課外物理實驗設計
課外物理實驗設計
物理學是研究自然界中各種物理現象的規律和物質結構的科學，是一門以實驗為基礎的科學。一切物理知識，包括物理概念、規律、理論等，都是建立在實驗的基礎上的。因此，培養學生的實驗操作能力，掌握物理學的研究方法，養成實事求是的科學態度，將有利于學生將來學好物理。這是我們當前實施素質教育，提高學生實驗素質的一個重要方面。下面我就談一下初中物理實驗教學中一些不成熟的看法，還請大家批評指正。
初中物理實驗課首先要教會學生如何使用各種基本儀器，這是學好物理實驗的基礎。初中物理的基本儀器有：直尺、量筒、游標卡尺、千分尺、秒表、天平、溫度計、彈簧測力計、壓力計、氣壓計、密度計、滑輪、凸透鏡、凹透鏡、電流表、電壓表、滑動電阻、電阻箱等。物理教學大綱要求“學會正確地使用儀器進行觀察、測量和讀數”。學生應了解這些儀器的構造、原理、用途，掌握儀器的范圍、使用方法和規律，從而熟練正確地讀出儀器。在介紹這些基本儀器的使用方法時，應把握各種基本測量儀器的共性和個性，以作指導：
1. 各種基本測量儀器都有一定的量程，要求學生在使用各種基本儀器前，了解其量程，并能判斷被測對象的情況網校頭條，選擇合適的量程，避免超出量程而損壞儀器。
2、使用測量儀器前，通常要“校準零位”，否則測量的數據誤差較大，不準確。因此，在教學過程中，學生在使用基本測量儀器前，一定要養成“校準零位”的習慣。
3、能正確讀數。要讓學生掌握讀數的一般方法，關鍵是能讀出儀器的最小刻度值，并能根據最小刻度估算出一位有效數字。同時，還要學會正確的讀數姿勢。例如：用量筒讀數時，視線要與液面保持水平，不能上下看。如果是凹的液面，就讀凹的部分，如果是凸的液面，就讀凸的部分。
4、根據儀器的構造原理掌握其特點。例如滑動變阻器是通過改變接入電路的電阻絲長度來改變電流的，因此接線時應遵循“一上一下”的原則，同時接上下方或上方的兩個接線端子，都不能改變電流。天平是依據杠桿的平衡條件制作的，因此在使用前和稱量時，必須使杠桿保持平衡，同時要嚴格保護好葉片，學生必須了解保護葉片的重要性，才能自覺遵守使用方法和規則。溫度計是利用液體的熱脹冷縮特性制作的，因此根據熱平衡原理，測量液體時，溫度計不能離開被測液體，必須在溫度計內液柱穩定時讀數。這樣，??結合各種儀器的共性和個性來學習、記憶，可以達到“事半功倍”的效果。
其次，實驗過程中的實際操作能力是整個實驗成功的關鍵，所以培養學生的操作能力是物理實驗教學中至關重要的一環。那么實驗教學中應該培養學生什么樣的操作能力呢？
1、培養學生根據實驗原理設計實驗、實驗方法的能力。首先要求學生明確每個實驗的目的和原理，根據實驗原理設計實驗，包括用什么物理定律、公式、原理圖，選用什么設備等，還要搞清楚已知量有哪些，要測量什么，然后選擇所需的儀器和實驗條件，再設計實驗步驟，畫出記錄表。其次培養學生正確調整和安裝儀器儀表的能力，如：做電工實驗時，要按電路圖連接電路，連接導線時要斷開開關，電路要分為干線和支線，從電源端開始，順著干線依次進行，再是支線。導線最好用幾種顏色，干線和支線用一種顏色。在接線端子上連接導線時，導線要按順時針方向繞制。電路接好后要檢查、摸一下，確認無誤后才能通電。 這種能力的培養首先要通過示范，讓學生模仿、學習，然后逐漸提高到由老師講解方法和注意事項初中物理課外小實驗，學生自主安裝、調試、連接。
