吸管管徑能夠形象地體現出光線的直線路徑;
3、實驗過程所需器材簡單,制作方便,容易操作。
四、實驗教具和實驗方法的改進和創新
實驗器材:
吸管1 根、紙板3 塊、蠟燭1 只、手電筒、夾子3 個、打火機
1、實驗(一)設計思路:當吸管未受力時,它的管徑是筆直的,我們通過吸管的管徑能夠看到蠟燭的火光,這表明蠟燭的火光能夠沿著筆直的管徑傳播到我們的眼睛里,而被我們所看見。如果用手給吸管施加一點力,使吸管發生彎曲,那么我們就看不到蠟燭的火光,這是因為蠟燭的火光不能夠通過彎曲的管徑傳播到我們的眼睛里,所以我們就看不見了。
2、實驗(二)設計思路:當我們將手電光正對著吸管照射時,手電光可以沿直線管徑穿過,在光屏上形成一個明亮的光斑;如果是斜對著吸管照射,由于手電光沒有與吸管管徑在同一直線上,所以不會在光屏上形成明亮的光斑。
五、實驗過程
第一個實驗:在一張紙板上畫一只彩色的蝴蝶,在這張紙板中心處打一個小孔,將一根吸管通過這個小孔與蝴蝶紙板連接在一起。點燃一只蠟燭,學生將會興致勃勃地透過蝴蝶紙板的小孔,穿過筆直的吸管時,就能夠清楚地看到蠟燭的火焰。只要用手指輕輕按壓吸管,吸管就會變彎曲,這時,無論學生怎樣調整彎曲的吸管,都不能看到蠟燭火焰。前后對比,形象地說明了光線是沿直線傳播的。
科學的本質在于創新,創新是一個民族進步的靈魂,是一個國家興旺發達的不竭動力.現代教育觀認為:科學教育除了科學知識的傳授和技能的訓練外,還應重視培養學生的探究興趣、探究能力、良好的思維習慣以及創新意識,從強調知識內容的獲取向科學過程的轉變.從強調單純知識積累向探索知識轉變現行教育中,學生創新精神不足和實踐能力不強的問題已成為目前正在推進的基礎教育課程改革所要著力解決的一個現實而又緊迫的問題.由于學生的創新精神和實踐能力的形成和發展有賴于學生親身參與的實踐活動的培養和鍛煉,科學探究能力表現在學生進行的探究性學習的活動中,物理實驗作為物理教學的基本手段,有其特殊的教學功能:不僅能夠為學生提供學習的感性材料,驗證物理規律,而且能夠提供科學的思維方法,培養創造性思維能力、創新精神和探究能力.作為教師,應當在課堂上把探究實驗教學作為學生思維探究與創新的載體,來培養學生的創新精神和探究能力.
1課堂探究實驗教學的問題創新設計
傳統的物理演示實驗教學的目的是幫助學生獲取物理知識,缺少學生的實踐與探究,在課堂教學中教師應當給學生設計一些探究實驗的問題,激發學生的求知欲,引導學生獨立的、自主地通過自己的探究發現問題.如:在初中學生學過部分電路的歐姆定律后,怎樣講解高中物理中閉合電路的歐姆定律才能激發學生進一步學習的愿望呢?
首先拿一節干電池直接用電壓表測兩極間的電壓,然后再將它連入圖1所示的電路中,再用相同的電壓表測其兩端電壓,會發現讀數減小了,設計問題:為什么讀數減小了?減少的那一部分電壓到哪里去了?如何測出這一部分電壓?然后讓學生分析圖1所示的實驗,初中學生曾經分析過這個電路,知道當電壓一定時,先后閉合S1、S2、S3后三盞燈的亮度不發生變化.
然后做圖1所示的實驗,問:先閉合S1,再分別閉合S2、S3,燈L的亮度是否會發生變化?
(學生幾乎都認為燈的亮度不發生變化)教師閉合S2,然后問:怎么樣?(學生驚訝)
再閉合S3,學生更驚訝,燈的亮度一次比一次暗.
