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实验在物理教学中的地位和作用

时间:2022-10-26 09:00:05 来源:网友投稿

摘 要:物理教学中实验占据越来越重要的地位和作用。根据学生的年龄特征和认知规律并结合物理学科的特点,培养学生理论分析、实验设计与实验方法有机结合的能力,从而把基础知识的应用与基本技能的训练有机结合,来促使学生的整体能力不断提高。所以重视物理实验并充分发挥它的功能有着重大的意义。

关键词:物理;素质;实验教学

引 言:

“实验”是人们根据研究的目的,利用仪器、设备,人为地控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,在有利的条件下研究自然规律。分为演示实验、定性实验、定量实验,探索性实验和验证性实验。目前数量最多的是探索性实验。从培养学生掌握实验方法的角度来看,演示起着示范作用。物理实验及其教学在物理教学中的地位主要表现在以下方面。

一、实验是物理教学的重要基础

实验是物理学的基础。在物理教学中运用实验的目的主要在于给学生创造一个良好的环境,使学生能主动地获取物理知识和发展能力,促进学生科学品质和世界观的形成;同时,通过学生的观察掌握实验的基础知识和基本方法,培养他们的实验技能。物理教学必须以实验为基础,这是由实验本身的特点及其在物理教学中的作用所决定的。

二、实验在物理教学中的重要内容

把物理实验作为物理教学的重要内容可以从三个方面来认识。

(一)物理实验本身就是物理学不可分割的重要内容

物理学的任何一部分内容(包括物理量,定律,理论)的结构及其发展都可以分解为三种因素:实验(事实),物理思想(逻辑,方法论等)和数学(表述形式或计量公式)。可见,实验内容本身就是教师要教,学生应该学的重要内容。

(二)实验教学是物理教学的重要组成部分

实验是物理概念,规律教学中必不可少的基础。离开了实验的物理教学只能是“空中楼阁”,即使照本宣读,在黑板上做实验,也不过是“纸上谈兵”,而且会把本来生动的,丰富的物理知识变成一堆枯燥难懂的材料,不利于激发学生的学习兴趣,调动学习的积极性。[1]

(三)实验是培养学生操作能力的保证

通过教师的演示、示范和动手操作,学生可以从中学到实验的基本技术和基本方法,可以发展能力,培养良好的实验素质。这是实验的任务也是教学的任务。不做实验的物理教学是没有完成教学任务的教学。

三、实验是培养学生多种能力的重要途径

常见的实验方法包括控制变量法和实验验证法。控制变量法是实验能够创造最确实,最少受干扰,并保证过程以其纯粹形态进行的物理环境。实验验证法是一种推理、判断在前,实验验证在后的研究方法。也就是在已知的物理理论和实践的基础上,经过推理,做出假设和预言,并通过实验来检验其真理性,从而得出可靠结论的一种方法。通过不同的实验方法和手段,可以培养学生的不同能力(1):

(一) 通过改进实验方案和方法,可以培养学生实验的设计能力。

我们知道,一切实验方法所测得量总有误差,为使误差尽可能小些,这就要求所设计的实验方法或方案要合理,要有较高的精确度。因此,在教学中,培养学生根据实验内容的特点,运用所学的知识,找出提高实验精确度、减少相对误差的实验方法或方案就成为物理实验教学的一个重要课题。例如,用伏特表和安培表测电阻的实验可分为两个层次来完成。第一个层次是按课本实验的要求进行实验。第二个层次是在学完导体的串联和并联后,改进了原有的实验方案,让学生分别用电流表内接法和电流表外接法测定一个阻值较大的电阻。在实验中,待测电阻用一个1千欧的电阻,电流表用毫安表,要求学生分别用两种线路进行多次测量并计算,然后,把两种方法测量的结果进行对照比较,其结果是:内接法测得的电阻值比外接法测得的大许多(2)。

为了及时澄清问题真相,我们指出在第一个层次实验中,均忽略了伏特表和安培表接入电路后对电路本身的影响,启发学生对实验线路和实验结果作具体分析,引导他们运用所学过的串、并联电路的特点和欧姆定律来分析两个实验线路所测得的电阻值相差的原因,进而搞清在什么情况下应该用那种方法来测定误差较为合理。所以通过几个层次的循环,有助于培养学生实验的设计能力。

(二) 通过探讨实验装置和原理,可以培养学生实验的研究能力。

在实验教学中,我们一直强调,同一实验线路或同一实验装置有时可有多种不同的用途,可以用以阐述不同的教学内容,例如,验证部分电路的欧姆定律的实验线路,可用来近似测量电阻器的电阻值,也可用来近似测量小灯泡的额定功率。但实验的目的不同,实验的方法和实验分析、概括出来的结论也就不同,在测定小灯泡的功率实验中,我们要求学生必須真正弄清楚实验的设计思想,能根据电功率的公式P=UI设计好实验线路和实验方法,区别变阻器在此实验线路中的作用以及伏安法测电阻的实验线路中的作用有何异同。通过比较和分析,才能培养、提高学生设计实验的能力和研究能力(3)。

(三) 通过设计性实验性,可以培养学生灵活处理问题的能力。

根据教材的重点,有目的、有计划地布置一些应用基础知识和实验技能的实验设计性作业。例如,讲完电功和电功率后,可布置:只有伏特表,无安培表或只有安培表,无伏特表,其它仪器可任选,分别测定标有3.8V的小灯泡的额定功率和一个待测电阻。上述实验的目的是,在给定条件下,让学生自己设计实验方案来完成实验设计作业。这不仅有利于培养学生的创造性思维能力,而且有利于培养学生运用所学知识分析、解决问题的能力。

四、培养学生良好的科学素质

素质主要由三个方面的因素构成:知识因素和智能因素和非智力因素。实验除了对知识的掌握,智能的提高有明显的作用之外,对非智力因素的培养也有显著的作用。实验不仅能培养学生实事求是的科学态度,严谨细致的工作作风和坚韧不拔的意志品质,而且还有助于学生形成正确的观点观念,优秀的道德品质,高尚的思想情操和浓厚的学习兴趣。任何一位实验科学家,在得出他最后的科学结论之前,都是采用过多种方法,做过几十次、几百次的实验,处理过浩繁的观测资料,经受过多次的失败和挫折;任何一项实验发现在得到公认之前,至少要被另一位研究者所重复证实;而事实常常是一个题目同时有许多人在独立研究,相继得到同样结论,或是一项实验发现一经发表,立即有许多人重复这个实验加以检验。因此这样有助于培养学生不畏险阻的攻关精神,懂得任何科学成就都是许多人辛勤劳动的共同结晶。

总之,在实验教学中,根据学生的年龄特征和认知规律并结合物理学科的特点,培养学生理性分析、实验设计与实验方法有机结合,把基础知识的应用与基本技能的训练有机结合,这对于培养学生理解问题、分析问题和处理问题的能力培养至关重要。

参考文献:

[1]肖川.教育的视界.第二版.北京.岳麓书社.2003年1月.P25-26。

[2]陈孝彬.教育管理学.第一版.北京.北京师范大学出版社.1999年5月.P108-109。

[3]乔际平、续佩君.物理教学论.第一版.江西.江西教育出版社.2002年5月.P18-19。

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