增加设计型实验，培养学生创新思维能力

余 胜

摘 要:新课程强调培养学生的创新精神和实践能力,改变学生的学习方式,这就要求教师处理好学生的自主性与教师的指导之间的关系。

关键词:学习的主体 创新能力 实验设计

物理学是一门自然科学,物理学本身的特点,决定了物理实验教学的重要的地位。中学物理教学中,大量的概念和规律的获得都需要建立在实验的基础上,而且观察实验现象和动手实验本身就是物理学研究的重要的方法,所以,实验是促进学生形成概念规律、掌握物理学研究方法的一项重要的措施。而要想提高学生的实验能力,首先要从改变上实验课的教法上入手。本人在物理实验课上做了一些尝试,取得了一定的效果,下面以一节实验课为例,来加以说明。

学习《串联电路和并联电路》后,教材上有串联电路和并联电路的应用,要求把电流计改装成电压表和电流表。在课堂上有学生提出了这样的问题:“要把电流计改装成电压表和电流表,首先要知道电流计的满偏电流和内阻才能改装,那么如何才能测出电流计的内阻呢?”

针对学生在课堂上提出的这样一个问题,由于时间关系,不可能在课堂上完成,于是就给学生布置了这样的课外作业:请同学们课后思考如何测电流表和电压表的内阻?同学们可以查资料,也可以相互讨论。

实验课上,通过学生的反馈,本人进行收集整理以后,主要有以下几种测电表的内阻的方案。

设计方案一:电路如下图所示,怎样用这个电路来测电表的内阻呢?

学生:先闭合开关K1,然后调节R的阻值,使得电流计的指针达到满偏,再闭合开关K2,调节电阻箱R1的电阻,使电流计的指针半偏,这时电流计的内阻就和电阻箱R1的电阻相等。

这种方案叫半偏法,虽然是在复习资料上找到的,但学生还是有收获的:能找到一种测量电表内阻的方法,并且弄清了用这个电路测电表内阻的步骤。

设计方案二:电路如下图所示,怎样用这个电路来测量电流表内阻呢?

学生:先把R1调节到某个适当的值,闭合电键K,调节滑动变阻器的阻值,设A1和A2两个安培表的示数分别为I1和I2,然后根据并联电路的特点有:I1r1=(I2-I1)R1,解得r1=(I2-I1)/I1。

这个方案是学生经过自己思考后得到的,学生巧妙地应用了电阻箱能读出电阻的值,同时电流表本身能读出电流的特点,然后应用并联电路的特点,通过简单的计算,就可以得到电流表的内电阻。

设计方案三:电路如下图所示,如何用这个电路来测量电压表内阻呢?

学生:利用了欧姆定律的知识,因为电压表本身是一个电阻(也就是电压表本身的内阻),不仅可以读出自身的电压,同时只要知道了通过电压表的电流,利用欧姆定律,就很容易测出电压表的内阻。

这个电路运用了电压表的双重身份,电压表不仅是一个电阻,同时又是可以读出自己电压的电表,然后运用欧姆定律,就可以得到电压表的内阻RV=U/R。

下面让学生根据自己的电路图选择适当的仪器来做实验,检验一下自己所设计的电路是否合理。教师要强调做实验时安全第一,一定要确保所用电器的安全。

经过学生的实际操作,结果发现了下面的问题:

运用方案一的这一组同学找不到合适的滑动变阻器,所以无法把实验进行下去。学生找教师来帮忙,这时教师可以跟学生说清楚,这里不是滑动变阻器,滑动变阻器没有这么大的电阻,这里使用的是电位器,并找出电位器,给学生做实验,实验很快就成功了。

运用方案二的这一组同学通过简单的计算很快就获得了成功,测出了电流表的内阻。

运用方案三的这一组同学在实验中也遇到了问题,主要是电压表的内阻很大,串在电路中,电路中的电流很小,很难准确地读出电流值。

教师提示:可不可以不用电流表,用一个电阻值很大的定值电阻来代替电流表做这个实验呢?

在教师的提示下,学生通过思考以后,画出了如下图所示的电路图。测量的方法是先闭合K,断开K1,读出电压表的示数U1,再闭合K1,读出电压表的示数U2,根据串联电路的有关知识有:U2/Rv=(U1-U2)/R,就可以得到电压表的内阻。

这节课进行设计以后,学生能够灵活运用所学的知识,来解决所遇到的问题,学生在创新方面也有一定程度的体现,敢于在课堂上提出自己的观点和看法。虽然学生设计的方案还有待进一步研究,但是这些方案都是学生通过主动参与、积极思考而获得的,是很可贵的。要培养学生的创新精神和主动参与的意识,教师就要在课堂上创造一个良好的教学情景,引导学生从不同角度思考问题,让学生尽可能提出新观点、新方法,激发学生思维的火花。

参考文献:

王棣生主编.中学物理创新教法实验改革指导.学苑出版社,1999年第一版

作者单位:浙江省温州市瓯海区第二高级中学