浅谈高等师范生实验技能的培养.docx

浅谈高等师范生实验技能的培养.docx

《浅谈高等师范生实验技能的培养.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅谈高等师范生实验技能的培养.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

浅谈高等师范生实验技能的培养

浅谈高等师范生实验技能的培养

（陇东学院电气工程学院，甘肃庆阳745000）

摘要：

物理学是一门以实验为基础的学科。

所有的物理理概念、定律和理论，都是在实验的基础上建立起来的。

因此，培养学生的实验技能，了解物理学的研究方法，培养严格而实事求是的科学态度，对学生今后搞科学实验和技术革新以及从事教学有重要的基础作用。

所以物理实验的技能和实验的创新显得尤为重要。

本文从高等师范生实验技能的培养和创新能力的培养入手，阐述了多种切合教学实际的培养方法，并一步阐述了学生实验技能和创新能力培养途径，为物理实验技能的提高和创新提供了一定的理论依据。

关键词：

观察；操作；实验技能；创新能力

DiscussiononExperimentalSkillTrainingofNormalCollegeStudents

（CollegeofPhysicsandElectronicEngineering,Long-DongUniversity,Qing-Yang745000,Gansu）

Abstract:

Physicsisasubjectbasedonexperiments.Allofthephysicalconcepts,rulesandtheories,aresetuponthebasisoftheexperimental.Therefore,thecultivationofthestudents'experimentskill,theunderstandingofthephysicsresearchmethodsandculturingthestrictscientificattitudeofseekingtruthfromfacts,allhaveimportantrolesinscientificexperimentsandtechnologicalinnovationaswellasengagedinteachingtothestudentsinfuture.Sothephysicalexperimentalabilityandexperimentalinnovationappearparticularlyimportant.Startedfromthehighernormalstudentsexperimentalskillsandinnovativeability,thisthesiselaboratesavarietyoftrainingmethodsthatsuitforpracticalteaching.Furthermore,itelaboratestheapproachestocultivatingtheexperimentalabilityandinnovativeabilityofthestudents,providingacertaintheoricalbasisofphysicalexperimentalskill'simprovementandinnovation.

Keywords:

observation;operation;experimentalskill;innovativeability

0引言

物理学本质上是一门实验性的科学。

从物理学发展的历史看，物理学的每一次进步都是由实验开始的。

物理实验不仅在本学科领域非常重要，在推动其它自然科学和工程技术的发展中，也起到了相当重要的作用。

物理实验是研究物理测量方法与实验方法的科学，物理实验具有特殊的基本性和普遍性：

它是其他一切实验的基础；同时，适用于一切领域，很多工程技术问题或研究课题实质上就是一些物理问题。

在工程技术领域中，研制、生产、加工、运输等过程都普遍涉及物理量的测量及物体运动状态的控制，这正是成熟的物理实验的推广和应用。

现代高科技的发展，其思想方法和技术也来源于物理实验，因此，物理实验也是工程技术和现代高科技发展的基础。

过去大多数实验内容，属于基础验证性实验，其实验原理、方法、仪器配置、内容取舍、现象观察、数据处理等方面都具有基础性、典型性和继承性的特点，这是传授实验知识，培养学生实验动手能力所必需的。

然而，由于实验教学模式单一，内容陈旧、教学时间限制过死、实验与理论相脱节，难以激发学生的学习兴趣、培养学生的创新意识实验技能。

教育部在相关文件中也指出实验教学要“更加注重能力培养，着力提高大学生的学习能力，实践能力和创新能力”，“开发学生智能，培养与提高学生科学实验能力和综合素质”，要“把实践教学作为评比的关键性指标”。

这为我们进行大学物理实验教学指明了方向。

1物理实验在物理学发展中的地位和作用

实验是物理学的根本之所在，在物理学的发展中，实验起了重要作用。

什么叫实验？

实验是人们根据研究的目的，运用科学仪器，人为地控制、创造或纯化某种自然过程，使之按预期的进程发展，同时在尽可能减少干扰的情况下进行定性的或定量的观察，以探求该自然过程变化规律的一种科学活动。

