寓思维能力的培养于物理实验教学中

福州八中　张和

　　物理学是一门实验科学，它的多数成果都是建立在实验基础上的。同样，中学物理实验也是学生学习、研究物理的基础。长期以来在中学物理实验教学中存在着两种错误的倾向：其一，表现为重理论轻动手。由于高考中实验内容采用笔试，再加上有些学校实验设备不足，造成部分教师尽量减少学生实验量；有的教师预先替学生安装好装置，测出某些物理量；有的教师用教师演示实验代替学生动手实验，甚至采取“纸上谈兵”的方法由教师讲实验代替学生动手做实验，这样做结果是影响了学生思维能力和动手能力的发展。其二，表现为只动手不动脑。有的教师为了赶进度舍不得在实验上花时间，在学生实验中让学生盲目地照课本或教师讲的部骤按部就班，机械操作，更有甚者教师预先印发实验报告让学生照“实验报告”逐条操作，填写数据。这样学生做完实验知其然而不知其所以然，同样影响了学生思维能力和创造能力的发展。

　　上好中学物理实验课是物理教学中一个重要的环节。本人从多年的教学实践中感到应使学生在实验时做到手、脑并动。既要培养学生能正确使用仪器，安装装置，熟练操作；又要培养学生能根据实验目的确定实验原理，根据实验原理合理选择实验器材，制定实验步骤，正确处理实验数据并做出结论，最后还要善于分析实验误差。也就是在培养动手能力的同时渗透思维能力的培养。

　　本文拟就“测定金属电阻率”学生实验课的教学为例谈一些具体做法。

　　一、置疑预习

　　在上实验课前要求学生对实验目的、原理、器材、步骤及数据处理进行预习和思考，教师可布置预习题以引导学生设计好实验方案，但不宜简单提出“实验目的是什么?”“实验原理是什么?”“实验器材是什么?”“实验步骤是什么?”等问题，因它不能激发学生思维只能养成照搬课本的习惯，教师应根据实验目的、原理、器材、步骤精心设计成有启发性的问题让学生思考。比如该实验的目的是测定金属的电阻率，应用的原理是电阻定律，实验方案应是通过酗定R、L、S来计算电阻率，工可直接用毫米刻度尺来测量，及需应用欧姆定律( ,)，通过使用安培表和伏特表测量I、U后计算得出，S需应用面积公式，通过使用螺旋测微器测量直径后计算得出。所以根据实验目的、原理、器材可提出：“该实验测定电阻率的最终表达式是什么?”“实验需测定哪些物理量，各物理量应选用什么器材测定”；又比如该实验为了保护电源、电表及调节适当的电压值和电流值以计算电阻，需在电路中串上一个滑动变阻器接成限流线路。调节滑

　　动变阻器阻值还可测出几组适当的电压、电流值，算出九个及值来求出R的平均值消除偶然误差，可见滑动变阻器在实验过程中起着至关重要的作用，这也是学生实验时难点的所在。所以根据实验步骤可提出“实验线路中滑动变阻器起什么作用?闭合电键前滑动片应调至什么位置?”最后要求学生在预习的基础上写出实验报告初稿，内容包括实验目的、原理、器材、步骤及记录数据的表格。

　　二、研讨方案

　　上实验课时首先应对实验预习题进行检查，组织讨论，确定实验方案。比如部分学生根据电阻定律和欧姆定律可能得出ρ的最终表达式为并制定相应的实验方案，教师应抓住时机组织学生讨论，得出S无法用仪器直接测出，必须用螺旋测微器先测出直径d后用公式来进行计算得到，所以ρ的最终表达式应为，实验应测的物理量为L、d、V、I。实验课时教师排在学生桌面上的器材最好不要排得恰好，这样学生就没有了选择的余地，养成依赖教师的思想，可多排些或少排些，让学生根据实验要求判断桌面上的器材哪些是多余的，还缺少什么?再比如对滑动变阻器的作用很多学生知道的不全面，在课堂上更应组织学生通过讨论集思广益得出它能起保护电源、电表和求电阻平均值消除偶然误差的作用，在此基础上教师再因势利导得出滑动变阻器的滑动片在闭合电键前应调至阻值最大位置，这样接通电键时电路中电流值最小才能起保护作用。最后教师应在检查、提问的基础上指导学生得出实验的最佳方案。

