物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)。培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能,了解物理學(xué)的研究方法,培養(yǎng)嚴(yán)格的實事求是的科學(xué)態(tài)度,對學(xué)生今后搞科學(xué)實驗和技術(shù)革新有重要的基礎(chǔ)作用。也就貫徹和實施素質(zhì)教育,提高學(xué)生實驗素質(zhì)的正確教育思想。中學(xué)物理學(xué)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(gòu)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(xué)有關(guān)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(jié)論;四是了解誤差概念,并學(xué)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(xí)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(xí)慣等。下面試從兩個方面淺談學(xué)生實驗技能的培養(yǎng)。
一 學(xué)生實驗技能培養(yǎng)的方法
(一)培養(yǎng)學(xué)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;緝x器主要有:刻度尺、量筒、游標(biāo)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(xué)會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數(shù)。”要讓學(xué)生了解這些儀器的構(gòu)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(yīng)抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導(dǎo):
1.各種基本測量儀器都有一定的量程。必須要求學(xué)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(dāng)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(zhǔn)確。如:“對安培表、伏特表等應(yīng)學(xué)會調(diào)整零點,對游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、刻度尺之類的儀器,還要學(xué)會零誤差修正,讓學(xué)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(xué)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(xí)慣。
3.會正確讀數(shù)。要讓學(xué)生掌握讀數(shù)的一般方法,關(guān)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(xué)會正確讀數(shù)的姿勢。如:從量筒上讀數(shù)時,眼視線應(yīng)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(yīng)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(xué)生進行實驗過程必須掌握的技能
1.培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗的一般原理、進行實驗設(shè)計和實驗方法的技能。首先要求學(xué)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(shè)計,包括用什么物理定律、公式,電學(xué)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(shè)計好實驗步驟,畫好記錄表格等。其次,培養(yǎng)學(xué)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(xué)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(jié)論的能力
這是實驗?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。要培養(yǎng)學(xué)生這方面的技能,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),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(xué)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(xué)生實驗前列出表格,表格設(shè)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(xué)生了解誤差概念,并學(xué)會初步的誤差計算和分析。實驗后,要指導(dǎo)學(xué)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(zhǔn);風(fēng)的吹動使天平產(chǎn)生誤差;電表指針不對準(zhǔn)零刻度等。減少系統(tǒng)誤差的方法是校準(zhǔn)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(guān)。
二培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的途徑
1.實驗課是培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的基本途徑。認(rèn)真上好實驗課,既能幫助學(xué)生牢固地掌握物理知識,又能培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能,是訓(xùn)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(xué)生使用儀器,進行實驗操作典范,它教給學(xué)生正確的實驗方法。
在分組實驗中,學(xué)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(dǎo)作用。實驗時,教師可先介紹實驗?zāi)康摹⒎椒白⒁馐马,然后教師在臺上做示范,學(xué)生在臺下跟著教師做,這種方法對于初中起始年級的學(xué)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(xué)生去研究、探索物理量之間的關(guān)系,后總結(jié)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(xué)生的實驗技能。主要形式有:①指導(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)學(xué)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(dāng),敬請批評。
(作者單位:山東省昌樂縣營丘鎮(zhèn)中學(xué))