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        提升實驗操作能力 發(fā)展教師專業(yè)素養(yǎng)

        2021-09-14 08:58:28雷行亮陳宗榮
        中學(xué)理科園地 2021年4期
        關(guān)鍵詞:案例分析

        雷行亮 陳宗榮

        摘? ?要:通過教師實驗技能操作比賽案例分析,強調(diào)教師實驗操作能力的重要性,教師平時要勤做、真做、巧做實驗。從操作聯(lián)系原理、操作過程規(guī)范、操作方法科學(xué)三方面論述教師如何提升實驗操作能力。

        關(guān)鍵詞:實驗操作能力;操作比賽;案例分析

        物理實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑和方式,新課標(biāo)要求把核心素養(yǎng)培育作為物理實驗教學(xué)的重要目標(biāo),將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實于實驗教學(xué)活動中[ 1 ]。實驗操作能力是運用所學(xué)知識、借助實驗裝置、完成實驗?zāi)繕?biāo)的能力,是實驗?zāi)芰Φ暮诵牟糠諿 2 ]。雖然現(xiàn)在初高中都有學(xué)生實驗操作考察,但學(xué)生的操作能力明顯不盡人意,其中很重要的原因是教師不重視學(xué)生實驗操作能力培養(yǎng)。“教育是一顆樹搖動另一顆樹,一朵云推動另一朵云”,學(xué)生的實驗操作能力與教師的實驗操作能力水平密不可分,許多學(xué)生都在不自覺地模仿教師的行為。同時,如果教師自身的實驗操作素養(yǎng)較差,就無法發(fā)現(xiàn)學(xué)生的不足之處,無法有效指導(dǎo)學(xué)生提高水平。因此,提升教師的實驗操作能力刻不容緩。

        實驗操作能力包括實驗知識的理解、動手操作和方法處理[ 2 ]。下面結(jié)合教師實驗技能操作比賽案例,從這三方面來談?wù)剬處熖嵘龑嶒灢僮髂芰Φ乃伎肌?/p>

        1? 理論指導(dǎo)實踐,操作勿忘原理

        實驗操作必須以學(xué)科知識為基礎(chǔ),在實驗操作中,必須理解實驗原理,并與實際操作相結(jié)合。在教師實驗技能操作比賽中,有些老師沒有按實驗的理論依據(jù)和要求,理論與實踐脫節(jié)。

        案例1.某同學(xué)按圖1做“測量小燈泡電阻”的實驗,所用實驗器材均完好。

        (1)連接電路的過程中,開關(guān)應(yīng)該 斷開 ;(斷開、閉合 )

        (2)閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑片置于 最大阻值 處,這樣做是為了 保護電路 ;

        這是極為常見的中考物理電學(xué)實驗題,在筆試時屬于送分題,但在實驗技能操作時,老師狀況百出。

        首先,看第(1)小題,連接電路時,開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)。所有的教師在剛開始連接電路時,確實開關(guān)都處于斷開狀態(tài)。但由于連接電學(xué)儀器時導(dǎo)線沒有接牢,致使實驗過程中,有導(dǎo)線脫落,此時,有些老師并未斷開開關(guān),直接重新連接電路。

        第(2)小題,為了保護用電器,在閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動變阻器的滑片移至阻值最大端。比賽中換成電阻箱,在閉合開關(guān)前,有些老師未將電阻箱的各阻值調(diào)到9,致使開關(guān)閉合,燈泡燒壞。

        案例2:某同學(xué)利用圖2裝置探究質(zhì)量一定時,加速度與合外力的關(guān)系。為使圖中鉤碼的總重力可視為小車受到的合外力,須使小車的總質(zhì)量? ? ? ? ? ?鉤碼的總質(zhì)量。

        這是“探究牛頓第二定律”實驗中常見的一道題。比賽中桌面上提供的小車質(zhì)量為250 g,一盒鉤碼,每個都是50 g,砂桶和細沙。有的選手選擇了鉤碼,未曾想過必須要滿足M遠大于m的條件。

        上述二個案例中的實驗要求,教師講實驗題時都特別清晰,在實際操作時就忘了,這說明教師自身還只是將知識停留在表層,未形成相關(guān)物理觀念,因此在操作中理論與實際脫節(jié)。

        2? 全面系統(tǒng)思考,科學(xué)規(guī)范操作

        動手操作,是全面展示實驗操作能力的過程,在操作中,教師要注意:

        2.1? 系統(tǒng)思考,選取器材

        實驗首先要選擇器材,這須從安全性、精確性等方面系統(tǒng)思考后一次性選定。比賽中,有些選手實驗過程中想到某點再臨時抽取儀器,顯得零亂且易出錯。

        案例3:“測小燈泡的額定電功率”實驗中,提供的器材有:干電池兩節(jié)(額定電壓各1.5 V),小燈泡(標(biāo)明額定電壓2.5 V,阻值約10 Ω),伏特表(量程3 V,Rv約為3 kΩ),電阻箱兩個(最小分度分別為1 Ω和0.1 Ω),電鍵,導(dǎo)線若干。

        有選手選擇如圖3方法,測完小燈泡兩端電壓后,將電壓表移至電阻箱兩端,電阻箱已知阻值,測出兩端電壓時可求出電流。但選手在利用該方法時,也未考慮應(yīng)該選擇哪個電阻箱,直接用了最小分度為1 Ω的電阻箱,實驗過程中,發(fā)現(xiàn)電阻箱電阻調(diào)小1 Ω,電壓是2.6 V,電阻箱電阻調(diào)大1 Ω,電壓則變成2.4 V,無論如何都無法調(diào)至燈泡兩端電壓為2.5 V,這才想到換用最小分度為0.1 Ω的電阻箱。其實選電阻箱和選滑動變阻器原理相同,量程夠的情況下,選調(diào)節(jié)精度高的,因此,教師在做實驗前必須全局思考,合理選擇器材。

