实验是物理课程改革的重要环节,是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径,也是物理课程改革的重要资源。
学生好奇心强,喜欢动手,我们在教学中要抓住学生的这些特点,从实验入手,开启学生心智,培养学生能力,是符合中学生的年龄特点和认知规律的。我们狠抓实验能力的培养,努力提高学生的实验素质,符合中学物理学科的特点和发展的要求。
通过实验教学,最终要让学生能独立完成高中教材所有的实验,能明确实验目的,能理解实验原理和方法。能控制实验条件,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据,并得出结论,对结论进行分析和评价;能发现问题,提出问题,并制定解决方案;能灵活运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验。
实验习惯的培养
培养学生正确使用物理仪器的习惯。教材规定高中学生应该学会使用的仪器有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、示波器等。这些仪器仪表都是物理研究、生产生活中常用的仪器。我们的学生对实验有浓厚兴趣,但缺乏必要的自我控制能力,一到实验就要拿仪器,一拿到仪器就想做实验,这样直接影响到了实验课的顺利开展。以前,我们总是用实验室的规章制度来约束学生,其实效果并不太好。后来我们采用了正面引导的方法,抓住学生被实验仪器吸引的机会,带领学生观察仪器,一边看,一边介绍,重点地方还要求学生记到书本上。长期坚持下来,许多同学使用仪器的操作方法就比较规范了,从而逐渐培养了学生做实验前要先了解实验仪器习惯。
我们在做演示实验时,老师的任何一个动作都必须是正确使用仪器的示范,一旦出现不正确的动作时,不要回避,不要一闪而过。要敢于当着全班学生的面及时纠正,这样不但不会没有面子,反而能给学生留下深刻的印象。
重点考查的仪器,每隔一段时间要带领同学回忆仪器的使用要求。如游标卡尺、螺旋测微器、滑动变阻器等。高一 开始就接触游标卡尺,后面我们做“用单摆测定重力加速度”实验时,回忆游标卡尺使用,到光学中“用双缝干涉测光的波长”再一次使用游标卡尺。
当发现少数同学不会使用仪器时,要查明原因,并通过事实让全班同学提高正确使用仪器的主动性和自觉性。在用多用电表欧姆档测电阻时,有同学换了档位以后,就直接测量电阻了,没有进行欧姆档调零,此时,我们就要有针对性地给学生指出来。
培养学生释疑实验的习惯。物理学是一门以实验为基础的自然科学。培养学生实验释疑的习惯,有利于学生主动地学习知识,对培养学生探究能力也有好处。
很多学生不了解物理这门课的特点,碰到物理问题仍然采用看书、问老师、问同学等得到释疑方法,不注重通过实验释疑。实验释疑是物理课中经常采用的一种重要而可行的方法。因为学生理论知识面窄,不太可能从理论上去分析,此时实验释疑就非常重要了。很多学生对二极管的单向导通性不能理解,这时我们就让学生用多用电表作为测量工具,判断二极管的正、负极,从而通过多用电表欧姆档上读数可以说明。当多用电表欧姆档上读数较小时,说明二极管正向导通,反之,二极管不导通。我们还可以将二极管和一个小灯泡一起串联到电路中去,闭合电键以后,小灯泡发光,说明二极管导通;反之,二极管不导通。
做“把电流表改装为电压表”实验时,我们先要用电流表半偏法测改装电流表的内阻,由于系统误差的原因,测量值总是要小于真实值。那么很多学生不能理解这个结论,我们想通过两种方式来解决:一是通过理论推导出测量值表达式,再来比较。二是通过实验来说明,我们将改装电流表用电阻箱替代法来测量其电阻(这种方法测量其电阻,无系统误差),再将用替代法测量出的电流表内阻与用半偏法测量出的电流表内阻比较,就能够理解用电流表半偏法测量时的测量值小于真实值了。
培养学生实事求是的作风和严谨的科学态度。因为很多同学不了解做实验的作用,不知道怎样才算做好一个实验,有时认为实验只是为了测量几组数据,因此各个实验小组之间常常在实验以后相互对数据,个别同学甚至有抄数据的现象。为了把这种不良倾向消灭在萌芽阶段,我们的做法是:①、高中一年级在长度的测量实验中,通过实际测量和不同分度的尺子的比较,让学生了解到对同一量进行测量得出不同的结果是正常的,以消除学生的误解和顾虑。②、每次实验前要求学生搞清实验的目的和原理,并进行检查,使学生初步掌握判断实验数据对错的能力。
