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自制教具,立足课堂,提高实验教学的有效性

更新时间 2016年11月25日 15:31
 

——《农村初中利用自制教具提高理化实验教学有效性的研究》实验体会与实践

卓梅云

201310月笔者申报了省级课题《农村初中利用自制教具提高理化实验教学有效性的研究》,成功立项。经过几年的努力,该课题现已成功结题。下面谈谈在这两年当中,课题组是如何结合自身教学实际开展课题研究的。 芦溪县南坑镇中学是一所典型的农村中学,实验教学仪器配套不足且受应试教育的影响,学校、教师、学生对实验重要性的认识不够,严重影响了实验教学的有效性。针对该校的实际状况,课题组开展了一系列的调查。通过调查,笔者发现导致本校农村初中理化实验教学效率较低的主要原因有:

1.学校领导和教师没有充分认识实验教学在实施素质教育中的重要意义,在片面追求中考升学率的情况下,只重视理论知识而忽略了学生动手能力、观察能力、实践能力和创新能力的培养以及物理实验教学中的科学方法的训练。“课上讲实验,试前背实验”的现象在初中实验教学中还广泛存在。   

2.由于教育经费的不足,实验器材配备不齐,实验器材陈旧,课堂实验无法正常进行。

3.学生实验开出率低,教学模式单一,教学方式呆板。  

4.不重视课外创新性实验的开设,实验数量少且实验缺乏趣味性。

5.学生缺乏对物理、化学实验的兴趣。物理、化学都是以实验为基础的学科,实验贯穿整个物理化学教学的始终,其中许多概念、原理、规律都是由实验得出的,因此实验教学是物理、化学重要的组成部分。在初中理化课堂教学中改进或补充实验,整合信息技术,优化初中理化实验教学,从而充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位,最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性,使学生的注意力,观察、思维、理解能力,实验操作能力都得到初步的锻炼。

为提高实验教学的有效性,笔者将课题设计成以下三步走的路线:1.自制教具,改进实验;2.改变观念,开足实验课;3.创新教学方式,提高学生趣。

围绕上述这条路线,几年来,课题组立足课堂,针对提高实验教学有效性的策略进行了以下几方面的探索:   

1.研读课标和教材对教材上的实验进行分析、归纳,将可以改进的实验进行改进,对缺少的器材进行自制。课题成员统计了人民教育出版社20126月出版的义务教育课程标准实验教科书—物理八年级上下册和九年级全册这三本教科书中所涉及的最基本的87个实验,其中用厂制的仪器进行实验的有36个,约占实验总数的41%;可用自制教具来进行实验的有33个,约占实验总数的38%,其余的是不需经过加工、制作就可直接利用生活中常见材料来进行探究或演示的小实验。新课标指出我们要从生活走向物理,使实验器材生活化。物理、化学自制教具可以利用身边的废旧材料,自己动手研制,将实验器材生活化,使学生可以清楚地了解自制教具的结构和工作原理,加深对物理、化学知识的掌握和运用,培养学生的动手实践能力和创新意识,从而激发学生学习物理、化学的兴趣,得以提高实验教学效果。

为了让师生更好地进行教具自制,课题组成员开展了几次自制教具讲座,让师生了解自制教具的思路:首先根据具体教学内容及其要求,先确定教具设计的主题,并设想其所要达到的目的和效果,然后对所选主题进行构思、设计,确定制作的方案。其次,根据教具制作的各项技术性能要求,来选取材料和确定教具的尺寸,制作出教具的最初模型。第三,分析和检查教具模型是否达到了设计标准,有无科学错误,再经过必要的改进和精细的加工,直到最终定型。通过教具的自制,弥补了实验器材不足造成的困难。

