嚴謹治學(xué)培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰?/h1>
2009-07-30 08:30李秋蓮
中學(xué)教學(xué)參考·理科版 2009年5期
李秋蓮
實驗做得得體，可以為學(xué)生學(xué)習(xí)提供生動的感性材料，讓他們在觀察物理現(xiàn)象、分析實驗結(jié)果、得出正確結(jié)論的過程中，理解原理，驗證定律，提高物理能力。實驗讓生動的物理現(xiàn)象取代了書本的枯燥無味，增強了學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率。一堂好的實驗課，能夠加強對基礎(chǔ)知識的理解，培養(yǎng)正確的思維方法；能夠激發(fā)求知欲望，養(yǎng)成嚴謹細致的學(xué)風(fēng)；能夠促進學(xué)生協(xié)作意識和自主學(xué)習(xí)能力的形成。例如在實驗過程中，實驗儀器的認識和正確使用，儀器的安裝和合理操作，步驟的安排和順利實施，現(xiàn)象的觀察和準(zhǔn)確分析，數(shù)據(jù)的記錄與誤差估算，以及透過實驗現(xiàn)象去理解概念、定理、公式所揭示的科學(xué)原理等各種能力都會在上述活動中得到提高。這期間的每一個步驟都環(huán)環(huán)相扣，需要師生之間，學(xué)生之間的通力協(xié)作，學(xué)生的動手能力才會得到鍛煉和加強?？梢妼嶒炇菍W(xué)習(xí)和研究物理的基本方法，并不只是學(xué)習(xí)物理的輔助工具。因此在上實驗課的時候，就是要把培養(yǎng)學(xué)生的物理實驗?zāi)芰ψ鳛榻虒W(xué)重點，認真落實。可從以下三方面培養(yǎng)學(xué)生的物理實驗?zāi)芰Α?/p>
一、培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確識別和正確使用常用儀器的技能
常用的物理實驗儀器有很多種。如量筒、天平、溫度計、彈簧測力計、壓強計、安培表、伏特表、滑動變阻器、萬用表、打點計時器等等。首先，上實驗課時要向?qū)W生仔細介紹這節(jié)課要使用的儀器，讓學(xué)生準(zhǔn)確認識并了解這些儀器的構(gòu)造、原理、用途、量程及使用方法。例如彈簧測力計是根據(jù)彈簧在一定彈性限度內(nèi)受到的拉力與彈簧的伸展長度成正比的原理來度量力的大小的；天平則是根據(jù)杠桿平衡條件制成的。因此在使用彈簧測力計時要注意它的量程，不應(yīng)該用來稱量超過它量程的物體。使用天平時要做到橫梁平衡，不測量時要使它處于制動狀態(tài)；注意保護刀口，避免損傷。還要養(yǎng)成學(xué)生在使用基本儀器前調(diào)節(jié)零點或修正零誤差的習(xí)慣。對安培表，伏特表等儀器，要學(xué)會零誤差修正，并懂得零點是相對的。這些看起來是細枝末節(jié)，但它們是培養(yǎng)實驗技能的初步。其次，培養(yǎng)學(xué)生使用常用儀器的基本技能。如要求熟練、準(zhǔn)確地讀數(shù)。比較準(zhǔn)確的讀數(shù)，關(guān)鍵是能夠讀出儀器的分度值，正確讀出估讀值并寫出單位。還要注意正確的讀數(shù)姿勢。比如從量筒上讀數(shù)時，視線應(yīng)與液面保持相平，凹液面讀凹處，凸液面讀凸處。從安培表、伏特表、刻度尺上讀數(shù)時，視線應(yīng)與刻度盤或刻度線垂直，否則讀數(shù)就可能不夠準(zhǔn)確。物理是以精準(zhǔn)著稱的科學(xué)，失之毫厘，差之千里。準(zhǔn)確識別和正確使用常用儀器，看起來是小事，在教學(xué)中往往被忽略。因為在很多物理老師看來，應(yīng)用公式定理的復(fù)雜計算才是物理課的重頭戲，可上面提到的比如正確的讀數(shù)姿勢，會調(diào)節(jié)或校正零點等習(xí)慣卻是精準(zhǔn)計算的基礎(chǔ)。正確的運算數(shù)據(jù)，常常來自于準(zhǔn)確觀察和及時的記錄，這是學(xué)生觀察、實驗、記錄、比較、歸納、分析的重要依據(jù)。否則你的計算就不會正確。
二、培養(yǎng)學(xué)生正確操作實驗的方法
