淺談初中物理學生分組實驗的教學

丁華明

 

     物理學是以實驗為基礎建立起來的學科,從本質上說是一門實驗科學。無容置疑,實驗教學的好壞是決定整個物理教學成敗的關鍵。而學生分組實驗即彌補了演示實驗中教師動手,學生動口,可見度低,不便觀察的缺陷,也克服了小實驗中學生動手但教師不便現場指導的不足。因此,本文就初中物理學生分組實驗教學談一點粗淺體會。

一.       實驗前給予適當啟發講解,防止學生死背硬記實驗的傾向。

學生分組實驗是以培養學生實驗操作能力和學習研究物理方法為主要目的而設置的。初中物理共設學生實驗22個,它是在教師的指導下,學生自己動手操作活動。學生分組實驗,必須在實驗前學生預習、教師啟發、講解;實驗中,學生動手實驗,教師指導;實驗后,教師小結,學生書寫實驗報告等教學環節。而教師的啟發是學生分組實驗各教學環節的重要一環,它直接關系著學生分組實驗效果,那么,在學生親身動手實驗前,教師應該怎樣給予適當的啟發呢?

1、實驗目的的啟發。每個學生分組實驗都是為了達到一定的實驗目的,從心理學角度來說,它是學生親自動手實驗的動機。因此教師必須讓學生在動手之前,明確實驗目的。而靠死記硬背是不能真正明確實驗目的的,教師應該啟發學生,通過實驗課題明確實驗目的。例如,《測定滑輪組的機械效率》的實驗目的就是如何測定滑輪組的機械效率,如何提高機械效率。《研究彈簧秤的刻度》的實驗目的就是了解彈簧秤刻度的原理。

2、實驗原理的啟發。實驗原理是實驗的依據,它決定著實驗器材的選取,實驗步驟的確定,實驗記錄表格的設計等主要內容。它是學生分組實驗教學的重點,對間接測定物理量的實驗,教師可以啟發學生,實驗原理應是大家學過的,電功率的實驗原理是PUI。對驗證性和探索性實驗,教師可以啟發學生:實驗原理的本質就是根據一個或幾個物理規律去直接(間接)測定相關的物理量,從而得出各個物理量的關系(即規律)。例如,《研究物體浮在液面的條件》的實驗原理就是利用量筒測出試管排開的液體體積V,根據阿基米德定律求出FPgv,利用天平秤出試管和沙子的質量,根據Gmg算出它們的重力,從而研究浮在液面的物體受到的浮力跟它受到的重力的關系,得出物體浮在液面的條件FG

   3、實驗器材的選取。現以《用伏特表、安培表測電阻》的實驗為例,來說明選取實驗器材應該考慮的幾個方面。一是實驗器材的選取決定于實驗原理,測電阻的實驗原理是RUI,則需要伏特表、安培表分別測電壓U和電流強度I。二是任何實驗都是以某個物體為研究對象的,所以測電阻需要待測電阻。三是研究對象總是處在與他相關聯的某個系統之中,測電阻要測電壓、電流強度。這就必須組成電路,由電路的概念知道實驗需要電源、用電器(電阻)、電鍵、導線。四是從減少誤差的角度考慮器材的選取,例如測定電阻要采用多次測量求平均值的方法減小誤差。為了獲得幾組電壓和電流強度的數據,實驗中需要在電路中串聯滑動變阻器,用以改變電阻兩端的電壓和導體中的流強度,這樣,從以上幾方面考慮就確定了測電阻的實驗所需器材為伏特表、安培表、電阻、電池、電鍵、滑動變阻器、導線。

   4、試驗步驟的啟發。教師應該告訴學生,實驗步驟應該從以下幾個方面去預習:一是實驗裝置的安裝;二是實驗裝置(儀器)的調整;三是物理量的測定或是控制物理過程使物理現象的顯現;四是整理儀器。例如:《研究凸透鏡成像》的實驗步驟就是要在光具座上安裝、調整凸透鏡和光屏的高度,使它們的中心跟燭焰的中心大致在同一高度,移動凸透鏡位置,再移動光屏、整理儀器等四個方面組成的。

直接測重量

中間計算量

直接測量量

最終計算量

待測物
 

水的
體積

水的質量

水的
初溫

待測物
 

共同
溫度

待測物比熱

 

 

 

 

 

 

 

   5、實驗記錄表格設計的啟發。表格是以簡單、直觀的方式反映著客體的許多方面的數量及關系,社會管理和社會生的各方面無一不與表格有關,電子計算機就以儲存大量表格的方式儲存著數以億計的信息,可以夸張地說,信息世界就是一個表格世界。因此啟發學生對實驗記錄表格的設計,可以培養學生的創造能力和適應社會管理、社會生活的能力。教師應啟發并讓學生懂得,實驗記錄表格的設計,其核心是依據實驗原理按照實驗步驟的順序去進行。例如,從《測定物質的比熱》的實驗的原理QQ,學生要知道這個實驗要測出兩個質量,三個溫度。教師啟發學生應該從以下三個內容去考慮設計表格,一是直接測量量;二是中間計算量;

 

三是最終計算量。這樣學生就比較容易設計出該實驗的下列記錄表格。

二、實驗后利用分組實驗的成果,培養學生創造性思維能力

   學生通過分組實驗的訓練,提高了實驗技能,學會了使用一些基本的物理儀器,加深了對概念和規律的理解,初步學會了探索物理規律的實驗方法。同時在實驗過程中,初步培養了學生的創造性思維能力。成功的學生分組實驗教學到此并未完結,教師應該趁熱打鐵,繼續對學生進行實驗設計的訓練,進一步培養和提高學生的創造性思維能力。例如,給定下列器材:小針、彈簧秤、量杯,要求學生設計出一個測形態不規則的小木塊的密度實驗,這是一道集實驗設計和理論計算于一體的實驗題,它只給出了實驗的目的和一些器材,要求學生按已給的器材自己設計實驗測出木塊的密度,顯然,這就需要創造性思維能力,教師可以啟發學生按以下步驟去思維。

  第一步:檢索、回憶。回憶過去測定物質密度的方法,是用天平測質量,用量筒測體積,利用公式Pmv求出密度,告訴學生人們在解決問題時,總想使要解決的問題與某些解決過的同類問題建立聯系,以便順利地解決問題,這個過程的順利與否依賴于對舊知識的掌握程度,促使學生去復習做過的實驗。

   第二步:鑒別、聯想。因為給定的器材中沒有天平和量筒,就不能直接測出質量和體積,能否采用其他方法,運用現有器材去間接測量質量和體積呢?這是一個比較和聯想的過程,使學生有一個思路、猜想。

   第三步:想象、變通。利用彈簧秤可以測出木塊的重力。利用公式Gmg就可以求出質量了,那么體積如何測呢,如果木塊能完全浸沒在水中的,必須借助向下的外力作用,用手按誤差大,可以用小木塊完全浸沒在水中,這樣的變通使得測量木塊的體積就與《測定物質的密度》的學生分組實驗中測鐵塊的體積一樣了。可見,培養學生創造性思維的關鍵在于教師引導學生從已有的知識出發,通過聯想、想象、變通找出新的方法。

  

   :此文發表在《湖北中小學實驗室》1994年第4卷第34647頁,榮獲《湖北中小學實驗室》編輯部評選的1994年度二等獎。

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