事实上，从经典物理学到现代物理学，著名的物理实验数之不尽，从事实验工作的物理学家何止成千上万。

他们置身于艰苦的实验研究之中，为推动物理学的发展而努力奋斗。

物理学就是从实验中产生并发展起来的的。

物理实验为物理学理论打下了坚实的基础基础，更为物理学的发展提供了强劲的动力。

可以说物理实验在物理学发展过程中主要有四个方面的作用。

1.1物理实验在物理学发展中的作用之一——发现新事物、探索新规律

在经典物理发展中，物理实验为经典力学提供了实验事实。

例如，力学方面的伽俐略的斜面实验、胡克的弹性实验、玻意耳的空气压缩实验等都是如此。

并在他们各自实验的基础上建立了有关的重要定律。

电学方面的库仑定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律等的建立，光学方面的有关光的干涉、衍射、偏振等现象的定律，也都是先在实验中发现，再通过总结而得出的。

在19世纪末和20世纪初，当人们普遍认为物理学已发展到了顶峰,以后只是把常数测得再准确些，向小数点后面推进而已。

然而，正是实验的新突破发现了X射线、物质的放射性、电子、光电效应等，这些用经典物理无法解释的现象，打破了物理界的沉闷空气，让经典物理遇到了前所未有的困惑，为了解释这些现象才诞生了近代物理学和现代物理学，使物理学得到了重大发展。

这一事实充分说明了——物理实验才是物理学发展的基础和动力之所在。

1.2物理实验在物理学发展中的作用之二——验证物理理论

物理学的核心是理论。

而理论是否正确，必须经过物理实验的检验。

只有经得住实践检验的理论才是正确的，而物理实验是检验物理理论的重要手段。

—次单独的物理实验可以推翻或确证所有可能的论据。

例如，麦克斯韦的电磁场理论，只是当电磁波被赫兹的实验证实后才真正成为电磁理论的基础；又如，爱因斯坦的光量子论，直到密立根在1916年用严密的光电效应实验证实后，才被人们接受；如，德布罗意的物质波假说，也是在发现电子的衍射效应后得到了肯定。

