论文部分内容阅读
物理学是一门以实验为基础的科学。一切的科学成果离不开科学家们多角度、多方位的实验探究。在物理实验教学中有意识地让学生从不同方位思考问题、多角度设计实验，则有利于学生开阔学习思路、丰富想象力，从而培养学生的发散思维能力, 逐步形成创造性强、思维敏锐等良好的学习品质。下面结合笔者多年的教学实践，谈谈在物理实验教学中的一些做法：
一、“一量多测”，培养学生的发散思维能力
所谓“一量多测”就是根据有限的几件器材，要求学生能够设计不同的方案来测量同一物理量。这有利于诱发学生从不同的角度思考问题，通过多方面探究，获得多个解决问题的方法，进而培养学生的发散思维能力。
例如：在“密度知识的应用”的活动（2）“测硬币的密度”中，教材要求学生从直尺、量筒和托盘天平等实验器材中，选择器材，设计一个“测定一元硬币的密度”的方案。考虑到学生对天平和量筒的使用方法已有一定的基础，在进行实验方案的设计前我先让学生思考如下的问题：“如何用天平（含砝码）、直尺、量筒和水测量一元硬币的密度？说出你的思路。”根据学生的回答，归纳理清设计实验方案的思路：根据ρ＝m/V，要测ρ，只要测出m和V便可求得。并按思路设计：方案一：1个一元硬币的质量m可用天平直接测出，而1个一元硬币的体积V无法用量筒直接测出，只要借用水的体积变化，方可用量筒测出。方案二：1个一元硬币的质量可用天平直接测出，而硬币的体积也可由V＝S·h＝π·（D/2）2·h，用直尺测量一元硬币的直径及高度，再计算出体积。方案三：与方案一同，用天平测出10个一元硬币的质量m总、用量筒测10个一元硬币的体积V总。比较三种方案，把本节课“自我评价与作业”第4题改为设计型实验，提出了如下的探究课题：“实验室提供的器材有天平（砝码）、大、小烧杯各一个、足量的水、小木块、量筒、不规则小石块（无法放入量筒）、细线，请你选择合适的器材，测出小石块的密度。要求：①描述思路；②选择器材；③写出实验步骤并制作记录表记录数据。教学过程如下：
1、描述思路
引导学生在原有经验的基础上，找出解决问题的途径、确定解决问题的方法。思路如下：根据ρ＝m/V，要测量ρ，只要测出m和V便可求得；石块的质量m可用天平直接测出；而石头的体积V无法用刻度尺测出，所以可用量筒，若石块较大，则选用烧杯、量筒和水，采用“溢水法”进行测量。
2、实验探究
提醒学生根据描述的思路制定方案进行实验，并收集数据。
3、展示不同的方案
收集和展示学生实验过程的不同方案，以供学生交流和评估。
方案一：①用天平直接测出石块的质量m；②用细线系住石块浸没在装满水的烧杯中，把大烧杯溢出的水，用小烧杯盛装；③用量筒测出小烧杯中水的体积V，水的体积便是石头的体积；④石块密度的表达式为：ρ石＝m/V（m为石块的质量，V为水的体积）。
方案二：①用天平直接测出石块的质量m石；②用天平测出小烧杯的质量m1；③用细线系住石块浸没在装满水的大烧杯中，把大烧杯溢出的水用小烧杯盛装，用天平测出小烧杯和溢出的水的总质量m2，则溢出的水的质量m水＝m2－m1，根据ρ＝m/V，所求出的水的体积便是石头的体积；④石头密度的表达式为：ρ石＝m石.ρ水/（m2－m1）。
方案三：①用天平直接测出石头的质量m石；②用天平测出大烧杯装满水后的总质量m总；③用细线系住石头浸没在装满水的大烧杯中，然后提起，用天平测出大烧杯和剩下的水的质量m，则溢出的水的质量m水＝m总－m，根据ρ＝m/V，求得溢出的水的体积便是石块的体积；④石块密度的表达式为：ρ石＝m石.ρ水/（m总－m）。
4、评估不同的实验方案
引导学生围绕实验误差的来源，去寻找减小误差的方法，通过评估活动，细心比较，得出最优的实验方案。
5、设问延展，提升能力
引导学生反思整个实验探究过程，思索如何测定实际生活中的不同物质的密度，提出问题：“蜡块不会沉入水中，你能找出多少种测量蜡块密度的方法？”这样，就延伸了测量物质密度的基本方法，为探究实验提供了更丰富的内容，拓展了学生的思维空间，能有效地训练学生的思维能力。
二、“一仪多用”培养学生的发散思维能力
“一仪多用”是根据有限的一件或几件器材，从不同的方位进行思考，设计出不同的实验方案，学生从某部分知识或多部分知识，自由发挥，充分开拓思路，多角度、多方位、多途径对所选仪器加以实际应用，培养学生的发散思维能力。
