教学中如何开展学生分组实验

摘要: 在初中物理实验教学中,学生的分组实验是不可忽视的重要方面,在教学中教师要严格按照一定的程式来要求学生,同时也要放手让学生自己去探索,发现一些在课本上学不到的东西。

关键词: 初中物理教学学生分组实验实验类型实验阶段

学生分组实验是初中物理教学不可忽视的一个重要环节,是学生在教师的指导下,利用整节课的时间,在实验室分组进行实验的教学形式;是由学生亲自动手使用仪器、观察测量、取得一定的数据、亲自分析总结的过程,是学生学习物理知识、培养实验技能和良好品德的重要方面,是其它任何教学手段和方法都替代不了的。

一、实验类型

首先教师要明确学生实验的类型。从教学目的的侧重点来划分,实验大体可分为四类:研究性、验证性、测定性、练习性。

研究性的实验的主要目的是让学生通过观察、归纳、认识物理规律,训练实验技能,它具有让学生“发现”的意义,就是让学生通过实验现象的分析和归纳,总结出一定的物理规律。如,“探究杠杆的平衡条件”就是要学生通过实验研究得出:“动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂”的结论。

验证性实验的主要目的是要学生通过实验验证由已知的理论推导出新的结论的正确性,加深对新知识的理解,并训练实验技能。如,焦耳定律,通过实验来验证它的正确性。这两种实验方法都是物理学研究中的基本实验方法。前者是由个别到一般的认识方法,实验在前,结论在后,实验成为探索规律的主要手段,我们称之为探索性实验;后者是一种推理、判断在前,实验验证在后的研究方法,从科学方法看,它也是探索的一部分。在物理实验教学中两者都有重要的作用。

测定物理量和物理常数的实验主要目的是帮助学生理解物理概念及物理量的意义,学会运用物理规律,训练实验技能,并学会间接测量等一些物理思想方法。如,测定物质的比热容和将要在高中学习的测定重力加速度g的值等都是要求学生对已知的量进行测定。

基本练习性实验是对实验仪器的使用、装配训练的实验,它的目的是使学生认识和使用某种仪器,学习某种装配技术。如练习使用弹簧测力计、安装照明电路等。

二、实验阶段

在实验过程中我们对学生的要求一般分三阶段:准备阶段、操作阶段和总结阶段。

1.准备阶段

准备阶段的主要任务是使学生明确实验的目的,理解实验的原理和方法,认识实验仪器,做好操作与记录的准备工作。其核心是理解实验方案。这是调动学生实验主动性的前提。学生如果对目的、原理不了解,依葫芦画瓢地做实验,稀里糊涂地记一批数据,这就很难有好的收效。教师在实验的准备阶段中,要充分重视准备阶段的引导工作,引导学生认真阅读实验教材,提出一些相关问题,如在研究浮沉条件的实验前可让学生思考如下问题:实验研究的对象是什么?该物体受几个力作用,这几个力之间是什么关系?需要直接测量哪些物理量?各用什么仪器,怎样测量?

学生理解了方案,但没有完成必要的准备工作,对此教师就必须考虑学生是否具备进行实验的技能。教师只有事先为学生进行实验基本铺平道路,才能使他们在课堂时间里,把精力集中在解决主要问题方面。如研究冰的融化和凝固是一个有难度的实验。学生的困难主要有两点:一是描绘曲线有困难;二是保持冰的各处的温度均匀有困难。而这些困难不是一次预习就能解决的,需要分散难点。在这个实验之前,教师可以安排一些相关的练习,如在学气压之后,教师可布置学生观测大气压的值,并绘制出一个月的大气压的日平均变化曲线;教师也可通过画别的曲线给学生做示范,并在实验之前给学生明确指出做好本实验的关键。只有这样才能实现实验目标。

2.操作阶段

操作阶段就是把实验方案变为实践的阶段。在这个阶段中,学生的主要任务是:安装和调整仪器,操作控制实验条件的变化,观察测量,取得必要的数据,排除可能出现的问题与故障。这是培养学生实验技能和良好习惯的关键阶段。为了加强对学生实验技能训练的指导,教师应注意如下几个问题:

(1)注意让学生严格遵守实验操作规则和程序。这些规程是以科学理论为指导的,并经过实践总结出来的。不按规程办事,不仅会造成很大的实验误差,使实验失败,而且会损坏仪器,甚至造成人身事故。

(2)注意培养学生以思维为指导、手脑并用、有条不紊的良好习惯。严格遵守操作规程,并不意味着要学生机械地、不动脑筋地操作;相反,要求他们按照科学的逻辑进行实验。实验操作的顺序不是绝对不可变的,但有的步骤是不可颠倒的。如在测定某种固体物质的密度时一定要先测该固体的质量,后测它的体积,这两个步骤是不可颠倒的,否则就会导致错误。由于程序设计可能本身不正确或不完善,因此,学生要理解某个实验为什么要这样安排。如在引导学生学习托盘天平的时候,教师应当使学生理解为什么要先检查天平是否水平,再调节横梁平衡。关键在于理解横梁平衡的标志是指针在刻度盘的正中。而如果底座倾斜时,指针指在正中,横梁也是不可能水平的。在教学中教师可用板画示意图来说明这个问题,在理解的基础上,让学生从正反两个方面实践一下,学生的认识就会比较深刻。

(3)注意培养学生的细心观察的习惯。在学生分组实验中,教师要做到以下几点:第一,要引导学生认真观察实验仪器,通过外部观察与分析,了解某些仪器的结构、原理,如滑动变阻器、电磁继电器等,还要把对各部分的观察联系起来,如电流表、电压表各对接线柱的量程、最小刻度值与极性等。第二,要引导学生根据实验的目的抓住观察目标。如使用滑动变阻器改变电流,应把注意力集中到滑动变阻器通电段部分的变化和相应电流的变化。第三,引导学生在观察中不放过偶然出现的现象。就是要求学生留心观察目标之外的现象,多问几个为什么,这对培养学生发现问题的能力是有益的。如在串联电路中,一只灯泡亮,另一只不亮,一个学生误以为不亮的灯泡坏了,他向教师提出这个问题。尽管这个学生的判断是错误的,但他能够发现和提出问题,是值得表扬的。教师在实验的指导中应不失时机地提出对全体学生有教育意义的问题,扩大受益的范围。

3.总结阶段

总结阶段的一般任务是处理数据、分析结果及完成实验所需要解决的问题。这是从现象上升到理性认识的重要阶段,教师应引导学生发挥思维的能动作用,学习数据处理的某些方法,了解影响实验结果的因素,培养实事求是的态度和科学作风。

新课改下,我们不仅要按一般的学生实验的要求要求学生,更重要的是要让学生通过自己动手去探索、去发现、去理解、去应用,只有这样才能为学生的将来打下基础。