林秋華

摘 要：中學(xué)物理實驗?zāi)芰Γ饕捎^察能力、操作能力、獨立設(shè)計實驗方案能力、分析和處理實驗數(shù)據(jù)能力等要素構(gòu)成。培養(yǎng)學(xué)生的物理實驗?zāi)芰?，是中學(xué)物理教學(xué)的根本任務(wù)，本文從中學(xué)物理實驗的特點來闡述其相應(yīng)的能力要求，提出了實驗?zāi)芰Φ乃拇笠丶捌渑囵B(yǎng)方法。

關(guān)鍵詞：物理實驗；實驗?zāi)芰?；要素及培養(yǎng)

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，離開實驗，物理學(xué)就得不到發(fā)展。學(xué)習(xí)物理學(xué)研究的實驗方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，掌握一定的實驗技能，提高物理實驗?zāi)芰?，是中學(xué)物理教學(xué)的重要任務(wù)。 依據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》和《普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱》的要求，中學(xué)物理實驗?zāi)芰梢詺w納為 6“能”3“會”，即：能獨立完成《大綱》所列的實驗，能明確實驗?zāi)康?，能理解實驗原理和方法，能控制實驗條件，會使用儀器，會觀察、分析實驗現(xiàn)象，會記錄、處理實驗數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，對結(jié)論進(jìn)行分析和評價；能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并制定解決方案；能運用已學(xué)過的物理理論、試驗方法和實驗儀器去處理問題，包括簡單的設(shè)計性實驗[1，2]。下面結(jié)合平時物理實驗教學(xué)談?wù)劚救藢χ匾暫团囵B(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ膸c看法。

1 觀察實驗現(xiàn)象的能力是實驗?zāi)芰χ械幕A(chǔ)因素

觀察實驗現(xiàn)象的能力，指在實驗中正確選擇觀察對象，從觀察對象中發(fā)現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象及現(xiàn)象間本質(zhì)聯(lián)系的能力。

實驗離不開觀察，觀察實驗現(xiàn)象的能力是實驗?zāi)芰χ械闹匾蛩?。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，是培養(yǎng)實驗?zāi)芰Φ幕A(chǔ)，要從平時做起、從細(xì)微入手，如教師在進(jìn)行薄膜干涉演示實驗時，要引導(dǎo)學(xué)生（1）有目的的觀察： 讓學(xué)生知道從哪個側(cè)面觀察，要觀察什么？（2）精細(xì)的觀察：觀察彩色條紋中有哪些顏色，每條彩色條紋中各種顏色是怎樣排列？上部和下部的彩色條紋寬度是否相同，彩色條紋寬度是否隨時間變化等，（3）日常生活的觀察：配合教材資源鼓勵學(xué)生在日常生活中進(jìn)行廣泛地觀察，如，生活中見過彩色花紋，那些是屬于薄膜干涉現(xiàn)象？通過觀察和思考，加深對物理現(xiàn)象和原理的理解，養(yǎng)成善于觀察的習(xí)慣。

2 操作儀器設(shè)備的能力是實驗?zāi)芰χ械暮诵囊蛩?/p>

操作儀器設(shè)備的能力，指利用實驗裝置實現(xiàn)實驗方案的能力，簡稱為操作能力。

實驗離不開操作，掌握實驗儀器是進(jìn)行實驗操作的前提，新的高中物理教學(xué)大綱中要求正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標(biāo)卡尺、電火花計時器（或電磁打點計時器）、彈簧測力計、秒表、天平、螺旋測微器、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱、溫度計等13種，為了培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，正確使用基本儀器，實驗前要使學(xué)生了解儀器的構(gòu)造原理，然后進(jìn)行操作。例如，彈簧測力計使用前要觀察它的量度范圍和讀數(shù)的有效值等；有時一個實驗涉及幾種儀器，必須先指導(dǎo)他們對儀器的合理組裝。合理組裝儀器的基本要求是：正確選擇儀器，正確連接儀器，合理布局，便于操作和觀察。如，對電學(xué)實驗的要求是：（1）熟悉實驗原理圖，正確選擇儀器，做到“可行、精確、簡便” 。在選擇電流（電壓）表量程時，應(yīng)首先估算電流值能否達(dá)到半偏以上，若實驗要求電流（電壓）從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，則調(diào)節(jié)到的電流（電壓）最大值應(yīng)超過半偏。歐姆表應(yīng)選用使指針偏轉(zhuǎn)在中心值附近的檔位，以減小讀數(shù)相對誤差?；瑒幼冏杵鞯倪x擇要先考慮實驗電路是限流接法還是分壓接法，再估算其阻值大??；（2）對照電路圖按照先干路、后支路、再電源的順序正確連接電路。并注意電流表、電壓表與電路的串、并聯(lián)連接，滑動變阻器的正確連接。（3）布局要合理緊湊，導(dǎo)線連接牢靠，便于電鍵和滑動變阻器等儀器的調(diào)節(jié)和對電表進(jìn)行觀察、讀數(shù)。

培養(yǎng)學(xué)生操作的能力，還要指導(dǎo)他們運用物理知識進(jìn)行分析、檢查和排除實驗中出現(xiàn)的故障，例如，電學(xué)實驗出現(xiàn)的故障較多，情況也較復(fù)雜，大致有導(dǎo)線內(nèi)部斷線、電表或元件內(nèi)部損壞，導(dǎo)線或電鍵接觸不良等，要教給學(xué)生檢查故障的方法。