例如：本人在“中考”总复习时，曾设计了这样一个实验课题：“给你一支铅笔，可以适当添加其他辅助器材，你能做那些实验？”要求学生结合自己的物理知识，说说用这只铅笔究竟能做多少个实验。
学生立刻展开想象，各抒己见，有的学生甚至说出好多个实验方案。例如：
1、利用铅笔做测量实验（特殊物体的长度）
测细金属丝的直径：将细金属丝密绕在圆铅笔上，用刻度测出n圈金属丝的总宽度D，则金属丝的直径为：d＝D/n。
2、用铅笔作光学实验
⑴验证光的直线传播：在太阳光下或灯光下，将一支铅笔直立在桌面上，会出现铅笔的影子，说明光在同种物质中沿直线传播。
⑵验证光的折射：把一支铅笔斜插入空杯中，然后向杯中注水，铅笔浸没在水中部分向上偏折了，说明光在不同种物质中不沿直线传播。
3、利用铅笔做力学实验
⑴验证压强与受力面积的关系：用食指和大拇指分别压住铅笔的两头，发现与尖端接触的手指压痕深且感到有些疼痛，说明在压力相同时受力面积越小，压强越大。
⑵比较滚动和滑动摩擦力大小的关系：将手放在桌面的铅笔上用力容易滚动，而将手放在桌面的铅笔上用同样作用力铅笔却不易滑动，说明滚动摩擦力比滑动摩擦力小。
4、利用铅笔做电学实验
⑴验证导体和绝缘体的导电性：分别用铅笔芯、铅笔的木壳与电源、小灯泡、开关用导线串联起来，闭合开关，发现用铅笔芯串联电路，小灯泡发光，说明铅笔芯是导电体；而与铅笔的木壳串联的小灯泡却不发光，说明木材是绝缘体。
⑵利用铅笔芯制作滑动变阻器，控制小灯泡的亮度：将铅笔芯、电源、小灯泡、开关用导线串联起来，将导线的一端与铅笔芯接好，另一端（铜环）可以在铅笔芯上滑动，闭合开关，发现铜环在铅笔芯上滑动时，小灯泡的亮度发生了变化。此实验能直观地说明滑动变阻器的原理。
此外，利用铅笔还可以做热学实验、声学实验……
在实验复习时，类似问题有“利用钢尺可以做的有关物理实验有哪些”，“用小灯泡、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、足够的导线，能否设计多少个实验电路，来测量相应的物理量”等等。
总之，“一量多测”、“一仪多用”，多角度设计实验，多方位应用同一仪器，既可以克服思维定势对学生的影响，又有利于训练学生思维的流畅性、变通性、独特性，从而提高学生的发散思维能力。
一、“一量多测”，培养学生的发散思维能力
所谓“一量多测”就是根据有限的几件器材，要求学生能够设计不同的方案来测量同一物理量。这有利于诱发学生从不同的角度思考问题，通过多方面探究，获得多个解决问题的方法，进而培养学生的发散思维能力。
例如：在“密度知识的应用”的活动（2）“测硬币的密度”中，教材要求学生从直尺、量筒和托盘天平等实验器材中，选择器材，设计一个“测定一元硬币的密度”的方案。考虑到学生对天平和量筒的使用方法已有一定的基础，在进行实验方案的设计前我先让学生思考如下的问题：“如何用天平（含砝码）、直尺、量筒和水测量一元硬币的密度？说出你的思路。”根据学生的回答，归纳理清设计实验方案的思路：根据ρ＝m/V，要测ρ，只要测出m和V便可求得。并按思路设计：方案一：1个一元硬币的质量m可用天平直接测出，而1个一元硬币的体积V无法用量筒直接测出，只要借用水的体积变化，方可用量筒测出。方案二：1个一元硬币的质量可用天平直接测出，而硬币的体积也可由V＝S·h＝π·（D/2）2·h，用直尺测量一元硬币的直径及高度，再计算出体积。方案三：与方案一同，用天平测出10个一元硬币的质量m总、用量筒测10个一元硬币的体积V总。比较三种方案，把本节课“自我评价与作业”第4题改为设计型实验，提出了如下的探究课题：“实验室提供的器材有天平（砝码）、大、小烧杯各一个、足量的水、小木块、量筒、不规则小石块（无法放入量筒）、细线，请你选择合适的器材，测出小石块的密度。要求：①描述思路；②选择器材；③写出实验步骤并制作记录表记录数据。教学过程如下：
1、描述思路
引导学生在原有经验的基础上，找出解决问题的途径、确定解决问题的方法。思路如下：根据ρ＝m/V，要测量ρ，只要测出m和V便可求得；石块的质量m可用天平直接测出；而石头的体积V无法用刻度尺测出，所以可用量筒，若石块较大，则选用烧杯、量筒和水，采用“溢水法”进行测量。
