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实验教学是物理教学的基础,是理解物理概念和物理规律的重要环节。在大力倡导探究式教学的今天,实验教学的地位更显凸出,高考对考生实验能力的要求也更高。近几年来,“来源于教材而不拘泥于教材”的高考试题设计原则越发凸显,命题者力图通过笔试的形式考查学生真实的实验能力,通过创设一种真实的实验情景,来鉴别学生独立的解决新问题的能力和知识“迁移”能力的意图也更强烈。在这种大背景下,如何有效地组织好高三物理实验教学,提高学生的实验能力和科学素质,进而带动高三物理总复习效率的提高,是值得我们共同探讨的一个话题。下面,笔者就高三物理实验教学谈点看法及心得。
一、夯实基础强化技能,以不变应万变,培养学生实验素质
从近几年全国各地的高考试卷来看,大部分试题确确实实遵照了“源于教材”的设计原则,如2009年福建卷19题(1)游标卡尺及螺旋测微器的使用、2010年福建卷19题(1)“插针法”测定玻璃择射率、2011年福建卷19题(1)单摆测定重力加速度等。因此,我们在高三物理实验教学中,要狠抓教材,落实考纲。首先要让学生熟练掌握常用实验仪器的使用方法、工作原理及读数,强化学生的仪器使用技能,特别是《考试说明》中所要求的,如游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电流表、电压表等仪器;其次要系统全面地复习《考试说明》所要求的学生分组实验,从实验原理、仪器选择、操作步骤、数据获取、数据处理、电路作图、实物连线等基本实验技能入手,扎实推进实验教学,夯实学生的基础知识;再次,要注重对学生实验复习的指导,对于一些学生容易犯错的知识点,如仪器的数读、数据处理、作图技巧、电路连图等等,要多次进行重复的辅导,从原理入手,改正学生的不良习惯,打牢学生实验基础知识,真正提高学生的实验素质。
二、抓住重点突破难点,稳中求变,培养学生举一反三的能力
高考物理实验试题往往以考查教材中的重难点知识为主,同时又“不拘泥于教材”, 如2009年福建卷19题(2)测量元器件的伏安特性曲线、2010年福建卷19题(3)测电阻值、2011年19题(2)测量小灯泡的伏安特性曲线等试题中均体现了以上特征。因此,我们在高三物理实验教学中,应以重点知识为主线,以突破难点知识为中心,培养学生的知识拓展能力及融会贯通、举一反三的能力为目标,开展教学工作。在教学过程中,要特别做好纵向拓展与横向拓展,纵向拓展即指将同样的处理方法拓展到其它的实验当中去,如《研究匀变速直线运动》实验中,测加速度的方法可拓展到《探究加速度与力、质量的关系》的实验中;模向拓展是指在达到同个实验目的的前提下,对实验器材(能否用其它器材替换实验中的相关器材而达到相同目的)、实验原理(能否用其它方法达到相同目的)、实验数据处理方法(采用不同的处理方法处理同一个实验数据)进行拓展。
例 用伏安法测量一个电阻值约为20Ω的未知电阻Rx的阻值。
(1)在以下备选器材中,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (填写器材的字母代号)
电源E(电动势为3V、内阻可忽略不计)
电流表A1(量程0~50mA,内阻约为12Ω)
电流表A2(量程0~3A,内阻约0.12Ω)
电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ)
电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ)
滑动变阻器R1(0~10Ω,允许最大电流2.0A)
滑动变阻器R2(1~1000Ω,允许最大电流0.5A)
定值电阻R(30Ω,允许最大电流1.0A)
开关,电线若干
