关于中学生物理实验技能的培养

物理学是一门以实验为基础的科学。所有的物理知识，包括物理概念、定律和理论，都是在实验的基础上建立起来的。因此，培养学生的实验技能，了解物理学的研究方法，培养严格的实事求是的科学态度，对学生今后搞科学实验和技术革新有重要的基础作用。这就是当前我们贯彻和实施素质教育，提高学生实验素质的正确教育思想。中学物理学生实验技能主要包括六个方面：一是掌握常用基本仪器的构造、原理和使用，能正确使用仪器进行观察、测量和读数；二是掌握中学有关实验的一般原理和实验方法；三是会正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确的结论；四是了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析；五是会写一般的实验报告；六是初步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。下面试从三个方面浅谈学生实验技能的培养。

一、学生实验技能培养的方法

　　1、加强学生对实验的理解。教师在做演示实验的时候，做到一边讲，一边做，并在黑板上画出实验草图，一边写下与实验有关的现象、结论，并分析原因。为了帮助学生理解演示实验，教师对实验现象的解释应注意科学性。在教学中，对每一个演示实验，教师都要认真加以分析，研究学生的实际情况，对实验做一些必要的讲解，介绍实验所需的一些必备知识，强调学生观察的注意事项及实验操作方面的规范要求，并适当启发学生对实验观察到的现象进行分析、思考。讲解既可以在实验前进行，也可以配合实验同时进行。实践表明，讲解的作用不仅限于弥补学生准备知识的不足，同时对学生认清物理现象的本质、达到演示实验的预期效果也有重要的作用。

　　学生在做分组实验时，应要求学生课前预习，在明确实验目的，掌握实验原理的基础上进行独立操作，以利于学生对实验的理解。

　　①在实验的准备阶段，学生在教师的指导下，明确实验目的要求，能根据实验意图制定实验方案，并通过想象"预演"实验的整个或部分过程。

　　②学生在教师的指导下，能正确地选择实验仪器，掌握各种仪器的精确度、量程及正确的使用方法。能自己设计方案，拟定实验步骤。在实验的过程中，学生能及时观察有关实验现象及变化，能及时记录实验所得的现象和数据。

　　③实验结束后，引导学生分析实验过程中所得的实验现象，对所得的数据加以处理，然后进行误差分析，找出产生实验误差的原因。这样既能使学生掌握正确的实验操作方法，又能培养学生创新思维能力，促进技能的形成和提高。通过教师的启发，引导学生把实验中所获得的新知识，通过总结和提高，纳入已有的物理知识体系，加深对物理现象的理解，丰富有关物理概念和规律。

　　2、加强学生对实验技能的掌握，注重培养学生的创新思维能力。

技能从心理学的角度可分为动作技能和心智技能。实验技能是属于动作技能；而心智技能是指借助于内部语言在头脑中进行的认知活动，它包括感知、记忆、想象、思维，但以抽象思维为其主要任务。在实验教学过程中，教师既要努力训练学生的动作技能，更要尽心尽力地加强学生心智技能的培养。所以教师在讲解实验时，首先要通过示范讲解，使学生形成正确的操作技能的视觉形象；其次要让学生模仿，做出正确的动作；第三，培养学生从依靠视觉控制过渡到动觉控制；第四，教师在引导学生总结操作技能的优缺点，提高操作技能的准确性、协调性、稳定性和灵活性。

　　对学生心智技能的培养，即创新思维能力的培养，教师在实验教学的过程中，应做到以下几点：

　　①注意培养学生思考的习惯和独立思考的能力，在每一实验的过程或终结，都应提出相关的、具有探索意义的设问，把思维引向深入。

　　②教师恰当地进行讲解和质疑，引导学生解决实验的途径、原理、方法和步骤，使学生克服盲目的尝试和猜测，培养学生的逻辑性和推理的严密性。

　　③变更实验条件，引导学生推测实验结果并通过验证，培养学生思维的广阔性和深刻性。

　　④在原有实验方案的基础上，鼓励学生设计实验的新方案，培养学生的创造性思维。

二、培养学生进行实验过程必须掌握的技能

１．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：力学实验中的支架滑轮的安装，牵引线的走向，斜面的架设等，有时要对一些仪器做机械调整或电气调整（对仪器的调零前面已介绍，这里略），电气调整如：使用气垫导轨前必须先调水平位置；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。这种技能的培养，从初中开始应先有示范，让学生模仿学习，然后逐步提高到由老师讲述方法及注意事项，由学生独立去安装、调整。

２．培养学生正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以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，要把握时机，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。读取数据和记录必须注意：①读数要及时，并马上记录；②要记录完整数据，按有效数字的方式记录；③数据的单位要正确。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，应对该数据补测。要指导学生按有效运算法去处理数据对实验结果进行适当分析讨论，如：讨论数据说明什么？与理论计算有何偏差？实验过程为何这样设计？实验结果的物理意义（结论）是什么？对一些成绩优良的学生，还可让他们设计某个达到相同目的的实验。对实验能力强的学生，许多深一层次的问题都可以在这里分析研究，从而加强了对学生思维能力的培养，有效地巩固知识，技能更加熟练。

３．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，要指导学生分析实验误差的原因，说明实验的误差主要有系统误差和偶然误差。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。改进实验的方法，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。又如精密测量同一单摆在不同摆角的周期值，可以发现周期与摆角有关。

４．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。

在批改实验报告时要注意学生思维的火花，如对某个问题的独特看法，对某项操作的有益建议，对实验的改进意见等，要给予鼓励，并要及时与之讨论，让师生都有所收获。这样做，既延伸了实验课的教学，使之与理论课的教学有了更深层次的交汇与渗透，又是提高学生动手技能的有效渠道。

５．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。要经常地对学生进行良好实验习惯的教育，以免损坏仪器及发生实验事故等。

三、培养学生实验技能的途径

１．实验课是培养学生实验技能的基本途径。认真上好实验课，既能帮助学生牢固地掌握物理知识，又能培养学生的实验技能，是训练和提高实验技能的基本途径。

实验课包括演示实验和分组实验。演示实验是学生使用仪器，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，这就需要发挥教师的主导作用。实验时，教师可先介绍实验目的、方法及注意事项，然后教师在台上做示范，学生在台下跟着教师做，这种方法对于初中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，养成良好的实验方法、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．尽可能将演示实验改为分组实验。如：阿基米德定律、牛顿第一定律等。

３．将验证性实验改为探讨性的实验。先让学生去研究、探索物理量之间的关系，后总结出物理规律。

４．开辟第二课堂。第二课堂既可完善、丰富、深化课堂知识，又可培养学生的实验技能。主要形式有：①指导学生进行课外实验；②组织参观活动；③举行操作实验竞赛；④组织课外兴趣小组；⑤举办物理科技晚会等。

５．实验考查。考查的形式有：①书面实验考试；②实物实验操作的考查。

总之，学生实验技能的培养需通过多方面的长期培养，但作为中学学生物理实验技能的培养，上述所论及的是最主要、最基本的。因此，抓好上述的技能培养是抓住矛盾的主要方面。