物理實驗常用的操作方法有歸納法，驗證法，比較觀察法等。實驗時，要安排相關(guān)內(nèi)容對這些方法進行有目的的訓(xùn)練。例如，在總電阻教學(xué)中，就可以進行這三種方法的訓(xùn)練。一是運用實驗歸納法探索電阻串聯(lián)。首先，教師要求學(xué)生根據(jù)歐姆定律設(shè)計一個電路，測定各個電阻值，并從實驗中歸納出R串=R1+R2的結(jié)論。接著，教師指導(dǎo)學(xué)生分析串聯(lián)電路中電流、電壓的特點和歐姆定律，也得出同樣的結(jié)果。這樣，學(xué)生在獲得關(guān)于串聯(lián)總電阻與分電阻關(guān)系的同時，也學(xué)會了自己設(shè)計電路、總結(jié)規(guī)律。二是應(yīng)用實驗驗證法探索電阻并聯(lián)。在并聯(lián)電路的探索中，首先讓學(xué)生從理論上推導(dǎo)出1/R并=1/R1+1/R2的關(guān)系，接著由學(xué)生自己設(shè)計電路進行實驗操作來驗證這一關(guān)系。同時讓學(xué)生對實驗進行總結(jié)，聯(lián)系電阻與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系，得出相關(guān)結(jié)論。學(xué)生從串聯(lián)和并聯(lián)電路的比較觀察中更加直觀地了解了二者的區(qū)別。又如高二電學(xué)中電源電動勢與路端電壓、內(nèi)電阻的關(guān)系和路端電壓與外電阻的關(guān)系，這些實驗都適合學(xué)生通過操作探索規(guī)律。
三、培養(yǎng)學(xué)生不同實驗階段的能力
1、培養(yǎng)學(xué)生正確處理數(shù)據(jù)的能力
學(xué)生有沒有正確記錄實驗數(shù)據(jù)并進行運算和分析，得出正確結(jié)論的能力，是實驗?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。培養(yǎng)這方面的能力，要求學(xué)生集中精力，按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數(shù)據(jù)。記錄數(shù)據(jù)必須注意：讀數(shù)記錄要及時，如溫度測量，要記錄完整有效數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)單位要正確。在對數(shù)據(jù)處理、運算、實驗結(jié)論進行分析時，如發(fā)現(xiàn)有不合理的數(shù)據(jù)，應(yīng)該立即進行補測。老師還要指導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果進行適當(dāng)分析與討論。如實驗數(shù)據(jù)說明了什么?與理論計算有何偏差?這些較深層次的問題都可以在這里進行分析與研究，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，有效地鞏固知識，增長技能。
2、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力
實驗教師可以和學(xué)生一起設(shè)計實驗，觀察現(xiàn)象，引導(dǎo)他們思考相關(guān)問題。例如，“判斷通電螺線管的磁極”問題，先向?qū)W生提出兩個問題：(1)如何判定通電螺線管磁極的方向?(2)怎樣通過實驗加以歸納得出結(jié)論?然后師生共同設(shè)計一個用線圈、滑動變阻器、磁針、電源組成的實驗電路。讓學(xué)生自己動手連接線路，觀察實驗現(xiàn)象，并做好記錄。根據(jù)實驗記錄加以分析、歸納和總結(jié)，學(xué)生就會從中得出通電螺線管周圍磁場分布規(guī)律的結(jié)論。然后，要求學(xué)生根據(jù)螺線管線圈中電流的流向來判定通電螺線管兩端的極性。或根據(jù)通電螺線管極性來判定線圈中電流的流向。通過啟發(fā)誘導(dǎo)，大部分學(xué)生都能熟練運用安培定則，并能收到良好的效果。又如牛頓第二定律，玻意耳定律實驗的設(shè)計和操作有助于學(xué)生了解重要定律的來源，增強他們探索知識的情趣，又能培養(yǎng)他們設(shè)計實驗的能力。
