學生物理觀察與實驗能力鍛煉

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觀察現象和學生實驗，能夠使學生對物理事實獲得更具體的，明確的認識，這是理解概念和規律必要的基礎。觀察和實驗對培養學生的觀察和實驗能力，培養實事求是的科學態度，引起學生的興趣，具有不可代替的作用。在中學物理教學中，必須充分注意抓好實驗這一重要培養學生觀察思維能力的教學環節，為培養學生敏銳的洞察力和動手能力打下良好的基礎。就目前，我國的中學物理教學中關于實驗部分，分為教師教學演示實驗和學生分組實驗兩部分，物理課堂上演示實驗的教學著重培養學生觀察意識與創新能力，學生分組實驗則著重培養學生探究問題、解決問題的動手創新能力。

一、教學演示實驗對學生觀察能力的培養

演示實驗是物理教學中很重要的一個環節。所謂演示實驗是指把物理現象直觀地向學生展示的過程。除了通常用物理儀器和實物進行的實驗演示之外，還包括教師出示的模型、實物;用投影教具、模擬教具進行的操作演示;放映物理錄像片、電影片、幻燈片等聲像教學以及利用微機進行的模擬實驗等。演示實驗是培養學生觀察、思維、創新能力，提高他們發現、分析和解決問題能力的有效途徑。因此演示實驗應該精心準備、反復演練，還要注意以下幾點。

1．從觀察實驗儀器入手，抓好起步

培養學生敏銳的觀察思維能力，先要培養他們熟練地觀察儀器、儀表的能力。教學實踐中發現，有些初中畢業學生了對各種儀器、儀表都不會讀數，最小刻度不會區分，有效數字不會估讀等，導致實驗中對儀器、儀表讀數的變化無法應對或無視存在。因此，從最基本的“長度測量”開始，抓好起步，每學一件新儀器都要做到:清楚量度單位、最小分度;清楚量度范圍、零刻度的位置是否要校正;掌握其讀數的方法和原則。一般地，在教學中引導學生采取列表歸納的方法，把各種測量儀器的使用細則圖表化，從而加強學生觀察測量儀器的基本訓練。

2．指導學生實驗觀察，觀察任務要具體化

在教學實驗演示中，教師首先要考慮到學生的感知水平，根據教學的要求，把某些物理過程放慢或加快、放大或縮小，引導學生細致地觀察，以便突出事物的本質，使學生獲得完整、鮮明的感性知識。在實驗過程中，每一步都要告訴學生觀察什么，考慮觀察到的結果，引導學生思考，弄清這些現象說明什么，可以得到什么結論等等。使學生在觀察演示實驗時，要做到目的明確、客觀存在;既有整體觀察，又能選擇觀察重點;既能理解實驗現象，又能保證精細觀察，從而培養學生良好的觀察心理品質。例如:在研究物體的微小量形變的實驗中，就可以利用橢圓形的大墨水瓶中裝滿染紅色的水，用一個帶毛細管的瓶塞密封住瓶口，毛細管后襯白色紙屏。演示前，就要說明用帶毛細管瓶塞密封瓶口的目的是為了利用水壓使紅色水柱上升，因此同學們在觀察時就要注意不同方向擠壓時紅色水柱的高度變化。演示時，在瓶子的截面短軸方向擠壓，觀察到紅色水柱明顯上升，學生此時就有疑問:溫度計水銀面的升降是因為水銀的熱脹冷縮而引起的，那么玻璃瓶水面的變化是不是由于手的溫度導致玻璃瓶內的水熱脹冷縮而引起水面的變化呢?這時在瓶子長軸方向擠壓，觀察到紅色水柱明顯下降，從而證明水面的變化不是水的熱脹冷縮，否定了學生想法，也證實了玻璃瓶由于彈性力(手的擠壓)而產生了形變。如果教師在演示實驗中只是自己邊講邊做邊記錄數據，學生看不清或是體會不到，那演示實驗就失去了演示的效果和意義。

3．正確對待實驗誤差和失敗

教師作演示實驗，操作要規范，身傳勝于言教，對學生要起到良好的示范作用。通過實驗演示，不但要教給學生物理知識，培養學生的觀察能力和實驗技能，還要鍛煉學生養成科學的學習態度。實際上，實驗誤差是無法絕對避免的，如在實驗中出現較大的誤差或是失敗了，決不能掩飾或拼湊數據。而應該引導學生正視誤差，探討誤差產生的原因，尋找減少誤差的新方法和新途徑，把排除意外的過程變為傳授知識和培養思維能力的過程。

4．注意培養學生勤于觀察的好習慣

在我們生活中存在大量的物理現象，同學們雖然熟悉，卻往往視而不見或不甚理解，總認為“事情本來就是這樣的”，不去認真分析和研究，往往對客觀事物的認識有失偏頗。物理教師的職責就是要有意識結合教學內容，引導學生從觀察物理現象入手，激發他們的學習興趣和求知欲，全面分析其物理情景和模型，進而進行實踐探究，拓展思維能力。如雨過天晴后，機動車開過的積水表面往往反射出彩色光，而人走過的積水處卻無此現象。部分同學知道是因為機動車的機油掉在積水中形成油膜的緣故，到底怎么形成的彩色光，就無人會答了。因此在教學關于光發生薄膜干涉的內容時，就可以提前讓學生留心觀察，把問題帶到課堂上，當學生學習完了薄膜干涉原理，懂得白光在油膜前后表面發生干涉，形成穩定的干涉彩色條紋時，也就豁然開朗了。這樣對培養學生的物理學習興趣和觀察思維能力很有益處。