就是理论的适用范围，也是由实验在检验理论的过程中来确定。

物理理论和实验之间是相辅相成的辩证关系。

试验为理论打下了基础，同时理论有为实验指导了方向。

1.3物理实验在物理学发展中的作用之三——测定物理常量

物理实验的又一个重要目的是测量物理常量。

一般说来物理学中的常数有两类：

—类是物质常量，一类是基本常量。

例如，物质的比热容、电阻率、折射率等，都是属于物理常量。

它们有一个共同的特点，就是这些常量在一定条什下会随某一因素的变化而改变。

例如，真空中的光速、基本电荷、普朗克常数等，属于基本常量。

它们是物理学中的普适常量。

在物理学中，大量的实验是围绕常量的测量和研究进行的，特别是基本常数的测量和研究，在物理学发展史上占有更重要的地位。

例如，万有引力常数G，从牛顿发现万有引力定律以来一直是人们试图准确测量的对象。

光速的测定、电荷质量的测定等等。

基本常数的协调不仅是物理学的重大课题，也是科学技术的重大课题。

基本物理常数之间的协凋是检验物理理论的重要途径。

因为每次协调都是在大量实验、在取得了众多新的研究成果的基础上做出的。

例如，现在测得最准的基本物理常数之一光速，就是在这样的。

1983年第国际计量大会上作出决定，以真空中光在299796458分之一秒内行程的长度作为“米”的新定义。

这样就从根本上免去了长度单位的物质基准，成为现今大家公认的一个基本物理常数。

1.4物理实验在物理学发展中的作用之四——推广应用新技术

现代许多新技术的推广和应用都是物理实验的贡献。

例如蒸汽机技术的应用、电工和电子技术的推广与应用，都与物理实验紧密相连的。

就是说各种发明创造，都是经过了大量的物理实验，才日臻完善的。

又如，光谱学技术、激光技术、核磁共振技术、超导技术等众多技术的推广与应用，都凝聚了不计其数实验物理学家的心血。

综上所述，物理实验在物理学的发展中发挥了巨大的作用。

从实验物理学家与理论物理学家获得诺贝尔物理学奖的比例，也可以看出实验物理学家的贡献之大。

从1901——2000年的100年中共有162人次、161位科学家获得诺贝尔物理学奖。

其中美国著名物理学家巴丁是两次获得诺贝尔物理学奖的唯一的一位物理学家。

诺贝尔物理学奖如果按理论方面和实验方面来划分，初步统计，理论方面有50人次，实验方面有112人次。

其中一些项目是兼有理论和实验。

可见实验方面的奖项远比理论方面的奖项多。

世界著名物理学家丁肇中教授在1976年荣获诺贝尔物理学奖时所写的一封信中指出：

“事实上，自然科学理论不能离开实验的基础。

特别，物理学是从实验中产生的。

”也正如诺贝尔物理学奖获奖者、著名理论物理学家杨振宁教授的一则题词“物理是以实验为本的科学”。

1.5小结

实践是检验理论的客观标准。

理论与实验是物理学的两大部分，相辅相成，缺一不可。

强调实验的作用，丝毫也没有贬低理论的地位。

2师范生普通物理实验教学现状

2.1物理实验教学的不足

教学仪器单一，实验仪器集成度的提高制约了学生的动手能力，绝大多数大学物理实验，实验项目很少有更新和创新，并且简单的分为力学、热学、电学、光学等实验，由于实验仪器的功能少，实验项目单一，已经影响到对学生综合性实验能力，创新能力的培养，人为地隔断了物理实验的整体性。

我校的实验教学大多是以验证性实验为主,以巩固、加深课本理论知识的理解为主要教学目的,使得学生在发现、分析、解决问题及创新能力的培养方面不足。

由于现在的实验仪器的集成化程度的提高，很多需要学生动手做实验的步骤由于仪器的集成化的不断提高而被忽略，这样学生在做实验时真正动手做实验的机会越来越少以至于学生每次做实验只需要按几个按钮，看一下现象和结果就行了，对于为什么会出现这样的实验现象和结果就无从知晓了，这样就演变成单纯的为做实验而做实验了，以至于学生不能够深刻地理解实验的原理和方法，不利于培养学生动手能力，创新能力。

多年不变的教学方法和教学内容固定不变，制约了实验教学的效果大学物理实验通常是从大一第二学期开始的,使得物理实验和大学物理开设的起始时间几乎相同,而物理实验教学课时少，人数多,前面的实验要用到后面的理论知识，有的理论知识还没有学，在学习实验原理时很多知识内容都不能理解，这些都给实验教学带来一定的困难。

目前教学的主要方法还是教师主要讲授实验原理，实验方法和步骤,教给学生如何去使用实验仪器，单纯的演变成教师教学生怎样做实验，学生就按照教师的方法步骤做实验，这就制约了学生分析问题解决问题的能力，单纯变成了为做实验而做实验，以至于学生在将来的科学研究中无法自己独立地设计实验并使用相关仪器，制约了学生创新思维、科学素质和分析问题、解决问题能力的提高。

2.2实验教学发展方向

在普通物理实验教学中，为了培养具备创造力的人才，不仅要让学生掌握已经形成的知识，更需要引导他们知道这些知识是如何发现的；不仅要让他们了解一些现成的理论和技能，更要引导他们懂得这些结论是如何获得的。

物理学科教育的任务不应仅停留在教会学生掌握基本的物理知识，更应注意培养学生的各种素质，如启发学生的好奇心，发展他们的各种能力，特别是创新能力和自己动手的能力。

师范学院培养出来的学生将是未来的中学教师，在“九年义务教育物理课程标准”中将科学探究列入内容标准，科学探究既是学生的学习目标又是重要的教学方式之一，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力，实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神就显得尤为重要。

在普通物理实验课中强调以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究的过程，学习科学探究的方法，培养学生科学探究精神、实践能力、创新意识。