(2)请在右边的虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图(要求所测量的变化范围尽可能大一些,所用的器材用对应的符号标出)。
(3)某次测量中,电压表的读数为U时,电流表读数为I,则计算待测电阻阻值的表达式Rx= 。
这是一道源于课本的伏安法测电阻的试题,其所涉及到电流表、电压表、滑动变阻器及接法的选择、电流表的内外接问题,均是实验教学中的重点,更是难点。而这些知识点,在其它电学实验中是通用的。因此,讲解此题时,除了可以有效复习电学重难点知识外,还可将其纵向拓展到其它的一些电学实验(如:测定金属的电阻率、测量小泡灯的伏安特性曲线、测量电源的电动势及内阻等);对于实验仪器,则可拓展出用电流表替代电压表、用电压表替代电流表,用电阻箱替代电表等;在实验原理中,则可引入其它的测电阻方法,如:安安法测电阻 、伏伏法测电阻、替代法测电阻 、半偏法测电阻、欧姆表测量电阻等。
三、注重实践强化过程,稳步推进,提高学生实验综合能力
物理实验的精髓在于实践,实践是形成实验能力的基础,没有亲身做实验的考生,很难发现问题,更无法做到对问题的真正理解。高考的实验题虽是以笔式形式出现,但高考命题者总是力求能将真实的实验情景再现,通过笔试的形式来考查学生的实验能力,将做过实验的学生和没有做过实验的学生区分开来,使对实验原理、仪器、基本操作不熟悉的考生无法完成。让学生动手实践,强化实验过程,是提高学生实验综合能力的基础。有些老师黑板上重复讲,实验视频反复看,虽有点成效,但效果不显著。俗话说得好:纸上谈兵数十遍,不如亲自操作来一遍。笔者在教学过程中,尝试性地将《考试说明》要求的18个分组实验按实验的特点分成五大组,让学生进行实验操作,老师进行适当指导,并让学生真实地记录自已对实验原理的理解、实验仪器的操作及实验步骤等,并要求学生理解为什么要进行这一步操作,哪些操作可以代替,哪些顺序可以颠倒,然后与标准的实验报告进行比较,找出自已的问题所在,并进行记录,最后老师再根据学生存在的问题及不足进行讲评,并配套适量的实验习题进行巩固;同时,在考前一段时间再次开放实验室,让学生有机会再进行相关复习操作,并观看实验视频进行巩固。实践证明,这样的复习方式不但能激发学生学习物理积极性,也能有效地消除一些不良实验习惯,培养学生实验综合能力,效果显著。
四、巧于归纳勤于总结,注重成效,提高学生的复习效率
对物理实验题,有些考生大都存在着相同的疑惑,那就是复习效率不高,知识点易遗忘。这些考生中,相当一部分都是不善于对知识进行归纳总结,从而造成复习效率低下。指导考生对知识点进行归纳,提高考生的复习效率,是高三物理教学的关键。《考试说明》中所要求的实验共有18个,这些实验,虽然课题不同,但其实验方法、实验仪器、数据处理等方面却存在着一些共性,如果将这些实验进行归纳串讲,将各个实验的共性、规律性的东西进行归类总结,可大大提高学生的复习效率。比如:《研究匀变速直线运动》、《探究加速度与力及质量的关系》、《探究功与物体速度变化的关系》、《验证机械能守恒定律》这四个实验均以打点计时器以中心,涉及到纸带的计算问题及图像法处理数据的方法,可将此归纳成一类,进行串联复习;《测定金属的电阻率》、《描绘小电珠的伏安特性曲线》、《测定电源的电动势和内阻》这三个实验是以伏安法为中心,也可归纳成一类。对于设计性实验的解题方法,教材大都没有给出明确的内容,教学过程中可结合例题,从设计原则、设计关键、设计步骤等方面进行总结。
五、关注热点把握动态,强化训练,提高学生的解题技巧
随着科学技术的不断进步,物理实验手段也在不断发展,传感器、DIS等一些先进实验仪器的使用,给高中物理实验带来了新的变化,高考试题也力求在这方面有所体现,如2009年福建卷19题(2)就涉及到传感器问题,在教学过程中,要关注此方面的知识,同时对于一些重要的演示实验、课后小实验也不能掉以轻心。
