謝毓平
物理學是一門以實驗為基礎的理論科學,物理實驗是高中物理教學中的重要手段和方法,有著不可替代的重要地位。通過實驗,不僅可以使學生掌握基本的實驗知識和技能,提高學生學習物理的興趣,培養他們的實踐能力與分析能力,更重要的是可以使他們樹立嚴謹的、實事求是的世界觀。《全日制普通高級中學物理教學大綱》也明確指出要大力加強演示和學生實驗。可是目前高中物理教學中,物理實驗仍未得到充分重視,物理實驗教學有待進一步加強。作者結合日常物理實驗教學,提出對提高高中物理實驗教學有效性的看法。
一、重視實驗基本功的訓練,培養學生實驗基本操作能力。
物理實驗基本功是指實驗的基本理論、基本方法和基本技能。教師要充分重視課本的每一個演示實驗和分組實驗,中學物理教學大綱要求的分組實驗一定要做。學生很多到了高三實驗能力還是弱項,實驗的基本技能依然掌握不到位,設計和完成實驗的能力亟待提高,對設計型的實驗題根本“無從下手”。實驗基本功的訓練主要在高一階段,認真做好課本每一個實驗及課外拓展實驗,培養和規范學生的基本實驗操作能力非常重要。實驗基本功具體主要包括:1.認識實驗的作用,通過實驗使學生了解實驗的設計思想和實驗的原理,懂得分析實驗誤差。2.了解實驗過程和步驟,能設計表格,整理實驗數據,畫出圖線,得出結論。會利用實驗方法(如:替代法,比較法,半偏法,控制變量法,等效法等)進行測量。3.能正確、熟練按操作規程使用物理儀器。能仔細觀察認真讀數,記錄數據,解釋結果;能排除簡單實驗故障,寫出規范的實驗報告。
二、重視演示實驗中學生的參與,提高學生的學習興趣。
演示實驗是教師利用課堂時間為學生演示,在操作的同時引導學生對實驗進行觀察、思考和分析的一種物理實驗教學方式。傳統的課堂教學,演示實驗通常“以教師為中心”,教師演示,學生看,教師講,學生聽,但是很多實驗學生根本看不清,特別是后面的學生。不同程度地限制和阻礙了學生智能的發展,直接影響學生實驗心理素質的提高。在演示實驗中,應積極引導學生觀察、猜想、分析、歸納、總結。
1.讓學生上臺做演示實驗或協助教師做實驗,或教師創造實驗條件,為學生動手創造條件。對于一些實驗器材簡單,實驗效果顯著的演示實驗,盡可能讓學生上臺做演示實驗或協助教師做實驗,為學生動手創造條件。教師應積極引導學生觀察、猜想、分析、歸納總結。例如:在用單擺演示《機械能守恒定律實驗》中的動能和重力勢能相互轉化時,讓兩位同學參與實驗,一位同學靠近單擺站立,另一位同學把懸掛重球拉至他的鼻尖由靜止釋放,實驗者立于原位不動,小球來回擺動,
學生觀察當小球擺回時實驗者是否害怕,并根據實驗猜想一下動能和重力勢能相互轉化的過程中是否有某種定量關系。通過這樣的設計讓學生親身經歷,以驚激趣,以趣生疑,以疑引思,迅速激發學生興趣,集中注意力,激發探究欲望。
2.在實驗器材允許的條件下,將演示實驗改為學生實驗,讓學生唱主角。學生實驗給學生提供了親自動手的機會,既調動了獲得知識的積極性和主動性,又讓學生在動手過程中,通過設計、操作、觀察、分析、歸納,自我解決頭腦中的“為什么”,總結出合乎事物發展的新規律,使每個學生獨特的個性和創新能力在動手尋找知識真諦的過程中得到發展。因此,在教學設備能夠滿足需要的情況下,或經過努力能夠創造條件的情況下,應盡可能地變演示實驗為學生實驗。例如:摩擦力的大小跟哪些因素有關,所需實驗儀器比較簡單,容易找,讓學生自己完成。演示實驗在教師指導下讓學生參與,不僅有展現學生實驗技能的機會,又能得到科學方法的訓練及能力的培養,加深理解和掌握物理概念和規律,同時可領略物理學的思想,培養科學態度和科學方法。
三、重視學生分組實驗,加強科學探究性實驗,培養學生合作探究能力。
我們除了讓學生做完課本上的學生分組實驗外,把許多演示實驗也改成學生探究性分組實驗,讓學生充分地動腦、動手、動口,發揮學生在學習過程中的主體性、積極性和創造性,從而有利于學生創造性思維的激發。
在分組實驗中,教師要注重培養學生的合作探究能力。分組實驗中有幾點要注意:(1)實驗前,一定要預習實驗內容,原理,步驟,注意事項,等等,做到胸有成竹;(2)合理安排學生的分組實驗,重視實驗策略教學。分組過程中注意到了男女同學的實際動手操作能力不同,男同學普遍的動手能力比較強,參與探究實驗的積極性比較高,但是女同學一半來說都不太愛動手,因此采用男女生平均分配原則,讓每組成員中男女比例相當,同時不同層次的同學對實驗的興趣不同,在實驗中既要滿足那些樂于探索、探索能力強的同學,又要讓所有同學都動起來,達到因材施教的目的;(3)課堂教學充分發揮學生的主體作用,在小組中由組長帶頭,指導和督促組員完成實驗;(4)合作學習不僅體現在小組內的合作,而且體現在全班的交流合作;(5)若在交流中有的小組得出相反的結論,或提出其他見解,則教師不要回避,而應該在組織學生討論中給出明確答案;(6)引導學生進行反思、評估。
四、重視課外實驗活動,開闊學生視野,豐富學生知識
課外實驗活動可以有下列三種組織形式:
1.家庭物理實驗。為了配合教學,把實驗的內容、要求、方法等由教師布置給學生,由學生自己創造實驗條件。包括選用日常生活中的一些物品當做實驗器材,自制一些簡單的儀器或零件,自己動手獨立完成小實驗,等等。
2.開放實驗室。充分利用實驗室的儀器設備,采用課外時間,教師有組織地指導學生設計實驗方案,安裝儀器,完成實驗。
3.課外活動小組。對于比較復雜的實驗,可以組織課外活動小組,分工選購器材,自制儀器,創造實驗條件合作完成。第一,選題應該科學性強、趣味性濃,同時具備取材容易、制作簡便、效果明顯、安全可靠等特點;第二,組織形式應靈活、多樣;第三,指導放在難點關鍵,要大膽放手,切忌包辦代替;第四,及時總結,通過展覽會、表演會、報告會、競賽評比等活動,不斷深化和豐富課外實驗成果。
總之,提高實驗教學的有效性,對激發學生學習興趣、發展智力、培養能力,提高高中物理教學質量十分有益。只要廣大物理教師能達成這樣的共識,物理實驗必能發揮應有作用。