基于“多次”的学生物理实验教学研究

吴伟

[摘要]物理实验是物理学的基石，教学应该从实验出发，在实验中反复，并让学生实验中分析和思考。在具体的实验教学中，学生要摆脱装样子、假体验的形式主义思想束缚，一次操作不能理解相关内容，就重复多次，直到真正理解相关物理知识，并逐渐培养学生科学规范的研究意识和能力。文章结合《质量的测量》教学对学生在物理实验教学中“多次（或重复）”进行分析探讨。

[关键词]多次实验;学生实验;实验报告

[中图分类号]G633.7

[文献标识码] A

[文章编号] 1674-6058（ 2020）35-0052-03

物理定律和物理理论都是以科学实验为依据，而又被进一步的科学实验所证实的。从本质上讲，物理学是一门实验科学，物理教学应该从学生的亲身感受出发，让学生亲自动手操作，并在多次反复操作中培养学生的技能。在具体教学中，教师可让学生通过多次实验操作，加深对相关理论知识的理解与掌握，提升解决实际问题的能力。下面以《质量的测量》教学为例进行分析说明。

在《质量的测量》教学中，首先，教师要借助学前任务引导学生多次感受不同物体的质量，对比多种测量质量的工具;然后通过多次使用天平测量物体的质量，掌握正确的实验操作方法，学会书写实验报告;最后在多种测量工具的使用和新问题的引领下进行更深入的实验探究。通过“多次”实验，提高学生的科学思维能力和探究能力。在具体教学中，教师应注意以下几个方面。

一、创设多次实验机会，让学生多体验、多感受

1.因地制宣地为学生创设多种机会，让学生在生活中感受和测量物体的质量

质量的测量与我们的生活息息相关。一方面，我们要创设任务引导学生亲身感受多种不同质量的大小差异，建立生活常识，积累学前经验;另一方面，我们要创造条件给予学生多次利用多种测量工具进行测量的机会。物理学习只有走向学生的生活和生活经验，才能有蓬勃的生命力。

教学环节1：完成前置学习任务，多次感受物体的质量，尝试使用多种测量质量的工具。

任务1：观察、记录并感受生活中各种物体的质量大小（如一片药片、一块巧克力、一桶奶粉、一瓶酱菜、一袋大米等）。

任务2：尝试使用各种测量质量的工具（到超市、菜场等场所，实地称量一斤番茄、一只母鸡、一筐苹果的质量）。

任务3：利用学校体育室的体重秤，称量其他同学的质量，并抱起他们感受质量大小的差异。

教学，以学生的亲身感受及实际测量的物体质量大小为出发点，并通过创设前置学习任务，使物理学习与学生的生活紧密相联。通过前置学习任务，学生将对各种物体质量大小的直接感受转化为自己的学前经验;同时，结合在菜场、超市、批发市场等多地的考察，让学生接触到多种测量质量的工具，如电子秤、磅秤、体重秤以及杆秤等，学生通过使用这些测量工具，了解这些测量工具的使用方法、测量量程等。

教学环节9：掌握多种测量质量工具的使用方法。

为了让学生在遇到问题或有想法时可以随时进行研究，一方面，我们在教室中放置天平和砝码，这样学生随时可以进行多次测量;另一方面，实验室一直是开放的，相关的实验器材，如案秤、磅秤、电子秤、杆秤和天平等都会保留一个阶段，便于学生随时研究各种工具的使用方法，探寻它们的异同和测量原理。

2.由阅读说明书到实验操作，再在实验中阅读，熟练掌握使用天平测量的技能

教学环节2：出示任务，促使学生主动完成任务。

任务1：阅读天平使用说明书（结构、使用方法和注意事项）。

任务2：测量一支2B铅笔的质量。

任务3：测量50克水的质量。

会阅读说明书是非常重要的一项基本能力。生活中会遇到很多新产品，如何使用测量工具？只有靠反复阅读说明书和不断地尝试操作。提供的测量任务并不困难，主要是促使学生掌握天平的使用方法;当然，“纸上得来终觉浅”，真正掌握使用方法需要在使用中反复阅读和尝试。

课堂教学观察：学生经过3-5分钟的阅读后，开始操作实验。出现的问题主要有：第一，大部分学生会直接用手加减砝码;第二，个别学生将水直接倒在托盘内进行测量;第三，有些学生没有将游码归零，始终无法调节天平平衡;第四，部分学生放置待测物体与砝码的位置不对;第五，学生不会读取游码，不了解分度值或不了解该读游码左边界还是右边界。当然，出现这些问题很正常，只要是实验肯定会有失误或失败，所以对学生要有“容错”心。解决这些问题的方法一方面通过教师的实时操作指导解惑，另一方面则是指导学生回看说明书和摆弄实验器材，分析问题所在。比如移动游码到初始位置，就可以知道游码读的是左边界对齐的刻度线。因此，只有在实践中阅读、在阅读中实践才真正有效。

