培養(yǎng)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能途徑的探究

王光輝

（太原師范學(xué)院 物理系， 山西 太原 030012）

培養(yǎng)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能途徑的探究

王光輝

（太原師范學(xué)院 物理系， 山西 太原 030012）

通過“加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課”、“增設(shè)實(shí)驗(yàn)習(xí)題課”、“開展課外小實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”三種途徑對(duì)中學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)進(jìn)行初步探究.

實(shí)驗(yàn)技能；途徑；習(xí)題課；課外實(shí)驗(yàn)

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是中學(xué)生今后從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的起點(diǎn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)和提高是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵.如何來培養(yǎng)中學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能呢？我們從下面幾個(gè)方面進(jìn)行探究.

1 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)

實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)和提高學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的重要環(huán)節(jié).搞好實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的各環(huán)節(jié)，既能幫助學(xué)生加深理解物理基本概念和基本知識(shí)，又能培養(yǎng)他們的基本實(shí)驗(yàn)技能和分析問題和解決實(shí)際問題的能力.

1.1 預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)

預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生實(shí)驗(yàn)前的知識(shí)和能力準(zhǔn)備，準(zhǔn)備的充分與否直接影響著實(shí)驗(yàn)的效果.預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)前，教師應(yīng)設(shè)計(jì)一些有關(guān)實(shí)驗(yàn)原理及技能方面的指導(dǎo)性思考題，目的是幫助學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)的目的和要求，實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮磉x擇實(shí)驗(yàn)器材，了解實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟.如：測(cè)液體密度的實(shí)驗(yàn)，需測(cè)量哪些物理量？選用什么實(shí)驗(yàn)器材？為什么實(shí)驗(yàn)中要取部分液體作為測(cè)量對(duì)象，而不是全部液體？怎樣得到測(cè)量對(duì)象的質(zhì)量和體積？怎樣完成測(cè)量操作，怎樣讀取和記錄測(cè)量數(shù)據(jù)等？最后，要求學(xué)生根據(jù)自己預(yù)習(xí)的情況對(duì)部分思考題進(jìn)行書面作答，并且要求學(xué)生寫出預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告.

實(shí)踐證明，完成好預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)，不僅能使學(xué)生明確了實(shí)驗(yàn)的目的，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，了解了實(shí)驗(yàn)方法，而且也初步培養(yǎng)了一些實(shí)驗(yàn)的技能和技巧，這為他們實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)現(xiàn)手腦并用，提高了實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，奠定了基礎(chǔ).

1.2 實(shí)驗(yàn)過程的指導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)過程是學(xué)生，運(yùn)用自己所學(xué)的基本知識(shí)，基本技能和基本方法去探索新知識(shí)，獲取新技能的實(shí)踐活動(dòng)過程，也是對(duì)科學(xué)探索研究問題情境的親身體驗(yàn).學(xué)生的主要任務(wù)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，安裝、調(diào)試儀器，操作控制實(shí)驗(yàn)條件，觀察測(cè)量，取得必要的數(shù)據(jù).可見，實(shí)驗(yàn)過程是培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，養(yǎng)成科學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度的重要階段.因此，應(yīng)從以下三方面加以指導(dǎo)：

1.2.1 結(jié)合學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢查，典型和普遍的問題進(jìn)行指導(dǎo)

學(xué)生實(shí)驗(yàn)前，教師對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行檢查，向?qū)W生提問實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生思考作答.

對(duì)于那些操作難度大，使用不當(dāng)且容易產(chǎn)生較大偏差的儀器、儀表的關(guān)鍵性操作，通過示范實(shí)驗(yàn)，規(guī)范操作，指導(dǎo)學(xué)生把握正確使用儀器的要領(lǐng)及實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵操作，從而為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作提供了保障.

實(shí)驗(yàn)過程中教師要啟發(fā)學(xué)生如何用學(xué)得的理論知識(shí)去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和分析實(shí)驗(yàn)中的問題，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行檢查.發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，先讓學(xué)生自己分析問題所在，提出改正方法，然后教師針對(duì)情況進(jìn)行講評(píng).在講評(píng)時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生正確使用儀器和器材的技能和技巧，對(duì)于易犯錯(cuò)誤的操作，要講清楚犯錯(cuò)誤的原因及不正確操作可能產(chǎn)生的后果.

1.2.2 指導(dǎo)學(xué)生要養(yǎng)成科學(xué)的操作習(xí)慣

實(shí)驗(yàn)前先檢查、調(diào)試儀器、器材，調(diào)整零點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)后要整理器材的良好習(xí)慣.為此，可在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)，有意將一些儀器和器材調(diào)到非正常工作狀態(tài).實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師一定要注意觀察并提醒學(xué)生注意觀察檢查、調(diào)整自己所使用的儀器和器材，發(fā)現(xiàn)有問題的必須給予及時(shí)的糾正.經(jīng)過這樣多次的訓(xùn)練，促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中多地動(dòng)腦思考，動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)儀器，逐步形成良好習(xí)慣.這種做法使每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過自己的思索，總結(jié)實(shí)驗(yàn).從而提高了他們的獨(dú)立調(diào)節(jié)儀器，正確使用儀器的技能.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，別忘了提醒學(xué)生要將自己使用的器材整理好.

