九年義務教育《初級中學物理教學大綱》明確地指出:“初中物理教育要以觀察、實驗為基礎。”這就為物理教學規定了一種必要的、也是不可忽略的教學手段,同時也使我們意識到實驗教學在初中物理教學中將起著主宰作用。
一、實驗教學在九年義務教育的教學大綱和教材中的地位
觀察和實驗既是學生學好物理的基本方法,也是培養學生多種能力的重要途徑,同時對培養學生實事求是的科學態度、引起學習興趣都有不可替代的重要作用。因此,義務教育的教學大綱和教材編入的實驗不僅在數量上比舊教材有了大幅度的增加,而且實驗的內容取材新穎、貼近生活、生動活潑、趣味性強、材料易找、操作簡便,適合于廣大學校的普遍實施。教材中幾乎每一節都設置了二至四個演示實驗。這不僅充分體現了《大綱》重視實驗教學的精神,而且說明了實驗教學已成為初中物理教學的主要手段。不僅如此,《大綱》中還明確了觀察和實驗能力的內容,并提出了“為了加強實驗教學,應對學生的實驗能力進行考核”。這就為物理實驗教學和考核提供明確的依據和標準,也把實驗教學提高到一個新高度。可見,實驗教學在初中物理教學中的重要地位。
二、實驗教學應注意的幾個環節
1.看
所謂“看”,即“觀察和了解”是所有實驗的第一環節,包括對實驗器材的選取、器材的使用規則、器材的使用范圍,以及器材的精確度等,要有一個詳盡的了解。例如:測量教室的長度,我們是選用米尺還是選用皮尺呢?因為測量工具的米尺和皮尺,最顯著的特點是它們測量范圍——量程不同。如果用米尺就必須采用重復測量的方法,雖然方法和操作都正確,但仍加大了實驗的誤差,而皮尺可以一次性測量,有效地減小了誤差。使用前,我們還要“看”它零刻度的位置、零刻度是否磨損、以及它的分度值。這些因素直接關系到我們操作是否恰當、讀數是否準確的問題。
2.操作
操作,是學生實際動手參與實踐的具體過程。每一種儀器,都有它的使用規則和要求,例如天平的平衡調節,電表的機械調零等,我們應嚴格地按照它的規則要求進行操作。特別是在做一些帶危險性的或損壞性的實驗時,應先通過教師的檢查,避免一些不必要的損壞和意外。例如:在八年級電學中使用電流表測量電路電流的連接電路時,開關應斷開,電流表應與被測部分串聯,要保證電流必須從電流表的正極流入負極流出,被測電流不超過電流表的量程,(在不能確定的情況下,可以采用點觸或試觸的方法)不能將電流表不經過用電器而直接接在電源的兩端。當然,我們可以事先將電路圖畫好,然后按電路圖連接,達到操作時降低難度的目的。這個過程中必須得到教師的檢查同意以后,方可閉合開關進行實驗。否則電流表的正負接線柱接反或電路中發生了短路現象,很容易燒壞電流表。
3.記錄
記錄即在實驗中,正確的讀取和記錄數據。它包括:讀取的姿勢(例:刻度尺數值的讀取時,眼睛應水平垂直或豎直垂直刻度);讀取的方法(讀到分度值的下一位)和準確的記錄(數字與單位要準確)。在此過程中,我們可以通過多媒體演示錯誤的讀取姿勢或方法,加深學生對錯誤和誤差的了解,加強學生對動手操作的掌握。同時,我們也應注重實驗的事實,而不能任意加大或減小實驗數據,有意迎合實驗的真實結果,應著力培養學生實事求是的科學態度。
再次對于實驗數據的記錄,還應該讓學生自己制作實驗數據統計表,使學生很容易從數據中總結規律等。
4.分析
由于操作者的不同、實驗器材的不同、操作方法的不同等因素的影響,對于記錄的數據,可能導致同一實驗結果的不同。我們應及時加以總結和分析,幫助學生分析哪些是錯誤導致的結果,哪些是誤差造成的原因,與學生共同探求對實驗器材和實驗方法的改進,進一步激發學生學習興趣,拓寬他們的思維。例:做動滑輪可以省一半力的實驗過程中,實驗的結果與理論的數值存在偏大的現象。我們應幫助學生指出,這并不是錯誤實驗的原因,而是由于摩擦力存在導致的結果,為了使實驗結果更趨于理想,我們應想辦法,減少摩擦(學生分組討論,教師加以歸納和總結)。
三、利用身邊的物品做實驗,豐富實驗資源
《標準》指出:“使用身邊隨手可得的物品,進行探究活動和各種實驗,可以拉近物理學與生活的距離,讓學生深切地感受到科學的真實性,感受到科學和社會、科學和日常生活的關系。”著名物理教育家朱正元教授曾說過:“壇壇罐罐當儀器,拼拼湊湊做實驗。”就是說在物理實驗教學中我們要大力倡導做簡單易行的替代性實驗。其實,組織學生共同研究和制作一些簡單實用的實驗器材,本身就是培養實踐能力的有效方式,學生身邊的物品和器具同樣是物理資源。
課改教材中設計了許多“想想做做”內容,有的教師認為教材中的“想想做做”是課外知識,與考試無關。因此常被視為可有可無,或被棄之不理。然而這些小實驗卻往往具有取材容易、貼近生活、直觀明了、便于操作的特點,我們應結合實際情況,靈活多樣改變活動方式,保證學生有足夠參與實踐活動的機會,可以就地取材、修舊利廢、因陋就簡,創造條件指導學生進行實驗教學。
例如:塑料瓶是人們日常生活中用于裝礦泉水和飲料用的,我們可以十分方便地指導和啟發學生做很多的物理實驗,其演示效果明顯,為教學服務。
1.探究聲音的音調。在幾只相同的塑料瓶中裝上不同深度的水,然后用嘴對著瓶中吹氣,會發出音調高低不同的聲音,從而可以說明音調跟頻率的關系。
2.摩擦起電。把一只小塑料瓶在頭皮上反復摩擦幾下,然后將其靠近一些小紙屑,發現小紙屑被吸引,說明用摩擦的方法可使物體帶電,帶電體能吸引輕小物體。
3.光的直線傳播。在一只塑料瓶中裝入一定量的水,在其中加入適量的豆奶粉,擰緊瓶蓋,充分搖勻,將激光筆發出的光透過瓶底,對著瓶蓋照射,會看到光沿直線傳播的光柱,效果明顯。(此實驗還可說明光能在液體中傳播)
4.探究白色和黑色物體吸熱能力的強弱。用白紙和黑紙包住兩個裝滿水的塑料瓶,在太陽光下照射相同的時間后,看看誰的溫度升得高。溫度升得越高,說明其吸收的熱量就越多,其吸熱能力就越強。
此外用塑料瓶做的實驗還很多,例如可以替代燒杯、量筒、漏斗、溢水杯等實驗器材,聲音與能量、阿基米德原理的演示、潛水艇模型、土電話、噴泉、閉口浮沉子等的實驗裝置等。生活處處有物理,只要我們善于發現,細心觀察,勤于思考,勇于實踐,不斷引導學生進行探究,充分利用身邊可以利用的物品,讓學生自己動手制作教具,不僅可以提高學生學習物理的長久興趣,而且可以培養學生的動手能力和創新精神,并使學生有意識地將物理知識應用到實踐中,解決實際問題,真正體現新課標“從生活走向物理,從物理走向社會”的理念。