實(shí)施綜合考試的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文
時(shí)間:2022-09-24 04:33:00
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摘要:實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ),離開了實(shí)驗(yàn),物理學(xué)就不會(huì)產(chǎn)生,更談不上發(fā)展。自然科學(xué)是實(shí)驗(yàn)性科學(xué),科學(xué)概念、原理和規(guī)律都是由實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)和論證的。實(shí)驗(yàn)有助于加深學(xué)生對(duì)自然科學(xué)概念、原理和規(guī)律的理解,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ彩菍W(xué)生將來從事科學(xué)研究的基礎(chǔ)。當(dāng)前教育教學(xué)的改革已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性的階段,素質(zhì)教育要求學(xué)生具有探索精神和創(chuàng)新能力,而實(shí)驗(yàn)的過程隱含了豐富的科學(xué)思想和科學(xué)方法,既包括了操作技能和處理實(shí)際問題的本領(lǐng),又包括了思辯性的猜想和假設(shè),邏輯的思考和論證,準(zhǔn)確的數(shù)量和數(shù)據(jù)分析,嚴(yán)密的推理和清晰的表述,所以高中物理教學(xué)要轉(zhuǎn)變教育觀念,努力改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)創(chuàng)新思維中有著其它教學(xué)不可替代的作用。
近幾年來,高考加強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查,實(shí)驗(yàn)題已成為高考中非常重要的一項(xiàng),實(shí)驗(yàn)題占全卷分值的比例已略有增加(由前幾年的12%增至今年的17%),而且實(shí)驗(yàn)題的要求也逐年升高,由單純考查實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)知識(shí)的簡單運(yùn)用(如讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)步驟的選擇等),逐漸轉(zhuǎn)向考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γㄌ貏e是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力),縱觀最近兩三年高考物理卷中沒有完全與教材相同的實(shí)驗(yàn)試題,而是都經(jīng)過了一定的改造,題意是新穎的。
從近幾年高考評(píng)卷分析反饋的信息來看,實(shí)驗(yàn)試題失分相當(dāng)嚴(yán)重,如今年我省對(duì)實(shí)驗(yàn)題作答成績抽樣顯示,平均得分7.03(滿分20分),得分率僅0.35,是整份考試卷中作答最差題目之一。因此,要求我們?cè)诮虒W(xué)中,不僅要對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想教育,使他們明確物理實(shí)驗(yàn)的重要性,更要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)地復(fù)習(xí)?,F(xiàn)就如何進(jìn)行考前實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)談?wù)勛约捍譁\的看法。
一、夯實(shí)基礎(chǔ),做好實(shí)驗(yàn)基本儀器的復(fù)習(xí)
根據(jù)《考試說明》,高考所涉及的基本儀器包括刻度尺、游標(biāo)卡尺、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、天平等13種,歷年來高考將基本儀器的考查放在非常重要的地位。因此在復(fù)習(xí)期間,必須對(duì)《考試說明》所要求的13件基本儀器的構(gòu)造原理、使用方法、讀數(shù)規(guī)則、注意事項(xiàng)等逐件過“關(guān)”,逐項(xiàng)弄通弄懂,精心選編例題習(xí)題,精講精練,舉一反三,促進(jìn)遷移。在復(fù)習(xí)期間,可借且于多媒體,利用其容量大、交互性強(qiáng)、再現(xiàn)性和重復(fù)性的特點(diǎn)對(duì)常見的基本測量儀器的讀數(shù)、使用方法及實(shí)物連線進(jìn)行專題訓(xùn)練,使學(xué)生徹底掌握儀器的結(jié)構(gòu)、原理、用法和讀數(shù)。
二、課堂講解與課后動(dòng)手相結(jié)合,做好演示實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)
從93年起,全國高考物理試題出現(xiàn)了一個(gè)新特點(diǎn),加強(qiáng)了中學(xué)物理教材中演示實(shí)驗(yàn)的考查。連續(xù)幾年對(duì)教材中演示實(shí)驗(yàn)的考查,絕不是偶然,這表明中學(xué)物理教學(xué)必須按綱扣本,以本為本,以強(qiáng)化素質(zhì)教育。但考綱上所規(guī)定的演示實(shí)驗(yàn)多達(dá)100個(gè)左右,在復(fù)習(xí)期間對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)重做一遍是不可能的,也是不科學(xué)的。本人認(rèn)為,在復(fù)習(xí)期間可以從兩方面著手,一方面將演示實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)安排在第一輪復(fù)習(xí)中,相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)穿插在每個(gè)單元知識(shí)中進(jìn)行;另一方面,可以安排在高考前夕,即5月下旬到6月初,向?qū)W生開放實(shí)驗(yàn)室,給學(xué)生再次動(dòng)手操作的機(jī)會(huì),同時(shí)附上相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)習(xí)題,讓學(xué)生根據(jù)自己的掌握情況、熟練程度針對(duì)性動(dòng)手操作。通過這樣的復(fù)習(xí),學(xué)生一來可以熟悉比較重要的演示實(shí)驗(yàn),二來能使實(shí)驗(yàn)操作與學(xué)生的思維有機(jī)地結(jié)合起來,使得實(shí)驗(yàn)得到活化和深化。
三、顧及全面,突出重點(diǎn),做好分組實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)。
