其次,培養學生正確調整和安裝儀器或接好電路的技能。正確地實驗,首先是安裝、調整好儀器或接好電路。如:力學實驗中的支架滑輪的安裝,牽引線的走向,斜麵的架設等,有時要對一些儀器做機械調整或電氣調整,電氣調整如:使用氣墊導軌前必須先調水平位置;在電學實驗中,依照電路圖連接線路,連線時,應將電路分為主回路和支路,從電源一端開始沿主回路按順序進行,其次為支路;主回路中必需有開關(先斷開);導線最好選有幾種顏色的,主、支回路分別用一種顏色。往接線柱上接導線時,應按順時針方向將導線纏上。電路連接後,必須複查,確認正確後方能通電。這種技能的培養,從初中開始應先有示範,讓學生模仿學習,然後逐步提高到由老師講述方法及注意事項,由學生獨立去安裝、調整。
②培養學生正確記錄實驗數據,並能進行運算和分析,以得出正確結論的能力。
這是實驗能否成功的關鍵。要培養學生這方麵的技能,要求學生集中精力,按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數據,有的實驗則要求測量或操作時動作迅速,要把握時機,如:
溫度測量、電學測量。要按實驗的先後順序將需要測定的各量測出,並記錄下來。讀取數據和記錄必須注意:A,讀數要即時,馬上記錄;B,要完整記錄數據,按有效數字的方式記錄數據;C,數據的單位要正確。記錄一般是要求學生列出表格,在實驗時填好。表格設計要求:
能記錄直接測出的各物理量,能記錄各次測出的量,能填寫需要計算出來的中間數據和最後數據等內容。
進行數據處理、運算,對實驗結論進行分析。在整理數據時,要看看有無不合理的數據,如有應對該數據補測。數據的運算要按有效運算法計算,做好實驗後應指導學生對實驗結果進行適當分析討論,如:討論數據說明什麼?與理論計算有何偏差?實驗過程為何這樣設計?實驗結果的物理意義(結論)是什麼?對一些成績優良的學生,還可讓他們設計某個達到相同目的實驗。實驗討論,是操作能力強的學生的用武之地,許多深一層的問題都可以在這裏分析研究,從而加強了對學生思維能力的培養,有效地鞏固知識,技能就形成得熟練。
③要使學生了解誤差概念,並學會初步的誤差計算和分析。在做好實驗後,要指導學生分析實驗誤差的原因,說明實驗的誤差主要有係統誤差和偶然誤差。係統誤差主要是由於儀器本身的不準,實驗原理、裝置不完善而引起的,如:螺旋測微器零點不準;風的吹動使天平產生誤差;電表指針不對準零刻度等。減少係統誤差的方法是校準儀器,或是改進實驗方法。
改進實驗的方法,可改變儀器的位置或儀器的布置,換去某件儀器,改變所選取的某個參數,改變實驗方法乃至改換實驗操作人員等。例如將物體放在天平左、右盤上,分別稱衡,可以發現天平不等臂,引入的誤差。又如精密測量同一單擺在不同角擺時的周期值,可以發現周期與擺角有關。
偶然誤差是在實驗條件不變的情況下,對某一物理量進行多次重複測量時,還會由於各種偶然因素產生的誤差。減少偶然誤差的辦法是多次重複測量取算術平均值,以其平均值為最終的結果。具體測量次數取多少,要看被測量的偶然誤差影響的大小去確定。如:測量值的有效數較少時或測量值變動較大時等,應當多測幾次。
綜上所述,要培養學生這方麵的技能,必須讓學生懂得減少誤差首先要發現它的存在和來源,其次是確定減少的方法。增加測量次數固然可提高平均值的可靠程度,但是作用是有限的,實際上,隻有改進實驗方法和儀器,才能從根本上改善測量的結果,提高測量精確度。
④會寫一般的實驗報告。學生在實驗結束後,應根據原始記錄和實驗時的體會,寫出實驗報告,實驗報告內容主要有:實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數據、數據計算和處理、實驗結論及誤差分析等。這是一個很重要的技能,對實驗報告的寫法、格式要嚴格要求,書寫時,要求層次清楚,語言流暢,文字精練、準確,圖文並茂,要總結出實驗成功的經驗或實驗失敗的原因,使學生將來進行科學實驗時能寫出自己的實踐成果,並讓別人看懂。
在批改實驗報告時要注意學生思維的火花,如對某個問題的獨特看法,對某項操作的有益建議,對實驗的改進意見等,要給予鼓勵,並要及時與之討論,讓師生都有所收獲。這樣做,既延伸了實驗課的教學,使之與理論課的教學有了更深層次的交彙與滲透,又是提高學生動手技能的有效渠道。
⑤養成良好的實驗習慣,包括愛護儀器,遵守安全操作規則和尊重實驗事實的習慣等。如:
做電學實驗結束時,應將儀器調到最安全的狀態再切斷電源,然後拆除連線,整理好儀器和導線。這些方麵要經常地教育學生,以免損壞儀器及發生實驗事故等。
培養學生實驗技能的途徑
(1)實驗課是培養學生實驗技能的基本途徑
認真上好實驗課,既能幫助學生鞏固地掌握物理知識,又能培養學生的實驗技能,是訓練和提高實驗技能的基本途徑。
實驗課包括演示實驗和分組實驗。演示實驗是學生使用儀器,實驗操作典範,它教給學生正確的實驗方法。如:如何正確使用儀器、安排實驗步驟、操作、讀數和記錄數據、列表和作圖線、分析和推理,得出正確結論及分析誤差等。通過大量的演示實驗,學生可以在長年累月中耳聞目睹,潛移默化地學到實驗技能。