历年高考对知识点考查的侧重点不同,应及时关注高考的相关发布会、说明会等,及时把握信息动态,对《考试说明》中的例卷、省质检卷中的实验试题要进行深入研究,更好地为教学服务。另外,对实验题进行适当的强化训练,从而巩固基础知识,提高考生解题技巧也是至关重要的。
总之,高中物理实验教学是高中物理教学重要组成部分。抓好高三物理实验教学是取胜高考的关键。虽说教无定法,但“抓纲务本重基础,稳打稳扎抓实效”的指导思想不能变。
一、夯实基础强化技能,以不变应万变,培养学生实验素质
从近几年全国各地的高考试卷来看,大部分试题确确实实遵照了“源于教材”的设计原则,如2009年福建卷19题(1)游标卡尺及螺旋测微器的使用、2010年福建卷19题(1)“插针法”测定玻璃择射率、2011年福建卷19题(1)单摆测定重力加速度等。因此,我们在高三物理实验教学中,要狠抓教材,落实考纲。首先要让学生熟练掌握常用实验仪器的使用方法、工作原理及读数,强化学生的仪器使用技能,特别是《考试说明》中所要求的,如游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电流表、电压表等仪器;其次要系统全面地复习《考试说明》所要求的学生分组实验,从实验原理、仪器选择、操作步骤、数据获取、数据处理、电路作图、实物连线等基本实验技能入手,扎实推进实验教学,夯实学生的基础知识;再次,要注重对学生实验复习的指导,对于一些学生容易犯错的知识点,如仪器的数读、数据处理、作图技巧、电路连图等等,要多次进行重复的辅导,从原理入手,改正学生的不良习惯,打牢学生实验基础知识,真正提高学生的实验素质。
二、抓住重点突破难点,稳中求变,培养学生举一反三的能力
高考物理实验试题往往以考查教材中的重难点知识为主,同时又“不拘泥于教材”, 如2009年福建卷19题(2)测量元器件的伏安特性曲线、2010年福建卷19题(3)测电阻值、2011年19题(2)测量小灯泡的伏安特性曲线等试题中均体现了以上特征。因此,我们在高三物理实验教学中,应以重点知识为主线,以突破难点知识为中心,培养学生的知识拓展能力及融会贯通、举一反三的能力为目标,开展教学工作。在教学过程中,要特别做好纵向拓展与横向拓展,纵向拓展即指将同样的处理方法拓展到其它的实验当中去,如《研究匀变速直线运动》实验中,测加速度的方法可拓展到《探究加速度与力、质量的关系》的实验中;模向拓展是指在达到同个实验目的的前提下,对实验器材(能否用其它器材替换实验中的相关器材而达到相同目的)、实验原理(能否用其它方法达到相同目的)、实验数据处理方法(采用不同的处理方法处理同一个实验数据)进行拓展。
例 用伏安法测量一个电阻值约为20Ω的未知电阻Rx的阻值。
(1)在以下备选器材中,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (填写器材的字母代号)
电源E(电动势为3V、内阻可忽略不计)
电流表A1(量程0~50mA,内阻约为12Ω)
电流表A2(量程0~3A,内阻约0.12Ω)
电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ)
电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ)
滑动变阻器R1(0~10Ω,允许最大电流2.0A)
滑动变阻器R2(1~1000Ω,允许最大电流0.5A)
定值电阻R(30Ω,允许最大电流1.0A)
开关,电线若干
(2)请在右边的虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图(要求所测量的变化范围尽可能大一些,所用的器材用对应的符号标出)。
(3)某次测量中,电压表的读数为U时,电流表读数为I,则计算待测电阻阻值的表达式Rx= 。
