谈如何培养中学生物理实验技能

来源:用户上传      作者: 雷立军

　　物理学是一门以实验为基础的科学。所有的物理知识，包括物理概念、定律和理论，都是在实验的基础上建立起来的。因此，培养学生的实验技能，了解物理学的研究方法，培养严谨的实事求是的科学态度，对学生今后搞科学实验和技术革新有重要的基础作用。
　　中学物理学生实验技能主要包括六个方面：一是掌握常用基本仪器的构造、原理和使用，能正确使用仪器进行观察、测量和读数；二是掌握中学有关实验的一般原理和实验方法；三是会正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确的结论；四是了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析；五是会写一般的实验报告；六是初步养成良好的实验习惯，包括爱护仪器、遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。下面试从两个方面谈谈学生实验技能的培养方法。
　　一、学生实验技能培养的方法
　　（一）培养学生使用基本仪器的技能
　　掌握基本仪器的使用，是做好物理实验的基础。基本仪器主要有：刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、天平、温度计、测力计、压强计、打点计时器、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表欧姆档等。
　　1.各种基本测量仪器都有一定的量程。必须要求学生在使用各种基本仪器前，搞清仪器的量程，并且能估计被测对象的情况，选用适当量程，避免超过量程而可能损坏仪器。
　　2.使用测量仪器前通常都要调节零点或校正零点，否则测出的数据就不准确。如：对安培表、伏特表等应学会调整零点，对游标卡尺、螺旋测微器、刻度尺之类的仪器学会零误差修正，让学生懂得零点是相对的，零误差的修正在生产上有普遍意义。
　　3.会正确读数。要让学生掌握读数的一般方法，关键是会读出仪器的最小刻度值，会从最小刻度之间估计出一位有效数字。同时，要学会正确读数的姿势。如：从量筒上读数时，视线应与液面保持相平，不能仰视或俯视，若是凹液面读凹处，凸液面读凸处；从安培表、伏特表读数时，视线应与刻度盘垂直，并且正对指针，估计读数四舍五入，等等。
　　4.根据仪器的构造原理，掌握使用方法和使用规则。如：天平是根据杆杠的平衡条件制成的，因此，使用前和秤量时都要做到横梁平衡，同时必须严格保护刀口，要让学生理解保护刀口的重要性，从而自觉遵守使用方法和规则；温度计是利用液体的热胀冷缩性质制成的，所以，根据热平衡原理，测量液体时，温度计不能离开液体，而且要在温度计内液柱稳定时读数。培养学生使用基本仪器的技能，必须注意把掌握仪器的使用方法与理解仪器原理结合起来，这样既有利于巩固基础知识，又能帮助学生理解为什么这样使用仪器。只有理解了仪器原理，使用起来才会更加自觉和主动。
　　（二）培养学生进行实验过程必须掌握的技能
　　1.培养学生掌握实验的一般原理、进行实验设计和实验方法的技能。首先，要求学生明确各个实验的目的、原理或理论根据，根据实验的原理、要求对实验进行设计，包括用什么物理定律、公式，电学实验用什么电路图，等等。还要搞清哪些是已知量、被测量，然后选择所需的仪器和实验条件，进而设计好实验步骤，画好记录表格，等等。
　　其次，培养学生正确调整和安装仪器，正确连接电路的技能。正确的实验，首先是安装、调整好仪器或正确连接电路。如：力学实验中的支架滑轮的安装，牵引线的走向，斜面的架设，等等。这种技能的培养，从初中开始应先有示范，让学生模仿学习，然后逐步提高到由老师讲述方法及注意事项，由学生独立去安装、调整。
　　2.培养学生正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确结论的能力。读取数据和记录必须注意：①读数要及时，并马上记录；②要记录完整数据，按有效数字的方式记录；③数据的单位要正确。一般要求学生实验前列出表格，表格设计要求：能记录直接测出的各物理量，能记录各次测出的量，能填写计算出来的中间数据和最后数据等内容。
　　3.要使学生了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析。实验后，要指导学生分析实验误差的原因，说明实验的误差主要有系统误差和偶然误差。系统误差主要是由于仪器本身的缺陷，实验原理、装置不完善而引起的，如：螺旋测微器零点不准，风的吹动使天平产生误差，电表指针不对准零刻度，等等。减少系统误差的方法是校准仪器，或是改进实验方法。改进实验的方法，可改变仪器的位置或仪器的布置，撤换某件仪器，改变所选取的某个参数，改变实验方法，变更实验操作人员，等等。
　　综上所述，要培养学生这方面的技能，必须让学生懂得减少误差首先要发现它的存在和来源，其次是确定减少误差的方法。增加测量次数固然可提高平均值的可靠程度，但是作用是有限的，实际上，只有改进实验方法和仪器，才能从根本上改善测量的结果，提高测量精确度。
　　4.会写一般的实验报告。学生在实验结束后，应根据原始记录和实验时的体会，写出实验报告。
　　5.养成良好的实验习惯，包括爱护仪器，遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯，等等。如：做电学实验结束时，应将仪器调到最安全的状态再切断电源，然后拆除连接线，整理好仪器和导线。要经常对学生进行良好实验习惯的教育，以免损坏仪器，发生实验事故，等等。
　　二、培养学生实验技能的途径
　　1.实验课是培养学生实验技能的基本途径。认真上好实验课，既能帮助学生牢固地掌握物理知识，又能培养学生的实验技能，是训练和提高实验技能的基本途径。
　　2.尽可能将演示实验改为分组实验。如：阿基米德定律、牛顿第二定律等。
　　3.将验证性实验改为探讨性的实验。先让学生去研究、探索物理量之间的关系，后总结出物理规律。
　　4.开辟第二课堂。第二课堂既可完善、丰富、深化课堂知识，又可培养学生的实验技能。主要形式有：①指导学生进行课外实验；②组织参观活动；③举行操作实验竞赛；④组织课外兴趣小组；⑤举办物理科技晚会，等等。
　　5.实验考查。考查的形式有：①书面实验考试；②实物实验操作的考查，等等。
　　总之，学生实验技能的培养需通过多方面的长期培养，上述所论及的是最主要、最基本的技能的培养方法。因此，抓好上述的技能培养就抓住了矛盾的主要方面。

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