2.对初中物理实验进行改进

义务教育人教版初中物理教材在实验设计方面很有特色,但也不可能是尽善尽美。在教学实践中,课题组根据教学环境、学生素质、实验设备、自然条件等因素,对教材中的一些实验作了改进,使实验更加合理、直观和容易操作。例如人教版八年级下册第八章第一节“牛顿第一定律”(P17 )“阻力对运动的影响”的探究实验,学生按教材的做法进行实验存在以下不足:学生由于没有调好斜面坡度,小车在下滑到平面上时,可能板的长度不够;用毛巾作表面,则不能很好地与平面粘合在一起,易出现起皱现象,影响运动的距离;实验要分三次进行,浪费时间,实验效果不能一次就观察出来。如果能取三辆相同的小车让它们从斜面的同一高度同时滑下,这样教材上原来要求做三次的实验就可变为一次进行,实验效果对比更明显。怎样才能让三辆小车同时滑下呢,笔者想了很多方法,效果都不好。笔者拿着小车左看右看,忽然眼前一亮,小车是铁制的,如果分别用电磁铁(三个电磁铁并联,用一个干路开关控制)吸住,断电后电磁铁无磁性吸不住小车,三辆小车不就同时下滑了吗,说干就干,笔者将一个木架分为三层,每层为相同的木板,在第一层木板铺上棉布,第二层木板铺上毛巾。棉布和毛巾用图钉固定在木板上。实验前,闭合开关,让三辆小车被电磁铁吸引住,处于斜面的同一高度。断开开关,三辆小车从斜面上同时滑下。三辆小车同时到达水平面后,分在毛巾、棉布、木板上运动。可观察到三小车运动的距离不一样。由此得出结论:平面越光滑,小车运动的距离越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢。通过这样的改进,实验的可见度大大提高了。

3.教师做好功课,加强实验教学

 (1)研析教材,在课前准备上下功夫教师在实验课前做好充分的准备,肯花时间精心钻研教材,做到心中有实验,全面而系统地掌握知识的内在联系。抓住实验课的教学目标,抓准实验重点和实验难点,结合自己学校学生的实际情况,进行实验的再处理,对实验内容做适当的补充、拓展。例如:利用铅笔就能很好地进行实验的再处理,对实验内容做适当的补充、拓展。两手指压住一端削尖的铅笔两端,可验证压强与受力面积的关系;手压铅笔,手指感到疼痛,可验证力的作用是相互的;手握铅笔,使之竖直静止,可验证摩擦力存在说明二力平衡。

 (2)研读学生,在课中引导上做文章

学生是提高初中物理实验课教学有效性的最活跃的因素。一个班级里学生的差异是客观存在的,有基础的好坏,实验能力的强弱,思维是否活跃,情感、想象力是否丰富等。为了获得初中物理实验课教学的有效性,教师应注重研读学生,清楚地掌握每一个学生的特点,在课堂上加以正确的引导,激发学生的实验兴趣,使每一个学生通过实验能够有所得。如:在探究影响电磁铁磁性强弱的因素前,先安排一个学生自制电磁铁的活动,提供给每一小组的导线的长度、铁钉的粗细长度、电池节数尽量做到不一样。这样学生在用自制的电磁铁做实验时发现吸引的大头针的数量不一样,有的只能吸一两个大头针,学生自然会想知道原因,这就为探究影响电磁铁磁性强弱的因素埋下铺垫。学生用自制电磁铁吸引大头针时,通过小组间比较一下吸引大头针的多少,再比较器材的区别,学生就能想到影响电磁铁磁性强弱的因素。尽量让学生自己去发现问题,解决问题。让学生在老师创造性的“导演”“设计”“协助”“引导”下进行自主实验,让学生自己体验学习,带着问题富有独特个性化地去学习。    

(3)加强小制作,在课后拓展上创新

新教材安排了一些小制作、小实验,如做土电话、用易拉罐做小孔成像等等,都有意加强了对学生动手能力的训练,充分利用这一资源,鼓励学生自己独立完成,特别鼓励学生用身边的废弃物做实验,让空矿泉水瓶、废纸、小蜡烛头都能废物利用,使学生感到物理并不神秘,也不深奥,很贴近生活,从而更加喜爱物理,愿学物理。

在学了“浮力”后,研究浮力产生的原因。有的学生制作了“浮力产生的原因演示器”:用废弃的矿泉水瓶,将瓶底切除,取下瓶盖,倒立矿泉水瓶,把乒乓球放到瓶里“堵住”瓶口,向里边加水,乒乓球没浮起来。同学们议论纷纷,跃跃欲试,结果上来的学生仍没使乒乓球浮起来。把矿泉水瓶盖盖上,结果乒乓球一下就目了起来,露出水面。   

 4.通过多种途径,提高学生实验的兴趣

爱因斯坦说过,兴趣是最好的老师。由此可见,兴趣是培养多种能力的前提。学生对学习产生了兴趣,就会积极主动地去学习。在实验教学中,让学生变“要我学”为“我要学”,变“苦学”为“乐学”是非常重要的。

