关于纠正学生生活经验中所形成的错误观念,从而建立正确概念的课题,要设计对比性实验,采用“边引导边实验边分析”的教学方法,并运用“实验——分析——再实验——再分析”的程序和做法,逐步引导学生完成认识上的第一次飞跃。
例如,高中关于“自由落体运动”的教学,设计“揭示矛盾”和“解决矛盾”的对比性实验,并通过这些实验的分析、比较,运用分析矛盾的方法,引导学生得出正确的结论。讲课开始时,针对学生从平时的观察中得到的印象,认为质量大的物体下落得快,质量小的物体下落得慢,有的放矢地设计几个对比性实验来纠正学生的错误观念。在每个实验过程中,不仅要引导学生观察的指向性,而且要通过现象的观察(或改变条件进行对比性实验,并通过不同现象的对比观察)抓住本质,提出思考性问题,引导他们分析推理,以便突破难点,消除疑点,得出结论,最后引出规律性的东西。
首先设计引导性地提出问题的实验,提出研究课题——从相同高度同时释放一个小铁球和一张纸片,结果小铁球下落得快。让学生分析现象产生的原因,不少学生错误地认为小铁球质量大,下落快。因而得出下落加速度由其质量决定的错误结论。教师不要急于去纠正,而是接着分别演示两个揭示矛盾的对比性实验;(www.daowen.com)
①两张相同的纸片,把其中一张揉成小纸团,再从同样高处同时释放,结果观察到揉成纸团的下落得快;②将一张质量较小的纸片揉成一团,让其与一张质量较大的纸片同时从同样高处开始下落,则观察到质量小的纸团反而下落得快。
这两个实验展示了新现象、新知识跟学生原有旧观念之间的矛盾,从而激发学生的求知欲,而且实验所揭示的现象和本质又能提供思维的方向,使实验具有鲜明的启发性和思考性,也有利于教师因势利导提出新课题。当学生观察到这些现象后,很自然地就要进行思考,弄清了纸片之所以比纸团下落得慢是因为空气阻力的缘故。再重复实验,引导学生观察空气阻力对下落物体快慢的影响,让学生逐渐去伪存真,由表及里。进而引导学生分析推理,提出:如果没有空气阻力的影响,将出现什么现象?怎样消除这个空气阻力的影响呢?经过学生的思考,想办法,然后再过渡到解决问题(解决矛盾)的对比性实验:“钱毛管”实验——把“钱毛管”中的空气抽出,再把它倒立过来,让金属片、小羽毛、小软木塞、小玻璃球等同时落下,结果下落快慢相同。这表明一切物体在没有空气阻力时下落加速度都相同。学生也就容易理解自由落体运动是一种理想过程了。到此为止,学生的认识还是不深刻的。接着打开“钱毛管”上的开关,让空气进入“钱毛管”里,再把“钱毛管”倒立过来,就可以看到这些物体下落的快慢是不相同的。前后两次实验的对比分析,突出了空气阻力对下落物体快慢的影响,学生完全信服。这样引导学生进一步去认识到事物的本质,形成了“重力加速度g与质量无关”的正确概念。最后再分析平时看到的现象是由空气阻力而造成的,从而排除学生长期存在的错误观念。
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