物理實驗是物理教學(xué)中的主要內(nèi)容之一。作為一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,物理學(xué)的每一個概念、理論、規(guī)律,都是以實驗為基礎(chǔ)建立的。因此,在高中物理教學(xué)中,實驗是學(xué)生獲得物理知識的基本方法,電學(xué)實驗則是物理教學(xué)中重要的組成部分。那么,在高中物理教學(xué)中如何正確運用電學(xué)實驗?zāi)??下面,筆者就如何搞好高中物理電學(xué)實驗的教學(xué)進行探討。
一、制定物理實驗課教學(xué)目標(biāo)
1.制定實驗教學(xué)總體目標(biāo)
結(jié)合使用教材物理實驗的全部內(nèi)容,根據(jù)學(xué)生的心理特點、思維特點,對物理實驗教學(xué)目標(biāo)要有一個總體認(rèn)識,對學(xué)生將要達到的能力水平、實驗素質(zhì),有一個終極的培養(yǎng)目標(biāo)。在終極目標(biāo)指導(dǎo)下,具體制定每一個實驗課的教學(xué)目標(biāo)。
2.制定實驗課教學(xué)的模糊式目標(biāo)
在終極目標(biāo)的指導(dǎo)下,制定每個實驗課的模糊式目標(biāo)。目標(biāo)的陳述不能太過于籠統(tǒng),否則難以指導(dǎo)教學(xué)和評價,但目標(biāo)的陳述也不能太具體,否則會過分限制學(xué)生的主觀能動性,也就是說目標(biāo)的制定既要易于教師實驗課教學(xué)的操作,又要易于對學(xué)生實驗課學(xué)習(xí)目標(biāo)的評價,還要盡可能體現(xiàn)出學(xué)生在實驗課教學(xué)中的主體地位。
3.制定實驗課教學(xué)的細(xì)化目標(biāo)
將每一個實驗課教學(xué)目標(biāo)進一步分解、細(xì)化,將學(xué)生能力的培養(yǎng)及反映學(xué)生內(nèi)心心理活動的實驗素質(zhì)的培養(yǎng)轉(zhuǎn)化為外顯的行為,使之可觀察、可測量、可評價。
4.制定可調(diào)整性目標(biāo)
由于實驗教學(xué)目標(biāo)是教師根據(jù)大綱和已有的經(jīng)驗制定的,它不一定符合各種條件已經(jīng)發(fā)生變化的學(xué)生群體,也不一定符合新的群體中個體的特點。在制定目標(biāo)時要考慮各種因素的變化,制定出可根據(jù)教學(xué)實際而及時進行調(diào)整的目標(biāo)。
二、杜絕枯燥教學(xué),選用合理教學(xué)方法和方式
在電學(xué)實驗教學(xué)中,在講述考查重點的同時,應(yīng)充分運用網(wǎng)絡(luò)資源、文字資料、影像資料等幫助學(xué)生更好地掌握電學(xué)實驗的精髓,做到寓教于樂。另外,美國物理教師常常鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣和基礎(chǔ)知識來設(shè)計實驗,自由地研究、提問、采集和分析數(shù)據(jù),驗證假設(shè),寫實驗報告。注重學(xué)生體驗做實驗的過程,注重學(xué)生創(chuàng)造性的培養(yǎng),而對學(xué)生的實驗結(jié)果不要求準(zhǔn)確。在課堂上教師應(yīng)該給同學(xué)們分析歷年高考中的經(jīng)典實驗例題,采用舉一反三,一題多變的方法引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實驗要求。從實驗原理出發(fā),根據(jù)實驗的可行性、準(zhǔn)確性、操作性原則,分析設(shè)計電學(xué)實驗方案,引導(dǎo)學(xué)生知識遷移,加強學(xué)生實驗?zāi)芰Γ瑤椭鷮W(xué)生形成發(fā)散思維。
三、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會使用電學(xué)基本儀器,并畫好電路圖
學(xué)會準(zhǔn)確使用電學(xué)基本儀器,是做好物理實驗和設(shè)計物理實驗的基礎(chǔ)。電學(xué)常用的儀器是:電流表、電壓表、滑動變阻器、電阻箱等。讓學(xué)生了解基本儀器的構(gòu)造、原理、用途,掌握儀器的量程、使用方法和注意事項,比如部分儀器需要零點校正、零誤差修正等,以達到熟練使用、準(zhǔn)確讀數(shù)。同時應(yīng)讓學(xué)生對電學(xué)實驗用什么電路圖準(zhǔn)確熟練掌握,根據(jù)圖選擇適合的儀器,進行正確的實驗操作。
四、培養(yǎng)學(xué)生靈活學(xué)習(xí)的能力