分組實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn),高考涉及的分組實(shí)驗(yàn)共有17個(gè),力學(xué)實(shí)驗(yàn)8個(gè),電學(xué)實(shí)驗(yàn)5個(gè),光學(xué)實(shí)驗(yàn)3個(gè),外加一個(gè)熱學(xué)實(shí)驗(yàn)。歷年來,實(shí)驗(yàn)得分率較低,說明學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)并沒有真正理解,走馬觀花,不求甚解。主要原因在于教材給定了器材,規(guī)定了操作方法,確定了實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能得到一些學(xué)過的結(jié)論,學(xué)生的思維被課本束縛住,思維不夠開闊。在復(fù)習(xí)期間,我們不僅要掌握課本上的要求,還要能運(yùn)用學(xué)過的物理知識(shí)設(shè)計(jì)出既能解決問題又較合理的實(shí)驗(yàn)方案來。在復(fù)習(xí)分組實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)注意:1、實(shí)驗(yàn)原理的復(fù)習(xí)是關(guān)鍵;2、結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理,指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行正確選擇和運(yùn)用;3、指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的理解;4、指導(dǎo)學(xué)生掌握對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確處理方法。
下面再著重談?wù)勗诰唧w復(fù)習(xí)中如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
一、以立足獨(dú)立操作滲透基本方法培養(yǎng)思維能力
在物理教學(xué)中過程,要充分發(fā)揮教材中演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的作用,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已學(xué)的知識(shí)去明確實(shí)驗(yàn)的目的、設(shè)計(jì)意圖、實(shí)驗(yàn)原理,在明確的前提下積極鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生在操作中學(xué)會(huì)正確使用儀器和掌握操作觀測、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)處理、歸納結(jié)論、寫出報(bào)告等實(shí)驗(yàn)技能。同時(shí)啟發(fā)學(xué)生在獨(dú)立操作過程中理解、掌握、運(yùn)用物理基本概念和規(guī)律,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)思維能力。并通過實(shí)驗(yàn)注重向?qū)W生滲透實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想和實(shí)驗(yàn)基本方法,培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)思維能力。如通過游標(biāo)卡尺和布朗實(shí)驗(yàn)等讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)“放大法”(疊加法)思想;通過測定勻變直線運(yùn)動(dòng)的加速度、測定玻璃的折射率和云室等實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)“轉(zhuǎn)換法”(代替法、間接法)思想;通過牛頓第二定律和氣態(tài)定律的驗(yàn)證讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)“控制條件”法思想;通過自感現(xiàn)象、光譜分析等實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)“比較法”思想。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理、有限數(shù)字的運(yùn)算、誤差分析等讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)掌握物理數(shù)據(jù)的處理基本方法,如列表法、解析法和作圖法等。
二、以同一實(shí)驗(yàn)有限儀器多種方案培養(yǎng)思維的流暢性
在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,除了指導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立操作領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)思想和方法外。還應(yīng)選用一些典型的實(shí)驗(yàn),在同一實(shí)驗(yàn)和有限儀器的條件下,通過多種方案的設(shè)計(jì)、討論和辨析等思維活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生思維的流暢性。如在測金屬導(dǎo)線的電阻率實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,可設(shè)置測電阻值的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方案。如給學(xué)生3V的直流電源、電阻箱、安培表或伏特表、開關(guān)各一個(gè)和導(dǎo)線若干,讓學(xué)生設(shè)計(jì)方案粗略地測出金屬導(dǎo)線電阻值,要求畫出方案電路圖,并說明原理。學(xué)生通過設(shè)計(jì)、討論、辨析和篩選,可得設(shè)出與教材不同的幾種正確方案:公務(wù)員之家
方案一:如圖一所示,電阻箱與待測電阻串聯(lián),從安培表讀出電路中的電流強(qiáng)度,從電阻箱中讀出分壓電阻值,由歐姆定律求出電阻箱兩端的電壓V=IR。因?yàn)轭}意要求粗略,可以認(rèn)為電源電壓保持3V。根據(jù)串聯(lián)電路的電壓分配與電阻成比的關(guān)系可求出等測電阻值。改變電阻箱的阻值,可得到另幾組數(shù)據(jù),最后求出它們的平均值。
方案二:如圖二所示電路,用伏特表直接測出電阻箱的兩端電壓,以下步驟同方案一。
方案三:如圖三所示電路,通過測出總電流和電阻箱支路的電流,間接算出待測電阻中的電流,根據(jù)并聯(lián)電路各支路電流與各支電阻成反比的關(guān)系,即可求出待測電阻值。
三、以設(shè)置新情景實(shí)驗(yàn)遷移實(shí)驗(yàn)方法培養(yǎng)思維的變通性
在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,應(yīng)設(shè)置新情景實(shí)驗(yàn)材料,讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蠛同F(xiàn)有提供的儀器設(shè)備,發(fā)揮思維遷移功能,將已學(xué)的物理知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法遷移到新情景問題中去,引導(dǎo)學(xué)生開動(dòng)腦筋自行設(shè)計(jì)多種方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)思維的變通性。例如:在LC振蕩電路中,如已知電容C,并測得電路的固有周期T,即可求得L。為了提高測量度,需多次改變C值并測得相應(yīng)的T值?,F(xiàn)將這六組數(shù)據(jù)標(biāo)示在以C為橫坐標(biāo),T2為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)紙上,即圖中用“×”表示的點(diǎn)。⑴T、L、C的關(guān)系為____。⑵根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)作出T2與C的關(guān)系圖線。⑶求得的L值是__________。
