科学观察实验能力的培养 以实验为载体，培养学生的能力

　　【中图分类号】G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】（2011）02-0032-02　　物理学是一门以实验为基础的自然科学。实验教学既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段。在教学中以实验为载体，通过实验为学生理解物理知识提供事实根据，使学生对物理现象获得鲜明生动、印象深刻的认识，有助于培养学生的认识能力、观察能力、操作能力、想象能力、抽象思维能力、探究能力和创造能力等多种能力。在十多年的物理教学实践中，我充分发挥实验的功能，对培养学生的能力收到良好的效果。
　　1 以实验为载体，培养学生认识能力
　　在物理教学过程中要使学生建立物理概念和认识物理规律，必须以一定的感性认识为前提。而这种感性认识，可以来源于学生的生活，也可以来源于实验提供的物理事实。而通常从生活中得到的感性材料多来自复杂的运动形态，既有本质的信息，也有大量非本质的信息，将本质的与非本质的因素交融在一起，对学生建立概念和认识规律会产生很大的困难。因此，作为一名物理教师，应该不遗余力地借助实验展现多彩的物理现象和活生生的物理情景，为学生提供丰富的纯化的感性经验。
　　例如，在学磁场概念时，由于磁场是看不见、摸不着的，如果学生只通过生活体会，则很难建立磁场的概念。如果我们借助实验教学，用碎铁屑（被磁化的许多小磁针）演示一下磁感线，就把看不见、摸不着的磁场，形象地表现了出来。又如，在学习大气压强时，虽然我们生活在大气海洋的最底层，却感受不到大气压强的存在。我让学生自己动手做一个覆杯实验，就很容易地让学生建立大气压强的概念。
　　以实验为载体，为学生提供精心选择的简化的和纯化的素材，使学生在物理实验的基础上获得明确具体的认识，有利于学生形成物理概念，培养其认识物理规律的能力。
　　2 以实验为载体，培养学生的观察能力
　　物理学家们研究物理问题的方法是多种多样的，但最根本的一条是进行观察和实验。学生的观察能力可通过培养和训练得到。在实验教学中，为了培养学生的观察能力，我先做好下列准备工作：1、鼓励学生勤于观察、勤于思考，养成良好的观察习惯。2、创造实验条件，引导学生进行观察。3、教给学生观察的方法——通常采取的方法有对比观察法和归纳观察法。对比观察法即人们认识事物、现象，往往是通过对两个事物、现象的对比，或把某一现象发生变化的前后情况进行比较来实现的；归纳观察法即通过对个别现象进行观察，得到一些个别的结论，再分析、归纳，从而得到一般的规律。
　　例如，做“电流的热效应”实验时，我在甲乙两个相同的烧瓶中盛等量的煤油，瓶中各浸泡一段金属丝，甲瓶中的金属丝是镍铬合金丝，乙瓶中的金属丝是铜丝，甲瓶中金属丝的电阻比乙瓶中的大。两瓶中的金属丝串联起来，接通电路一段时间后，甲瓶中的温度计液柱上升得比乙瓶中的高。通过对比法观察可以得出：电阻越大，电流产生的热量越多。电路断开，在两温度计中的液柱降回原来高度后，调节滑动变阻器的滑片P的位置，加大电流，重做上述实验，通电时间与前次相同。再比较两次实验中甲瓶中温度计液柱上升的高度。从实验中可看出：第二次实验温度计液柱上升得高。又通过对比观察法得出：电流越大，电流产生的热量越多。接着通过实验可看到：通电时间越长，瓶中温度计液柱上升得越高。再次通过对比观察法得出：通电时间越长，电流产生的热量越多。最后，通过这三次实验归纳总结出焦耳定律。
　　培养学生观察能力要明确观察的目的、任务，促使学生养成善于观察、勤于思考的习惯，指导学生观察的方法，使学生逐步提高观察能力。
　　3 以实验为载体，培养学生的操作能力
　　操作能力，主要是指对基本仪器的使用，仪器、设备的组装和连接两方面的能力。
　　3.1 基本仪器的使用。在使用仪器之前，我重视教育学生先养成了解仪器的用途、结构、规格（测量范围、允许极限、最小分度值等），以及使用的注意事项，再动手做实验的习惯。
　　3.2 仪器、设备的组装和连接。要做物理实验，总是要先把有关的仪器、设备组装起来，并要求连接正确无误。具体要求是：布局要合理，要便于观察和操作，连接要正确无误，实验前要检查，必要时进行预备性调节。例如，电路实验操作要求是：1、按照电路图安排好仪器、元件的布局，使之便于连线，便于检查，便于操作。2、正确连接电路，电流表、电压表是否分别与待测电路串联、并联，正负接线柱接法是否正确，滑动变阻器的接线是否合理，连接线路是否符合先支路，再并接，后干路，最后接电源的程序，开关是否能控制电路，接线是否简捷、牢固。3、开关闭合前应先检查电路，发现问题及时纠正，并进行预备性调节，如滑动变阻器的滑片P应移到阻值最大的位置上。