 (1)把握好每节课的开头,激发学生对实验的兴趣

引人入胜的开头,是教学成功的一半。在教学中如果能根据教材的特点和学生的心理特征精心设计一堂课的开头,能激发学生浓厚的兴趣,如介绍大气压强时,取一只普通的平口玻璃杯,注满水后用纸板盖住,再倒置,水、纸板均被封住,一下子就可以吸引学生的注意力,激发起搞清问题究竟的欲望。

(2)通过有趣味的物理实验演示,激发学生的好奇心理,激发他们思索的欲望

例如:探究“流体的流动速度与压强的关系”一课,同学们的桌子上有乒乓球两个、小木条两根、饮料吸管一支、大号注射器一支、装满水的水槽一个、两只塑料小船、一杯水、一根中间切开(未断)折成直角的饮料吸管,两张纸等器材。自由选择器材,做一到二组实验。实验提示,我们可以用嘴吹气产生气流,用注射器喷射水产生水流,通过一些物体的运动状况来分析判断压强大小的变化。

学生可能有4种方案:

①把两个乒乓球放在两根小木条上,相对靠近一些,用一支饮料吸管向它们中间吹气,两个乒乓球互相靠近。

②选择在两张纸中间吹气,结果看到两张纸不但没有

被吹开反而向中间靠近。

③选择大号注射器一支,装满水的水槽一个,两只塑料小船,作为实验器材,用注射器向漂浮在水面上的两只小船间喷射水流,可观察到两只船向中间靠近。   

 ④把一根中间切开(未断)折成直角的饮料吸管,一端插入水中,向管中间吹气,可看到水雾从切口处喷出。我们认为管中间被我们吹气,因此切口处压力变小,底下的大气压就会产生一个力把水往中间压。

当然,在实验过程中,学生会碰到很多问题,教师可以进一步引导在实验过程中如何解决所碰到的问题。经过师生讨论,最后得出结论:流体在流速大的地方压强反而小,在流速小的地方压强反而大。这样就会使学生对这节课感兴趣,印象深,易理解,记得牢。

 (3)用具有出乎学生意料之外的实验,激发学生的学习兴趣

人类的兴趣与好奇心紧密相联。培养好奇心的关键在于使新信息的刺激出乎学生已有的“认知结构”之外,即出乎学生的意料之外。例如,在讲授机械能守恒定律时,可用一个单摆来做实验。先将摆球拉个较大的角度使之贴近眼睛,人站着不动,然后放手,使单摆摆动起来。很多学生都替老师担心,生怕摆球会碰到老师的眼睛。实验结果却出乎学生的意料之外。通过实验,把学生的注意力集中起来,为下一步解决“为什么”作好准备。

5.课题研究成果与推广

本课题经过几年的研究,取得了学生发展、教师发展的实效。

 (1)制作了一批简单、廉价、实用的教具和学具,并对教材提供的一些实验进行了改进。

         (2)学生的成绩进步显著。2015年九年级王栋梁制作的“应急笔套”、肖艳制作的“简易投影仪”获省青少年科技创新大赛二等奖后,他们的学习动力明显增加,最终都考入

了重点高中。

 (3)课题组成员的教育教学水平得到了提升。

         (4)课题组开发了一系列校本教材。课题组研究的公开课的课件都已录成光盘,教案、论文、课题研究的理论材料、学生成果都已经汇编成册,成为校本教材,特另别是《农村初中利用自制教具提高理化实验教学有效性的研究—自制教具使用说明书篇》《农村初中利用自制教具提高理化实验教学有效性的研究之实验改进创新设计篇》,对于农村初中理化教师教学教研很有借鉴作用,具有普遍推广的意义。

         (5)课题的开展对社会影响良好。通过在学校内开展自制教具比赛,承担市县级的公开课,参加教研室组织的教学比武等与课题相关的展示活动,扩大了本课题在本地区的影响力,使本课题的研究成果适用范围更广。笔者的自制教具《会爬坡的易拉罐—动能和势能转化器》说课,作为实验教学优秀案例参加了在成都举行的首届全国中小学实验教学优秀案例展演,并获得评委们的一致好评。

总之,课题研究和课堂教学是密切相关、不可分割的,只有使课题研究和课堂教学有机结合,才能互相促进,最终达到提高教学质量,促进学生发展的目的。

 (作者单位:江西省芦溪县南坑镇中学)

(本文发表在《江西教育·教研版》2016年第6)



 
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