物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。所有的物理知識(shí),包括物理概念、定律和理論,都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。因此物理實(shí)驗(yàn)是中專(zhuān)學(xué)生一門(mén)非常重要的課程。如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,提高學(xué)生的實(shí)際操作能力呢?
1. 基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生掌握基本儀器的使用是提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕A(chǔ)。基本儀器主要有:游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、數(shù)字計(jì)時(shí)器、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、天平、溫度計(jì)、測(cè)力計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)、安培表、伏特表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、萬(wàn)用表等。要求學(xué)生學(xué)會(huì)正確使用儀器進(jìn)行觀(guān)察、測(cè)量和讀數(shù)。要讓學(xué)生了解儀器的基本構(gòu)造,熟悉各部分的名稱(chēng),弄懂工作原理,掌握儀器的使用方法和使用規(guī)則,以達(dá)到熟練地、正確地讀數(shù)。目前,大部分中專(zhuān)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)、理解能力、操作技能都比較差,甚至有的農(nóng)村來(lái)的學(xué)生從來(lái)沒(méi)做過(guò)實(shí)驗(yàn),因此在介紹這些基本儀器使用方法時(shí),一定要直觀(guān)、詳略得當(dāng),而且要通俗易懂。在實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生明確被測(cè)量物理量的含義,弄懂具體的測(cè)量原理,掌握正確的實(shí)驗(yàn)方法,會(huì)安裝和調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置,能選擇合理的實(shí)驗(yàn)步驟,在實(shí)驗(yàn)中操作正確、進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量以及妥善處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。
2. 探究能力的培養(yǎng)。所謂探究性學(xué)生實(shí)驗(yàn),就是在教師的指導(dǎo)下,讓學(xué)生自己動(dòng)手,通過(guò)一系列的觀(guān)察測(cè)量活動(dòng)去探索研究,從而歸納總結(jié)出物理規(guī)律。例如在“研究有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的力矩平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中,首先讓學(xué)生預(yù)習(xí)好實(shí)驗(yàn)的目的、儀器、步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄等,在做實(shí)驗(yàn)之前,應(yīng)強(qiáng)調(diào)一些注意事項(xiàng),然后由學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生測(cè)量出各個(gè)力的力臂,計(jì)算出各個(gè)力的力矩,結(jié)果很快發(fā)現(xiàn)使力矩盤(pán)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和等于使力矩盤(pán)向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和,從而得出結(jié)論。由于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前并不知道會(huì)有怎樣的結(jié)論,而是通過(guò)親自動(dòng)手去發(fā)現(xiàn)規(guī)律,他們是學(xué)習(xí)的主動(dòng)者,因此積極性很高。通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)不僅能很好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,而且還能進(jìn)一步培養(yǎng)歸納、概括、總結(jié)的能力,把本來(lái)枯燥無(wú)味的知識(shí)變得生動(dòng)有趣。
3. 設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮磉M(jìn)行自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),獨(dú)立完成有關(guān)實(shí)驗(yàn),不但可以有效地培養(yǎng)鍛煉他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,并在?shí)驗(yàn)操作過(guò)程中,使他們的創(chuàng)造性思維得以發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。例如:對(duì)于《測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻》的實(shí)驗(yàn),在黑板上列出教學(xué)目標(biāo)和注意事項(xiàng),然后放手讓學(xué)生自選儀器自己完成整個(gè)過(guò)程,自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路,自擬實(shí)驗(yàn)步驟,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算結(jié)果,獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。同學(xué)們根據(jù)全電路歐姆定律,采用不同方法最后都測(cè)出了電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。