1.2.3 指導(dǎo)學(xué)生合理采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在使用有量度的儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要求學(xué)生必須能夠合理讀取數(shù)據(jù)并記錄.讀數(shù)時(shí)，首先必須弄清所使用測(cè)量工具的分度值是多少，測(cè)量時(shí)是否需要估讀；其次是對(duì)于估讀的儀器怎樣進(jìn)行估讀？這里分兩種情況來分析：一是對(duì)于十分度的測(cè)量工具，如毫米刻度尺，我們?cè)谧x數(shù)時(shí)要求估讀到十分之一毫米位，即要估讀到分度值的下一位；可對(duì)于非十分度的測(cè)量工具則需根據(jù)具體情況而定，比如中學(xué)實(shí)驗(yàn)電表，電表讀數(shù)位由其量程和準(zhǔn)確度來確定,量程和準(zhǔn)確度又決定了精確度,同時(shí)也就確定了有效數(shù)字的最后一位即估讀位的數(shù)位.中學(xué)實(shí)驗(yàn)電表的準(zhǔn)確度一般是 2.5級(jí),其準(zhǔn)確度與量程相結(jié)合就確定了估讀數(shù)字的誤差范圍，它要求估讀時(shí)不能超過最大絕對(duì)誤差的差值，其誤差的最高位數(shù)是有效數(shù)字最后一位所在數(shù)位.對(duì)量程 0—0.6A,分度值為 0.02A的電流表，其絕對(duì)誤差 Δx=0.6A×2.5%=0.015A.故該電流表讀數(shù)的誤差值最高位出現(xiàn)在百分位上，百分位以下估讀無意義,因此應(yīng)估讀到百分位上即分度值 0.02A的二分之一所在位.再次，讀數(shù)時(shí)，還必須注意視線與刻度的關(guān)系，如在用量筒測(cè)液體的體積時(shí)，讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)與液面所對(duì)刻線相平，若液面是凹形面，則應(yīng)與凹面相平，否則會(huì)造成讀數(shù)的偏大或偏小.最后，必須把讀出的數(shù)據(jù)連同單位如實(shí)地記錄下來.

1.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫指導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，是實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)驗(yàn)過程的理論總結(jié).教師要指導(dǎo)學(xué)生以科學(xué)的態(tài)度，實(shí)事求是的精神，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，依據(jù)理論知識(shí)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)誤差，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并完成實(shí)驗(yàn)思考問題的解答.

綜上所述，做好實(shí)驗(yàn)的全過程，不僅可以使學(xué)生學(xué)會(huì)分析現(xiàn)象，處理數(shù)據(jù)的方法，而且可以培養(yǎng)他們實(shí)事求是的態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)，更重要的是提高了他們分析解決實(shí)際問題的能力.

2 增設(shè)實(shí)驗(yàn)習(xí)題課

實(shí)驗(yàn)習(xí)題課是在學(xué)生初步掌握基本概念和規(guī)律以及熟悉基本儀器使用規(guī)則和操作規(guī)程的基礎(chǔ)上，針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題而設(shè)計(jì)的，旨在掃除知識(shí)障礙，提高基本實(shí)驗(yàn)技能的一種課型.現(xiàn)從四個(gè)環(huán)節(jié)來探討：

2.1 學(xué)生習(xí)作環(huán)節(jié)

這一環(huán)節(jié)（在此之前總是要先把實(shí)驗(yàn)習(xí)題前一周印發(fā)給學(xué)生，并強(qiáng)調(diào)要認(rèn)真預(yù)習(xí)）主要是學(xué)生使用儀器，連接電路或組裝器材、根據(jù)要求改變實(shí)驗(yàn)條件，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讀數(shù)并記錄等.在此過程中，教師要注意檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)習(xí)作情況和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，還要做針對(duì)性指導(dǎo).比如在“研究分壓電路與限流降壓電路”的實(shí)驗(yàn)習(xí)題課上.教師要注意檢查學(xué)生的兩種電路連接是否正確，特別是電流表，電壓表是否能使用規(guī)則和要求接入電路，滑動(dòng)變阻器在兩種作用下接入電路的方式是否正確，以及學(xué)生在按實(shí)驗(yàn)要求，在不同條件下進(jìn)行操作過程中有無問題存在等，若發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)指導(dǎo)糾正.要求學(xué)生必須嚴(yán)格按儀器使用規(guī)則和實(shí)驗(yàn)操作程序有目的地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如實(shí)記錄數(shù)據(jù)，從而保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性.

