例析物理實驗在教學中的作用

物理是一門以觀察和實驗為基礎(chǔ)的科學。中學物理是建立在觀察現(xiàn)象分析實驗基礎(chǔ)上的。中學物理實驗既有客觀、生動、形象的特征，又具有科學研究的縮影，所以激發(fā)學生學習物理的興趣對培養(yǎng)學生科學態(tài)度，發(fā)展思維能力等方面具有重要的作用。物理教師應(yīng)充分發(fā)揮物理實驗的多重作用為物理教學服務(wù)，達到提高教學效果和培養(yǎng)學生能力的目的。本文試從四個方面談?wù)勎锢韺嶒灥淖饔谩?/p>

一、充分運用實驗手段引入新課，激發(fā)興趣

偉大的物理學家愛因斯坦有句名言:“興趣，是最好的老師。”學生對學習有興趣，是能否積極思維和具有求知欲望的重要前提。一般來說，初中學生在剛接觸物理時，都有一種新奇感。這種好奇心如果得不到及時培養(yǎng)，很快就會消失。所以，應(yīng)該通過各種有效途徑，將學生的這種新奇感轉(zhuǎn)化為持久的學習興趣。因為有了興趣，才會產(chǎn)生愛好，才會產(chǎn)生學習的動機，才能面對學習過程中的困難而努力去克服。所以，應(yīng)該充分運用實驗手段引入新課。例如:將雞蛋放入盛水的透明玻璃杯中后明顯變大;在盛水玻璃杯上蓋一硬紙片，其上放一雞蛋，然后用力迅速打擊紙片使紙片迅速沿水平方向飛出，雞蛋則入杯中;通電直導線下面小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)等有趣實驗。利用實驗所出現(xiàn)的現(xiàn)象或結(jié)果結(jié)合學生迫切想知道這是“為什么”、“是什么”這種好奇心，無疑將激發(fā)學生強烈的學習欲望。在強烈的好奇心和求知欲的驅(qū)使下，再及時引入新課內(nèi)容，水到渠成。

二、正確設(shè)計實驗建立概念，排除思維定勢的干擾，突破難點

學好物理的關(guān)鍵正確地理解概念，掌握規(guī)律。對初中生來說，來自于日常生活中的經(jīng)歷以及對事物的不夠全面的認識所形成的思維定勢往往會干擾對概念的理解。那么，有針對性地設(shè)計實驗來排除干擾，突破難點就非常必要。例如:由于石頭入水會沉沒而得出密度大于水的物體一定下沉這種思維定勢，教師如做一個空牙膏盒既能沉在水中又能浮在水面上的小實驗便能馬上排除學生這種定勢思維的干擾。由串聯(lián)電路中一個燈泡短路而不亮，另一個更亮的實驗便能突破部分電路短路這一難點。在教學中有針對性地設(shè)計實驗，利用實驗的客觀性，直觀性幫助學生形成正確的物理圖景，建立正確的要領(lǐng)，并加深對物理概念和規(guī)律的理解和掌握。

三、根據(jù)實驗得出結(jié)論，培養(yǎng)學生的能力

實驗是培養(yǎng)學生能力的一個重要手段，通過實驗可培養(yǎng)學生多方面的能力。

1.觀察能力

問題是科學研究的出發(fā)點，是開啟任何一門科學的鑰匙。沒有問題就不會有解釋問題和解決問題的思想、方法，所以說，問題是思想方法、知識積累和發(fā)展的邏輯力量，是生長新思想、新方法、新知識的種子。沒有問題也就難以誘發(fā)求知欲，沒有問題，學生也就不會去深入思考，那么學習也就只能是表層的。要培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題的能力，就必須進行觀察。例如:說明物質(zhì)分子間存在空隙的“水和酒精混合”的實驗。在實驗中會出現(xiàn)兩個現(xiàn)象:①是紅色酒精與水混合后整個管中液體變紅色;②是總體積減小。從視覺的感覺特點來看，往往紅色酒精和清水間的混合變?yōu)榧t色的現(xiàn)象(顏色的變化)比混合后總體積減小這一現(xiàn)象更引人注目。此時教師就必須提醒學生應(yīng)該注意觀察體積的變化，分析得出物質(zhì)分子間存在空隙這一結(jié)論。

每一物理實驗都有其明確的實驗?zāi)繕耍鞔_的實驗?zāi)繕艘髮嶒炚弑仨氂忻鞔_的觀察目標或觀察重點。學生在開始實驗時，往往只憑一般的興趣和愛好，在觀察時注意力不集中，觀察目標不明確，分不清重點，帶有很大的盲目性和片面性，有的以局部代替整體，有的放過一些稍縱即逝的重要現(xiàn)象，對多種并存的現(xiàn)象，不能抓住本質(zhì)現(xiàn)象。因此，我們要教給學生科學的觀察方法。

