中學物理學生實驗技能的培養(yǎng)

中學物理學生實驗技能的培養(yǎng)

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學。所有的物理知識，包括物理概念、定律和理論，都是在實驗的基礎(chǔ)上建立起來的。因此，培養(yǎng)學生的實驗技能，了解物理學的研究方法，培養(yǎng)嚴格的實事求是的科學態(tài)度，對學生今后搞科學實驗和技術(shù)革新有重要的基礎(chǔ)作用。這就是當前我們貫徹和實施素質(zhì)教育，提高學生實驗素質(zhì)的正確教育思想。中學物理學生實驗技能主要包括六個方面：一是掌握常用基本儀器的構(gòu)造、原理和使用，能正確使用儀器進行觀察、測量和讀數(shù)；二是掌握中學有關(guān)實驗的一般原理和實驗方法；三是會正確記錄實驗數(shù)據(jù)，并能進行運算和分析，以得出正確的結(jié)論；四是了解誤差概念，并學會初步的誤差計算和分析；五是會寫一般的實驗報告；六是初步養(yǎng)成良好的實驗習慣，包括愛護儀器、遵守安全操作規(guī)則和尊重實驗事實的習慣等。下面試從兩個方面淺談學生實驗技能的培養(yǎng)。

（一）培養(yǎng)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�；�本儀器主要有：刻度尺、量筒、游標卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、溫度計、測力計、壓強計、打點計時器、安培表、伏特表、滑動變阻器、電阻箱、萬用表歐姆檔等。物理大綱要求“學會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數(shù)�！币�讓學生了解這些儀器的構(gòu)造、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和使用規(guī)則，以達到熟練地、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：

１．各種基本測量儀器都有一定的量程。必須要求學生在使用各種基本儀器前，搞清儀器的量程，并且能估計被測對象的情況，選用適當量程，避免超過量程而可能損壞儀器。

２．使用測量儀器前通常都要調(diào)節(jié)零點或校正零點，否則測出的數(shù)據(jù)就不準確。如：“對安培表、伏特表等應(yīng)學會調(diào)整零點，對游標卡尺、螺旋測微器、刻度尺之類的儀器，還要學會零誤差修正，讓學生懂得零點是相對的，零誤差的修正在生產(chǎn)上有普遍意義。因此，必須使學生養(yǎng)成使用基本測量儀器前調(diào)節(jié)零點或修正零誤差的習慣。

３．會正確讀數(shù)。要讓學生掌握讀數(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，要學會正確讀數(shù)的姿勢。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，從安培表、伏特表讀數(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。如：天平是根據(jù)桿杠的平衡條件制成的，因此，使用前和秤量時都要做到橫梁平衡，同時必須嚴格保護刀口，要讓學生理解保護刀口的重要性，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，溫度計不能離開液體，而且要在溫度計內(nèi)液柱穩(wěn)定時讀數(shù)。顯然，培養(yǎng)學生使用基本儀器的技能，必須要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，又能幫助學生理解為什么這樣使用儀器；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)學生進行實驗過程必須掌握的技能

１．培養(yǎng)學生掌握實驗的一般原理、進行實驗設(shè)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(jù)，根據(jù)實驗的原理、要求對實驗進行設(shè)計，包括用什么物理定律、公式，電學實驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量，然后選擇所需的儀器和實驗條件，進而設(shè)計好實驗步驟，畫好記錄表格等。

其次，培養(yǎng)學生正確調(diào)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(diào)整好儀器或正確連接電路。如：力學實驗中的支架滑輪的安裝，牽引線的走向，斜面的架設(shè)等，有時要對一些儀器做機械調(diào)整或電氣調(diào)整（對儀器的調(diào)零前面已介紹，這里略），電氣調(diào)整如：使用氣墊導軌前必須先調(diào)水平位置；在電學實驗中，依照電路圖連接線路，連線時，應(yīng)將電路分為主回路和支路，從電源一端開始沿主回路按順序進行，其次為支路；主回路中必須有開關(guān)（先斷開）；導線最好選用幾種顏色，主、支回路分別用一種顏色。往接線柱上接導線時，應(yīng)按順時針方向?qū)�導線纏上。電路連接后，必須復(fù)查，確認正確后方能通電。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(diào)整。

２．培養(yǎng)學生正確記錄實驗數(shù)據(jù)，并能進行運算和分析，以得出正確結(jié)論的能力

這是實驗?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。要培養(yǎng)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(shù)據(jù)，有的實驗則要求測量或操作時動作迅速，要把握時機，如：溫度測量、電學測量。要按實驗先后順序?qū)⑿枰獪y定的各量測出，并記錄下來。讀取數(shù)據(jù)和記錄必須注意：①讀數(shù)要及時，并馬上記錄；②要記錄完整數(shù)據(jù)，按有效數(shù)字的方式記錄；③數(shù)據(jù)的單位要正確。一般要求學生實驗前列出表格，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)等內(nèi)容。

進行數(shù)據(jù)處理、運算，對實驗結(jié)論進行分析。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)補測。要指導學生按有效運算法去處理數(shù)據(jù)對實驗結(jié)果進行適當分析討論，如：討論數(shù)據(jù)說明什么？與理論計算有何偏差？實驗過程為何這樣設(shè)計？實驗結(jié)果的物理意義（結(jié)論）是什么？對一些成績優(yōu)良的學生，還可讓他們設(shè)計某個達到相同目的的實驗。對實驗?zāi)芰�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(yǎng)，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(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，實驗原理、裝置不完善而引起的，如：螺旋測微器零點不準；風的吹動使天平產(chǎn)生誤差；電表指針不對準零刻度等。減少系統(tǒng)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(shù)，改變實驗方法乃至改換實驗操作人員等。例如將物體放在天平左、右盤上，分別稱衡，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)。

偶然誤差是在實驗條件不變的情況下，對某一物理量進行多次重復(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。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)當多測量幾次。

綜上所述，要培養(yǎng)學生這方面的技能，必須讓學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(jié)果，提高測量精確度。

４．會寫一般的實驗報告。學生在實驗結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)原始記錄和實驗時的體會，寫出實驗報告。實驗報告內(nèi)容主要有：實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計算和處理、實驗結(jié)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(jié)出實驗成功的經(jīng)驗或?qū)嶒炇�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(yǎng)成良好的實驗習慣，包括愛護儀器，遵守安全操作規(guī)則和尊重實驗事實的習慣等。如：做電學實驗結(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，整理好儀器和導線。要經(jīng)常地對學生進行良好實驗習慣的教育，以免損壞儀器及發(fā)生實驗事故等。

１．實驗課是培養(yǎng)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(yǎng)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。如：如何正確使用儀器、安排實驗步驟、操作、讀數(shù)和記錄數(shù)據(jù)、列表和作圖線、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(fā)揮教師的主導作用。實驗時，教師可先介紹實驗?zāi)康�、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(yǎng)成良好的實驗方法、實驗修養(yǎng)。隨著實驗技能的不斷提高，逐步培養(yǎng)學生自己設(shè)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(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。

總之，學生實驗技能的培養(yǎng)需通過多方面的長期培養(yǎng)，但作為中學學生物理實驗技能的培養(yǎng)，上述所論及的是最主要、最基本的。因此，抓好上述的技能培養(yǎng)是抓住矛盾的主要方面。本文只是談些粗淺體會，偏頗之處，在所難免，若有不當，敬請批評。

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