學(xué)生物理觀察與實驗?zāi)芰﹀憻?/h1>
時間：2022-05-30 10:30:00
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學(xué)生實驗，能夠使學(xué)生對物理事實獲得更具體的，明確的認識，這是理解概念和規(guī)律必要的基礎(chǔ)。觀察和實驗對培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實驗能力，培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度，引起學(xué)生的興趣，具有不可代替的作用。在中學(xué)物理教學(xué)中，必須充分注意抓好實驗這一重要培養(yǎng)學(xué)生觀察思維能力的教學(xué)環(huán)節(jié)，為培養(yǎng)學(xué)生敏銳的洞察力和動手能力打下良好的基礎(chǔ)。就目前，我國的中學(xué)物理教學(xué)中關(guān)于實驗部分，分為教師教學(xué)演示實驗和學(xué)生分組實驗兩部分，物理課堂上演示實驗的教學(xué)著重培養(yǎng)學(xué)生觀察意識與創(chuàng)新能力，學(xué)生分組實驗則著重培養(yǎng)學(xué)生探究問題、解決問題的動手創(chuàng)新能力。
一、教學(xué)演示實驗對學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)
演示實驗是物理教學(xué)中很重要的一個環(huán)節(jié)。所謂演示實驗是指把物理現(xiàn)象直觀地向?qū)W生展示的過程。除了通常用物理儀器和實物進行的實驗演示之外，還包括教師出示的模型、實物;用投影教具、模擬教具進行的操作演示;放映物理錄像片、電影片、幻燈片等聲像教學(xué)以及利用微機進行的模擬實驗等。演示實驗是培養(yǎng)學(xué)生觀察、思維、創(chuàng)新能力，提高他們發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題能力的有效途徑。因此演示實驗應(yīng)該精心準(zhǔn)備、反復(fù)演練，還要注意以下幾點。
1．從觀察實驗儀器入手，抓好起步
培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察思維能力，先要培養(yǎng)他們熟練地觀察儀器、儀表的能力。教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，有些初中畢業(yè)學(xué)生了對各種儀器、儀表都不會讀數(shù)，最小刻度不會區(qū)分，有效數(shù)字不會估讀等，導(dǎo)致實驗中對儀器、儀表讀數(shù)的變化無法應(yīng)對或無視存在。因此，從最基本的“長度測量”開始，抓好起步，每學(xué)一件新儀器都要做到:清楚量度單位、最小分度;清楚量度范圍、零刻度的位置是否要校正;掌握其讀數(shù)的方法和原則。一般地，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生采取列表歸納的方法，把各種測量儀器的使用細則圖表化，從而加強學(xué)生觀察測量儀器的基本訓(xùn)練。
2．指導(dǎo)學(xué)生實驗觀察，觀察任務(wù)要具體化
在教學(xué)實驗演示中，教師首先要考慮到學(xué)生的感知水平，根據(jù)教學(xué)的要求，把某些物理過程放慢或加快、放大或縮小，引導(dǎo)學(xué)生細致地觀察，以便突出事物的本質(zhì)，使學(xué)生獲得完整、鮮明的感性知識。在實驗過程中，每一步都要告訴學(xué)生觀察什么，考慮觀察到的結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生思考，弄清這些現(xiàn)象說明什么，可以得到什么結(jié)論等等。使學(xué)生在觀察演示實驗時，要做到目的明確、客觀存在;既有整體觀察，又能選擇觀察重點;既能理解實驗現(xiàn)象，又能保證精細觀察，從而培養(yǎng)學(xué)生良好的觀察心理品質(zhì)。例如:在研究物體的微小量形變的實驗中，就可以利用橢圓形的大墨水瓶中裝滿染紅色的水，用一個帶毛細管的瓶塞密封住瓶口，毛細管后襯白色紙屏。演示前，就要說明用帶毛細管瓶塞密封瓶口的目的是為了利用水壓使紅色水柱上升，因此同學(xué)們在觀察時就要注意不同方向擠壓時紅色水柱的高度變化。演示時，在瓶子的截面短軸方向擠壓，觀察到紅色水柱明顯上升，學(xué)生此時就有疑問:溫度計水銀面的升降是因為水銀的熱脹冷縮而引起的，那么玻璃瓶水面的變化是不是由于手的溫度導(dǎo)致玻璃瓶內(nèi)的水熱脹冷縮而引起水面的變化呢?這時在瓶子長軸方向擠壓，觀察到紅色水柱明顯下降，從而證明水面的變化不是水的熱脹冷縮，否定了學(xué)生想法，也證實了玻璃瓶由于彈性力(手的擠壓)而產(chǎn)生了形變。如果教師在演示實驗中只是自己邊講邊做邊記錄數(shù)據(jù)，學(xué)生看不清或是體會不到，那演示實驗就失去了演示的效果和意義。
