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高中物理實驗培養(yǎng)學(xué)生探究能力的實驗設(shè)計
中物理實驗培養(yǎng)學(xué)生探究能力的實驗設(shè)計
柳冠凡1，上官金絲2
（1.浙江省溫州中學(xué)；2.浙江省平陽中學(xué)）
摘 要：在新的教育理念的影響下，要培養(yǎng)學(xué)生的主體思維、注重動手實踐和鍛煉自身探究能力，用辨證的思想思考問題、提出問題，尤其在高中物理教學(xué)中運用物理實驗對學(xué)生的邏輯性和對科學(xué)的探索至關(guān)重要。
關(guān)鍵詞：高中物理；實驗；探究能力
以學(xué)生為主體的物理教學(xué)，旨在提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平，培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)的態(tài)度，形成一定的科學(xué)行為和習(xí)慣，以獲得對科學(xué)知識的認知和理解，這是科學(xué)素養(yǎng)的三個維度，也是探究性學(xué)習(xí)過程中要把握的方向。在高中物理學(xué)科教學(xué)中，實驗是關(guān)鍵基礎(chǔ)，通過對實驗的動手操作，可以培養(yǎng)學(xué)生的動手行為習(xí)慣，通過搭設(shè)物理相關(guān)實驗儀器、用物理的原則來驗證實驗結(jié)論，這無疑是最有效、最直接的鍛煉探究能力的方法。
一、高中物理實驗的重要意義
1.要重視物理實驗的實踐性作用。從探究的角度出發(fā)，教師要激發(fā)學(xué)生對物理試驗的興趣，只有在興趣的推動作用下，學(xué)生才會對有興趣的事物心生探索之念。因此，教師要以物理實驗形象化的情境來引發(fā)學(xué)生的想象思維，要針對部分學(xué)生實驗技能水平較弱的特點，加強實驗課時的安排，使實驗操作真正成為學(xué)生解決實際物理問題的手段和依托。
2.實驗課程的問題設(shè)計要注重實踐性。首先，物理實驗的設(shè)計要與學(xué)生的日常生活相聯(lián)系，從學(xué)生常見的現(xiàn)象和情境入手；其次，實驗設(shè)計要緊緊圍繞教學(xué)目的，實驗的設(shè)計要體現(xiàn)物理思想的精髓，引導(dǎo)學(xué)生用物理研究的方法和思路去思考問題。再次，實驗設(shè)計的問題導(dǎo)向不要太強，要讓學(xué)生主動思維，從實驗的過程中尋找問題、發(fā)現(xiàn)問題。例如，教師在引導(dǎo)學(xué)生探究運動加速度的概念之時，要讓學(xué)生在不同物體實驗的感覺上尋找與加速度有關(guān)的影響因素。這樣才能鍛煉學(xué)生的主動思維，尋找探究問題的奧妙與奇幻。
二、用問題探究的學(xué)習(xí)方法進行高中物理的具體實驗設(shè)計
案例1：《楞次定律》引入的簡單實驗
教師做一個神奇的魔術(shù)，在以下的實驗裝置中，A環(huán)是閉合的鋁環(huán)，B環(huán)是斷開的鋁環(huán)，用條形磁鐵的N極靠近A環(huán)或者是離開A環(huán)，會有什么現(xiàn)象？B環(huán)是否也會呈現(xiàn)同樣的運動？學(xué)生被神奇的現(xiàn)象所吸引，從而在大腦里產(chǎn)生疑問，對這種現(xiàn)象產(chǎn)生強烈的好奇，濃厚的興趣感和新鮮感會帶領(lǐng)學(xué)生快速地進入到探究楞次定律的學(xué)習(xí)當(dāng)中，便于教師進入教學(xué)環(huán)節(jié)。
案例2：驗證“機械能守恒定律”的實驗
擺設(shè)器材：帶鐵夾的鐵架臺、打點計時器、小車、有三個50g鉤碼的重物、紙帶和直尺。以驗證自由落體過程中動能和勢能的變化過程中機械能是否守恒。
先用紙帶穿過打點計時器，紙帶的一端連接小車，再自由釋放重物，在紙帶上則打出一系列的點，以出發(fā)點A為基準(zhǔn)，計算各點的瞬時速度，得知各點的動能；再用直尺量出各點到A的距離，即可得知勢能。
根據(jù)物理原理，因為1/2mv2＝mgh，所以只要驗證1/2v2＝gh，就可知兩邊是否相等。在這一實驗中，老師可以引導(dǎo)學(xué)生進一步探究：如果在計算各點的勢能時，不從出發(fā)點A開始測量，而是從前面任一個點開始測量距離，那么勢能又會出現(xiàn)什么樣的變化呢？
案例3：多用電表法測電阻
�。�1）引導(dǎo)學(xué)生用螺絲刀旋轉(zhuǎn)定位螺絲進行機械調(diào)零。這個過程要求學(xué)生注意動手能力的操作，并仔細觀察準(zhǔn)確度。
�。�2）把旋鈕撥至歐姆擋，使紅黑表筆短接，必須將多用表筆的指針處于零刻度。
�。�3）把選擇旋鈕置于歐姆擋“×100”，紅表筆接電阻一端，黑表筆點觸電阻另一端，根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)來選擇恰當(dāng)?shù)谋堵省?/p>
�。�4）把選擇旋鈕撥至恰當(dāng)倍率，等指針穩(wěn)定后再讀數(shù)。指導(dǎo)學(xué)生在這一讀數(shù)的學(xué)習(xí)中，要了解指針指示的數(shù)值乘以倍率的結(jié)果就是被測電阻的阻值。
�。�5）結(jié)束時，把表筆從插孔中拔出，要將選擇開關(guān)旋至“OFF”或者交流電壓最高擋。
在這個試驗中，不能用手觸碰表筆的金屬部分，以防觸電；另外，在測試過程中，不能帶電旋轉(zhuǎn)開關(guān)。這個實驗設(shè)計為了培養(yǎng)學(xué)生的細心觀察能力，老師在實驗設(shè)計的時候，首先要求學(xué)生必須將機械調(diào)零，才能進行實驗，要引導(dǎo)學(xué)生觀察指針的偏轉(zhuǎn)以計算電阻值。
以學(xué)生為主體的高中物理實驗過程，重在培養(yǎng)、提高學(xué)生對物理知識的興趣，增進學(xué)生對科學(xué)探究的欲望，使高中物理在激發(fā)學(xué)生主動性思維的基礎(chǔ)上得以實踐開發(fā)，從學(xué)生生活經(jīng)歷中熟悉和了解的現(xiàn)象入手，注重引導(dǎo)學(xué)生在物理實驗中仔細觀察和細心聆聽，用正確的科學(xué)態(tài)度把高中物理的抽象知識，用直觀、形象的、數(shù)據(jù)的物理實驗進行演示，教導(dǎo)學(xué)生掌握基本的測量方法和使用教學(xué)常用的儀器儀表，獲得準(zhǔn)確的科學(xué)信息，在探究實驗中改進薄弱環(huán)節(jié)，手腦并用，全面發(fā)展綜合素養(yǎng)。
參考文獻：
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�。�2］孟昭輝。中學(xué)物理教育理論與實踐研究［M］。高等教育出版社，2003.
［3］范良火。教師教學(xué)知識發(fā)展研究［M］。華東師范大學(xué)出版社，2003.
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