2、培養學生正確記錄實驗數據、進行數據計算分析、得出正確結論的能力。這是實驗成功的關鍵。培養學生這方面的能力，要求學生集中注意力，相互配合，按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數據。有些實驗要求測量或操作時動作要迅速，要把握時機。例如，測量溫度時，應在溫度計內液柱穩定時讀數；電測量時，應在開關閉合、調節滑動變阻器時，讀取電流表、電壓表的讀數，否則，讀數會受到電阻器長時間發熱的影響。要按實驗的順序測量和記錄所要測量的物理量。一般要求學生在實驗前設計表格。表格設計要求是：能記錄直接測量的物理量，能填入計算的中間數據和最終數據等。數據記錄要完整。 例如，用尺子測量物體的長度，記錄的結果應有準確值、估算值和計量單位。在分析處理數據時，如發現不合理的數據，應重新測量數據。應指導學生按照有效的操作規則處理數據，對實驗結果進行適當的分析和討論，如：數據說明了什么？與理論計算的偏差是什么？實驗結果的物理意義（結論）是什么？
3.學生應理解誤差的概念，學會初步的誤差計算與分析。指導學生分析實驗誤差產生的原因，講解實驗中的誤差主要有系統誤差和偶然誤差。系統誤差主要是由于儀器本身的缺陷、實驗原理和裝置不完善等引起的，如：風吹引起天平的誤差；儀表指針沒有對準零刻度等。減少系統誤差的方法是校準儀器或改進實驗方法。偶然誤差是在實驗條件不變的情況下，對某一物理量進行重復測量時，由于各種偶然因素而引起的誤差。減少偶然誤差的方法是取多次測量的平均值，以平均值作為最終結果。
4、教會學生完成實驗報告的能力。實驗結束后，學生要根據原始記錄和實驗過程中的經歷，撰寫實驗報告。實驗報告的內容主要包括：實驗的名稱、目的、設備、原理、方法和步驟、實驗數據、數據計算與處理、實驗結論及誤差分析等。這是一項非常重要的技能。對實驗報告的寫法和格式要有嚴格的要求，寫的時候層次要清晰，語言要通順，文字要簡明正確，圖文并茂。要總結實驗成功的經驗或實驗失敗的原因，以便學生在以后進行科學實驗時，能寫出自己的實際成果。在批改實驗報告時，要注意學生思維的火花，比如對某一問題的獨特見解，對某一操作的有益建議，對改進實驗的建議等。要及時鼓勵和討論，讓師生雙方都有所得。
5. 養成良好的實驗習慣，包括愛護儀器、遵守安全操作規程、尊重實驗事實等。例如，電學實驗結束后，應先將儀器調整到最安全狀態，再切斷電源，拆除連接線，整理儀器和線路。應定期對學生進行良好的實驗習慣教育，避免損壞儀器和發生實驗事故。
第三，在平時教學中，要積極創造學生獨立進行實驗的機會，調動學生學習的主動性，激發學生的學習積極性。在實驗課上，要盡量把演示實驗改為小組實驗，在小組實驗中初中物理課外小實驗，學生的活動是多方面的，既有思考，又有操作，是提高學生能力的良好機會，在教師的逐步指導下，學生會養成良好的實驗方法和實驗素養。在初中物理教學中，可將以下實驗改為小組實驗：探究與弦樂器音色有關的因素的實驗；探究與蒸發速度有關的因素的實驗；探究與滑動摩擦力大小有關的因素的實驗；探究與液體內部壓力有關的因素的實驗；探究與壓力作用有關的因素的實驗；探究與動能和重力勢能大小有關的因素的實驗；探究串并聯電路電流電壓規律的實驗；測定滑輪機械效率的實驗； 實驗，測定小燈泡的實際功率等。課外要積極開辟第二課堂，既能完善、豐富、深化課堂知識，又能培養學生的實驗技能，激發學生的學習積極性。主要形式有：①指導學生進行課外實驗；②組織參觀；③舉辦操作性實驗競賽；④組織課外興趣小組；⑤開展小發明、小制作競賽等。
總之，在“新課改”的現狀下，物理專業學生實驗能力的培養尤為重要，必須引起學校和教師的重視。本文只是談一些粗淺的經驗，難免有偏差之處，如有不妥之處，還請大家批評指正。
編輯
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