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物理学是一门以实验为基础的科学。所有的物理知识,包括物理概念、定律和理论,都是在实验的基础上建立起来的。因此物理实验是中专学生一门非常重要的课程。如何培养学生的实验技能,提高学生的实际操作能力呢?
1. 基本实验能力的培养。培养学生掌握基本仪器的使用是提高学生实验能力的基础。基本仪器主要有:游标卡尺、螺旋测微器、数字计时器、打点计时器、天平、温度计、测力计、压强计、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表等。要求学生学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。要让学生了解仪器的基本构造,熟悉各部分的名称,弄懂工作原理,掌握仪器的使用方法和使用规则,以达到熟练地、正确地读数。目前,大部分中专学生基础知识、理解能力、操作技能都比较差,甚至有的农村来的学生从来没做过实验,因此在介绍这些基本仪器使用方法时,一定要直观、详略得当,而且要通俗易懂。在实验前要求学生明确被测量物理量的含义,弄懂具体的测量原理,掌握正确的实验方法,会安装和调试实验装置,能选择合理的实验步骤,在实验中操作正确、进行数据测量以及妥善处理实验数据并得出结论。
2. 探究能力的培养。所谓探究性学生实验,就是在教师的指导下,让学生自己动手,通过一系列的观察测量活动去探索研究,从而归纳总结出物理规律。例如在“研究有固定转动轴物体的力矩平衡条件”的实验中,首先让学生预习好实验的目的、仪器、步骤、实验数据记录等,在做实验之前,应强调一些注意事项,然后由学生自己动手做实验。学生测量出各个力的力臂,计算出各个力的力矩,结果很快发现使力矩盘向顺时针方向转动的力矩之和等于使力矩盘向逆时针方向转动的力矩之和,从而得出结论。由于学生在实验之前并不知道会有怎样的结论,而是通过亲自动手去发现规律,他们是学习的主动者,因此积极性很高。通过探究性实验不仅能很好地锻炼学生的动手能力,而且还能进一步培养归纳、概括、总结的能力,把本来枯燥无味的知识变得生动有趣。
3. 设计能力的培养。通过引导学生根据实验目的和原理进行自行设计实验,独立完成有关实验,不但可以有效地培养锻炼他们的实验能力,并在实验操作过程中,使他们的创造性思维得以发展,培养学生的创造能力。例如:对于《测电源的电动势和内电阻》的实验,在黑板上列出教学目标和注意事项,然后放手让学生自选仪器自己完成整个过程,自己设计实验电路,自拟实验步骤,进行实验并记录实验数据,计算结果,独立完成实验报告。同学们根据全电路欧姆定律,采用不同方法最后都测出了电源的电动势和内电阻。通过这些自由度大、自主性强的实验,学生能学到许多知识,又能培养学生的观察能力、动手能力和思维能力。学生在实验过程中有时不可能一步到位,需要反复修正,这些过程本身能很好地锻炼他们的实验能力,有利于培养和锻炼学生独立工作的能力,使他们创造性思维得到充分发展。
4. 团结协作能力的培养。未来社会,竞争日益激烈,对人才的要求越来越高。特别是现在的孩子大多是独生子女,由于父母的过分溺爱,容易养成以自我为中心,任性、霸道、自私的性格,缺乏合作意识及协作能力。在当今经济全球化时代,人们在竞争的同时越来越需要合作。个人奋斗,身单力薄,智慧有限,火光一点;集体创造,力大无比,智慧无穷,火焰冲天。教育学生不计名利,培养学生学会团结合作、与人共事的能力。例如:在“电场中等势线的测绘”实验中,要求学生用灵敏电流计探测电场中等势点,用描点法画出电场中等势线的分布图,每五个同学一组。在实验中,同学们分工协作,首先共同连接好电路,然后每个同学找一组等势点,最后测绘出电场中等势线的分布形状。通过实验不仅能提高学生的学习积极性,更重要的是可以培养学生相互协作、共同合作的群体意识,为将来集体搞科研奠定一个良好的思想基础。
5. 思维能力的培养。物理思维能力就是在感性认识的基础上,运用比较、分析、综合、抽象、概括、判断和推理等思维方法,形成物理概念和规律的认识能力,它是物理能力系统的核心。实践表明:培养学生的思维能力能更好地开发学生智能,智力发展好学生学习潜能大,获取新知识的能力强,从而使学生成为刻苦钻研,勇于探索,富于创造性思维的人。例如在“感应电流方向的研究”的实验中,学生通过实验的观察会感到磁铁的运动方向与闭合电路中的感应电流的方向有关系,但这看到的只不过是表面事实,要得出楞次定律还必须有一个思维过程。因此,在实验时,不仅要求学生要注意观察,更重要的是学生能否在观察后进行思维活动。实验教学过程中利用多媒体显示,同时一边实验,一边指导学生观察且将分析过程和结果总结如下:当引起感应电流的磁场的原磁通量增加时,感应电流的磁场的方向与原磁场方向相反,感应电流的磁场阻碍原磁通量的增加;当引起感应电流的磁场的原磁通量减少时,感应电流的磁场的方向与原磁场的方向相同,感应电流的磁场阻碍原磁通量的减少。总之,感应电流方向具有这样的规律:就是闭合导体回路中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,这就是楞次定律。这种以实验开端的“实验—观察—思维—记忆—应用”等一系列心理活动和操作活动的有机结合,可以有效地突破这类难度较大的教学内容。同时,也进行了一次较全面的思维活动训练,是培养学生类比思维,理论联系实际,以及空间想象和逻辑推理能力的极好机会。
