浅析高中物理与大学物理实验教学的衔接问题

(整期优先)网络出版时间:2021-01-15
/ 3

浅析高中物理与大学物理实验教学的衔接问题

史新福 邢建伟

驻马店高级中学 河南∙驻马店 463000

摘要

大学物理实验是大学生进入大学后的第一门实验课,高中与大学的物理实验教学存在较大差异。本文采用观察研究方法,对高中和大学物理实验教学进行了研究,对高中与大学物理实验教学进行了对比分析;作者结合课堂观察研究,了解高中和大学物理实验教学的现状; 在以上研究的基础上,作者分析了大学与中学物理实验教学衔接问题,并提出了相应的教学建议,各阶段衔接时应考虑课程内容的阶梯性和内在逻辑性。通过本论文的研究,希望为高中和大学物理实验教学顺利衔接、提高高中和大学物理实验教学质量提供参考。

关键词:高中物理实验:大学物理实验;实验教学;衔接:教学建议,分层次教学。

一、引 言

1.1研究的背景

大学物理实验是在中学物理实验的基础上,按照循序渐进的原则培养学生科学实验的素养(科学思维、科学态度、科学方法);理论联系实际和实事求是的科学作风; 严肃认真的工作态度;主动研究的探索精神和遵守纪律、爱护公物的优良品德;学习物理实验的基本原理、基本规律、实验验证、实验方法、实验技能,使学生具有坚实的科学基础。培养学生综合运用知识的能力,熟悉常用实验仪器的使用方法,观察和分析物理现象,正确记录数据和处理数据,撰写合格的实验报告,培养学生掌握新知识和新技术,培养学生的创造性思维、创新意识、创造能力。高中与大学物理实验教学衔接问题研究力差,如果在这个阶段大学生不能很好地适应大学物理实验学习,会对以后的实验学习造成障碍。在这种背景下,研究高中与大学物理实验教学衔接非常必要,可为以后更好的开展大学物理实验教学奠定基础。

1.2研究的主要内容及方法

本论文通过文献研究了解了物理实验的相关理论知识,在理论知识基础上,针对高中物理实验和理工科专业低年级普通物理实验做了对比分析,提出研究高中和大学物理实验教学衔接的必要性,并提出了应对衔接的教学建议。

本文主要采用的研究方法有文献研究方法、课堂观察方法等。

1.3研究目的及意义

本论文通过对高中和大学物理实验的研究,对比两者实验教学的不同,为以后更好地研究中学和大学物理实验教学衔接问题提供参考。

二、高中与大学物理实验教学对比分析

2.1高中物理实验教学

对当前高中物理实验教学的现状进行观察,从中发现实验教学存在如下问题:(1)实验准备阶段:观察发现高中的学生,在实验前在对实验仪器和实验原理的掌握较好,而在实验室的安全、卫生的意识却很淡薄,都需要加强。 (2)实验进行阶段:观察发现,实验过程中不能把自己的想法分享给大家。当遇到问题时,缺乏独立解决问题的能力。在研究问题时,很少有人采用探究方法,缺乏对物理实验的兴趣。而在分组实验中,一部分人不能明确自己的分工,态度不端正,团体意识不强,不能够认识到实验的重要性。 (3)实验总结评价阶段:观察发现,使用物理知识及物理实验解决实际生活问题方面,大部分人都不能够与把学到的知识与实际生活结合起来。说明在教学的过程中,不能一味的强调知识的重要性,也应该体现它的实用性,多列举生活中的例子,与实际相结合。

2.2.大学物理实验教学

大学物理实验教学主要是培养学生自己动手实验、自己设计实验和自己解决实验问题的能力。但是,在大学物理实验的教学过程中发现以下现象:大学生在实验中对实验的态度不够重视;在实验课中学生重结果轻过程的现象严重,不愿去思考实验中存在的问题和改进的方法,不能够体会到物理实验在学习和研究中的重要性;大部分学生动手能力差.在调查中还发现绝大多数学生能够在教师的指导下,参照教材完成每一个实验项目并能得出实验结果,但是归纳、灵活运用不同实验项目中的相同测量方法、相同实验方法、相同数据处理方法的能力不太令人满意,尤其表现在设计实验的初步能力普遍较差。2.3.实验教学的比较

中学物理实验就是学生模仿教师的演示或照着黑板的步骤按部就班地进行操作, 操作结束后,教师提出有关实验结果性问题让学生思考。而大学物理实验教师一般不会讲解太多,学生要学会怎样提出问题、分析问题和解决问题。课后要认真完成实验报告,实验报告部分的思考题和讨论分析要求学生利用图书馆、网络、实验室等多渠道查阅参考资料才能完成。在这种富有研究性、探索性的大学物理实验学习过程中,不仅需要学生有学习的积极性和主动性,而且还要有创造性。

三、中学和大学物理实验教学衔接的教学建议

3.1根据不同阶段课程内容的内在逻辑性和阶梯性,高中物理与大学物理实验的采用分层次教学

大学与高中物理实验教学的侧重点不同,相关课程内容的构建应考虑纵向内容体系的阶梯性和内在逻辑性。课程内容的阶梯性是指在安排实验教材内容的学习时应遵循由易到难的顺序,根据学生在不同年龄段的认知水平和特点,设置与年龄相应的课程教材内容。对于物理量测量为特征的实验教材内容体系,一般是从中学到大学,物理量的测量数目呈金字塔式逐级递减,相同物理量的测量应遵循内在逻辑性。 在同一物理量测量的实验项目中,主要涉及某一类型知识和原理,应按同一物理现象(原理)观测(验证)的多种方法和同一物理方法多种应用的一组实验组成功能模块,根据由易到难的原则,遵循“基本实验兴趣的培养、基本实验技能的形成、实验技能的全面发展、专项实验技能的发展、综合实验能力的形成”来构建实验内容体系。以电学实验内容一体化为例:高中阶段,主要选择有关电学物理量的基本技术(电阻、 电压和电流等测量方法)、不同的测量技术对测量结果的影响分析等作为教材内容;大学阶段,不仅强调电学物理量测量技术的应用,还强调非技术要素对工程问题解决的重要性,将设计、团队合作和人际交流等工程实践所需的技能纳入其中。

