实验是最具数学学科特色的教学内容,同时实验也是中学生进行数学知识和规律探究的重要载体,这么,我们的实验教学怎样有效举办呢?由于化学课时紧任务重,所以有好多老师才能不做实验就不做实验,或则以讲实验来取代做实验,笔者觉得这样的做法都是不可取的,我们不仅仅要做实验,还要渗透创新的意识.新课标在学校化学实验室资源的开发方面明晰指明:“除专门配置的实验器材之外,应提倡师生借助身边的物品和材料进行化学实验.”这一理念对中学化学的实验教学提出了更高的要求:班主任要在教学实践中借助触手可及的技术和经验来进行实验的创新与开发.这么,创新实验的相关操作该怎样来进行呢?笔者觉得可以从以下三点来找寻思路.
1依托身边的新兴技术,提高实验检测的简易性和准度
现代科技的发展堪称是日新月异,在为我们的日常生产提供了好多便利的同时,也给数学教学的实验设计带来好多新鲜的思路.新兴技术应用于实验的结果,无论是现象的直观性、操作的简便性亦或结果的精确性都不是传统实验操作所能比拟的.虽然,技术的革新也充分反映在教材的实验设计上.
比如,往年物体运动规律的探究,通常要用到电磁打点计时器打出纸带,这一设备须要繁杂的电路联接,实验过程中振针与纸带间的磨擦还给物体的运动带来了额外的阻力;后来技术的改进带来了电火花计时器,它的工作电流就是220V,属于即插即用,无需电路联接,但是其通过脉冲放电的方法令墨盒纸盘上的墨盒发生挥发,因而在纸带上留下印记,因而避开了振针与纸带的直接接触所带来的磨擦;而且电火花计时器的使用还是未能防止纸带与限位孔之间的磨擦,物体运动特性的剖析以及加速度的求解还是要对纸带进行较为繁琐的数据剖析,实验设备的进一步优化就是光电门的使用,它通过计量出遮光板遮住光路的时间,从而确认物体的速率,对时间的检测全部由电子设备来完成,数据运算量减少了好多,并且彻底杜绝检测仪器与实体的互相接触,因而不会给物体的运动带来额外的干扰.
不仅教材中所给实验器材随着技术的进步而不断创新外,我们班主任还应当从技术的发展出发,将技术创新的相关思路领到实验教学中来,推动着班主任思索怎么自主开发实验教具.
比如,超级电容的出现,如今电容值达到100F的电容在天猫、京东等网购平台可轻松买到,班主任将其用来,直接用于电容器原理的教学,其演示疗效远好于小容量的电容;据悉还可以对其充电后,将其作为临时电源用于研究安培力等实验,疗效也很不错,但是电容器的充放电过程不涉及到物理反应,是一种彻底的环保型电源,但是充电速率极快,使用寿命长,并能多次使用,性价比极高.
2立足中学生的生活,开发自制实验教具
基于“从生活迈向数学,再由化学迈向生活”的新课程数学教育理念,如今好多班主任愈发注重于依托于中学生的生活经验,创设化学情景,引导中学生认识和学习数学知识,这一操作手法也一样可以运用于实验教具自制的过程中.班主任从中学生的生活场景出发,将中学生生活中的常见物品改导致实验教具,中学生会愈加形象而具体地理解班主任所授的相关知识,再者,通过这种实验,中学生都会更为直观地体验到学有所用的亲切感.
早在上个世纪的80年代,黄恕伯老师在对加速度的教学设计进行改进和创新的时侯,就从生活经验中找寻创新的灵感来设计实验教具.按照黄老师相关文献的叙述,是“马路上飞驰而过的救护车”给黄老师的思维带来了打动:“救护车为了能导致路人的及时警觉和避让,以清脆的警报声和闪动的灯光给人触觉和视觉上的双重剌激.”从这个现象出发,思索“是否在实验中,以试听同步的方式将加速度演示下来,给中学生愈发直观而强烈的体会呢?”“这样做有没有哪些教育学、心理学的根据呢?”黄老师还进一步从心理学的相关资料中发觉,人耳对声音频度的敏感度远远小于视觉对厚度变化的敏感程度.按照这一特性,黄老师设计了一个演示实验,着重于让中学生通过愈发敏感的触觉来体会加速度的存在.实验事先打算好一段两米左右的磁带,在磁带上录好一个不变的乐音.将这段磁带联接在沿坡面下降的货车后方,而且穿过固定在斜面上的放音盘片上,将盘片接上电源以及音响,这样,当货车从左端滑下时才会拖动磁带,致使放音设备放出声音,并且由于货车对磁带的加速拖动,音箱中声音的响度也会变高.假如要通过视觉在化学情景中了解加速度这个概念,就除了要观察到货车速率的推进,更要听到货车速率降低的快慢;而倘若让人更为敏锐的脏器――耳朵来完成这项任务,就更为直观了.其实中学生会主动地先在触觉的体验下自发建立加速度的概念,班主任再引导她们将视觉和触觉相结合,把触觉上的体会迁移到视觉上,多渠道地认知化学概念,则更便于中学生的理解和把握.这样教学,中学生除了能很轻松地辨析“速度大”和“速度变化得快”的不同含意,甚至还可以结合触觉和视觉的综合感知来理解“加速度渐渐减少的加速运动”等更为复杂的运动类型.这些依托中学生所熟知的生活情景自制化学实验教具的形式,很值得我们的借鉴.