这是一道源于课本的伏安法测电阻的试题,其所涉及到电流表、电压表、滑动变阻器及接法的选择、电流表的内外接问题,均是实验教学中的重点,更是难点。而这些知识点,在其它电学实验中是通用的。因此,讲解此题时,除了可以有效复习电学重难点知识外,还可将其纵向拓展到其它的一些电学实验(如:测定金属的电阻率、测量小泡灯的伏安特性曲线、测量电源的电动势及内阻等);对于实验仪器,则可拓展出用电流表替代电压表、用电压表替代电流表,用电阻箱替代电表等;在实验原理中,则可引入其它的测电阻方法,如:安安法测电阻 、伏伏法测电阻、替代法测电阻 、半偏法测电阻、欧姆表测量电阻等。
三、注重实践强化过程,稳步推进,提高学生实验综合能力
物理实验的精髓在于实践,实践是形成实验能力的基础,没有亲身做实验的考生,很难发现问题,更无法做到对问题的真正理解。高考的实验题虽是以笔式形式出现,但高考命题者总是力求能将真实的实验情景再现,通过笔试的形式来考查学生的实验能力,将做过实验的学生和没有做过实验的学生区分开来,使对实验原理、仪器、基本操作不熟悉的考生无法完成。让学生动手实践,强化实验过程,是提高学生实验综合能力的基础。有些老师黑板上重复讲,实验视频反复看,虽有点成效,但效果不显著。俗话说得好:纸上谈兵数十遍,不如亲自操作来一遍。笔者在教学过程中,尝试性地将《考试说明》要求的18个分组实验按实验的特点分成五大组,让学生进行实验操作,老师进行适当指导,并让学生真实地记录自已对实验原理的理解、实验仪器的操作及实验步骤等,并要求学生理解为什么要进行这一步操作,哪些操作可以代替,哪些顺序可以颠倒,然后与标准的实验报告进行比较,找出自已的问题所在,并进行记录,最后老师再根据学生存在的问题及不足进行讲评,并配套适量的实验习题进行巩固;同时,在考前一段时间再次开放实验室,让学生有机会再进行相关复习操作,并观看实验视频进行巩固。实践证明,这样的复习方式不但能激发学生学习物理积极性,也能有效地消除一些不良实验习惯,培养学生实验综合能力,效果显著。
四、巧于归纳勤于总结,注重成效,提高学生的复习效率
对物理实验题,有些考生大都存在着相同的疑惑,那就是复习效率不高,知识点易遗忘。这些考生中,相当一部分都是不善于对知识进行归纳总结,从而造成复习效率低下。指导考生对知识点进行归纳,提高考生的复习效率,是高三物理教学的关键。《考试说明》中所要求的实验共有18个,这些实验,虽然课题不同,但其实验方法、实验仪器、数据处理等方面却存在着一些共性,如果将这些实验进行归纳串讲,将各个实验的共性、规律性的东西进行归类总结,可大大提高学生的复习效率。比如:《研究匀变速直线运动》、《探究加速度与力及质量的关系》、《探究功与物体速度变化的关系》、《验证机械能守恒定律》这四个实验均以打点计时器以中心,涉及到纸带的计算问题及图像法处理数据的方法,可将此归纳成一类,进行串联复习;《测定金属的电阻率》、《描绘小电珠的伏安特性曲线》、《测定电源的电动势和内阻》这三个实验是以伏安法为中心,也可归纳成一类。对于设计性实验的解题方法,教材大都没有给出明确的内容,教学过程中可结合例题,从设计原则、设计关键、设计步骤等方面进行总结。
五、关注热点把握动态,强化训练,提高学生的解题技巧
随着科学技术的不断进步,物理实验手段也在不断发展,传感器、DIS等一些先进实验仪器的使用,给高中物理实验带来了新的变化,高考试题也力求在这方面有所体现,如2009年福建卷19题(2)就涉及到传感器问题,在教学过程中,要关注此方面的知识,同时对于一些重要的演示实验、课后小实验也不能掉以轻心。
历年高考对知识点考查的侧重点不同,应及时关注高考的相关发布会、说明会等,及时把握信息动态,对《考试说明》中的例卷、省质检卷中的实验试题要进行深入研究,更好地为教学服务。另外,对实验题进行适当的强化训练,从而巩固基础知识,提高考生解题技巧也是至关重要的。
总之,高中物理实验教学是高中物理教学重要组成部分。抓好高三物理实验教学是取胜高考的关键。虽说教无定法,但“抓纲务本重基础,稳打稳扎抓实效”的指导思想不能变。