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1、高中物理实验教学与学生实验能力培养【内容摘要】物理实验在物理教学中占有重要的位置，他能训练学生的动手动脑能力，加深对物理概念、规律的理解和掌握。能培养学生的科学态度、科学研究方法，培养学生的创新意识和创新能力。物理分组实验的目的在于通过学生的亲身参与使某一现象发生或重现，促进学生在感官认知上对物理概念和规律的认识，提高学生学习物理的积极性。懂得“实践是检验真理的唯一标准”的含义。物理教师应具备良好的实验素质，不仅要系统掌握实验的基本理论，实验技能和技巧，还要通过实验能启发、指导学生进行探索，发现物理结论和规律的能力。本文以作者多年的实验教学实践为基础，提出了在实验教学中成功地培养学生能力的几条
2、有效途径。【关键词】学生物理分组实验 实验原理和实验设计 提高学生处理实际问题的能力 培养学生探究实验的精神【正文】实验是物理学的基础，物理学就是从实验中产生的。中学物理教学必须以实验为基础，在课堂教学中要多做演示实验，多安排学生实验，教师要给学生创设良好的实验环境，让学生有目的地进行观察、测量，获取知识，发展能力，养成善于观察、勤于动手的好习惯。实验是最活跃最具生命力的部分，它包括教师演示实验和学生实验。演示实验是指为配合教学内容由教师操作表演示范的实验，是深受学生欢迎的实验形式，是教师施展教学艺术的独特方法。它能化抽象为具体，化枯燥为生动，把要研究的物理现象清楚地展示在学生面前。能引导学生
3、观察，并进行思考，配合讲授使学生认识物理概念和规律，达到事半功倍的效果。学生实验是教师在教学过程中要求学生必须掌握的实验，它要求学生在掌握实验的各种知识的同时自己动手操作，这也是深受学生欢迎的形式。它在很大的程度上能够调动学生学习的积极性，让学生动手参与，这样既让学生对已有的知识进行了一次很好的巩固和加强，又培养学生喜好动手的习惯和严谨的科学实验态度。我们教师在物理教育教学过程中一定要重视物理实验的重要性。当前，传统教学中落后的教育观念和方法仍妨碍着学生创新能力的培养。反映在物理教学中，是应该做并且有条件做的许多重要实验被人为取消，或者只在“黑板上做实验” ，造成学生“听实验、背实验”；这样做
4、的严重后果是，学生能力结构不完整，缺乏创造性和开拓精神。知识是能力的载体，而创新是能力的灵魂，素质教育的核心就是培养学生的创新精神和创新能力。因此在物理教学中，尤其在实验教学中，必须改革实验教学，充分发挥学生思维的主体性，促进学生创造性思维的培养，提高学生的创新能力。物理分组实验是物理教学的重要组成部分，是在教师指导下，主要由学生探究完成的实验活动。这项教学的作用要起到提高学生动脑设计动手实践的能力，加深理解理论知识的作用。实验教学中教师的指导要恰当合适，要敢于放手让学生自己去设计，老师千万不能将实验步骤一、二、三、四地列出后指导一步学生做一步。在多年的教学中我体会到，物理分组实验是培养学生实
5、践能力和分析问题、解决问题能力的最好形式，实验的目的不能只会解相应物理实验题，要重视获取知识的过程，达到弄懂实验目的、独立完成实验操作，达到能独立设计实验，纠正实验中存在偏差的能力。1分组实验教师要善于引导，放手让学生大胆操作，不能动手包办处理实验中存在的问题物理分组实验注重获取知识的过程，是学生通过思维、动手，对有关物理概念、定律进行检验，从而进行理论思考的升华的动态过程。学生必须明确实验目的，激发其观察实验、思考问题的积极性，使学生自己知道要干什么、为什么要这么干，达到抓住实验的主要现象和本质的目的。实验时教师要善于引导，让学生积极动脑思考，大胆动手实践。从了解实验原理，准备实验器材，进行
