物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),它的多數(shù)成果都是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)、研究物理的基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以來在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著兩種錯(cuò)誤的傾向:一是重理論輕動(dòng)手。由于高考中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用筆試,再加上有些學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足,部分教師盡量減少學(xué)生實(shí)驗(yàn)量;有的教師預(yù)先替學(xué)生安裝好裝置,測(cè)出某些物理量;有的教師用教師演示實(shí)驗(yàn)代替學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn),甚至采取“紙上談兵”的方法用“教師講實(shí)驗(yàn)”代替“學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)”,這樣做的結(jié)果是影響了學(xué)生思維能力和動(dòng)手能力的發(fā)展。二是只動(dòng)手不動(dòng)腦。有的教師為了趕進(jìn)度,舍不得在實(shí)驗(yàn)上花時(shí)間,在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生盲目地照課本或教師講的步驟按部就班,機(jī)械操作;有的教師預(yù)先印發(fā)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,讓學(xué)生照“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”逐條操作,填寫數(shù)據(jù)。學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后只知其然而不知其所以然,同樣影響了學(xué)生思維能力和創(chuàng)造能力的發(fā)展。
上好中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是物理教學(xué)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。我從多年的教學(xué)實(shí)踐中感到應(yīng)使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)做到手、腦并動(dòng),既要培養(yǎng)學(xué)生能正確使用儀器,安裝裝置,熟練操作,又要培養(yǎng)學(xué)生能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定實(shí)驗(yàn)原理,根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理合理選擇實(shí)驗(yàn)器材,制定實(shí)驗(yàn)步驟,正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并作出結(jié)論,更要善于分析實(shí)驗(yàn)誤差,即在培養(yǎng)動(dòng)手能力的同時(shí)滲透思維能力的培養(yǎng)。
在此我就“測(cè)定金屬電阻率”學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)為例談一些具體做法。
一、置疑預(yù)習(xí)
在上實(shí)驗(yàn)課前要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、器材、步驟及數(shù)據(jù)處理進(jìn)行預(yù)習(xí)和思考,教師可布置預(yù)習(xí)題,以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案,但不宜簡(jiǎn)單提出“實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁?”“實(shí)驗(yàn)原理是什么?”“實(shí)驗(yàn)器材是什么?”“實(shí)驗(yàn)步驟是什么?”等問題,因?yàn)檫@些問題不能激發(fā)學(xué)生思維,只能使學(xué)生養(yǎng)成照搬課本的習(xí)慣。教師應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、器材、步驟精心設(shè)計(jì)成有啟發(fā)性的問題讓學(xué)生思考。
二、研討方案
實(shí)驗(yàn)課時(shí)教師放在學(xué)生桌面上的器材最好不要正好夠用,這樣學(xué)生就沒有了選擇的余地,會(huì)養(yǎng)成依賴教師的思想。教師可多排些或少排些,讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求判斷桌面上的器材哪些是多余的,還缺少什么?比如很多學(xué)生對(duì)滑動(dòng)變阻器的作用了解得不全面,在課堂上教師應(yīng)組織學(xué)生通過討論集思廣益得出“它能起保護(hù)電源、電表和求電阻平均值消除偶然誤差的作用”。在此基礎(chǔ)上教師再因勢(shì)利導(dǎo):“滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片在閉合電鍵前應(yīng)調(diào)至阻值最大位置”,這樣接通電鍵時(shí)電路中電流值最小才能起保護(hù)作用。最后教師應(yīng)在檢查、提問的基礎(chǔ)上指導(dǎo)學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)的最佳方案。