　　例如，在设备的组装和连接方面，为培养学生的操作能力，我布置了“楼梯电灯开关电路”的第二课堂的课外实验。我画出电路图，并详细解析“楼梯电灯开关电路”的工作原理；然后让学生了解实际使用的开关与演示实验用的开关的异同点，让学生了解哪是静触点，哪是动触点，最后才进行安装连接（用干电池作电源，用小灯泡代替灯泡）。通过让学生充分感知实验操作的全过程，用眼、手、脑多种感官去感受实验中的各种刺激，既使学生掌握了“楼梯电灯开关电路”知识，激发了学生学习物理知识的兴趣，又培养了学生的实验操作能力。
　　4 以实验为载体，培养学生的想象能力
　　物理实验大多是动态过程，影响因素往往是多方面的，学生必须具有充分的想象空间。教学中要不失时机地抓住实验过程的每个环节去引发学生的想象力。
　　例如，在做“研究阻力对物体运动的影响”探究实验时，我让学生在水平桌面先铺上较粗糙的毛巾，让小车自斜面顶端从静止开始滑下，观察小车在毛巾表面运动的距离。然后再在水平桌面铺上较光滑的棉布，让小车从斜面顶端同一高度从静止开始滑下，观察小车在棉布表面运动的距离。一边引导学生做实验一边引发学生思考：毛巾比棉布对小车的阻力，哪个大？对小车阻力变化，小车运动距离如何变化？再拿开棉布，让小车从斜面顶端同一高度从静止开始滑下，观察到小车直接运动在更加光滑的木板表面上，运动距离更大。引发学生思考和想象：受到阻力越小，小车运动距离越大？如果小车运动的平面对小车一点阻力也没有，小车将怎样运动？这样既可以培养学生的学习物理的兴趣，又可以培养学生的想象能力。 　　5 以实验为载体，培养学生的抽象思维能力
　　变“教实验”为“用实验教”，以实验为载体，让学生在学的过程中通过充分感知具体的物理事实，实现从“不理解”“想不通”到“懂了”“想通了”的转变，从而培养学生的抽象思维能力。
　　例如，在“研究电磁铁”的实验中，“影响电磁铁磁性强弱的因素”很抽象，不好理解。我让学生做实验前，先提出以下问题：1、让电流通断是否都有磁性？2、电流大小不同电磁铁的磁性强弱是否不同？3、外形相同但匝数不同的电磁铁的磁性强弱是否相同？4、取出与插入铁芯，磁性相同吗？让学生边做实验边分析得出结论，从而培养抽象思维能力。又如，为了证明大气压强的存在，在做完覆杯实验和马德堡半球实验的基础上，在教学中我还补充一个实验：1、将烧瓶倒插入冷水杯中，观察冷水是否上升？2、取出烧瓶，向瓶里倒入一些热水，摇动热水，使瓶内空气受热，一段时间后，倒出瓶里热水，并将烧瓶立即倒插入冷水杯中，观察到水迅速上升。此实验利用了气体热胀冷缩的性质和大气压强的作用。向烧瓶里倒入热水时，瓶内空气受热膨胀，压强增大，把一部分空气挤出瓶外，倒出瓶里热水后，立即将它倒插入冷水中时，瓶内空气温度降低，压强减小（小于外界大气压强），冷水在大气压强的作用下被压入烧瓶。
　　实践出真知。通过实验，促使学生充分理解所学知识，并通过分析、综合、抽象等思维加工，促使知识内化，积极调整学生的认知结构，培养学生的抽象思维能力。
　　6 以实验为载体，培养学生的探究能力和创造能力
　　为了培养学生的探究能力和创造能力，我把一些演示实验变为学生探究实验，把一些课外小实验变为课堂操作实验。学生通过自行设计方案、动手操作、探索体验，创造性发现问题和解决问题，对培养学生的探究能力和创造能力具有十分重要的意义。
　　例如，学习了力后，我让学生设计一个小实验体现“物体间力的作用是相互的”。有些学生了解到火箭和喷气机是利用力的相互作用的原理，通过不停地向外喷出气体而升空。学生通过查阅资料、设计制作方案、动手操作，制作了一个“气球喷气机”。1、将两张椅子大约相距4m放好。2、剪一段长约4.5m的细线和长约10cm的吸管，将线穿进吸管，再将线两端分别绑紧在椅背上。3、把气球吹足气并拧紧开口，再将吹足气的气球粘在吸管上，松开气球的口。结果吸管和气球向前移动，一直移到线的另一端或是气球漏完气才停下来。通过自己动手探索出的知识最难忘、最深刻。学生在理解掌握知识的过程中发现问题，并创造性地解决问题，完成思维从抽象到具体，实现能力的最终迁移，逐渐促进学生的探究能力和创造能力的发展。
　　根据以上分析可以看出，教学中以实验为载体，可以培养学生的各种能力。因此，我们在具体的教学实践中应该重视实验教学的作用，努力提高学生的素质，全面提高教学效率。

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