摘要:高中物理实验分为验证性实验与探究性实验两大类,新课程大力提倡探究性实验教学,但与此同时也不能随意摒弃验证性实验,要达到两类实验教学的有机融合,优势互补。
关键词:验证性实验;探究性实验 ;融合
中图分类号:G633.2文献标识码:A文章编号:1671-5691(2018)01-0182-02
验证性实验包括为检验已经得出的结论而开设的演示实验和学生实验, 经过分析和研究近几年各省的高考试题,可以看出高考对学生实验能力的考查已明显加强,而考查学生实验能力的一种主要手段就是对学生探究性实验和设计实验的考查。探究性实验和设计性实验不同于教科书上的学生实验及演示实验,但其实验原理、实验方法、实验思想均来源于教科书上的学生实验,因此,要想做好探究性实验和设计实验就必须要认真研究和体会教科书上的学生实验,而教科书上的学生实验中,验证性实验所占的份量也是很重要的。所以,深刻理解和掌握验证性实验是做好探究性实验和设计实验的基础。
1、在学习验证实验中体会实验思想
经过抽样调查显示:验证性实验和探索性实验相比较,有60% 的学生认为验证性实验不重要,他们的理由是:(1)对所要验证的结论深信不疑,因为物理学家们已经做过验证。(2)没有悬念没有新鲜感。(3)实验过程比较机械乏味。但笔者认为教学过程毕竟不同与科学研究。比如对现实生活中出现的一些自然现象,我们提出了猜想和假设,这些猜想和假设是否正确?是要通过实验来验证的,如果正确,假设才可上升为理论。反之,我们要验证某一物理理论或物理规律,就要从生活中寻找出符合这一物理规律特性的物理现象,这个物理现象必定在中学实验室可以实现,同时又要过程简单、操作方便,并能测量出有关的数据。因此,做好验证性实验的前提,就是要创设好物理情景,这就是验证性实验的实验思想。如在验证机械能守恒定律的实验中,我们可以创设出多种物理情景,而其中让物体自由下落在中学实验室很容易做到,过程也简单。我们只要测出物体下落的高度及对应的速度,就可以进行验证工作。物体下落的高度可由直尺直接测量出,而物体速度的测量在中学实验室很难实现。因此,我们可以联想到打点计时器,让重物带动纸带作自由下落,根据纸带测出物体下落的高度h及对应点的速度V,通过时间t内的平均速度等于该段时间中点t/2时刻的瞬时速度V来验证,从而设计出了验证方案。
2、在验证实验中体会实验方法
在教科书中的验证实验中,给我们提供了多种实验方法,而这些实验方法在我们研究探究性实验和设计实验中经常会用到,因此,我们必须要掌握和灵活运用这些实验方法。在验证牛顿第二定律的实验中,加速度的大小即与外力的大小有关,又与物体质量有关,实验中采用了“控制变量”的方法,先让物体的质量不变,研究加速度与力的关系,然后再保持外力不变,研究加速度与物体质量的关系,从而很好地完成了验证工作。
3、在验证实验中重视实验的验证条件
物理规律的形成,通常会有一定的前提或必备条件,在验证工作中必须要落足这些条件才能使实验顺利进行,而这一点恰恰是我们忽视或不注意的。今年我们广西高考的第一个实验题就是考某探究小组“验证力的平行四边形定则”。实验的条件是“力的作用效果相同”,因此,在两个分力和一个力分别作用下,同一弹性绳的同一端点必须到达同一位置才能满足实验的验证条件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在验证机械能守恒定律的实验中,“只有重力做功”是实验的验证条件,而实验中阻力的存在是不可避免的,阻力做功过大时,实验误差大,实验将失去意义,为此,实验中要求铁架台竖直、架稳,且小球选用质量大、体积小的重锤,使重力远远大于实验中的阻力,阻力做的功可以忽略不计,从而满足了实验的验证条件。在验证碰撞中的动量守恒实验中,为保证两小球碰后能分离且在空中飞行时间相同,实验中选用了两个同种材料做成的质量较大的弹性小球而不是软木球、乒乓球。
