淺析如何提高學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)的技能
物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,了解物理學(xué)的研究方法,培養(yǎng)嚴(yán)格的實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,對(duì)學(xué)生今后搞科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)革新有重要的基礎(chǔ)作用。這就是當(dāng)前我們貫徹和實(shí)施素質(zhì)教育,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的正確教育思想。下面試從兩個(gè)方面淺談學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。
一、學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)的方法
1.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(yàn)的基礎(chǔ)。物理大綱要求“學(xué)會(huì)正確使用儀器進(jìn)行觀察、測(cè)量和讀數(shù)�！币寣W(xué)生了解基本儀器的構(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(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(shí),應(yīng)抓住各種基本測(cè)量?jī)x器的共性來(lái)加以指導(dǎo)。
2.培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程必須掌握的技能
(1)培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的一般原理、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法的技能
首先,要求學(xué)生明確各個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、原理或理論根據(jù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理、要求對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。還要搞清哪些是已知量、被測(cè)量,然后選擇所需的儀器和實(shí)驗(yàn)條件,進(jìn)而設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)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,正確連接電路的技能。正確的實(shí)驗(yàn),首先是安裝、調(diào)整好儀器或正確連接電路。 這種技能的培養(yǎng),從初中開(kāi)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(xiàng),由學(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(yàn)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(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。要培養(yǎng)學(xué)生這方面的技能,要求學(xué)生集中精力,按實(shí)驗(yàn)步驟有條不紊地操作和讀取測(cè)量數(shù)據(jù),有的實(shí)驗(yàn)則要求測(cè)量或操作時(shí)動(dòng)作迅速,要把握時(shí)機(jī)。要按實(shí)驗(yàn)先后順序?qū)⑿枰獪y(cè)定的各量測(cè)出,并記錄下來(lái)。讀取數(shù)據(jù)和記錄必須注意:①讀數(shù)要及時(shí),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(xué)生實(shí)驗(yàn)前列出表格,表格設(shè)計(jì)要求:能記錄直接測(cè)出的各物理量,能記錄各次測(cè)出的量,能填寫計(jì)算出來(lái)的中間數(shù)據(jù)和最后數(shù)據(jù)等內(nèi)容。
進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、運(yùn)算,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行分析。在整理數(shù)據(jù)時(shí),如發(fā)現(xiàn)有不合理的.數(shù)據(jù),應(yīng)對(duì)該數(shù)據(jù)補(bǔ)測(cè)。要指導(dǎo)學(xué)生按有效運(yùn)算法去處理數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)分析討論。對(duì)一些成績(jī)優(yōu)良的學(xué)生,還可讓他們?cè)O(shè)計(jì)某個(gè)達(dá)到相同目的的實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?qiáng)的學(xué)生,許多深一層次的問(wèn)題都可以在這里分析研究,從而加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng),有效地鞏固知識(shí),技能更加熟練。
(3)要使學(xué)生了解誤差概念,并學(xué)會(huì)初步的誤差計(jì)算和分析
實(shí)驗(yàn)后,要指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)誤差的原因,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)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(yàn)原理、裝置不完善而引起的。減少系統(tǒng)誤差的方法是校準(zhǔn)儀器,或是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)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(gè)參數(shù),改變實(shí)驗(yàn)方法乃至改換實(shí)驗(yàn)操作人員等。
偶然誤差是在實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下,對(duì)某一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí),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(cè)量取算術(shù)平均值,以其平均值為最終的結(jié)果。測(cè)量次數(shù)取多少,要根據(jù)偶然誤差對(duì)被測(cè)量影響的大小來(lái)確定。如:測(cè)量值的有效數(shù)值較小時(shí)或測(cè)量值變動(dòng)較大時(shí)等,應(yīng)當(dāng)多測(cè)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(lái)源,其次是確定減少誤差的方法。
增加測(cè)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(yàn)方法和儀器,才能從根本上改善測(cè)量的結(jié)果,提高測(cè)量精確度。
(4)會(huì)寫一般的實(shí)驗(yàn)報(bào)告
學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)根據(jù)原始記錄和實(shí)驗(yàn)時(shí)的體會(huì),寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容主要有:實(shí)驗(yàn)名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及誤差分析等。這是一個(gè)很重要的技能,對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫法、格式要嚴(yán)格要求,書寫時(shí),要求層次清楚,語(yǔ)言流暢,文字精練、正確,圖文并茂,要總結(jié)出實(shí)驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)失敗的原因,使學(xué)生將來(lái)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)能寫出自己的實(shí)踐成果,并讓別人看懂。
在批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)要注意學(xué)生思維的火花,如對(duì)某個(gè)問(wèn)題的獨(dú)特看法,對(duì)某項(xiàng)操作的有益建議,對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見(jiàn)等,要給予鼓勵(lì),并要及時(shí)與之討論,讓師生都有所收獲。這樣做,既延伸了實(shí)驗(yàn)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(dòng)手技能的有效渠道。
5.養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣
包括愛(ài)護(hù)儀器,遵守安全操作規(guī)則和尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的習(xí)慣等。如:做電學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),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(duì)學(xué)生進(jìn)行良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的教育,以免損壞儀器及發(fā)生實(shí)驗(yàn)事故等。
二、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的途徑
1.實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的基本途徑。認(rèn)真上好實(shí)驗(yàn)課,既能幫助學(xué)生牢固地掌握物理知識(shí),又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,是訓(xùn)練和提高實(shí)驗(yàn)技能的基本途徑。
實(shí)驗(yàn)課包括演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)是學(xué)生使用儀器,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作典范,它教給學(xué)生正確的實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)大量的演示實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以在長(zhǎng)年累月的耳聞目睹中,潛移默化地學(xué)到實(shí)驗(yàn)技能。
在分組實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生的活動(dòng)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(yàn)時(shí),教師可先介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、方法及注意事�?xiàng),然后教師在臺(tái)上做示范,學(xué)生在臺(tái)下跟著教師做,這種方法對(duì)于初中起始年級(jí)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(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)修養(yǎng)。隨著實(shí)驗(yàn)技能的不斷提高,逐步培養(yǎng)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力。
2.盡可能將演示實(shí)驗(yàn)改為分組實(shí)驗(yàn)。如:阿基米德定律、牛頓第二定律等。
3.將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探討性的實(shí)驗(yàn)。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(kāi)辟第二課堂。第二課堂既可完善、豐富、深化課堂知識(shí),又可培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。主要形式有:①指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外實(shí)驗(yàn);②組織參觀活動(dòng);③舉行操作實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽;④組織課外興趣小組;⑤舉辦物理科技晚會(huì)等。
5.實(shí)驗(yàn)考查�？疾榈男问接�:①書面實(shí)驗(yàn)考試;②實(shí)物實(shí)驗(yàn)操作的考查。
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