實驗現象本身就引出了問題,學生已有的經驗無法解釋,從而產生學習的需要,思維被激活.
此時教師畫出圖2所示電路,啟發學生分析這個電路是否跟實驗電路有相似的地方.學生經過分析討論,得出結論:實驗電路與圖2相似.教師由此引導學生猜想:是否電源內部有電阻?教師適時肯定學生的猜想,并引出初中物理研究的是一部分電路,本節課要研究的是包含虛框內為可調內阻電池源的全電路.用什么實驗方案來測出另外一部分電壓?由此引導學生用可調內阻的化學電池圖3通過分組實驗來測出電源的內外電壓,然后通過多媒體展示學生測出的結果.于是學生在強烈的學習愿望下開始探究學習,在探究的過程中得出結論.
這個用學生分組實驗的探究過程,以學生已有的知識和能力水平為起點,通過對問題的設計分析和巧妙地演示實驗使學生的理論分析和實驗現象之間發生矛盾,從而激發學生探究矛盾產生原因的興趣,很自然地將學生帶到了新課學習的入口,并由學生的分組實驗得出結論.
2課堂探究實驗教學的思路創新設計
實驗的過程是探索新知識,發現新問題的過程.要創新,思想是行動的先導,為了使實驗設計出更多的創新思維成果,教師要充分調動主體的科學文化知識沉淀和教學過程及社會實踐經驗的積累,引導和幫助學生努力擺脫和突破常規的定勢思維的束縛,進而激發和促進各種創新設計思路的產生.
如:在豎直面上做圓周運動的小球,在軌道最高點和最低點對軌道的壓力的變化我們只能用公式進行理論分析,這樣學生就沒有直接的感性的認識,能不能通過實驗的手段來讓學生直接看到壓力的變化.在課堂上我們可以把豎直的軌道與一測力傳感器相連接,傳感器接到計算機上,通過多媒體就把小球在做圓周運動時對軌道的壓力隨時間變化而變化的關系曲線顯示出來了.很多演示實驗只要我們教師能夠進行創新設計,不僅可以增強實驗效果,同時伴隨著創新設計,不僅激發了學生的學習熱情,也使學生接受了一番創造性活動的“洗禮”,更有利于培養學生的探究精神和探究能力.
3課堂探究實驗教學的非常規操作方法設計
實驗操作方法對實驗現象的顯示及實驗結果的獲得有著直接的影響,在有些實驗中,用尋常的方法所帶來的通常也是尋常的結果,而實驗過程中一些“前所未有”的“發現”、及“意料之外”的“收獲”往往是建立在非常規方法運用的基礎上的.因此,改進實驗的操作方法,往往能收到不同凡響的效果.
如:在《電阻定律》一節的教學中,導體的電阻率與溫度有關,我們在教學中通常是采用如圖4所示的電路,在A、B之間接一根日光燈的燈絲,用火給燈絲加熱,隨著溫度的升高,金屬絲的電阻率增大,金屬絲的電阻增大,燈泡的亮度減弱.這樣效果比較明顯,但是如果我們加以改進;事先讓電路通電,調節好電路中的電流,讓日光燈絲工作發熱到微紅狀態,這時日光燈絲的電阻較大,燈的亮度很暗,或幾乎看不出亮度(如圖4).在操作中,我們可以告訴學生,給大家變一個魔術,吹一口氣就可以使燈亮起來,然后對著日光燈絲吹氣可以發現小燈泡馬上變亮了,學生感到很神奇,這樣就激發學生的學生興趣和求知欲望,然后讓學生思考討論,分析其中的原因,進而得出結論.這一反其道而行之的非常規操作.既能使實驗現象明顯,又收到了理想的教學效果.
4課堂探究實驗教學環境的創新設計
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[2] 李蕾.基于VDI技術的開放式教學平臺搭建研究[J].現代商貿工業,2014(15):170-173.
[3] 牛博,趙衛東.一種基于SaaS的公共服務平臺實現方案[J].計算機與現代化,2010(8):157-159.