合理安排、步步為營 努力提高物理電學實驗的質量

王金鳳

摘要：物理是一門實驗科學，實驗在物理學中的地位不言而喻。但由于種種原因，高中物理的實驗教學效用并沒有得到有效發揮。因此，本文以電學實驗這一高考熱點為例，對其整個實驗過程的教學進行分步強化，希望可以有效提高高中物理電學實驗教學的質量。

關鍵詞：高中物理；電學實驗；教學策略

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）52-0275-02

一、明確實驗目的及原理

做電學實驗不是只要器具齊全、方法到位就可以，還需要相應的理論知識做支撐。實驗的目的就是我們為什么要做這個實驗，做這個實驗主要是探究什么問題。所以只有在明確了實驗目的之后，學生才能根據實驗目的去設計相應的實驗方案，這是進行實驗的前提條件。而實驗原理則是整個實驗得以發揮作用，得出科學的探究結論的理論支持，如果不清楚實驗的原理，那么學生在做實驗時就會一頭霧水，即使得到了正確的結論，但是不知其所以然，記憶也不會長久。所以在實施電學實驗前，物理教師一定要使學生明確所做實驗的目的和實驗所運用到的物理原理。例如，在做“測量干電池的電動勢和內阻”這一節實驗時，教師首先應向學生講明干電池的電動勢會受到電阻大小的影響，這一點可以用一個小的實驗或是課件演示來進行說明，因此明確我們的實驗目的是要測量出干電池的電動勢和內阻。可是通過電學儀器我們并不能直接測出電動勢和內阻，所以這就需要學生運用所學到的物理知識來設計合理的實驗方案，通過對其他值的測量間接求出干電池的電動勢及內阻。這時教師就應該帶領學生進行回憶，搜尋所學到的公式中哪些涉及到了內阻和電動勢，并且其中其他的量是可以測出來的，進行篩選過后，學生就很容易選定應用閉合電路歐姆定律來進行實驗探究。

二、引導學生科學自主地設計實驗方案

1.設計實驗方案需遵守的原則。①安全性原則。不管任何時候，安全都是最重要的，在進行實驗時要避免由于器材和電路的選擇不當而遭到電擊等情況的發生，所以在實驗前一定要學生檢查電學儀器有沒有損壞，電阻類器件的電流有沒有超過其允許的最大電流等，以達到保護人身和實驗器材安全的目的。②精確性原則。物理實驗要確保其結果的精確性，所以我們在設計實驗方案時也要盡可能去減小實驗誤差。其中不同的實驗方案在實驗原理、所用儀器以及實驗的重復性等方面所引入的誤差是不同的，所以在實驗實施前最好對已有方案進行一個初步的誤差分析，盡量選用精確度高的實驗方案來實施實驗。③方便性原則。高中生的實驗能力并不強，所以為確保實驗的順利進行其實驗操作盡可能的簡單和方便，我們在選擇方案時，也盡量優先考慮那些原理簡單、操作簡便、器具調節方便、物理量容易測量的方案來實施。④可行性原則。實驗設計要成為現實必須具備兩個條件：一是符合高中生的年齡特點、已有知識基礎和實驗操作的水平，以及本校的實驗設施能夠確保實驗的實施；二是方案設計能指導具體的實踐，實施起來安全可靠，不會對人身和器材造成危害。⑤經濟性原則。教師要注意培養學生的節能意識，在做實驗時不僅要愛惜實驗器具，還要節約實驗能源，達到實驗過程經濟、環保。

2.鼓勵學生自主設計實驗方案。新課標重視對學生自主性的開發，因此物理教師也應該對鼓勵學生拋開課本，在上述原則下自主進行電學實驗方案的設計。電學實驗的設計往往涉及到儀器的選擇和電路的連接，這兩方面也是影響實驗成敗的關鍵。因此，物理教師應注意引導學生吃透實驗目的和實驗原理，選擇正確的儀器和實驗電路來進行實驗。如：學生根據實驗需要和歐姆定律的原理設計閉合電路，運用到了電阻箱和電壓表。教師讓學生說一說為什么要選用這兩種器材，為什么要這樣連接，和書上給出的方案相比又有哪些優點。通過這些提問讓學生意識到設計方案時應該要注意的東西，并以教科書為參考，讓他們設計出更優秀更合理的實驗方案。

三、細化對實驗操作的指導

雖然要加強學生在實驗活動中的主體地位，但是教師的引導作用同樣不能喪失。實驗中需要注意的事項有很多，比如學生的安全、儀器的使用與保護、具體的操作細節及禁忌等，都是教師應該監督并提醒學生的地方。

1.實際操作指導。學生在實驗操作時往往會忽視一些細節問題，導致實驗的不成功，所以教師應對學生常出錯的地方指導糾正，使學生能夠學習養成良好的操作習慣。例如，連接電路時導線不允許交叉；檢查實驗器材有沒有連接到電路中；選擇合適量程的電表，以減小讀數時造成的相對誤差；閉合開關前，要將電路中的滑動變阻器或電阻箱調節到適當阻值，以免損壞電源或電表；實驗現象有悖理論時要檢查電路是否短路或斷路；測U、I數據時多做幾組，以六組以上為優；做U-I圖像時盡可能讓點落在直線上。此外，教師還應叮囑學生不要在實驗室以外的地方擅自做實驗，因為電學實驗涉及到電的問題，器材或使用方法不當很容易對人身安全造成危害。所以學生在進行電學實驗時一定要有教師在一旁監督指導，以確保實驗的安全、順利進行。

