中學(xué)生物理實(shí)驗技能的培養(yǎng)

1、中學(xué)生物理實(shí)驗技能的培養(yǎng)初探望城區(qū)二中楊振智本人從事初、高中物理實(shí)驗員工作有二十年整， 參加教育工作二 十八個年頭，一切從實(shí)際出發(fā)，談一談“中學(xué)生物理實(shí)驗技能的培養(yǎng) 初探”。物理學(xué)是一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。 所有的物理知識，包括 物理概念、定律和理論，都是在實(shí)驗的基礎(chǔ)上建立起來的。因此，學(xué) 生實(shí)驗技能的培養(yǎng)，是了解物理學(xué)的研究方法之一，培養(yǎng)嚴(yán)格的實(shí)事 求是的科學(xué)態(tài)度，對學(xué)生今后搞科學(xué)實(shí)驗和技術(shù)革新有重要的基礎(chǔ)作 用。這就是當(dāng)前我們更新觀念，結(jié)合實(shí)際，認(rèn)真貫徹和實(shí)施素質(zhì)教育， 提高學(xué)生實(shí)驗素質(zhì)的正確教育思想。中學(xué)生物理學(xué)生實(shí)驗技能主要包 括幾個方面：一是掌握常用基本儀器的結(jié)構(gòu)、原理和使用，能

2、正確使 用儀器進(jìn)行觀察、測量和讀數(shù)；二是掌握中學(xué)相關(guān)實(shí)驗的一般原理和 實(shí)驗方法；三是學(xué)會正確記錄實(shí)驗數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行計算和分析，以得 出正確的實(shí)驗結(jié)論；四是了解誤差的概念，并學(xué)會初步的誤差計算和 分析；五是會寫一般的實(shí)驗報告；六是初步養(yǎng)成良好的實(shí)驗習(xí)慣，括 愛護(hù)公物、遵守安全操作規(guī)則和尊重實(shí)驗事實(shí)的習(xí)慣、講衛(wèi)生、有良 好的實(shí)驗紀(jì)律等。這里試從兩個方面對中學(xué)生物理實(shí)驗技能的培養(yǎng)進(jìn) 行探討。一中學(xué)生學(xué)生實(shí)驗技能培養(yǎng)的方法（一）培養(yǎng)學(xué)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(shí)驗的基礎(chǔ)，基本儀器主要有： 刻度尺、卷尺、量筒、量杯、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、 溫度計、測力計、壓強(qiáng)計、打點(diǎn)

3、計時器、電火花計時器、安培計、伏 特計、滑動變阻器、電阻箱、萬用表歐姆檔、示波器等。物理大綱要 求“學(xué)會正確使用儀器進(jìn)行觀察、測量和讀數(shù)”。要讓學(xué)生了解這些儀器的結(jié)構(gòu)、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和規(guī)則，以達(dá) 到熟練地、正確地讀數(shù)，在介紹這些基本儀器使用方法時，應(yīng)抓住各 種基本測量儀器的共性來加以指導(dǎo)：1、各種基本測量儀器都有一定的量程。 必須要求學(xué)生在使用各 種基本儀器前，先搞清儀器的量程，并能估計被測對象的情況，選用 適當(dāng)量程，避免超過量程而導(dǎo)致可能損壞儀器。2、使用測量儀器前通常都要調(diào)節(jié)零點(diǎn)或校正零點(diǎn)，否則測出的數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)確。如：“對安培計、伏特計、萬用表歐姆檔等應(yīng)學(xué)會調(diào) 整零點(diǎn)

4、，對游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、刻度尺之類的儀器，還要學(xué)會零 誤差修正，讓學(xué)生懂得零點(diǎn)是相對的，零誤差的修正在生產(chǎn)上有普遍 意義。因此，必須使學(xué)生養(yǎng)成使用基本測量儀器前調(diào)節(jié)零點(diǎn)或修正零 誤差的好習(xí)慣。3、學(xué)會正確讀數(shù)。要讓學(xué)生掌握讀數(shù)的一般方法，關(guān)鍵是會讀 出儀器的最小刻度值，會從最小刻度之間估計出一位有效數(shù)字。同時, 要學(xué)會正確讀數(shù)的姿勢。例如：從量筒上讀數(shù)時，眼視線應(yīng)與液面保 持相平，不能仰視或俯視，若是凹液面讀凹處，凸液面讀凸處，從安 培計、伏特計讀數(shù)時，視線應(yīng)與刻度盤垂直，并且正對指針，估計讀 數(shù)四舍五入等。4、根據(jù)儀器的構(gòu)造原理，掌握它的使用方法和使用規(guī)則。例如: 天平是根據(jù)桿杠的平衡條件