要全面实现新课程的教学目标，就必须培养有创造力的合格的中学教师，打破以往普通物理实验沿袭下来实验教学模式。

2.3小结

实验仪器的高度集成化以及教学方法的陈旧、实验长时间没有变化、理论与实验相脱节，已经严重的制约了学生分析解决问题的能力、自己动手能力和创新的思维。

培养师范学生的实验操作技能、科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神是现行实验教学发展的主流方向。

3实验技能的培养

3.1掌握好实验理论

实验是物理学的基础，是培养学生观察、动手和思维能力的重要手段，是完成教学活动必不可少的环节。

因此，实验教师应充分发挥自己在实验教学中的主导作用，确保实验顺利进行，指导全体学生实现目标。

这里教师的主导作用主要体现在三个方面，即学生的知识、技能和思维能力的培养：

知识方面，主要指导学生懂得实验目的、原理、过程和结论以及仪器性能、工作原理等；技能方面，主要指导学生认识仪器，能够连接仪器，掌握操作技能，会读数、记录、计算；思维方面，主要指导学生会自己设计实验会观察并且能够利用观察到的现象，会自己处理数据和算出结果，综合推理，得出正确的结论，并逐步要求学生独立写出实验报告和实验总结。

例如，在做“用牛顿环测量球面的曲率半径”实验时，学生在显微镜里往往看不到光的干涉现象，这时，有的学生就让教师帮助调出，遇到这种情况，教师就可反问学生为什么会出现此种情况，产生干涉的条件是什么，应怎样调节仪器或元件才能观察到干涉现象等。

学生就会根据老师的思路自己能够从显微镜里观察导管的干涉。

这样，不仅学生对干涉理论有了深刻的认识，而且也增强了完成实验的信心和决心，进一步培养了学生对实验的兴趣。

所以，在实验的各个环节，教师要了解学生的心理状态，从思想上立足于启发引导，随时注意发挥学生的主动性。

物理学中的每一个概念和物理定律，都是经过前人无数次的科学实践而总结出来的，是科学结晶，而物理实验课中每一个实验，是理论联系实际、培训学生基本实验技能的主要手段。

系统的学习理论课内容和实验课内容，使每个学生都做到每个实验都具备很强的理论。

并要求每个实验项目讲述几种不同的实验方法，使学生进一步理解和掌握课堂上教师所讲的物理概念和物理定律外，还能使学生得到亲自操作、动手动脑、观察实验中的各种物理现象，培养和训练学生的实验技能，提高学生观察问题、分析问题和解决问题的能力。

例如，在做“用惠斯登电桥测电阻”实验时，指导教师只讲电桥原理和仪器使用的注意事项，而线路的设计与连接、电桥灵敏度的调节、测量结果的误差分析等，都由学生自己分析判断。

突出学生在学习过程中的主体地位，体现教师的主导作用，使学生逐渐减少对教师的依赖性，侧重从培养学生独立分析问题和解决问题能力上下工夫。

3.2加强技能训练、提高实验水平

3.2.1观察能力的培养

观察能力是对事物的有意感知，高于单纯知觉表现，具有丰富的内涵和属性的本质。

在教学中培养学生观察能力，要讲求方法，并且应该纳入到整体教学计划和教学设计中。

在方法上可以从以下几方面考虑。

第一应明确意义，激发兴趣。

在具体的教学中，通过实例说明培养观察能力的意义，是学生自觉地投入观察训练的前提。

学生明确了行为意义，就会避免盲从和被动，增强观察能力的培养效果。

培养学生观察能力时，还要注意激发观察的兴趣，提高学生在观察能力训练过程中的积极性，能动性和持久性。

采取一定的手段和技术处理方法，使被观察的事物和现象鲜明、清晰、突出、强化、是增强观察兴趣的有效途径。

这就要求教师要针对教学目标不断改进实验的设计和操作方法。

在培养学生观察能力和提高观察兴趣的过程中，要重视对学生的鼓励，对观察能力的提高要肯定；在观察不成功时，要鼓励学生增强信心，进行引导，不可挫伤培养观察能力的信心和积极性。

