泰來縣平洋鎮(zhèn)中心學校 高尚金
初中物理實驗教學,不僅能夠提高學生的動手操作能力,激發(fā)學生的學習興趣,還能夠培養(yǎng)學生觀察能力和探究能力,是學生獲得物理知識、理解物理規(guī)律、形成科學物理概念的重要途徑。物理實驗具有直觀、生動、形象、有趣的特點,這些特點會使學生產(chǎn)生強烈的好奇心,激發(fā)學生強烈的求知欲望。因此,物理實驗教學在物理教學中起著至關(guān)重要的作用。
分組實驗器材的準備工作,大都是由實驗員按照教材去準備,學生利用實驗器材,來做實驗。這給實驗教學帶來了很大的局限性。
例如,在“觀察水的沸騰”實驗教學中,實驗員給學生準備的盛水容器一般都是100毫升的燒杯,學生在實驗過程中,不容易觀察到水沸騰時,水中產(chǎn)生大量的氣泡,上升、變大,到水面破裂開的實驗現(xiàn)象。原因是燒杯中水的深度不夠,氣泡上升變大的實驗現(xiàn)象不夠明顯。如果在燒杯中多加水,來增加水的深度,會因為燒杯的深度有限,無法使水的深度足夠深,水加多了,加熱時間過長,可能會出現(xiàn)用時過久,水還沒有沸騰的尷尬現(xiàn)象。如果實驗員在準備實驗器材時,授課老師也能參與其中,給學生準備一些大試管,用大試管來代替燒杯做實驗,情況就會截然不同。相同質(zhì)量的水,試管中水的深度要比燒杯中的深,水沸騰時產(chǎn)生的氣泡上升、變大的現(xiàn)象會很明顯;相同深度的水,試管中水的質(zhì)量比燒杯中的要小得多,同溫度的水加熱到沸騰的時間會較短,就不會出現(xiàn)下課了水還沒有沸騰的尷尬局面。另外,在給試管中的水加熱時,如果在試管底再加上石棉網(wǎng),就會使試管底只有一點受熱,水沸騰時只產(chǎn)生一組氣泡,會使學生觀察到的水沸騰時的現(xiàn)象更明顯。
在“研究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中,若在實驗前授課教師把實驗蠟燭,換成由發(fā)光二極管組成的“F”字樣的發(fā)光體,實驗中成在光屏上的像就會更清晰、更穩(wěn)定,測量的實驗數(shù)據(jù)誤差會更小。實驗前如果給每組學生,都準備兩個焦距不同的凸透鏡,而不是使用焦距一定的同樣的凸透鏡進行實驗,那么在實驗過程中,學生不僅能夠得出:成實像時,焦距一定,物距變大,像距會變小,像也會變小;物距變小,像距會變大,像也會變大的實驗結(jié)論。通過探究得出:成實像時,物距一定,焦距變大,像距會變大,像也會變大;焦距變小,像距會變小,像也會變小的新發(fā)現(xiàn),使探究實驗更加完整。這些實驗教學中的“意外”發(fā)現(xiàn),不是隨便就能獲得的,是在授課教師對實驗器材的精心準備基礎(chǔ)上獲得的。針對每一節(jié)分組實驗教學,實驗前的器材準備工作,授課教師都要參與其中,精心準備每一節(jié)課的實驗器材,使物理實驗教學過程更加豐富多彩。
關(guān)于實驗當中的一些細節(jié)問題,往往會被教師和學生忽視。恰恰是實驗中的這些細節(jié)現(xiàn)象,才科學地反映了物理現(xiàn)象的客觀事實,也是學生探索發(fā)現(xiàn)科學規(guī)律的重要環(huán)節(jié)。
以“觀察水的沸騰”的實驗來說,一些教師在指導學生做實驗的過程中,只注意到水在沸騰之前,溫度會逐漸升高,沸騰后溫度會保持不變。而沒有注意到水在沸騰之前,水的升溫速度,會隨水的溫度升高而變得緩慢,溫度越高,升溫速度越慢。如果實驗中沒有注意到這一點,學生通過實驗得到的物理規(guī)律就會不全面。水在沸騰之前,水中產(chǎn)生的氣泡較少,上升過程中又會逐漸變?。凰诜序v后,水中產(chǎn)生的氣泡會很多,氣泡在上升過程中會逐漸變大。這些細節(jié)問題,在實驗教學過程中,由于課堂時間有限,往往會被教師忽略。若教師加以指導,讓學生仔細觀察,不僅能夠使學生的觀察能力得到提高,還會使學生養(yǎng)成嚴謹?shù)膶嶒炋骄苛晳T。
在“測量小燈泡電功率”的實驗中,學生連接好電路后,閉合開關(guān),教師只要求學生能正確讀出電流表和電壓表的數(shù)值,計算出小燈泡的電功率。往往不會指導學生,注意觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)的細節(jié)情況,也就是閉合開關(guān)的瞬間,電流表的指針先偏轉(zhuǎn)到一個較大的刻度值,然后再偏轉(zhuǎn)回來,指在某一固定刻度值上。這一細節(jié)現(xiàn)象,大多被忽視了。在實驗過程中,如果讓學生注意觀察這一現(xiàn)象,然后提出問題,并引導學生進行思考討論。那么學生就會發(fā)現(xiàn),剛閉合開關(guān)的瞬間,由于燈絲的溫度較低,此時電阻較小,電壓一定時,通過燈絲的電流就會較大,電流表的指針偏轉(zhuǎn)較大;當小燈泡開始發(fā)光后,燈絲的溫度迅速升高,燈絲電阻變大,電流變小,電流表的指針又偏轉(zhuǎn)回來,指在某一固定刻度值上。燈絲電阻的這種變化特點,就會在學生的腦海中刻下很深的烙印。注重觀察實驗現(xiàn)象中的細節(jié),不僅能培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶嶒炋骄苛晳T,還能提高學生觀察物理現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)科學規(guī)律的能力。
