充分利用实验 提高学生素质

         张 华

物理学是一门以实验为基础的自然科学。物理实验能有效地培养学生的动手能力和科学思维能力，对提高物理学科的教学效果，对促进学生的学习由被动学习向主动学习的转变，对促进教师的教学思想由应试教育向素质教育的转变，都具有重要的意义。可见，学生的实验素质的培养，我认为应从以下几点入手：

一、充分利用实验仪器提高学生的素质

1.提高观察仪器结构和实验现象的素质

培养学生的观察能力，除首先让学生明确观察目的外，更重要的是传授方法和为学生创造最佳观察条件。如用螺旋测微器测金属导线的直径时，先引导学生观察螺旋测微器结构，弄清刻度的位置，进而重点观察主标、游标精确度间的关系调节数的方法。使学生通过观察对各类仪器的组成、性质和使用方法有一个基础了解。

2.提高合理选择和正确使用仪器的素质

合理选择仪器必须遵循如下原则：

1)待测量不能超过仪器的量程；

2)所选仪器的精确度必须符合实验要求；

3)操作简便。

如用万用电表测电阻时，首先要观察万用电表的外形，认识选择开关测量项目的量程，检查万用电表指针是否停在左端的零位置，以确实是否需要机械 调零。将红、黑表分别插入“+”、“-”插孔，测电阻时，首先将开关置于电阻挡，短接红、黑表调整电阻调零旋零旋纽，使指针指在电阻刻度的零位上，便可测量电阻值，指针一般在量程的1/2-2/3处读数最为精确，当然，教师规范化演示操作为学生作好示范。

二、充分利用分组实验提高学生的素质

演示实验是教师做实验，引导学生观察现象，通过实验现象，通过分析归纳得出结论；但它忽视了学生动手能力的培养。学生分组实验是在教师指导下，由学生动手操作、观察现象、使用仪器进行测量、通过数据分析、独立获得物理知识和实验技能。

1.提高按步骤操作和排除故障的素质

实验步骤是把人们研究物理现象和规律的思维过程化、行为化的产物。培养学生按步骤操作的能力，首先要教育学生尊重科学，养成实事求是严肃认真的科学态度，其次是让学生仔细阅读，逐步领会每一步实验的做法和要求，然后在老师指导下进行实验操作。实验中，出现故障是难免的，但影响很大，容易使学生失去实验兴趣。要排除故障需先学会检查和分析故障的发生原因，其基本做法是：

1)查各基本仪器的工作状态是否正常；

2)查实验装置是否正确、合理；

3)根据故障现象对可能发生故障的各部件逐一检查，最后逐一排除。

2.提高处理数据、归纳结论的素质

处理数据在高中实验中常用公式法，即用实验所记录的几组数据进行计算，取其平均值或几次发生的现象进行观察比较，再根据实验原理对各现象进科学分析总结，得出各数据或现象的必然规律。有时采用符号法，即根据研究的变量建立直角坐标关系，找出实验数据点，绘制图像，总结变量之间的关系。归纳结论就是让学生从处理实验的数据中观察个体事物的规律，然后在教师的引导下进一步推理，概括出一般规律。

3.根据实验目的要求独立设计实验方案的素质

完成一个物理实验，需设计合理的实验装置，知道用哪几种基本仪器，怎样进行合理布局，便于观察操作等。如《用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻》实验，根据闭合电路的欧姆定律，按电流表、电压表和滑动变阻器的使用要求先设计、绘制出电路图；并按图摆放好仪器和电路元件，按先支 路，后干路，再电源的顺序用导线连接牢固；为便于观察和读数，电流表、电压表应选择合适的量程，开关和滑动器的接法要正确，位置要恰当，便于调节。

设计实验方案要根据实验目的和原理进行，力求使方案具有完整性、科学性、可行性，对实验内容复杂、所测数据较多的实验，还要对实验的程序作科学安排，要尽可能减小实验误差，使方案简单可行，便于操作。