5、制成的，因此，使用前和秤量時都要做到 橫梁平衡，同時必須嚴(yán)格保護(hù)刀口，要讓學(xué)生理解保護(hù)刀口的重要性， 從而自覺遵守使用方法和規(guī)則；溫度計是利用液體的熱脹冷縮性質(zhì)制 成的，所以，根據(jù)熱平衡原理，測量液體時，溫度計的測量泡要在液 體內(nèi)部，而且要在溫度計內(nèi)液柱穩(wěn)定時讀數(shù)。顯然，培養(yǎng)學(xué)生使用基 本儀器的技能，必須注意把掌握儀器的使用方法與理解儀器原理結(jié)合 起來，這樣既有利于鞏固基礎(chǔ)知識，又能幫助學(xué)生理解為什么要這樣 使用儀器；只有理解了儀器原理，使用起來才會更加自覺和主動。（二）培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗過程必須掌握的技能1、培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗的基本原理、 進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計和實(shí)驗方法的 技能。首先，要求學(xué)生明確各個實(shí)

6、驗的目的、原理或理論根據(jù)，根據(jù) 實(shí)驗的原理、要求對實(shí)驗進(jìn)行設(shè)計，包括用什么物理定律、公式，電 學(xué)實(shí)驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量，然后選擇 所需的儀器和實(shí)驗條件，進(jìn)而設(shè)計好實(shí)驗步驟，畫好記錄表格等。其 次，培養(yǎng)學(xué)生正確調(diào)整和安裝儀器，正確牢固地連接好電路的技能。 正確進(jìn)行實(shí)驗，先是安裝、調(diào)整好儀器或正確連接電路。例如：力學(xué) 實(shí)驗中的支架的安裝，牽引線的走向，斜面的架設(shè)等，有時要對一些 儀器做機(jī)械調(diào)整或電氣調(diào)整（對儀器的調(diào)零前面已介紹，這里不復(fù) 述），電氣調(diào)整如：使用氣墊導(dǎo)軌前必須先調(diào)水平位置；在電學(xué)實(shí)驗 中，依照電路圖連接實(shí)物線路，連線時，應(yīng)將電路分為主回路和支路， 從電源一端

7、開始沿主回路按順序進(jìn)行， 其次為支路；主回路中必須有 開關(guān)（先斷開）；導(dǎo)線最好選用幾種顏色，主、支回路分別用一種顏 色。往接線柱上接導(dǎo)線時，先要將導(dǎo)線擰成一捆，按順時針方向?qū)?dǎo) 線纏上接線柱。電路連接后，必須復(fù)查，確認(rèn)正確后方能通電。這種 技能的培養(yǎng)，從初中開始應(yīng)先有示范，讓學(xué)生模仿學(xué)習(xí)，然后逐步提 高到由老師講述方法及注意事項，學(xué)生獨(dú)立去安裝、調(diào)整。2、培養(yǎng)學(xué)生正確記錄實(shí)驗得出的數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行運(yùn)算和分析， 以得出正確結(jié)論的能力這是實(shí)驗?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵所在。要培養(yǎng)學(xué)生這 方面的技能，要求學(xué)生集中注意力，按實(shí)驗步驟有條不紊地操作和及 時讀取測量數(shù)據(jù)，有的實(shí)驗則要求測量或操作時動作迅速， 要把握時

8、機(jī)，例如：溫度測量、電學(xué)測量。要按實(shí)驗先后順序?qū)⑿枰獪y定的各 個量測出，并記錄下來。讀取數(shù)據(jù)和記錄必須注意：讀數(shù)要及時， 并立即記錄；要記錄完整數(shù)據(jù)，按有效數(shù)字的方式記錄；數(shù)據(jù)的 單位要正確和統(tǒng)一。一般要求學(xué)生實(shí)驗前列出表格，表格設(shè)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(shù)據(jù)和最后數(shù)據(jù)等相關(guān)內(nèi)容。 進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)算，對實(shí)驗 結(jié)論進(jìn)行分析。在整理數(shù)據(jù)時，如發(fā)現(xiàn)有不合理的數(shù)據(jù)，應(yīng)對該數(shù)據(jù) 補(bǔ)測。要指導(dǎo)學(xué)生按有效運(yùn)算法去處理數(shù)據(jù)對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)分析 和討論，例如：討論數(shù)據(jù)說明什么？與理論計算有何偏差？實(shí)驗過程 為何這樣設(shè)計？實(shí)驗結(jié)果的物理意義 （結(jié)論）是什

9、么？對一些成績優(yōu) 良的學(xué)生，還可讓他們設(shè)計某個達(dá)到相同目的的實(shí)驗。 對實(shí)驗?zāi)芰?qiáng) 的學(xué)生，許多深一層次的問題都可以在這里分析研究， 從而加強(qiáng)了對 學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，有效地鞏固物理知識，實(shí)驗技能更加熟練。3、要使學(xué)生了解誤差概念，并學(xué)會初步的誤差計算和分析。實(shí) 驗后，要指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗誤差產(chǎn)生的原因， 說明實(shí)驗的誤差主要有 系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于儀器本身的缺陷， 實(shí)驗原 理、裝置不完善而引起的，例如：螺旋測微器零點(diǎn)不準(zhǔn)；風(fēng)的吹動使 天平產(chǎn)生誤差；電表指針不對準(zhǔn)零刻度等。減少系統(tǒng)誤差的方法是校 準(zhǔn)儀器，或是改進(jìn)實(shí)驗方法。改進(jìn)實(shí)驗的方法，可改變儀器的位置或 儀器的布置，撤換某件儀器