        2.2? 儀器擺放,科學(xué)合理

        案例4:“測金屬絲的電阻”實驗中,某位選手根據(jù)要求設(shè)計好電路并按圖連接儀器時,忘了連接開關(guān),操作時才發(fā)現(xiàn),只好重新連接。

        比賽中,經(jīng)常會多備些儀器給選手選擇,實驗時將選定的儀器抽出后,應(yīng)統(tǒng)一放在實驗區(qū),將不用的儀器放另一處,將實驗區(qū)和儀器存放區(qū)分開,這有利于后面的組裝測量。電學(xué)實驗中器材選擇好后,應(yīng)將器材按連接時的位置擺好,其中,開關(guān)一般擺放在右手位置,便于操作,比賽中較少選手會注意到此點。

        2.3? 根據(jù)實際,規(guī)范操作

        實驗中許多細節(jié)是書上查找不到的,必須教師平時親身經(jīng)歷,細思揣摩,才能合理操作。

        案例5:在連接實驗電路時,有些青年教師,平時常用鱷魚夾導(dǎo)線,比賽時提供的是兩端去除絕緣皮的導(dǎo)線,在繞制過程中,許多老師沒有將線捻一下、并稍微彎曲的習(xí)慣,在接入接線柱的過程中,也沒有試試是否已經(jīng)牢固,造成實驗過程中連接線脫落。

        案例6:“探究加速度與合外力的關(guān)系”實驗中,紙帶連接小車,要穿過細孔并繞結(jié)。有些老師不會繞結(jié),造成放手后,小車下滑,紙帶脫落。

        案例7:“多用電表測燈泡電阻”實驗中,應(yīng)一只手拿穩(wěn)燈泡,有的選手兩只手各拿一只表筆,分別去觸碰燈泡的頂端和側(cè)邊,但由于燈泡的形狀偏圓,易移動,操作時表筆與燈泡接觸點不穩(wěn)定,甚至有的操作時竟將燈泡逐漸擠到桌子邊緣,最后跌落桌面。

        案例8:“驗證力的平行四邊形定則”實驗中,實驗前,提供的彈簧測力計事先均被做了“手腳”,最小刻度值不全相同。在實驗中為讀數(shù)時統(tǒng)一有效位數(shù),方便作圖,應(yīng)選取兩把最小刻度值相同的測力計。選手基本能正確選取彈簧測力計,但在詢問環(huán)節(jié)中,許多選手不能說清選取理由。接著,要試試所選擇的兩把測力計是否準確,將兩把測力計對勾,看兩者示數(shù)是否相同,有的選手在此操作之前并未觀察零刻線是否對準,也未進行機械調(diào)零。此實驗學(xué)生是兩人合作操作完成,但教師比賽時只能一個人完成,當(dāng)兩只手去拉測力計時,便無法拿筆記錄力的方向,于是有的老師用嘴含著筆,去點兩個點,記錄方向;有的拉好兩測力計后,用一只手張開虎口按住兩把測力計,然后用另一只手拿筆刻錄;最聰明的一位選手是先在紙上畫兩條線,兩測力計則沿線的方向拉,這樣他就只要記憶兩彈簧秤的數(shù)字了。這種做法其實也是我們平時常用的,先定下兩測力計方向,再進行實驗。

        以上案例說明,要提高教師實驗操作技能,必須做到平時真做、細做、巧做,實踐才能出真知。

        3? 方法科學(xué)合理,減小系統(tǒng)誤差

        新課標(biāo)特別凸顯實驗中誤差分析的重要性。教師在實驗操作設(shè)計中,要真正明白實驗原理、誤差產(chǎn)生的原因,盡可能減小系統(tǒng)誤差。

        案例9:“探究加速度與合外力的關(guān)系 ”實驗中,有些選手不能確定:對平衡摩擦力時,小車是否需要接上紙帶?如果平時教學(xué)中能細致地進行誤差原因分析就會明白,接上紙帶可以平衡紙帶運動產(chǎn)生的摩擦阻力。

        案例10:“利用單擺測重力加速度”實驗中,只提供了把20 cm的刻度尺。有些選手測擺長時,把線對折,用刻度尺量小球直徑,測出數(shù)據(jù)與豎直懸掛時的真正擺長偏差較大。應(yīng)該是改變擺線長度(控制在刻度尺測量范圍),測出兩次單擺振動周期,再計算出重力加速度。

        上述十個教師技能比賽案例說明:教師要提升實驗操作能力,必須勤做實驗,真做實驗,每次學(xué)生實驗前,自己動手完整操作一遍,這樣才會發(fā)現(xiàn)實驗操作中可能存在的問題。在平時的實驗教學(xué)中,必須精益求精,研究實驗的每個細節(jié),提升自身實驗操作能力。同時悟透實驗原理,真正理解操作中的措施要求,并能適度遷移。只有教師自身素養(yǎng)提升,才能高效引領(lǐng)學(xué)生提升實驗操作能力。

        參考文獻:

        [1] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018.

        [2] 李春密 . 物理實驗操作能力的結(jié)構(gòu)模型初探[J]. 學(xué)科教育,2002(6):39-42.

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