物理實驗是物理教學中的主要內(nèi)容之一。作為一門以實驗為基礎的學科,物理學的每一個概念、理論、規(guī)律,都是以實驗為基礎建立的。因此,在高中物理教學中,實驗是學生獲得物理知識的基本方法,電學實驗則是物理教學中重要的組成部分。那么,在高中物理教學中如何正確運用電學實驗呢?下面,筆者就如何搞好高中物理電學實驗的教學進行探討。
一、制定物理實驗課教學目標
1.制定實驗教學總體目標
結(jié)合使用教材物理實驗的全部內(nèi)容,根據(jù)學生的心理特點、思維特點,對物理實驗教學目標要有一個總體認識,對學生將要達到的能力水平、實驗素質(zhì),有一個終極的培養(yǎng)目標。在終極目標指導下,具體制定每一個實驗課的教學目標。
2.制定實驗課教學的模糊式目標
在終極目標的指導下,制定每個實驗課的模糊式目標。目標的陳述不能太過于籠統(tǒng),否則難以指導教學和評價,但目標的陳述也不能太具體,否則會過分限制學生的主觀能動性,也就是說目標的制定既要易于教師實驗課教學的操作,又要易于對學生實驗課學習目標的評價,還要盡可能體現(xiàn)出學生在實驗課教學中的主體地位。
3.制定實驗課教學的細化目標
將每一個實驗課教學目標進一步分解、細化,將學生能力的培養(yǎng)及反映學生內(nèi)心心理活動的實驗素質(zhì)的培養(yǎng)轉(zhuǎn)化為外顯的行為,使之可觀察、可測量、可評價。
4.制定可調(diào)整性目標
由于實驗教學目標是教師根據(jù)大綱和已有的經(jīng)驗制定的,它不一定符合各種條件已經(jīng)發(fā)生變化的學生群體,也不一定符合新的群體中個體的特點。在制定目標時要考慮各種因素的變化,制定出可根據(jù)教學實際而及時進行調(diào)整的目標。
二、杜絕枯燥教學,選用合理教學方法和方式
在電學實驗教學中,在講述考查重點的同時,應充分運用網(wǎng)絡資源、文字資料、影像資料等幫助學生更好地掌握電學實驗的精髓,做到寓教于樂。另外,美國物理教師常常鼓勵學生根據(jù)自己的興趣和基礎知識來設計實驗,自由地研究、提問、采集和分析數(shù)據(jù),驗證假設,寫實驗報告。注重學生體驗做實驗的過程,注重學生創(chuàng)造性的培養(yǎng),而對學生的實驗結(jié)果不要求準確。在課堂上教師應該給同學們分析歷年高考中的經(jīng)典實驗例題,采用舉一反三,一題多變的方法引導學生依據(jù)實驗要求。從實驗原理出發(fā),根據(jù)實驗的可行性、準確性、操作性原則,分析設計電學實驗方案,引導學生知識遷移,加強學生實驗能力,幫助學生形成發(fā)散思維。
三、培養(yǎng)學生學會使用電學基本儀器,并畫好電路圖
學會準確使用電學基本儀器,是做好物理實驗和設計物理實驗的基礎。電學常用的儀器是:電流表、電壓表、滑動變阻器、電阻箱等。讓學生了解基本儀器的構(gòu)造、原理、用途,掌握儀器的量程、使用方法和注意事項,比如部分儀器需要零點校正、零誤差修正等,以達到熟練使用、準確讀數(shù)。同時應讓學生對電學實驗用什么電路圖準確熟練掌握,根據(jù)圖選擇適合的儀器,進行正確的實驗操作。
四、培養(yǎng)學生靈活學習的能力
