在物理实验中增强学生的解题能力

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  钟转清

  【内容提要】教师应在物理课堂中借助于物理实验,通过对实验现象的剖析及实验内容的设计,运用实物模型深化物理知识概念,通过实验操作体验知识的形成过程,探究解题的思路,培养学生的创作能力,从而培养学生提出问题的能力,达到增强学生的解题能力,提高学生思维的灵活性和广阔性的目的。

  关键词:物理实验 实验操作 增强 解题能力

  实验是通过观察、操作、探究等实践活动来进行物理学习的一种学习方式。这种学习方式,不是让学生被动地接受教材的现成结论,而是让学生通过动手动脑去获得经验,逐步建构并发展自己的物理认知结构,通过物理实验,可以增强学生的物理解题能力。

  一、运用仿真实验深化物理知识概念

  物理知识来源于学生长期、大量对日常生活中的科学现象的观察和感知。物理概念是对现实生活中的物理规律、物理现象的概括和反映。许多物理概念在生活中都有显性或隐性的现实模型,因此,可以借助实验演示来理解和掌握。例如,在“微观世界”一节的教学中运用了原子的核式结构仿真实验;在“探究电动机的转动原理”一节的教学中运用了电动机的仿真实验;在”磁场”一节的教学中运用了“磁感线”的仿真实验;在“牛顿第一定律”一节的教学运用了“阻力对物体运动的影响”的仿真实验。通过仿真实验,学生对磁场、电动机的概念、原子内部结构、牛顿第一定律知识有了更深的理解,这就不仅可以使学生掌握物理概念,而且能激发学生学习的兴趣。

  不得不承认仿真实验模拟物理实验过程。而物理的一个重要目标是培养学生的思维能力,仿真实验有强大的直观表达能力,它使抽象难懂的知识直观化、简单化,仿真实验的模拟功能的确对学生理解物理知识、物理过程、物理规律有一定的帮助。比如近年来,随着虚拟技术的飞速发展,虚拟实验作为一种新兴的实验技术得到了迅速发展。真实实验和虚拟实验共同走入教学中,都对教学起到了举足轻重的作用。

  二、通过实验操作体验知识的形成过程

  在传统的物理课堂教学中,教师大多数是将知识直接展示给学生,而忽略了对知识的来龙去脉的介绍,阻碍了学生新知识学习的思维过程,这对于学生的物理学习是非常不利的,教师应将教学的重点放在知识形成的过程和规律上,让学生自己动手实验,从中发现物理规律和原理,这样,对得出的结论就会理解深刻,容易牢记。例如,在教学“探究凸透镜成像规律”时,从学生已经掌握的生活中的透镜的知识入手,引导学生探究凸透镜成像规律,鼓励、引导学生积极提问,由教师归纳学生提出的问题,确定探究目标:实验中用到什么实验器材;物体放在距凸透镜较远的地方,然后逐渐移近,观察成像的情况;如果凸透镜中间穿了一手指大的孔,物体成像情况;如果用不透光的硬纸板挡住凸透镜上半部分或下半部分,物体成像情况;如果用不透光的硬纸板挡住物体上半部分或下半部分,物体成像情况。如何操作以上实验,让学生自己完成,使学生真正做到动手、动脑、动心。

  3、通过实验操作验证和发现物理规律

  学生在解题时,经常会因为找不到突破口而困惑,此时,可以引导学生通过物理实验来发现规律,从而获得解题思路。例如,在教学“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”一节时,请学生思考,在装满水的烧杯中沉在烧杯底的铁球是否受到浮力?漂浮在烧杯上的乒乓球是否受到浮力?学生对浮力的概念陌生,对液体的密度和物体排开液体的体积之间的关系和概念不清楚,要解决这个问题,可以让学生进行探究实验,弄清影响浮力的因素有哪些,从而获得解决问题的途径,还使学生在一个充满探索的过程中感受到物理创造的乐趣,增强了学好物理的信心,从而提高了学生的解题能力。在课堂教学中,教师可以将教学过程设计为模拟发现的过程,注重合理推理,从特殊到一般,从简单到复杂。例如,在探究“欧姆定律”时,分别用一节和两节干电池供电,通过小灯泡的电流不同,学生得出结论:导体中的电流与导体两端的电压有关,电压越大,导体中的电流就越大。如果电路中接入滑动变阻器,移动滑片时,小灯泡的亮度不同说明通过小灯泡的电流不同,其原因是滑动变阻器改变了电路中的电阻,从而使学生得出结论:导体中的电流跟导体的电阻有关,导体的电阻越大,导体中的电流就越小。通过操作观察实验现象和归纳实验数据,将以上两个结论结合起来从而得出了欧姆定律。

  4、通过实验操作探究解题的思路

  智力活动是一个从外部物质活动向心理活动转化的过程。因此,要培养学生思维的创造性,就应给学生提供更多的实践机会和更大的思维空间,通过实验操作来培养学生的创新精神和实践能力。例如,“探究串联电路中各处电流的关系”一节的重点是,让学生通过以串联电路电流处处相等的结论。此时,教师并没有终止探究活动,而是引导学生提出新问题:当改变在串联电路其中一个因素,串联电路的电流还会相等吗?再次激发了学生的学习兴趣和探究欲望,培养了学生的创造能力。

  5、通过实验课的教学,培养学生的实验技能和创造思维能力

  物理是一门实验科学,中学物理实验又是学生将来从事科学实验的起点。因此,在物理实验课的教学中,必须重视培养学生的实验技能和独立工作能力,使学生养成良好的实验习惯。每次做实验时,教师要指导学生弄懂实验原理,学会正确使用物理仪器,掌握计数、读数和处理实验结果的技巧,能够通过分析、推理得出正确的结论。例如,我在讲阿基米德原理时,先给学生讲阿基米德和王冠的故事,然后每人发给一个盛水的烧杯,一块小方木,让学生自己体会浮力的实际意义。用大头针的尖端向下压木块,会感到用力越大,木块浸没于水中的体积越大,直到全部浸没为止。也就是说,在木块没有完全浸没之前,排开水的体积越大,水对木块向上的托力也越大。在这个实验中,学生通过亲自实验、亲自体会,自己验证了阿基米德原理。实验为了学生的认知发展提供了依据,学生在实验中得到了诸多能力的锻炼,同时也提高了观察事物的能力和逻辑思维的能力。又如在电学实验中,教师要反复强调安培表、伏特表的连接特点及正负接线柱的接线位置,让学生学会用欧姆定律正确估算量程,避免量程过大使测量值的误差大,又避免量程过小使电流表烧坏仪表。学生掌握了基本实验技能,就能独立动手操作,打好实验的基础,学到课本上没有的或者是一带而过的知识。通过实验不仅有效地帮助学生领会物理知识,更重要的是通过观察实验现象,分析和解决实验中的问题,培养学生的创造思维能力。

  六、结束语

  总之,培养物理学科探究能力是新课程改革的灵魂,是开展探究性科学实验的出发点和归宿。智慧源于实践,实践是人们获取知识的最佳途径。教师一定要跳出应试的怪圈,把目光放长远些,积极引导学生重视实验,并切实加强物理实验教学,这样,学生从实验中收获的就不仅是知识及动手能力的培养,更多的是学习兴趣和解题能力的提高。

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