探索性实验的思考
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实验教学——开展探索性实验与科学研究实验教学是高等教育中非常重要的一种教学方法,它是通过进行实际操作和观察来培养学生的实践能力和科学思维的一种途径。
在实验教学中,探索性实验和科学研究是两个非常重要的方面。
探索性实验是指学生在实验中根据教师提供的一定条件和指导,通过自己的发现和思考来进行实验的过程。
这种实验的特点是学生在实验过程中能够积极思考,并且可以有自己的一定创新。
探索性实验能够激发学生兴趣,增强他们对科学的好奇心和求知欲。
通过自主探索,学生可以更好地理解和掌握知识,培养他们的独立思考能力和解决问题的能力。
科学研究是指学生通过实验手段进行科学问题的探索和解决的过程。
在科学研究中,学生需要明确研究问题,制定实验方案,并进行实验操作和数据的收集与分析。
通过科学研究,学生能够更深入地理解基础理论知识,并学会运用这些知识解决实际问题。
科学研究培养了学生的科研能力和创新能力,为他们今后从事科学研究和工程实践奠定了基础。
在实际教学中,如何开展探索性实验和科学研究需要教师的精心设计和指导。
首先,教师需要设定清晰的实验目标和要求,让学生明确实验的目的和意义。
其次,教师需要设计适合学生实践能力和水平的实验内容和操作步骤,确保学生能够独立完成实验。
同时,教师还需要提供一定的参考资料和指导,让学生在实验中能够有所发现和思考。
最后,教师还需要对学生的实验结果和分析进行评价和指导,在评价中注重引导学生发现实验过程中的问题,并帮助他们总结实验的经验和教训。
探索性实验和科学研究的开展可以培养学生的科学素养和科学思维能力。
科学素养是指学生对科学知识的了解和掌握,以及对科学方法的理解和运用能力。
通过探索性实验和科学研究,学生能够深入学习科学知识,了解科学实践的基本方法和要求,提高他们的科学素养。
科学思维能力是指学生运用科学知识和科学方法进行问题分析和解决问题的能力。
在探索性实验和科学研究中,学生需要进行观察和实验数据的分析,培养他们的科学思维能力。
幼儿园探索性学习的反思幼儿园是孩子们初次接触学习的地方,而探索性学习则是一种注重让孩子们主动探索、发现和认知事物的教育方式。
在幼儿园教育中,探索性学习被广泛应用,帮助孩子们培养好奇心、发展创造力以及培养解决问题的能力。
然而,我们也需要对幼儿园实施探索性学习的效果进行反思。
首先,幼儿园的探索性学习需要有明确的目标和指导。
虽然探索性学习鼓励孩子们自主思考和学习,但教师仍然需要明确学习的目标,并提供相应的指导和资源。
幼儿园课程应该明确指出每个阶段的学习目标,让孩子们在探索中有所侧重,并帮助他们建立正确的学习方式和方法。
其次,幼儿园应该提供多样化的学习资源和环境。
探索性学习要求孩子们通过观察、实验和互动来获得知识,因此幼儿园应该提供充足的学习资源和多样化的环境以支持他们的学习。
例如,设置科学实验室、艺术角落和阅读角等,让孩子们能够在不同的场景中进行探索和学习。
此外,幼儿园还需要注重培养孩子们的合作精神和社交能力。
探索性学习通常需要孩子们进行团队合作、分享和交流,因此幼儿园应该创造机会,让孩子们能够在团队中合作,并通过合作培养他们的社交技能。
这不仅可以提高孩子们的学习效果,还有助于他们发展终身学习的能力。
同时,幼儿园的教师在实施探索性学习中起着至关重要的作用。
他们应该具备丰富的学科知识和教育经验,能够引导和支持孩子们的学习。
教师应该成为学习的合作者,通过提问、倾听和反馈等方式与孩子们互动,帮助他们建立正确的学习观念和方法。
最后,幼儿园应该及时评估和调整探索性学习的效果。
对于每个学习阶段,幼儿园应该建立起评估体系,对孩子们的学习情况进行定期评估,并根据评估结果对探索性学习进行细致调整和改进。
