物理学函授本科毕业论文-物理实验能力的构成及其培养.docVIP

中学物理实验能力的构成及其培养中学物理实验能力的构成及其培养作 者: 刘延秋指导教师：张梅恒专业年级：物理学专业2004级函授本科摘要：物理教学必须以实验为基础,实验在物理教学中占有举足轻重的地位。而在现今中学物理教学中，学生实验能力的培养没有受到足够的重视，本文首先分析了物理实验教学的现状，并归纳了物理实验能力是由观察能力，实践操作能力、逻辑思维能力、想象能力、分析和处理实验数据能力等要素构成，提出了物理实验能力各构成要素的培养方法及具体措施关键词:实验能力 构成 培养方法 一、引言物理学是一门以实验为基础的自然科学，回顾物理学产生和发展的过程，可以看出物理是实验自始至终都占有极其重要的地位。无论是经典物理学的建立和发展，还是现代物理学的进展都与物理实验息息相关。在中学的各门课程中，物理课在提高学生的科学素质方面起着无可替代的作用，而物理实验在物理教学中更是占有着举足轻重的地位。加强实验教学，提高学生实验能力，在加强素质教育的今天，显得更加突出，尤为重要。二、中学物理实验教学中存在的问题随着素质教育的进一步深化，我们国家不少专家学者和广大物理教师对中学物理实验的重要性的认识和感受逐步加深，物理实验教学改革也正在密锣紧鼓地进行着。但是应看到，到现在为止，物理实验教学的现状在我们国家还是不容乐观的。问题一：据抽样调查，在乡镇中学及部分县市中学中，课本上所要求的学生实验、教师演示实验完成情况较差，这包括数量上和质量上。不少学校的物理实验数目达不到教学大纲的要求，甚至有相当一部分乡镇中学基本上一个学生实验都不做。即使有的学校按要求完成了，但是实验教学的效果往往不理想。问题二：学校和教师受传统应试教育的影响，普遍存在着追求升学率的办学思想，重理论轻实验。为了使学生在考试中取得一个高分数，教学方法普遍采用讲授法。有的老师甚至认为学生不会动手做实验不要紧，只要会动笔考实验就行。由此而引发了“做实验不如讲实验”，“讲实验不如背实验”的荒谬作法。一些物理教师之所以会放弃运用实验的直观教学方法，而对实验教学采取这些所谓的非常措施，也有一部分原因是错误地认为这样既节省时间，又便于突出和促进学生把握有关实验知识要点，继而提高所谓的教学效率。其实，这样教出来的学生一遇到实物就束手无策，不知道如何动手。问题三：由于认识上的不足，教师在实验教学的组织上、在教学过程中、在物理成绩的考核上都存在着问题。例如：由于教师不愿在实验教学方案的设计上下工夫、花时间，导致实验教学方法形式单一、陈旧；单纯为了完成教学任务而安排实验，对学生实验能力的培养显得没有计划、没有目的、缺乏系统性。同时对于“引导学生积极、主动地学习，培养学生独立思考的能力和肮?lt;span lang=en-us”的指导思想不够明确，教师在实验教学中一手包办现象严重，学生最多只是机械模仿，缺少动手和动脑的机会，能力得不到相应的提高。问题四：在老师的影响下以及自身原因，学生大都在思想上不重视实验，不愿动手，不敢动手，不知怎样动手，实验能力低下；或者在动手时只是机械的动手，不愿动脑。面对要创新、作出判断的研究工作，有时就不知所措。这样势必对培养学生学习物理的科学态度和良好习惯，提高学生理解能力和素质方面带来很大的负面效应。以上实验教学的现状，极大地影响着物理教学质量，与物理教学目的、教育改革的要求和物理实验教学重要地位很不相称，与时代发展对人才的要求很不适应。三、 物理实验能力构成要素及培养方法一个物理实验从着手到完成所需要的处理各种问题的能力叫做物理实验能力。 