基础物理实验中启发式教学

基础物理实验中启发式教学

1、以提出问题为核心的预习阶段课题设计

预习是实验教学的首要环节,不仅可以锻炼学生的自学能力,而且培养了学生的探究能力和创新能力,而传统上很多学生不重视预习,仅仅是抄书来应付,学习效果较差。为改变这种局面,我们在预习阶段给学生布置了与实验相关的大量问题,对学生强调实验课就是要解决各种问题,而不仅仅是验证,并且为了完成课题事先就要去查找资料,论证其立项意义、完成手段及步骤,让学生通过查资料来回答。如在光电效应这个实验中,学生课前首先要去查找什么是光电效应,有何重要意义,要观察这种现象实际是要去观察哪个物理量,有哪些测量方法,那么需要哪些仪器,如何连接才能完成。在拉伸法测定钢丝的弹性模量这个实验中,课前预习要查找什么是弹性模量,测量方法有哪些,如何测量微小的形变,作出光路图,给出放大倍数是多少,该倍数与哪些物理量有关等。为了激发学生的兴趣,还要求学生查找生活中与该实验有关的内容,如哪些器件使用了光电效应及它们的大概原理,学生就会去解释太阳能电池、数码相机、上网聊天的视频头的一些内容,在透镜焦距实验中要求学生去解释如何矫正近视,激光手术的原理是什么等。这样就可以让学生带着目的去预习,特别是到学期后期学生熟悉这种模式后,让学生自己设计预习思考题,自己主动发现问题,提出问题,进而分析并思考如何解决,从而避免学生被动地等待问题,发挥能动性去查找各种资料,设计实验,而不仅仅限于课本,为正式的授课打下一个很好的基础,这样就可以避免学生预习中只管去无目的的抄书而不去思考,真正发挥了预习的作用。

2、以分析解决问题为中心的动手操作过程中的启发式训练

课堂操作是实验中一个重要环节,我们主要通过两个步骤对学生进行了引导。

2.1注重讲解过程中对学生的引导

实验课上学生动手操作前教师有一小段的讲授时间,讲解原理、仪器的使用注意事项等,这个过程要精练简洁,不能平铺直叙地讲解,我们采取讲解与提问相结合的形式,加强与学生互动,引导启发学生去不断思考。以静态拉伸法测量钢丝的弹性模量为例,讲解时强调该类实验都是去测量一个参数,做这种实验都是去寻找一个定律,给出一个公式,公式中含有这个待测量,将其他值测出来,这个待测量自然就可以求出来,如测量物质密度,粘滞系数的测定等,将这些实验进行相互联系让学生有总体了解,然后提问学生这个实验使用的哪个原理,那么就是胡克定律,将拉力F、钢丝的横截面积S、钢丝的长度L以及钢丝的形变△L测出,弹性模量就可以求出来,随后启发提问学生以上各量怎么测量,使用哪些仪器,将仪器的介绍与实验有机结合起来,然后着重提问学生钢丝形变怎么测出来,用的什么方法,将放大法和光杠杆、标尺望远镜以及放大倍数讲解给同学,最后将整个实验要测量的物理量进行总结,整个讲解过程紧紧抓住学生的思维,不断去启发他,让他最后有种恍然大悟的感觉,通过这个过程,学生做实验的时候头脑就是清醒的,他就有了主动性,会去思考,而不是教师平铺直叙的讲解,如果抓不住学生的思维,他就并没有去领悟核心内容,做完实验可能还是不清楚。所以课堂引导的目的还是学生最终会独立地去完成实验。

2.2加强学生动手操作过程中的启发引导

在学生的动手操作过程中,我们注意引导学生去分析问题,如观察光电效应现象。当学生按照电路图将光电管正负极分别接微安表正负极时,会发现微安表指针反偏,这个时候教师没有直接给出解释,而是启发学生去分析问题,为什么按照电路图接好了,指针却反偏了,如何去着手,引导学生看问题看本质。既然指针反向偏转,说明电流从微安表的负极流进去,正极流出导致的,那么为什么电流这样流,引导学生去分析光电管的电子发射过程。然后再让学生将正负极导线换位连接,就可以发现指针正偏了,这个时候接着提问学生,为什么指针虽然正向偏转了,就是把光源靠的光电管很近,偏转角度还这么微小,这样就可以深入分析光电子的发射。那么现象分析了,如何才能增大光电流,通过什么方式可以把其他电子拉过来形成电流,将问题抛给学生,让他们紧跟着教师的思维去思考,既然要把电子拉过来,电子就要受力,这个力怎么提供,磁场力可以,电场力也可以,那么加电场就可以解决该问题,这样就可以引入光电管的伏安特性这个实验内容,如何连接电路学生就会很清楚。对学生操作过程中出现的问题,我们并不直接指出来,而是让学生去分析为什么这样不行,该怎么解决它,也是采取提问的方式。比如在三线悬摆实验中,上下盘的调平顺序,有些同学先调下盘水平,这时候教师可以让学生先自己画示意图分析,如果上盘不平,下盘先调平,此时三根悬线不等长,等把上盘调平了,下盘又不平了,启发他去独立思考。这个实验要求下盘摆角不超过10度,那么如何满足,为什么要测50个周期,能不能测100次,还是将问题抛给学生,每次实验课从开始到结束都有大量的问题交给学生,让他不停的去思考去分析,努力去分析解决问题。

3、以归纳总结为核心的撰写实验报告中启发式培养

在课后的撰写实验报告过程中,加强学生对结果归纳总结及分析讨论,并针对实验相关的内容进一步布置问题。如让学生分析完成课题过程中有没有什么地方需要进一步完善的;又如让学生思考通过设计什么仪器可以精确测量三线摆的摆动周期;为什么光电效应中光电管的伏安特性曲线后面变平缓,如果再增大电压会有什么现象;粘滞系数测定中如果小球没有从中心下落,那么时间是怎么变化的等等。让学生做完实验再去思考,在实验课的中期抽出时间进行总结,让学生进行讨论,对某些测量方法进行回顾分析。

4、结束语

实验课的授课也是一门教学艺术,我们对基础物理实验教学的各个环节进行了设计,大量采取了用问题启发学生去分析思考,去动手解决,将每个实验都作为一项课题去完成,发挥了实验课的特点,也取得了较为满意的结果。

作者:牛海波 王小克 刘会玲 单位:西安交通大学