如何提升学生的物理实验能力

如何提升学生的物理实验能力李雪梅物理是一门以实验为基础的学科，物理实验是人们根据研究的目的，运用科学仪器设备，人为地控制、创造或纯化某种自然过程，使之按预期的进程发展，同时在尽可能减少干扰客观状态的前提下进行观测，以探究物理过程变化规律的一种科学活动。在高中物理教学中，物理实验及其教学是物理课程和物理教学的重要组成部分，是发现物理规律、验证物理定律、帮助学生理解物理概念和规律发生过程的重要手段。高考中对物理实验能力的考查正在逐年加强，虽然较长时间来，高考物理实验能力的考察，基本是以实验基础知识为主，学生基本是靠背实验即可应付考试。但近年来，高考中的实验对学生的创新意识、实践能力的考察有所加强。针对这一现状，我们高中物理教学也必须进一步加强对学生实验能力的培养，进一步提升学生的实验能力。一、提升观察与识记的能力高考对学生观察的考察，是对学生实验能力考察的一个组成部分。物理知识的记忆和积累是和观察过程密切相关的，观察能力较强的学生，能在物理的实践与观察中对物理知识形成准确而牢固的记忆，而高考对实验观察能力考察的一个主要特点就是通过记忆间接地考察学生对实验的观察。高中物理教学中，最能培养和提升学生观察能力的教学是演示实验，演示实验可以激发学生的兴趣，提高课堂教学的效果；通过演示，引导学生观察，启发学生思考，对观察结果的分析推理、归纳总结，还可以培养学生的科学思维能力。例如：在学习自感现象时，引导学生观察通电自感和断电自感现象，引导学生发现其中的不同，引发其思考，再对自感现象产生的原理进行分析，理解两种现象之所以不同的原因，从而使学生能对自感现象产生深刻的记忆。在学习静电感应时，引导学生仔细观察静电感应现象，根据现象和规律分析静电感应的机理，可以帮助学生理解和识记静电感应现象。所以，在高中物理的教学过程中，教师一定要尽可能的将教材所安排的演示实验做给学生看，甚至可以结合教学内容做一些教材上没有的演示实验，有意识地培养和提升学生的观察和识记能力。二、提升操作与运用的能力高考对学生操作与运用能力的考察，主要是要求学生能明确实验的目的，理解实验原理和方法，能控制实验条件，掌握实验仪器的构造、原理，正确选择、使用仪器，并能灵活应用已学过的实验原理、实验方法解决问题。培养和提升学生的操作与运用能力，我们可以从以下几方面去做：1、在实验中使学生学会正确选择、使用仪器和实验方法。正确选择和使用仪器，是学生应该掌握的最基本的实验技能，这一能力的培养，应是在平时的实验教学中潜移默化地完成的，学生学习完相关仪器的知识后，已经对仪器的基本知识有所了解，但在实际应用过程中，大多数还是凭记忆来对仪器进行选择和使用，针对这一问题，我们在教学过程中，可以指导学生选择不同的仪器或用不同的方法使用同一仪器，对所取得的实验结果进行分析比较，从而使学生真正掌握仪器的选择和正确的使用方法，提升学生的能力。例如在测定金属电阻率的实验中：实验的要求是使用螺旋测微器测定金属丝的直径，用刻度尺测量金属丝接入电路的长度。在测金属丝直径时，可以让学生用游标卡尺进行测量，再与用螺旋测微器测得的结果进行比较，让学生自己发现两者的不同，从而做出正确的选择。该实验由于金属导线的电阻值较小，常常采用的是电流表的外接法，在实验时也可以让学生采用电流表内接法进行测量，并比较测量结果，使学生正确掌握电路的连接方法。2、在实验操作中让学生辨识实验中的错误并予以改正指出和改正实验操作中的错误，是高考中经常会出现的问题，学生这一方面的能力，需要进行强化和训练，我们可以给学生多一些训练的题目，或有意识的在操作过程中安排一些不正确的操作，让学生发现和指正，以提升学生的实验能力。