當(dāng)學(xué)生大腦里一旦產(chǎn)生了好的想法與設(shè)計時,就應(yīng)及時讓他們通過實驗來驗證,通過驗證,能極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造熱情。對于所學(xué)電學(xué)知識應(yīng)該能靈活運用,指導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系身邊的生活實際分析解決問題。我國早在20世紀(jì)五六十年代。針對當(dāng)時中學(xué)物理實驗器材奇缺的情況,著名物理教育家朱正元教授就曾親自動手,利用日常物品制作了大量實驗器材、設(shè)計了數(shù)以百計的效果良好的物理實驗,他提出的“壇壇罐罐當(dāng)儀器,拼拼湊湊做實驗”至今仍為廣大中學(xué)物理教師所稱道。所以應(yīng)當(dāng)告知學(xué)生們處處留心皆學(xué)問的道理。在日常生活中鞏固學(xué)校中所學(xué)到的物理電學(xué)知識。
五、培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力及基本原則
實驗設(shè)計是指根據(jù)實驗的目的和原理,利用已有的知識儲備和實驗技能進行創(chuàng)造性思維,通過探究從而確定實驗儀器、裝置和操作方案的活動。它包括:設(shè)計實驗方案、設(shè)計實驗步驟、設(shè)計實驗改進方法等。學(xué)生制訂實驗計劃、培養(yǎng)實驗探究能力的過程就是物理實驗設(shè)計的過程。學(xué)生設(shè)計實驗首先應(yīng)該建立在熟練掌握電學(xué)知識的基礎(chǔ)之上,然后運用學(xué)生的觀察力、想象力、分析能力、類比能力、創(chuàng)新能力等進行實驗設(shè)計,其中應(yīng)該著重培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新能力。下面結(jié)合幾個具體實例談?wù)勅绾翁岣邔W(xué)生進行電學(xué)實驗設(shè)計的能力。
1.實驗設(shè)計思想
設(shè)計性實驗的核心是設(shè)計,而確定實驗原理和選擇實驗方案是實驗設(shè)計首先需要考慮且又彼此相互聯(lián)系的兩個方面。選擇實驗方案。一般是根據(jù)所提供的器材和實驗要求選擇合適的實驗方法和測量方法。無論是演示實驗、分組實驗還是課外實驗,在實驗的裝置配備、設(shè)計、操作、數(shù)據(jù)處理各個環(huán)節(jié),都蘊涵著豐富的實驗思想,如控制的思想、比較的思想、轉(zhuǎn)化的思想、放大的思想、替代的思想,等等。只有充分掌握了這些實驗思想,才能有效地依據(jù)實驗原理設(shè)計出深刻精巧的、符合要求的實驗,進而獲得可靠的、有價值的實驗結(jié)果。比較思想是物理實驗設(shè)計的基本思想。在物理實驗中除了一些定性實驗外,幾乎都要對物理量進行測域,而測量一般是將待測物理量與選作標(biāo)準(zhǔn)單位的物理量加以比較。當(dāng)然,要進行比較,光有標(biāo)準(zhǔn)量具還不夠,還要配置比較系統(tǒng),并注意比較的條件。
2.選擇電學(xué)儀器的原則
(1)安全性原則
要根據(jù)實驗要求和客觀條件選用合適的儀器,使實驗切實可行,達到預(yù)期目標(biāo)。對于量程選擇時要注意不能損壞電學(xué)儀器,電阻類器件的電流不能超過其最大允許電流等。
(2)準(zhǔn)確性原則
準(zhǔn)確性原則是指選用的實驗器材要考慮盡可能減小實驗誤差。要減小實驗誤差、提高實驗精度,途徑是多方面的。
(3)操作性原則
實驗時需考慮調(diào)節(jié)方便,便于操作,如滑動變阻器的選擇,既要考慮它的額定電流,又要考慮它的阻值范圍,在二者都能滿足實驗要求的情況下,還要考慮阻值大小對實驗操作中是否調(diào)節(jié)方便的影響。
(4)經(jīng)濟性原則
經(jīng)濟性原則主要表現(xiàn)在節(jié)省能量和實驗器材上。有節(jié)約材料和能源的意識,能使實驗盡可能經(jīng)濟些。
總之,在高中物理教學(xué)中,電學(xué)實驗是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中感覺最困難的一部分知識。教師要充分運用好教學(xué)資源,激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生主動掌握原理,積極進行實驗設(shè)計的能力;培養(yǎng)學(xué)生在物理實驗中的發(fā)散思維及創(chuàng)新思維能力,讓學(xué)生明白物理電學(xué)實驗的重要性,真正提高學(xué)生處理實驗的能力。