物理學是一門以實驗為基礎的科學。培養(yǎng)學生的實驗技能,了解物理學的研究方法,培養(yǎng)嚴格的實事求是的科學態(tài)度,對學生今后搞科學實驗和技術革新有重要的基礎作用。也就貫徹和實施素質(zhì)教育,提高學生實驗素質(zhì)的正確教育思想。中學物理學生實驗技能主要包括六個方面:一是掌握常用基本儀器的構造、原理和使用,能正確使用儀器進行觀察、測量和讀數(shù);二是掌握中學有關實驗的一般原理和實驗方法;三是會正確記錄實驗數(shù)據(jù),并能進行運算和分析,以得出正確的結論;四是了解誤差概念,并學會初步的誤差計算和分析;五是會寫一般的實驗報告;六是初步養(yǎng)成良好的實驗習慣,包括愛護儀器、遵守安全操作規(guī)則和尊重實驗事實的習慣等。下面試從兩個方面淺談學生實驗技能的培養(yǎng)。
一 學生實驗技能培養(yǎng)的方法
(一)培養(yǎng)學生使用基本儀器的技能掌握基本儀器的使用,是做好物理實驗的基矗基本儀器主要有:刻度尺、量筒、游標卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、溫度計、測力計、壓強計、打點計時器、安培表、伏特表、滑動變阻器、電阻箱、萬用表歐姆檔等。物理大綱要求“學會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數(shù)。”要讓學生了解這些儀器的構造、原理、用途,掌握儀器的量程、使用方法和使用規(guī)則,以達到熟練地、正確地讀數(shù),在介紹這些基本儀器使用方法時,應抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導:
1.各種基本測量儀器都有一定的量程。必須要求學生在使用各種基本儀器前,搞清儀器的量程,并且能估計被測對象的情況,選用適當量程,避免超過量程而可能損壞儀器。
2.使用測量儀器前通常都要調(diào)節(jié)零點或校正零點,否則測出的數(shù)據(jù)就不準確。如:“對安培表、伏特表等應學會調(diào)整零點,對游標卡尺、螺旋測微器、刻度尺之類的儀器,還要學會零誤差修正,讓學生懂得零點是相對的,零誤差的修正在生產(chǎn)上有普遍意義。因此,必須使學生養(yǎng)成使用基本測量儀器前調(diào)節(jié)零點或修正零誤差的習慣。
3.會正確讀數(shù)。要讓學生掌握讀數(shù)的一般方法,關鍵是會讀出儀器的最小刻度值,會從最小刻度之間估計出一位有效數(shù)字。同時,要學會正確讀數(shù)的姿勢。如:從量筒上讀數(shù)時,眼視線應與液面保持相平,不能仰視或俯視,若是凹液面讀凹處,凸液面讀凸處,從安培表、伏特表讀數(shù)時,視線應與刻度盤垂直,并且正對指針,估計讀數(shù)四舍五入等。
(二)培養(yǎng)學生進行實驗過程必須掌握的技能
1.培養(yǎng)學生掌握實驗的一般原理、進行實驗設計和實驗方法的技能。首先要求學生明確各個實驗的目的、原理或理論根據(jù),根據(jù)實驗的原理、要求對實驗進行設計,包括用什么物理定律、公式,電學實驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量,然后選擇所需的儀器和實驗條件,進而設計好實驗步驟,畫好記錄表格等。其次,培養(yǎng)學生正確調(diào)整和安裝儀器,正確連接電路的技能。
2.培養(yǎng)學生正確記錄實驗數(shù)據(jù),并能進行運算和分析,以得出正確結論的能力
這是實驗能否成功的關鍵。要培養(yǎng)學生這方面的技能,要求學生集中精力,按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數(shù)據(jù),有的實驗則要求測量或操作時動作迅速,要把握時機,如:溫度測量、電學測量。要按實驗先后順序?qū)⑿枰獪y定的各量測出,并記錄下來。讀取數(shù)據(jù)和記錄必須注意:①讀數(shù)要及時,并馬上記錄;②要記錄完整數(shù)據(jù),按有效數(shù)字的方式記錄;③數(shù)據(jù)的單位要正確。一般要求學生實驗前列出表格,表格設計要求:能記錄直接測出的各物理量,能記錄各次測出的量,能填寫計算出來的中間數(shù)據(jù)和最后數(shù)據(jù)等內(nèi)容。
3.要使學生了解誤差概念,并學會初步的誤差計算和分析。實驗后,要指導學生分析實驗誤差的原因,說明實驗的誤差主要有系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于儀器本身的缺陷,實驗原理、裝置不完善而引起的,如:螺旋測微器零點不準;風的吹動使天平產(chǎn)生誤差;電表指針不對準零刻度等。減少系統(tǒng)誤差的方法是校準儀器,或是改進實驗方法。改進實驗的方法,可改變儀器的位置或儀器的布置,撤換某件儀器,改變所選取的某個參數(shù),改變實驗方法乃至改換實驗操作人員等。例如將物體放在天平左、右盤上,分別稱衡,可以發(fā)現(xiàn)天平不等臂引入的誤差。又如精密測量同一單擺在不同擺角的周期值,可以發(fā)現(xiàn)周期與擺角有關。
二培養(yǎng)學生實驗技能的途徑
1.實驗課是培養(yǎng)學生實驗技能的基本途徑。認真上好實驗課,既能幫助學生牢固地掌握物理知識,又能培養(yǎng)學生的實驗技能,是訓練和提高實驗技能的基本途徑。
實驗課包括演示實驗和分組實驗。演示實驗是學生使用儀器,進行實驗操作典范,它教給學生正確的實驗方法。
在分組實驗中,學生的活動是多方面的,既有思維,又有操作,這就需要發(fā)揮教師的主導作用。實驗時,教師可先介紹實驗目的、方法及注意事項,然后教師在臺上做示范,學生在臺下跟著教師做,這種方法對于初中起始年級的學生是合適和有效的。
2.盡可能將演示實驗改為分組實驗。如:阿基米德定律、牛頓第二定律等。
3.將驗證性實驗改為探討性的實驗。先讓學生去研究、探索物理量之間的關系,后總結出物理規(guī)律。
4.開辟第二課堂。第二課堂既可完善、豐富、深化課堂知識,又可培養(yǎng)學生的實驗技能。主要形式有:①指導學生進行課外實驗;②組織參觀活動;③舉行操作實驗競賽;④組織課外興趣小組;⑤舉辦物理科技晚會等。
5.實驗考查。考查的形式有:①書面實驗考試;②實物實驗操作的考查。
總之,學生實驗技能的培養(yǎng)需通過多方面的長期培養(yǎng),但作為中學學生物理實驗技能的培養(yǎng),上述所論及的是最主要、最基本的。因此,抓好上述的技能培養(yǎng)是抓住矛盾的主要方面。本文只是談些粗淺體會,偏頗之處,在所難免,若有不當,敬請批評。
(作者單位:山東省昌樂縣營丘鎮(zhèn)中學)


