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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,物理实验对培养学生的实验技能,了解物理学的研究方法,加强对物理知识的理解与应用,培养严格的实事求是的科学态度,对学生今后搞科学实验和技术革新有重要的基础作用。这也是当前我们贯彻和实施素质教育,提高学生实验素质的正确教育思想。那么,物理实验在物理教学中的重要性主要有如下三个方面:
一、 物理实验能培养学生的实验技能
(一)能培养学生使用基本仪器的技能。物理实验的基本仪器主要有:刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、天平、温度计、测力计、压强计、打点计时器、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表等。物理大纲要求“学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。”通过实验,能让学生了解这些仪器的构造、原理、用途,掌握仪器的量程、使用方法和使用规则。
(二)让学生掌握进行实验时必须掌握的技能。1.掌握实验的一般原理、进行实验设计和实验方法的技能。能让学生明确各个实验的目的、原理或理论根据,根据实验的原理、要求对实验进行设计,包括用什么物理定律、公式,电学实验用什么电路图等。2.正确记录实验数据,并能进行运算和分析,以得出正确结论的能力。这是实验能否成功的关键。要培养学生这方面的技能,要求学生集中精力,按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据,有的实验则要求测量或操作时动作迅速,要把握时机,如:温度测量、电学测量。要按实验先后顺序将需要测定的各量测出,并记录下来。3.了解误差概念,并学会初步的误差计算和分析。如:螺旋测微器零点不准;风的吹动使天平产生误差;电表指针不对准零刻度等。减少系统误差的方法是校准仪器,或是改进实验方法。改进实验的方法有:可改变仪器的位置或仪器的布置,撤换某件仪器,改变所选取的某个参数,改变实验方法乃至改换实验操作人员等。例如将物体放在天平左、右盘上,分别称衡,可以发现天平不等臂引入的误差。4.写一般的实验报告。通过实验总结出实验成功的经验或实验失败的原因,使学生将来进行科学实验时能写出自己的实验成果,并让别人看懂。
二、 物理实验能培养学生的观察能力
在物理学习中,观察能力是学生学习能力的重要组成部分,也是学生的重要心理特征之一。学生的观察能力作为一种心理品质,是在成长中通过学习逐渐形成的。物理教学中,有两种常用的观察法应使学生掌握。一是系统观察法。它包括顺序观察法、分步观察法和角度观察法。如对部分电路欧姆定律实验的观察就是这样。第一步,先定性观察电阻变化或电压变化都能引起的电流变化。第二步,固定电阻,定量观察电压变化对电流的影响。第三步,固定电压,定量观察电阻变化对电流的影响。二是对比观察法。包括异部对比、异物对比、前后对比及分类对比等。这是判断哪一种因素对现象或过程起支配作用的有效方法。如为判明引起电磁感应现象的因素是否为原磁场的变化,就要用磁场虽强但无变化的情形与原磁场虽弱但有变化的情形对比,从而判明哪一种因素在电磁感应现象中起决定作用。在物理教学中要教给学生系统的观察方法:1. 对物理现象与物体外部形态关系的观察。2. 对物理现象与物体内部结构关系的观察。3. 对物理现象与物体动态关系的观察,观察事物的特征和运动发展变化的规律。物理学研究对象的广泛性,使得教师可以在日常生活、生产活动中找到可供观察的实例,引导学生去观察和思考。
三、 物理实验有利于学生对物理知识的掌握
初中学生思维正处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段,其中形象思维仍起重要作用,抽象思维正在发展。在很大程度上,学生仍习惯于靠经验材料判断分析事物,不善于从理论上进行推导。心理学研究表明:人们认识事物存在着知觉优先的倾向。这就要求教师必须给学生提供足够的感性材料和活动机会,加强实验。
初中生的心理的另一个特点是好奇心强,喜欢探索自然的奥妙,兴趣广泛、强烈,但缺乏深度和稳定性。如果在教学中不失时机地进行实验就可以激发学生的好奇心,培养探索自然的兴趣和献身科学的精神。例如:在《大气压》一节的教学中,首先演示母子管实验,在大试管中注入水,将略小的试管放入大试管水中,然后提问:若手拿大试管倒置,小试管如何?绝大多数学生认为小试管会受重力而掉下。然后实验,学生惊奇地发现小试管不但没有掉下,反而在滴下水的同时,缓缓上升,感到疑惑不解,教师及时点拨:是什么使得试管缓缓上升的呢?是大气压。学习了《大气压》这节课就可以解释这一现象。一个有趣的实验,激发了学生的兴趣,整堂课学生精力旺盛,注意力集中。正如爱因斯坦所说:兴趣是最好的老师。
从记忆角度分析,结合实验讲解的物理规律远比单纯的语言讲解留下的印象深刻、久远。科学研究表明:语言信息和形象信息在头脑里的比例是1:1000。有人做过形象的比喻:一幢华丽的大楼,你看一眼再复认时,不用语言表达,便能认出,而让你读一遍作家对这一大楼的文字表述后,再去复认这一指定的大楼时,始终比不上“你曾看一眼的功夫”。原因是前者一瞬间建立起来的神经联系是一种立体的网状结构,而后者是依次性的链状结构。所以,在物理教学中把概念、规律通过演示实验转化为物理形象,便于学生记忆。