例如,改变教学资源的使用方式、增加合作学习的机会或者提供更具挑战性的学习任务等。
综上所述,幼儿园探索性学习的实施需要明确目标和指导,提供多样化的学习资源和环境,培养合作精神和社交能力,教师的角色至关重要,同时需要及时评估和调整学习效果。
探索性的物理实验对小学生的意义引言:物理实验作为一种直观、实践性强的学习方式,对于小学生的学习和成长具有重要意义。
通过参与探索性的物理实验,小学生可以培养科学思维、观察力、实验能力等多方面的素养。
本文将探讨探索性的物理实验对小学生的意义,并分析其对小学生的积极影响。
一、培养科学思维科学思维是科学教育的核心目标之一,而探索性的物理实验正是培养科学思维的有效途径之一。
在实验中,小学生需要运用逻辑思维、推理能力,通过观察、实验、总结等过程,探索事物的规律和原理。
这种思维方式可以培养小学生的科学精神,激发他们对科学的兴趣和好奇心。
例如,在进行简单的物理实验中,小学生可以通过观察和实验,发现物体的重量与其体积有关系,从而培养他们的观察力和实验能力。
通过这样的实验,他们可以学会提出问题、设计实验、观察现象、总结规律,培养出批判性思维和科学推理的能力。
二、提高动手能力探索性的物理实验是一种实践性很强的学习方式,可以帮助小学生提高动手能力。
在实验中,小学生需要亲自动手进行操作,例如搭建简单的电路、制作简易的物理实验装置等。
这样的实践过程可以帮助小学生更好地理解物理原理,并提高他们的动手能力和操作技巧。
通过动手操作,小学生可以亲自感受物理实验的过程和结果,从而加深对物理知识的理解和记忆。
同时,动手操作还可以培养小学生的观察力、耐心和细致性,提高他们的实验技能和解决问题的能力。
三、激发创造力探索性的物理实验可以激发小学生的创造力和想象力。
在实验中,小学生可以自由发挥,尝试不同的方法和方案,探索新的思路和解决问题的途径。
这种创造性的实验过程可以培养小学生的创新思维和解决问题的能力。
例如,在进行物体运动实验时,小学生可以尝试不同的斜面角度、不同的力量大小,观察物体的运动轨迹和速度变化。
通过这样的实验,他们可以培养出灵活的思维和创造性的能力,从而在解决问题时能够找到更多的解决方案。
四、培养团队合作精神探索性的物理实验通常需要小组合作进行,这可以培养小学生的团队合作精神和沟通能力。
再那么难以理解了。
图1探索性实验项目与理论教学内容关系图2.3分小组开展实验和理论教学
本校分子诊断技术课程始终坚持20人左右的小班化教学,一般分为四个小组,每个小组围绕一个基因的克隆表达及生物信息学分析,分工协作,共同完成,锻炼了学生动手操作和解决实际问题的能力,同时也培养了学生的组织协调能力与合作精神。
理论教学同样采用小组教学,小组的成绩取决于每个成员的课堂表现和学习成效,学习过程中大家都全力以赴、不敢懈怠,以免影响小组其他同学的最终评分。
比如在“引物设计”实验中,小组成员利用各自优势,自行分工,积极参与,计算机应用能力强的学生负责相关软件的安装,带头解决在安装、运行过程中出现的技术问题;学习能力强的学生负责引物设计的具体操作,灵活运用所学知识,借助软件设计所需的引物;其他同学都自觉担当参谋的角色,遇到问题、困难或者异常时,出谋划策,相互探讨,共同完成设计。
再比如在撰写论文阶段,文献检索能力强的学生。
探索性实验激发学生对科学的好奇心和探索欲望科学是一门探索未知的学问,激发学生的好奇心和探索欲望对于他们的科学学习至关重要。
而探索性实验正是一种能够引发学生兴趣、培养科学思维的有效教学方法。
本文将探讨探索性实验的定义、意义以及如何充分利用探索性实验激发学生对科学的好奇心和探索欲望。
1. 探索性实验的定义探索性实验是指鼓励学生自主探索、发现规律和解决问题的学习方式。
相较于传统的教师讲授和学生被动接受的教学方式,探索性实验强调学生的主动参与和实践操作,通过亲身经历和实际操作来深入理解科学知识。
