加强物理实验教学,提高学生实验能力
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作者: 陈 煜
初中物理学是一门以实验为本的科学,初中物理的实验基础、理论体系和研究方法,是现代科学和技术的基础,学生的实验能力与实验素质是衡量一个学生学习物理水平的标准之一。因此,提高初中学生物理实验能力,是物理教学的基本任务之一,它能为学生的终身学习和自主性学习打下坚实的基石。但是,目前由于升学考试的压力,不少教师在主观或客观上并不十分重视物理实验教学。我就在初中物理教学中如何提高学生实验能力谈一些做法和体会。
一、从观察物理现象入手,激发学生的学习兴趣,提高学生的观察能力。
激发认知冲突,这是保持学生有意注意、激励学习动机最有效的途径。当新奇生动的现象出乎学生的意料之外时,好奇的心理驱使他们积极地思索,但不一定能趋向于教学的目标,也不一定会产生剧烈的认知冲突。教师需要精心地引导和组织,及时地抓住学生闪现出来的认知矛盾,掀起思维冲突的狂澜,使学生产生渴望解决问题,又感到仅用自己现有的知识无法解决问题的心理矛盾。比如我在做大气压强――覆杯实验时,将一只玻璃杯灌满水,用一张塑料卡片盖在杯口上,再按住卡片把水杯倒过来。问:当把手移开后,会产生什么现象?松手后学生惊讶不已。从而激发了学生强烈的学习兴趣。再问:如果杯子里装半杯水,塑料卡片是不是更容易托住杯中的水呢?这样学生的观察注意力就会随着问题更加深入,经常这样引导,可使学生的观察能力大大提高,观察的层次也将更深。
二、加强学生实验基本功训练,提高学生的实验基本操作能力。
物理实验的基本功,是指实验基本理论、基本方法和基本技能三个方面。实验的基本理论是:1)认识实验的作用,通过实验让学生了解实验的设计思想和实验原理。2)能分析实验产生误差原因等。实验的基本方法:1)了解实验的过程和步骤,能设计实验表格,整理实验数据,得出结论。2)灵活运用实验方法,如:控制变量法、等效替代法、比较法、理想化法、归纳法、演绎法等。实验的基本技能是:1)能正确、熟练按操作规程使用各种物理仪器。2)能仔细观察,认真读数、记录、整理数据,对实验结果作出合理解释。3)能排除实验中出现各种故障。4)能写出规范的实验报告。实验基本功训练应贯穿初中物理教学整个过程,通过教师演示实验,学生分组实验和课外实验来提高学生的基本实验操作能力。
教师要鼓励学生积极动手、动脑,通过自主的实验探究,学习物理概念和规律,体验到学科学的乐趣,了解科学方法,获取科学知识,逐步树立科学创新精神。要帮助学生克服怕出错、怕麻烦等思想障碍,同时在比较困难的地方给予具体的指导,使学生能够比较顺利地参与实验探究。开始几次学生分组实验,实验仪器都是学生首次接触,如刻度尺、天平、电压表等,教师要着重指导学生识别仪器的规格和性能,察看铭牌或说明书。弄清:(1)测量范围;(2)最小刻度;(3)零点及其调节方法;(4)使用方法。只有掌握以上四点,才能保证实验精确的完成和仪器、人身的安全。学生分组实验,每个人都有操作机会。如在学习量筒、弹簧秤、天平等知识时,学生的积极性一定会很高,效果一定会更好。总之,教师应尽量多给学生亲自动手动脑的机会,这对提高学生的操作能力是很有帮助的。学生的实验操作能力对他们今后的工作和学习有着重要的影响。生活中小到照明电路的安装,各种物体质量的测量,大到交通运输和生产劳动都需要这方面的能力。所以教学大纲把培养学生的实验操作能力作为素质教育中很重要的一个方面。
三、鼓励学生到实验室做小实验、小制作,提高学生的动手操作能力。
各种物理实验,从某种意义上说,都是一种特殊的、直观的实践,学生在动手完成各种小实验、小制作过程中,思维异常活跃,学习欲望高涨,参与意识增强,都迫切地希望进一步探索问题。通过实验,学生学习到的物理知识也比较深刻、牢固。如课本中“纸盒烧开水”、“日光灯启辉器中双金属片的自动控制作用”、“小风轮”、“电铃”、“楼梯开关”等小实验、小制作,有很强的趣味性和知识性,十分贴近学生的生活,符合初中学生好奇、好问、好动、好学的心理特征。教师要鼓励学生做好这些课外小实验、小制作,并有意识地在教学中加以讲评。
