在面向全体学生,立足“发展”的新教材环境下,培养学生的创新精神和实践能力是初中物理教学的主题思想。实验能力主要指学生识别和应用实验仪器的能力、实验操作能力、分析和处理数据的能力、设计实验的能力,培养学生实验能力,笔者采用了以下一些方法。
1、识别和应用仪器能力的培养
学生识别和应用试验仪器的能力不仅是学生正确完成物理实验的保证,也是今后在学习和工作中必需的基本能力,因为生活中各种测量工具的使用无不需要这方面的知识。初中物理的学生分组实验,实验仪器基本上都是学生首次接触,如刻度尺、天平、弹簧测力计、电流表、电压表等,教师要知道学生识别这些仪器的规格和性能,察看铭牌或说明书。弄清:量程、分度值、零刻度及调节方法、使用方法。只有掌握这四点的基本知识,才能保证实验的顺利完成、仪器的完好及人身安全。
2、实验操作能力的培养
做实验就离不开操作,操作能力也是学生素质的体现,笔者在平时教学中从以下几点入手,逐步培养学生的操作能力。
2.1变示范为主动
初中物理每个实验中都有各自的注意点,如果老师示范进行教学让学生避免一些实验操作的问题,从表面上看可以使学生在进行实验中有条不紊,但学生在实验中不能体验到一些由于实验失误所产生的现象,在物理实验中很少有对学生产生危险的实验,所以笔者提倡让学生在体验中领悟到实验的注意点。
例如,在做凸透镜成像实验中,要在光屏上得到像,实验的注意点应当是烛焰中心、凸透镜的光心、光屏的中心三点“等高、共线”,教师可先不强调注意点,有的学生会出现无论怎么移动光屏都得不到像的情形,于是学生就会带着这个疑问去解决这个问题,从而发现实验中的一个重要的注意点,这样的效果要远比老师直接介绍好。
2.2变验证为探索
只重结果,死记硬背实验结论,这样的做法对学生的素质的培养是很不利的。
例如,在凸透镜成像实验中,陈旧的做法是让学生们按照成像规律的表格,来做这样的实验得到不同类型的像,在新教材的环境下这样显然是无法培养学生的探究能力。在实验操作中应有意识的培养学生的探究能力,在探究过程中,让学生动脑,认真观察分析,通过自身探究得出正确的结论。凸透镜成像时实验中,学生可在自己实验的数据中悟出成像的规律。
2.3变制定为设计
物理实验中每次读取数据就需要记录,然后才能根据数据来得出正确的结论,记录数据表格的要求是能记录测出的各个物理量和多次测量的值。设计表格能力在中考中也有很多体现,例如06年苏州中考题中就出现了这样一道题目,地球表面附近的物体所受重力的大小与其质量成正比;那么月球表面附近的物体所受重力的大小与其质量是否也成正比呢?若想通过实验进行研究
①需要的实验器材:________________________________.
②设计一个便于记录和处理实验数据的表格.
表格中需要学生自己设计要填的物理量和表示结果的量,可见如果平时教学中只是要求学生按照老师制定的表格来填写数据,这样显然也是不利于学生综合素质的培养,所以平时的教学中要多培养学生设计表格的能力,来自己搜集实验的证据。
3.分析与处理数据能力的培养
分析和处理数据的能力是学生能正确记录测量结果,从对数据的分析处理中得出正确结论的能力。在整理数据时,如发现有不合理的数据,应对该数据重新验证。要指导学生按有效运算去处理数据,对实验结果进行分析讨论,如:讨论数据说明了些什么?与理论的计算有什么偏差?造成偏差的原因是什么?
在物理实验中,为了研究某些物理量的相互的关系,如正比反比等,得到的数据常需要用图像法来处理数据。图像法处理数据是一个便利、直观而比较科学的方法。例如“观察水的沸腾实验”,实验数据记录完毕后,要在方格纸上,以时间为横轴,温度为纵轴,根据记录作出水的沸腾图像,再从图像中分析判断水沸腾时的温度,图像中很直观的能看到先上升后不变,最后归纳总结出水沸腾时的特点。
另外研究性的试题在也需要学生对实验数据进行处理,在平时的研究性的探究实验中也需要加强对实验数据处理能力的培养。例如,在06年苏州中考中的一题,小明在探究通电直导线周围的磁场方向与电流方向的关系后,想进一步探究影响通电直导线周围磁场强弱的因素.经老师指导及查阅资料知,磁场的强弱可用物理量“B”来表示(单位为“T”),其大小与直导线中的电流I、测试点到直导线的距离r有关.小明通过实验所测得的两组实验数据如下.
表一:当测试点到直导线的距离r=0.02m时,磁场的强弱B与电流I的实验数据
(1)分析表一中的实验数据,你能得到什么结论?
答:________________________________.
表二:当直导线中的电流I=5A时,磁场的强弱B与距离r的实验数据
(2)分析表二中的实验数据,你能得到什么结论?
答:_________________________________.
像这样的题目实际上与初中电学实验中的欧姆定律里电流与电阻、电压的关系相似,在分析此类问题时,首先要让学生明白在几个物理量中的因果关系,然后再让学生自己分析几个物理之间的关系。
4.设计与规划实验能力的培养
设计实验并制定方案是整个探究过程中最重要的一个环节,也是实验成功的基础。
4.1让学生自己设计实验方案
在平时的教学中,引导学生根据实验目的和原理进行设计实验,通过学生自己设计实验方案,让学生通过自己的实验方案动手操作,不但可以有效地培养他们的实验能力,而且使他们的创造性思维得以发展,培养创新能力。例如,在研究速度问题时,比较纸片下落的速度,让学生自己寻找工具和要测量的数据,实验将如何进行,最后如何比较数据得出结论。在设计实验的同时也进行了记录数据表格的设计,有的同学采取了相同时间比路程的方法,有的同学采用了相同路程比时间,不同的方案有不同的特点,又可让学生们比较各自方案的优缺点,增强学生学习探究的兴趣和竞争的意识。通过这些自主性强的设计,学生能学到许多知识,更可贵的是使学生的创新思维得到极大的锻炼。
4.2增加开放性实验
开放性的实验能发挥出学生的潜力,用多种方法解决问题,培养学生的综合素质。例如,在讲完《浮力》这一章之后,可以安排学生一节开放性实验课,可提供天平、量筒、弹簧测力计、烧杯、铅笔、小石块,要求判别哪个是水、哪个是盐水。学生在实验中运用了密度法、同体积比质量法、称重法等来判断,在实验过程中学生复习了各种力学仪器的使用方法,联系实际巩固了新学的浮力和密度等知识。
同时开放性的实验也是新教材培养学生创新能力、探索能力的一个重要体现。
除了让学生自己设计与规划实验外,还可以鼓励学生做一些课外的小实验或小制作,例如“自制浮沉子”、“筷子体米”“纸盒烧水”等小实验,有很强的趣味性和知识性,十分贴近学生的生活,符合中学生好奇、好问、好动、好学的心理特征,完成后会收到较好的效果。
在自制实验的过程中培养创新能力,同时也增强学生探究物理知识的兴趣。而且学生的小制作还可以在课堂上应用,活跃课堂的气氛,使学生参与到教学中,让不同水平的学生的求知欲都能得到满足。
采用探究式的实验不仅激发学生的学习兴趣,提高学习效率,而且有助于学生科学素养的形成,养成实事求是的科学态度,培养了学生的综合实验能力。
来源:浮桥中学物理组的博客