如何物理教育中促进学生的动手能力

Question

如题所述

Answer 1

如何物理教育中促进学生的动手能力
一、 创新演示实验，激发学生的创新意识和创造性思维。
　　创新教育需要创造性的教和学。要培养学生的创新能力，教师首先要具有较高的创新素质，为创新作榜样。教师创新演示实验，不但使学生掌握有关物理知识，而且培养他们不迷信课本、敢于对科学方法进行创新的精神，激发创新意识，进而达到培养学生创新能力的目的。下面试结合中学物理的教学实际举例说明。
　　对现有的实验大胆创新已成为当前物理教学的共识。每个实验依据一定的理论提出来的，这个理论就是实验原理。为达到同一实验目的，可依据不同原理设计出不同的实验方案。因此可以通过改实验过程中使用的具体方法进行创新，依据新的实验方法实施新的实验方案。
　　例1：教师教"自由落体运动"，一般都用纸片和金属片做实验来证明自由落体的时间与物体的质量无关．先问学生："在同一高度同时释放纸片与金属片，哪个先落地？"学生回答："金属片先落地．"这时教师把纸片搓成团，再问学生："哪个先落地？"学生答："同时落地．"教师做实验，果然同时落地．但教师如能对这实验略作创新，其效果将会截然不同。即在学生回答金属片比纸片先落地的问题后，教师并不把纸片搓成团，而是把纸片叠放在金属片上，释放金属片，这时奇迹出现了，纸片紧贴着金属片一起下落．实验结果与学生想象截然相反，顿时，课堂气氛十分活跃，学生感到奇异，还以为教师在金属片上涂了浆糊．同样的规律，同样的教具，前者平淡无奇，后者但又一针见血地揭示现象的本质．
　　学生学习的动机不但可以由内驱力来激发，也可以由外在刺激的诱因引起。教学中通过创新演示实验，在演示实验中增加“惊险"性，利用"惊险"而引人入胜的演示实验对学生产生强烈刺激，能极大地激发学生学习的兴趣，集中学生注意力，加强记忆的效果，更加充分、淋漓尽致地发挥出演示实验的作用，起到意想不到的效果。
　　例2：在高中的静电屏蔽的演示实验中，为了提高实验的"惊险"性，把两只活泼可爱的小鸟装在一只铁丝笼子里，然后用高压感应圈的放电尖端去接触铁笼，令学生意想不到的是，在高压放电中，两只小鸟竟然毫发未损，安然无恙。从而使学生对静电屏幕有了更加直观而深刻的认识。
　　通过上述这些"变戏法"式的寓教于乐的创新演示实验，使学生们在笑声中更进一步加深对物理现象和物理规律的理解，并且明白到物理知识和生活的息息相关。一个成功的创新演示实验，不但可以示范说明物理知识，而且通过教师的创造性思维方式和从中体现出来的一言一行，无不让学生耳濡目染、潜移默化，从而能激发学生的创新意识和创造性思维，对发展学生的创新能力起积极的作用。
二、变验证性实验为探索性实验，培养学生的创新精神和创新能力。
　　传统的验证性演示实验教学大都是"教师做、学生看；教师讲、学生记"的形式，课堂气氛沉闷，学生缺少主动权。而就学生实验来说，从实验目的、实验器材到实验步骤、表格设计都是由教材按一定的模式制定给出，学生只是按部就班地机械重复一次教材上的步骤。这样的实验教学，对教师来说确是省事，但却不利于学生创新精神和创新能力的培养。所以教师必须要落实如何从"教"的角度去唤起学生的"学"，以学生活动为主线，让学生充分地动脑、动手、动口，发挥学生的学习主体作用，从而达到培养学生的创新精神和创新能力的目的。鉴于此，教师可结合自身特点和不同的教学内容，尽可能地将传统的验证性的物理实验变为探索性的学生实验，通过指导或引导，让学生去操作、分析和探索，使学生成为知识的再发现者而不单是接受者。将验证性实验改为探索性实验的具体做法是：在老师的指导下，将实验的有关数据测出来，或对实验观察到的现象做好记录，再对数据进行处理，对实验现象进行分析，最后总结归纳出有关的物理规律．
　　例3：在高中物理"牛顿第二定律"的教学中，为了使学生深刻理解和牢固掌握牛顿第二定律，在学习这一节之前，可先用一课时，指导学生测出加速度跟力的关系和加速度跟质量的关系的有关数据，然后再用一课时，师生一起对所测数据进行处理和分析得出：在质量一定时，加速度与外力成正比；在外力一定时，加速度与质量成反比．进而总结出牛顿第二定律．