一般情況下,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法有兩種,一種是計(jì)算法,多次測量求平均值,另一種是圖象法。用圖線來表示物理規(guī)律或用圖線來研究物理規(guī)律是物理學(xué)中常用方法之一。考試說明書中明確地指出:“必要時(shí)能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖象進(jìn)行表達(dá)分析”。歷年的高考試題??疾檫@方面的能力,因此考前要對(duì)學(xué)生進(jìn)行圖象專題訓(xùn)練,以培養(yǎng)這方面的能力。培養(yǎng)了這方面的能力,既使出現(xiàn)了一些新的物理情景,學(xué)生也會(huì)把學(xué)過的知識(shí)、方法遷移過來,順利完成任務(wù)。
四、以同一實(shí)驗(yàn)自選儀器多種設(shè)計(jì)培養(yǎng)思維的獨(dú)特性
在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,應(yīng)有計(jì)劃地組織學(xué)生進(jìn)行與眾不同的系列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),激發(fā)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪\(yùn)用已學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)方法確定原理、設(shè)計(jì)獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)方案、自選儀器按方案步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生思維的獨(dú)特性和創(chuàng)新性。如重力加速度的測量方法,在指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成教材用單擺測定實(shí)驗(yàn)后,應(yīng)恰時(shí)誘發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考,想出其它與眾不同的測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)方案。因?yàn)樵谧霰緦?shí)驗(yàn)前學(xué)生已做過“測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”和利用重物自由下落“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置和方法。于此,啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)利用重物自由下落過程中打出的紙帶上的點(diǎn),用“逐差法”算得重力加速度的實(shí)驗(yàn)方案,并根據(jù)設(shè)計(jì)方案確定步驟自選儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。也可啟發(fā)學(xué)生根據(jù)自由落體位移公式h=gt2/2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法。將一個(gè)低偏金屬盤放在地板上,再將一條酸式滴定管安裝好,使得從閥門流出的水滴從1cm以上的高度處落到盤中,發(fā)出清晰的滴水聲響。細(xì)心地調(diào)整閥門,使得一個(gè)水滴碰到盤子的瞬間,下一個(gè)水滴正好從閥門處開始下滴,用秒表記錄水滴下落時(shí)間(計(jì)下半分鐘內(nèi)落下水滴數(shù)取平均值t),用米尺量出管口距盤子的距離h,代入公式h=gt2/2。即可求得g。還可設(shè)計(jì)其它獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)方案,在此不最一一舉例。
五、以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的全面細(xì)致思考培養(yǎng)思維的精致性
在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,要積極引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)物理思想、實(shí)驗(yàn)方法和客觀要求,對(duì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行全面細(xì)致思考,不僅考慮實(shí)驗(yàn)方案的整體,而且要細(xì)致考慮與實(shí)驗(yàn)問題相關(guān)的其他條件因素(如實(shí)驗(yàn)儀器的安全性、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)實(shí)性等)。例如,2001年全國高考理綜試卷第29題:電池E,電動(dòng)勢約10V,內(nèi)阻約1Ω;電流表A1,量程10A,內(nèi)阻r1約為0.2Ω;電流表A2,量程300mA,內(nèi)阻r2約為5Ω;電流表A3,量程250mA,內(nèi)阻r3約為5Ω;電阻箱R1,最大阻值999.9Ω,阻值最小改變量為0.1Ω;滑線變阻器R2,最大阻值100Ω;開關(guān)S,導(dǎo)線若干。要求用圖示所示的電路測定圖中電流表A的內(nèi)阻(圖略)。⑴在所給的三個(gè)電流表中,哪幾個(gè)可用此電路精確測出其內(nèi)阻?答:_______。⑵在可測的電流表中任選一個(gè)作為測量對(duì)象,在實(shí)物圖上連成測量電路。⑶你要讀出的物理量是______。用這些物理量表示待測內(nèi)阻的計(jì)算公式是_______。此題是一道物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)題。電學(xué)實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理中的重點(diǎn)內(nèi)容之一,本題突出重點(diǎn),且可考查考生的多種綜合能力,是一道不可多得的好考題。平時(shí)要注意選用需全面細(xì)致思考的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行操作,以培養(yǎng)學(xué)生思維的精致性,發(fā)展思維的創(chuàng)新性。
加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng),既要重視分析和解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的結(jié)果(數(shù)據(jù)),以及推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)論能力的培養(yǎng);也要重視培養(yǎng)設(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)方案的能力,這是符合自然科學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)這一特點(diǎn)的,也是符合素質(zhì)教育的要求的。
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