6、实验操作，到测出实验数据，得出实验结果全过程都应充分体现学生在实践中的主体作用。实验过程中学生经常会出现装配错实验仪器或装配不上实验仪器的现象，或面对实验仪器无从下手，或数据测量不准，或不会排除实验中的故障等问题。分组实验时碰到此类情况有些学生就会举手将问题推给老师，此时教师决不能动手排除实验的故障包办处理一切。这样表面上看似乎问题很快得到了解决，但却扼杀了学生探究中寻找科学规律的正确方法，扼杀了他们成功后激发的积极性，扼杀了他们动脑动手释放学习潜能的机会，很不利于提高学生处理实际问题的能力。正确的做法应该是引导学生按照实验的程序要求，认真分析问题出现的原因，由学生自己动手排除故障解决存在的问
7、题。例如，在用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律的实验中。因实际测量总会有误差，所绘的 Vt 图线总不会精确到使测算出的各个点都落在一条直线上。实验中有一小组测出的点以毫米为单位分毫不差地落在一条图线上，显然这是学生为了“凑数据”弄虚作假改动了原始的数据得出的结果。发现问题后，我首先对学生力求完美的出发点给以理解。但向学生们指出，虽然实验设计正确，实验操作认真，但任何测量的精度都是有限的，在现有实验仪器条件下，测出的各个点虽没有完全落在一条直线上，在偏差并不大时，一样可得出“在没有任何误差的情况下 Vt 图象中各个点应完全落在一条斜线上”的结论。又如，在做“测小灯泡伏安特性曲线”的实验时，
8、有一组学生将线路接通后反复检查小灯泡就是不亮，急得他们直叫，快下课了实验数据一个还没测量。此时我没有帮助检查排除线路故障，而是将“多用表”递到他们面前启发他们逐段检查导线和各个仪器，终于查出是其中一段导线出了问题，换上一段新导线后线路马上通了。多媒体的出现使教学领域产生巨大进步，但物理教学中实验和演示的作用多媒体课件是无法替代的。实验和演示能养成学生对物理是一门实验科学的认识，能增强学生的动手能力。教学中坚持对实验和演示操作的持之以恒一定会对学生科学思维的习惯和研究方法产生影响。2实验的目的是要学生经历科学过程、体会科学方法、树立科学价值观。是要学生加深对物理规律和概念的理解。中学物理的实验基
9、本为探究性和验证性实验，不像大学物理那样存在许多科研的可研性，但仍然体现出物理学是一门以实验为基础的科学特点。从物理学的发展史来看，没有实验就没有物理学的今天。实验的过程是科学探究的过程。揭示物理现象的物理概念、反映物理过程的物理规律，是构成物理大厦的基石，只有正确掌握物理概念，才能深刻理解物理规律；反过来，也只有深刻理解物理规律，才能真正掌握相关物理概念。如把物理概念比作网上的结点，那么物理规律相当于结点间的连线。物理教师必须重视物理实验的教学和演示，通过实验发现、验证并总结出“事物”存在的规律，进而以物理规律为中心，更加深刻、完整地掌握物理概念，在应用中巩固物理规律，达到以概念为基础，以规
10、律为中心的整个知识体系。在问题的探究解决中促使知识的完善促进人的能力的提高。物理定律的建立是在实践中创立的，实验是物理学首要的检验手段。物理分组实验教学的意义使学生懂得物理科学的内涵，区别物理与数学的不同，知道数学是在物理和其他自然科学基础上的“抽象” 。物理分组实验教学的目的在于使学生认识、学习和研究事物的有效方法，促进学生感官上对物理概念和规律的认识，促使学生以正确方法对待物理的学习。真正懂得“实践是检验真理的唯一标准”的含义。因此，进行物理分组实验教学时，教师不仅要教学生会做实验，更要“教给学生一双没有束缚的自由的手” 。要使实验真正成为探究、提高物理教学的重要途径，教师在指导学生分组实
11、验时，根据实验目的，精心设计各类实验问题，达到引导学生有的放矢地边实验、边思考、边分析，让学生在观察、思考中提高实验技能，在动手思维中发展自身的形象思维和抽象思维，在主动学习中充分体会到实验的内涵。如在进行学生分组实验“研究匀变速直线运动”时，学生比较容易导出做匀变速直线运动的物体应满足S=aT 2 的规律。但在具体数据处理时为减小长度测量带来的误差却不用 S2-S1、S 3-S2、S 4-S3 表示相邻相等时间内位移差S ，而用 S4-S1、S 5-S2、S 6-S3 间隔两个相等时间内的位移差表示。等号右边也不用 aT2，却用 3aT2 表示。对这一变化，我问学生这是为什么？学生们各抒己见
