對(duì)一個(gè)初中物理探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的評(píng)析

1、對(duì)一個(gè)初中物理探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的評(píng)析摘要：物理探究實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中占有重要的地位，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性對(duì)學(xué)生物理概念的構(gòu)建和規(guī)律總結(jié)有重要影響，因此實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與器材的選擇及數(shù)據(jù)收集至關(guān)重要，下文是筆者在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考及改進(jìn)，供同仁們參考。關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn);設(shè)計(jì);思考一、物理實(shí)驗(yàn)是研究物理現(xiàn)象和規(guī)律的重要方法自從“近代物理學(xué)之父伽利略創(chuàng)立了實(shí)驗(yàn)方法論即以實(shí)驗(yàn)為主、數(shù)學(xué)和演繹相結(jié)合的方法以來(lái)，觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)成了研究物理現(xiàn)象和規(guī)律的重要方法與手段。實(shí)驗(yàn)方法確實(shí)立和實(shí)現(xiàn)，才使科學(xué)從哲學(xué)中脫離出來(lái)，擺脫依托亞里士多德的思辨為主、單純觀(guān)察為輔的階段，走上獨(dú)立開(kāi)展的學(xué)問(wèn)道路。物理實(shí)驗(yàn)是人為控制

2、條件下促使物理現(xiàn)象發(fā)生和變化的實(shí)驗(yàn)，它有助于人們重復(fù)觀(guān)察現(xiàn)象的發(fā)生和開(kāi)展，研究其變化規(guī)律，促進(jìn)人們對(duì)自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和規(guī)律的利用。初中階段學(xué)生具有好奇心、求知欲望強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)象的觀(guān)察感興趣，教學(xué)中教師多提供實(shí)驗(yàn)和觀(guān)察的時(shí)機(jī)，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣及信心，同時(shí)也是提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。二、探究實(shí)驗(yàn)案例以?探究物質(zhì)的密度?一節(jié)課中的探究物體的質(zhì)量與體積關(guān)系為例八年級(jí)物理上冊(cè)粵教滬科版，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果是引入物質(zhì)密度概念的關(guān)鍵，具有舉足輕重的作用。一教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1.取兩塊形狀規(guī)那么但體積不同的木塊，用天平和直尺分別測(cè)出它們的質(zhì)量和體積。2.取兩塊體積不同的實(shí)心鐵塊，用天平和量筒

3、把它們的質(zhì)量和體積分別測(cè)量出來(lái)。優(yōu)點(diǎn)：分別用不同的方法測(cè)量物體的體積，拓展了學(xué)生測(cè)量物體體積的思維視角，用天平稱(chēng)物體的質(zhì)量穩(wěn)固了天平的使用方法。缺點(diǎn)：在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，首先是直尺測(cè)量形狀規(guī)那么的物體體積誤差比較大，造成兩塊木塊所測(cè)的木塊質(zhì)量與體積之比差異較大，這結(jié)果不利于物質(zhì)的密度特性概念的引出。其次是目前學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中很難找到體積不同的實(shí)心鐵塊。三是同一種物質(zhì)只測(cè)兩組數(shù)據(jù)，所得結(jié)論不夠嚴(yán)密。二教學(xué)實(shí)踐中一些教師對(duì)此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)在一次縣級(jí)新五屆教師教學(xué)技能比賽中發(fā)現(xiàn)，對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)兩位教師有不同的設(shè)計(jì)方法：甲教師實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1.提供器材：天平、量筒、燒杯、水、銅柱和銅塊、鐵柱和鐵塊、鋁柱和鋁塊，直尺。2

4、.師生共同討論實(shí)驗(yàn)方案：研究對(duì)象分別為銅、鐵、鋁和水四種物質(zhì);討論了物體體積的兩種測(cè)量方法，確定用量筒和水測(cè)體積。3.收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：全班分四大實(shí)驗(yàn)組，每一大組研究一種物質(zhì)的質(zhì)量與體積關(guān)系。4.教師隨機(jī)抽取每一個(gè)大組的一些實(shí)驗(yàn)小組的數(shù)據(jù)如下：5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理如下：6.分析與綜合：教師引導(dǎo)學(xué)生分析表中研究對(duì)象的質(zhì)量與體積之比，發(fā)現(xiàn)只有水是恒定的;其他物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值，由于實(shí)驗(yàn)誤差造成了較大差異。乙教師實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1.提供器材：天平、體積不同而材料相同的木塊假設(shè)干、同體積的同種金屬圓柱假設(shè)干。2.師生共同討論實(shí)驗(yàn)方案：1研究對(duì)象是誰(shuí)？木塊、金屬圓柱2需要測(cè)量哪些物理量？怎樣測(cè)？質(zhì)量、體積，形狀規(guī)

