在物理實驗中提高學生的科學素質

馬天輝

摘要：物理實驗是研究物理學的重要方法和手段，加強實驗教學不僅可以提高物理教學的效果，而且可以提高學生的科學素質，有助于培養學生的創造性學習能力。因此，在物理實驗中，教師應重視發掘實驗的教育功能，凸顯實驗中的科學方法，運用分組實驗，為學生開拓廣闊的探究天地，從而更好地提高學生的科學素質。

關鍵詞：高中物理;實驗教學;科學素質

中圖分類號：G633.7 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1992-7711（2014）11-0106

一、前言

物理是一門以實驗為基礎的學科，物理學的發展歷史表明，實驗是物理學發展的重要源泉，而且，實驗教學在培養學生科學素養上具有特殊的意義。但是，在人類探究自然規律的過程中，很長時間內都沒有認識到實驗的精髓所在，是伽利略把科學實驗發展到了一個全新的高度，他把實驗方法與物理規律的研究結合起來，使物理學走上了真正的科學之路，正如愛因斯坦贊美伽利略時說的那樣：“伽利略的發現以及他所運用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，標志著物理學在真正開篇。”

看來，物理實驗并非只是動手的實踐活動，它同樣需要高超的邏輯思維與豐富的科學方法。實驗需要動手操作、整理數據，但更需要高級的邏輯推理過程，沒有完美邏輯思維的引導和縝密的實驗設計，是得不出規律的。例如，在生活中，合力與分力的現象司空見慣，兩個人抬起桌子和一個人托起桌子的效果一樣，物理教學中已把這種現象簡化抽象成實驗，可試想，若無教材明示的已知規律，僅從簡單的實驗，恐怕沒有人會快速得出力的合成與分解遵守平行四邊形的法則。另外，教師在講課時，常會這樣說：“奧斯特在一次做實驗時無意中發現了電流的磁效應;法拉第在做實驗時偶然發現在電源開和關的瞬間，電流表在動，從而發現了電磁感應現象”。殊不知，這些“偶然”、“無意”其實是科學家在付出幾年、幾十年的不斷探索的基礎上才出現的，這些看似簡單的現象，里面卻浸透了發現者探究歷程的艱辛;是科學家在思維與實驗上付出了持之以恒的艱苦努力，才凝結成了高度概括的定理與公式。教師在進行實驗教學時，絕不能忘記這些實驗的背景故事，科學實驗的方法對于提高學生的科學素質是至關重要的。

在教學中，我們不可能再現科學家研究的全過程，卻可以通過實驗再現規律呈現的基本過程，由于高中階段的物理知識體系已趨于完整，所以高中物理實驗與初中物理實驗相比，已經有了質的提高，實驗不再是簡單的激趣，而是有條件地凸顯了物理的思維特質，這就為培養學生的科學素質提供了極好的平臺。那么，教師應如何結合物理實驗提高學生的科學素養呢？下面，筆者結合自身的教學經驗談談自己的看法：

二、發掘實驗的教育功能

新課改倡導探究式學習，但在探究七要素中，“提出問題”、“進行猜想”在教學中往往被庸俗化，因為就教材中的每個實驗而言，都是針對每個具體課題設計的，所要解決的問題一般顯而易見，更無須猜想，提問時學生回答的許多“猜想”往往都很牽強。對此，教師應在教學過程中降低一個層面，對實驗中的細節或某一隱含的方法提出問題，這時進行猜想是可行的，這是把學生的眼光向實驗方法的細節處引導。長期堅持下來，學生會真正地領悟物理方法的妙處，變得心靈手巧。

教師在講具體實驗要求時，如能進行適當拓展，則會在提高學生科學素質上起到事半功倍的功效。例如，在“力和彈力”的教學中，講到使用彈簧測力計時，必然會涉及彈簧測力計不可超量程使用的規則，教師可以事先用一根普通的彈簧，拉的超出限度，看其造成的后果，再引導學生看清彈簧秤的最大量程，這時講不可量程、超規格使用等操作規則，學生就會很容易接受，并主動進行驗證。