总之,物理学是一门实验科学。观察和实验是研究物理学的根本方法。一部物理学发展的历史,就是一部观察实验、总结规律、应用规律的历史.物理学离不开实验,物理教学更离不开实验。进行物理实验所带来的学习效果是非常巨大的。它既能够让学生更好地掌握书本知识,也能够培养学生多方面的能力。更重要的是它为学生的后续发展打下了一个坚实的基础,很大程度上提高了学生的自学能力。所以,教师不但要让学生做好每一个实验,更要理解每一个实验的意图,注重对学生动手、动脑能力的培养。
一、 物理实验能培养学生的实验技能
(一)能培养学生使用基本仪器的技能。物理实验的基本仪器主要有:刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、天平、温度计、测力计、压强计、打点计时器、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表等。物理大纲要求“学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。”通过实验,能让学生了解这些仪器的构造、原理、用途,掌握仪器的量程、使用方法和使用规则。
(二)让学生掌握进行实验时必须掌握的技能。1.掌握实验的一般原理、进行实验设计和实验方法的技能。能让学生明确各个实验的目的、原理或理论根据,根据实验的原理、要求对实验进行设计,包括用什么物理定律、公式,电学实验用什么电路图等。2.正确记录实验数据,并能进行运算和分析,以得出正确结论的能力。这是实验能否成功的关键。要培养学生这方面的技能,要求学生集中精力,按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据,有的实验则要求测量或操作时动作迅速,要把握时机,如:温度测量、电学测量。要按实验先后顺序将需要测定的各量测出,并记录下来。3.了解误差概念,并学会初步的误差计算和分析。如:螺旋测微器零点不准;风的吹动使天平产生误差;电表指针不对准零刻度等。减少系统误差的方法是校准仪器,或是改进实验方法。改进实验的方法有:可改变仪器的位置或仪器的布置,撤换某件仪器,改变所选取的某个参数,改变实验方法乃至改换实验操作人员等。例如将物体放在天平左、右盘上,分别称衡,可以发现天平不等臂引入的误差。4.写一般的实验报告。通过实验总结出实验成功的经验或实验失败的原因,使学生将来进行科学实验时能写出自己的实验成果,并让别人看懂。
二、 物理实验能培养学生的观察能力
在物理学习中,观察能力是学生学习能力的重要组成部分,也是学生的重要心理特征之一。学生的观察能力作为一种心理品质,是在成长中通过学习逐渐形成的。物理教学中,有两种常用的观察法应使学生掌握。一是系统观察法。它包括顺序观察法、分步观察法和角度观察法。如对部分电路欧姆定律实验的观察就是这样。第一步,先定性观察电阻变化或电压变化都能引起的电流变化。第二步,固定电阻,定量观察电压变化对电流的影响。第三步,固定电压,定量观察电阻变化对电流的影响。二是对比观察法。包括异部对比、异物对比、前后对比及分类对比等。这是判断哪一种因素对现象或过程起支配作用的有效方法。如为判明引起电磁感应现象的因素是否为原磁场的变化,就要用磁场虽强但无变化的情形与原磁场虽弱但有变化的情形对比,从而判明哪一种因素在电磁感应现象中起决定作用。在物理教学中要教给学生系统的观察方法:1. 对物理现象与物体外部形态关系的观察。2. 对物理现象与物体内部结构关系的观察。3. 对物理现象与物体动态关系的观察,观察事物的特征和运动发展变化的规律。物理学研究对象的广泛性,使得教师可以在日常生活、生产活动中找到可供观察的实例,引导学生去观察和思考。
三、 物理实验有利于学生对物理知识的掌握
初中学生思维正处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段,其中形象思维仍起重要作用,抽象思维正在发展。在很大程度上,学生仍习惯于靠经验材料判断分析事物,不善于从理论上进行推导。心理学研究表明:人们认识事物存在着知觉优先的倾向。这就要求教师必须给学生提供足够的感性材料和活动机会,加强实验。
初中生的心理的另一个特点是好奇心强,喜欢探索自然的奥妙,兴趣广泛、强烈,但缺乏深度和稳定性。如果在教学中不失时机地进行实验就可以激发学生的好奇心,培养探索自然的兴趣和献身科学的精神。例如:在《大气压》一节的教学中,首先演示母子管实验,在大试管中注入水,将略小的试管放入大试管水中,然后提问:若手拿大试管倒置,小试管如何?绝大多数学生认为小试管会受重力而掉下。然后实验,学生惊奇地发现小试管不但没有掉下,反而在滴下水的同时,缓缓上升,感到疑惑不解,教师及时点拨:是什么使得试管缓缓上升的呢?是大气压。学习了《大气压》这节课就可以解释这一现象。一个有趣的实验,激发了学生的兴趣,整堂课学生精力旺盛,注意力集中。正如爱因斯坦所说:兴趣是最好的老师。
从记忆角度分析,结合实验讲解的物理规律远比单纯的语言讲解留下的印象深刻、久远。科学研究表明:语言信息和形象信息在头脑里的比例是1:1000。有人做过形象的比喻:一幢华丽的大楼,你看一眼再复认时,不用语言表达,便能认出,而让你读一遍作家对这一大楼的文字表述后,再去复认这一指定的大楼时,始终比不上“你曾看一眼的功夫”。原因是前者一瞬间建立起来的神经联系是一种立体的网状结构,而后者是依次性的链状结构。所以,在物理教学中把概念、规律通过演示实验转化为物理形象,便于学生记忆。
总之,物理学是一门实验科学。观察和实验是研究物理学的根本方法。一部物理学发展的历史,就是一部观察实验、总结规律、应用规律的历史.物理学离不开实验,物理教学更离不开实验。进行物理实验所带来的学习效果是非常巨大的。它既能够让学生更好地掌握书本知识,也能够培养学生多方面的能力。更重要的是它为学生的后续发展打下了一个坚实的基础,很大程度上提高了学生的自学能力。所以,教师不但要让学生做好每一个实验,更要理解每一个实验的意图,注重对学生动手、动脑能力的培养。