二、學生分組實驗對實驗能力的培養

學生分組實驗是培養學生的實驗能力，使學生的創新能力得到發展的重要途徑，尤其有利于發揮學生的主動精神，使他們以極大的精神和興趣，參加到實驗活動中去。我國中學物理教學改革中，從總的發展趨勢上來看，越來越重視實驗教學的作用。學生分組實驗是在教師的指導下，利用整節課的時間，在實驗室分組進行教學的模式。它是學生親自使用組織實驗、觀察測量、取得實驗數據，并分析數據，總結實驗結果的過程;是學習物理知識，培養實驗技能和良好品德素質的重要環節。分組實驗大體上可以分為五類:基本儀器使用訓練性實驗，裝配技術訓練性實驗，驗證性實驗，測定性實驗和探索性實驗。物理上定理或定律的發現，往往經歷了“提出問題———形成假設———實驗檢驗”的環節，因此為了培養學生的創新能力，應當讓學生體驗科學探索的過程，以獲得科學探索本質的理解，領悟探索的過程。疑問是教學活動的基礎，在實驗中教師應當設計一些具有啟發性的問題，同時提倡學生對實驗設計、實驗步驟、實驗方式、實驗結論等大膽的猜測，大膽的設疑，提出自己的見解，供其他學生參考和討論。對學生進行分組實驗教學時，教師要從以下幾方面做好引導和培養:

1．實驗準備階段，教師要做好實驗前的指導準備階段的主要目的是使學生明確實驗目的，理解實驗原理、方法，認識實驗儀器，做操作與記錄的準備。在準備階段，教師要引導學生認真閱讀實驗教材，并根據實驗的重點、難點、成敗關鍵、在原理上或實驗技能上可能遇到的困難、實驗中可能會發生的錯誤以及不恰當的方法、可能發生的故障等提出一些幫助學生思考的問題，使學生認真理解實驗方案。同時，讓學生學習設計實驗的方法。對于實驗的難點和成敗的關鍵，教師要做規范化的示范操作，講解操作要領。為了培養學生的實驗能力，還要針對學生易錯易犯的錯誤操作，進行演示，從中比較分析，使學生獲得清晰而深刻的印象。

2．實驗操作階段，教師也要做好指導操作階段是把實驗方案變為實踐的階段。在這個階段中，學生的主要任務是:安裝調試儀器，控制實驗條件變化，觀察測量，記錄數據，并排除可能出現的故障。教師的主要活動是進行指導，巡視檢查，嚴格要求學生遵守操作規則和程序，了解學生在實驗中遇到的困難和問題，啟發學生思考，培養學生以思維為指導、手腦并用、有條不紊以及細心觀察的良好習慣，并注意避免可能出現的事故和協助學生排除故障。操作階段一般可以分為三步:第一步，安裝調試。儀器的安裝與使用都要滿足一定的條件。例如，校準電表的零點，選擇好適當的量程，電流電壓是否足夠，底座是否處于水平，電路連接是否正確等，這樣可大大減少實驗故障和誤差。第二步，操作觀察。指導學生確實掌握實驗條件，提倡觀察與思考緊密結合，手、眼、腦并用，實驗時帶著問題進行，如實驗中觀察到了什么現象?為什么會出現?如果實驗條件變化了，又會出現什么現象?造成誤差的原因有哪些方面原因?如何減少誤差?等等。讓學生思考這些問題，不僅會使學生的觀察更加細致深入，而且會使學生的思維能力得到很好的訓練;遇到困難和問題，教師要啟發學生思考，引導學生不要輕易放棄，更要迎難而上，獨立解決;強調學生做實驗的準確性，當學生注意到實驗的準確性時，就會把有關實驗的各方面因素都調動起來，從而提高實驗的質量，培養實驗能力。第三步，拆除、整理儀器。按合理順序拆除儀器，養成實驗結束后認真清理儀器、打掃衛生的良好習慣。

3．實驗后的總結指導引導學生撰寫實驗結果報告，是使得學生將實驗所獲得的感性認識上升為理性認識的重要環節，是培養學生獨立分析、處理問題能力的重要手段:強調學生運用恰當的數學方法對原始數據的計算、分析和歸納，得出結論，實事求是，從中找出偏差，進而查找誤差原因，進行細致全面的誤差分析，從而提高對儀器性能的操作認識，完善實驗能力;教師對普遍存在的問題，要進行總結評講，必要時還要進行實驗重演，糾正學生的錯誤共識，培養學生嚴謹細致的作風和態度。對學生觀察和實驗思維能力的考查，一般以實驗分析和實驗設計為主，給出一定的實驗器材，要求學生結合實驗目的，選擇合適的器材進行組合實驗裝置，制定實驗步驟，進行誤差來源分析等。

綜上所述，要提高物理教學質量，全面提高學生的素質，真正實現由應試教育向素質教育的轉化，就必須在物理教學中加大實驗教學的力度。實踐證明:只有重視實驗教學，才能使學生在獲取物理知識的同時，潛移默化地形成良好的科學素養。只有加強實驗教學，才能培養學生的觀察和實驗能力以及創新思維的能力。