三、凸顯實驗中的科學方法

物理實驗最重要的就是讓學生感受過程、體驗方法。而且，科學方法通常隱藏在過程之中。物理教師有責任將物理方法的巧妙點化給學生。物理學研究的對象并非像生物學中的動物，可以擺到桌上進行解剖，反復觀察、琢磨，它們雖然就在身邊，卻不可拿捉，比如聲音，出你之口，入我之耳，誰能拿出一截“聲”來研究？同樣，“光”、“熱”、“力”、“電”雖都與物質有關，卻都是抓不著、摸不到的“實物”。然而物理學都能對其進行深入細致的研究，并摸清它們的運動規律，這其中科學方法都起著極為重要的作用。這些方法包括：模擬法、累計法、替代法、外推法等，物理學家就是通過實驗，利用這些方法發現規律的。教師在教學中，要格外注意關注這些方法的呈現方式，讓學生感受并領悟到科學方法的精妙，從而提高學生的科學素質。

四、運用分組實驗

分組實驗是常規的教學形式，分組實驗的目的是讓所有的學生都能親自體驗實驗過程，培養學生的合作精神。但在目前的教學中，分組實驗的弊端有四個：指導過細;分工太嚴;缺乏充分的自由探究時間;合作有名無實。這些都會對培養學生的科學素養形成障礙，影響學生的自由發展。

教師指導過細會使學生習慣于簡單地按要求操作，束縛學生能力的順暢發展。分工太細則不能使學生體驗實驗的全過程，不利于學生物理概念的形成及理解。這些都會導致學生沒有自由探究的時間，而自由探究則是培養學生科學素養的前提。對此，教師需要積極調整教學策略，仔細體會分組實驗的精髓 。在實驗中，教師應按照每個小組的情況，在小組成員中劃分“實驗探究目的”、“實驗探究猜想”、“實驗探究設計”、“實驗探究數據統計”、“實驗論證”以及“實驗結論”等任務，并通過親自做實驗，使學生做到心中有數。然后，教師通過觀察與提問匯總每個小組的實驗成果并使其積極展示出來，從而培養學生嚴謹求實的科學態度，提高學生的科學素養。

五、開拓廣闊的探究天地

學生都有探險獵奇的心性，教師可以借此鼓勵學生從身邊的事物中發現新的問題進行探究。同時，要注意的是，教師要充分尊重學生的興趣，而不是以得出固定結論為目的。學生在課外探究活動中，不可能一帆風順，教師要適當引導，但是，教師也不能包辦代替，要讓學生經受挫折，從中總結經驗教訓，不斷改進實驗，發揮學生的創造性，從而獲得成功，這將會增加學生學習的樂趣并得到更多的鍛煉。另外，教師還應該鼓勵學生在課外做與課堂內容有關的小實驗、小制作，這既有利于學生理解和掌握科學方法，也可以達到擴展知識面、發展創造力的目的。因為最簡單的儀器設備，可以反映最根本、最單純的科學結論，有時會使人們長久的困惑頃刻間一掃而光，對自然界的認識更加清晰。

六、結束語

新課程體系旗幟鮮明地設定了以“培養學生的科學素養”為核心的教育宗旨，并且這一宗旨已經成為所有學科、所有類型課程的共同取向。物理學的學科特點具有進行科學素質訓練的得天獨厚的條件，課程改革提出的三維教學目標的最終目的就是要解決怎樣培養學生科學素養的問題。很顯然，在中學課堂上，讓學生掌握物理知識固然重要，但僅僅教會學生知識并不等于提高了學生的科學素質。因此，教師在教學中要有意識地培養學生的科學素養。

（作者單位：浙江省東陽市巍山高級中學 322100）