基于“多次”的學生物理實驗教學研究

吳偉

[摘要]物理實驗是物理學的基石，教學應該從實驗出發(fā)，在實驗中反復，并讓學生實驗中分析和思考。在具體的實驗教學中，學生要擺脫裝樣子、假體驗的形式主義思想束縛，一次操作不能理解相關內容，就重復多次，直到真正理解相關物理知識，并逐漸培養(yǎng)學生科學規(guī)范的研究意識和能力。文章結合《質量的測量》教學對學生在物理實驗教學中“多次（或重復）”進行分析探討。

[關鍵詞]多次實驗;學生實驗;實驗報告

[中圖分類號]G633.7

[文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（ 2020）35-0052-03

物理定律和物理理論都是以科學實驗為依據，而又被進一步的科學實驗所證實的。從本質上講，物理學是一門實驗科學，物理教學應該從學生的親身感受出發(fā)，讓學生親自動手操作，并在多次反復操作中培養(yǎng)學生的技能。在具體教學中，教師可讓學生通過多次實驗操作，加深對相關理論知識的理解與掌握，提升解決實際問題的能力。下面以《質量的測量》教學為例進行分析說明。

在《質量的測量》教學中，首先，教師要借助學前任務引導學生多次感受不同物體的質量，對比多種測量質量的工具;然后通過多次使用天平測量物體的質量，掌握正確的實驗操作方法，學會書寫實驗報告;最后在多種測量工具的使用和新問題的引領下進行更深入的實驗探究。通過“多次”實驗，提高學生的科學思維能力和探究能力。在具體教學中，教師應注意以下幾個方面。

一、創(chuàng)設多次實驗機會，讓學生多體驗、多感受

1.因地制宣地為學生創(chuàng)設多種機會，讓學生在生活中感受和測量物體的質量

質量的測量與我們的生活息息相關。一方面，我們要創(chuàng)設任務引導學生親身感受多種不同質量的大小差異，建立生活常識，積累學前經驗;另一方面，我們要創(chuàng)造條件給予學生多次利用多種測量工具進行測量的機會。物理學習只有走向學生的生活和生活經驗，才能有蓬勃的生命力。

教學環(huán)節(jié)1：完成前置學習任務，多次感受物體的質量，嘗試使用多種測量質量的工具。

任務1：觀察、記錄并感受生活中各種物體的質量大?。ㄈ缫黄幤?、一塊巧克力、一桶奶粉、一瓶醬菜、一袋大米等）。

任務2：嘗試使用各種測量質量的工具（到超市、菜場等場所，實地稱量一斤番茄、一只母雞、一筐蘋果的質量）。

任務3：利用學校體育室的體重秤，稱量其他同學的質量，并抱起他們感受質量大小的差異。

教學，以學生的親身感受及實際測量的物體質量大小為出發(fā)點，并通過創(chuàng)設前置學習任務，使物理學習與學生的生活緊密相聯(lián)。通過前置學習任務，學生將對各種物體質量大小的直接感受轉化為自己的學前經驗;同時，結合在菜場、超市、批發(fā)市場等多地的考察，讓學生接觸到多種測量質量的工具，如電子秤、磅秤、體重秤以及桿秤等，學生通過使用這些測量工具，了解這些測量工具的使用方法、測量量程等。

教學環(huán)節(jié)9：掌握多種測量質量工具的使用方法。

為了讓學生在遇到問題或有想法時可以隨時進行研究，一方面，我們在教室中放置天平和砝碼，這樣學生隨時可以進行多次測量;另一方面，實驗室一直是開放的，相關的實驗器材，如案秤、磅秤、電子秤、桿秤和天平等都會保留一個階段，便于學生隨時研究各種工具的使用方法，探尋它們的異同和測量原理。

