中学物理教学中学生实验技能的培养

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  摘要:中学物理教学中,学生实验技能主要包括六个方面:一是掌握常用基本仪器的构造、原理和使用,能正确使用仪器进行观察、测量和读数;二是掌握中学有关实验的一般原理和实验方法;三是会正确记录实验数据,并能进行运算和分析,以得出正确的结论;四是了解误差概念,并学会初步的误差计算和分析;五是会写一般的实验报告;六是初步养成良好的实验习惯,包括爱护仪器、遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。本文试从两个方面浅要谈谈学生实验技能的培养。
  关键词:中学物理;学生;实验技能;培养
  中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2013)09-0102
  一、学生实验技能培养的方法
  1. 培养学生使用基本仪器的技能
  掌握基本仪器的使用,是做好物理实验的基础。基本仪器主要有:刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、天平、温度计、测力计、压强计、打点计时器、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表欧姆档等。物理大纲要求“学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。”要让学生了解这些仪器的构造、原理、用途,掌握仪器的量程、使用方法和使用规则,以达到熟练地、正确地读数,在介绍这些基本仪器的使用方法时,教师应抓住各种基本测量仪器的共性来加以指导:
  (1)各种基本测量仪器都有一定的量程。必须要求学生在使用各种基本仪器前,搞清仪器的量程,并能估计被测对象的情况,选用适当量程,避免超过量程而损坏仪器。
  (2)使用测量仪器前通常都要调节零点或校正零点,否则测出的数据就不准确。如:“对安培表、伏特表等应学会调整零点,对游标卡尺、螺旋测微器、刻度尺之类的仪器,还要学会零误差修正,让学生懂得零点是相对的,零误差的修正在生产上有普遍意义。因此,必须使学生养成使用基本测量仪器前调节零点或修正零误差的习惯。
  (3)会正确读数。要让学生掌握读数的一般方法,关键是会读出仪器的最小刻度值,会从最小刻度之间估计出一位有效数字。同时,要学会正确读数的姿势。如:从量筒上读数时,眼视线应与液面保持相平,不能仰视或俯视,若是凹液面读凹处,凸液面读凸处,从安培表、伏特表读数时,视线应与刻度盘垂直,并且正对指针,估计读数四舍五入等。
  (4)根据仪器的构造原理,掌握它的使用方法和使用规则。如:天平是根据杆杠的平衡条件制成的,因此,使用前和秤量时都要做到横梁平衡,同时必须严格保护刀口,要让学生理解保护刀口的重要性,从而自觉遵守使用方法和规则;温度计是利用液体的热胀冷缩性质制成的,所以,根据热平衡原理,测量液体时,温度计不能离开液体,而且要在温度计内液柱稳定时读数。显然,培养学生使用基本仪器的技能,必须要注意把掌握仪器的使用方法与理解仪器的原理结合起来,这样既有利于巩固基础知识,又能帮助学生理解为什么这样使用仪器;只有理解了仪器原理,使用起来才会更加自觉和主动。
  2. 培养学生进行实验的过程中必须掌握的技能
  (1)培养学生掌握实验的一般原理,进行实验设计和实验方法的技能。首先要求学生明确各个实验的目的、原理或理论根据,根据实验的原理、要求对实验进行设计,包括用什么物理定律、公式,电学实验用什么电路图等。还要搞清哪些是已知量、被测量,然后选择所需的仪器和实验条件,进而设计好实验步骤,画好记录表格等。其次,培养学生正确调整和安装仪器,正确连接电路的技能。正确的实验,首先是安装、调整好仪器或正确连接电路。这种技能的培养,从初中开始应先有示范,让学生模仿学习,然后逐步提高到由教师讲述方法及注意事项,由学生独立去安装、调整。