2. 探索性实验的意义探索性实验有以下几个重要意义:2.1 激发学生好奇心和兴趣探索性实验可以激发学生对科学问题的好奇心和兴趣。
通过自主设计实验、观察实验现象、分析数据和总结结论,学生能够亲身感受到科学的魅力,从而主动投入到学习中。
2.2 培养科学思维和方法探索性实验培养学生的科学思维和方法。
在实验中,学生需要提出问题、制定假设、设计实验、收集数据以及进行分析和推理,这些过程强化了学生的逻辑思维、观察力和实践能力。
2.3 增强学生的自信心和创造力探索性实验使学生成为科学的探索者和创造者。
通过参与实验,学生可以体验到自己的实践能力和解决问题的能力,从而增强自信心和培养创造力。
3. 如何充分利用探索性实验激发学生的好奇心和探索欲望为了充分利用探索性实验激发学生的好奇心和探索欲望,可以从以下几个方面进行设计与实施:3.1 设计引人入胜的实验题目选择引人入胜的实验题目,能够吸引学生的注意力。
例如,通过“飘浮的鸡蛋”、“水的颜色魔术”等有趣的实验题目,激发学生发现背后的科学原理。
3.2 提供自主实验空间给予学生一定的实验自主空间,鼓励他们在实验过程中自主思考和展开探索。
教师可以提供一定的指导和引导,同时也要尊重学生的个性和独立思考能力。
3.3 引导学生深入思考和交流在实验过程中,教师应引导学生进行深入的思考和交流。
通过提出问题、激发思维,促使学生对实验中的现象进行深入思考,进一步激发他们的好奇心和求知欲。
数学教育中的探索性实验与验证数学教育一直以来都是学生们头疼的问题,尤其是对于那些觉得数学枯燥乏味的学生来说。
然而,近年来,一种新的教学方法——探索性实验与验证,逐渐在数学教育中崭露头角。
这种方法通过让学生亲身参与实验和验证的过程,激发他们的学习兴趣和动手能力,使数学教育变得更加有趣和实用。
探索性实验是指让学生通过自己的实践和观察,发现数学问题的规律和性质。
例如,在学习平面几何时,可以让学生自己制作各种形状的纸板,然后通过观察和测量,发现不同形状之间的关系和特点。
这种实践性的学习方法,不仅可以提高学生的动手能力和观察力,还可以培养他们的逻辑思维和问题解决能力。
与探索性实验相辅相成的是验证性实验,它是对学生在探索性实验中得出的结论进行验证的过程。
通过验证性实验,学生可以进一步巩固和加深对数学知识的理解和应用。
例如,在学习概率时,可以让学生通过投掷硬币或骰子,验证概率的计算公式。
这种实验可以让学生亲身体验到数学知识的实际应用,增强他们的学习兴趣和信心。
探索性实验与验证的教学方法,不仅可以提高学生的学习积极性和主动性,还可以培养他们的合作精神和创新思维。
在实验过程中,学生需要与同学们进行合作,共同解决问题和探索规律。
这种合作性的学习环境,可以让学生相互学习和交流,培养他们的团队合作能力和沟通能力。
同时,通过自己的实践和观察,学生还可以培养自己的创新思维,提高解决问题的能力。
然而,探索性实验与验证的教学方法也存在一些挑战和难点。
首先,教师需要具备一定的实验设计和指导能力,才能帮助学生正确进行实验和验证。
其次,学生在实验和验证过程中可能会遇到困惑和挫折,需要教师及时给予指导和支持。
此外,探索性实验与验证的教学方法需要一定的时间和资源投入,这对于一些资源匮乏的学校来说可能是一个挑战。
为了更好地推广和应用探索性实验与验证的教学方法,我们需要采取一系列的措施。
首先,教育部门可以加大对教师的培训力度,提高他们的实验设计和指导能力。
高中生物教学中探索性实验教学法的运用研究综述摘要:探索性实验是一种利用实验探究的方式进行生物教学的方法。
本文通过文献综述,探究了高中生物教学中探索性实验教学法的运用以及相关研究,旨在总结探索性实验教学法对学生学习的影响以及其在生物教学中的应用价值。