4、对验证实验中实验数据的处理。
教科书中的验证实验中含有定量验证实验和定性验证实验,其实验数据的处理方式也就有所不同。定量验证实验的数据处理通常采用代数计算法。如在验证机械能守恒定律实验时,根据计算求出增加的动能和减少的重力势能在“误差允许的范围内”是否相等来完成验证工作。要注意的是定量验证实验对实验数据误差的要求较高。而定性的验证实验的数据处理通常采用图像法,即根据实验数据,通过描点的方式把它们的物理属性显示出来,去验证我们所要验证的物理规律,如在验证牛顿第二定律的实验中,就是利用了a—F图像来验证加速度的大小与外力的大小成正比。所要注意的是,描绘的图像通常为直线,其目的是更便于总结出所要寻求的物理规律,如果描绘出的图像为曲线,我们就要进行“化曲为直”的工作,如利用a—图像来验证加速度的大小与质量成反比。图像描绘后要注意分析直线的斜率及直线与纵(横)坐标的交点的物理意义。
5、验证性实验和探究性试验的融合
普通高中物理课程标准提出要重视科学探究的方法,教学实践中要采用科学探究的教学方法,以培养学生的创新能力。科学探究的方法在教学中有重要的作用,应该重视和大力研究。同样的,验证的方法也很重要。科学研究中,验证的方法必不可少、作用巨大;教学中,验证的方法在巩固学生的基本知识和理论,巩固学生实验技能,培养学生实验设计能力,培养学生良好的实验操作习惯,以及培养学生严谨认真、一丝不苟等情感态度上,都有很重要的作用。 通过验证实验的学习,提高我们对事物的理论认识及建立了科学的世界观,同时也从中学会了其实验思想和实验方法,为我们进一步研究探究实验奠定了基础。高中物理验证性实验的教学设计,研究的角度是站在教师的角度上的,提出了一个验证性实验教学的模式图,且从教师可以操控的角度提出了一些验证性实验教学设计的策略,这些策略包括:保证师生之间的积极有效互动;选择适合的实验时机;在验证性实验教学中融入挑战性、开放性、趣味性和竞争性,主要的融入方法是开放实验设计的环节,提高对实验结果的重视程度,尤其是对的实验结果引入反馈分析实验的方法。传统的验证性教学模式,实验中学生处于被动状态.根据本科教学基本目标,以"平抛运动"实验为例, 该实验中,我们也可以由理论作出科学的猜想,由猜想指导实践,然后由实践验证猜想从而产生新的理论(平抛运动理论)同时也证明了原理论的正确。通过图像法来进行验证。以X2为横坐标坐标,h 为纵坐标建立坐标系。多次改变小球的初始位置,即改变h,测出对应的平抛运动的水平位移X并标出,利用描点的方法作出其图像,如果该图像是一条过原点的直线,则完成了验证工作。验证性实验中融入探究性和实战性实验,培养了学生科学的研究方法以及独立思考解决问题的能力,并将课堂实验与生产实践相结合,在有限的资源设备条件下,给予学生最大限度的操作培训,同时调动学生实验的积极性讲实验,背实验,在黑板上画实验均不能代替学生亲手做实验。
6、重视误差分析
误差分析是数据处理过程中的一个重要组成部分,有了真确的操作,准确的读数,而没有合理的数据处理不算一次成功的实验。要让学生能够合理的误差分析,首先要掌握误差理论知识,否则就谈不上合理的误差分析。其次实验前要学生分析讨论实验过程中哪些地方可能会产生误差,这样学生在操作过程中遇到可能会出现误差的地方,他们就会仔细操作、观察、从而达到尽量减小实验误差增加数据的准确度。
结束语:通过对比学习让学生也体会到验证实验不能摒弃,探究实验学生固然比较感兴趣,但课本的验证实验和演示实验能让我们体会到其中的实验方法和实验的思想。
论文作者:凌红梅
论文发表刊物:《基础教育课程》2018年1月02期
论文发表时间:2018/3/14
标签:方法论文; 误差论文; 学生论文; 物理论文; 物体论文; 探究性论文; 图像论文; 《基础教育课程》2018年1月02期论文;