這樣學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前有了明確的實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)實(shí)驗(yàn)中關(guān)鍵的問題有了深刻的理解,在實(shí)驗(yàn)時(shí)就能做到胸有成竹,充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性,促進(jìn)思維能力的發(fā)展。
三、先思后動(dòng)
在學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前教師應(yīng)讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的技能、技巧先思考、討論。比如大部分學(xué)生沒有養(yǎng)成使用測(cè)量工具前先
調(diào)零的習(xí)慣,教師在預(yù)備實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)可有意將部分儀器調(diào)到非正常工作狀態(tài),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)可提醒學(xué)生使用測(cè)量?jī)x
器測(cè)量前應(yīng)先檢查什么,讓學(xué)生通過觀察、思考得出首先需要調(diào)零。又如很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)沒掌握器材排列的規(guī)律,隨意性很大,教師可把典型的排列不合理的情況畫在黑板上,讓學(xué)生通過討論指出不合理的地方,并得出安培表、伏特表應(yīng)放在便于觀察的位置,電鍵、滑動(dòng)變阻器應(yīng)放在便于調(diào)節(jié)操作的位置。再如電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電表量程的選擇對(duì)實(shí)驗(yàn)安全及精確度起著重要的作用,為了培養(yǎng)學(xué)生估算量程的能力,教師不可在實(shí)驗(yàn)時(shí)將需要的量程預(yù)先告訴學(xué)生,而應(yīng)讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)先討論安培表和伏特表的量程是否選得越大越好,讓學(xué)生經(jīng)過觀察、思考、討論后總結(jié)出量程的選擇應(yīng)在保證安全的前提下,使指針偏轉(zhuǎn)的角度盡量大些以提高實(shí)驗(yàn)精確度,進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生根據(jù)所提供的電源及待測(cè)電阻阻值估算量程。這樣學(xué)生就會(huì)在動(dòng)手之前養(yǎng)成“三思而后動(dòng)”的習(xí)饋,既調(diào)動(dòng)做物理實(shí)驗(yàn)的興趣,又促進(jìn)思維能力的發(fā)展。
四、啟發(fā)質(zhì)疑
在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)學(xué)生操作上出現(xiàn)的問題,教師不要急于正面糾正、回答,更不能代替學(xué)生操作,而要針對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的問題啟發(fā)學(xué)生分析、思考,尋找解決的方法。比如實(shí)驗(yàn)時(shí)最常遇到的問題是電路中沒有電流,教師不宜直接幫助學(xué)生找出斷路點(diǎn),而應(yīng)幫助學(xué)生分析這是斷路所致,然后讓學(xué)生尋找容易產(chǎn)生斷路的位置,如接頭、焊點(diǎn)、電鍵等,最后啟發(fā)學(xué)生使用替換法或短路法遠(yuǎn)程檢查解決。再如遇到滑動(dòng)變阻器在使用過程中不起變阻作用時(shí),教師應(yīng)啟發(fā)學(xué)生知道這是由于變阻器被錯(cuò)接成短路或只將兩個(gè)固定端直接串在電路中造成的,讓學(xué)生自己檢查并修正接線。這樣學(xué)生就會(huì)在糾正實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤中逐步養(yǎng)成分析、思維的習(xí)慣。
五、總結(jié)拓寬
學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后教師還應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行評(píng)講,對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行討論分析,并啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行總結(jié),結(jié)合教材提出拓寬思維的問題讓學(xué)生討論。比如“測(cè)定金屬電阻率”這個(gè)實(shí)驗(yàn),課本只要求學(xué)生能處理偶然誤差,但根據(jù)學(xué)生已學(xué)過的知識(shí),教師可嘗試對(duì)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析,所以教師除啟發(fā)學(xué)生討論產(chǎn)生偶然誤差的原因?yàn)殡姳碜x數(shù)不準(zhǔn)等因素外,還可引申追問學(xué)生該實(shí)驗(yàn)如何排除偶然誤差,用這個(gè)電路測(cè)定的電阻值是否就準(zhǔn)確了?讓學(xué)生經(jīng)過思考、討論得出該線路電流表讀數(shù)為被測(cè)電阻和伏特表并聯(lián)電路的總電流,不是通過電組支路的電流,因線路設(shè)計(jì)不完善會(huì)引起系統(tǒng)誤差。
總之,物理規(guī)律的確定需要建立在物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作又需要有很強(qiáng)的思維能力和動(dòng)手能力,所以我們只有在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中既注意動(dòng)手能力的培養(yǎng)又強(qiáng)化思維能力的培養(yǎng),才能造就具有創(chuàng)造能力的一代新人。