研究表明,探索性实验教学法能够激发学生的学习动机,提高学生的科学素养和实际操作能力,并促进学生的创新思维和探究精神。
因此,探索性实验教学法是一种有效的生物教学方法,应广泛推广应用。
关键词:高中生物教学;探索性实验;教学法;学习动机;创新思维1. 引言高中生物教学的目标是培养学生的科学素养和实践能力。
传统的生物教学方法主要是以教师为中心,传授理论知识为主,学生缺乏主动参与的机会。
而探索性实验作为一种基于学生主动参与和实践探索的教学方法,被广泛应用于高中生物教学中。
本文通过综述探究了探索性实验教学法在高中生物教学中的运用以及相关研究,旨在总结其在学生学习过程中的影响和作用,并探讨其未来的发展趋势。
2. 探索性实验教学法的基本概念探索性实验是指学生在教师的指导下,通过自主设计和实施实验,探索问题、解决问题的过程。
其基本特点包括学生主动参与、自由探索、合作学习以及问题解决等。
探索性实验教学法能够激发学生的学习动机,促进学科知识和实践技能的综合发展。
其主要原则包括具体问题导入、启发性问题设置、实践探究过程、实验结果分析和讨论、知识总结和归纳等。
3. 探索性实验教学法对学生学习的影响3.1 学习动机的提高探索性实验教学法能够提高学生的学习动机,激发学生对生物学习的兴趣。
通过自主设计和实施实验,学生能够亲身参与、实际操作,增强对知识的掌握和理解,培养对生物学习的积极态度。
3.2 科学素养和实践能力的提升探索性实验教学法注重培养学生的科学素养和实践能力。
学生通过实际操作,探索问题、解决问题的过程中,逐渐习得科学思维方法,提高实际操作能力和实验设计能力。
3.3 创新思维和探究精神的培养探索性实验教学法培养学生的创新思维和探究精神。
震l黼糕糕蘸篓l药理学实践教学开辟探索性实验的思考胡靖宇,陈金和,汪晖,武汉生(武汉大学医学院,湖北武汉430071)・69・[摘要】如何提高学生的动手能力?如何培养学生的创新意识?如何指导学生将理论知识融入到实践中,做到学以致用?这是摆在所有医学教育工作者面前的三道难题。
武汉大学医学院药理学系在七年制本硕生中开展的设计性和探索性实验为这些问题的解决开辟了一条蹊径。
通过实践,我们充分体会到开展探索性实验是实现创新人才培养的重要环节,该教学方式值得推广。
[关键词]药理学;创新教育;探索性实验[中图分类号】C,642.0[文献标识码]B[文章编号】1002—1701(20Q5)04—0032—02为积极响应武汉大学提出的“三创教育(创造、创新、创业)”精神,为培养适应经济和社会发展需要的厚基础、宽口径、高素质、强能力的创造、创新、创业型复合型人才,武汉大学医学院药理学系对七年制本硕生开展了药理学探索性实验。
这是药理学系经过多年教学改革后第一次进行的探索性实验教学尝试,也是医学生入校学习以来参加的最有收获的实践教学活动。
在实践过程中,教师和学生都摆脱了传统的教学模式,从单纯的验证性实验转为真正的设计性和探索性实验。
一、注重学生动手能力的培养习惯上人们都会把动手能力归结为实验操作,但经过此次探索性实验,学生们深深体会到,在一个实验中,动手能力的内涵远比实验操作要广泛、复杂得多。
大多数探索性实验都会包括以下几个步骤[1]1:查阅资料,确定实验主题;构想实验方案,并佐之以预备实验确定实验的可行性;实验操作,得出原始结果;分析原始结果,在其基础上归结出研究结论;得出结论。
而在以上各步骤中,动手能力是关键。
那么在实验中,动手能力到底意味着什么呢?我们认为,动手能力是一种综合能力,不仅包含了实验操作能力,还有搜集资料并加以分析筛选的能力,并能通过有限的材料提出建设性构想的能力,能够利用实验结果归纳出有价值的结论并能将此结论整理成文的能力。
科学教育中探索性实验的实施策略引言科学教育是培养学生科学素养和创新能力的重要途径。
而实验则是科学教育中不可或缺的一环。
