对于实验情境教学的分组实验课堂模式的替代研究

对 于实验情境教学的分组实验课堂模式的 替代研究

姚嘉诚

广东省怀集中学 526400

摘要：最近学校实验课堂需求激增，学生无法及时安排分组课堂实验，遂研究一种可以一定程度上弥补分组实验不足的教学方法。根据课堂的表现，探究其可行度。

关键字：实验教学，情境化教学

引言：我们常说，物理是实验科学。在高中的物理学习中，物理实验对于学生理解物理概念，应用物理理论起到了举足轻重的作用。同时，物理实验题目在高考中常年占有15分以上的比重。但是，物理的实验教学在实际教学过程中一直存在很大的困难，在农村学校中，学校的实验教学条件不好，实验器材的不足，实验场地的缺乏，实验教师的缺少，导致实验的教学无法真正的保证质量与数量。在本次研究中，核心问题是为了寻找实验教学的替代方案，增强实验教学中的情景构建。寻找实验题的教学讲解中的一种替代方案。

1. 研究方法

本文旨在寻找可以弥补实验条件不足之下的可行替代方案，通过多媒体设备，对实验过程进行情景化演示。多媒体情境演示，相比起实景演示实验，多媒体演示有情境详细，可重复性强，观察性优秀等特点。作为实验题目的情境化讲解，具有得天独厚的优势，本文实验过程中，通过对比三种不同的上课方式，对学生的实验知识能力以及实验题的解决能力进行对比研究。

在研究过程中，我们先分别用分组实验法，多媒体展示法，以及课堂讲授法三种方法分别对3个平均分接近的班级进行差异性授课，然后让他们完成同一道实验题目，比对三种情况下的得分情况以及得分细节，获得三种不同模式的优势与问题。

