細化實驗教學目標 規(guī)范實驗操作指導

馮新中

(廣州市番禺區(qū)石樓鎮(zhèn)第二中學 廣東 廣州 511447)

何志強

(廣州市番禺區(qū)教育局教研室 廣東 廣州 511400)

物理實驗教學有利于激發(fā)學生的學習興趣，有利于學生形成概念，總結規(guī)律，獲得物理知識.同時，也有利于培養(yǎng)學生觀察能力、思維能力和分析問題、解決問題的能力；獲得實驗技能，培養(yǎng)學生實事求是，嚴肅認真,一絲不茍的科學態(tài)度.學生分組實驗是培養(yǎng)學生實驗能力最直接、最重要的手段.只有學生獨立使用儀器，親自動手操作，實驗能力才能得到培養(yǎng)和提高.初中學生，特別是剛接觸物理實驗的初二學生，上分組實驗課時，除了滿懷好奇心外，腦子基本上一片空白，多停留在“玩實驗”的階段，較難適應教學要求.經(jīng)過多年實踐探索，筆者總結出一套指導學生分組實驗的做法，收到了較好的效果.

1 初中物理實驗教學目標的分類及要求

實驗教學目標對實驗教學起到導向、反饋和調(diào)節(jié)作用，是判斷教學是否有效的直接依據(jù)[1].當前教師容易誤把教育的目的當作教學的目標，導致一堂物理實驗課的任務也要寫上“培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)”“培養(yǎng)學生探究科學的精神”等對得不明、錯得不白的語言，或者說是正確的廢話，對實際的課堂教學沒有管理或評價的價值，也就沒有具體的指導意義.

針對當前課堂教學目標敘寫的混亂，結合初中物理實驗的特點，筆者認為，首先要明確對學生實驗能力的具體要求，才能搞好學生實驗教學.教材的實驗目的，往往是概括性、總體性的要求.因此，針對不同類型的實驗，分別提出了具體的教學目標.

1.1 使用物理儀器

該類別的實驗主要有“用刻度尺測量物體長度”“用溫度計測量水的溫度”“用天平稱固體和液體的質(zhì)量”“用彈簧測力計測力”“用電流表測電流”“用電壓表測電壓”等等.

教學目標：

(1)知道儀器的用途、主要構造及各部件的作用.

(2)會放置儀器于適當位置以便于觀察和讀數(shù).

(3)會觀察儀器的量程，知道每大格和每小格在不同量程中所表示的數(shù)值.

(4)會正確讀出儀器的示數(shù).

(5)能夠排除儀器的簡單故障，并了解產(chǎn)生故障的原因.

1.2 觀察物理現(xiàn)象

該類別的實驗主要有“觀察水的沸騰現(xiàn)象”“觀察凸透鏡所成的像”等等.

教學目標：

(1)知道實驗中要觀察的對象及基本現(xiàn)象.

(2)會放置儀器于適當位置以便于觀察.

(3)會用適當?shù)恼Z言描述出不同實驗條件時所觀察到的物理現(xiàn)象.

(4)能夠對觀察到的現(xiàn)象，運用所學的物理知識進行正確地判斷和分析.

1.3 測量物理量

該類別的實驗主要有“測平均速度”“用天平和量筒測固體和液體的密度”“測滑輪組的機械效率”“用電壓表和電流表測電阻”“測定小燈泡的功率”.

教學目標：

(1)知道物理量的測量原理、方法及步驟.

(2)能正確選擇測量儀器，并按照實驗要求正確地調(diào)試和操作.

(3)能獨立地設計實驗表格，認真無誤地記錄實驗數(shù)據(jù).

(4)能夠對測量的結果進行分析，了解影響測量結果準確性的因素.

1. 4 探索物理規(guī)律

該類別的實驗主要有“探究光反射時的規(guī)律”“探究平面鏡成像的特點”“探究凸透鏡成像的規(guī)律”“研究液體的壓強”“研究杠桿的平衡條件”“探究串、并聯(lián)電路的電流規(guī)律”“研究電磁鐵”等等.

教學目標：

(1)會設計實驗步驟，會選擇實驗儀器，并會用不同的方法進行實驗.

(2)會通過觀察、分析、計算得出結論，并用來解釋其他有關簡單的問題.

(3)會對實驗結果進行分析，找出在教材范圍內(nèi)影響測量結果準確性的因素.

(4)能根據(jù)要求，寫出完整的實驗報告.

每個實驗的各方面作用當然不是孤立無關的，而是相互聯(lián)系的.只不過某個作用方面更明顯一些.從整體上說，實驗應達到上述的各項目標.