传统的实验教学往往以教师为中心,学生被动接受知识。
然而,随着教育理念的改变和科技的进步,越来越多的学校开始注重探索性实验的实施。
探索性实验能够激发学生的兴趣和好奇心,培养他们的科学思维和解决问题的能力。
本文将探讨科学教育中探索性实验的实施策略。
一、培养学生的实验思维实验思维是科学教育中的重要组成部分。
学生通过实验能够观察、分析、推理和解决问题,培养他们的科学思维能力。
因此,在实施探索性实验时,教师应注重培养学生的实验思维。
首先,教师可以通过提出问题的方式引导学生进行实验。
例如,在物理实验中,教师可以提出一个问题:“为什么相同质量的物体,从不同高度自由下落,到达地面的时间是相同的?”学生可以通过设计实验来回答这个问题,培养他们的实验思维。
其次,教师可以鼓励学生提出自己的实验方案。
在实验前,教师可以让学生自主思考和设计实验方案,然后与同学们进行讨论和交流。
通过这种方式,学生能够培养创新意识和实验思维。
最后,教师应该注重实验结果的分析和总结。
学生在完成实验后,应该对实验结果进行分析和总结,从而培养他们的科学思维和解决问题的能力。
教师可以引导学生思考实验结果的原因,并与理论知识进行联系。
二、创设良好的实验环境良好的实验环境对于探索性实验的实施至关重要。
学生需要一个安全、舒适和鼓励创新的实验环境,以便他们能够积极参与实验活动。
首先,学校和实验室应该提供必要的实验设备和材料。
实验设备和材料的质量和数量直接影响学生的实验体验和实验结果。
因此,学校和实验室应该投入足够的资源,确保学生能够有充分的实验设备和材料。
其次,学校和实验室应该注重实验安全。
实验活动中存在一定的风险,因此学校和实验室应该建立完善的实验安全制度和规范,确保学生的人身安全。
最后,教师应该鼓励学生在实验中展现创新和探索精神。
学生在实验中可能会遇到各种问题和困难,教师应该鼓励他们尝试不同的方法和思路,培养他们的创新和探索能力。
探索性实验的思考“创新是一个民族的灵魂”,在知识经济的社会中人的最重要的素质是创新能力。
而物理是一门以观察和实验为基础的学科,物理规律的发现和物理理论的建立都必须以严格的物理实验为基础,并受到实验的检验。
因此在物理教学中,尤其是在实验教学中,通过实验激发学生的求知欲望,培养学生的能力,发展智力,特别在培养学生的观察能力、动手能力、创造能力、发散性思维及发挥个性、提高学生的整体素质方面有独特的作用。
但是传统包办式的实验教学不利于学生创新能力的培养,探索性实验作为近年来崭露头角的一种新型实验,它在激发学生学习兴趣、训练动手操作能力,特别是在培养学生创造性思维能力方面有着很好的作用。
我们对探索性实验的定义是:由教师给出实验课题,提供实验器材,提出实验要求,让学生自己拟定实验方案,制订实验步骤,独立地通过实验的观测和分析去探索研究,从而发现“新”的物理现象,并通过建立物理模型来解释实验现象,总结出他们原来并不知道的规律性认识的实验。
探索性实验作为物理实验的一种形式,它既有别于测定性实验,又有别于一般的验证实验。
探索性实验的目的在于使学生获得物理实验研究方法的训练,让学生接触探索、发明、发现的过程和方法。
在探索发现的过程中,发展学生理性的、批判的思想方法,体验学者研究的苦衷和愉悦,培养他们的发现、探究能力。
而要达到这种目的,首先要求教师树立正确会设计的指导思想。
那么,探索性实验的设计应该该具备什么样的指导思想呢?瑞士心理学家皮亚杰的发生认识论理论可以给我们以很好的启示皮亚杰认为,人的行为具有一种定向性平衡。
本来处于平衡状态的图式,由于人与事物的相互作用而破坏了平衡状态,出现了不平衡,为此,人再进行反应又恢复平衡,这种重新达到平衡状态的心理反应过程,称为平衡化。
平衡化又可分为同化和顺应两种形式。
