增加設計型實驗，培養學生創新思維能力

余 勝

摘 要:新課程強調培養學生的創新精神和實踐能力,改變學生的學習方式,這就要求教師處理好學生的自主性與教師的指導之間的關系。

關鍵詞:學習的主體 創新能力 實驗設計

物理學是一門自然科學,物理學本身的特點,決定了物理實驗教學的重要的地位。中學物理教學中,大量的概念和規律的獲得都需要建立在實驗的基礎上,而且觀察實驗現象和動手實驗本身就是物理學研究的重要的方法,所以,實驗是促進學生形成概念規律、掌握物理學研究方法的一項重要的措施。而要想提高學生的實驗能力,首先要從改變上實驗課的教法上入手。本人在物理實驗課上做了一些嘗試,取得了一定的效果,下面以一節實驗課為例,來加以說明。

學習《串聯電路和并聯電路》后,教材上有串聯電路和并聯電路的應用,要求把電流計改裝成電壓表和電流表。在課堂上有學生提出了這樣的問題:“要把電流計改裝成電壓表和電流表,首先要知道電流計的滿偏電流和內阻才能改裝,那么如何才能測出電流計的內阻呢?”

針對學生在課堂上提出的這樣一個問題,由于時間關系,不可能在課堂上完成,于是就給學生布置了這樣的課外作業:請同學們課后思考如何測電流表和電壓表的內阻?同學們可以查資料,也可以相互討論。

實驗課上,通過學生的反饋,本人進行收集整理以后,主要有以下幾種測電表的內阻的方案。

設計方案一:電路如下圖所示,怎樣用這個電路來測電表的內阻呢?

學生:先閉合開關K1,然后調節R的阻值,使得電流計的指針達到滿偏,再閉合開關K2,調節電阻箱R1的電阻,使電流計的指針半偏,這時電流計的內阻就和電阻箱R1的電阻相等。

這種方案叫半偏法,雖然是在復習資料上找到的,但學生還是有收獲的:能找到一種測量電表內阻的方法,并且弄清了用這個電路測電表內阻的步驟。

設計方案二:電路如下圖所示,怎樣用這個電路來測量電流表內阻呢?

學生:先把R1調節到某個適當的值,閉合電鍵K,調節滑動變阻器的阻值,設A1和A2兩個安培表的示數分別為I1和I2,然后根據并聯電路的特點有:I1r1=(I2-I1)R1,解得r1=(I2-I1)/I1。

這個方案是學生經過自己思考后得到的,學生巧妙地應用了電阻箱能讀出電阻的值,同時電流表本身能讀出電流的特點,然后應用并聯電路的特點,通過簡單的計算,就可以得到電流表的內電阻。

設計方案三:電路如下圖所示,如何用這個電路來測量電壓表內阻呢?

學生:利用了歐姆定律的知識,因為電壓表本身是一個電阻(也就是電壓表本身的內阻),不僅可以讀出自身的電壓,同時只要知道了通過電壓表的電流,利用歐姆定律,就很容易測出電壓表的內阻。

這個電路運用了電壓表的雙重身份,電壓表不僅是一個電阻,同時又是可以讀出自己電壓的電表,然后運用歐姆定律,就可以得到電壓表的內阻RV=U/R。

下面讓學生根據自己的電路圖選擇適當的儀器來做實驗,檢驗一下自己所設計的電路是否合理。教師要強調做實驗時安全第一,一定要確保所用電器的安全。

經過學生的實際操作,結果發現了下面的問題:

運用方案一的這一組同學找不到合適的滑動變阻器,所以無法把實驗進行下去。學生找教師來幫忙,這時教師可以跟學生說清楚,這里不是滑動變阻器,滑動變阻器沒有這么大的電阻,這里使用的是電位器,并找出電位器,給學生做實驗,實驗很快就成功了。

運用方案二的這一組同學通過簡單的計算很快就獲得了成功,測出了電流表的內阻。

運用方案三的這一組同學在實驗中也遇到了問題,主要是電壓表的內阻很大,串在電路中,電路中的電流很小,很難準確地讀出電流值。

教師提示:可不可以不用電流表,用一個電阻值很大的定值電阻來代替電流表做這個實驗呢?

在教師的提示下,學生通過思考以后,畫出了如下圖所示的電路圖。測量的方法是先閉合K,斷開K1,讀出電壓表的示數U1,再閉合K1,讀出電壓表的示數U2,根據串聯電路的有關知識有:U2/Rv=(U1-U2)/R,就可以得到電壓表的內阻。

這節課進行設計以后,學生能夠靈活運用所學的知識,來解決所遇到的問題,學生在創新方面也有一定程度的體現,敢于在課堂上提出自己的觀點和看法。雖然學生設計的方案還有待進一步研究,但是這些方案都是學生通過主動參與、積極思考而獲得的,是很可貴的。要培養學生的創新精神和主動參與的意識,教師就要在課堂上創造一個良好的教學情景,引導學生從不同角度思考問題,讓學生盡可能提出新觀點、新方法,激發學生思維的火花。

參考文獻:

王棣生主編.中學物理創新教法實驗改革指導.學苑出版社,1999年第一版

作者單位:浙江省溫州市甌海區第二高級中學