初中学生实验能力较低,主要体现在动手能力差。有些学生自己在动手实验时常常不知所措,不知从何下手,甚至不敢动手,还有些学生很难在一个课时内完成规定的实验,如强调必须一个课内完成,只能做现场观众。因此,教师必须通过开放实验室,让学生在业余时间约定来实验室做实验。教师在一边做指导时,可让学生个个有动手的机会,人人参与,让物理实验仪器成为学生喜爱的“玩具”,让学生把生活中的小制作、小玩具带到实验室借助实验室器材来完成,并加以指导,帮助改进,评价,等等。
四、加强探索性实验教学,提高学生的实验技能和创造性思维能力。
探索性实验是根据教材特点和学生实际情况,在学生已有知识和初步具有实验技能的条件下,由教师提出课题,在教师的指导下,学生自己动手、动脑,在实验中观察现象,主动探索,然后得出物理规律。
例如:初二物理课本有一个“液体蒸发快慢影响因素”演示性实验,我将该实验变为探索性实验,根据学生已有生活经验,采用边讲边实验的方法用实验来探索出液体蒸发快慢影响因素。在此基础上,我又提问:液体质量多少对液体蒸发快慢是否也有影响呢?引导学生独立自己探索,最后学生利用天平和盛有不同质量水的两个相同烧杯,放在已平衡的天平上,通过砝码增减和调节游码使天平再次平衡,然后经过一段时间(在水未干之前),通过观察天平是否仍保持平衡,探索得到液体蒸发快慢与液体质量无关。
探索性实验教学,可以让学生自己探索,使学生真正成为学习的主人,成为科学知识的主动探索者,使学生具有初步设计实验能力,为其成为科学技术探索者打下坚实的基础。
教师还应重视学生实验探究中的交流与合作,实验探究一般都是分组进行的,组内的角色分工要明确,例如甲负责操作,乙负责记录。同时,组内角色要转换,例如第一次甲操作乙记录,第二次乙操作甲记录。要注意发挥每个学生在实验探究中的作用,不能由少数学生包办代替。这样既能使每个学生都得到机会均等的全面练习,又能充分体现工作中的分工与协作。在平时的探究活动中,教师要循序渐进地引导学生用尽可能用准确的语言表述自己的探究过程、所得的证据和自己的观点。不但要重视书面表达,而且要重视口头表达,要让每一个学生都有充分的机会作口头陈述。
五、尽可能设置边学边实验课,提高实验的实效性。
边学边实验课一般包含下列三个环节:设疑引学,辨疑解难,释疑巩固。
“设疑引学”是教师通过一些物理现象和问题情景,使学生产生疑问,提出需要解决的问题。“辨疑解难”是要求学生对他们所提出的问题进行假设,估计可能的结果是什么,然后教师指导学生讨论如何用实验进行研究,拟订实验方案,并在学生实验观察和测定的基础上开展小组或全班讨论分析。学生在这一教学环节中,通过看书、观察、实验、思考、讨论、争辩、答问、练习、应用等,做到“四动”,从而既学到知识,又培养能力。“释疑巩固”是在教师的指导下排除疑问,通过练习、应用和小结等来运用和巩固所学的知识。上好边学边实验课的关键在于放手让学生去看、去想、去做、去说,尽量让学生提出问题,大胆猜想,设计实验方案和进行实验。教师的主要工作是巡视、集疑、布疑;对个别后进生进行适当辅导;对难点、重要的概念、分歧大的问题,组织学生讨论。
放手让学生自己去边学边实验,必须遵循因材施教、循序渐进的原则,教师要设计好边学边实验的阶梯,帮助学生步步深入,既不要使学习的跨度过大,使学生无从入手,又不要使学习的跨度太小,不利于学生的发展。在设计边学边实验的方案时,应注意了解学生实际,对实验教学中可能出现的问题,可能遇到的困难等,都要作充分的估计和准备。例如,在进行物体浮沉条件的实验时,教材的安排是先把鸡蛋放在浓盐水中,观察它的漂浮;然后在浓盐水中加清水,观察鸡蛋的悬浮和下沉;再加入浓盐水,观察鸡蛋的上浮。在实际操作时,加入清水的多少不容易掌握,会由于一下子倒入过多的清水,鸡蛋就下沉到杯底,而看不到悬浮现象,再加浓盐水时,鸡蛋就可能上浮不起来。有的教师在设计边学边实验方案时,作了如下的改动:让学生先把鸡蛋分别浸没在清水和浓盐水中,观察鸡蛋的下沉和上浮,分析鸡蛋的受力情况,得出下沉和上浮的条件。接着让学生缓缓地向浓盐水中加入清水,观察悬浮现象,分析得出悬浮条件,然后讨论为什么鸡蛋在清水中和在浓盐水中受到的浮力大小不同?为什么漂浮时和悬浮时鸡蛋排开液体的体积不同而受到的浮力却相同?这样处理,不但实验成功的把握大、效果好,而且学生容易理解。
当然,学生物理实验能力的提高是一个循序渐进的过程,教师应在统筹条件下,有针对性地指导学生,通过长时间的积累,才能使学生的实验能力得到较大的提高。
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