三、充分利用课堂实验提高学生的素质

课堂实验也就是边教边实验，既教师一边讲授、示范，一边指导学生做一些相关的实验，从而使 学生获得一定的技能和知识，它既重视了学生动手能力的培养（由于比较小型灵活），又节省了时间，是取演示实验和学生分组实验之长，补两者之短的一种新实验形式，是加强实验教学，培养学生实验能力的重要途径。

1.边教边实验是培养学生实验能力的有效途径

边教边实验是对演示实验和学生分组实验的一种补充，它有以下特点：

1)边教边实验不象学生分组实验用整节课来完成，不需要学生写实验报告，形式教师可以灵活掌握，时间可长可短，运用方便，能充分发挥教师的指导作用。

2)边教边实验，有利于发挥学生的主动性，教师做演示实验，大部分学生是做观众，实验做完了几乎没有重复的可能，而边讲边实验，可以让学生既看到教师的演示又可以亲自动手来做实验，所以学生积极性很高，激发了学生的学习兴趣，充分发挥了学生的主体作用。

3)由于师生双边活动交替进行，使得信息反馈较快，便于采取相应的强化或补救措施。

4)可以增加实验在教学中的比重，这样既体现了物理学科的特点，又增加了培养学生的技能和训练科学方法的机会。

2.根据教学内容，来确定边教边实验的切入点

边教边实验有许多优点，越来越受到广大教师的重视，但它并不是万能的，也有它的适用范围，不能随意采用这种实验形式，通常应选择那些必须通过学生亲自动手实验，而又需要教师指导来达到教学目的内容，同时还应考路到实验规模不能太大，仪器品种不能过多、过于复杂可操作性要强，学生在较短的时间里能完成实验达到教学的要求。一般应根据教学内容，来确定边教边实验的切入点，在平时的教学中可在以下几个方面的教学内容中采用边教边实验这种实验形式：

1)初次认识的一般物理仪器和工具。

如：天平的使用；游标卡尺的使用；电压表、电流表、滑动变阻器、弹簧秤的使用；练习使用打点计时器等。

2)可见度不高，不宜作为演示实验的内容。

用单摆测定重力加速度时，秒表的可见度不高，读数要求到十分之一秒，这个分组实验改成边教边实验，可使学生更易掌握该实验的原理和步骤操作。

再比如，光的干涉、衍射，必须通过望远镜才能看清，每次只能一个人看，如果改用边教边实验，让两位学生拥有一套仪器，改在暗室中上课，这样每个学生都可以清楚看实验现象。

3)可以通过实验来建立的物理概念和认识的物理概念和物理规律。如：欧姆定律的认识，研究透镜成像的规律。又如：楞次定律只能用实验得出，以往都是教师做演示实验 ，得出现象，总结规律，如果把线圈、条形磁铁、电流计、滑线变阻器、电源、导线发给学生，让学生自己做实验，通过师生讨论，归纳出楞次定律，效果就会更好。

4)由生产中产生的错误经验和容易产生模糊认识的问题，如：力不是物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因等。

3.注意边教边实验的切入方法，努力提高课堂效益。

边教边实验既不同于演示实验，又不同分组实验，教师必须精心备课，精心准备，精心设计，引导学生思维的实验教学程序，因此在教学中必须注意边教边实验的切入方法，充分发挥它的最大效能。

1)精心组织师生的双边活动，充分发挥学生的主体作用，在边教边实验过程中，既要让学生主动、积极参与，又要能控制课堂气氛和节奏，做到令行禁止。由于边教边实验是师生双边交替进行的教学活动，教师的讲授对学生有很大的意义，若学生被实验本身所吸引，而教师讲授时没有听，就很可能影响下面任务乃至整体任务的完成，因此教师要逐步训练令行禁止的习惯，在学生活动的时间里要让全体学生积极参与，在教师活动时间里要让全体学生认真听讲，更重要的是要让绝大部分学生在规定的时间里完成预定的任务。要做到上述要求，教师必须做到：精心设计，精心准备，精心组织，精心讲授，这样才能使教学活动有条不紊地进行。