案例1：“用電流表測電流”

教材實驗目的只提了“練習使用電流表測電路中的電流”.

我們將目標具體為：

(1)知道電流表要放在穩(wěn)固的水平桌面上，便于觀察和讀數(shù)；

(2)了解它的量程和使用的接線柱，每大格和每小格在各量程里所表示的電流值；

(3)在教師的指導下正確調(diào)零；

(4)會依據(jù)計算或估計選用最佳量程；

(5)會把電流表串聯(lián)接在電路中，知道電流從“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出.不能把電流表的兩個接線柱直接接在電源的兩極上.

(6)知道讀數(shù)時，視線正對指針的刻度線讀數(shù).

2 規(guī)范實驗操作指導

2.1 規(guī)范實驗步驟

實驗步驟是學生實驗的指南，對剛接觸物理實驗的初中學生，必須循序漸進，步驟要一步一步落實到能操作的層面上，才能順利完成實驗，才能逐漸領會按這樣的步驟操作的原因.

案例2：“探究水的沸騰”

教材步驟中除有一句“用酒精燈給水加熱至沸騰.當水溫接近90℃時每隔1 min記錄一次溫度”外，要觀察的具體內(nèi)容有哪些，教材中沒有明確指出.我們將觀察的內(nèi)容具體為：

(1) 觀察氣泡

1)水溫多高時，在燒杯里哪個部位最先有氣泡生成？

2)生成的氣泡在加熱中體積有何變化？

3)水溫大約多高時，水中才有氣泡上升？

4)氣泡在水中上升過程體積有何變化？

5)水劇烈沸騰時，水中氣泡的數(shù)量、上升的速度和體積等，跟水在接近或開始沸騰時有何不同？

(2)觀察水面

1)開始加熱時，杯中水面呈什么形狀？

2)水中有氣泡上升時,水面形狀有何變化？

3)水在劇烈沸騰時,水面形狀有何特征？

(3)觀察聲音

1)水溫大約多高時,能聽到杯里發(fā)出響聲？

2)水溫大約多高時,聽到的聲音最大？

3)水在劇烈沸騰時,聲音有何變化？

在“探究水的沸騰”的實驗中，教師和學生往往都把關注點放在了記錄和繪制“水的沸騰曲線”上，而對實驗中出現(xiàn)的物理現(xiàn)象較少關注.事實上，該實驗是一個培養(yǎng)學生觀察能力和分析能力的極好素材.實驗中為什么要提出“觀察氣泡、觀察水面、觀察聲音”，造成氣泡、水面、聲音在加熱過程中發(fā)生變化的原因是什么？這樣，可使學生將熱膨脹、熱傳遞、汽化、液化等知識有機地運用起來，對所觀察的現(xiàn)象進行思考、分析、歸納，達到“手、眼、腦”并用，逐步提高學生的觀察能力和分析能力.

2.2 重視實驗過程的設疑引導

教師要設計有效的科學探究活動，不僅幫助學生知道物理知識，更重要的是學生能夠運用觀察、推理、解釋資料等科學探究的基本技能解決問題[2].

案例3：“探究平面鏡成像的特點”

(1)教材的結構

1)提出問題——平面鏡成像時，像的位置、大小跟物體的位置、大小有什么關系？

2)設計實驗——在桌面上鋪一張大紙，紙上豎立一塊玻璃板，作為平面鏡……

3)記錄數(shù)據(jù)見表1.

表1 探究平面鏡成像的特點實驗數(shù)據(jù)記錄表

4)分析論證.

(2)教學實踐中發(fā)現(xiàn)的問題

在“探究平面鏡成像的特點”的實驗中，教師和學生往往都把關注點放在了記錄數(shù)據(jù)和得出平面鏡成像“等大、等距”的結論上.實際上，學生按教材的指引順利完成實驗，得出正確的結論并不難,難的是如何真正做好并理解這個實驗.

(3)我們的實踐

引導學生思考并弄明白下面兩個問題：

1)本實驗為什么要用玻璃板代替平面鏡？這是本實驗設計最精華的地方，亦是本實驗最核心的問題.后面的所有操作都是建立在這個基礎上的，若學生不明白這點，就算他順利完成了此實驗，也只是操作技能得到了訓練，學生的實驗綜合能力不會有多大的提高.