實事求是是觀察的基礎(chǔ)，又是觀察的重要品質(zhì)和方法，也是未來科學工作者的基本態(tài)度。在物理實驗教學中，要求學生堅持實事求的科學態(tài)度，毫不含糊地尊重客觀事實，如實地記錄實驗中觀察到的各種現(xiàn)象，甚至一個數(shù)據(jù)，一個標點符號，做到嚴格地把實驗事實和自己對事實的解釋區(qū)別開來。堅持實事求是的科學態(tài)度，不僅是提高物理實驗質(zhì)量的要求，也是增強學生的科學素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的需要。

例如:觀察水沸騰的實驗現(xiàn)象時，就明確提出以下觀察目標:水開始加熱時，杯底和杯壁上出現(xiàn)許多小氣泡，這些小氣泡將發(fā)生怎樣的變化?加熱的過程中，水的溫度將怎樣變化?隨著溫度升高，氣泡將怎樣變化?水沸騰時，溫度將怎樣變化?沸騰后，停止加熱，水是否還沸騰?引導學生明確觀察目標，有目的、有秩序地進行觀察。

認真、細致、深入地觀察是科學工作者的基本素養(yǎng)和要求。許多自然現(xiàn)象和實驗中的物理現(xiàn)象，有時是稍縱即逝。只有認真、仔細地觀察，才能捕捉到所要觀察的現(xiàn)象;只有深入地觀察，才能發(fā)現(xiàn)細微的變化和隱蔽的特征。

在實驗觀察中，要提倡眼腦并用，即把觀察和思維緊密結(jié)合起來。觀察是一種理性知識參與下的知覺，只有結(jié)合思維才能把握實驗現(xiàn)象中的本質(zhì)特征和必然聯(lián)系，而且能根據(jù)觀察到的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)新的問題，促進觀察思維加工，辨別本質(zhì)現(xiàn)象和非本質(zhì)現(xiàn)象，去偽存真，得出正確的觀察結(jié)果。

2.實驗操作能力

實驗是一個手腦并用的過程，學生要經(jīng)歷操作實驗儀器、觀察實驗現(xiàn)象、處理實驗結(jié)果等一系列過程。為進行正確的思維活動，學生必須掌握基本的實驗技巧，進行認真細致的觀察，長期堅持，會使學生的觀察能力、實驗操作能力得到鍛煉。學生的實驗操作能力的高低對他們今后的工作和學習有著重要的影響。生活中，小到照明電路的安裝，各種物體質(zhì)量的測量，大到交通運輸和生產(chǎn)勞動都需要這方面的能力。物理實驗本身就是一個操作過程。

例如:在《探究熔化與凝固的條件》時，要求學生設(shè)計實驗記錄表格，將測溫時間和測得的溫度記錄在表格中，按實驗數(shù)據(jù)在坐標中畫出溫度隨時間變化的圖像。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和熔化與凝固圖像，分析歸納該物質(zhì)在熔化與凝固過程中的特點。

這個探究過程能有效地鍛煉學生實驗操作能力及數(shù)據(jù)處理的能力。

學生分組實驗，每個人都有操作機會。因此要創(chuàng)造條件，將演示實驗改為學生實驗。課外小實驗更是學生操作的天地，如在學習量筒、彈簧測力計、天平等知識后，可讓學生開展小實驗，自制天平、量筒、橡皮測力計等，學生會有很高的積極性，效果也會很明顯。盡量多給學生親自動手動腦的機會，這對提高學生的操作能力是很有幫助的。

3.創(chuàng)造性思維能力和實踐能力

在實驗過程中，特別對一些探索性的實驗而言，學生的大腦處于一種興奮的狀態(tài)，就能從觀察到的許多物理現(xiàn)象中，產(chǎn)生一個個問號，因而使學生的思維處于一種懸而未決但又必須解決的求知狀態(tài)。問題會激發(fā)學生強烈的學習愿望，從而注意力高度集中，積極主動地投入學習，促使他們找到理想的解釋;問題還可以激發(fā)學生勇于探索和追求真理的科學精神。

學生做“測定小燈泡功率”實驗后，可布置:只有電壓表，無電流表，其他儀器自選，測定標有3.8V的小燈泡的額定功率。這個實驗的目的是，在給定條件下，讓學生自己設(shè)計實驗方案、完成實驗操作，這有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性操作能力。

