劉建濮
物理作為一門以實驗為研究基礎與主要研究方法的學科,實驗教學是物理教學過程中的重要部分.對于教師來講,不僅要讓學生認識實驗,理解實驗,操作實驗,利用實驗來解決問題,更重要的是讓學生掌握實驗的能力,這是一個循序漸進的過程,在這個過程中,教師需要將實驗能力分為以下幾種能力進行培養(yǎng).
一、觀察能力的培養(yǎng)——找準切入點
觀察能力是學生實驗能力的基礎,表面上可能只是表現為學生在“看”實驗,但如果沒有找準看的角度,沒有摸準看的方法,那么學生就難以從“看實驗”中獲得有效信息,因此,教師要指導學生在觀察實驗時,找準切入點.
以“物體的浮沉條件”這一實驗為例,作為演示實驗,由教師來演示,學生來觀察.教材首先介紹物體浮沉的五種情況:上浮、下沉、懸浮、漂浮、沉底.這意味著教師在演示時學生會依次看到這五種現象,但其中,漂浮其實是上浮過程的最終狀態(tài),因此,上浮是一直處于運動的狀態(tài),而漂浮最終是靜止的.與此同理,沉底其實是下浮過程的最終狀態(tài),因此,下沉是一直處于運動的狀態(tài),而沉底最終是靜止的.學生在觀察時,就要意識到一個是單位時間里物體的運動軌跡、運動路徑,一個是物體沒入液體的速度、體量.這就是該實驗的兩個觀察重點.教師可以根據不同的實驗來指導學生嘗試采用順序觀察法、重點觀察法、對比觀察法等,以逐步提高學生的實驗觀察能力.
二、記錄能力的培養(yǎng)——結合實驗初衷
記錄能力指的是不論在演示實驗還是動手實驗中,學生都能夠準確無誤、恰如其分地將實驗現象以及實驗數據記錄下來,不缺失,不丟失,不偏頗,不過度,它是學生后續(xù)實驗分析的素材.為此,教師應當提醒學生結合實驗初衷來進行實驗記錄.
以“凸透鏡成像”這一演示實驗為例,該實驗的目的是研究凸透鏡成像的規(guī)律,那么在實驗前,學生可以結合教材內容先進行分析與猜想:改變凸透鏡的物距和像距,就可以得到不同的像.這意味著凸透鏡成像的情況與物距和像距有一定關系,因此,該實驗在記錄時,就必須把焦點鎖定在“物的位置”“像的位置”“像的性質”這三個關鍵點上.當學生意識到這一點時,在實驗中,就會在燭焰經凸透鏡依次成放大、等大、縮小的實像時,記下當時的物距數值和像距數值.在燭焰經凸透鏡成放大的虛像時,記下當時的物距數值.只有當學生將所有必須的實驗數據都記錄完整、準確后,才能夠進行下一步的分析與思考.因此,學生實驗記錄能力的培養(yǎng)不能忽視.
三、動手能力的培養(yǎng)——培養(yǎng)邏輯條理
動手能力指的是學生親自操作實驗的能力,它不是簡單地根據教材的步驟指引來機械地擺動實驗器材或者實驗物料,而是有目的性、有步驟性地操作.為了培養(yǎng)學生的這一動手實驗能力,教師需要培養(yǎng)學生的邏輯條理性.
以 “測定小燈泡的電功率”實驗為例.首先,要明確實驗的器材與物料.接著,要分析實驗的條件,這里是指可用滑動變阻器來改變小燈泡的功率,可觀察小燈泡在額定功率下的狀態(tài).最后,需要設計測量電路圖以及測量的步驟,再根據設計出來的實驗步驟一步一步操作,并且還要謹記若干注意事項.當學生具備了足夠好的邏輯性與條理性后,他們的動手實驗能力也會隨著增強.
四、反思能力的培養(yǎng)——預期效果對比
反思能力指的是學生在實驗之后,能夠對個人的動手實驗(包括觀察演示實驗)進行有效地回顧與審思,及時發(fā)現不足,總結經驗.
比如,在電學板塊里,教材中列舉了很多實驗,學生需要在實驗中摸索得出常見的電路故障.比如,如果電路斷路,那么會造成電路不同的結果,而電路不同又會直接表現在哪些方面呢?當學生積累了一定量的電學實驗后就可以思考得出以下幾種常見的現象:燈泡不亮;電流表無示數;電壓表示數為零;電壓表示數接近電源電壓;斷開處有一段能使測電筆氖管發(fā)光,另一端則不能使其發(fā)光等.在反思中,除了對實驗的結果和實驗的過程進行審視外,學生還需要對個人的實驗狀態(tài)進行反思,比如,是否違背了實驗的原則,是否可以改進實驗甚至設計實驗等.對實驗的反思能力同樣是教師培養(yǎng)學生實驗能力的內容.
綜上所述,部分學生對實驗的認知會局限在“做實驗”這個層面上,但“操作實驗”只是整個實驗的其中一個環(huán)節(jié),它離不開實驗思維的指導,實驗物料的準備,實驗效果的預估,實驗過程的分析等,唯有完整嚴謹地做好每一個環(huán)節(jié),才能保證實驗的有效性.因此,教師在培養(yǎng)學生的實驗能力時,應當從觀察能力、記錄能力、動手能力、反思能力這幾個方面入手,幫助學生穩(wěn)步扎實地做好每一個實驗,學好每一個實驗.