2.網絡軟件指導。好的實驗習慣不是短時間內就能養成的，而且通常情況下都是一個教師要指導一個班甚至幾個班的學生做實驗，形成僧多粥少的局面。學生有很多問題要問或是有新想法需要教師證實，但是由于課堂時間的限制和提問學生太多的緣故而得不到及時的解答和證實，錯過了教學的最佳時期，這對學生的實驗積極性會是一個不小的打擊，時間一長或許就不提問了。為了解決這個問題，建議可以引進仿真物理實驗室、Multisim11、Edison4.0等仿真軟件進行物理實驗的仿真教學。這些仿真教學軟件可以為學生們提供一個實驗器具完備的綜合性實驗室，幾乎可以創建所有的電學實驗，而且實驗過程非常接近實際操作的效果。使用軟件進行仿真模擬實驗不僅能夠模仿實物電路的連接，而且具有各元器件的選擇范圍廣、參數修改方便等優點，不會像實際操作那樣多次地使用元件而損壞器材，降低了實驗成本和實驗風險，既經濟又縮短了實驗的實施時間，并且能夠實現全體學生共同實驗，可以說是物理實驗教學的好幫手。與此同時，它們還為學生提供了虛擬的電路實驗環境，使學生在實驗室以外的地方也能夠做實驗，有什么問題也可以在網絡上及時得到找到答案，拓展了實驗陣地也延長了學習時間，這種新鮮的做實驗的方法也更容易激發起學生做實驗的興趣，為學生的自主探究提供了一個良好的平臺。

四、重視實驗數據處理及實驗總結

1.數據處理。實驗數據是分析實驗結論的重要依據，其準確性對于實驗結果的影響尤為巨大，所以培養學生具備合格的實驗數據的處理能力同樣是高中物理教師應該考慮的部分。所謂數據處理能力，是指對通過實驗測得的眾多數據進行分析處理、以獲得某些量的變化規律或量與量之間的函數關系的能力。在高中物理的實驗中，我們多采用圖像法、公式法等方法來處理實驗數據，所以教師要注重引導學生理解圖像所表示的含義，例如圖像中線條斜率所表達的含義，截距所表達的含義等，從圖像中得出關鍵信息，從而保證實驗結果的有效性。其次，教師還要注意讓學生養成尊重原始測量數據的良好習慣，以保證物理實驗的嚴謹性，這是一種科學精神的表現，對于他們今后做任何實驗都是百益而無一害的。實驗數據是我們觀察研究實驗現象，得出規律和相應結論的重要依據，如發現數據不合理，請及時查找原因，而不是擅自進行隨意的改動，應充分尊重實驗的原始數據和自己的勞動成果，這才是具備了良好實驗素質的表現。

2.實驗總結。學生在做完實驗之后如果不加以及時的總結回顧，很快就會將知識遺忘，尤其是內容繁雜的物理電學實驗。所以實驗不是做完就算完，教師還應引導學生進行思考總結，發現實驗過程中的問題與不足，并制定改進方案，為下一次的實驗更好的展開提供依據。實驗后可以總結的地方有很多，例如：本次實驗的目的是否達到了？實驗的結果與前期猜想是否一致？實驗方案有沒有什么可以改進的地方？實驗操作中有哪些不方便的地方？你從本節課中學到了哪些知識？等等。但從根本上來講，對這些問題的總結都是建立在扎實的電學知識的基礎之上的，所以教師要引導學生進行更深層次的電學理論知識的學習，通過對易混淆問題的比較（如電路設計中會涉及到電流表的內接法和電流表的外接法，而電流表的內接法和外接法又會影響到實驗誤差的大小）來幫助學生明確不同知識之間的聯系和具體差異，掃除他們的盲點，這樣才能更深刻地對實驗過程進行總結。同時，總結的方式也有很多種，可以是教師總結，也可以是學生獨立總結，還可以是小組討論共同總結，以書面或者是口頭的形式都行，只要進行了總結，就一定有所收獲。

新課程非常重視對學生創新精神和創新能力的培養，我們進行實驗總結的目的也就是為了改進和創新。部分學生在做完實驗之后會形成一種滿足感，從而停止了思考的腳步，這是沒有創新精神的表現。而物理教師的任務就是要啟發學生在總結的基礎之上去思考、去創新，不拘泥于教師和書本的指導，發現更好的實驗方案和實驗操作手段，不僅僅滿足于把實驗做出來。

五、結語

實驗是物理教學中最重要也是最直觀形象的教學手段，提高實驗教學的質量無疑是提高物理教學質量的重要途徑。因而物理教師們要敢于對傳統的實驗教學模式進行改革，積極探索合適的教學方式，提高自身教學水平，為學生提供優質高效的實驗教學，努力實現物理教學的最優化。

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