2.由閱讀說明書到實驗操作，再在實驗中閱讀，熟練掌握使用天平測量的技能

教學環(huán)節(jié)2：出示任務，促使學生主動完成任務。

任務1：閱讀天平使用說明書（結構、使用方法和注意事項）。

任務2：測量一支2B鉛筆的質量。

任務3：測量50克水的質量。

會閱讀說明書是非常重要的一項基本能力。生活中會遇到很多新產品，如何使用測量工具？只有靠反復閱讀說明書和不斷地嘗試操作。提供的測量任務并不困難，主要是促使學生掌握天平的使用方法;當然，“紙上得來終覺淺”，真正掌握使用方法需要在使用中反復閱讀和嘗試。

課堂教學觀察：學生經過3-5分鐘的閱讀后，開始操作實驗。出現(xiàn)的問題主要有：第一，大部分學生會直接用手加減砝碼;第二，個別學生將水直接倒在托盤內進行測量;第三，有些學生沒有將游碼歸零，始終無法調節(jié)天平平衡;第四，部分學生放置待測物體與砝碼的位置不對;第五，學生不會讀取游碼，不了解分度值或不了解該讀游碼左邊界還是右邊界。當然，出現(xiàn)這些問題很正常，只要是實驗肯定會有失誤或失敗，所以對學生要有“容錯”心。解決這些問題的方法一方面通過教師的實時操作指導解惑，另一方面則是指導學生回看說明書和擺弄實驗器材，分析問題所在。比如移動游碼到初始位置，就可以知道游碼讀的是左邊界對齊的刻度線。因此，只有在實踐中閱讀、在閱讀中實踐才真正有效。

3.為學生創(chuàng)設更多機會，讓學生多次操作，使學生真正掌握使用天平的方法

教學環(huán)節(jié)5：學生在實驗報告的基礎上至少再成功完成一次實驗操作。

儀器的使用肯定不能淺嘗輒止，需要經常使用，至少要完成一次成功的操作。在教學中，需要摒棄不求甚解的學生實驗，更要避免為解題而走過場的學生實驗。通過調查了解，很多學生只接觸過一次實驗器材，而且大多數(shù)實驗并沒有成功完成，更多的是解實驗操作題。雖然實驗題目的訓練會對實驗進行深化，但是一方面，初中生在學習過程中的思維活動，大多屬于以生動的自然現(xiàn)象和直觀實驗為依據的形象思維，沒有實驗操作的物理學習會讓學生喪失學習興趣;另一方面，有些意料之外的問題卻在實驗操作中使人寸步難行，第一次接觸或是沒有接觸過天平的學生提出天平不能左右擺動，其實他們是不知道天平是有防振橡膠圈的;再比如，在一節(jié)公開課中，學生連對了整個電路，但卻將導線的夾子夾在了電表接線柱的塑料殼上。

二、指導學生完成實驗報告，并適時交流、展示，提升學生的成就感

1.嘗試完成實驗報告，真正掌握科學探究能力

撰寫實驗報告可引導學生厘清實驗思路，理解實驗原理，掌握實驗要領，提升實驗能力，在學生完成實驗后，有必要引導學生完成實驗報告。

教學環(huán)節(jié)3：完成用天平測量物體質量的實驗報告書。

沒有實驗報告的學生實驗是沒有靈魂的，缺乏科學性，學生實驗會淪為簡單的實驗體驗。實驗報告一般由實驗目的、實驗器材、實驗原理、實驗步驟、數(shù)據記錄及數(shù)據分析和結論等組成。通過完成一次實驗報告，學生才知道我要做什么，該怎么做，怎樣做才能更準確，最后結論是什么。這樣科學探究能力才能得到真正的提高，所以要改變學生不愿意寫，教師不舍得花費時間寫的現(xiàn)狀。

2.交流和展示，提升實驗的成就感

教學環(huán)節(jié)4與7：由一組學生展示交流實驗報告和實驗操作。

交流與分享實驗報告，既有助于學生取長補短，又有助于薄弱學生快速掌握實驗方法和技能。展示環(huán)節(jié)：一位學生負責步驟的講解，另一位學生負責操作演示，而教師提供恰當?shù)闹笇?，比如教師提供將游碼沒有歸零且歸零后指針偏右的天平的情境，讓學生展示;在測量環(huán)節(jié)中，要特別放大放緩學生加減砝碼的操作和讀數(shù)方法。通過這種方式，使所有學生得以正確修改實驗報告，在下一次操作中能正確使用天平。