3、培養(yǎng)學(xué)生正確填寫一般實驗報告能力
學(xué)生在做完實驗后，應(yīng)根據(jù)原始記錄和實驗時的體會，寫出實驗報告。實驗報告包括：實驗的課題、目的、器材、原理、方法、步驟、實驗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計算和處理、實驗結(jié)論及誤差分析等。書寫時，要求層次清楚，語言流暢，盡可能文字精練、正確，要總結(jié)出實驗成功的經(jīng)驗和失敗的原因。初三、高中實驗課上，要著重培養(yǎng)這一能力。老師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實際操作過程。把實驗報告按照儀器裝置——測量讀數(shù)——處理數(shù)據(jù)——歸納結(jié)論的順序認真填寫出來。
4、培養(yǎng)學(xué)生通過實驗獲取知識的能力
許多知識的獲取都建立在實驗的基礎(chǔ)上。如初中密度和壓強等概念的建立，浮力為什么會產(chǎn)生，大氣對浸在其中的物體有壓強，導(dǎo)體對電流有阻礙作用，這些問題通過實驗就能體會到它的客觀實在性和概念建立的必然性。再如串聯(lián)電路中電流處處相等，碰撞中的動量守恒等，沒有對實驗的研究，相應(yīng)的定律就不能建立。又比如高中教材中的肥皂膜干涉。三棱鏡色散現(xiàn)象，一些儀器刻度的觀察等知識，通過實驗就能準(zhǔn)確掌握它們。
通過初高中物理實驗的系統(tǒng)訓(xùn)練，學(xué)生得到的不僅是對物理概念的理解和理論的認識，更重要的是養(yǎng)成了用實驗去解決問題的習(xí)慣，掌握通過實踐和應(yīng)用進行學(xué)習(xí)的方法。避免純理論的空洞乃至錯誤。有一個教學(xué)案例很有說服力。一位大學(xué)生運算數(shù)學(xué)題，前面幾個步驟都對了，只是得數(shù)錯了，老師給他打了零分。學(xué)生不服并爭辯說，前幾步應(yīng)該得分!因為上中學(xué)時老師都是這樣評卷的。老師告訴他。如果你計算的是工程的重要數(shù)據(jù)，就只能看結(jié)果。況且科學(xué)最終要應(yīng)用于實踐，得數(shù)錯了結(jié)果也就錯了。這個事例告訴我們：立足于實踐和應(yīng)用的學(xué)習(xí)方法是多么重要，嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)是多么可貴。
總之，系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?，養(yǎng)成通過實驗去獲取知識和解決問題的習(xí)慣，改變只善于思考，卻疏于動手的不足。我們的學(xué)生獲得的就不只是物理方面的知識和技能，還有通過系統(tǒng)實驗去學(xué)習(xí)的實事求是的嚴謹學(xué)風(fēng)。
責(zé)任編輯：黃春香
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李秋蓮
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二、培養(yǎng)學(xué)生正確操作實驗的方法
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三、培養(yǎng)學(xué)生不同實驗階段的能力
1、培養(yǎng)學(xué)生正確處理數(shù)據(jù)的能力