3.为学生创设更多机会，让学生多次操作，使学生真正掌握使用天平的方法

教学环节5：学生在实验报告的基础上至少再成功完成一次实验操作。

仪器的使用肯定不能浅尝辄止，需要经常使用，至少要完成一次成功的操作。在教学中，需要摒弃不求甚解的学生实验，更要避免为解题而走过场的学生实验。通过调查了解，很多学生只接触过一次实验器材，而且大多数实验并没有成功完成，更多的是解实验操作题。虽然实验题目的训练会对实验进行深化，但是一方面，初中生在学习过程中的思维活动，大多属于以生动的自然现象和直观实验为依据的形象思维，没有实验操作的物理学习会让学生丧失学习兴趣;另一方面，有些意料之外的问题却在实验操作中使人寸步难行，第一次接触或是没有接触过天平的学生提出天平不能左右摆动，其实他们是不知道天平是有防振橡胶圈的;再比如，在一节公开课中，学生连对了整个电路，但却将导线的夹子夹在了電表接线柱的塑料壳上。

二、指导学生完成实验报告，并适时交流、展示，提升学生的成就感

1.尝试完成实验报告，真正掌握科学探究能力

撰写实验报告可引导学生厘清实验思路，理解实验原理，掌握实验要领，提升实验能力，在学生完成实验后，有必要引导学生完成实验报告。

教学环节3：完成用天平测量物体质量的实验报告书。

没有实验报告的学生实验是没有灵魂的，缺乏科学性，学生实验会沦为简单的实验体验。实验报告一般由实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、数据记录及数据分析和结论等组成。通过完成一次实验报告，学生才知道我要做什么，该怎么做，怎样做才能更准确，最后结论是什么。这样科学探究能力才能得到真正的提高，所以要改变学生不愿意写，教师不舍得花费时间写的现状。

2.交流和展示，提升实验的成就感

教学环节4与7：由一组学生展示交流实验报告和实验操作。

交流与分享实验报告，既有助于学生取长补短，又有助于薄弱学生快速掌握实验方法和技能。展示环节：一位学生负责步骤的讲解，另一位学生负责操作演示，而教师提供恰当的指导，比如教师提供将游码没有归零且归零后指针偏右的天平的情境，让学生展示;在测量环节中，要特别放大放缓学生加减砝码的操作和读数方法。通过这种方式，使所有学生得以正确修改实验报告，在下一次操作中能正确使用天平。

三、创设新问题，引领多次实验，使学生的科学探究能力螺旋式上升

1.通过更多更深入的多次探究实验引发深层思考

教学环节6：出示新问题，完成更深层次的实验任务。

任务：用天平测量一枚回形针的质量;用天平测量5L食用油的质量。

多次重复性实验只能达到熟练掌握操作技能的目的，而要提升学生的科学探究能力，就应该提出深层次的问题，多次进行更深入的实验探究，达到发展探究能力的目的。在新任务中，测量一枚回形针的质量，可在基于天平正确使用的基础上提高学生两方面能力：第一，掌握测量质量过小物体的方法;第二，合理设计表格处理数据，培养分析和减小实验误差的能力。通常选择测量50枚、100枚、120枚等多测几次的方法来减小实验误差。在测量5L食用油的实验中，鼓励学生思考，让学生通过测量50 mL食用油，推算出SL食用油的质量，再通过测量50 mL、100 mL、120 mL食用油的质量，这种多测几次的方法可使测量更准确。教学时应引导学生思考这种测量方法的数据支持，进一步研究不同体积对应的质量关系，利用图像、数据引发深层次思考，为密度的学习做好铺垫。通过这样的实验，既能让学生掌握了正确的操作方法，还能让学生在实验中利用食用油质量的测量发现物质的物理属性——密度，这就达到了多次探究的更深层目的。

虽然大量的教学时间用在了学生实验中，但学生熟练掌握了操作技能，明白了实验目的和原理，对实验误差分析思考到位，实验的数据记录和表格设计能力得到提高，这是刷題所不能达到的。

2.通过多种测量工具的多次使用，引导学生进一步探究其工作原理

教学环节8：举一反三，使用多种测量工具进行测量。

任务1：仔细阅读案秤说明书，通过案秤测量较大质量的物体，并测量案秤槽码（砝码）的真实质量。

任务2：使用磅秤、杆秤、电子秤、天平进行测量。

如果只是学会天平的使用方法，将会让物理学离学生的生活越来越远，所以我们应该借助天平的使用，举一反三，尝试使用案秤、磅秤及电子秤等多种生活中常用的测量工具。天平的学习过程让学生掌握了阅读和操作方法，而案秤的使用操作无疑进一步加深了学生的这种学习迁移能力。通过实验室案秤的使用，学生会发现案秤的测量方法和天平的测量方法是相似的，也有槽码、游码、平衡螺母等，读数的方法也是一样的，只是测量的量程更大，可以用来测量质量较大的物体。但是测量槽码真实质量又引发了学生的认知冲突。从案秤和天平的相似处走向了不同处，引导学生进一步思考、探究它们的测量原理。再经过实验室常备的磅秤和杆秤的使用，让学生在学会测量质量本领的同时，也引发了学生对测量原理的探究和思考。在这样多次使用多种测量工具中，让物理学更贴近生活，让学生真正掌握技能、发展科学思维和科学探究能力。

相信这样的多次重复、多种测量工具使用、多次深入的实验探究对学生以后的学习有深远的影响。

[参考文献]

[1]南京师范大学普通物理实验室.普通物理实验教程[Ml.南京：南京师范大学出版社，1997.

[2]施良方，崔允郭.教学理论：课堂教学的原理、策略与研究[M].上海：华东师范大学出版社，2001.

（责任编辑 易志毅）