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"CIC"高中物理实验课的初步探索———练习使用打点计时器

时间:2015-4-8栏目:物理论文

  "CIC"高中物理实验课的初步探索———练习使用打点计时器
  
  钟云杰
  
  (江苏省常州市北郊高级中学)
  
  摘 要:打点计时器的使用是高中物理实验的重点,从教学设计的角度介绍如何开展一节别开生面的实验课,并首次提出"CIC"高中物理实验课,将之付诸实践并上升为理论成果,尝试为实验教学的发展开辟出新的道路。
  
  关键词:CIC;物理实验;打点计时器
  
  高中物理必修一第一章和第二章包含2个实验,本质上就是练习使用打点计时器。在传统的课堂中,通常采用的方法是讲解打点计时器原理、实验原理和实验步骤、实验注意事项,然后学生实验,处理数据。在这个实验里面,有很多问题困扰着学生很多年,例如,为何要先开电源,再释放小车?为何要用Dx=aT2这样的公式来计算加速度?为何要用逐差法来处理数据?
  
  虽然,传统实验有利于学生完成纸质实验题目,但还是不能够很好地锻炼学生应该具备的实验技能。鉴于传统物理实验课堂的各种弊端,笔者尝试寻找一种新式的实验教学方法,并首次将之实践,然后上升为理论成果——"CIC"式高中物理实验课。"CIC"是三个英文单词的缩写,即合作(Cooperation)、探究(Inquisition)、交流(Communication)的英文首字母缩写。
  
  一、"CIC"高中物理实验课理论基础
  
  著名教育家巴班斯基在20世纪初提出"教学过程最优化"这样的思想,并从一般教学论等层面深刻探讨此问题。他特别强调要在教学中发挥学生的自觉性、积极性和独立性。然而,在实验教学中,这样的要求离不开合作、探究、交流。
  
  合作(Cooperation)是实验顺利进行的根本组织形式。小组合作可以保证照顾到学生的不同需要,能为学生的合作活动和相互监督开辟较大的天地。但是,巴班斯基同时也指出,此种教学组织形式会使个别学生处于消极的状态,懒于思考,他们可能会利用成绩好的学生所取得的成果。探究(Inquisition)是实验完满进行的有效教学方法。
  
  但他同时也指出,要防止夸大探究性和启发性教学方法的作用,因为这些方法没有实在的知识作一定的基础,就不可能顺利的运用。交流(Communication)是实验过程中克服实验过程中一些障碍的必要活动。在所有的社会活动中,交流是基础、是关键。
  
  二、"CIC"高中物理实验课初步探索
  
  为了更好地阐述关于"CIC"式物理课堂的应用,现举例一节实验课。教学对象为常州市北郊高级中学高一(14)班学生,人数47人,随机分成8个组。
  
  【教学目标】
  
  1.练习使用打点计时器,掌握纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。
  
  2.通过实验探究,体验如何从实验研究中获取数据,学会利用公式处理实验数据。
  
  3.知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
  
  4.学生在实验过程中体会团体合作的益处和重要性,尝试解决实验中出现的问题。
  
  教学重点:认识打点计时器。
  
  重点突破:在认识打点计时器之前,先让学生做一个"笔画纸带"的小实验,为认识打点计时器埋下伏笔。
  
  教学难点:学会使用打点计时器。
  
  难点突破:在学会使用打点计时器的过程中,先讲解其原理和使用方法,然后学生第一次使用打点计时器做实验,拍下5个组的实验过程,立即拷贝到电脑里面,反馈给学生,让学生发现实验操作中出现的问题。此时,第二次使用打点计时器做实验,巩固打点计时器的使用。
  
  教学素材:五个相机,数据线,铅笔,纸带,打点计时器,小车,轨道,重物,细线。
  
  【引入课题】
  
  展示苹果下落图片。
  
  【提问】
  
  问题1:苹果做什么运动?
  
  问题2:描述运动的物理量有哪些?
  
  问题3:哪些物理量更容易观察并测量?
  
  【展示图片】
  
  展示古代计时器图片。
  
  学生思考、回答。
  
  【新课教学】
  
  【活动1】
  
  学生做手拉纸带实验。
  
  【活动2】
  
  (1)展示学生做出来的纸带,分析如何才能使之更加完善。引出打点计时器是测量发展的必然结果。
  
  (2)讲解打点计时器工作原理。简要介绍电磁打点计时器和电火花打点计时器。
  
  (3)配合图片讲解实验原理,实验步骤,实验注意事项。
  
  【活动3】
  
  (1)学生分组实验,教师巡视,录下个别小组视频。
  
  (2)教师巡视,指导。
  
  【活动4】
  
  播放小组实验的视频。让大家看到实验中容易失误的地方。
  
  【活动5】
  
  (1)小组重复实验。
  
  (2)处理实验数据。
  
  学生积极开心地做实验,观看、思考。让学生感受打点计时器的初步模型。这样一个反馈,再次实验的过程,可以给实验失败的小组一个矫正的机会,也会使其他小组比之前做得更好。
  
  【课后反思】
  
  (1)什么原因造成纸带上的点很密集?
  
  (2)对于很密集的点,我们在进行数据处理的时候应该怎么办?
  
  三、总结和反思
  
  传统的实验课一般是将步骤直接告诉学生,学生按照步骤进行实验。但是这样限制了学生对实验本身的认知,实验本身就是一个不断尝试、不断失败,失败后再尝试的一个过程。若是连基本的实验操作都不让他们去体会、去碰壁,他们又怎么会知道前人的不易,实验创新的艰难呢?
  
  因此,需要突破传统的实验教学,让学生在合作中成长,在探究中收获,在交流中变得更加强大。总体来说,本节课达到了预定的教学目标和教学效果,受到校内师生的一致好评。但是对于"CIC"式实验教学的进一步深入应用仍然任重道远。
  
  总体来说,本节课的创新之处在于:(1)在正式使用打点计时器之前,先让学生体验人工打点计时器,这是认识提高的过程,人工打点的不足才使得机械打点计时器出现。(2)将个别实验小组的实验过程拍下反馈给学生,让学生意识到自己的不足,给学生再次尝试、再次修正的机会。
  
  本节课的不足之处在于花太多的时间去做实验以及重复实验,学生在课堂上没有时间处理实验数据。因此,对于如何处理实验数据以及三个推论的应用,有可能无法深入人心。
  
  参考文献:
  
  尤·克·巴班斯基。教学过程最优化:一般教学论方面[M].人民教育出版社,2007.
  
  作者简介:钟云杰,1987年12月出生,汉族,江苏省常州人,就职于常州市北郊高级中学。
  
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