2)具有一定难度，激发学生成就感。

学生积极参与是边教边实验的一个重要特点，吸引学生积极参与的因素就是成就感，要让学生相信，他们通过努力可以象科学家那样得出结论，但如果每次都很容易，很平淡地得出结论，容易使学生失去新鲜感，感到太容易，从而对实验漫不经心，但如果每次都很难，大多数学生都得不出结论也容易使学生丧失信心，逐渐不感兴趣。因此，应该做到让学生跳起来才能摘到“桃子”。

3)精心准备每一个细节，做到教学活动程序化。

教师要首先了解学生的原有知识基础和实验技能，以便确定教学程序的进度和给学生活动的难度要求；边教边实验程序的开始应从学生的原有知识体系入手。教师用讲授设问的方法提出一个问题或任务，或者创设一个和原有知识矛盾的情况，或是学生产生一个疑问，然后让他们用实验验证或探索，然后回答所提出的问题；在完成第一个任务后，教师逐步由浅入深，循序渐进提出一个一个的问题，逐步引导学生回答，最终得出结论。

4.实现教学正迁移，边学边实验。

实验教学的目的不仅是为了帮助学生理解，验证物理概念，更主要的是让学生掌握学习物理的方法，从而学会研究物理，为培养物理人才做好准备。

在物理学习过程中，或在做物理习题的过程中，常常会遇到一些题目可以用物理理论推导、验算，也可以用实验直接验证。例：在水平面上有一个盛水的小瓶，瓶中有一气泡，静止时正好停在瓶子中央，现让瓶子向前加速运动，问气泡向什么方向运动？学生只要找一个饮料瓶装点水就可以在一分钟内做完这个实验，然后在用物理理论推导，这样既直观、清楚，印象又深。再比如（如图），A、B是两只相同的齿轮，A 固定不变（包括不转动），B饶A齿轮运动半周到达B'的位置，B上原来标着一个向右的箭头，到达B'位置后，箭头方向将：

A.      向上 　

B.向下

  C.向左　　

D.向右

许多学生认为瓶子转半圈     B      A      B'

应选C、向左，可用两个相同                                                                                                       

的饮料瓶做实验结果是向右，实验做完后， 再认真想一想，确实。

四、利用多媒体辅助实验提高学生的素质              

利用文字、图形、声音、动画和视像等多种技术组合而成的信息系统称为多媒体系统。在中学物理实验教学中，讲授一些抽象的物理概念、变化的物理过程、瞬间发生的物理现象、复杂的物体内部结构时，由于受时间、空间或条件的限制，单纯语言、仪器、教具等传统媒体都难以实现。在课堂上运用多媒体系统，可以使未见过的事物和现象“近在咫尺”，使变化的物理过程定格“驻留”，使瞬间发生的物理变化“缓步慢行”，使复杂的物体内部结构“一目了然”。多媒体辅助教学将视觉和听觉等同时作用于人的感官，能提高课堂教学的效率，有效地影响学生的学习态度和情感变化，使学生受到潜移默化的影响和美的熏陶。多媒体辅助教学是现代教育发展的趋势，它有利于认知水平的提高，有利于能力的培养和素质教育。随着教育形式的发展，运用多媒体辅助教学必将成为提高课堂教学效率的重要途径和发展趋势。

利用实验提高学生素质是一项艰巨的工作，首先要在思想上重视，摆正物理实验教学的地位和作用；其次要明确学生素质的提高，要通过科学的、合理的、严格的训练才能逐步提高。因此，从一开始就要根据《大纲》要求有目的、有计划的进行。教师要切实加强实验指导和辅导，把素质 的培养与物理基础知识的提高紧密结合起来，并建立必要的考查制度。只有这样，才能全面提高学生的结合素质。

 二○○二年九月一日