科學方法 科學實驗

摘要：在物理實驗教學中應當把科學的實驗方法作為重要的目

標，重視對學生科學方法的培養，讓學生掌握科學的方法比單純的傳授知識更為重要。高師物理實驗中蘊含著許多科學方法，讓學生領會這些科學方法，有利于培養學生良好的科學品質、創造性思維和探索能力，對提高學生科學素質和培養創造性精神具有十分重要的作用。

關鍵詞：科學方法 物理實驗

現行五年制高師物理教學仍然沿用高中物理教材，作為一名高等師范學校的物理教師，在傳授物理知識的同時應當讓學生初步領會研究物理問題的科學方法，讓學生認識到學習科學方法的重要意義，這不僅有利于培養學生科學的思維品質，而且可以提高學生的分析問題、解決問題的能力。而這些正是目前高等師范學校學生所欠缺的。

1 物理實驗教學現狀分析

物理學是一門應用性極強的學科，沒有物理學就不會有我們今天的文明生活，這一點是不可否認的，而物理學是一門以實驗為基礎的科學。物理實驗不僅為學生形成和理解物理概念提供了感性認識，對培養動手能力、發現問題和解決問題的能力有十分重要的意義。隨著課程改革的不斷深入，物理實驗更是成了探索和創新活動的主角，成為培養學生創新能力的必要手段。實驗教學既是物理教學的重要基礎，又是物理教學的重要內容、方法和手段，在培養學生科學素養的過程中具有獨特的地位和全方位的功能。在新課程背景下，物理實驗的教學顯得尤為重要。對比新課程的要求和現階段高中物理實驗的現狀，筆者認為以下幾點很值得關注。

1.1 改變物理實驗教學觀念，充分調動學生參與實驗的積極性

在應試教育的模式下，傳統的物理實驗課缺乏活力，學生只是機械地完成預定的實驗步驟、采編數據，學生的主體地位遠沒有得到重視，因而缺乏主動探究的熱情。這與新課標提到的要“讓學生積極參與，樂于探究，勇于實驗，勤于思考”的理念相差甚遠，收不到物理實驗應有的效果。因此，在高中物理實驗課中除了要發揮教師的主導作用，更要突出學生的主體地位，鼓勵學生積極主動地參與實驗，多給學生提供自主的時間和空間，并鼓勵他們按照自己的思路進行實驗設計和操作，只有這樣，才能充分調動學生的科學探究熱情，收到較好的實驗效果。

1.2 注重探究性實驗的教學，不斷培養學生的創新能力

創新能力是一個學生最重要最可貴的素質，而物理實驗課是學以致用的最直接的平臺，因此，培養學生的創新能力是物理實驗的基本目標之一。要做好這一點，積極開展探究性實驗教學就是很好的途徑。探究性物理實驗作為物理實驗的一種形式，作為學生的一種積極主動的認知手段，既有別于一般的測定性實驗，又有別于傳統的驗證實驗，其目的在于使學生獲得物理實驗研究方法的訓練。開展探究性實驗的教學，能夠使學生在探索發現的過程中，發展理性的、批判的思想方法，體驗學者研究的苦衷和愉悅，培養發現、探索能力，提高科學素養。例如，在高中物理實驗課上，教師提出問題后，可以鼓勵學生充分發揮自己的聰明才智和想象力，獨立自主地設計實驗方案，包括自制實驗器材等；對實驗過程中出現的問題，鼓勵學生自己分析并找出原因加以解決；對實驗結果，要求學生自己根據實際情況進行分析處理。對一些較重要或具有普遍性的問題，組織學生進行分組討論，集思廣益，共同研討解決問題的方法。這樣做可使學生的探索熱情得到充分調動，不斷體會進行科學探究的樂趣，進而使他們的創新能力得到不斷提高。

1.3 充分應用多媒體輔助實驗教學，加強物理實驗的教學效果

多媒體技術可以迅速改變實驗條件和物理參數，在較短的時間內向學生提供大量、具體、生動的教學信息，創設不同的物理情境，因而能很好地激發學生學習的興趣和探究的欲望。有些在一般條件下無法做到的實驗也可以由多媒體技術進行模擬。例如原子物理中的α粒子散射實驗，就可以利用多媒體制作實驗的動畫，使學生清晰地觀察到α粒子散射的過程，加深對α粒子散射實驗的認識，進而為后繼的核式結構做好鋪墊。

