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浅谈高中物理实验教学与学生能力培养的探究

物理规律的发现和物理理论的建立都是以实验为基础的。通过实验教学可培养学生观察物理实验现象和分析物理问题的能力,掌握用实验来探究物理规律的基本方法,提高思维能力和动手实验能力,加深对物理概念和规律的理解。   

 

著名物家杨振宁教授特别强调了“理论物理必须回归现实”这一“厚实的物理”(即与实践不可分割的理论物理)的精神。一个物理的理论,最终必须回归现实,这样的物理才是有前途的物理。物理学担负着培养下世纪科技人材的重任,要促进生产力的发展,必须有许多发明创造,因此必须让同学们养成动手动脑,手脑并用的习惯,培养他们严谨的科学态度及高度的创造能力。实验作为一种探究和发现的学习,在物理教学中应当有其相当独立的成份。   

 

而实验是高中物理教学的薄弱环节,改革实验教学以适应素质和创新教育的需求是物理教学中亟待解决的问题。那么如何改进实验教学呢?2009年5月我主持开展的厦门市海沧区的重点课题“高中物理实验教学的改进与创新”成功结题,下面结合课题研究和自己的教学实践,谈谈我对中学物理实验教学与学生能力培养的四点体会。   

 

一、变演示实验为探索性实验,培养学生的创新能力   

 

在以前,课堂演示实验一般以教师为主体,学生仅仅是旁观者,没有直接参与,不利于其创新能力的培养。将演示实验改为探索性实验,让学生充分的动脑、动手、动口,发挥学生的主体作用,从而有利于学生创造性思维的激发。   

 

比如在“牛顿第二定律”的教学中,先给出器材:课桌上放四根同一型号的试管,二根同一型号的条形磁铁,两支同一型号的弹簧秤。不给学生讲解仪器的使用、实验步骤以及如何观察实验得出结论,而是仅告诉学生利用桌面上的器材(可选用)用你所做的实验回答:(1)力的作用是否是相互的?(2)相互作用力存在什么样的关系?让学生充分发挥想象力,多角度多途径地再现定律的形成过程:有的学生将两根磁棒握在手中,同名极相对或异名极相对;或将两根磁棒都放在试管上或者一根放在桌面上另一极放在两试管上;弹簧秤对拉或手拉弹簧秤等多种实验得出了“力的作用是相互的”是一个普遍的规律。   

 

如有的学生用两弹簧秤对拉发现两弹簧秤的读数不相等,原因是实验前没有调零或对拉的方式不对引起的。有的学生提出了较好的实验方法,将两根条形磁铁分别放在两根试管上同名极相对看后退的距离是否相等。   

 

可见学生在自己“探索”物理规律的实验过程中既动手又动脑,加深了对知识的理解和运用,培养了自己的创新能力。   

 

我们不仅要变演示实验为探索性实验,同时不断探索变叙述性实验为操作性实验,变家庭小实验为课堂操作性实验。在实验中抓住现象,揭示本质。充分发挥实验教学的探索功能。学生通过自行设计方案、动手操作、探索体验,从中发现问题,解决问题。教师再作适当点拨,学习效率会明显提高,从而促进了学生创造思维的发展。   

 

二、采用多种实验方法,活跃学生思维   

 

我们在帮助学生掌握实验原理的基础上,鼓励学生只要能够达到实验目的,不管用什么方法、选用不同的器材、设定不同的实验步骤进行实验都可以。在实验中,学生需要在各种因素中进行取舍,对所得信息进行筛选。这就要求学生在即定目标的过程中,要有全局观点,在不同情况下善于应变,培养学生的应变能力,使学生分析抽象概括综合表达能力都得到训练和发展。   

 

比如:在讲完用伏安法测未知电阻实验后,课后留下一个题目“要测一个末知的电阻,可以有几种方法呢?器材不限,要求设计的方案要简单准确高”。之后我收到了学生很多很好的设计方案;有替代法是用已知电阻来代替未知电阻,其电路形式多种多样,主要是有一个电阻箱;有利用串联电路的分压关系,利用并联电路的分流关系;有惠更斯电桥法;有半偏法等,我发现只要给学生一个表现的舞台,学生就可以表演得很出色,我们老师要不断学习当好一名好导演。   

 

三、创设实验问题,促进学生创新能力的发展   

 

“教实验”转变为“用实验教”,充分发挥实验的教育功能,尝试用探究的方法进行实验教学,培养学生的实践能力与创新精神,这就要求我们教师在实验中创造性地应用现代教学方法和教学手段,将多种教学方法进行优化组合,用“创造性的教”为学生“创造性的学”创造和条件。   

 

比如讲到超重和失重时,取一只废矿泉水瓶装满水,在瓶底部侧面用铁钉戳穿一个孔,问同学们看到了什么现象?学生答“水从孔中流了下来”,“请同学们再认真观察,当矿泉水瓶从手中自由落下的过程中还能看到水从孔中流下来吗?”学生答“没有水从孔中流出来”从而引出失重和完全失重的概念。“当装满水的矿泉水瓶从低处向上加速运动时,同学们又看到了什么现象?”学生答“水从孔中流了出来,而且流速更大了。”于是引出了超重的概念。   

 

如能在教学各环节中不断提供大量的、生动的物理事例作为感性,“用实验教”,以感知具体的物理事实,通过分析、综合、抽象等思维加工来积极调节学生原有认知结构。实现从“不理解”“想不通”到“懂了”“想通了”的同化、顺应过程,达到形成概念、掌握规律,并让学生利用物理知识来解决各种实际问题,完成思维从抽象到具体,促使知识内化,实现向能力的最终迁移。逐渐促进学生创新能力的发展。   

 

四、应用多媒体进行实验教学,促进学生观察能力、思维能力的发展   

 

信息化时代的实验教学,我们要充分利用信息技术的优势,在重视传统的实验手段的基础上大胆创新,逐步将信息技术应用到物理实验教学中,物理课程中有些实验如理想实验,在中学环境下很难完成,而利用模拟理想状态,可以很好地展示。比如在做探究单摆的周期与摆长关系的实验时,同学们采集到大量数据后,利用excel软件的函数功能很容易在T-L坐标系中描出曲线。节省了数据处理时间的同时提高了精度。又如,在高中课本的《运动和力》这一章中的伽利略的著名实验——对接斜面实验,是牛顿第一定律的实验基础,依靠现有的仪器无法表现那种无磨擦的理想状态,而利用计算机可以达到理想境界。物理中还有一些实验在常规中学实验室根本无法做,在学习原子物理中的小粒子散射实验时,就可以利用多媒体电脑制作这类实验的动画,这为物理实验教学和培养学生实验能力提供了崭新的平台,促进了学生观察能力、思维能力和实验能力的发展。   

 

在实验教学中我认为还要尽可能地做到以下几点:①突破教材、课堂的限制,尽一切可能地开发与设计新的实验。②改变实验的评价机制,关注学生的实验过程,从人的一生是可持续发展的高度出发,发现和发展学生多方面的潜能,将实验评价变为学生自主性学习的有力促进者。实验,不仅能提高学生的学习积极性,更重要的是通过实验可以培养学生科学的态度,培养学生观察、分析问题的能力,让学生逐步了解科学的发展过程,培养学生学会合作、与人共事的能力,巩固已学过的知识,培养学生自主学习的能力以及掌握研究性学习的方法。   

 

课程改革呼唤创新,新课程要求教师要由课程规范的复制者变为新课程的创造者,而我们物理教师在实验教学中培养学生能力的开发与设计方面有着广阔的创新天地。


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