三、創(chuàng)設新問題，引領多次實驗，使學生的科學探究能力螺旋式上升

1.通過更多更深入的多次探究實驗引發(fā)深層思考

教學環(huán)節(jié)6：出示新問題，完成更深層次的實驗任務。

任務：用天平測量一枚回形針的質量;用天平測量5L食用油的質量。

多次重復性實驗只能達到熟練掌握操作技能的目的，而要提升學生的科學探究能力，就應該提出深層次的問題，多次進行更深入的實驗探究，達到發(fā)展探究能力的目的。在新任務中，測量一枚回形針的質量，可在基于天平正確使用的基礎上提高學生兩方面能力：第一，掌握測量質量過小物體的方法;第二，合理設計表格處理數(shù)據，培養(yǎng)分析和減小實驗誤差的能力。通常選擇測量50枚、100枚、120枚等多測幾次的方法來減小實驗誤差。在測量5L食用油的實驗中，鼓勵學生思考，讓學生通過測量50 mL食用油，推算出SL食用油的質量，再通過測量50 mL、100 mL、120 mL食用油的質量，這種多測幾次的方法可使測量更準確。教學時應引導學生思考這種測量方法的數(shù)據支持，進一步研究不同體積對應的質量關系，利用圖像、數(shù)據引發(fā)深層次思考，為密度的學習做好鋪墊。通過這樣的實驗，既能讓學生掌握了正確的操作方法，還能讓學生在實驗中利用食用油質量的測量發(fā)現(xiàn)物質的物理屬性——密度，這就達到了多次探究的更深層目的。

雖然大量的教學時間用在了學生實驗中，但學生熟練掌握了操作技能，明白了實驗目的和原理，對實驗誤差分析思考到位，實驗的數(shù)據記錄和表格設計能力得到提高，這是刷題所不能達到的。

2.通過多種測量工具的多次使用，引導學生進一步探究其工作原理

教學環(huán)節(jié)8：舉一反三，使用多種測量工具進行測量。

任務1：仔細閱讀案秤說明書，通過案秤測量較大質量的物體，并測量案秤槽碼（砝碼）的真實質量。

任務2：使用磅秤、桿秤、電子秤、天平進行測量。

如果只是學會天平的使用方法，將會讓物理學離學生的生活越來越遠，所以我們應該借助天平的使用，舉一反三，嘗試使用案秤、磅秤及電子秤等多種生活中常用的測量工具。天平的學習過程讓學生掌握了閱讀和操作方法，而案秤的使用操作無疑進一步加深了學生的這種學習遷移能力。通過實驗室案秤的使用，學生會發(fā)現(xiàn)案秤的測量方法和天平的測量方法是相似的，也有槽碼、游碼、平衡螺母等，讀數(shù)的方法也是一樣的，只是測量的量程更大，可以用來測量質量較大的物體。但是測量槽碼真實質量又引發(fā)了學生的認知沖突。從案秤和天平的相似處走向了不同處，引導學生進一步思考、探究它們的測量原理。再經過實驗室常備的磅秤和桿秤的使用，讓學生在學會測量質量本領的同時，也引發(fā)了學生對測量原理的探究和思考。在這樣多次使用多種測量工具中，讓物理學更貼近生活，讓學生真正掌握技能、發(fā)展科學思維和科學探究能力。

相信這樣的多次重復、多種測量工具使用、多次深入的實驗探究對學生以后的學習有深遠的影響。

[參考文獻]

[1]南京師范大學普通物理實驗室.普通物理實驗教程[Ml.南京：南京師范大學出版社，1997.

[2]施良方，崔允郭.教學理論：課堂教學的原理、策略與研究[M].上海：華東師范大學出版社，2001.

（責任編輯 易志毅）