  (2)培养学生正确记录实验数据,并能进行运算和分析,以得出正确结论的能力,这是实验能否成功的关键。在培养学生这方面的技能,要求学生集中精力,按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据,有的实验则要求在测量或操作时动作要迅速,要把握时机,如:温度测量、电学测量。要按实验先后顺序将需要测定的各量测出,并记录下来。读取数据和记录必须注意:①读数要及时,并马上记录;②要记录完整数据,按有效数字的方式记录;③数据的单位要正确。一般要求学生实验前列出表格,表格设计要求:能记录直接测出的各物理量,能记录各次测出的量,能填写计算出来的中间数据和最后数据等内容。
  (3)要使学生了解误差概念,并学会初步的误差计算和分析。实验后,要指导学生分析实验误差的原因,说明实验的误差主要有系统误差和偶然误差。系统误差主要是由于仪器本身的缺陷,实验原理、装置不完善而引起的。如:螺旋测微器零点不准;风的吹动使天平产生误差;电表指针不对准零刻度等。减少系统误差的方法是校准仪器或改进实验方法。改进实验的方法有改变仪器的位置或仪器的布置、撤换某件仪器、改变所选取的某个参数、改变实验方法乃至改换实验操作人员等。
  偶然误差是在实验条件不变的情况下,对某一物理量进行多次重复测量时,由于各种偶然因素产生的误差。减少偶然误差的办法是多次重复测量取算术平均值,以其平均值为最终的结果。测量次数取多少,要根据偶然误差对被测量影响的大小来确定。
  (4)会写一般的实验报告。学生在实验结束后,应根据原始记录和实验时的体会,写出实验报告。实验报告内容主要有:实验名称、目的、器材、原理、方法和步骤、实验数据、数据计算和处理、实验结论及误差分析等。这是一个很重要的技能,对实验报告的写法、格式要严格要求,书写时,要求层次清楚,语言流畅,文字精练、正确,图文并茂,要总结出实验成功的经验或实验失败的原因,使学生将来进行科学实验时能写出自己的实践成果,并让别人看懂。
  在批改实验报告时,要注意学生思维的火花,如对某个问题的独特看法、对某项操作的有益建议、对实验的改进意见等,教师要给予鼓励,并及时与之讨论,让师生都有所收获。这样做,既延伸了实验课的教学,使之与理论课的教学有了更深层次的交汇与渗透,又是提高学生动手技能的有效渠道。
  (5)养成良好的实验习惯,包括爱护仪器,遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。如:做电学实验结束时,应将仪器调到最安全的状态再切断电源,然后拆除连接线,整理好仪器和导线。要经常地对学生进行良好实验习惯的教育,以免损坏仪器及发生实验事故等。
  二、培养学生实验技能的途径
  1. 实验课是培养学生实验技能的基本途径。认真上好实验课,既能帮助学生牢固地掌握物理知识,又能培养学生的实验技能,是训练和提高实验技能的基本途径。
  实验课包括演示实验和分组实验。演示实验是学生使用仪器,进行实验操作的典范,它教给学生正确的实验方法。如:如何正确使用仪器、安排实验步骤、操作、读数和记录数据、列表和作图线、分析和推理,得出正确结论及分析误差等。通过大量的演示实验,学生可以在长年累月的耳闻目睹中,潜移默化地学到实验技能。
  在分组实验中,学生的活动是多方面的,既有思维,又有操作,这就需要发挥教师的主导作用。实验时,教师可先介绍实验目的、方法及注意事项,然后教师在台上做示范,学生在台下跟着教师做,这种方法对于初中起始年级的学生是合适和有效的。学生在教师的步步指导下,养成良好的实验方法、实验修养。随着实验技能的不断提高,逐步培养学生自己设计实验、独立实验的能力。
  2. 尽可能地将演示实验改为分组实验。如:阿基米德定律、牛顿第二定律等。
  3. 将验证性实验改为学生再探讨性的实验。先让学生去研究、探索物理量之间的关系,然后让学生再总结出物理规律。
  4. 开辟第二课堂。第二课堂既可完善、丰富、深化课堂知识,又可培养学生的实验技能。主要形式有:(1)指导学生进行课外实验;(2)组织参观活动;(3)举行操作实验竞赛;(4)组织课外兴趣小组;(5)举办物理科技晚会等。
  5. 实验考查。考查的形式有:(1)书面实验考试;(2)实物实验操作的考查。
  总之,学生实验技能的培养需通过多方面的长期培养,但作为中学学生物理实验技能的培养,上述所论及的内容是最主要、最基本的。因此,抓好上述的技能培养是抓住矛盾的主要方面。本文只是谈一些笔者的粗浅体会,偏颇之处,在所难免,若有不当,敬请批评。
  (作者单位:江西省寻乌二中 342200)
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