12、。很多学生列出了 a1=（S 4-S1）/3T 2 、a 2=（S 5-S2）/ 3T2、a 3=（S 6-S3）/3T 2 式 ，但将a1、a 2、a 3 三式列出综合求和式子的学生却没有，我适当给以点拨有个学生很快写出了 a = (a1+a2+a3) /3 = （S 6+ S5+ S4）-（S 3+ S2+ S1） /3T2 的式子并从中悟出这种求法可减小纸带测量产生的偶然误差。当该生将其“发现”向同学们说明时灵感使其悟到所设问题S 还可分别延伸至等于 S5-S1、S 6-S2、S 7-S3、S 8-S4 的情景，此时等号右边应为 4aT2 的形式。3严谨求实实验作风的培养能提升学生做人的
13、品质、能培养学生探究实验的精神上分组实验课，开始操作和获取数据大部分学生都很认真，待到将实验由动手转为动脑、由操作转为数据分析处理时心情急噪，认为实验一定服从已知的物理规律，采取数据有目的向已有的物理规律倾斜，使实验结论很粗糙。个别学生在虚荣心驱使下私改实验数据，来迎合科学理论的“正确” 。教师在第一次分组实验课教学前应估计到这种由应试教育产生的对实验教学的负面影响。在探究、验证实验时既要使学生认识到实验的各个环节在整个实验中所起的作用，又要就实验原理的理解程度，实践操作的熟练程度，数据分析的准确程度，及实验报告要尊重原始数据的诚实态度等各方面对学生提出严格要求，指导学生认真探究、验证，将实验
14、中发现的问题及时反馈给学生，纠正学生实验中存在的问题。严谨的实验态度能养成学生诚实的科学态度和良好的实验习惯，提高实验教学的质量，提高学生探索求知的欲望。如在摩擦力的学习中学生们对摩擦力总是阻碍物体间的相对运动理解不好，受力分析时经常出错。一个学生在买了个汽车模型，仔细琢磨老师讲的汽车主动轮受摩擦力向前，从动轮受摩擦力向后的道理，用了许多办法反复实验，主动轮和从动轮受摩擦力方向效果都不明显。后来他发现把汽车模型放在床上当用手转动后轮时受力效果非常明显。后将模型带到学校在铺上桌布的桌面上进行演示，当用手转动后轮，即把后轮作为主动轮，四个轮子之间的桌布轮子向外拉紧。他分析这个现象的原因是：汽车在前
15、进时，后轮作为主动轮，受地面（桌布）的摩擦力向前，则后轮对地面（桌布）的摩擦力向后；而作为从动轮的前轮受摩擦力向后，前轮对地面（桌布）的摩擦力向前，所以桌布被前后轮的摩擦力绷紧了。反过来前轮作为主动轮，则可清楚看到桌布上由于四个轮子给的摩擦力方向改变了，因而桌布处于收缩状态。有趣的实验调动了大家学习的情趣，人人都来转一转汽车轮子。知识的探求是无止境的，在学生们基本搞清汽车轮前后驱动问题后我又提出一个新问题让学生讨论。为什么大型汽车是后轮驱动，而家庭经济型小轿车是前轮驱动。新问题又让学生活跃起来。有的学生说前轮驱动相当于向前拉汽车，后轮驱动相当于向前推汽车，推汽车获得的向前作用比拉汽车大；有的学
16、生立即反驳说那小汽车也应后轮驱动。此时我启发学生从大小汽车质量分布使重心偏前或偏后不同来考虑。当学生完全沉浸在问题中时，其他人稍给以启示问题马上迎刃而解。如果教师只满足于实验课上按步骤指导学生操作，是不会得到如此效果的。4实验方法多样化，活化创新思维。现在中学课本中设计性的物理实验太少，应当让学生多做一些设计性的物理实验。设计性的物理实验突破了传统静态的封闭式教学模式，使实验课程本身的特点更加突出。设计性的实验拓深了实验课的功能，它更适合当代学生的强烈参与意识，可进一步调动学生积极思维，诱导学生主动探索的愿望，有利于学生的创造性思维能力的培养。具体实验过程可以分为三个阶段：第一个阶段是布置题目，让学生设计实验方案（包括实验方法、原理、仪器选择、实验步骤、误差来源） ；第二个阶段是教师审阅方案，提出修改建议；第三个阶段是进行实验，撰写实验报告。目前学生的分组实验，普遍存在只重视简单的操作练习。从器材、方法到表格设计都是按照规定好的步骤和方法进行实验，教师很少去引导学生思考和探索，有些学生只是依葫芦画瓢，根本不能领会实验的原