实验时有些学生只顾测量,不及时记录测量结果。我们必须让学生明白:测量所得数据是分析实验的第一手资料,必须完全真实可靠,每测一个数据都必须及时记录下来。先让学生在实验预习时画好记录表格,避免随意记录,造成数据混乱。
在研究性的实验中,发现有实验数据错误而结论仍然正确的情况,这充分说明我们的学生没有研究自己的实验数据就直接抄教材上的结论,这种做法和态度必须进行批评教育。我们很难想象一个缺乏实事求是的作风和严谨的科学态度的学生能够把物理学好,而培养实事求是的作风和严谨的科学态度不只是为了学好物理。
观察、分析能力的培养
观察现象并进行演示和学生实验,能够使学生对物理事实获得具体、明确的认识,这是理解概念和规律的必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验技能,培养实事求是的科学态度,引起学生学习兴趣,有不可代替的重要作用。
高中物理选修3-2教材P17上有一道练习题:A和B都是很轻的铝环,环A是闭合的,环B是断开的,用磁铁的任一极去接近A环,会产生什么现象?把磁铁从A环移开,会产生什么现象?磁极移近或远离B环时,又会产生什么现象?解释所发生的现象。这虽然是教材上的一道练习题,但我们完全可以当作一个演示实验让学生来做、来分析。我们的做法是:先理论分析:用磁铁任一极接近A环时,通过A环中的磁通量增加,根据楞次定律,A环中将产生感应电流,阻碍磁铁与A环接近,A环将远离磁铁;同理,当磁极远离A环时,A环中产生感应电流将阻碍A环与磁铁远离,A环将靠近磁铁。由于B环是断开的,无论磁极移近或远离B环,都不会在B环中形成电流,所以B环将不移动。
我们与实验老师共同制作了这样一套装置,给同学从实验角度来验证,从而加深了对楞次定律的理解。
我们讲到光学时,说到这样一个现象:冬天照镜子,有时出现看不清楚的现象,但是当我们用手轻轻抹一下镜子,再照就能看清楚自己了,这是什么原因呢?我们就找女生拿出她们的小镜子来做这个实验,说明确实有这种现象。接下来,就找一部分男生来分析原因。通过学生的分析我们总结出如下的原因:当我们的同学呼出的水蒸汽凝结成小水珠,附着在镜面上,使镜子的反射面凹凸不平,当光照射到上面时,发生漫反射,导致成像不清楚。但是当我们用手抹一下镜面,这些小水珠形成一层水膜。由于水浸润玻璃,水膜会附着在镜面上,在表面张力的作用下形成较平的平面,发生镜面反射,所以大家就能够看清楚影像了。通过这些现象,引导学生深入思考和分析,真正做到学以致用。
实践到理论,再实践是我们人类认识世界过程所走的道路,在物理教学中,让学生也走这条路,符合新课改的精神。我们的老师要引导学生自主学习、积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考,培养学生的科学探究能力,将所学知识应用于实践,用知识改变世界。新课改要求:学校和教师应根据新课程标准的要求安排足够的学生实验和演示实验,应最大限度地利用实验室现有的器材,力求利用多年闲置的器材开发新的实验;充分地开发和利用实验室丰富课程资源。
对实验的总结反思
我们做实验以后需要进一步总结、反思,实验中产生的问题也需要及时纠正,进一步深化、引申。我们在实验教学过程中要抓实验总结工作,要求每次分组实验以后,必须做小结。包括仪器的使用情况、实验数据的分析及结论的表述、实验的误差分析、实验的进一步修改、引申。我们国家提出创新型人才的培养,在中学阶段,学生要有创新意识,创新精神,创新思维,要开启学生的心智。要引导学生勤于思考,善于发现问题,充满好奇心,有不断探索的兴趣和内动力;引导学生善于从不同角度分析问题,有较强的形象思维能力,又要有较强的抽象思维能力。
抓实验教学并不只是指实验课,更不是实验做得越多越好。我们可以在课堂上抓,也可以在课下抓;可以在假期作业中抓,可以在演示实验和分组实验里抓,也可以在课外小制作和课外小实验中抓。改变学校实验封闭管理状态,向学生开放,让更多的实验走向课外。
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