细致、敏锐的观察能力；大胆探索，勇于实践的能力；分析、比较，判断、推理，归纳的逻辑思维能力；概括、抽象的辩证思维能力；猜测、假设的想象创造能力和处理、解决实际问题的能力等。这些能力构成了人在自然界和社会中生存与发展必不可少的基本素质，是组成人的总体素质的细胞，因此，在物理实验当中同样需要以上能力，一个实验完成的好赖与各种基本能力的高低有着密切关系。1、观察能力及其培养众所周知，兴趣是影响学习积极性的最直接的因素。那些新奇的、对生活有意义的知识和问题，能引起学生强烈的兴趣。在观察这些物理现象时，教师要引导学生注意整个现象发生的过程、产生条件和特征等。除让学生观察外,还要讲述观察方法,引导学生进行对比观察,由局部到整体或由整体到局部的观察.如在观察“摩擦起电”现象时，要提示注意：手帕摩擦过的塑料膜对碎纸屑有什么作用？手帕摩擦过的两块塑料膜，在相互接近时，会发生什么现象？把用手帕和毛皮分别摩擦过的两块塑料膜靠近些，?它们之间会产生什么现象？?通过观察，学生自己得出了“摩擦过的物体带电及同种电荷相斥，异种电荷相吸”的结论。通过对上述物理现象的观察，不仅成功地诱发了学生的学习兴趣，满足了学生的求知欲望，而且有利于发展学生的观察能力。 还可以选择一些实验,事先不引导观察,而要求学生观察后复述实验现象,这样可以培养学生独立观察的能力,提高学生观察时的注意力,进行有意识记.复述后重做实验,使学生的印象更清楚,形成的表象更加鲜明.2、实验操作能力及其培养 物理实验中使用到的基本仪器大多属于测量仪器，有游标卡尺、螺旋测微器、物理天平、数字毫秒计、万用表、检流计等。为了培养学生正确使用基本仪器的能力，在学生动手操作前，应先向学生们介绍仪器的构造、原理、使用仪器的基本要求、注意事项等，然后再进行操作。要完成一个物理实验，通常需要几种仪器。培养学生的实验操作能力，要指导学生合理使用仪器，使各仪器之间连接合理。其基本要求是：正确选用仪器，连接仪器，使仪器布局合理，便于观察和操作。例如，电学实验使用仪器的要求是：熟悉实验原理图，正确选用所需要的仪器；安培表、伏特表应选用使指针偏转超过满偏的量程；欧姆表应选用使指针偏转在中心值附近的挡位。按电路图先支路、后干路、再电源的顺序正确连接电路；布局要紧凑合理，使电键和滑动变阻器便于调节；安培表、伏特表便于观察读数。 实验中出现故障是难免的，检查实验故障的基本做法是检查各仪器的工作状态和各部分的连接是否正常，对可能发生故障的各个部件逐个检查，最后排除故障。例如电学实验故障较多，情况也较复杂，可能有电表或元件内部损坏、导线内部断线、开关或导线接触不良等，检查的方法基本有电压法和电阻法两种。 实验操作能力的培养要有计划分阶段进行。例如，气垫导轨上的实验，第一次课先了解气垫导轨的原理、构造和使用方法、注意事项，练习调平导轨，观察匀速直线运动，学会使用数字毫秒计的计时方法。第二次课在气垫导轨上测即时速度和加速度。第三次课用气垫导轨验证牛顿第二定律。第四次课用气垫导轨验证机械能守恒定律。例：调整天平训练、 1、调整天平底座水平（1）观察一下天平底座是否水平？如果不水平，请你把它调水平。（2）想一想，怎样判断天平底座的前后左右哪一边较高？哪边较低？当你调节一个底座螺丝时会引起哪些变化？请你试一下。应当怎样调节才能使底座水平？请你的同座学生把底座调歪，再由你调节到水平。然后互换训练。2、调节天平横梁平衡：（1）请把游码放在标尺零点处，再把横梁抬起，看横梁是否平衡？如果不平衡，想一想应当如何调节，再把横梁调到平衡位置。