學生對自然界的事物懷有好奇心，對還不懂的現(xiàn)象總喜歡問幾個為什么。教師應(yīng)該愛護學生的這種積極性，可以和學生一起設(shè)計實驗，組織他們觀察現(xiàn)象，引導他們積極思考。讓學生自己動手實驗，觀察實驗現(xiàn)象，并做好記錄。引導學生邊觀察、邊思考、邊發(fā)現(xiàn)問題、邊解決問題，并根據(jù)實驗記錄加以分析、歸納和總結(jié)，幫助學生從中得出結(jié)論。學生的課外實驗(包括小制作)，主要是以擴展知識面、發(fā)展創(chuàng)造力為主要目的。學生在課外實驗中，不可能一帆風順。教師要適當引導，不使他們過多地碰壁。但是，教師也不可包辦代替，要讓學生經(jīng)受挫折，從中總結(jié)經(jīng)驗教訓，不斷改進實驗，發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，從而獲得成功，這樣將會增加學生學習的樂趣，并得到更多鍛煉。

課外實驗題材廣泛，材料極其豐富，是一種激發(fā)學生學習興趣，發(fā)揮學生創(chuàng)造能力的有益活動，課外實驗不僅能鞏固和深化課內(nèi)知識，而且有利于培養(yǎng)學生的實驗技能，增強學生思維的獨創(chuàng)性。我們開放實驗室，進行物理小制作比賽，使學生嘗到動手動腦的樂趣;指導學生進行小發(fā)明創(chuàng)造，撰寫科技小論文，培養(yǎng)學生的科幻意識和創(chuàng)新精神，通過這些活動培養(yǎng)了學生收集信息、處理信息的能力。

物理實踐活動要充分發(fā)揮教師的主導作用，突出學生的主體地位。應(yīng)充分相信學生，使學生主動參與，讓學生獨立設(shè)計實驗，利用物理實驗，發(fā)揮學生的主觀能動作用，最大限度地調(diào)動學生自主學習的積極性和主動性。變單向信息傳遞為雙向式、多向式信息傳遞與交流，科學探究的形式有課堂內(nèi)的探究性活動和課堂外的家庭實驗、社會調(diào)查及其他學習活動。

四、通過實驗檢驗猜想，培養(yǎng)科學的態(tài)度

在科學發(fā)展史上，任何一個猜想或預(yù)言最終要經(jīng)得起實驗的檢驗才能被人們所承認并接受。年輕的伽利略勇于沖破亞里士多德關(guān)于自由落體學說的束縛，用簡單明了卻科學的實驗和推理揭示了亞里士多德輕物下落慢重物下落快的內(nèi)在矛盾，指出自由落體運動速度與質(zhì)量無關(guān)這一科學論斷。在物理教學中，教師應(yīng)有機滲透這種科學史教育，灌輸實驗辨真?zhèn)蔚乃枷搿＠纾谘芯客雇哥R成像實驗前，教師可先提出用紙片遮住凸透鏡的上半部，光屏上的像變成半像的假設(shè)，然后讓學生通過實驗去驗證，學生會發(fā)現(xiàn)實驗事實與老師的假設(shè)不一樣，老師“錯了”。再如，在學習電路安裝時，先提出如果將開關(guān)安裝在燈前或燈后效果相同嗎?當有學生認為燈后的開關(guān)不能控制這盞燈的亮與熄，通過實驗后就會發(fā)現(xiàn)自己的猜想是錯誤的。這樣加深學生對科學來自于實踐的認識，不迷信、不盲從，實事求是，樹立實驗第一的觀點。

新課程要求超越學科本位的理念，以全面提高公民的科學素養(yǎng)為目標，著眼于學生的發(fā)展，使學生形成終身學習思想、習慣及一定的學習能力。教師要相信所有學生經(jīng)過努力都能達到課程標準所規(guī)定的應(yīng)該達到的要求，用終身教育的理念和可持續(xù)性發(fā)展的意識去理解物理實驗在新課程教學中的功能與作用，將有助于學生學習能力的發(fā)展和實踐活動的開展，以促進全體學生全面發(fā)展和全體學生素質(zhì)的整體提高。

參考文獻

[1]李桂福.對物理實驗教學在新課程中作用的再認識[J].學科教育，2005(6).

[2]盧惠林.改革中學物理實驗教學的新構(gòu)想[J].中學物理教學參考，2000(4).

[3]葉奕乾主編.普通心理學[M].上海:華東師大出版社，2004.8.

(責任編輯 易志毅)