[搞好中学物理实验教学的思考] 大学医用物理实验示波器课后思考

　　摘 要： 物理学是一门以实验为基础的自然科学，因此，物理实验教学在中学物理教学中占有举足轻重的地位。本文从加强仪器管理搞好物理实验教学，发挥教师主导作用上好物理实验课，在物理实验教学中培养学生实验技能和创造思维能力等方面进行详尽的阐述。
　　关键词： 物理实验教学 仪器管理 教师作用 实验技能 创造思维能力
　　
　　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，可以看出物理实验自始至终都占有极其重要的地位。物理课在提高学生的科学素质方面起着无可替代的作用，实验在物理教学中更是占有举足轻重的地位。因此加强物理实验教学，增强物理教学效果和开发学生创造能力，显得尤为重要。通过多年的教学实践，我认为要搞好中学物理实验教学应从以下几个方面着手。
　　一、加强仪器管理搞好物理实验教学
　　1.加强仪器管理，提高仪器完好率。仪器管理规范化，要建立和健全各种规章制度，落实各种表、册、账、单的使用。对损坏的仪器要迅速修理补充。仪器在使用中的管理要做到“严”和“细”。“严”就是对学生要求严格，使学生养成良好的习惯，为上好实验课打下良好的基础。“细”就是管理要具体，检查要认真。在实验中，严禁各组随便调换仪器，实验必须按操作规程进行；实验后，各组长要细心检查，认真整理器材，值日班长还要逐组检查、登记各组的仪器完好情况，这就确保了小件仪器无遗失，大件仪器无损坏。这样才能充分保证仪器的完好无缺，杜绝不正常的损耗，对于正常的故障，也能随时发现及时修复，使仪器保持良好状态。
　　2.搞好实验教学，提高实验开出率。要使实验教学坚持下来，既要解决思想观念问题，又要解决方法问题。思想观念不解决，就坚持不了实验教学，方法问题不解决则做不好实验。在教学实践中，要认识到实验在物理教学中的重要作用：它不仅能帮助学生掌握新知识，更能提高学生的操作技能和培养整体素质。新知识包括仪器的用途、结构、实验目的和原理、实验步骤与合理的操作顺序等。基本素质则包括严格的科学精神和良好的工作习惯等。这对学生一生的成长都会产生重大的影响。观念问题解决后，方法问题也就迎刃而解了。在实验方法上，坚持做到：第一，每一个实验都提前做好准备。对学生，要求课前进行实验预习，明确实验目的、实验要求和实验原理，了解实验的方法和步骤，设计好实验所用的表格。教师课前要对所用器材进行认真的检查和调试，该修的修，该换的换，把实验中易出现的问题解决在上课之前。第二，在实验课上，要先做好示范，把实验中易出现的问题给同学们讲清楚，在学生实验时加强巡视，随时掌握实验进度，统计完成情况，督促对现象和数据的记录，推广好的方法等。课后，特别要帮助实验失败的小组分析问题、查找原因，并尽快安排他们补做实验。第三，要留给学生继续研究的余地。要求大家在认真完成教材任务的基础上，争取人人动手，重复练习，多次操作，以期知识转化为技能。实践证明这是升华知识、提高兴趣、培养基本技能的有效方法。
　　3.开放实验室，提高仪器利用率。在做好教材要求的分组实验后，要更充分地发挥教学仪器的作用，开放实验室是一个很好的做法。这就是每个小组、每个同学随时都可以到实验室去做自选的实验。有的同学补做还存有疑问的分组实验，有的做老师课堂上做过的演示实验，有的做课后的小实验，还有的做习题上的实践性实验……总之，只要同学们提出申请，都应尽力给予安排。这样做虽然麻烦了一些，却极大地调动了同学们的学习积极性，有力地深化了对物理知识的理解。
　　二、发挥教师主导作用上好物理实验课
　　1.认真备课。有些老师认为实验课好上，学生喜欢上实验室，积极性高，因而不认真备课，或者说不知道怎样备实验课，甚至没有教案就匆忙上实验课。其实有经验的教师都知道，真正上好实验课很不容易，不下一番工夫是很难达到预期效果的。上实验课应当和其他课一样备好课，写好教案。除此之外，教师还应该提前预做实验，以便取得第一手资料，懂得每一个实验的关键，这样才能取得主动权，做到心中有数。许多老教师虽然讲课多年，对每个实验都了如指掌，每次上课前仍要认真预做。因为时间条件变了，因素也随着变化，只有预做才能做到万无一失。为了使每一位学生都能做好实验，上课前要认真检查每一组仪器。首先从数量上规格上检查，其次看每一件仪器能否用。还应有一些备用器具，以便及时补充更换。
　　2.要求学生预习实验。提倡学生预习实验是一个很好的办法，但不能停留在一般的号召上，要布置预习提纲，且要采取多种方式检查预习情况，逐步做到不预习不准进实验室。例如可采用提问检查，进实验室前检查笔记等形式；也可以将权力下放到小组长，由他们检查后汇报。对于无故不预习的学生，可采取停做实验先预习，课外补做实验的办法。这样要求几次就逐步走上正轨了。