2)本實驗為什么要用兩支相同的蠟燭，即用一支蠟燭去“承接”另一支蠟燭的像？這里又衍生出兩個新問題，一是平面鏡成的像是虛像，虛像能“承接”嗎？二是為什么不用光屏(或白紙)去“承接”蠟燭的像？

要回答問題1)，又要學生回到“用玻璃板代替平面鏡”的問題，因為玻璃板是透明的，可以看到玻璃板后的物體，可以使玻璃板后的物體與其他物體通過玻璃板成的像“重合”；而平面鏡是不透明的，不可能看到鏡后的物體，因而做不到物、像“重合”.

對問題2)，理論上本實驗可以用白紙去“承接”蠟燭的像，它只起定位的作用.而用一支蠟燭去“承接”另一支蠟燭的像，好處是除了能定位外，還可以比較物、像的大小.如果不用比較大小，用手指代替蠟燭可能更方便.

學生只有明白了這兩個問題，才真正懂得了本實驗為何要這樣來設計，才能把學到的物理知識轉化為解決實際問題的能力.但課堂教學的現(xiàn)象是，不論教師還是學生往往都把獲得實驗結論作為最大的目標，甚至是唯一目標，而忽略了實驗過程學生思維的碰撞，這樣獲得的結論也難以真正理解和鞏固.

2010年廣州市中考物理第24題，是當年得分最低的一道題.如圖1(題略)，這是一道平面鏡成像的實驗題，或者說，就是一個放大版的“探究平面鏡成像的特點”的實驗裝置圖，只是小明代替了蠟燭.本題得分低，恰好說明大部分學生未曾弄懂上面的兩個問題.即不會把玻璃屏蔽門跟平面鏡聯(lián)系起來，亦不會把廣告牌跟光屏聯(lián)系起來，亦就是不會把學到的物理知識轉化為解決實際問題的能力.

圖1

從教學角度來講，教學的重要目的之一，就是使學生理解和掌握正確的結論.但是，如果不經(jīng)過學生一系列的質(zhì)疑、判斷、比較、選擇，以及相應的分析、綜合、概括等認識活動；如果沒有多樣化的思維過程和認知方式，沒有多種觀點的碰撞、爭論和比較，結論就難以獲得，也難以真正理解和鞏固.更重要的是，沒有以多樣性、豐富性為前提的教學過程，學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維就不可能培養(yǎng)起來[3].基于此，新課標明確指出“使獲得基礎知識和基本技能的過程同時成為學會學習和形成正確價值觀的過程”.“同時”就是強調(diào)了“結論”(知識與技能)和“過程”(過程與方法、情感態(tài)度與價值觀)的辯證關系，情感、態(tài)度、價值觀的形成和發(fā)展離不開基礎知識和基本技能的學習過程，兩者是密切聯(lián)系的有機整體.

3 有關的思考

“明確目標，規(guī)范指導”，是搞好初中物理實驗的兩個關鍵之處.“先模仿，再創(chuàng)新”，將各個實驗的目標和步驟都具體化，是希望在實際操作中，能做到面向全體學生，促進每位學生的發(fā)展，對學習能力欠缺的學生也能達到教學大綱的要求.同時，我們也注意到對所有學生統(tǒng)一要求，一個班的學生同一時間用同一種方法做同一個實驗，有礙于優(yōu)秀生個性和特長的發(fā)展.因此，在教學過程中，我們對優(yōu)秀生除了上述要求外，還鼓勵他們向更廣、更深的學習目標進軍.做法主要有兩個.

3．1 知其然更要知其所以然

例如，在“觀察水的沸騰現(xiàn)象”實驗中，為什么要提出“觀察氣泡、觀察水面、觀察聲音”，造成氣泡、水面、聲音在加熱過程中發(fā)生變化的原因是什么？這樣可使學生將膨脹、熱傳遞、汽化、液化等知識有機地運用起來，對所觀察的現(xiàn)象進行思考、分析、歸納，達到“手、眼、腦”并用，逐步提高學生的觀察能力和思維分析能力.

3．2 舉一反三 融會貫通

例如，在“伏安法測電阻”實驗中，若只有定值電阻和電流表(或電壓表)及待測電阻、導線、電源等，有沒有辦法測待測電阻的阻值？引導學生根據(jù)實驗原理和儀器，提出實驗方法、實驗步驟，設計實驗表格、數(shù)據(jù)處理、實驗誤差分析等.使學生始終能積極主動地進行實驗，從而，更有效地掌握實驗技能，提高實驗能力.

參考文獻

1 張軍朋.中學物理實驗教學目標的分類、測量與評價初探.課程· 教材· 教法,1996(01)

2 查有梁. 物理教學論.南寧：廣西教育出版社, 1996.12

3 田世昆， 胡衛(wèi).物理思維論.南寧： 廣西教育出版社,1996.12