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刊名: 教师教育研究
主办: 北京师范大学;华东师范大学;高等学校教资培训交流北京中心
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-5905
CN: 11-5147/G4
邮发代号:2-418

历史沿革:
曾用刊名:高等师范教育研究
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1989

丰富物理实验教学方法

【作者】 柏成强

【机构】 四川省岳池县顾县中学

【摘要】
【关键词】
【正文】摘   要:多样化的实验教学方法是培养学生实验能力,提高科学素养的有效方式。我们一定要摒弃“实验无关紧要”、“讲比做好”等影响实验惯用的错误观念,认真领悟实验中的思想和方法,才能真正达到实验教学的目的。
  关键词:高中物理  实验课堂  教学方法  多样化
  物理是一门以实验为基础的自然科学,旨在培养学生科学探究精神和创新实践能力。新课标明确指出:“高中物理课程应促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使其逐步形成科学态度与科学精神。”这样的目标要求,显然不能再采用传统习惯做法---教师讲实验、学生背现象。我们必须创新或者选择+组合,让教学方法多样化,能在给课堂增添趣味、新颖、诱思、煽情的前提下收到实效,让学生牢牢掌握实验的思想、方法和原理,能在日常生活中加以应用,真正提高科学素养。
  一、理想化法
  理想化法是人们在认识事物、探索事物内在本质及规律的过程中形成的一种理论思维方法。虽然这种方法是在假设条件下实现,但的确对于培养学生分析问题、解决问题的能力很有帮助。物理学中的很多概念、定理和定律的形成,都是在通过对研究对象进行抽象概括,对研究过程进行简化的条件下得来的。我们知道,任何事物的产生都是多种因素影响的结果,物理现象也不例外,甚至更加复杂多变。我们要突出某一因素在物理实验中的重要影响,就只能采取忽略某些次要因素或假设一些理想条件的办法,来突出现象的本质因素,以便于深入研究,从而取得与实际情况相对合理的近似结果。这种方法在高中物理教学中运用非常广泛,表现为三种模式,一是物理条件的理想化,常见的是忽略摩擦阻力、匀速直线运动等,又如在《用单摆测定重力加速度》的实验中,假设悬线不可伸长,悬点的摩擦和小球在摆动过程的空气阻力不计,在电学实验中把电压表变成内阻是无穷大的理想电压表,电流表变成内阻等于0的理想电流表等等实际都采用了理想化法;二是研究模型的理想化,如液柱、磁感线、电荷、杠杆等;三是物理实验的理想化,这种理想实验是在思维模式中进行的一种非现实的模拟实验,假想成分大,对培养学生逻辑思维能力有很大好处,是学生科学素养中一种不可或缺的重要能力。牛顿著名的惯性定律就是在理想实验中总结出来。
  二、放大法
  放大法也是物理实验研究的常用方法,常用在现象、变化、待测物理量十分微小的情况下。通过放大的方式,来提高测量精度、使物理量的数值变大、作用时间延长、作用空间扩展等。根据实验的性质和放大对象的不同,放大所使用的物理方法也各异。在机械方面,如在《测定金属电阻率》实验中所便用的螺旋测微器:主尺上前进(或后退)0.5毫米,对应副尺上有5n个等分,从而使沿轴线方向的微小位移用鼓轮圆周上较大的弧长精确地表示出来,大大提高了测量精度。又如为了提高米尺的测量精度,通常在米尺上附带一个可以沿尺身移动的小尺--游标。这些实际上都是对长度的机械放大。在电学、光学、电磁等方面也处处可见,许多电表如电流表、电压表是利用一根较长的指针把通电后线圈的偏转角显示出来。又比如在《卡文迪许扭实验》,其测定万有引力恒量的思路最后转移到光点的移动(跟“库仑静电力扭枰实验一样),三级管、场效应管、集成电路组成的放大电路等,都是将微小形变放大方法的具体应用。
  三、转换法
  转换法,又名转化法,就是将一些看不见摸不着的、又不易直接测量的物理量、或显示有困难的某些现象,转换成其它如力、热、声、光、电等物理量来进行间接观察和测量的实验方法。这种方法在力学、光学、电学等方面有着广泛的应用,如在测量机械效率、密度、压强、摩擦力、大气压、体积、重力势能时。在教学卡文迪许的“利用扭秤装置测定万有引力恒量实验”时,其基本的思维方法也是等效转换。卡文迪许扭秤发生扭转后,引力对T形架的扭转力矩与石英丝由于弹性形变产主的扭转力矩这就是等效转换,间接地达到了无法达到的目的。本实验中转换法还应用于石英丝扭转角度的测量上,这个角度不是直接测出的,而是利用平面镜反射光在刻度尺上移动的距离间接测出的。又如在研究电热的功率与电阻关系的实验中,电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较,而我们通过转换为让煤油吸热,观察煤油温度变化情况,从而推导出那个电阻放热多。转换法是一种较高层次的思维方法。是对事物本质深刻认识的基础上才产生的一种飞跃。如变曲为直实际上就是该方法的应用。
  四、控制变量法
  控制变量法是物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一,也是最有用武之地的方法之一。所谓控制变量法是指为了研究多个因素影响同一个物理量时,我们想具体知道某个因素对这物理量的影响大小,就把除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来,使其由多因素变成单个因素影响,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,从而得出结论,然后再综合起来得出规律的方法。最典型的例子是《验证牛顿第二运动定律》的实验,我们研究的方法是先保持物体的质量一定,研究加速度与力的关系:再保持力不变研究加速度与质量的关系,最后综合得出物体的加速度与它受到的合外力及物体质量之间的关系。运用这种方法的实验,我们在教学时最好也把它设计成探究性实验,让学生动手实践,分步骤地进行变量控制,然后再引导学生比较、分析、综合、归纳,得出规律。这样既培养学生了学生动手操作能力,也发展了学生创新思维,有利于科学素养的有效提高。
  当然,实验的方法还有很多,如观察法、比较法、类比法、等效法、模型法、留迹法、模拟法等,这些方法,我们既可单独使用,也可综合应用。特别是近年来高考对学生实验能力的要求越来越高的情况下,我们更应注重实验教学,一定要摒弃“实验无关紧要”、“讲比做好”等错误观念,认真领悟实验中的思想和方法,并用之于实践,只有这样,我们才能切实抓好实验教学,提高学生实验能力。
  参考文献:
  [1]周应宝,浅谈中学物理实验教学方法[J].才智,2012年。
  [2]郭坤权,优化物理实验教学 培养创新实践能力[J].成功(教育),2008年。
  [3]刘德芬,新课程背景下的物理实验教学[J].中学课程资源,2008年。