（2）当一端的螺旋已到尽头，横梁仍不平衡，应当怎么办？与同座的同学互设故障，再把横梁调到平衡。综合调节训练：（1）想一想，是否可以先调横梁平衡，再调底座水平？请试一试。（2）与同座同学互换进行上述两步调节训练。（3）进行全班天平调节竞赛。邻座同学作为裁判员，检查有无违反操作规程。最后总结一下天平调整的步骤例2：惠斯通电桥实验中排除故障的训练 在做完惠斯通电桥实验后，把学生分为两组，互设故障，由对方排除，然后再讨论排除混联的思路和方法。例如，滑臂在滑线中移动，怎么也找不到平衡点，只有当滑臂在某一端时，检流计才指示零，试分析可以通过那些途径来排除故障，引导学生讨论，归纳为如下三种方法：（1）根据滑臂一边移动检流计电流始终不为零的现象，假如某一桥臂电阻断开，画出等效电路图，分析是否与现象吻合，再用实验验证。（2）根据检流计在某一端电流为零，列出平衡方程, 判定断路，用实验验证。（3）根据电表中电流不为零的现象，判定干路和电表支路都不可能断开。然后有一根完好导线去逐一地替换与电桥臂电阻相连接的导线（即并联在原导线的两端），逐步缩小搜索范围，最后找故障产生的原因。3、 加强探索性实验教学，培养学生的实验思维能力探索性实验是根据教材的特点和学生实际情况，在学生已有知识和初步具有实验技能的条件下，由教师提出课题，在教师指导下，让学生自己动手、动脑，在实验中观察现象，主动探索，然后得出物理规律。探索性实验是探索研究对象的未知属性、特征及与其他因素的关系的实验方法,要根据实验目的,利用以知的、外加的因素去干扰研究对象,看他会产生什么结果,因此也叫试验.采用探索性实验教学，可以让学生自己探索，成为科学知识的主动探索者。学生在做探索性实验时，在教师的引导下思考实验原理、实验的基本步骤及处理实验结果，使学生进行思维，比按课本的步骤来一步步进行实验操作的验证性实验在学习要求和能力的培养方面有了很大的提高。探索性实验教学，提高学生的实验思维能力，使学生具有初步的设计实验能力。 例如：课本安排有一个验证“玻马定律”的分组实验，我将这个验证性实验变为探索性实验。在讲到“气体的等温变化玻马定律”时，采用边讲边实验的方法用实验来探索出气体等温变化的规律：从气体的温度、体积、压强三个状态参量出发，思考一定质量的气体的三个状态参量的相互关系，引导学生利用控制变量法先研究温度不变（即等温）的情况下，气体的压强与体积的关系；然后列出提供的实验仪器，要学生考虑怎样利用这些仪器来探索气体的压强与体积的关系，并在教师的引导下完善实验方案，以及在实验中应注意的问题；最后是实验操作，根据实验数据得出“在温度不变时，一定质量的气体压强和体积成反比的关系”。将教材安排的两个课时的内容，在一节课里完成，既提高了效率，也利用探索性实验提高了学生的实验思维能力. 4、引导学生通过画图、识图来培养学生的想象能力。 如果一个人失去了想象能力那将是很可怕的事，在物理实验当中同样需要我们的想象力，在我们的课本中各种各样的电路图、滑轮组装配图、物态变化图像等等，都是从画图、识图及图像与实物转化的角度，训练学生对物理规律掌握的程度的，换句话说，也就是靠想象来认识物理规律，然后靠作图来进行分析、判断的。如“电磁感应现象”这一节，在学习“导体做切割磁力线的运动”这一内容时，可启发学生联想“右手拿镰刀割麦子”的情形。根据“右手定则”，磁力线方向（麦子）、导体运动方向（镰刀）、导体中感生电流方向（四指）的关系就十分明确了。