　　3.充分发挥教师的主导作用。在实验课上，应抽适当时间，讲清仪器的使用方法和容易发生的故障，点出本次实验的关键所在，引导学生学会自己排除故障。这样既能减少盲目操作造成仪器的损坏，又能使教师不陷于被动地解答学生的问题之中。例如《练习使用打点计时器》等四个实验，都用到打点计时器，而它的故障率最高。这就要讲清它的基本原理及可能出故障的几种情况，启发学生自己排除故障。这样引导，学生反映收获大，远远不止学到一点知识，更重要的是锻炼了独立工作的能力和分析、解决问题的能力。同时老师也解脱了因排除故障而所致的忙乱，有了指导学生的主动权。在实验课上，学生是活动的主体，教师要充分发挥其主导作用，认真观察学生实际操作的全过程，仔细分析实验中存在的问题，及时给予指导。教师是在学生独立完成实验的过程中进行教学工作的，工作的重点，不是一般的讲解和辅导，而应有计划、有针对性地个别指导。特别对于基础薄弱、动手能力差的学生，要耐心指导，引导他们分析出现问题的原因，确定努力改进的方向。
　　三、在物理实验教学中培养学生实验技能和创造思维能力
　　1.学生实验技能的培养。
　　（1）培养学生实验技能的方法。首先是培养学生使用基本仪器的技能。掌握基本仪器的使用，是做好物理实验的基础，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、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”。要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，达到熟练地、正确地读数，在介绍这些基本仪器使用方法时，应抓住各种基本测量仪器的共性加以指导：第一，各种基本测量仪器都有一定的量程。必须要求学生在使用各种基本仪器前，搞清仪器的量程，并且能估计被测对象的情况，选用适当量程，避免超过量程而可能损坏仪器。第二，使用测量仪器前通常都要调节零点或校正零点，否则测出的数据就不准确。如：对安培表、伏特表等应学会调整零点，对游标卡尺、螺旋测微器、刻度尺之类的仪器，还要学会零误差修正，让学生懂得零点是相对的，零误差的修正在生产上有普遍意义。第三，会正确读数。要让学生掌握读数的一般方法，关键是会读出仪器的最小刻度值，会从最小刻度之间估计出一位有效数字。同时，要学会正确读数的姿势。如：从量筒上读数时，眼视线应与液面保持相平，不能仰视或俯视，若是凹液面读凹处，凸液面读凸处，从安培表、伏特表读数时，视线应与刻度盘垂直，并且正对指针，估计读数四舍五入等。第四，根据仪器的构造原理，掌握它的使用方法和使用规则。如：天平是根据杠杆的平衡条件制成的，因此，使用前和称量时都要做到横梁平衡，同时必须严格保护刀口，要让学生理解保护刀口的重要性，从而自觉遵守使用方法和规则；温度计是利用液体的热胀冷缩性质制成的，所以，根据热平衡原理，测量液体时，温度计不能离开液体，而且要在温度计内液柱稳定时读数。显然，培养学生使用基本仪器的技能，必须注意把掌握仪器的使用方法与理解仪器原理结合起来，这样既有利于巩固基础知识，又能帮助学生理解为什么这样使用仪器。只有理解了仪器原理，使用起来才会更加自觉和主动。
　　其次是培养学生进行试验过程必须掌握的技能。第一，培养学生掌握实验的一般原理、进行实验设计和实验方法的技能。首先要求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。还要搞清哪些是已知量、被测量，然后选择所需的仪器和实验条件，进而设计好实验步骤，画好记录表格等。其次，培养学生正确调整和安装仪器、正确连接电路的技能。正确的实验，首先是安装、调整好仪器或正确连接电路。如：在电学实验中，依照电路图连接线路，连线时，应将电路分为主回路和支路，从电源一端开始沿主回路按顺序进行，其次为支路；主回路中必须有开关（先断开）；导线最好选用几种颜色，主、支回路分别用一种颜色。往接线柱上接导线时，应按顺时针方向将导线缠上。电路连接后，必须复查，确认正确后方能通电。第二，培养学生正确记录实验数据，并能进行运算和分析，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，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。一般要求学生实验前列出表格，表格设计要求：能记录直接测出的各物理量，能记录各次测出的量，能填写计算出来的中间数据和最后数据等内容。进行数据处理、运算，对实验结论进行分析。在整理数据时，如发现有不合理的数据，就应对该数据补测。要指导学生按有效运算法处理数据，对实验结果进行适当分析讨论。第三，要使学生了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析。