通過(guò)這些自由度大、自主性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn),學(xué)生能學(xué)到許多知識(shí),又能培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察能力、動(dòng)手能力和思維能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有時(shí)不可能一步到位,需要反復(fù)修正,這些過(guò)程本身能很好地鍛煉他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ欣谂囵B(yǎng)和鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作的能力,使他們創(chuàng)造性思維得到充分發(fā)展。
4. 團(tuán)結(jié)協(xié)作能力的培養(yǎng)。未來(lái)社會(huì),競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,對(duì)人才的要求越來(lái)越高。特別是現(xiàn)在的孩子大多是獨(dú)生子女,由于父母的過(guò)分溺愛(ài),容易養(yǎng)成以自我為中心,任性、霸道、自私的性格,缺乏合作意識(shí)及協(xié)作能力。在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代,人們?cè)诟?jìng)爭(zhēng)的同時(shí)越來(lái)越需要合作。個(gè)人奮斗,身單力薄,智慧有限,火光一點(diǎn);集體創(chuàng)造,力大無(wú)比,智慧無(wú)窮,火焰沖天。教育學(xué)生不計(jì)名利,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)團(tuán)結(jié)合作、與人共事的能力。例如:在“電場(chǎng)中等勢(shì)線(xiàn)的測(cè)繪”實(shí)驗(yàn)中,要求學(xué)生用靈敏電流計(jì)探測(cè)電場(chǎng)中等勢(shì)點(diǎn),用描點(diǎn)法畫(huà)出電場(chǎng)中等勢(shì)線(xiàn)的分布圖,每五個(gè)同學(xué)一組。在實(shí)驗(yàn)中,同學(xué)們分工協(xié)作,首先共同連接好電路,然后每個(gè)同學(xué)找一組等勢(shì)點(diǎn),最后測(cè)繪出電場(chǎng)中等勢(shì)線(xiàn)的分布形狀。通過(guò)實(shí)驗(yàn)不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,更重要的是可以培養(yǎng)學(xué)生相互協(xié)作、共同合作的群體意識(shí),為將來(lái)集體搞科研奠定一個(gè)良好的思想基礎(chǔ)。
5. 思維能力的培養(yǎng)。物理思維能力就是在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用比較、分析、綜合、抽象、概括、判斷和推理等思維方法,形成物理概念和規(guī)律的認(rèn)識(shí)能力,它是物理能力系統(tǒng)的核心。實(shí)踐表明:培養(yǎng)學(xué)生的思維能力能更好地開(kāi)發(fā)學(xué)生智能,智力發(fā)展好學(xué)生學(xué)習(xí)潛能大,獲取新知識(shí)的能力強(qiáng),從而使學(xué)生成為刻苦鉆研,勇于探索,富于創(chuàng)造性思維的人。例如在“感應(yīng)電流方向的研究”的實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)的觀(guān)察會(huì)感到磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向與閉合電路中的感應(yīng)電流的方向有關(guān)系,但這看到的只不過(guò)是表面事實(shí),要得出楞次定律還必須有一個(gè)思維過(guò)程。因此,在實(shí)驗(yàn)時(shí),不僅要求學(xué)生要注意觀(guān)察,更重要的是學(xué)生能否在觀(guān)察后進(jìn)行思維活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中利用多媒體顯示,同時(shí)一邊實(shí)驗(yàn),一邊指導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察且將分析過(guò)程和結(jié)果總結(jié)如下:當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的原磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向與原磁場(chǎng)方向相反,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁通量的增加;當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的原磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向與原磁場(chǎng)的方向相同,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁通量的減少??傊?,感應(yīng)電流方向具有這樣的規(guī)律:就是閉合導(dǎo)體回路中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,這就是楞次定律。這種以實(shí)驗(yàn)開(kāi)端的“實(shí)驗(yàn)—觀(guān)察—思維—記憶—應(yīng)用”等一系列心理活動(dòng)和操作活動(dòng)的有機(jī)結(jié)合,可以有效地突破這類(lèi)難度較大的教學(xué)內(nèi)容。同時(shí),也進(jìn)行了一次較全面的思維活動(dòng)訓(xùn)練,是培養(yǎng)學(xué)生類(lèi)比思維,理論聯(lián)系實(shí)際,以及空間想象和邏輯推理能力的極好機(jī)會(huì)。
通過(guò)上述做法,學(xué)生不僅從實(shí)驗(yàn)中得到了鍛煉,學(xué)到了實(shí)驗(yàn)技能,而且培養(yǎng)了他們的科學(xué)的思維方法與創(chuàng)新能力, 學(xué)生的素質(zhì)得到了提高,為今后的技術(shù)革新和發(fā)明創(chuàng)造打下良好的基礎(chǔ)。