　　这样学生在动手实验前有了明确的实验方案，对实验中关键的问题有了深刻的理解，在实验时就能做到胸有成竹，充分发挥主观能动性，促使思维能力的发展。

　　三、先思后动

　　在学生动手实验前还应对实验的技能、技巧让学生先思考、讨论。比如大部分学生没养成使用测量工具前先调零的习惯，为了修养，教师在预备实验仪器时可有意将部分仪器调到非正常工作状态，进行实验时可提醒学生使用测量仪器测量前应先检查什么?让学生通过观察、思考得出首先需要调零。又比如很多学生在实验时没掌握器材排列的规律，随意性很大，教师可把典型的排列不合理的情况画在黑板上，让学生通过议论指出不合理的地方并得出安培表、伏特表应放在便于观察的位置，电键、滑动变阻器应放在便于调节操作的位置。再比如电学实验中电表量程的选择对实验安全及精确度起着重要的作用，为了培养学生估算量程的能力，教师不可在实验时将需要的量程预先告诉

　　学生，应让学生在实验时先讨论安培表和伏特表的量程是否选的越大越好?让学生经过观察、思考、讨论后得出量程的选择应在保证安全的前提下使指针偏转的角度尽量大些以提高实验精确度，进而再启发学生根据所提供的电源及待测电阻阻值估算量程；这样学生在动手之前养成"三思而后动"的习馈，既调动了做物理实验的兴趣，又促进了思维能力的发展。

　　四、启发咨疑

　　在实验过程中对学生操作上出现的问题，教师不急于正面纠正、回答，更不能代替学生操作，而要针对实验中存在的问题启发学生分析、思考，寻找解决的方法。比如实验时最常遇到的问题是电路中没有电流，教师不宜直接帮助学生找出断路点，而应帮助学生分析这是断路所至，然后让学生寻找容易产生断路的位置，如接头、焊点、电键等，最后启发学生使用替换法或短路法远程检查解决。再比如遇到滑动变阻器在使用过程中不起变阻作用时，同样应启发学生知道这是由于变阻器被错接成短路或只将两个固定端直接串在电路中产生的，让学生自己检查并订正接线。这样学生在纠正实验错误中逐步养成分析、思维的习惯。

　　五、总结扬宽

　　做完实验后教师还应对实验情况进行评讲，对实验误差进行讨论分析，并启发学生进行总结，结合教材提出拓宽思维的问题让学生讨论。比如可对电学实验常用步骤总结为：(1)如图接好线路，将滑动变阻器的滑动片调到阻值最大的位置(或适当的位置)；(2)试触电键，如正常闭合电键，调节滑动变阻器的滑动片，测出一组I、U值；(3)重复上述实验，再测出几组I、U值填入下表。再比如“测定金属电阻率”这个实验，课本只要求学生能处理偶然误差，但根据学生已学过的知识也可尝试对实验的系统误差进行分析，所以教师除发动学生讨论产生偶然误差的原因为电表读数不准等因素外，还可引申追问学生该实验如排除偶然误差，那么用这个电路测定的电阻值是否就准确了?然后让学生经过思考、讨论得出该线路电流表读数为被测电阻和伏特表并联电路的总电流，不是通过电组支路的电流，从而产生因线路设计不完善引起的系统误差。员后还可让学生再进一步思考电阻测定值是偏大还是偏小，如何消除这系统误差?再延伸可让学生思考利用现有器材还可测定哪些物理量，并提出实验方案，在条件允许时还可让学生动手实验。这样适当的拓宽既增强了学生的实验能力更促进了思维能力的发展。

　　物理规律的确定需要建立在物理实验的基础上，物理实验的设计和操作又需要有很强的思维能力和动手能力，所以只有在物理实验教学中既注意动手能力的培养又强化思维能力的培养，才能既调动右脑半球的功能又充分调动左脑半球的功能，造就具有创造能力的一代新人。