例4："楞次定律"的教学，课前可先给学生一个思考题：如何判定感应电流方向？怎样通过实验加以归纳得出？强化学生的创造意识。在此基础上，将学生带到实验室，根据电磁感应现象的知识，共同设计一个用线圈、电流表、条形磁铁组成的实验线路。让学生自己动手连接线路，观察实验现象，并做好记录。引导学生边观察，边思考，边发现问题，边解决问题，并根据实验记录加以分析、归纳和总结，帮助学生从中得出感应电流的磁场总是要阻碍原来磁场的变化的结论。然后，引导学生将磁铁换成通电螺线管再做实验，或把通电螺线管放在线圈中，改变通电螺线管电流的大小，并观察实验现象，记录实验结果。最后，归纳得出上述不同情况下的电磁感应现象所产生的感应电流的磁场，总要阻碍原来磁场的变化的结论，即楞次定律。由于是学生通过自主实验探索总结出的结论，所以对学到的知识印象深刻，来龙去脉清楚，容易唤起学生的创新意识，培养学生的创新精神。所以，教师平时要充分挖掘教材中的探索成分，引导学生主动学习、主动探索，自己去发现问题、发现规律，从而不断提高学生的创新能力。
三、以设计性实验为载体，促进学生创新能力的发展。
　　大多数传统的"照方抓药式"的实验，只能提高学生对物理知识的理解和实验操作的熟练程度，但不能培养和锻炼学生的创新精神和创新能力。实践表明，指导学生进行设计性实验的训练是调动学生动手和动脑积极性的一项有效措施。所谓设计性实验，就是要打破现成的实验方案，根据实验目的和一些特定的要求、条件自行设计新的实验方案和步骤，独立完成实验。由于这种设计具有较大的灵活性，需要学生在牢固掌握基础知识和基本方法的前提下，促使学生积极思考，引导学生从多角度多方位去思考问题，突破固定的思维模式，充分发挥创新意识和创造性思维，并在实验过程中促进学生创新能力的不断发展。
　　例5：结合"用单摆测重力加速度"，可在摆球质量均匀、摆线长度容易测量的常规实验的基础上，引导学生探索摆球质量不均匀时如何测重力加速度"。要通过启发引导，使学生认识到，由于直接测量摆球半径的路径受阻，必须另辟蹊径：能否采取改变摆长的方法?不妨设小球重心至其顶部(连接点)的距离为r，若先后两次实验的摆长分别为L1+r和L2+r，再分别代入单摆周期公式，即可求出重力加速度g。用类似的方法还可引导学生探究当"摆线长度难以测量时如何测量重力加速度"的问题。
　　有位教育先知曾提出："教育的过程不仅是传授知识的过程，更重要的是纠正学生的错误观点、培养学生良好的思维习惯"。在物理教学中可以指导学生有针对性地设计演示实验，并运用实验可以直观地暴露出学生错误的根源，从感性认识上纠正学生的错误观点。
　　例6：学生总会认为"压力就是物体的重力"，"压力是与物体的重力有关的"。为消除学生的这种错误观念，教师可引导学生设计如下的演示实验：将一砝码放在托盘称上。在砝码上拴一细线，略用力竖直向上提，但不使砝码离托盘称，让学生亲眼看到，托盘仍受砝码的压力，不过压力已小于砝码的重力4.9牛顿，再将砝码提离托盘称，这时砝码的重力不变，仍是4.9牛顿，但托盘称上的压力已不存在。在上述演示的基础上，再启发讲解什么是压力、什么是重力、压力和重力有什么区别和联系，从而澄清了学生;似是而非"的糊涂认识。
　　例7：在高一物理教学中，有很多学生认为"作用力和反作用力一个对物体作正功，一个对物体作负功"。针对这个问题创造性地设计这样一个实验：将两块磁性较强的磁铁分别捆在两辆小车上，并使异名磁极相对，释放小车后，两车*近，速度增大。这说明两磁铁间的磁场力都做了正功，使磁铁获得动能。同理，使两辆小车上的同名磁极相对，两车隔开一段距离并给小车相向速度，这时会看到两车速度减小。这说明两磁铁间的磁场力都做了负功。从而不费口舌就使学生对作用力和反作用力做功情况有了正确认识。
　　此外，我们还可以根据限定的实验器材，要求学生进行发散性实验设计，看看最多能做多少种不同的实验，具体的例子在此不再详细列举。通过这些自由度大、自主性强的设计性实验，学生能学到许多知识，又能培养学生的观察能力、动手能力和思维能力，更以其趣味性和探索性在培养学生的创新精神和创新思维方面发挥其独特的功能和作用。学生在实验过程中有时不可能一步到位，需要反复修正。这些过程本身既能很好地锻炼他们的实验能力，更能使他们的创新能力得到充分的发展。
　　物理学是物理学家们创造性劳动的结晶，物理教学使学生获得他们以前未曾拥有的物理知识，这本身就是一种创造性的认知过程。虽然创新能力的培养是一项复杂的工程，决非一朝一夕之功，且培养成效也不一定能在现行的考试成绩中看得到，若要想使学生在校期间就能通过培养做出惊天动地的创造发明也是不现实的。但只要我们以高度的责任感，持之以恒地不断探索、锐意进取，就一定能适应新世纪、新形势下的教育需要，为社会培养出更多具有创新能力的创造性人才，这正是时代赋予我们教师的重任。