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中學(xué)物理學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)
物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。所有的物理知識(shí)，包括物理概念、定律和理論，都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。因此，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。中學(xué)物理學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能主要包括六個(gè)方面：一是掌握常用基本儀器的構(gòu)造、原理和使用，能正確使用儀器進(jìn)行觀察、測(cè)量和讀數(shù)；二是掌握中學(xué)有關(guān)實(shí)驗(yàn)的一般原理和實(shí)驗(yàn)方法；三是會(huì)正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行運(yùn)算和分析，以得出正確的結(jié)論；四是了解誤差概念，并學(xué)會(huì)初步的誤差計(jì)算和分析；五是會(huì)寫(xiě)一般的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；六是初步養(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。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
（一）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�；緝x器主要有：刻度尺、量筒、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、秒表、天平、溫度計(jì)、測(cè)力計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、安培表、伏特表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、萬(wàn)用表歐姆檔等。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)生了解這些儀器的構(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)：
１．各種基本測(cè)量?jī)x器都有一定的量程。必須要求學(xué)生在使用各種基本儀器前，搞清儀器的量程，并且能估計(jì)被測(cè)對(duì)象的情況，選用適當(dāng)量程，避免超過(guò)量程而可能損壞儀器。
２．使用測(cè)量?jī)x器前通常都要調(diào)節(jié)零點(diǎn)或校正零點(diǎn)，否則測(cè)出的數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)確。如：“對(duì)安培表、伏特表等應(yīng)學(xué)會(huì)調(diào)整零點(diǎn)，對(duì)游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、刻度尺之類的儀器，還要學(xué)會(huì)零誤差修正，讓學(xué)生懂得零點(diǎn)是相對(duì)的，零誤差的修正在生產(chǎn)上有普遍意義。因此，必須使學(xué)生養(yǎng)成使用基本測(cè)量?jī)x器前調(diào)節(jié)零點(diǎn)或修正零誤差的習(xí)慣。
３．會(huì)正確讀數(shù)。要讓學(xué)生掌握讀數(shù)的一般方法，關(guān)鍵是會(huì)讀出儀器的最小刻度值，會(huì)從最小刻度之間估計(jì)出一位有效數(shù)字。同時(shí)，要學(xué)會(huì)正確讀數(shù)的姿勢(shì)。如：從量筒上讀數(shù)時(shí)，眼視線應(yīng)與液面保持相平，不能仰視或俯視，若是凹液面讀凹處，凸液面讀凸處，從安培表、伏特表讀數(shù)時(shí)，視線應(yīng)與刻度盤(pán)垂直，并且正對(duì)指針，估計(jì)讀數(shù)四舍五入等。
４．根據(jù)儀器的構(gòu)造原理，掌握它的使用方法和使用規(guī)則。如：天平是根據(jù)桿杠的平衡條件制成的，因此，使用前和秤量時(shí)都要做到橫梁平衡，同時(shí)必須嚴(yán)格保護(hù)刀口，要讓學(xué)生理解保護(hù)刀口的重要性，從而自覺(jué)遵守使用方法和規(guī)則；溫度計(jì)是利用液體的熱脹冷縮性質(zhì)制成的，所以，根據(jù)熱平衡原理，測(cè)量液體時(shí)，溫度計(jì)不能離開(kāi)液體，而且要在溫度計(jì)內(nèi)液柱穩(wěn)定時(shí)讀數(shù)。顯然，培養(yǎng)學(xué)生使用基本儀器的技能，必須要注意把掌握儀器的使用方法與理解儀器原理結(jié)合起來(lái)，這樣既有利于鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，又能幫助學(xué)生理解為什么這樣使用儀器；只有理解了儀器原理，使用起來(lái)才會(huì)更加自覺(jué)和主動(dòng)。
（二）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)，包括用什么物理定律、公式，電學(xué)實(shí)驗(yàn)用什么電路圖等。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(huà)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。如：力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的支架滑輪的安裝，牽引線的走向，斜面的架設(shè)等，有時(shí)要對(duì)一些儀器做機(jī)械調(diào)整或電氣調(diào)整（對(duì)儀器的調(diào)零前面已介紹，這里略），電氣調(diào)整如：使用氣墊導(dǎo)軌前必須先調(diào)水平位置；在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，依照電路圖連接線路，連線時(shí)，應(yīng)將電路分為主回路和支路，從電源一端開(kāi)始沿主回路按順序進(jìn)行，其次為支路；主回路中必須有開(kāi)關(guān)（先斷開(kāi)）；導(dǎo)線最好選用幾種顏色，主、支回路分別用一種顏色。往接線柱上接導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)按順時(shí)針?lè)较驅(qū)?dǎo)線纏上。電路連接后，必須復(fù)查，確認(rèn)正確后方能通電。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)，如：溫度測(cè)量、電學(xué)測(cè)量。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(xiě)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，如：討論數(shù)據(jù)說(shuō)明什么？與理論計(jì)算有何偏差？實(shí)驗(yàn)過(guò)程為何這樣設(shè)計(jì)？實(shí)驗(yàn)結(jié)果的物理意義（結(jié)論）是什么？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，如：螺旋測(cè)微器零點(diǎn)不準(zhǔn)；風(fēng)的吹動(dòng)使天平產(chǎn)生誤差；電表指針不對(duì)準(zhǔn)零刻度等。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。例如將物體放在天平左、右盤(pán)上，分別稱衡，可以發(fā)現(xiàn)天平不等臂引入的誤差。又如精密測(cè)量同一單擺在不同擺角的周期值，可以發(fā)現(xiàn)周期與擺角有關(guān)。
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(xiě)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(xiě)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(xiě)法、格式要嚴(yán)格要求，書(shū)寫(xiě)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(xiě)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。如：如何正確使用儀器、安排實(shí)驗(yàn)步驟、操作、讀數(shù)和記錄數(shù)據(jù)、列表和作圖線、分析和推理，得出正確結(jié)論及分析誤差等。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。考查的形式有：①書(shū)面實(shí)驗(yàn)考試；②實(shí)物實(shí)驗(yàn)操作的考查。
總之，學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)需通過(guò)多方面的長(zhǎng)期培養(yǎng)，但作為中學(xué)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，上述所論及的是最主要、最基本的。因此，抓好上述的技能培養(yǎng)是抓住矛盾的主要方面。本文只是談些粗淺體會(huì)，偏頗之處，在所難免，若有不當(dāng)，敬請(qǐng)批評(píng)。
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