笔者也在教学过程中进行过类似的尝试.例如由婴儿的静电屏蔽服得到灵感,将手机置于金属袋子中,给中学生演示静电屏蔽的原理;从手机频闪拍照的功能得到思路,用频闪拍照技术来研究通常化的匀变速直线运动、自由落体运动和平抛运动.中学生看见自己手边的器材都能演示出如今生动而又饱含理智思维的实验,感到激动之余,课后也纷纷自我动手着手实验,这一点让笔者也很是沮丧.
3改建现有实验思路,提升中学生对实验现象和结果的认识
好多传统的实验思路因为设计原理的局限,可能在实际教学过程中是不实用的,除了达不到预期的疗效高中物理实验创新教具,甚至可能给中学生的认识带来欺骗.对这种实验,班主任勿必要挣开传统实验设计框架的禁锢,敢于创新,对实验进行整修,使其能更好地为我们的教学活动服务.
比如,选修一“探究加速度与力、质量的关系”这一实验的设计思路中,有关货车拉力的获取,传统的实验操作思路中,都是以两侧所悬重物的重力来取代,这或许存在着科学性上的错误:货车在被重物拖动的过程中实现加速的同时,重物自身也在发生加速运动,则重物处于失重状态,绳子上的拉力要大于重物的重力.其实,班主任在课堂上会预先补充说明:这儿的取代是近似化的处理.并且这一个实验置于《牛顿运动定理》这一章的第二节,摆在牛顿第二定理之前,相关说明都是惨白无力的,它给了中学生一个错误的前概念,而这个前概念在中学生后续联接体问题处理时带来十分严重的干扰.因而,班主任在实际教学时,要敢于对传统实验进行革新:在联接货车和重物的细线中段接入一个微型的数显型力传感,直接将这个拉力读出高中物理实验创新教具,则能完全回避原有思路的负面影响.或则不回避这儿存在的实验偏差和中学生一起做实验,描点连图,发觉规律在F(mg)比较小的时侯a与F成反比,在F(mg)比较大的时侯a与F不成反比,从而抛出“m较小”这个实验的前提条件,等学到牛顿第二定理在对这个条件进行丰富和理论阐述.
改建现有的实验思路,还包括实验观念的创新,尤其是演示实验要改变班主任讲中学生看的传统做法,让中学生多参与,提升中学生直接经验的获得率.
比如:在“楞次定理”一节教学中涉及到演示实验,笔者觉得完全可以放手让中学生自主探究,班主任边讲边提出问题引导,让中学生自己做、观察记录电压方向与电压表表针偏转方向的关系,原线圈的电压方向与吸铁石运动方向的关系,重复进行.最后,引导中学生讨论、探究、对比,总结得出感生电压所造成的磁场方向与吸铁石运动方向的关系,让中学生用科学的语言进行描述,并解释所观察到的现象,因而顺理成章地写出“楞次定理”,从而得到具象的经验.
由此可见,化学实验的创新并不难,我们欠缺的是突破墨守成规的勇气,当思路扭转过来然后我们每越过的一小步,都能结出丰硕的创新之果.班主任灵活选料、巧妙设计实验教具,并将它们有机地融入中学数学的教学实践中.这除了有助于中学生数学思维品质的提高,更能让中学生发觉化学实验的客体竟与自己的生活这么接近,她们的心灵会遭到强烈的惊艳,学习激情会为此而被进一步燃起.相应的,我们的数学教学效率会为此而被更大程度的提升.