实验后，要指导学生对实验的系统误差和偶然误差进行分析。系统误差主要是由于仪器本身的缺陷，实验原理、装置不完善而引起的，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。改进实验方法，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。偶然误差是在实验条件不变的情况下，对某一物理量进行多次重复测量时，由于各种偶然因素产生的误差。减少偶然误差的办法是多次重复测量取算术平均值，以其平均值为最终的结果。第四，会写一般的实验报告。学生在实验结束后，应根据原始记录和实验时的体会，写出实验报告。实验报告内容主要有：实验名称、目的、器材、原理、方法和步骤、实验数据、数据计算和处理、实验结论及误差分析等。这是一个很重要的技能，对实验报告的写法、格式等要严格要求，书写时，要求层次清楚，语言流畅，文字精练、正确，图文并茂，要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践成果，并让别人看懂。第五，养成良好的实验习惯，包括爱护仪器，遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。如：做电学实验结束时，应将仪器调到最安全的状态再切断电源，然后拆除连接线，整理好仪器和导线。
　　（2）培养学生实验技能的途径。实验课是培养学生实验技能的基本途径。实验课包括演示实验和分组实验。演示实验是教师使用仪器，进行实验操作典范，它教给学生正确的实验方法。如：如何正确使用仪器、安排实验步骤、操作、读数和记录数据、列表和作图线、分析和推理，得出正确结论及分析误差等。通过大量的演示实验，学生可以在长年累月的耳闻目睹中，潜移默化地学到实验技能。在分组实验中，学生的活动是多方面的，既有思维，又有操作，这就需要教师发挥主导作用。实验时，教师可先介绍实验目的、方法及注意事项，然后在台上做示范，学生在台下跟着教师做，这种方法对于起始年级的学生是合适和有效的。学生在教师的步步指导下，形成良好的实验方法、实验修养。随着实验技能的不断提高，逐步培养学生自己设计实验、独立实验的能力。
　　2.学生创造思维能力的培养。
　　（1）在实验教学中突出探索方法的培养。物理教学常用的有实验归纳法和实验验证法。在教学中，应有意识地采用这两种方法加强训练。例如，在总电阻教学中，就可进行这两种方法的训练。①应用实验归纳法探索电阻串联。首先，教师要求学生根据欧姆定律设计一个电路，测定各个电阻的阻值，然后由学生进行实验，并从实验中归纳出R＝R+R的结论。接着，教师根据串联电路中电流电压的特点和欧姆定律，从理论上加以推导，得出同样的结果。这样，在获得关于串联总电阻与分电阻关系的知识的同时，学生学习到自己设计电路、总结规律、从理论上论证的初步方法，即实验归纳法。②应用实验验证法探索电阻并联。在并联电路的探索中，先由教师从理论上推导出1/R＝1/R+1/R的关系，接着由学生自己设计电路操作实验，然后验证这一关系。最后，教师进行总结，联系电阻与导体截面积的关系对并联作出解释。这样，在获得关于并联电阻知识的同时，学生学习了实验验证法。
　　（2）通过设计物理实验，进行思维能力的培养。学生对自然界的事物怀有好奇心，对还不懂的现象总喜欢问为什么。教师应该爱护学生的这种精神，可以和学生一起设计实验，组织他们观察现象，引导他们积极思考。例如“判定感应电流方向的楞次定律”的教学，课前可先留给学生一个思考题：如何判定感应电流方向？怎样通过实验加以归纳得出？强化学生的创造意识。在此基础上，将学生带到实验室，根据电磁感应现象的知识，共同设计一个用线圈、电流表、条形磁铁组成的实验线路。让学生自己动手连接线路，观察实验现象，并做好记录。引导学生边观察，边思考，边发现问题，边解决问题，并根据实验记录加以分析、归纳和总结，帮助学生从中得出感应电流的磁场总是要阻碍原来磁场的变化的结论。然后，引导学生将磁铁换成通电螺线管再做实验，或把通电螺线管放在线圈中，改变通电螺线管电流的大小，并观察实验现象，记录实验结果。最后，归纳得出上述不同情况下的电磁感应现象所产生的感应电流的磁场，总要阻碍原来磁场的变化的结论，即楞次定律。通过启发诱导，大部分学生都能熟练应用楞次定律，收到良好的教学成效。
　　（3）重视课外实验，培养创造性思维能力。学生的课外实验（包括小制作），主要是以扩展知识面、发展创造力为主要目的的。学生在课外实验中，不可能一帆风顺。教师要适当引导，不使他们过多地碰壁。但是，教师也不可包办代替，要让学生经受挫折，从中总结经验教训，不断改进实验，发挥学生的创造性，从而获得成功。这样将会增加学生学习的乐趣，使学生得到更多锻炼。