學(xué)生有沒有正確記錄實驗數(shù)據(jù)并進行運算和分析，得出正確結(jié)論的能力，是實驗?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。培養(yǎng)這方面的能力，要求學(xué)生集中精力，按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數(shù)據(jù)。記錄數(shù)據(jù)必須注意：讀數(shù)記錄要及時，如溫度測量，要記錄完整有效數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)單位要正確。在對數(shù)據(jù)處理、運算、實驗結(jié)論進行分析時，如發(fā)現(xiàn)有不合理的數(shù)據(jù)，應(yīng)該立即進行補測。老師還要指導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果進行適當(dāng)分析與討論。如實驗數(shù)據(jù)說明了什么?與理論計算有何偏差?這些較深層次的問題都可以在這里進行分析與研究，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，有效地鞏固知識，增長技能。
2、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力
實驗教師可以和學(xué)生一起設(shè)計實驗，觀察現(xiàn)象，引導(dǎo)他們思考相關(guān)問題。例如，“判斷通電螺線管的磁極”問題，先向?qū)W生提出兩個問題：(1)如何判定通電螺線管磁極的方向?(2)怎樣通過實驗加以歸納得出結(jié)論?然后師生共同設(shè)計一個用線圈、滑動變阻器、磁針、電源組成的實驗電路。讓學(xué)生自己動手連接線路，觀察實驗現(xiàn)象，并做好記錄。根據(jù)實驗記錄加以分析、歸納和總結(jié)，學(xué)生就會從中得出通電螺線管周圍磁場分布規(guī)律的結(jié)論。然后，要求學(xué)生根據(jù)螺線管線圈中電流的流向來判定通電螺線管兩端的極性。或根據(jù)通電螺線管極性來判定線圈中電流的流向。通過啟發(fā)誘導(dǎo)，大部分學(xué)生都能熟練運用安培定則，并能收到良好的效果。又如牛頓第二定律，玻意耳定律實驗的設(shè)計和操作有助于學(xué)生了解重要定律的來源，增強他們探索知識的情趣，又能培養(yǎng)他們設(shè)計實驗的能力。
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許多知識的獲取都建立在實驗的基礎(chǔ)上。如初中密度和壓強等概念的建立，浮力為什么會產(chǎn)生，大氣對浸在其中的物體有壓強，導(dǎo)體對電流有阻礙作用，這些問題通過實驗就能體會到它的客觀實在性和概念建立的必然性。再如串聯(lián)電路中電流處處相等，碰撞中的動量守恒等，沒有對實驗的研究，相應(yīng)的定律就不能建立。又比如高中教材中的肥皂膜干涉。三棱鏡色散現(xiàn)象，一些儀器刻度的觀察等知識，通過實驗就能準(zhǔn)確掌握它們。
通過初高中物理實驗的系統(tǒng)訓(xùn)練，學(xué)生得到的不僅是對物理概念的理解和理論的認識，更重要的是養(yǎng)成了用實驗去解決問題的習(xí)慣，掌握通過實踐和應(yīng)用進行學(xué)習(xí)的方法。避免純理論的空洞乃至錯誤。有一個教學(xué)案例很有說服力。一位大學(xué)生運算數(shù)學(xué)題，前面幾個步驟都對了，只是得數(shù)錯了，老師給他打了零分。學(xué)生不服并爭辯說，前幾步應(yīng)該得分!因為上中學(xué)時老師都是這樣評卷的。老師告訴他。如果你計算的是工程的重要數(shù)據(jù)，就只能看結(jié)果。況且科學(xué)最終要應(yīng)用于實踐，得數(shù)錯了結(jié)果也就錯了。這個事例告訴我們：立足于實踐和應(yīng)用的學(xué)習(xí)方法是多么重要，嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)是多么可貴。
總之，系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?，養(yǎng)成通過實驗去獲取知識和解決問題的習(xí)慣，改變只善于思考，卻疏于動手的不足。我們的學(xué)生獲得的就不只是物理方面的知識和技能，還有通過系統(tǒng)實驗去學(xué)習(xí)的實事求是的嚴謹學(xué)風(fēng)。
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