同化是主体面临新的情境时,总是将新的知觉要素或刺激整合到原有的图式中,引起主体原有认知结构量的变化,以加强和丰富主体的动作;而当主体的图式不能同化客体时,主体只有改变原有图式或建立新的图式,引起主体认知结构发生质变才能适应或容纳新的刺激,这叫顺应。
正是在同化、顺应的交替转换过程中,新的认识不断整合为更高级复杂的认知结构。
学生的心理发展,就是这种认知结构从平衡到不平衡再到新的平衡的过程。
皮亚杰认为,引起儿童认知上的冲突,引起最佳或最大限度的不平衡,才能激发儿童的求知欲和好奇心。
按照他的平衡学说,冲突是认知结构重新组织和随后发展的基础。
探索性物理实验作为学生的一种积极主动的认识建构手段,其目的和作用不仅仅只是作为一般的建构手段,而是作为学生建构逻辑结构的手段。
要达到这种目的,就要使学生在进行探索性实验时发生认知冲突。
这要求探索性实验设计首先要足够“新颖”。
正是这种“新颖”的刺激,才会激发学生对探索的兴趣,才能引起学生探索的欲望,才使得它与主体原有的“定势”相矛盾、相对立,才能产生认识上的不协调和冲突。
比如,如果设计“测定没有系统误差存在时干电池的电动势和内电阻”的实验,要求学生自己设计电路、得出数据,并求出没有系统误差存在时电池的电动势与内电阻,就比高中教材上的实验“新颖”。
那么,设计的“新颖”要达到什么程度呢?这涉及一个“度”的问题,太弱的刺激由于不能引起认知上的不平衡,因而也就不能引起同化和顺应。
相反,如果外部刺激超过主体认知结构同化的范围,那么同化和顺应都无法进行,主体的反应也无从谈起。
这正如皮亚杰所说的那样:“一个人既不注意太熟悉的东西,因为已经司空见惯了,他也不注意太不熟悉的东西,因为和他图式中的任何东西都没有联系。
”为了引起学生认知上的冲突,引起最佳或最大限度的不平衡,探索性实验的设计还要遵循“适度”原则。
“适度”是指设计既要与学生已有的知识经验有一定联系,同时又要有一定的难度。
这样的设计如同树上的果子一样,学生必须“跳一跳”才能摘下来,这样就最大限度地激发了学生的求知欲和好奇心。
当他们依靠已有的知识解决了一个新问题时,往往会在紧张的智力劳动之后带来精神上的满足。
这种求知欲满足后,又会产生新的刺激,激励他们进一步去探索新的课题,从而转化为学习上的一种内驱力。
概括以上两个方面可知,探索性实验的设计指导思想应该是“新颖、适度”。
探索性实验的涵义及相关理念1.探索性实验的程序探索性实验要求学生灵活、综合地运用所学的物理以及相关学科的知识和技能,完成如下的程序。
一是准备、设计阶段:查阅资料,设计实验方案,选配实验仪器,拟定实验步骤;二是实验阶段:正确调节和使用仪器,观察现象,测量数据,思考和分析问题;三是小结阶段:可以以课题论文形式提交实验结果,也可以进行口头形式的交流讨论。
2.探索性实验选题的原则探索性实验选题的原则,一般不要求突出实验内容的复杂性,课题只给出实验目的和要求,由学生根据目的要求去查阅资料,独立制订实验方案。
提出分析解决问题的设想,然后在教师的指导下独立去解决,最后写出实验报告。
3.探索性实验分类(1)从形式上可分为两种类型:第一,给定某种仪器设备,要求完成某一物理量的测定或某一物理现象的观察研究。
课本中一些“做一做’’栏目中介绍的小实验,有些就是这种类型的设计性实验。
如《平抛物体运动》中的“用尺测量玩具手枪子弹射出时的速度”。
又如在“显示微小形变”小实验中,变换一下问题方式就可以成为此类设计性实验,可以提出问题:“给你一个大玻璃瓶,你如何通过实验来显示微小变形?”第二,只提测量要求,不限实验方法和所用仪器,完成某一物理量的测量任务。
(2)从内容上可以分为三种类型:第一,测量某一物理量的课题,如“怎样测量半圆柱形下玻璃砖的折射率”,由学生设计实验方案;第二,探讨研究和应用的课题,如“太阳能电池的应用”,由学生阅读相关材料后,对工作原理和应用前景进行了解分析;第三,研究测量方法的课题,要求设计一种实用的方法。