第二，重视演示，准确示范。

演示实验本身除了服务于知识讲授和技能培养的目的之外，还是一种示范性的行为。

正确的演示实验操作，才能得到准确的实验结果，这样的演示实验也才具有正面的观察价值，并有利于观察能力的培养。

通过演示实验明确观察什么？

怎样观察？

如果教师做实验时几乎是一言不发，只管操作；或者是对待实验漫不经心，自己都不多看一眼。

那么，就失去了培养学生观察能力重要的示范机会，缺乏有利的引导，不利于观察能力的培养。

第三，具体指导，确定模式。

在观察能力的培养过程中，必然要有教师的具体指导。

其中除了课堂教学时，随时提示观察对象、观察内容和注意事项之外，还应使学生建立通常进行观察时的一般行为模式，在对某实验进行观察时，就有各模块间的程序体系。

在实验之前了解实验的意图，可决定观察的意图、重点、并确定相应的观察计划。

有了观察行为的一般模式，就有利于进行计划性观察，提高观察效果和观察能力。

然而上述的模式并不能完全取代观察计划的制定。

为了培养学生全面、准确、有效地进行观察，应指导学生在观察前制定观察计划，其中包括：

目标、取向；程序、要求；方式、方法；反馈、处理。

第四，设问质疑，引导思维。

培养观察能力，形成观察习惯，都要求有教师的引导，使学生学习和掌握观察的基本技能，知道观察什么和怎样观察。

这说明观察是一种以有明确意识的思维作为指导的活动，在一定的思维启示和要求下进行的。

建立这一活动过程，不应靠平铺直叙的讲述，而应根据思维内容的层次设问质疑，引发观察前的思考和观察的取向及重点。

观察是手段，旨在发现和探索。

是要将观察得到的信息，通过分析、归纳、综合、概括等思维活动，达到认识事物及其变化规律的目的。

在观察时，学生往往容易被事物的性状和变化的现象所吸引，而停留在单纯的感官被动反应上。

这就要求教师设问质疑，引发学生相应的思维活动。

第五，拓宽范围，充实提高。

在物理教学中，培养学生的观察能力，除了通过物理实验之外，还要努力开拓观察的时空范围，借助多种手段、多种媒体，努力创设观察机会，接触多种观察现象和情境。

丰富和扩大学生的观察领域，扩展学生培养观察能力的场合和机会。

观察能力是思维能力的前哨，是实验能力的基础。

有利于多种能力的发展和提高。

要重视观察能力的培养，充分认识观察能力培养的本质函义和具体内容，不断掌握并探索培养观察能力的途径和方法。

使学生的观察能力不断完善和提高。

3.2.2操作能力

操作能力，主要是指对基本仪器的使用和测量数据的读取；仪器、设备的组装或连接；等两个方面：

第一，基本仪器的使用和数据的读取在使用仪器之前，必须认识仪器。

要培养学生通过阅读实验教材或仪器说明书，对照实物认识仪器的能力，并养成首先了解仪器的用途、结构、规格（测量范围、允许极限、最小刻度等）及使用注意事项，再动手实验的习惯。

要能根据仪器的精度读取物理量的有效数字。

第二，例如，游标卡尺、外径千分尺、读数显微镜、电表、电桥、电位差计、示波器、分光计、信号发生器、数字毫秒计、物理天平、光点检流计的正确使用。

第三，仪器、设备的组装或连接。

要做物理实验，总是要先把有关的仪器、部件、设备组装起来，并要求装配、连接正确无误。

具体要求是：

布局要合理，要便于观察和操作；连接要正确、简单；实验前要检查，必要时进行预备性调节。

第四，例如，电路实验，操作要求是：

首先应按照实验原理电路图安排好仪器、元件的布局，使之便于连线、便于检查、便于操作、便于读取数据。

其次，正确连接电路。

安培表、伏特表是否分别与待测电路串联、并联；正、负接线柱连接是否正确；滑动变阻器的接线是否合理；连接线路是否符合先支路，再并接，后干路，最后接电源的程序；电键是否能控制电路，接线是否简捷、牢固。

