高中學生物理實驗能力研究

楊 雷

(廣州市花都區(qū)花東中學 510890)

一、研究背景

實驗能力是高考物理考核的五大能力之一，從每年高考得分統(tǒng)計結(jié)果看，實驗題得分情況并不理想，說明學生的物理實驗能力還待加強.究其原因是多方面的，但主要的原因還是我們平時對學生物理實驗能力缺乏研究.

本文的研究目的，一是通過對近年新課標高考物理實驗題進行分析研究，了解新課標高考對學生物理實驗能力的要求，二是對高中學生的物理實驗能力現(xiàn)狀開展調(diào)查,了解學生實驗能力的現(xiàn)狀和特點，分析目前影響中學生物理實驗能力鍛煉和培養(yǎng)的主要因素, 為培養(yǎng)學生的實驗能力提供一定的依據(jù).

二、物理實驗能力的含義和構(gòu)成

物理實驗能力包括智慧技能和動作技能兩種成分, 智慧技能、動作技能交互作用構(gòu)成實驗能力的整體.它是一種綜合能力的表現(xiàn)，從實驗設計到實驗實施中的操作和觀測, 再到實驗數(shù)據(jù)的分析和實驗報告的撰寫, 都是物理實驗能力的表現(xiàn).

三、新課標高考物理實驗題的特點

縱觀近年的新課標高考物理實驗試題，早已跳出單純的學生實驗范疇，從考查原理、步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析逐步過渡到要求考生用學過的實驗原理、方法解決新穎靈活的實驗問題，強化對考生創(chuàng)新能力的考查.下面以全國卷1卷為例分析近幾年新課標高考實驗題的特點.

2013年：22題實驗內(nèi)容是“測量物塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)”( 測量型)，能力考查：游標卡尺讀數(shù)、推導實驗結(jié)果表達式、區(qū)分實驗誤差類型；23題實驗內(nèi)容是“測量電表內(nèi)電池的電動勢和內(nèi)阻”( 測量型)，能力考查：多用電表的使用和讀數(shù)、根據(jù)測量數(shù)據(jù)完成實驗結(jié)果計算.

2014年：22題實驗內(nèi)容是“驗證牛頓第二定律”( 驗證型)，能力考查：對實驗結(jié)果的分析、誤差來源分析、改進方案研究；23題實驗內(nèi)容是“測量電源電動勢和內(nèi)阻”( 測量型)，能力考查：實驗公式的推導、電表讀數(shù)、利用圖像法處理實驗數(shù)據(jù).

2015年：22題實驗內(nèi)容是“測量玩具小車通過凹形橋最低點速度”(測量型)，能力考查：正確使用儀器測質(zhì)量、理解多次測量求平均值減小誤差的方法；23題實驗內(nèi)容是“改裝和校準毫安表”( 探究型)，能力考查：電阻串并聯(lián)知識、電表改裝校正原理.

由此可見，高考物理實驗試題“來源于教材而不拘泥于教材”，重視基本實驗、常規(guī)實驗，注重培養(yǎng)和提高學生的實驗能力和素質(zhì)，同時也希望通過考查一些簡單的設計性的實驗來鑒別學生獨立的解決新問題的能力和“遷移”能力.

四、學生物理實驗能力的現(xiàn)狀研究

為了了解高中各年級階段學生的物理實驗能力現(xiàn)狀，我們隨機抽取高一、高二、高三理科生各30名, 把學生按年級分成3組，分別采用三套不同的題目進行物理實驗測試，回收有效問卷共計90份.測試結(jié)果見下表.

