浅谈如何引导中学生物理实验后的反思

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  随着中学硬件条件的改善,物理实验室器材的配备基本齐全,学生动手实验也逐渐增多.但是也曝露出一些问题和不足,往往注重实验前的准备和实验中的操作按部就班,而忽视了实验的反思和总结.有计划、有目的、有组织的引导学生实验反思和总结可以进一步理解、深化实验、完善实验;通过实验后的反思可总结实验规律、优化实验方案、创新实验设计、增强实验效果、简化实验操作程序,更深层次地培养学生的创新意识和创新能力.如何去引导学生实验之后的反思,笔者根据多年的实践经验,仅就其中几个方面谈谈自己粗浅看法:
  一、 反思实验方法能否改进
  对实验方法进行反思,引导学生求异思维,寻找多种实验方案,找出各种实验方案的优点和不足,从而优化实验结构,选取最佳实验方案,更深层次地理解实验.比如初中的伏安法测电阻实验,就有如下的内测法、外测法,哪一种实验方案更科学、更准确、误差更小,引导学生反思,找出他们的优缺点.
  在进行实验(a)实验设计后,引导学生就现有的实验器材还有没有其他方法?进而得出(b)图的实验设计.再引导学生反思:
  ① 采用这两种不同方法测出同一电阻值是否相同,为什么?
  ② (a)接法电压表测量准确还是(b)方法测量电压准确?为什么?
  (a)接法电流表测量准确还是(b)方法测量电流准确?为什么?
  ③ 采取那种方法误差更小点?
  ④ 能否把电阻换成小灯泡?如换成小灯泡实验会有什么影响?为什么?
  通过一系列反思与实验更深层次理解实验,选取最佳实验方案.还可以进一步引导学生反思如少一个电流表或电压表又如何测量,这样一来要测出电阻方法多可达到七八种.这七八种如都会了,不仅所有的初中测电阻问题解决,而很多相关欧姆定律的计算也都迎刃而解.
  二、 反思实验器材能否替换
  学生实验,对很多学生来说很神圣,按部就班小心翼翼.我们实验还经常遇到器材短缺,实验不方便问题,给学生带来诸多不便.因此要引导学生反思,实验器材缺或不方便的情况下能否继续做实验,怎么做?或实验现象不明显能否进行改进?能否用日常生活中的器材做实验?这样通过反思,培养学生动脑和动力手能力,也培养了学生实验兴趣.例如:刚才提到的伏安法测电阻的实验问学生如这个实验中电流表或电压表其中一个损坏,利用常见辅助器材能否完成实验?如何设计?例如学生就仅缺电压表表就可以设计出以下实验方案:
  通过这些设计拓宽了学生思维,也加深了对实验的理解.
  还比如引导学生反思能否用身边的器材来替代书上的实验器材来做实验?替代以后的优缺点是什么?
  例如书上很多利用烧杯加热的实验,烧杯易损坏,引导学生反思能否利用随处可见的易拉罐来代替?进一步引导学生用易拉罐和用烧杯做实验的优缺点各是什么?也拉进了物理与生活的距离.
  还如做焦耳定律实验时,教材上多是用电加热器加热相同质量的煤油,通过比较温度计示数升高多少来比较电热丝放出热量多少.这个实验由于太繁很多老师选择放弃,能否简单点又能得出结论呢?通过引导学生反思最终学生设计出很多实验方案,其中一个学生设计出这样的一个实验方案,我觉得很好很具有创造性,实验现象也非常明显.他找了一个5Ω和15Ω电阻串联在电路中如图.
  他又找相同卫生纸,滴同样多酒精在卫生纸上然后把滴有酒精卫生纸覆盖在两个电阻上,然后闭合开关电阻丝发热,电阻发热加快酒精蒸发,酒精蒸发后又液化,就看到冒“白气”(这节内容一般是在冬天授课的).先冒“白气”和冒“白气”多可以说明产生热量多.通过这个实验设计我知道学生都动了脑筋,也使实验得到验证,这也正是我们所期待的.
  三、 反思实验现象是否明显?
  如果遇到实验现象不明显怎办?怎样就能使实验现象更明显,如何去扩大实验声音、亮度、可见度?例如初中小孔成像的实验做了这么多年,实验现象就是不太明显,成的像不太清楚.我先做了一个最简单的小孔成像实验演示.然后引导学生进行反思,人和小孔位置不变,能否改进使像能变大能变小?像照相机一样人不动,可以改变像大小呢?于是学生就设计出抽动式的,身子可以拉伸可以缩短的小孔成像演示器.再次引导学生反思这个实验还有什么问题,学生大多不满意的是所成的像不清楚,好了再引导学生反思怎样才能使像变得更清楚些?最后有不少学生有很多设计方案,其中一学生这样设计我觉得真的特别好,特别清楚,他是在能抽动的小孔成像演示器半透明膜的后面又加了一个纸筒,等于半透明膜在中间,这样由于里面光线暗成像特别清楚.我觉得全国初二学生都做小孔成像实验他做的最好,他解决了小孔成像不太清楚的难题.通过这几天的折腾,学生的兴趣来了,培养了学生学习物理兴趣,使学生有了成就感,也培养了学生遇到难题如何去攻克难题的方法.
  四、 反思实验误差能否减小?如何减小?
  任何实验都有误差,误差不可避免但可以减少误差.因此实验过后,分析实验的误差所在,引导学生反思何去减少实验误差.例如“测盐水密度”学验时;方法一:①用天平称出空烧杯的质量m1;②在烧杯内倒入盐水,称出总质为m2;③把烧杯中的盐水全部倒入量筒中,读出盐水体积V;④计算ρ=(m2- m1)/V.引导学生分析此实验的误差除测量工具误差外,误差还在哪?能否减少?如何减少?引导学生讨论、反思.分析出烧杯中盐水倒入量筒中时,烧杯壁上沾有盐水使测得的盐水体积变小,密度变大.如何去减少误差?最终改进成为方法二:①用天测出烧杯和盐水的总质量m1;②把烧杯内盐水倒适量到量筒中,读出盐水体积V;③用天平称出烧杯和剩余盐水的总质量m2;④计算ρ=(m1- m2)/V.这样使得实验测量结果更准确,方法更简洁.
  当然我们还要创设学生反思的时间和空间,鼓励学生进行反思创新设计,为他们创设反思的条件,创造实验的机会.在实验过程中不断反思和总结,对学生提出的新的方案要及时总结表扬.
  综上所述,实验后引导学生进行多方位、多角度反思,对深化实验完善实验实验拓展实验,完善实验起重要作用.我们可以通过要求学生写反思笔记,重做实验,引导学生反思看实验器材能否换一换、代一代,实验器材能否增一增、减一减,实验的步骤能否减一减,实验的现象能否扩一扩,实验的步骤能否变一变等.换后、代后、增后、减后、变后、扩后怎么做?与原来相比优缺点如何?只要学生开动脑筋,用心思考就行.通过反思实验作为载体,培养学生的创新精神和实践能力.让学生在反思的过程中思维得到锻炼,创新意识创新能力得到培养.
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