3．正確對待實驗誤差和失敗
教師作演示實驗，操作要規(guī)范，身傳勝于言教，對學(xué)生要起到良好的示范作用。通過實驗演示，不但要教給學(xué)生物理知識，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實驗技能，還要鍛煉學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度。實際上，實驗誤差是無法絕對避免的，如在實驗中出現(xiàn)較大的誤差或是失敗了，決不能掩飾或拼湊數(shù)據(jù)。而應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生正視誤差，探討誤差產(chǎn)生的原因，尋找減少誤差的新方法和新途徑，把排除意外的過程變?yōu)閭魇谥R和培養(yǎng)思維能力的過程。
4．注意培養(yǎng)學(xué)生勤于觀察的好習(xí)慣
在我們生活中存在大量的物理現(xiàn)象，同學(xué)們雖然熟悉，卻往往視而不見或不甚理解，總認為“事情本來就是這樣的”，不去認真分析和研究，往往對客觀事物的認識有失偏頗。物理教師的職責(zé)就是要有意識結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從觀察物理現(xiàn)象入手，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，全面分析其物理情景和模型，進而進行實踐探究，拓展思維能力。如雨過天晴后，機動車開過的積水表面往往反射出彩色光，而人走過的積水處卻無此現(xiàn)象。部分同學(xué)知道是因為機動車的機油掉在積水中形成油膜的緣故，到底怎么形成的彩色光，就無人會答了。因此在教學(xué)關(guān)于光發(fā)生薄膜干涉的內(nèi)容時，就可以提前讓學(xué)生留心觀察，把問題帶到課堂上，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)完了薄膜干涉原理，懂得白光在油膜前后表面發(fā)生干涉，形成穩(wěn)定的干涉彩色條紋時，也就豁然開朗了。這樣對培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣和觀察思維能力很有益處。
二、學(xué)生分組實驗對實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)
學(xué)生分組實驗是培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ箤W(xué)生的創(chuàng)新能力得到發(fā)展的重要途徑，尤其有利于發(fā)揮學(xué)生的主動精神，使他們以極大的精神和興趣，參加到實驗活動中去。我國中學(xué)物理教學(xué)改革中，從總的發(fā)展趨勢上來看，越來越重視實驗教學(xué)的作用。學(xué)生分組實驗是在教師的指導(dǎo)下，利用整節(jié)課的時間，在實驗室分組進行教學(xué)的模式。它是學(xué)生親自使用組織實驗、觀察測量、取得實驗數(shù)據(jù)，并分析數(shù)據(jù)，總結(jié)實驗結(jié)果的過程;是學(xué)習(xí)物理知識，培養(yǎng)實驗技能和良好品德素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。分組實驗大體上可以分為五類:基本儀器使用訓(xùn)練性實驗，裝配技術(shù)訓(xùn)練性實驗，驗證性實驗，測定性實驗和探索性實驗。物理上定理或定律的發(fā)現(xiàn)，往往經(jīng)歷了“提出問題———形成假設(shè)———實驗檢驗”的環(huán)節(jié)，因此為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生體驗科學(xué)探索的過程，以獲得科學(xué)探索本質(zhì)的理解，領(lǐng)悟探索的過程。疑問是教學(xué)活動的基礎(chǔ)，在實驗中教師應(yīng)當(dāng)設(shè)計一些具有啟發(fā)性的問題，同時提倡學(xué)生對實驗設(shè)計、實驗步驟、實驗方式、實驗結(jié)論等大膽的猜測，大膽的設(shè)疑，提出自己的見解，供其他學(xué)生參考和討論。對學(xué)生進行分組實驗教學(xué)時，教師要從以下幾方面做好引導(dǎo)和培養(yǎng):