實驗題目得分點(3分1個,滿分30分)平均分高一組A1探究三個共點力作用下物體的平衡1組裝器材,2F1的大小,3F2的大小,4F3的大小,5F1的方向,6F2的方向,7F3的方向,8力的圖示,9實驗結(jié)論,10儀器歸整15.9A2用打點計時器測量平均速度1接學生電源,2檢查打點計時器,3安裝紙帶,4及時啟閉電源,5紙帶操作,6確定計數(shù)點,7運動時間,8測量位移,9計算結(jié)果和有效數(shù)字10儀器歸整16.2A3測定勻變速直線運動的加速度1接學生電源,2檢查打點計時器,3安裝紙帶,4及時啟閉電源,5紙帶操作,6確定計數(shù)點,7運動時間,8測量位移,9計算結(jié)果和有效數(shù)字10儀器歸整16.2高二組B1測量滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)1調(diào)節(jié)天平平衡,2檢查彈簧測力計,3測滑塊質(zhì)量,4組裝器材,5正確操作,6彈簧測力計讀數(shù),7多次測量,8計算結(jié)果和有效數(shù)字,9實驗圖像,10儀器歸整15.6B2探究加速度a與合外力F的關(guān)系1接學生電源,2平衡摩擦力,3安裝紙帶,4及時啟閉電源,5紙帶操作,6確定計數(shù)點,7計算結(jié)果和有效數(shù)字,8實驗圖像,9實驗結(jié)論10儀器歸整17.4B3探究加速度a和質(zhì)量M的關(guān)系1接學生電源,2平衡摩擦力,3安裝紙帶,4及時啟閉電源,5紙帶操作,6確定計數(shù)點,7計算結(jié)果和有效數(shù)字,8實驗圖像,9實驗結(jié)論10儀器歸整17.7高三組C1練習使用多用電表1短接調(diào)零,2選R×10或R×100檔,3找出電阻,4找出二極管,5找電解電容,6正確測電阻,7正確測電阻,8正確測電阻,9找出二極管正、負極,10萬用表撥回安全位.15C2描繪小燈泡的伏安特性曲線1會用學生電源,2電路連接關(guān)系,3A表接法,4V表接法,5觀察燈泡電壓標志,6滑動變阻器滑端位置,7點接檢查,8正確操作,9描點法作圖,10儀器歸整.15.3C3測定電源的電動勢和內(nèi)阻1電路連接關(guān)系,2選A表量程,3選U表量程,4會用滑動變阻器,5讀電流I,6讀電壓U值,7U-I圖像,8求電動勢,9求內(nèi)阻,10歸整.16.8

結(jié)果分析：學生的平均成績16.23分在及格線18分以下，首先了說明學生的物理實驗能力普遍較差，再通過對比分析學生在每套題目的10個得分點上的實際得分差異，我們還發(fā)現(xiàn)學生在實驗測試中暴露出以下問題：

1.基本儀器使用方面:學生使用某種實驗儀器的熟練程度與使用該實驗儀器的頻率有關(guān).例如電流表、電壓表等儀器，學生初中就開始練習使用，所以比較熟練, 而對多用表、打點計時器等新接觸的儀器，學生操作起來就容易犯錯誤.

2.基本實驗方法方面:力學實驗平均得分比電學實驗高,而“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗要求滑動變阻器采用分壓式接法,學生基本上沒有掌握.

3.基本操作技能方面：學生處理實驗數(shù)據(jù)的能力較差，不會列表記錄實驗數(shù)據(jù),計算結(jié)果沒有按要求取有效數(shù)字；部分學生完全不會描點作圖.

4.實驗設計能力方面：“測量滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)”實驗原理非常簡單，然而由于該實驗不是教材的學生分組實驗，而是由演示實驗改編而成，許多學生竟然一時無從下手，說明學生的實驗設計能力比較差.

五、教學建議

1.從學校角度：一要轉(zhuǎn)變教育觀念，加大經(jīng)費投入.學校領導應樹立新觀念，在課程設置、經(jīng)費投入等方面充分考慮物理實驗教學的實際需要，及時補充、更新實驗室硬件設備.二要全面開放學校實驗室.學校應面向全體學生在規(guī)定的時間里開放實驗室，安排教師在實驗值班，指導學生設計方案，選取器材，組合裝置，開展不同層次的物理實驗活動.

2.從教師角度：一要轉(zhuǎn)變教學觀念，重視實驗教學.教師把物理實驗教學作為物理教學過程中的重要環(huán)節(jié)，培養(yǎng)和發(fā)展學生能力，把實驗教學的重心真正轉(zhuǎn)移到以實驗為基礎上來.二要適當增加一些探索性和設計性實驗, 把實驗過程作為一個問題解決的過程, 加強動作技能和智慧技能的綜合運用, 就可以促進實驗能力的全面發(fā)展.

[1]于海波等.物理實驗能力的認知分析及相應教學策略的探討[J].物理通報, 2000(5):33～35.