分組實驗教學中,由于實驗小組較多,一些實驗小組的學生在實驗操作環(huán)節(jié)上,有時會被教師忽略。教師在實驗前有必要先做一次演示實驗,注意強調(diào)在實驗操作上一些容易被學生忽視的問題,避免他們在進行實驗時的一些操作錯誤。
例如,在“研究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中,一些學生在測量像距時往往誤差較大,是因為實驗中,光屏上的像沒有清晰時,學生就測量了像距值。實驗前教師一定要強調(diào),在測量像距時,要在光屏上的像最清晰時才能測量。光屏上的像,什么時候最清晰呢?這是存在主觀因素的。要求教師在做演示實驗時,強調(diào)在看起來像很清晰的位置,要反復(fù)前后移動光屏。當在某一位置,無論是光屏向靠近透鏡方向移動,還是向遠離透鏡方向移動,光屏上的像都會變模糊時,這一點的像才是最清晰的,學生在實驗中才能測出較為準確的像距值,得出科學的實驗探究結(jié)論。
在“研究電熱與電流的關(guān)系”實驗中,連接好電路,在其他電學實驗中,學生都知道要先將滑動變阻器的阻值調(diào)到最大值后,才能閉合開關(guān),再調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片進行實驗。在本實驗探究中,教師一定要強調(diào),先將滑動變阻器的滑片調(diào)到一個合適位置,才能閉合開關(guān)。若先閉合開關(guān),再調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到一個合適位置,實驗操作就是錯誤的。原因就是閉合開關(guān)后,電熱絲通電就會產(chǎn)生熱量,此時再調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電流為一設(shè)定值,電熱絲產(chǎn)生的熱量就會偏大,使實驗數(shù)據(jù)不夠準確,也就不會得出科學的實驗探究結(jié)論。在進行分組實驗教學過程中,教師要提前做好演示實驗,來指導學生怎樣正確進行實驗操作,這對培養(yǎng)學生科學的嚴謹實驗態(tài)度會起到積極的作用。
倘若學生的實驗探究失敗,教師要善于引導學生分析實驗失敗的原因,培養(yǎng)學生鍥而不舍的科學探索精神。在學生分組實驗教學中,強調(diào)科學嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度是必要的。即使這樣,也不能保證所有的實驗都能成功。
例如,在“測量小木塊的密度”實驗中,有的學生會測出木塊的密度值比水的密度大;在“測滑輪組機械效率”實驗中,有的學生會測出滑輪組的機械效率大于100%;在“研究平面鏡成像規(guī)律”實驗中,有的學生會得出物距不等于像距的錯誤實驗結(jié)論。對于以上“可能”的錯誤實驗探究結(jié)論,教師要放平心態(tài),不要急于否定學生錯誤的實驗探究結(jié)論,要耐心引導學生分析實驗失敗的原因。
在“測量小木塊的密度”實驗中,學生操作時沒有將小木塊表面涂蠟,或是小木塊在量筒中的水里浸沒的時間太久等,都會出現(xiàn)小木塊浸水太多,使測得的小木塊體積值偏小,密度值偏大的現(xiàn)象;在“測滑輪組機械效率”實驗中,彈簧測力計的讀值錯誤,或繩子的段數(shù)計算錯誤,都會出現(xiàn)滑輪組的機械效率大于100%的現(xiàn)象。在“研究平面鏡成像規(guī)律”實驗中,學生測量像距時,錯把像到玻璃板后表面的距離作為像距,或?qū)嶒炛胁AО逄?,確定的像點跟像的實際位置相差較大。這都會造成像距和物距不相等。教師一定要耐心幫助學生分析實驗失敗的原因,不要急于責怪,哪怕是課上時間不夠用,也要給學生創(chuàng)造課后進行實驗的條件,讓學生也能獲得實驗成功的喜悅感。
初中物理實驗教學,不僅能使學生經(jīng)歷物理知識的形成過程,培養(yǎng)學生科學的探索精神,也能提高學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,并能創(chuàng)造性解決問題的能力,對學生的終身發(fā)展起到一定的、積極的作用。