1．實驗準(zhǔn)備階段，教師要做好實驗前的指導(dǎo)準(zhǔn)備階段的主要目的是使學(xué)生明確實驗?zāi)康模斫鈱嶒炘?、方法，認識實驗儀器，做操作與記錄的準(zhǔn)備。在準(zhǔn)備階段，教師要引導(dǎo)學(xué)生認真閱讀實驗教材，并根據(jù)實驗的重點、難點、成敗關(guān)鍵、在原理上或?qū)嶒灱寄苌峡赡苡龅降睦щy、實驗中可能會發(fā)生的錯誤以及不恰當(dāng)?shù)姆椒?、可能發(fā)生的故障等提出一些幫助學(xué)生思考的問題，使學(xué)生認真理解實驗方案。同時，讓學(xué)生學(xué)習(xí)設(shè)計實驗的方法。對于實驗的難點和成敗的關(guān)鍵，教師要做規(guī)范化的示范操作，講解操作要領(lǐng)。為了培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?，還要針對學(xué)生易錯易犯的錯誤操作，進行演示，從中比較分析，使學(xué)生獲得清晰而深刻的印象。
2．實驗操作階段，教師也要做好指導(dǎo)操作階段是把實驗方案變?yōu)閷嵺`的階段。在這個階段中，學(xué)生的主要任務(wù)是:安裝調(diào)試儀器，控制實驗條件變化，觀察測量，記錄數(shù)據(jù)，并排除可能出現(xiàn)的故障。教師的主要活動是進行指導(dǎo)，巡視檢查，嚴格要求學(xué)生遵守操作規(guī)則和程序，了解學(xué)生在實驗中遇到的困難和問題，啟發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生以思維為指導(dǎo)、手腦并用、有條不紊以及細心觀察的良好習(xí)慣，并注意避免可能出現(xiàn)的事故和協(xié)助學(xué)生排除故障。操作階段一般可以分為三步:第一步，安裝調(diào)試。儀器的安裝與使用都要滿足一定的條件。例如，校準(zhǔn)電表的零點，選擇好適當(dāng)?shù)牧砍?，電流電壓是否足夠，底座是否處于水平，電路連接是否正確等，這樣可大大減少實驗故障和誤差。第二步，操作觀察。指導(dǎo)學(xué)生確實掌握實驗條件，提倡觀察與思考緊密結(jié)合，手、眼、腦并用，實驗時帶著問題進行，如實驗中觀察到了什么現(xiàn)象?為什么會出現(xiàn)?如果實驗條件變化了，又會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?造成誤差的原因有哪些方面原因?如何減少誤差?等等。讓學(xué)生思考這些問題，不僅會使學(xué)生的觀察更加細致深入，而且會使學(xué)生的思維能力得到很好的訓(xùn)練;遇到困難和問題，教師要啟發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生不要輕易放棄，更要迎難而上，獨立解決;強調(diào)學(xué)生做實驗的準(zhǔn)確性，當(dāng)學(xué)生注意到實驗的準(zhǔn)確性時，就會把有關(guān)實驗的各方面因素都調(diào)動起來，從而提高實驗的質(zhì)量，培養(yǎng)實驗?zāi)芰?。第三步，拆除、整理儀器。按合理順序拆除儀器，養(yǎng)成實驗結(jié)束后認真清理儀器、打掃衛(wèi)生的良好習(xí)慣。
3．實驗后的總結(jié)指導(dǎo)引導(dǎo)學(xué)生撰寫實驗結(jié)果報告，是使得學(xué)生將實驗所獲得的感性認識上升為理性認識的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生獨立分析、處理問題能力的重要手段:強調(diào)學(xué)生運用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法對原始數(shù)據(jù)的計算、分析和歸納，得出結(jié)論，實事求是，從中找出偏差，進而查找誤差原因，進行細致全面的誤差分析，從而提高對儀器性能的操作認識，完善實驗?zāi)芰?教師對普遍存在的問題，要進行總結(jié)評講，必要時還要進行實驗重演，糾正學(xué)生的錯誤共識，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹細致的作風(fēng)和態(tài)度。對學(xué)生觀察和實驗思維能力的考查，一般以實驗分析和實驗設(shè)計為主，給出一定的實驗器材，要求學(xué)生結(jié)合實驗?zāi)康?，選擇合適的器材進行組合實驗裝置，制定實驗步驟，進行誤差來源分析等。
綜上所述，要提高物理教學(xué)質(zhì)量，全面提高學(xué)生的素質(zhì)，真正實現(xiàn)由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)化，就必須在物理教學(xué)中加大實驗教學(xué)的力度。實踐證明:只有重視實驗教學(xué)，才能使學(xué)生在獲取物理知識的同時，潛移默化地形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。只有加強實驗教學(xué)，才能培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實驗?zāi)芰σ约皠?chuàng)新思維的能力。