2、实验探究
提醒学生根据描述的思路制定方案进行实验，并收集数据。
3、展示不同的方案
收集和展示学生实验过程的不同方案，以供学生交流和评估。
方案一：①用天平直接测出石块的质量m；②用细线系住石块浸没在装满水的烧杯中，把大烧杯溢出的水，用小烧杯盛装；③用量筒测出小烧杯中水的体积V，水的体积便是石头的体积；④石块密度的表达式为：ρ石＝m/V（m为石块的质量，V为水的体积）。
方案二：①用天平直接测出石块的质量m石；②用天平测出小烧杯的质量m1；③用细线系住石块浸没在装满水的大烧杯中，把大烧杯溢出的水用小烧杯盛装，用天平测出小烧杯和溢出的水的总质量m2，则溢出的水的质量m水＝m2－m1，根据ρ＝m/V，所求出的水的体积便是石头的体积；④石头密度的表达式为：ρ石＝m石.ρ水/（m2－m1）。
方案三：①用天平直接测出石头的质量m石；②用天平测出大烧杯装满水后的总质量m总；③用细线系住石头浸没在装满水的大烧杯中，然后提起，用天平测出大烧杯和剩下的水的质量m，则溢出的水的质量m水＝m总－m，根据ρ＝m/V，求得溢出的水的体积便是石块的体积；④石块密度的表达式为：ρ石＝m石.ρ水/（m总－m）。
4、评估不同的实验方案
引导学生围绕实验误差的来源，去寻找减小误差的方法，通过评估活动，细心比较，得出最优的实验方案。
5、设问延展，提升能力
引导学生反思整个实验探究过程，思索如何测定实际生活中的不同物质的密度，提出问题：“蜡块不会沉入水中，你能找出多少种测量蜡块密度的方法？”这样，就延伸了测量物质密度的基本方法，为探究实验提供了更丰富的内容，拓展了学生的思维空间，能有效地训练学生的思维能力。
二、“一仪多用”培养学生的发散思维能力
“一仪多用”是根据有限的一件或几件器材，从不同的方位进行思考，设计出不同的实验方案，学生从某部分知识或多部分知识，自由发挥，充分开拓思路，多角度、多方位、多途径对所选仪器加以实际应用，培养学生的发散思维能力。
例如：本人在“中考”总复习时，曾设计了这样一个实验课题：“给你一支铅笔，可以适当添加其他辅助器材，你能做那些实验？”要求学生结合自己的物理知识，说说用这只铅笔究竟能做多少个实验。
学生立刻展开想象，各抒己见，有的学生甚至说出好多个实验方案。例如：
1、利用铅笔做测量实验（特殊物体的长度）
测细金属丝的直径：将细金属丝密绕在圆铅笔上，用刻度测出n圈金属丝的总宽度D，则金属丝的直径为：d＝D/n。
2、用铅笔作光学实验
⑴验证光的直线传播：在太阳光下或灯光下，将一支铅笔直立在桌面上，会出现铅笔的影子，说明光在同种物质中沿直线传播。
⑵验证光的折射：把一支铅笔斜插入空杯中，然后向杯中注水，铅笔浸没在水中部分向上偏折了，说明光在不同种物质中不沿直线传播。
3、利用铅笔做力学实验
⑴验证压强与受力面积的关系：用食指和大拇指分别压住铅笔的两头，发现与尖端接触的手指压痕深且感到有些疼痛，说明在压力相同时受力面积越小，压强越大。
⑵比较滚动和滑动摩擦力大小的关系：将手放在桌面的铅笔上用力容易滚动，而将手放在桌面的铅笔上用同样作用力铅笔却不易滑动，说明滚动摩擦力比滑动摩擦力小。
4、利用铅笔做电学实验
⑴验证导体和绝缘体的导电性：分别用铅笔芯、铅笔的木壳与电源、小灯泡、开关用导线串联起来，闭合开关，发现用铅笔芯串联电路，小灯泡发光，说明铅笔芯是导电体；而与铅笔的木壳串联的小灯泡却不发光，说明木材是绝缘体。
⑵利用铅笔芯制作滑动变阻器，控制小灯泡的亮度：将铅笔芯、电源、小灯泡、开关用导线串联起来，将导线的一端与铅笔芯接好，另一端（铜环）可以在铅笔芯上滑动，闭合开关，发现铜环在铅笔芯上滑动时，小灯泡的亮度发生了变化。此实验能直观地说明滑动变阻器的原理。
此外，利用铅笔还可以做热学实验、声学实验……
在实验复习时，类似问题有“利用钢尺可以做的有关物理实验有哪些”，“用小灯泡、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、足够的导线，能否设计多少个实验电路，来测量相应的物理量”等等。
总之，“一量多测”、“一仪多用”，多角度设计实验，多方位应用同一仪器，既可以克服思维定势对学生的影响，又有利于训练学生思维的流畅性、变通性、独特性，从而提高学生的发散思维能力。