例如有这样一题：一位学生用单摆做测重力加速度的实验，他将单摆挂起后进行了如下操作：测摆长L：用米尺量出摆线的长度。测周期T：将摆球拉起，然后放开，在摆球某次摆到最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按秒表停止计时，读出这段时间t，算出单摆的周期T=t/60。将所测得的L和T代入单摆的周期公式，算出g，将它作为实验的最后结果写入实验报告中去。指出上面步骤中遗漏或错误的地方，写出该步骤的字母，并加以改正。通过这样的问题，不仅可以让学生进一步掌握实验的操作，还可以培养和提升学生的实验操作能力。3、让学生掌握常用仪器的主要用途，解决一些实际问题这是建立在学生实验能力较强的基础上的，在此基础上，有意识地引导学生进行实际问题的解决。比如在电学实验中，经常会遇到实验电路连接正确，但电路中电表不能正常工作的情况，此时，需要对电路中的实验仪器及连接导线进行检测，寻找故障，此时让学生自己利用万用表正确地对电路进行检测，不仅可以激发学生的兴趣，更可以使学生在实际操作中，进一步掌握万用表的使用方法。三、提升分析与表述的能力分析与表述能力主要是指综合运用物理知识与基本操作，通过分析、推理、判断对观察到的实验现象和记录的数据，以及对实验操作过程进行解释说明的能力。分析与表述能力的培养和提升，需要在学生掌握了一定的物理知识，有一定的综合能力的情况下进行，即最主要是在高三对实验进行系统复习的时候开展。可以有目的、有计划地从以下几点开展：1、运用实验原理、方法对实验现象及结果进行分析、判断，发现规律并得出正确的结论这一点，在学生处理黑箱问题时最能得到体现，比如有这样一个问题：如图，黑盒子内有电池、导线和电阻R1、R2组成的电路，1、2、3、4是这个电路对外的4个接线柱。若已知R2=3R1，电池的电动势为E，内阻不计，并测得U12=E，U24=0，U13=U34/3。试画出黑盒内的电路图。这个问题，学生必须从实验的原理出发，对实验中的数据进行分析、判断，寻找规律，合理安排题设给出的电路组件，得出正确的结果（如图）。2、正确分析、处理实验数据及误差这是学生分析及数据处理的能力，在每个实验中都会遇到，应该说在每一个实验中都能得到培养和提升。3、正确分析、表述实验操作过程及注意事项在高三复习实验的过程中，有意识的让学生表述实验的操作过程及注意事项，有助于进一步提升学生的实验能力。例如，在每一个章节的实验复习时，先让学生自己对实验进行预先的复习，然后，我们将每个实验重新印成讲议，在讲议中，我们将实验的操作过程和实验的注意事项以填空的形式给出空缺，让学生根据自己的复习填上操作过程和实验的注意事项，收到良好的复习效果，学生的能力也得到了提升。四、提升设计与评价的能力设计与评价的能力主要是指将所学的各部分物理理论知识和实验知识融会贯通，综合运用实验知识和技能，设计、评价实验方案的能力。物理实验设计能力是根据实验课题所提出的实验目的，让学生在学得的物理知识和实验技能技巧的基础上，选择恰当的实验方案来解决问题的过程，它是物理实验能力的重要内容，是一种较高层次的能力。要提升学生这方面的能力，必须要在学生学完高中阶段的物理知识后，掌握了实验原理所涉及的知识的前提下，有目的地设计一些实验，让学生进行实验的设计和评价，逐步培养学生自我设计与评价的能力。、有这样一个问题：用秒表、刻度米尺测量玩具手枪将子弹射出枪口的速度，请设计三种测量方案，说明实验原理、测量步骤、应记录的数据及计算公式。比较三种方案，说明误差最小的方案是哪个。这个问题可以分别利用匀速运动原理、竖直上抛运动原理和平抛运动原理来进行测量，学生也基本