例如,在用伏安法测电阻后,可以提出:“一位无线电修理工手边有最大阻值为50Ω的滑动变阻器R0和未知电阻Rx各一只,除用伏安法测量外,还有哪些方法能测出它的大小(器材自选)”的研究课题,让学生根据课题要求,设计出多种测量方法。
一、教学案例实验课题:重力加速度的测定1.课题的提出重力加速度是物理学中最重要的常数之一,它在高中的物理学习章节里大量频繁出现,其数值的测定方法很多,有些方法在物理学发展史乃至在科学史上有重要的价值。
请同学们根据所学知识以及了解的知识设计一种可行的实验方案。
涉及到重力加速度的知识点很多。
静力学中的重力,运动学中的匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动等;在动力学中的牛顿运动定律,超重、失重、力的平衡、匀速圆周运动、万有引力定律、机械能守恒定律等;在电学、原子物理中带动粒子的受力也涉及到重力加速度。
2.探索实验的要求(1)学生分为若干实验小组,根据所学知识作为实验原理,可以找到多种测量方法,但至少选择一种以上你认为切实可行的实验,进行具体详尽的方案设计。
包含确定实验原理,选配实验器材,拟定实验步骤,提示重要操作事项等。
(2)正确调节和使用仪器,观察现象,测量数据,思考和分析问题。
(3)提交实验结果,对所设计方案在实验中出现偏差或误差的原因进行分析,注意实验的可行性和实验价值的分析评估。
3.探索实验的互动和帮助(1)从方案设计到实验过程到总结,学生以自主完成为主,疑惑较大时,师生间可以讨论,教师可给予适当指导。
(2)开放实验室,实验室可以提供学生较熟悉的一些仪器,如秒表、光电计时装置、打点计时器、电火花计时器、单摆装置等。
4.探索实验的思考(1)对各小组的设计方案及实验结果进行对比分析,从实验的新颖性、可行性、实用性、先进性设计方法的价值等方面作对比,相互间作出评价。
(2)查阅资料,了解一种比较精确的测定重力的加速度方法——凯特摆测量法,思考其设计思想在科学史上有何重要价值。
二、教学思考1.本案例课题极富开放性和挑战性。
设计方案时,要求学生提出尽可能多的设想,再根据时间和条件,实践一、二种方案,有的实验无条件进行,也可以提出各种新的设想,这是创新思维训练的有效模式。
由于课题较熟悉,要设计一个方案并不难,难就难在设计一个好方案,好方案就好在测量方法新颖、准确可行上。
在研究此课题中学生根据所学知识,设计出不少方案,如自由落体(s=1/2gt2),物体由静止在斜面滑下的方法[s=1/2at2=1/2(gsinθ-ug)t2],单摆法,力的平衡(弹簧拉力F=G=mg);带电粒子在匀强电场平行板电容器中平衡(mg=qu/d)等方法,仅是自由落体的方法,也有不同的方案,如通过光电门装置来测物体下落时间的,也有通过打点计时器所打的纸带来计算g。
同一方案,为了更准确测量,都有不同的测量方法。
2.设计中的反思促使创新意识转化为创新能力。
书面知识和实际操作之间存在巨大差异,想到一套好的思路并不等于有了实际操作的可行性。
因此应鼓励学生在探索实验中不断对比、反思、借鉴,通过对测量手段的优化创新来提高实验的可行性。
如有不少学生在方案中采用多次测量或图表的方法来减少偏差和误差,正确使用较好的仪器,如光电计时装置、电火花计时器等来保证测量的准确度。
为了启迪学生设计实验创新思维方向案例中提供“凯特摆”的设计作为学习典范,就是让学生在反思中学习凯特摆的创新设计思想,凯特利用物理摆的共轭点避免和减少某些不易测量的物理量对实验结果的影响,提高实验的精度,充分体现了创新设计思想的重要价值和魅力。
总的来说,开展探索性实验,拓展实验教学的新构想,随着新课改实验的推广,必将在中学物理实验教学中占有越来越重要的位置,成为培养学生创新能力的有效教学模式。