再次，在实验前应先检查电路，发现间题及时纠正，并进行预备性调节。

严格按操作程序操作，正确读取数据。

3.2.3故障的排除能力

实验中的故障排除，不单是一种操作能力，也体现了对实验原理的掌握程度，对各部件工作情况的了解以及分析问题、解决问题的方法，是一种综合运用能力。

第一，实验发生故障时，应根据各部件的工作状态及各部件联结处的特点分析出可能产生故障的因素，逐个检查，直至最后排除故障。

第二，在实验教学中，培养学生的操作能力，应有计划、分阶段地进行。

操作的认识阶段。

要求学生对操作技能有初步认识，在头脑中形成操作的映像，并能按规定的程序做一些目的单纯的定向训练。

操作的协调阶段．要求学生反复练习操作，提高操作的准确性、协调性。

总之，增强实验操作能力有利于学生对所学知识的理解，有利于创造条件探索间题，有利于智力的开发。

3.3改革物理教材、优化实验内容结构

大学物理实验课对培养学生实验技能和提高解决实际问题能力起着重要作用，而大学物理实验教材又对这一切起着决定性作用。

但现有的很多基础物理实验教材体系与当代形势有很多不适应之处。

不适应之处。

1）课程体系单一,教材各章节内容孤立，没有形成一个有机的整体。

2）教学内容陈旧，未能把大学物理实验教学与现代科学技术发展相结合。

3）教学中不能突出学生的主体地位，学生往往只为做实验而做实验，不了解实验内容的背景知识和应用领域。

无法培养学生将物理知识应用于专业学习领域的应用能力和创新能力。

对不适应的改进建议。

1）建立模块化教学模式。

教材不完全按固定的章节套路排列。

在编排各实验内容的顺序时更应该注意建立各个实验之间的内在联系，从而使所有章节形成一有机整体模块，并注意使其内容的难度循序渐进。

2）建立实验内容与现代科学发展之间的联系。

很多现代的科学技术实际可以追溯到经典物理实验原理，可以利用这点让学生产生充分的学习兴趣，并为将来学习新的专业知识打下坚实的基础。

另外，教材内容应该贴近社会生活和生产实际，激发学生学习的兴趣。

使学生把物理学的规律、方法灵活运用于实际生活中的各个领域。

3）现有的教材大多都是传统的套路。

教学手段落后，既没有交代实验背景内容，也没有给出可能的应用领域及与之相关的知识，使学生不知道做该实验的真实意图和意义之所在。

学生无法独立思考，也无法激励学生的学习兴趣,因此有必要对这部分内容进行修改。

大学物理实验教材是实验教学之本，教材的知识体系的合理构建和新颖性、灵活性、实用性的教学手段均对学生的学习兴趣和视野开拓以及创新精神有着重要的作用。

作为一门基础性的实验课程，更应该培养学生实事求是的科学态度和广博的知识背景。

普通物理实验要在讲究基础性的同时加强创新性和应用性，在全面审视原有实验题目和内容的基础上，精选基本内容,淘汰与中学重复、在现代科研和生产中已过时的内容，补充一些在物理学科中有代表性、有应用价值的先进的实验内容、方法和手段，增加从科研成果转化来的实验内容。

3.4团结协作能力的培养

在现在激烈的竞争社会里，对人才的要求越来越高。

特别是现在的孩子大多是独生子女，由于父母的过分溺爱，容易养成以自我为中心，任性、霸道、自私的性格，缺乏合作意识及协作能力。

在当今经济全球化时代，人们在竞争的同时越来越需要合作。

个人奋斗，纵有八斗之才也难成大事。

集体创造，智慧无穷。

教育学生不计名利，学会团结合作、与人共事非常重要。

例如：

在“电场中等势线的测绘”实验中，要求学生用灵敏电流计探测电场中等势点，用描点法画出电场中等势线的分布图，