2. 研究过程

本文通过3个组别对于《验证力的平行四边形定则》

组别1为普通授课组，授课过程无演示实验，主要授课模式为板书讲解，授课内容包含实验目的，实验过程，处理数据以及实验注意事项。

组别2为分组实验组，授课过程有教师演示实验，主要授课模式为先演示讲解，然后分组实验，最后进行分组总结。

组别3为多媒体演示组，授课过程为多媒体演示讲解，中间穿插小组讨论，配套课堂提问，搭建实验情境。最后总结实验注意事项。

授课结束后，次日物理课让学生完成同一道《验证力的平行四边形定则》练习题，统计其得分情况，进行研究对比。

3. 多媒体演示实验过程：

在设计多媒体中，核心思想在于发挥学生的讨论探究能力来弥补操作流程的不足，通过学生的交流与讨论，解决课堂上设计的问题，来达到补充实验情境的能力。

1. 设问：上课开初，先提出两个问题，整节课围绕两个问题来构建整个实验场景。（1）我们要如何验证这个平行四边形定则。（2）实际上我们需要使用什么原理去进行实验？

2. 构思：提出实验方法

3. 设计：提出实验的核心思维与原理：力的等效替代

F1、F2 的共同作用效果应该与F'相同，如果两次拉伸都将橡皮筋拉到同一长度，代表两次作用的效果相同。即等效。

4. 带着问题让学生讨论设计实验：

（1）细绳套有什么作用？

（2）怎么记录力的大小以及方向？

（3）如何保证两次拉伸橡皮筋都能拉到同一形变量？

（4）实验过程中有什么地方值得注意，或者可以改进？

5. 总结学生的实验流程，加以评讲。

（1）第一次拉橡皮筋：.固定橡皮筋，开始第一次拉伸橡皮筋，记录F1、F2的大小以及方向。并画出理论合力F。

提问：①：我应该如何记录F1、F2的大小以及方向？

②：为了保证第二次拉伸的形变量跟第一次一样，我需要做什么？

（2）开始第二次拉伸橡皮筋，记录实际合力F'的大小以及方向。然后将F与F'比较。

提问：①第二次拉伸必须要与第一次的形变量完全一致，为此我需要注意什么？

②在实验中得到了什么结论，二者完全重合吗？为什么？

6. 模拟演示

1. 在木板上铺上实验纸，并将橡皮筋的一头用钉子固定在O点。

2. 然后在另一头的节点上绑上两根细绳套。并套上弹簧测力计。

3. 同时拉扯两个弹簧测力计，让橡皮筋拉伸到一定长度记录节点位置为A，两个弹簧测力计的示数，并在绳的一端记录一个点。

4. 选取合适的比例尺，做力的图示，并以此用平行四边行定则做出合理的图示。得到理论合理F。

5. 重新用一个弹簧测力计拉伸橡皮筋，把橡皮筋节点同样拉到A点，同样记录绳子位置与测力计大小，并做F'的力的图示。

6. 比较发现，二者重叠程度非常的高。

7. 总结回顾：

1. 为什么需要绳套：因为需要记录力的方向

2. 怎么保证形变量一致：第二次拉伸的时候，把节点拉到第一次时记录的A点处

3. 为什么没有完全重叠：因为作图，测量都有误差。

4. 课堂情况

在第一组中，课堂情况师生交流较少，学生大部分时间在抄写笔记与完成例题。整体核心内容由教师讲述，学生讨论不积极。

在第二组中，由于实验由物理老师单人带队完成，实验过程中管理人员较少，课堂进入分组实验过程之后，变得比较混乱，但学生都在积极参与实验，积极操作实验器材。

在第三组中，缺少实验器材，学生的积极程度没有第二组强烈，但讨论环节较多，学生的之间得到充分交流，课件动画详细写实，大部分学生课后表示能想象出实验情境。

5. 练习情况：

课后要求统一要求学生完成以下题目：

例1.在“验证力的平行四边形定则”的实验中

（1）采用的科学方法是___________

A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法

（2）下列是某同学在做该实验的一些看法，其中正确的是___________（填相应的字母）

A．拉橡皮筋的绳线要细长，实验中弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行

B．拉橡皮筋结点到某一位置O时，拉力要适当大些，读数时视线要正对弹簧秤刻度

C．拉橡皮筋结点到某一位置O时，两个弹簧秤之间夹角应取90°，以便于算出合力大小

D．实验中，橡皮筋应该与两个弹簧秤之间夹角的平分线在同一直线上

E.实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮筋另一端拉到O点。

3. 实验中的情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，OB和OC为绳线，O为橡皮筋与绳线的结点，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。图乙中的F与F′ 两力中，方向一定沿AO方向的是___________（选填“F”或“F′ ”）

其统计练习结果如下：

6. 结论分析：

从练习的完成度来看，模拟演示与分组实验仍然存在差距，但差距并不大，在需要对实验情境有清晰认知的第二空，模拟演示仍有不错的表现，表示在模拟情境之下，学生对于实验流程的认识也达到了一定水平，而且在第三空中，因为模拟演示能够完美的展示出实验的情境，相比起分组实验所存在的实验失败的情况下，学生对于细节上的认知更为精确。

在课后的回访调查中，听课的老师表示，对于实验过程的观察十分清晰，能有效清楚的看出整个实验的流程与注意事项，相比起分组实验，课堂秩序更好。

7. 可行性分析：

本研究为为了寻求实验条件受限情况下的一种可行替代方法，模拟演示课堂，对于实验的讲授而且，的确是仍然不比分组实验实操课堂的，但是在条件有限的情况之下，也不失为一种可行的教学方法。但在模拟演示的过程中，对于课件的动态展示要求较高，需要编辑教师拥有一定的多媒体课件编辑基础，所以需要教师进行进一步的多媒体教学学习，提高教学课堂质量。

参考文献：

[1] 刘春梅. 中学物理实验情境教学研究[D]. 湖南师范大学.

[2] 陈岳平. 新课程背景下高中物理分组实验的课堂教学实践研究[J]. 教育教学论坛, 2010(20):3.

[3] 张后坡. 对当前高中物理实验教学思考与探讨[J]. 中学物理, 2014, 32(4):2.

[4] 刘春梅. 中学物理实验情境教学研究[D]. 湖南师范大学.

[5] 张志成, 沈俊. 高中物理"分组实验教学"创新浅论[J]. 数理化学习：高三, 2013(12):1.