物理是一门以观察和实验为基础的学科。所有的物理知识, 包括物理概念、定律和理论, 都是在观察和实验的基础上建立起来的。而教学改革的目的是培养学生的能力, 因此培养初中学生的物理实验技能显得非常重要, 初中学生物理实验技能的基本要素包括猜想与假设能力、设计实验能力、进行实验及分析论证能力、交流与合作能力以及创新能力。
1 培养学生猜想与假设的能力
猜想是要求学生用现有的知识和生活经验, 对物理实验中所探究问题的解决提出有根据、有预见性的判断, 从而引导探究实验的进行。要培养学生的猜想与假设能力, 首先, 在实验探究前教师要适时创设情境, 引导学生把已有的知识经验和探究的内容联系起来, 针对提出的问题, 让学生通过观察、分析、比较、讨论等方法, 区分有关因素和无关因素, 迅速抓住问题的成因并对问题作出初步的猜想和假设。这样, 学生的猜想和假设才会有意义, 学生的猜想与假设能力才能得到培养和提高。其次, 要求学生在陈述自己的猜想和假设时, 特别是有创意的猜想和假设, 都简述自己的理由, 这也是培养学生猜想与假设能力的重要途径。
2 培养学生设计实验的能力
设计实验, 就是从操作的角度把实验探究的猜想与假设具体化、程序化。是进行实验探究的重要环节。要培养学生设计实验的能力, 就要引导学生学会运用科学思维的方法和各种物理实验的方法。常用的科学思维方法有:为减小误差进行多次测量求平均值;为体现规律的客观性、普遍性和科学性, 要更换负载多测量几组数据;不能直接通过实验得出的结论, 可以利用假设推理等。常用的物理实验方法有:控制变量法、排除法、定量测量法、理想实验法、替代法、模型法、类比法等。如在“探究影响蒸发快慢的因素”、“探究影响电阻大小的因素”等实验中, 就采用了控制变量法;在“探究什么情况下磁可以生电”实验中, 就采用了排除法等。只有让学生在实验中把握好正确的实验方法, 运用科学思维, 其他实验内容的设计就能迎刃而解, 就能设计出比较完善的实验方案。
3 培养学生进行实验及分析论证的能力
3.1 培养学生使用基本仪器的能力
首先, 各种基本测量仪器都有一定的量程。必须要求学生在使用各种基本仪器前, 搞清仪器的量程, 并且能估计被测对象的情况, 选用适当量程, 避免超过量程而可能损坏仪器。
其次, 会正确读数。要让学生掌握读数的一般方法, 关键是会读出仪器的分度值, 同时, 要学会正确读数的姿势。如:从量筒上读数时, 眼视线应与液面保持相平。
第三, 根据仪器的构造原理, 掌握它的使用方法和使用规则。如:天平是根据杆杠的平衡条件制成的, 因此, 使用前和秤量时都要做到横梁平衡;温度计是利用液体的热胀冷缩性质制成的, 所以, 测量液体时, 温度计不能离开液体, 而且要在温度计内液柱稳定时读数。
3.2 培养学生的观察能力
在观察这些物理现象时, 教师要引导学生注意整个现象发生的过程、产生条件和特征等。如在观察“摩擦起电”规律时, 要提示注意: (1) 毛皮摩擦过的塑料棒对碎纸屑有什么作用? (2) 毛皮摩擦过的两块塑料棒, 在相互接近时, 会发生什么现象? (3) 把用毛皮摩擦过的塑料棒和丝绸摩擦过的玻璃棒靠近些, 它们之间会产生什么现象?通过观察, 学生自己得出了“摩擦过的物体带电及同种电荷相斥, 异种电荷相吸”的结论。通过对上述物理现象的观察, 不仅成功地诱发了学生的学习兴趣, 满足了学生的求知欲望, 而且有利于发展学生的观察能力。
3.3 培养学生处理数据及分析论证的能力
数据是进行科学分析的根据, 是得出科学结论的基础。处理数据的能力是指会对数据进行记录、分析、比较、处理、概括, 从而得出正确的结论。实验教学中, 教师要引导和指导学生学会记录、处理数据的方法。在记录数据时, 要设计的表格;在处理数据时, 可采用函数图像法、加减乘除法等, 从而得出规律和表达式。如在“探究杠杆的平衡条件”实验中, 为找到平衡的条件, 需要用乘法对数据作进一步的处理。在“探究并联电路中电流的规律”实验时, 就采用了加法对数据进行处理。在“探究水的沸腾”、“探究物体的重力与质量的关系”等实验时, 就采用了图像分析法。通过数据处理, 找出数据变化的规律, 量与量之间的关系, 经过分析论证, 得出合理的结论。
4 培养学生交流与合作的能力
由于物理实验的复杂性、多元性, 使得由单人或单组学生准确完成一个实验有一定的困难, 这就需要学生之间的分工与协作。在实验设计、在实验器材的准备、在实验的操作、在数据的处理、在评估交流中, 都能培养学生的交流与合作能力。如在“探究电阻上的电流与两端电压的关系”实验时, 可将学生三人分成一组, 具体分工大致这样:实际操作时, 一名同学移动滑动变阻器 (或改变电源电压) , 一名同学观察电压表, 另一名同学观察电流表。只有通过培养交流与合作能力, 才能克服个人对问题思考的片面性, 才能纠正错误、弥补不足。
5 培养学生的创新能力
素质教育的最高要求就是培养学生的创新能力。要培养学生的创新能力, 可以在实验中创设问题引导学生创造性的解决, 或是对实验中突发的问题引导学生创造性解决。如在“测量小灯泡的电阻”实验中, 我在几组实验桌上故意少放了一只电流表或一只电压表, 而增加了一个定值电阻, 目的是让学生能根据已有器材, 创造性设计实验测量出小灯泡的电阻, 即具体的测量方法由学生自己决定。也可以采用开放实验室, 学生根据需要自选或自备实验仪器, 按照自己的想法设计实验方案, 选用实验器材, 真正发挥学生的主观能动性。
总之, 学生实验技能的培养而要通过多方面的长期培养, 但作为中学学生物理实验技能的培养, 上述所论及的是最主要最基本的, 当然, 在培养学生实验技能的基本要素的同时, 还应培养学生的科学素养和良好的实验习惯, 这样才能为学生的终身学生奠定基础。本文只是谈些粗浅的体会, 偏颇之处在所难免, 若有不当, 敬请批评。
摘要：培养初中学生的物理实验技能, 主要包括培养学生的猜想与假设能力、设计实验能力、进行实验及分析论证能力、交流与合作能力创新能力。
关键词：实验技能,猜想与假设,设计实验,分析论证,交流合作,创新
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