淺析如何提高學生物理實驗的技能
物理學是一門以實驗為基礎的科學。培養學生的實驗技能,了解物理學的研究方法,培養嚴格的實事求是的科學態度,對學生今后搞科學實驗和技術革新有重要的基礎作用。這就是當前我們貫徹和實施素質教育,提高學生實驗素質的正確教育思想。下面試從兩個方面淺談學生實驗技能的培養。
一、學生實驗技能培養的方法
1.培養學生使用基本儀器的技能
掌握基本儀器的使用,是做好物理實驗的基礎。物理大綱要求“學會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數。”要讓學生了解基本儀器的構造、原理、用途,掌握儀器的量程、使用方法和使用規則,以達到熟練地、正確地讀數,在介紹這些基本儀器使用方法時,應抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導。
2.培養學生進行實驗過程必須掌握的技能
(1)培養學生掌握實驗的一般原理、進行實驗設計和實驗方法的技能
首先,要求學生明確各個實驗的目的、原理或理論根據,根據實驗的原理、要求對實驗進行設計。還要搞清哪些是已知量、被測量,然后選擇所需的儀器和實驗條件,進而設計好實驗步驟,畫好記錄表格等。
其次,培養學生正確調整和安裝儀器,正確連接電路的技能。正確的實驗,首先是安裝、調整好儀器或正確連接電路。 這種技能的培養,從初中開始應先有示范,讓學生模仿學習,然后逐步提高到由老師講述方法及注意事項,由學生獨立去安裝、調整。
(2)培養學生正確記錄實驗數據,并能進行運算和分析,以得出正確結論的能力
這是實驗能否成功的關鍵。要培養學生這方面的技能,要求學生集中精力,按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數據,有的實驗則要求測量或操作時動作迅速,要把握時機。要按實驗先后順序將需要測定的各量測出,并記錄下來。讀取數據和記錄必須注意:①讀數要及時,并馬上記錄;②要記錄完整數據,按有效數字的方式記錄;③數據的單位要正確。一般要求學生實驗前列出表格,表格設計要求:能記錄直接測出的各物理量,能記錄各次測出的量,能填寫計算出來的中間數據和最后數據等內容。
進行數據處理、運算,對實驗結論進行分析。在整理數據時,如發現有不合理的.數據,應對該數據補測。要指導學生按有效運算法去處理數據對實驗結果進行適當分析討論。對一些成績優良的學生,還可讓他們設計某個達到相同目的的實驗。對實驗能力強的學生,許多深一層次的問題都可以在這里分析研究,從而加強了對學生思維能力的培養,有效地鞏固知識,技能更加熟練。
(3)要使學生了解誤差概念,并學會初步的誤差計算和分析
實驗后,要指導學生分析實驗誤差的原因,說明實驗的誤差主要有系統誤差和偶然誤差。系統誤差主要是由于儀器本身的缺陷,實驗原理、裝置不完善而引起的。減少系統誤差的方法是校準儀器,或是改進實驗方法。改進實驗的方法,可改變儀器的位置或儀器的布置,撤換某件儀器,改變所選取的某個參數,改變實驗方法乃至改換實驗操作人員等。
偶然誤差是在實驗條件不變的情況下,對某一物理量進行多次重復測量時,由于各種偶然因素產生的誤差。減少偶然誤差的辦法是多次重復測量取算術平均值,以其平均值為最終的結果。測量次數取多少,要根據偶然誤差對被測量影響的大小來確定。如:測量值的有效數值較小時或測量值變動較大時等,應當多測量幾次。
綜上所述,要培養學生這方面的技能,必須讓學生懂得減少誤差首先要發現它的存在和來源,其次是確定減少誤差的方法。
增加測量次數固然可提高平均值的可靠程度,但是作用是有限的,實際上,只有改進實驗方法和儀器,才能從根本上改善測量的結果,提高測量精確度。
(4)會寫一般的實驗報告
學生在實驗結束后,應根據原始記錄和實驗時的體會,寫出實驗報告。實驗報告內容主要有:實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數據、數據計算和處理、實驗結論及誤差分析等。這是一個很重要的技能,對實驗報告的寫法、格式要嚴格要求,書寫時,要求層次清楚,語言流暢,文字精練、正確,圖文并茂,要總結出實驗成功的經驗或實驗失敗的原因,使學生將來進行科學實驗時能寫出自己的實踐成果,并讓別人看懂。
在批改實驗報告時要注意學生思維的火花,如對某個問題的獨特看法,對某項操作的有益建議,對實驗的改進意見等,要給予鼓勵,并要及時與之討論,讓師生都有所收獲。這樣做,既延伸了實驗課的教學,使之與理論課的教學有了更深層次的交匯與滲透,又是提高學生動手技能的有效渠道。
5.養成良好的實驗習慣
包括愛護儀器,遵守安全操作規則和尊重實驗事實的習慣等。如:做電學實驗結束時,應將儀器調到最安全的狀態再切斷電源,然后拆除連接線,整理好儀器和導線。要經常地對學生進行良好實驗習慣的教育,以免損壞儀器及發生實驗事故等。
二、培養學生實驗技能的途徑
1.實驗課是培養學生實驗技能的基本途徑。認真上好實驗課,既能幫助學生牢固地掌握物理知識,又能培養學生的實驗技能,是訓練和提高實驗技能的基本途徑。
實驗課包括演示實驗和分組實驗。演示實驗是學生使用儀器,進行實驗操作典范,它教給學生正確的實驗方法。通過大量的演示實驗,學生可以在長年累月的耳聞目睹中,潛移默化地學到實驗技能。
在分組實驗中,學生的活動是多方面的,既有思維,又有操作,這就需要發揮教師的主導作用。實驗時,教師可先介紹實驗目的、方法及注意事項,然后教師在臺上做示范,學生在臺下跟著教師做,這種方法對于初中起始年級的學生是合適和有效的。學生在教師的步步指導下,養成良好的實驗方法、實驗修養。隨著實驗技能的不斷提高,逐步培養學生自己設計實驗,獨立實驗的能力。
2.盡可能將演示實驗改為分組實驗。如:阿基米德定律、牛頓第二定律等。
3.將驗證性實驗改為探討性的實驗。先讓學生去研究、探索物理量之間的關系,后總結出物理規律。
4.開辟第二課堂。第二課堂既可完善、豐富、深化課堂知識,又可培養學生的實驗技能。主要形式有:①指導學生進行課外實驗;②組織參觀活動;③舉行操作實驗競賽;④組織課外興趣小組;⑤舉辦物理科技晚會等。
5.實驗考查。考查的形式有:①書面實驗考試;②實物實驗操作的考查。
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