當學生大腦里一旦產(chǎn)生了好的想法與設計時,就應及時讓他們通過實驗來驗證,通過驗證,能極大地激發(fā)學生的創(chuàng)造熱情。對于所學電學知識應該能靈活運用,指導學生聯(lián)系身邊的生活實際分析解決問題。我國早在20世紀五六十年代。針對當時中學物理實驗器材奇缺的情況,著名物理教育家朱正元教授就曾親自動手,利用日常物品制作了大量實驗器材、設計了數(shù)以百計的效果良好的物理實驗,他提出的“壇壇罐罐當儀器,拼拼湊湊做實驗”至今仍為廣大中學物理教師所稱道。所以應當告知學生們處處留心皆學問的道理。在日常生活中鞏固學校中所學到的物理電學知識。
五、培養(yǎng)學生的實驗設計能力及基本原則
實驗設計是指根據(jù)實驗的目的和原理,利用已有的知識儲備和實驗技能進行創(chuàng)造性思維,通過探究從而確定實驗儀器、裝置和操作方案的活動。它包括:設計實驗方案、設計實驗步驟、設計實驗改進方法等。學生制訂實驗計劃、培養(yǎng)實驗探究能力的過程就是物理實驗設計的過程。學生設計實驗首先應該建立在熟練掌握電學知識的基礎之上,然后運用學生的觀察力、想象力、分析能力、類比能力、創(chuàng)新能力等進行實驗設計,其中應該著重培養(yǎng)學生的分析能力和創(chuàng)新能力。下面結(jié)合幾個具體實例談談如何提高學生進行電學實驗設計的能力。
1.實驗設計思想
設計性實驗的核心是設計,而確定實驗原理和選擇實驗方案是實驗設計首先需要考慮且又彼此相互聯(lián)系的兩個方面。選擇實驗方案。一般是根據(jù)所提供的器材和實驗要求選擇合適的實驗方法和測量方法。無論是演示實驗、分組實驗還是課外實驗,在實驗的裝置配備、設計、操作、數(shù)據(jù)處理各個環(huán)節(jié),都蘊涵著豐富的實驗思想,如控制的思想、比較的思想、轉(zhuǎn)化的思想、放大的思想、替代的思想,等等。只有充分掌握了這些實驗思想,才能有效地依據(jù)實驗原理設計出深刻精巧的、符合要求的實驗,進而獲得可靠的、有價值的實驗結(jié)果。比較思想是物理實驗設計的基本思想。在物理實驗中除了一些定性實驗外,幾乎都要對物理量進行測域,而測量一般是將待測物理量與選作標準單位的物理量加以比較。當然,要進行比較,光有標準量具還不夠,還要配置比較系統(tǒng),并注意比較的條件。
2.選擇電學儀器的原則
(1)安全性原則
要根據(jù)實驗要求和客觀條件選用合適的儀器,使實驗切實可行,達到預期目標。對于量程選擇時要注意不能損壞電學儀器,電阻類器件的電流不能超過其最大允許電流等。
(2)準確性原則
準確性原則是指選用的實驗器材要考慮盡可能減小實驗誤差。要減小實驗誤差、提高實驗精度,途徑是多方面的。
(3)操作性原則
實驗時需考慮調(diào)節(jié)方便,便于操作,如滑動變阻器的選擇,既要考慮它的額定電流,又要考慮它的阻值范圍,在二者都能滿足實驗要求的情況下,還要考慮阻值大小對實驗操作中是否調(diào)節(jié)方便的影響。
(4)經(jīng)濟性原則
經(jīng)濟性原則主要表現(xiàn)在節(jié)省能量和實驗器材上。有節(jié)約材料和能源的意識,能使實驗盡可能經(jīng)濟些。
總之,在高中物理教學中,電學實驗是學生學習過程中感覺最困難的一部分知識。教師要充分運用好教學資源,激發(fā)出學生的學習興趣,培養(yǎng)學生主動掌握原理,積極進行實驗設計的能力;培養(yǎng)學生在物理實驗中的發(fā)散思維及創(chuàng)新思維能力,讓學生明白物理電學實驗的重要性,真正提高學生處理實驗的能力。