3.2为了让大学生能顺利适应大学物理实验教学,在低年级可适当安排一些和高中有所联系的实验,高中物理与大学物理实验的采用分层次教学,下面以伏安法测电阻为例来说明中学和大学物理实验教学衔接。

60013ecc8f8b2_html_8c6802c006f8f8.png

图1




图2


( 1).高中的实验方法目的:理解欧姆定律,会使用电流表和电压表测量电阻。并且合理设计电路,减小由于接线方法造成的误差(称系统误差)。 电流表的外接法:图l所示是电流表的外接法,在这个图中电压表测量的是电阻 R两端的电压UR,电流表的读数IA=IR+IV,被测电阻R=UR/ IR,而通过测量R测=UR/IA ,很明显测量值偏小。产生误差的原因是因为电压表的分流作用。因此分流越小,误差 越小。所以这种方法适用于测量小电阻。即R《R母时,采用外接法。图1 电流表的内接法:图2所示是电流表的内接法,在这个图中电流表的读数为 IA=IR,电压表的读数UV=UA+UR,被测电阻R= UR/ IR,而测量值R=UV/IR偏大。产生误差的原因是因为电流表的分压作用。因此分压越小,误差越小。所以该法适合于测量大电阻,即R》RA时采用内接法。 结论:用伏安法测电阻的依据是欧姆定律,所使用的测量仪器是电流表和电压表。如果采用外接法,由于电压表的分流作用,从电流表获得的电流读数要比通过待测电阻的电流大,电压表的内阻阻值越大于待测电阻阻值,其分流作用就越小,测量误差也就越小。如果采用内接法,由于电流表的分压作用,电压表测得的电压值比待测电阻两端的电压要大,电流表的内阻阻值越小于待测电阻阻值时,电流表的分压作用就越小,测量误差也就越小。可是待测电阻的估计值多大才算是远大于电流表的内阻,可以采用电流表内接?待测电阻的估计值多小才算是远小于电压表的内阻,可以采用电流表外接? 况且伏安法本来是用来测量未知电阻阻值大小的方法,现在却要首先知道未知电阻阻值的大小,有悖常理。

图3画布 26

(2).大学的实验方法.在学生熟练掌握实验原理和基本实验技能后,向学生提出明确的实验目标,改进测电阻的实验方 终完成实验目标。 图3 实验电路如图3所示,当单刀双掷开关K接b点时,电压表和电流表的读数分别为U和I;当单刀双掷开关K接c点时,电压表和电流表的读数分别U和I。学生 分析认为,如果电流表的读数变化较小,说明电压表的分流作用可以忽略不计,单刀双 掷开关K应该接b点,即电流表外接法;如果电压表的读数变化较小,说明电流表的分 压作用可以忽略不计,单刀双掷开关K应该接c点,即电流表内接法。怎样确定电流表 和电压表的读数大小的变化,从而选择合适的接法呢? 根据图1分析电流表外接法实验中的相对误差。待测电阻的测量值R=U/ I=RR/(R+R)。显然测量值偏小。相对误差ð1=(R-R)/R=1- R/R≈R/R。根据图2分析在电流表内接实验中的相对误差。待测电阻的测量值R=U/I= R+RA。显然测量值偏大。相对误差ð2=(R-R)/R=RA U/R。 当ð1< ð2时,采用电流表外接法,反之采用内接法。当(Uc-U)/U<(I-I)/ I;可采用电流表内连接电路测量。

实例:被测电阻10 Q。采用内接法时,电压表读数为0.41V,电流表读数为22.6mA; 采用外接法时,电压表读数为o.24V,电流表读数为23.7mA。根据公式(Uc-U)/U<(I-I)/ Ic,经过计算得知(Uc-U)/U=0.414,(I-I)/ I=0.049采用电流 表外接法。实际连接电路测量,外接时电阻是10.1 Q.而采用内接法电阻是18Q。 通过伏安法测量电阻的实验,不仅将学生所学的前后知识紧密联系,而且增强了学生对物理实验的学习兴趣,锻炼了学生独立思考的能力,提高了学生的设计能力、创新能力、动手能力以及实践能力。使中学和大学物理实验教学有效衔接。

四、结束语

本文研究了中学物理实验和大学物理实验的区别, 提出了研究中学与大学物理实验教学衔接的必要性,各阶段衔接时应考虑课程内容的阶梯性和内在逻辑性,课程内容编效地激发学生的学习兴趣,全面地提高实践教学质量。由于本人理论知识有限和实际教学经验的不足,对高中和大学物理分组实验教学衔接的研究还不够深入和全面,本人以后还需进一步的研究和学习,提出更好的解决中学和大学物理分组实验教学衔接的措施。

课题名称:高中物理与大学物理衔接教学研究,课题编号:JJYKT20635

参考文献

1. 张玖伟.探究理念下的高中物理实验教学研究【D】.河北师范大学,2007.9.

2. 许国梁冲学物理教学法M.高等教育出版社,1998.(137—142).

3. 杨继东,来振学冲学实验教学物理学生实验的分类及实验要求【J】.湖北中小学实 验室,2000.3.(9).