10、，改變所選取的某個參數(shù)，改變實(shí)驗方法 乃至改換實(shí)驗操作人員等。例如：將物體放在天平左、右盤上，分別 稱量，可以發(fā)現(xiàn)天平不等臂引入的誤差。又如：精密測量同一單擺在 不同擺角的周期值，可以發(fā)現(xiàn)周期與擺角有關(guān)。偶然誤差是在實(shí)驗條 件不變的情況下，對某一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測量時， 由于各種偶然 因素產(chǎn)生的誤差。減少偶然誤差的辦法是多次重復(fù)測量取算術(shù)平均 值，以其平均值為最終的結(jié)果。測量次數(shù)取多少，要根據(jù)偶然誤差對 被測量影響的大小來確定。例如：測量值的有效數(shù)值較小時或測量值 變動較大時等，應(yīng)當(dāng)多測量幾次。綜上所述，要培養(yǎng)學(xué)生這方面的技能，必須讓學(xué)生懂得減少誤差 首先要發(fā)現(xiàn)它的存在和來源，其次是確定減少

11、誤差的方法。增加測量 次數(shù)固然可提高平均值的可靠程度，但是作用是有限的，實(shí)際上，只 有改進(jìn)實(shí)驗方法和測量儀器，才能從根本上改善測量的結(jié)果，提高測 量精確度。4、學(xué)會寫一般的實(shí)驗報告。學(xué)生在實(shí)驗結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)原始記 錄和實(shí)驗時的體會，寫出實(shí)驗報告。實(shí)驗報告內(nèi)容主要有：實(shí)驗名稱、 目的、器材、原理、方法和步驟、實(shí)驗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計算和處理、實(shí)驗 結(jié)論及誤差分析等。這是一個很重要的技能，對實(shí)驗報告的寫法、格 式要嚴(yán)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(jié)出實(shí)驗成功的經(jīng)驗或?qū)嶒炇〉脑?，使學(xué)生將來 進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗時能寫出自己的實(shí)踐成果，并讓別人看得懂。在批改實(shí)驗報告時要注

12、意學(xué)生思維的火花，如對某個問題的獨(dú)特 看法，對某項操作的有益建議，對實(shí)驗的改進(jìn)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(shí)驗課的 教學(xué)，使之與理論課的教學(xué)有了更深層次的交匯與滲透，又是提高學(xué)生動手技能的有效渠道。5、學(xué)會養(yǎng)成良好的實(shí)驗習(xí)慣，包括愛護(hù)公物，遵守安全操作規(guī) 則和尊重實(shí)驗事實(shí)的習(xí)慣等。例如：做電學(xué)實(shí)驗結(jié)束時，應(yīng)將儀器調(diào) 到最安全的狀態(tài)再切斷電源，然后拆除連接線，整理好儀器和導(dǎo)線。 要經(jīng)常地對學(xué)生進(jìn)行良好實(shí)驗習(xí)慣的教育，以免損壞儀器及發(fā)生實(shí)驗 事故，保持實(shí)驗室的整潔等。二培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗技能的途徑1、實(shí)驗課是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗技能的基本途徑。認(rèn)真上好實(shí)驗課， 既能

13、幫助學(xué)生牢固地掌握物理知識， 又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗技能，是訓(xùn) 練和提高實(shí)驗技能的基本途徑。實(shí)驗課包括演示實(shí)驗和學(xué)生分組實(shí)驗。演示實(shí)驗是學(xué)生使用儀 器，進(jìn)行實(shí)驗操作示范，它教給學(xué)生正確的實(shí)驗方法。例如：如何正 確使用儀器、安排實(shí)驗步驟、操作、讀數(shù)和記錄數(shù)據(jù)、列表和作圖象、 分析和推理，得出正確結(jié)論及分析誤差等。通過大量的演示實(shí)驗，學(xué) 生可以在長年累月的耳聞目睹中，潛移默化地學(xué)到實(shí)驗技能。在學(xué)生分組實(shí)驗中，學(xué)生的活動是多方面的，既有思維，又有操作， 這就需要發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。 實(shí)驗時， 教師可先介紹實(shí)驗?zāi)康?、方法及注意事項，然后教師在臺上做示范，學(xué)生在臺下跟著教師做，這種方法對于初中起始年級的學(xué)生是合適和有效的。 學(xué)生在教師的步步指導(dǎo)下，養(yǎng)成良好的實(shí)驗方法、實(shí)驗修養(yǎng)。隨著實(shí)驗技能的不斷提高，逐步培養(yǎng)學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗，獨(dú)立完成實(shí)驗的能力。2、盡可能將演示實(shí)驗改為分組實(shí)驗。例如：阿基米德定律、牛 頓第二定律等。3、將驗證性實(shí)驗改為探討性的實(shí)驗。先讓學(xué)生去研究、探索物 理量之間的關(guān)系，后總結(jié)出物理規(guī)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(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗技能