从上述例子中可以看出，想象使学生头脑中出现一些超乎他们自己经验的形象；由于想象的材料来源于实践并与感知、记忆密切相关，因此教师应引导学生运用画图、识图、观察图表和模型等，来帮助学生对没有直接感知过的，或根本不能直接感知的事物，产生清晰的表象，以开拓学生的思路，扩大知识范围，促进学生想象能力的发展。5、分析和处理实验数据的能力及其培养 整理实验数据的方法有多种，如列表法、作图法、正弦分析法、平均法和最小二乘法等。中学物理实验中分析和处理实验数据常用前两种方法。 首先根据实验内容，先拟定一个原始数据记录表，记录下直接测量的实验数据和其他有关的实验条件，为进行下一步的整理、分析作依据。 其次，对原始数据加以整理和分析，列出所需要的、能明确得出结论的数据，即实验结果列表。如果实验数据误差大,要分析原因,查明主要误差因素,提出减小误差的措施.分析实验结果后,还要提出存在的问题和不足,总结实验教训,对实验设计、实验装置是否完善提出修改或改进意见.怎样列表及表中列出多少项，都不能生硬规定，要根据不同的实验内容采取不同的形式，应根据数据处理的需要来设计适当的格式。最后常用的方法即作图法。此法可以把观测的数据结果直观地表示出来，而且对测量的数据具有修正作用，不仅能够研究简单的两个物理量之间的函数关系，而且还可以研究三个量或比较复杂的情况。 整理数据的技能是一项基本的训练，必须通过这项学习逐步使学生养成细致、严谨的工作习惯和科学作风，从而使其在实验操作中的辛勤劳动得到正确的表达。 指导学生进行各种各样的课外实验活动，对学生物理实验能力的提高也是很有帮助的，记得曾在一篇介绍美国中学教学情况的文章中看到，他们的物理教师带领学生一起做教具、设计实验，不仅加深了师生之间的了解，而且增强了学生的动手能力，并且大大提高了物理实验在教学中的比重。文中还提到作者在美国参加过多次学术会议，其中教师以及学生演示他们设计制作的各种实验常常是会议的一项重要内容。可见美国中学生的动手能力强和他们经常性地参与课外实验活动是分不开的，而且习惯成自然，这种参与已经成为一种自觉自愿而不是负担。学生的实验能力就是在多动手、多动脑的过程中逐渐培养出来的。这样一来不仅可以节约资金，节省课时，更能将培养学生的实验能力的过程分解，在日常生活中一点点渗透，不断地提高。而我们国家在实验仪器、设备资金、家庭教育投入方面并不落后于他们，因此这条途径将是非常有发展前途的。目前已经出现了这种导向。 四、结束语物理是一门建立在实验基础上的科学,抓好实验教学,提高学生的物理实验水平,是提高学生整体物理水平的必由之路,也是学生高考取得好成绩的关键.冰冻三尺非一日之寒.只要我们在平时的教学中常抓不懈,可以相信，通过广大物理教师、教育研究工作者的共同努力，中学生物理实验能力一定会提高，实验教学的现状将得以改变。 致谢：在本论文的撰写过程中有幸得到周传胜老师的悉心指导和同一小组的同学的帮助，使我在论文写作方面受到了很大的启发，得到了很大的收获。在此对他们表示最衷心的感谢！ 参考文献1康良溪科学出版社 1993.82安中 刘炳升高等教育出版社 1992.63张民生 上海教育出版社 1982.94 阎金铎 广西教育出版社 1999.35 许国梁人民教育出版社 1981.96 耿瑞艳 东北师范大学出版社 2000.77 胡炳元 浙江教育出版社 2003.98 蔡铁权 科学出版社 2005.29 李桂福、段金梅、霍立林 北京师范大学出版社 1993.610李来政、何雄智 华中师范大学出版社 2004.811 郭昭全、何胜红 物理教学探讨2000.4experimental physics and the ability to formabstract: