提升實(shí)驗(yàn)操作能力 發(fā)展教師專業(yè)素養(yǎng)

雷行亮 陳宗榮

摘? ?要：通過教師實(shí)驗(yàn)技能操作比賽案例分析，強(qiáng)調(diào)教師實(shí)驗(yàn)操作能力的重要性，教師平時(shí)要勤做、真做、巧做實(shí)驗(yàn)。從操作聯(lián)系原理、操作過程規(guī)范、操作方法科學(xué)三方面論述教師如何提升實(shí)驗(yàn)操作能力。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)操作能力;操作比賽;案例分析

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑和方式，新課標(biāo)要求把核心素養(yǎng)培育作為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目標(biāo)，將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實(shí)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中[ 1 ]。實(shí)驗(yàn)操作能力是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、借助實(shí)驗(yàn)裝置、完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的能力，是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ暮诵牟糠諿 2 ]。雖然現(xiàn)在初高中都有學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作考察，但學(xué)生的操作能力明顯不盡人意，其中很重要的原因是教師不重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力培養(yǎng)?！敖逃且活w樹搖動(dòng)另一顆樹，一朵云推動(dòng)另一朵云”，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力與教師的實(shí)驗(yàn)操作能力水平密不可分，許多學(xué)生都在不自覺地模仿教師的行為。同時(shí)，如果教師自身的實(shí)驗(yàn)操作素養(yǎng)較差，就無法發(fā)現(xiàn)學(xué)生的不足之處，無法有效指導(dǎo)學(xué)生提高水平。因此，提升教師的實(shí)驗(yàn)操作能力刻不容緩。

實(shí)驗(yàn)操作能力包括實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解、動(dòng)手操作和方法處理[ 2 ]。下面結(jié)合教師實(shí)驗(yàn)技能操作比賽案例，從這三方面來談?wù)剬?duì)教師提升實(shí)驗(yàn)操作能力的思考。

1? 理論指導(dǎo)實(shí)踐，操作勿忘原理

實(shí)驗(yàn)操作必須以學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)操作中，必須理解實(shí)驗(yàn)原理，并與實(shí)際操作相結(jié)合。在教師實(shí)驗(yàn)技能操作比賽中，有些老師沒有按實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)和要求，理論與實(shí)踐脫節(jié)。

案例1.某同學(xué)按圖1做“測量小燈泡電阻”的實(shí)驗(yàn)，所用實(shí)驗(yàn)器材均完好。

（1）連接電路的過程中，開關(guān)應(yīng)該 斷開 ;（斷開、閉合 ）

（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片置于 最大阻值 處，這樣做是為了 保護(hù)電路 ;

這是極為常見的中考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)題，在筆試時(shí)屬于送分題，但在實(shí)驗(yàn)技能操作時(shí)，老師狀況百出。

首先，看第（1）小題，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)。所有的教師在剛開始連接電路時(shí)，確實(shí)開關(guān)都處于斷開狀態(tài)。但由于連接電學(xué)儀器時(shí)導(dǎo)線沒有接牢，致使實(shí)驗(yàn)過程中，有導(dǎo)線脫落，此時(shí)，有些老師并未斷開開關(guān)，直接重新連接電路。

第（2）小題，為了保護(hù)用電器，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大端。比賽中換成電阻箱，在閉合開關(guān)前，有些老師未將電阻箱的各阻值調(diào)到9，致使開關(guān)閉合，燈泡燒壞。

案例2：某同學(xué)利用圖2裝置探究質(zhì)量一定時(shí)，加速度與合外力的關(guān)系。為使圖中鉤碼的總重力可視為小車受到的合外力，須使小車的總質(zhì)量? ? ? ? ? ?鉤碼的總質(zhì)量。

這是“探究牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)中常見的一道題。比賽中桌面上提供的小車質(zhì)量為250 g，一盒鉤碼，每個(gè)都是50 g，砂桶和細(xì)沙。有的選手選擇了鉤碼，未曾想過必須要滿足M遠(yuǎn)大于m的條件。

上述二個(gè)案例中的實(shí)驗(yàn)要求，教師講實(shí)驗(yàn)題時(shí)都特別清晰，在實(shí)際操作時(shí)就忘了，這說明教師自身還只是將知識(shí)停留在表層，未形成相關(guān)物理觀念，因此在操作中理論與實(shí)際脫節(jié)。

2? 全面系統(tǒng)思考，科學(xué)規(guī)范操作

動(dòng)手操作，是全面展示實(shí)驗(yàn)操作能力的過程，在操作中，教師要注意：

2.1? 系統(tǒng)思考，選取器材

實(shí)驗(yàn)首先要選擇器材，這須從安全性、精確性等方面系統(tǒng)思考后一次性選定。比賽中，有些選手實(shí)驗(yàn)過程中想到某點(diǎn)再臨時(shí)抽取儀器，顯得零亂且易出錯(cuò)。

案例3：“測小燈泡的額定電功率”實(shí)驗(yàn)中，提供的器材有：干電池兩節(jié)（額定電壓各1.5 V），小燈泡（標(biāo)明額定電壓2.5 V，阻值約10 Ω），伏特表（量程3 V，Rv約為3 kΩ），電阻箱兩個(gè)（最小分度分別為1 Ω和0.1 Ω），電鍵，導(dǎo)線若干。

有選手選擇如圖3方法，測完小燈泡兩端電壓后，將電壓表移至電阻箱兩端，電阻箱已知阻值，測出兩端電壓時(shí)可求出電流。但選手在利用該方法時(shí)，也未考慮應(yīng)該選擇哪個(gè)電阻箱，直接用了最小分度為1 Ω的電阻箱，實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)電阻箱電阻調(diào)小1 Ω，電壓是2.6 V，電阻箱電阻調(diào)大1 Ω，電壓則變成2.4 V，無論如何都無法調(diào)至燈泡兩端電壓為2.5 V，這才想到換用最小分度為0.1 Ω的電阻箱。其實(shí)選電阻箱和選滑動(dòng)變阻器原理相同，量程夠的情況下，選調(diào)節(jié)精度高的，因此，教師在做實(shí)驗(yàn)前必須全局思考，合理選擇器材。

2.2? 儀器擺放，科學(xué)合理

案例4：“測金屬絲的電阻”實(shí)驗(yàn)中，某位選手根據(jù)要求設(shè)計(jì)好電路并按圖連接儀器時(shí)，忘了連接開關(guān)，操作時(shí)才發(fā)現(xiàn)，只好重新連接。

比賽中，經(jīng)常會(huì)多備些儀器給選手選擇，實(shí)驗(yàn)時(shí)將選定的儀器抽出后，應(yīng)統(tǒng)一放在實(shí)驗(yàn)區(qū)，將不用的儀器放另一處，將實(shí)驗(yàn)區(qū)和儀器存放區(qū)分開，這有利于后面的組裝測量。電學(xué)實(shí)驗(yàn)中器材選擇好后，應(yīng)將器材按連接時(shí)的位置擺好，其中，開關(guān)一般擺放在右手位置，便于操作，比賽中較少選手會(huì)注意到此點(diǎn)。

2.3? 根據(jù)實(shí)際，規(guī)范操作

實(shí)驗(yàn)中許多細(xì)節(jié)是書上查找不到的，必須教師平時(shí)親身經(jīng)歷，細(xì)思揣摩，才能合理操作。

案例5：在連接實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，有些青年教師，平時(shí)常用鱷魚夾導(dǎo)線，比賽時(shí)提供的是兩端去除絕緣皮的導(dǎo)線，在繞制過程中，許多老師沒有將線捻一下、并稍微彎曲的習(xí)慣，在接入接線柱的過程中，也沒有試試是否已經(jīng)牢固，造成實(shí)驗(yàn)過程中連接線脫落。

案例6：“探究加速度與合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，紙帶連接小車，要穿過細(xì)孔并繞結(jié)。有些老師不會(huì)繞結(jié)，造成放手后，小車下滑，紙帶脫落。

