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在物理教学中,每个概念的形成,每条规律的发现,都是建立在实验基础上的,同时实验又为物理的发展起到了巨大的推动作用。可以说,离开了物理实验,就没有物理学的发展。所以物理实验在物理教学乃至整个科学教育中都占有重要的地位。完成一个实验,是对学生的能力、心理、意志品质的全面锻炼,在完成实验和解决问题的过程中取得的实践经验和亲身体会,包括克服困难、交流合作、预测实验结果、检验信息的科学性,反思、评价、总结、分析实验结论过程,有利于培养学生正确的、科学的世界观。物理实验是自然现象在实验室中的重现,通过“观察与思考”和“实验与探究”,帮助学生理解物理概念和规律的建立,培养学生动手能力。
新课标对物理概念和规律的学习,从方法上作了重大调整,即变教师的传授、灌输为学生的合作、动手实验,通过实验、观察、分析和归纳,达到对概念的理解和规律的掌握。高中物理课程在教学的各个模块中都安排了一些典型的科学探究或物理实验。学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作者科学探究时相似的过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的探究方法,领悟科学的思想和精神。
过去的物理实验,主要靠教师的演示和讲解来完成,而演示实验由教师动手,容易使学生产生依赖教师的不良习惯。而现在的物理实验教学突出分组实验,使学生既动脑又动手。在分组实验的过程中,有时会出现实验现象和实验结论不一致的情况,这样就会使学生对教材中的实验结论产生疑问,从而引发他们探究科学真理的动力,并为确认实验结果而重做实验,只有自己的实验结果与教材的结论一致时,才会消除疑点。
在物理实验中出现误差是难免的,但教师不能为了避免误差而拼凑数据,欺骗学生,也不能把任何不正确的实验结果都归结于误差,要认真分析误差产生的原因,尽量减少误差。结构复杂、操作繁琐的演示实验,很容易分散学生的注意力。所以演示仪器只要效果明显、不失科学性,则越简单越好。一定要使班上每一位学生都能清楚地看到所演示的现象。
增加设计型实验,培养学生创新思维能力。设计型实验有利于培养学生创造性思维的“多向选择性”。对中学生来说,让学生独立把测量、验证实验设计成新的实验,确实困难。因此,教师应从以下两个不同角度选择其一给予启发:一是将各种不同实验原理的器材分组,引导学生用分组的实验器材依据相应的原理,设计相应的实验方法;二是提供各种不同实验方法的原理,引导学生从实验原理出发,选择相应的器材设计相应的实验方法。这样,学生的迁移能力也在设计实验中得到了锻炼。
例如,学完“电路”后,根据学生在初、高中两个学习阶段所学的有关知识,将“测量电源的电动势和内电阻”实验改为如下的设计性实验:下面是五种不同测量电动势和内阻实验的分组器材,请根据各组器材设计实验,且比较哪种方法测得的结果较准确,并分析其原因。
共用器材:待测电池、电键各一个,导线若干。
(1)电压表、安培表各一个,共用器材。
(2)电压表两个,电阻箱一个,共用器材。
(3)电流表两个,电阻箱一个,共用器材。
(4)电压表一个,电阻箱一个,共用器材。
(5)电流表一个,电阻箱一个,共用器材。
上述改进后的实验有利于培养学生思维的“发散机智”“换元机智”“创优机智”。如果教师适当提供一些问题,如上面(2)、(3)中拿去电阻箱,则可训练学生思维的“转向机智”。
中学物理实验有相当一部分是定量实验,学生需要分析和处理各种实验数据。在中学物理实验中,处理实验数据最常用的方法是运用图表、图像及拟合线性方程,这些方法不仅是研究物理问题,也是研究各种实际问题(包括社会、经济甚至人文科学)最常用的分析方法。
新课标对物理概念和规律的学习,从方法上作了重大调整,即变教师的传授、灌输为学生的合作、动手实验,通过实验、观察、分析和归纳,达到对概念的理解和规律的掌握。高中物理课程在教学的各个模块中都安排了一些典型的科学探究或物理实验。学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作者科学探究时相似的过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的探究方法,领悟科学的思想和精神。
过去的物理实验,主要靠教师的演示和讲解来完成,而演示实验由教师动手,容易使学生产生依赖教师的不良习惯。而现在的物理实验教学突出分组实验,使学生既动脑又动手。在分组实验的过程中,有时会出现实验现象和实验结论不一致的情况,这样就会使学生对教材中的实验结论产生疑问,从而引发他们探究科学真理的动力,并为确认实验结果而重做实验,只有自己的实验结果与教材的结论一致时,才会消除疑点。
在物理实验中出现误差是难免的,但教师不能为了避免误差而拼凑数据,欺骗学生,也不能把任何不正确的实验结果都归结于误差,要认真分析误差产生的原因,尽量减少误差。结构复杂、操作繁琐的演示实验,很容易分散学生的注意力。所以演示仪器只要效果明显、不失科学性,则越简单越好。一定要使班上每一位学生都能清楚地看到所演示的现象。
增加设计型实验,培养学生创新思维能力。设计型实验有利于培养学生创造性思维的“多向选择性”。对中学生来说,让学生独立把测量、验证实验设计成新的实验,确实困难。因此,教师应从以下两个不同角度选择其一给予启发:一是将各种不同实验原理的器材分组,引导学生用分组的实验器材依据相应的原理,设计相应的实验方法;二是提供各种不同实验方法的原理,引导学生从实验原理出发,选择相应的器材设计相应的实验方法。这样,学生的迁移能力也在设计实验中得到了锻炼。
例如,学完“电路”后,根据学生在初、高中两个学习阶段所学的有关知识,将“测量电源的电动势和内电阻”实验改为如下的设计性实验:下面是五种不同测量电动势和内阻实验的分组器材,请根据各组器材设计实验,且比较哪种方法测得的结果较准确,并分析其原因。
共用器材:待测电池、电键各一个,导线若干。
(1)电压表、安培表各一个,共用器材。
(2)电压表两个,电阻箱一个,共用器材。
(3)电流表两个,电阻箱一个,共用器材。
(4)电压表一个,电阻箱一个,共用器材。
(5)电流表一个,电阻箱一个,共用器材。
上述改进后的实验有利于培养学生思维的“发散机智”“换元机智”“创优机智”。如果教师适当提供一些问题,如上面(2)、(3)中拿去电阻箱,则可训练学生思维的“转向机智”。
中学物理实验有相当一部分是定量实验,学生需要分析和处理各种实验数据。在中学物理实验中,处理实验数据最常用的方法是运用图表、图像及拟合线性方程,这些方法不仅是研究物理问题,也是研究各种实际问题(包括社会、经济甚至人文科学)最常用的分析方法。