浅谈高中物理实验教学中能力的培养

1 注重对实验实际操作能力的培养

学生实验是学生真正学习和操作的舞台。学生实验能让学生明白试验“做什么”和“怎样做”。单凭视觉和理论上的知识已不能满足学生的欲望,他们怀着将信将疑的猜测,自己亲自动手操作、演算、验证每一个定理、定律,而后茅塞顿开、豁然开朗。实验课上除了要学生掌握基本实验仪器的使用外,还应当加强实验实际操作的训练,动手操作是实验的主体,没有操作过程便没有实验,保证学生能够有充足的时间走进实验室做实验,要让学生亲自动手做实验,而不是只站在旁边看实验,在实验操作过程中提高实验能力。高中物理试验,几乎所有项目都有技能训练的要求。比如:练习各种表头的读数,万用表测量电压、电流和电阻,练习使用示波器等。这些技能不仅仅用于现在的学习生活中,对以后学生自己的工作和生活也有一定的基础作用。如电视、冰箱等家用电器的维修等等。因此,对于每一个学生实验也必须达到如下要求,能够根据设计报告里的实验目的,正确的选择和使用物理测量工具,物理实验装置,合理地安排实验步骤,规范,熟练地组装和调试设备,积极地完成实验误差及其产生的原因,填写出一份完整的实验报告。

物理实验是引发出学生学习兴趣,激发出学生思维的有效手段之一。课外活动时,可以开放实验室,引领部分对物理实验有兴趣的同学,共同探究物理课程中的小实验、自制学具、小发明等各项课题。如:我校学生自制的“照明电路示教板”、“星空投影仪”、“滚摆”等小学具,很是形象,具体,实用,平时用于课堂教学中,学生看了很有激情。这些小制作不仅能帮他们认识、理解、应用物理知识,培养他们各种思维能力,而且还能开阔眼界、丰富知识、吸引他们去探索新的现象、新的规律。

在平时训练时还应适当增加一些人为的干扰因素(如接触不良、仪器量程不对、实验步骤颠倒等),让学生通过发现问题、分析原因直至解决问题已到达强化对基本实验原理的理解。

2 重视对实验设计能力的培养

实验设计题是对学生实验知识和实验能力的综合考察,从近几年的高考物理实验试题的设置来看,特别重视实验设计能力的培养和提高,让学生能利用已学知识、原理和方法在题设的条件和情况下,按照题设的要求制定出实验方案,选择实验器材、安排实验步骤、设计实验数据处理方法及实验误差分析。

如何培养考生的实验设计能力,我认为,首先要深刻理解、掌握书本上列出的基本实验,因为他们是设计实验的基础,只有对基本实验的实验原理、实验目的、实验器材的选择、安装、调试、实验操作、步骤、实验数据的记录、处理、实验误差的分析和得出实验结论等诸方面都掌握得较好,才能顺利完成实验设计题。

如在测金属导线的电阻率实验教学中,可设置测电阻值的设计型实验让学生设计多种实验方案。如给学生3V的直流电源、电阻箱、安培表或伏特表、开关各一个和导线若干,让学生设计方案粗略地测出金属导线电阻值,要求画出方案电路图,并说明原理。学生通过设计、讨论、辨析和筛选,可得设出与教材不同的几种正确方案。

方案一:图略,电阻箱与待测电阻串联,从安培表读出电路中的电流强度,从电阻箱中读出分压电阻值,由欧姆定律求出电阻箱两端的电压V=IR。因为题意要求粗略,可以认为电源电压保持3V。根据串联电路的电压分配与电阻成比的关系可求出等测电阻值。改变电阻箱的阻值,可得到另几组数据,最后求出它们的平均值。

方案二:图略,用伏特表直接测出电阻箱的两端电压,以下步骤同方案一。

方案三:图略,通过测出总电流和电阻箱支路的电流,间接算出待测电阻中的电流,根据并联电路各支路电流与各支电阻成反比的关系,即可求出待测电阻值。

为了多给学生动手的机会,我们开放实验室,让学生走进实验室做自选实验或演示实验,还把一部分演示实验改为学生实验。我们还根据不同的教学要求,深入钻研教材,精心编排实验操作流程,拟定实验方案,优化实验课型,对实验进行创新设计,包括教具的改进、实验层次的安排、问题的设置及解决的办法等。比如在准备实验时,仪器不一定按教材上规定的去准备,而是多放些让学生自己去选择;或给出一定数量和类别的器材,要求学生充分发挥器材的作用,尽可能地多完成几个实验。例如给出干电池、学生电源、电键、导线、变阻器、电阻箱、电流表、电压表、灵敏电流计等器材,请学生选用合适的器材,测出干电池的电动势和内电阻。关于实验方法和步骤我们尽量简略一些,只是提纲式的列出主要之点。改变过去那种唯恐学生不懂不会,一一列出详细的实验步骤,结果不能调动学生积极思维的做法。充分发挥学生的主体作用,培养学生的设计能力

其次,要重视用已学过和掌握的实验模型、方法来类比分析并设计实验。由于实验设计题有利于激励学生的发散思维、开发学生的智力,能有效考察学生实验方面的综合能力和创造能力。如要测量电压表的内阻,而题目中没有设置电流表,这样的实验如何设计?

如果我们联想到教材中有“半偏法”测电流表内阻的实验模型,就可以根据这个实验的原理和方法,类比分析用“半偏法”测量电压表的内阻,这两个实验虽然都是用同一方法,但实验原理和实验电路完全不同减少实验误差的原理也不同,这就要求设计者有自己的思想和解决问题的办法。

3 加强对数据分析处理能力的培养

实验数据是对实验定量分析的依据是探索、验证物理规律的第一手资料。在系统误差一定的情况下,实验数据处理得恰当与否,会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是实验的重要内容之一。

常见的实验数据处理有:题目给出的实验数据,要求学生通过对实验数据的处理得出实验结论,这种题型我们可以通过直接比较、代入公式、作图、列表等求解。实验中将数据列成表格,可以简明地表示出有关物理量之间的关系,便于检查测量结果和运算是否合理,有助于发现和分析问题,而且列表法还是图象法的基础。把实验结果用函数图形表示出来,在实验工作中也有普遍的实用价值。它有明显的直观性能清楚的反映出实验过程中变量之间的变化进程和连续变化的趋势。精确地描制图线,在具体数学关系式为未知的情况下还可进行图解,并可借助图形来选择经验公式的数学模型。因此用图形来表示实验的结果是每个中学生必须掌握的。

另一种是通过对实验规律的数据分析,这主要是针对探究性实验的,比如探究单摆的振动周期和摆长关系的数据分析在不知道结果的情况下,可以根据测量的数据画出T-L、T-L2或者T2-L等各种可能的图示,找出两者之间的关系。常见的试题类型有剔除错误的实验数据,根据数据画图像,根据图像外推结论,求平均值等。

加强实验能力的培养,既要重视分析和解释实验现象的结果(数据),以及推导实验结论能力的培养;也要重视培养设计简单实验方案的能力,这是符合自然科学是以实验为基础的科学这一特点的,也是符合素质教育的要求的。

摘要：近年高考实验题分值所占比例有增加的趋势。实验题已从侧重于考查实验原理、实验步骤、器材的选择、数据处理、结论的推导、影响实验准确性的定性原因等,转变为要求会用实验中学过的方法、原理,解决立意新颖、灵活的实验题或者设计性实验题。面对新的考试形式,应当如何进行有效的实验教学呢?

关键词：高中物理,实验教学,能力培养