案例7：“多用電表測燈泡電阻”實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)一只手拿穩(wěn)燈泡，有的選手兩只手各拿一只表筆，分別去觸碰燈泡的頂端和側(cè)邊，但由于燈泡的形狀偏圓，易移動(dòng)，操作時(shí)表筆與燈泡接觸點(diǎn)不穩(wěn)定，甚至有的操作時(shí)竟將燈泡逐漸擠到桌子邊緣，最后跌落桌面。

案例8：“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)前，提供的彈簧測力計(jì)事先均被做了“手腳”，最小刻度值不全相同。在實(shí)驗(yàn)中為讀數(shù)時(shí)統(tǒng)一有效位數(shù)，方便作圖，應(yīng)選取兩把最小刻度值相同的測力計(jì)。選手基本能正確選取彈簧測力計(jì)，但在詢問環(huán)節(jié)中，許多選手不能說清選取理由。接著，要試試所選擇的兩把測力計(jì)是否準(zhǔn)確，將兩把測力計(jì)對(duì)勾，看兩者示數(shù)是否相同，有的選手在此操作之前并未觀察零刻線是否對(duì)準(zhǔn)，也未進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。此實(shí)驗(yàn)學(xué)生是兩人合作操作完成，但教師比賽時(shí)只能一個(gè)人完成，當(dāng)兩只手去拉測力計(jì)時(shí)，便無法拿筆記錄力的方向，于是有的老師用嘴含著筆，去點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)，記錄方向;有的拉好兩測力計(jì)后，用一只手張開虎口按住兩把測力計(jì)，然后用另一只手拿筆刻錄;最聰明的一位選手是先在紙上畫兩條線，兩測力計(jì)則沿線的方向拉，這樣他就只要記憶兩彈簧秤的數(shù)字了。這種做法其實(shí)也是我們平時(shí)常用的，先定下兩測力計(jì)方向，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

以上案例說明，要提高教師實(shí)驗(yàn)操作技能，必須做到平時(shí)真做、細(xì)做、巧做，實(shí)踐才能出真知。

3? 方法科學(xué)合理，減小系統(tǒng)誤差

新課標(biāo)特別凸顯實(shí)驗(yàn)中誤差分析的重要性。教師在實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)中，要真正明白實(shí)驗(yàn)原理、誤差產(chǎn)生的原因，盡可能減小系統(tǒng)誤差。

案例9：“探究加速度與合外力的關(guān)系 ”實(shí)驗(yàn)中，有些選手不能確定：對(duì)平衡摩擦力時(shí)，小車是否需要接上紙帶？如果平時(shí)教學(xué)中能細(xì)致地進(jìn)行誤差原因分析就會(huì)明白，接上紙帶可以平衡紙帶運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦阻力。

案例10：“利用單擺測重力加速度”實(shí)驗(yàn)中，只提供了把20 cm的刻度尺。有些選手測擺長時(shí)，把線對(duì)折，用刻度尺量小球直徑，測出數(shù)據(jù)與豎直懸掛時(shí)的真正擺長偏差較大。應(yīng)該是改變擺線長度（控制在刻度尺測量范圍），測出兩次單擺振動(dòng)周期，再計(jì)算出重力加速度。

上述十個(gè)教師技能比賽案例說明：教師要提升實(shí)驗(yàn)操作能力，必須勤做實(shí)驗(yàn)，真做實(shí)驗(yàn)，每次學(xué)生實(shí)驗(yàn)前，自己動(dòng)手完整操作一遍，這樣才會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作中可能存在的問題。在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，必須精益求精，研究實(shí)驗(yàn)的每個(gè)細(xì)節(jié)，提升自身實(shí)驗(yàn)操作能力。同時(shí)悟透實(shí)驗(yàn)原理，真正理解操作中的措施要求，并能適度遷移。只有教師自身素養(yǎng)提升，才能高效引領(lǐng)學(xué)生提升實(shí)驗(yàn)操作能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李春密 . 物理實(shí)驗(yàn)操作能力的結(jié)構(gòu)模型初探[J]. 學(xué)科教育，2002（6）：39-42.