實驗操作能力的培養(yǎng)并非一朝一夕，要依靠一定的理論知識為基礎(chǔ)，有計劃有步驟進(jìn)行，除了大綱規(guī)定的學(xué)生分組實驗外，還要適當(dāng)將一些演示實驗轉(zhuǎn)化為學(xué)生動手實驗，并關(guān)注其操作的細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)錯誤及時加以糾正，逐步養(yǎng)成規(guī)范的實驗習(xí)慣。

3 實驗設(shè)計能力是實驗?zāi)芰Φ年P(guān)鍵因素

實驗設(shè)計的能力，指根據(jù)一定的目的和任務(wù)，擬訂實驗方案、選擇儀器設(shè)備、進(jìn)行實驗探索的能力。

設(shè)計實驗方案的基本原則是：可行性、精確性、簡便性。

可行性，就是要求所設(shè)計的實驗要能達(dá)到預(yù)期目的。例如，電阻的測量，可利用多用電表、伏安法、伏伏法、安安法、替代法、比較法、電橋法等。又如，測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取⒖捎么螯c計時器測量、滴水法測量、單擺測量等，采用何種方法要視具體情況而定。學(xué)生設(shè)計實驗方案的能力必須建立在熟練掌握物理知識基礎(chǔ)之上，為此，要加強對學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識教學(xué)，使學(xué)生掌握堅實的物理知識。

精確性，就是要求實驗的誤差要盡可能小、結(jié)果要盡可能準(zhǔn)確。為此，應(yīng)讓學(xué)生了解誤差的初步知識。從誤差的來源看，誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種。如，上述的電阻測量，多用電表只能粗略測量，誤差較大，實驗原理較完善的是替代法、比較法和電橋原理。為了提高實驗的精確度，儀器的選擇十分重要。就測量的工具而言，測量工具越精密，誤差越小，例如，用螺旋測微器測長度就比用毫米刻度尺精確。

簡便性，就是要求所用的儀器盡可能簡單，便于實驗操作、調(diào)節(jié)。例如，做雙縫干涉實驗中，需要頻率相同的單色光作相干光源。簡便的方法就是讓光源發(fā)出的光經(jīng)濾光變成為單色光，單色光通過單縫后射向雙縫，這時兩條縫處的光振動頻率相同，成了兩個相干光源。更換不同的濾色片，就可得到不同的單色光。為了提高實驗效果，此實驗可采用亮度適當(dāng)高的小燈泡或LED手電筒作為光源。

4 分析和處理實驗數(shù)據(jù)的能力是實驗?zāi)芰χ械木C合因素

數(shù)據(jù)是進(jìn)行科學(xué)分析的根據(jù)，是得出科學(xué)結(jié)論的基礎(chǔ)。分析和處理數(shù)據(jù)的能力是指會對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析、比較、處理、概括，從而得出正確結(jié)論的能力。高中物理數(shù)據(jù)處理主要有列表法、圖像法、圖解法、逐差法等。實驗處理的方法多樣、步驟繁瑣、處理靈活，因此數(shù)據(jù)處理能力成為實驗?zāi)芰μ岣叩闹攸c也是難點。如最常用的圖象法，它具有形象直觀、動態(tài)過程清楚的特點。采用圖象法分析和處理實驗數(shù)據(jù)的步驟看似簡單，但也容易失誤，在高考試題中得分率一直偏低。譬如如何合理建立直角坐標(biāo)系、描出實驗數(shù)據(jù)點，如何繪出圖象、總結(jié)規(guī)律， 哪個坐標(biāo)軸表示自變量（因），哪個坐標(biāo)軸表示應(yīng)變量（果）？坐標(biāo)的比例如何選取才能使圖象在圖紙上大小合適、因果關(guān)系清晰等問題，學(xué)生在具體實踐時總是做不好。常見的伏安法測金屬絲的電阻實驗，若以加在金屬絲上的電壓U為橫坐標(biāo)，以通過金屬絲的電流強度I為縱坐標(biāo)，作出I-U圖線是一條通過原點的曲線，由歐姆定律知，該圖線的斜率是電阻的倒數(shù)。但多年來就是這根不起眼的線絆倒了多少不細(xì)心的考生！

規(guī)范作圖，通過比較一些圖線，可以得出“物理圖象法中，圖線斜率和截距往往代表一個物理量的數(shù)值”。

利用數(shù)學(xué)知識分析和處理實驗數(shù)據(jù)還受到物理實驗條件的制約。如測金屬電阻率實驗，加在金屬絲上的電壓值不能太大。歐姆公式R=U/I，也不能簡單地認(rèn)為“電阻與電壓成正比”。這跟純數(shù)學(xué)理論有本質(zhì)的區(qū)別。因此，分析和處理實驗數(shù)據(jù)能力的培養(yǎng)離不開扎實的物理知識。

綜上所述，觀察能力、操作能力、獨立設(shè)計實驗方案能力、分析和處理實驗數(shù)據(jù)能力等是實驗?zāi)芰Φ闹匾蛩?，而動手操作能力是這四種實驗?zāi)芰χ械暮诵?，所以要多渠道、多形式地為學(xué)生創(chuàng)造實際動手操作的機會，培養(yǎng)其探究能力和創(chuàng)造能力。在平時的物理教學(xué)中，教師必須不厭其煩地研究實驗教學(xué)方法，優(yōu)化實驗效果，堅持以實驗為基礎(chǔ)，使學(xué)生的思維能力和綜合實驗?zāi)芰φ嬲靡耘囵B(yǎng)和提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 2014年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試福建省理科綜合考試說明 [M].福州：福建教育出版社，2014.

[2] 2014年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱（理科，課程標(biāo)準(zhǔn)實驗版）[M].北京：高等教育出版社，2014.