1.4 最后要加強小實驗，增加學生動手動腦的機會

1.4.1 隨堂實驗

隨堂物理實驗是區別于演示實驗和學生分組實驗的另一種實驗教學類型，它穿插于教師的講授、學生的理論學習之中，又稱邊學邊實驗。這種實驗比較小型，靈活，通常幾分鐘到半小時就能完成實驗，實驗所需要器材也比較容易得到。隨堂實驗有利于發揮學生的主動性；有利于發揮教師的指導作用；有利于提高學生實驗在教學中的比重和提高課堂教學的效率。由于隨堂實驗小型，靈活，運用方便，可以增加學生實驗在教學中的比重，還有利于學生獲取感性認識。通過學生的探究過程，對知識的理解比較深刻和牢固，同時提供更多的機會培養學生的實驗技能和訓練科學方法，因此隨堂實驗是提高教學效率的有效途徑。例如：驗證阿基米德定律，只需要器材：一只小塑料袋（袋內裝滿水，用細線把袋口扎緊，袋內不留空氣），測力計，便可以做這個實驗。

1.4.2 設計性小實驗

為了幫助學生領會實驗設計的思想和方法，可以多布置一些設計性小實驗。例如：測量物質的密度可設計為①給你一粒花生米（密度略大于水的密度），提供：天平，小燒杯，食鹽，沙子，水等。要求估測花生米的密度。②提供：石蠟塊，小杯２只（杯中有水），針，細橡皮管，要求估測石蠟塊的密度。只要我們多動腦筋同一課題可以有多種設計方案，而這樣卻大大調動學生自主實驗的積極性和提高學生發散性思維能力。

創造性教育期望的主要目標是培養學生對科學的好奇心和旺盛的求知欲，培養開拓的精神和創新能力。由于實驗中蘊藏著極其活躍的因素，隨時會出現許多意想不到的問題，對于活化學生學習知識和訓練思維大有益處。使它成為中學物理教學培養學生開拓意識和創新能力的重要途徑。而物理實驗教學能更有效地培養學生的興趣，激發學生的求知欲，能創設符合學生認識規律的學習環境，更好地訓練學生的科學方法和培養各種能力，培養學生良好的科學素質。

2 常見的物理實驗科學方法

如何使實驗教學達到課程標準確定的目標，其中蘊含的大量的科學方法，我們必須給予足夠的重視，并且滲透到教學活動中去，適時向學生介紹、點撥，讓學生在學習活動中去體驗，逐步提高學生科學探究能力。下面，就物理實驗中的常用的幾種科學方法做以下分析和總結。

2.1 控制變量法

控制變量法是高等師范學院在進行物理實驗的時候，比較常用的一種方法。通常是為了研究出一種物理量與其他影響因素之間的關系，并且人為的把除了這一因素外的其他因素控制起來，然后進行研究和分析，得出結果。

2.2 等效替代法

等效替代法主要是指的有些研究對象因為自身的限制，很難直接獲得其物理本質，就需要尋找替代品，通過和這種物品有相似或者相同特征的物品來代替。這種科學方法比較容易被學生接受，簡單易懂，教學的效果很不錯。

2.3 轉換法

有的物理量不便于直接測量，有的物理現象不便于直接觀察，通過轉換為容易測量到與之相等或與之相關聯的物理現象，從而獲得結論的方法。譬如，在研究電熱的功率與電阻關系的實驗中，電流通過阻值不等的兩根電阻絲產生的熱量無法直接觀測和比較，而我們通過轉換為讓煤油吸熱，觀察煤油溫度變化情況，從而推導出哪個電阻放熱多。

在高師物理實驗中，利用軟細繩測量地圖上鐵路線上的長度、刻度尺和三角板配合測量硬幣的直徑、圓錐的高等，都運用了轉換法的思想。

2.4 類比法

類比法是一種科學的推理方法。可以用類比法將一些模糊的概念解釋的簡單明了，主要是通過一個比較熟悉的對象，去了解另外一個與之有相似特征的對象。

2.5 平衡摩擦法

在物理實驗中，摩擦是不可避免的。我們可以通過平衡摩擦法來降低或消除摩擦帶來的影響。

2.6 圖象法

圖象是一個數學概念，用來表示一個量隨另一個量的變化關系，很直觀。由于物理學中經常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況，因此圖象在物理中有著廣泛的應用。在實驗中，運用圖象來處理實驗數據，探究內在的物理規律，具有獨特之處。

2.7 理想化方法

理想化方法是指在物理教學中通過想象建立模型和進行實驗的一種科學方法。可分為理想化模型和理想化實驗。理想化實驗是一種科學的抽象方法。它既要以實驗事實作基礎，但又不能直接由實驗得到結論。

3 結語

總之，在高師物理實驗中，從實驗設計、實驗條件的控制到實驗數據的處理各個環節都蘊含著許多科學方法，我們既不能視而不見忽視它，又不能唯方法講方法，要時時做有心人，把握時機，把科學方法滲透到教學活動中，讓學生領會這些科學方法，有利于培養學生良好的科學品質、創造性思維和探索能力，對提高學生科學素質和培養創造性精神具有十分重要的作用，只有教師充分認識到這一點，并在教學中有意識地對學生進行科學方法教育，將使學生受益終生。只有掌握了科學方法才能科學實驗。

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作者簡介：

肖永（1976-），男，江蘇宿遷人，高級講師，現在宿遷高等師范學校從事物理教學工作。