5、那么的物體體積可用刻度尺量或水浴法測(cè)量3通過(guò)描點(diǎn)作圖畫(huà)出m-V圖像，找出物體質(zhì)量與體積的關(guān)系3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集：為節(jié)約時(shí)間，老師提供研究對(duì)象的體積，學(xué)生只要測(cè)出質(zhì)量即可。HJ0.55mm以下圖為教師隨機(jī)抽取的學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組數(shù)據(jù)及圖像：4.整理后的實(shí)驗(yàn)記錄表：5.實(shí)驗(yàn)分析與綜合：1從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的質(zhì)量與體積關(guān)系圖看，物體的質(zhì)量與體積根本成正比。2從表中物體質(zhì)量與體積的比值來(lái)看，同種物質(zhì)的比值根本相同，不同物質(zhì)一般不同。評(píng)析：1兩位老師都對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)器材和方法進(jìn)行了改進(jìn)，都明確該探究實(shí)驗(yàn)結(jié)論對(duì)物質(zhì)密度概念引入的重要作用，也能提供學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集、分析綜合的時(shí)機(jī)，體驗(yàn)物理探究的樂(lè)趣，

6、增強(qiáng)學(xué)習(xí)物理的信心;實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)論也根本能幫助學(xué)生對(duì)密度概念的構(gòu)建。2甲教師的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)由于實(shí)驗(yàn)器材的局限性，每種金屬只能提供兩種樣品，每小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏少，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的支撐力度不夠;另外由于教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)量筒中水位的讀數(shù)指導(dǎo)不到位，學(xué)生測(cè)出物體體積誤差較大，所測(cè)物體的質(zhì)量與體積之比沒(méi)有規(guī)律性，不利于學(xué)生密度概念的建構(gòu)。3乙教師的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)增加了m-V圖像的描繪，給學(xué)生有一個(gè)直觀(guān)的物體質(zhì)量與體積的關(guān)系;但是不要求學(xué)生測(cè)物體的體積，雖然得出了理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)論并節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，但學(xué)生對(duì)所給的相關(guān)體積數(shù)據(jù)是有疑問(wèn)的，缺少真實(shí)性，學(xué)生也少了一次用不同方法測(cè)物體體積的時(shí)機(jī)。三、筆者在教學(xué)實(shí)踐中將實(shí)驗(yàn)設(shè)

7、計(jì)進(jìn)行如下改進(jìn)1.器材選用：天平、量筒100mL、水、銅線(xiàn)、鋁線(xiàn)。銅線(xiàn)用橫截面積為2.5mm2的單股銅導(dǎo)線(xiàn)去皮對(duì)折，三段實(shí)心金屬線(xiàn)的長(zhǎng)度分別為1m、1.5m、2m;鋁線(xiàn)用橫截面積為6mm2的單股鋁導(dǎo)線(xiàn)去皮對(duì)折，三段實(shí)心金屬線(xiàn)的長(zhǎng)度分別為1m、1.5m、2.3m，如下圖。2.用量筒和水分別測(cè)出它們的體積，用天平測(cè)出其質(zhì)量。3.收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：4.分析與綜合，從上表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理想目標(biāo)還是比較接近的，同種物體的質(zhì)量與體積之比根本相同，有利于學(xué)生對(duì)物質(zhì)密度特性的認(rèn)識(shí)，對(duì)于密度概念的引入有水到渠成的成效。以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：1.材料容易找，利用身邊的材料。2.導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)折疊后易放入量筒實(shí)

8、驗(yàn)室中容量大的量筒難找，便于用水浴法測(cè)體積且精度相對(duì)較高，可減小實(shí)驗(yàn)誤差。3.同種物質(zhì)可測(cè)三組數(shù)據(jù)，更容易形成實(shí)驗(yàn)結(jié)論。四、教學(xué)啟示初中物理實(shí)驗(yàn)一般分為測(cè)量工具使用類(lèi)實(shí)驗(yàn)、測(cè)量類(lèi)實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)三類(lèi);探究性實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中占有重要地位和作用，它一般是探究物理現(xiàn)象及變化規(guī)律或物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)，為物理概念的構(gòu)建和物理規(guī)律的總結(jié)奠定根底。為確保教學(xué)中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯或成功，課前必須周密思考與準(zhǔn)備，從實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)器材的選用、實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的明顯度等方面進(jìn)行屢次實(shí)踐演練，找出實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題;課中要適時(shí)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，特別是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集與結(jié)果分析方面加以指導(dǎo);課后對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，為下次教學(xué)改進(jìn)提供參考;在器材選用方面，盡可能利用實(shí)驗(yàn)室中的器材或生活中的材料，多給學(xué)生創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)探究的時(shí)機(jī)，使物理課既有味又有