2.2 學(xué)生分析討論環(huán)節(jié)

這一環(huán)節(jié)是學(xué)生從現(xiàn)象上升為理論認(rèn)識(shí)的必然過程，因此可以通過類比方法啟發(fā)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論分析，從而得出正確的結(jié)論.

2.3 教師講評(píng)環(huán)節(jié)

這一環(huán)節(jié)主要是教師根據(jù)第一、二環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題做點(diǎn)評(píng)式講解，如“分壓電路”如圖中，當(dāng)滑片 P滑向 A時(shí)，變阻器 R的 PB段兩端電壓 UPB的變化情況，學(xué)生思路大致可概括為兩種：

（1）當(dāng)滑片 P滑向 A時(shí)，RAP↓、R并↑（RBP與 RL并聯(lián)等效電阻）,且RAP減小幅度大于 R并增加的幅度，因此，總電流 I1=U/（RAP+R并）↑（因?yàn)樾铍姵氐膬?nèi)阻很小，可忽略不計(jì)，故蓄電池路端電壓 U可以是不變量）又 UPB=IR并，而 I↑，R并↑，所以 UPB↑.

（2）當(dāng) R并當(dāng)作一個(gè)等效的串聯(lián)分阻，據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)有 UPB/UAP=R并 /RAP，當(dāng) P移向 A時(shí)，R并↑，RAP↓，所以 UPB/UAP=R并 /RAP↑，又由 UPB+UAP=U（U一定）,所以當(dāng)滑片 P移向 A時(shí)，UPB↑.

講評(píng)時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)此分析，找出其中的優(yōu)點(diǎn)和不足，使學(xué)生明白，盡管兩種分析思路得出結(jié)論相同，但第一種思路在論證 RAP減小幅度比 R并增加幅度大時(shí)，缺定量的闡述且較繁瑣；而第二種思路則根據(jù)有力，過程簡(jiǎn)潔明了值得借鑒.通過這樣的分析，不僅使學(xué)生學(xué)會(huì)分析方法，而且開闊了眼界，更有助于能力提高.

2.4 實(shí)驗(yàn)總結(jié)環(huán)節(jié)

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)習(xí)題的書面作答，并總結(jié)反思自己在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的得與失.

因此，有計(jì)劃，有目的地增設(shè)實(shí)驗(yàn)習(xí)題課，不失為提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的有效途徑.

3 開展課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)

課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)題材廣泛，材料豐富，是一種激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造能力的有益活動(dòng).開展課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，不僅可以完善、豐富、深化課內(nèi)知識(shí)，而且有利于培養(yǎng)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐能力，增強(qiáng)思維的獨(dú)創(chuàng)性.其主要形式有：3.1 開展課外小實(shí)驗(yàn)活動(dòng)

課外小實(shí)驗(yàn)是學(xué)生操作的天地.如在學(xué)習(xí)量筒、天平、彈簧測(cè)力計(jì)的知識(shí)后，可以組織學(xué)生進(jìn)行自制天平、量筒、橡皮測(cè)力計(jì)等制作，并進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也可以引導(dǎo)他們利用身邊的廢棄材料進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)演示活動(dòng).如用可樂瓶和水演示自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng)中的失重，超重現(xiàn)象，演示液體對(duì)容器側(cè)壁有壓力等.這樣既有利于學(xué)生手腦并用，發(fā)展自己實(shí)驗(yàn)的技能，又能培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神，增強(qiáng)他們節(jié)約和環(huán)保的意識(shí).

3.2 加強(qiáng)基本儀器使用的訓(xùn)練

開放實(shí)驗(yàn)室，并且把相關(guān)基本儀器的教學(xué)掛圖，結(jié)構(gòu)原理圖以及操作規(guī)程張貼墻壁上，便于學(xué)生觀察和復(fù)習(xí).鼓勵(lì)學(xué)生聯(lián)系生產(chǎn)、生活的實(shí)際設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)，利用課外時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室并將基本儀器的演示實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為探索性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作練習(xí).使學(xué)生在有目的的練習(xí)中提高技能.如：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課完成了“測(cè)液體的密度”測(cè)量.課后布置這樣思考題：如何測(cè)出不規(guī)則蠟塊的密度，要求學(xué)生設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，并自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn).通過這樣方式，不僅可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，熟悉實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)操作的熟練程度，而且還可以使學(xué)生初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法和思路.

4 總結(jié)

學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的提高不是朝夕之事，它需要教學(xué)工作者從多方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行長(zhǎng)期不懈的培養(yǎng)和有目的，有計(jì)劃的反復(fù)訓(xùn)練.

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