杨振宁是一位理论物理学家,但他对物理实验和实验教学非常重视,曾给《物理通报》写了一则题词:“物理学是以实验为本的科学”,这一精辟论述表达了物理学界的共同见解。近年来,杨振宁在对国内物理教育做了大量考察后指出,中国的物理教学有一个倾向,即使人觉得物理就是逻辑。他认为物理学不单是国内大学中“四大力学”这样的骨干,还应是有血有肉的,还应和实验、现象、实际联系在一起。在物理学的发展过程中,实验起过重要作用,现在正在起着、将来必定也起着重要的作用,这一点对于物理学家大概是没有争论的。但是在目前高中物理教学中,我们感到,物理实验仍未得到充分的重视,物理实验教学还有待进一步加强,当然其中有多方面的原因。本文针对近几年高考物理实验试题和高中物理实验教学现状的进行分析,提出自己的加强高中物理实验教学的对策和建议,与同行教师一起研究探讨。
一、对近几年全国高考物理实验试题(广东卷)的分析
高考物理在考查知识的同时,注重考查能力,通过考查知识及其运用来鉴别考生能力的高低,并把对能力的考察放在首要位置。目前,高考物理科要考查的能力主要包括以下五种能力:理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力、实验能力。考试大纲对实验能力做了明确的要求:“能独立地完成知识内容表中所列的实验,能明确实验目的,能理解实验原理和方法,能控制实验条件,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据,并得出结论,对结论进行分析和评价;能发现问题、提出问题,并制定解决方案;能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验。”这个要求近几年没有怎么改变。
从我们广东省的高考情况来看,每年基本都有两道实验题。2005至2007年,全国高考物理试题(广东卷)中实验题20分,占试卷总分(150分)的13.3%;2008、2009年实验题24分,占试卷总分(150分)的16%;2010年广东理综试卷中物理实验题18分,占物理部分总分(100分)的18%,这个分值和所占比例跟其他省市的相当接近。可见连续多年高考物理实验的题型基本稳定,所占比重逐渐上升。综观这几份试题,我认为还具有以下3个基本特点:
1.实验基本技能几乎每年必考。例如“读数”的考查几率相当高,2007年、2009年考了螺旋测微器的读数。
2.不排除考查教材中基本的学生实验。一般来说,电学实验就是考仪器选择、连线、误差分析;力学实验考打点计时器就一定考速度、加速度的测量。例如2007年、2010年考了“研究匀变速直线运动”,用打点计时器来研究物体的运动,通过分析纸带求速度、加速度等物理量。
3.通过学生实验的延伸与拓展,突出了对学生的设计和完成实验能力的考查。例如2008年考了“利用直流恒流电源和电压表探究一种热敏电阻的温度特性”,2009年考了“利用电流表和电阻箱探究一种金属丝的电阻率”,2010年考了“利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻”。这类题目具有很好的区分度,能把不同层次的考生区分开来。
可以说物理实验的重要性通过高考试题得到较好的体现,学生的创新思维与实验能力通过高考实验设计也能得到很好的考查。再对照其他省市的高考试题,也能够看到这些特点,这也是我们的进行实验教学的一个方向。
二、目前高中物理实验教学的一些情况
这两年我在高三级担任物理科教学工作,每次测试结果出来后,学生在实验题的完成情况都是我分析的重点。下面列举了学生经常出错的4种情况,从中就能够看出一些问题:
(1)对“有效数字”相关的运算或估算,答对率很低。有的同学是把“保留两位有效数字”理解为“小数后两位”,而运算部分则往往出现单位的换算、数量级的运算错误等。
(2)没能掌握好螺旋测微器、游标卡尺、毫米刻度尺等测量工具的使用方法。有的学生对测量工具的结构原理不了解,给出莫名其妙的读数。大部分学生的主要问题是分不清楚测量数据估读到哪一位。像螺旋测微器的读数,经常出现了“0.21mm”、“1.10mm”等读数。
(3)未能很好掌握电流表、电压表、滑动变阻器等实验仪器的使用方法,表现出来就是实验的连线和读数出错率很高。例如考查连接实物图的时候,经常就有学生把线连接到滑动变阻器的滑片上。
(4)与纸带有关的测量问题,这类题目从高一开始就做实验,并经常讲和练,但学生仍然经常出错。例如在“利用纸带求加速度”的实验题中,学生答题时用“计算各段加速度求平均值”代替“逐差
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