通过上述做法,学生不仅从实验中得到了锻炼,学到了实验技能,而且培养了他们的科学的思维方法与创新能力, 学生的素质得到了提高,为今后的技术革新和发明创造打下良好的基础。
1. 基本实验能力的培养。培养学生掌握基本仪器的使用是提高学生实验能力的基础。基本仪器主要有:游标卡尺、螺旋测微器、数字计时器、打点计时器、天平、温度计、测力计、压强计、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表等。要求学生学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。要让学生了解仪器的基本构造,熟悉各部分的名称,弄懂工作原理,掌握仪器的使用方法和使用规则,以达到熟练地、正确地读数。目前,大部分中专学生基础知识、理解能力、操作技能都比较差,甚至有的农村来的学生从来没做过实验,因此在介绍这些基本仪器使用方法时,一定要直观、详略得当,而且要通俗易懂。在实验前要求学生明确被测量物理量的含义,弄懂具体的测量原理,掌握正确的实验方法,会安装和调试实验装置,能选择合理的实验步骤,在实验中操作正确、进行数据测量以及妥善处理实验数据并得出结论。
2. 探究能力的培养。所谓探究性学生实验,就是在教师的指导下,让学生自己动手,通过一系列的观察测量活动去探索研究,从而归纳总结出物理规律。例如在“研究有固定转动轴物体的力矩平衡条件”的实验中,首先让学生预习好实验的目的、仪器、步骤、实验数据记录等,在做实验之前,应强调一些注意事项,然后由学生自己动手做实验。学生测量出各个力的力臂,计算出各个力的力矩,结果很快发现使力矩盘向顺时针方向转动的力矩之和等于使力矩盘向逆时针方向转动的力矩之和,从而得出结论。由于学生在实验之前并不知道会有怎样的结论,而是通过亲自动手去发现规律,他们是学习的主动者,因此积极性很高。通过探究性实验不仅能很好地锻炼学生的动手能力,而且还能进一步培养归纳、概括、总结的能力,把本来枯燥无味的知识变得生动有趣。
3. 设计能力的培养。通过引导学生根据实验目的和原理进行自行设计实验,独立完成有关实验,不但可以有效地培养锻炼他们的实验能力,并在实验操作过程中,使他们的创造性思维得以发展,培养学生的创造能力。例如:对于《测电源的电动势和内电阻》的实验,在黑板上列出教学目标和注意事项,然后放手让学生自选仪器自己完成整个过程,自己设计实验电路,自拟实验步骤,进行实验并记录实验数据,计算结果,独立完成实验报告。同学们根据全电路欧姆定律,采用不同方法最后都测出了电源的电动势和内电阻。通过这些自由度大、自主性强的实验,学生能学到许多知识,又能培养学生的观察能力、动手能力和思维能力。学生在实验过程中有时不可能一步到位,需要反复修正,这些过程本身能很好地锻炼他们的实验能力,有利于培养和锻炼学生独立工作的能力,使他们创造性思维得到充分发展。
4. 团结协作能力的培养。未来社会,竞争日益激烈,对人才的要求越来越高。特别是现在的孩子大多是独生子女,由于父母的过分溺爱,容易养成以自我为中心,任性、霸道、自私的性格,缺乏合作意识及协作能力。在当今经济全球化时代,人们在竞争的同时越来越需要合作。个人奋斗,身单力薄,智慧有限,火光一点;集体创造,力大无比,智慧无穷,火焰冲天。教育学生不计名利,培养学生学会团结合作、与人共事的能力。例如:在“电场中等势线的测绘”实验中,要求学生用灵敏电流计探测电场中等势点,用描点法画出电场中等势线的分布图,每五个同学一组。在实验中,同学们分工协作,首先共同连接好电路,然后每个同学找一组等势点,最后测绘出电场中等势线的分布形状。通过实验不仅能提高学生的学习积极性,更重要的是可以培养学生相互协作、共同合作的群体意识,为将来集体搞科研奠定一个良好的思想基础。
5. 思维能力的培养。物理思维能力就是在感性认识的基础上,运用比较、分析、综合、抽象、概括、判断和推理等思维方法,形成物理概念和规律的认识能力,它是物理能力系统的核心。实践表明:培养学生的思维能力能更好地开发学生智能,智力发展好学生学习潜能大,获取新知识的能力强,从而使学生成为刻苦钻研,勇于探索,富于创造性思维的人。例如在“感应电流方向的研究”的实验中,学生通过实验的观察会感到磁铁的运动方向与闭合电路中的感应电流的方向有关系,但这看到的只不过是表面事实,要得出楞次定律还必须有一个思维过程。因此,在实验时,不仅要求学生要注意观察,更重要的是学生能否在观察后进行思维活动。实验教学过程中利用多媒体显示,同时一边实验,一边指导学生观察且将分析过程和结果总结如下:当引起感应电流的磁场的原磁通量增加时,感应电流的磁场的方向与原磁场方向相反,感应电流的磁场阻碍原磁通量的增加;当引起感应电流的磁场的原磁通量减少时,感应电流的磁场的方向与原磁场的方向相同,感应电流的磁场阻碍原磁通量的减少。总之,感应电流方向具有这样的规律:就是闭合导体回路中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,这就是楞次定律。这种以实验开端的“实验—观察—思维—记忆—应用”等一系列心理活动和操作活动的有机结合,可以有效地突破这类难度较大的教学内容。同时,也进行了一次较全面的思维活动训练,是培养学生类比思维,理论联系实际,以及空间想象和逻辑推理能力的极好机会。
通过上述做法,学生不仅从实验中得到了锻炼,学到了实验技能,而且培养了他们的科学的思维方法与创新能力, 学生的素质得到了提高,为今后的技术革新和发明创造打下良好的基础。