淺談物理實驗與學生科學素養的培養

王維 王傳友

摘要：對物理實驗在培養學生科學素養的作用進行研究，發現物理實驗教學有助于學生實驗技能、創造性思維能力、觀察能力和學生想象能力的培養，激發學生動手制作的潛力，使學生科學素養得到有效提高。

關鍵詞： 實驗技能；創造性思維； 科學素養 ；參與意識

物理學是一門以實驗為基礎的科學。心理學表明，人的思維活動是在感性材料的基礎上產生的，感性材料是思維活動的源泉和依據。所有的物理知識，包括物理概念、定律和理論，都是在實驗的基礎上建立起來的，而各種類型的物理實驗，具體形象地展示了物理知識的形成和發展過程，為學生的學習提供了豐富的感性材料，強化了學生的感知，能徹底糾正在感知中形成的錯覺，從而達到豐富和掌握知識及培養能力的目的。物理實驗教學的優點可以從以下幾個方面得到體現。

一、通過實驗，可以培養學生的實驗技能和創造性思維能力

由于物理是一門實驗科學，中學物理實驗又是學生將來從事科學實驗的起點。因此，培養學生的實驗技能，了解物理學的研究方法，培養嚴格的實事求是的科學態度，對學生今后搞科學實驗和技術革新有重要的基礎作用。中學物理學生實驗技能主要包括以下幾個基本方面：

1.掌握常用基本儀器的構造、原理和使用，能正確使用儀器進行觀察、測量和讀數；

2.掌握中學有關實驗的一般原理和實驗方法；

3.會正確記錄實驗數據，并能進行運算和分析，以得出正確的結論；

4.了解誤差概念，并學會初步的誤差計算和分析；

5.會寫一般的實驗報告；

6.初步養成良好的實驗習慣，包括愛護儀器、遵守安全操作規則和尊重實驗事實的習慣等。

學生實驗技能培養的方法有兩種：

1.培養學生使用基本儀器的技能。掌握基本儀器的使用，是做好物理實驗的基礎。基本儀器主要有：刻度尺、量筒、游標卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、溫度計、測力計、壓強計、安培表、伏特表、滑動變阻器、電阻箱等。物理大綱要求“學會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數。”要讓學生了解這些儀器的構造、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和使用規則，以達到熟練地、正確地讀數，在介紹這些基本儀器使用方法時，老師應抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導學生的學習。

2.培養學生進行實驗過程必須掌握的技能。包括培養學生掌握實驗的一般原理、進行實驗設計和實驗方法的技能。要求學生明確各個實驗的目的、原理或理論根據，根據實驗的原理、要求對實驗進行設計，包括用什么物理定律、公式，電學實驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量，然后選擇所需的儀器和實驗條件，進而設計好實驗步驟，畫好記錄表格等。也包括培養學生正確記錄實驗數據，并能進行運算和分析，以得出正確結論的能力。這是實驗能否成功的關鍵。要培養學生這方面的技能，要求學生集中精力，按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數據，有的實驗則要求測量或操作時動作迅速，要把握時機，如：溫度測量、電學測量。要按實驗先后順序將需要測定的各量測出，并記錄下來。讀取數據和記錄必須注意：（1）讀數要及時，并馬上記錄；（2）要記錄完整數據，按有效數字的方式記錄；（3）數據的單位要正確。還要使學生了解誤差概念，并學會初步的誤差計算和分析。實驗后，要指導學生分析實驗誤差的原因。同時又包括學會根據原始記錄和實驗時的體會，寫出實驗報告。實驗報告內容主要有：實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數據、數據計算和處理、實驗結論及誤差分析等。這是一個很重要的技能。學生掌握了基本實驗技能，就能獨立動手操作，打好實驗的基礎，學到課本上沒有的或者是一帶而過的知識。例如：學習連通器原理是時，要求學生先觀察并思考茶壺的茶嘴為何總與壺蓋保持一樣高，確定了思考目標，帶著問題讓學生觀察實物，明白茶壺是由壺身和壺嘴兩個器皿構成，教師出示壺嘴去一節的茶壺，讓學生先猜測、假設，后裝水試驗，再讓學生在壺嘴上套接課前已準備好的紙折空心園柱套管，做改變嘴長短裝水的試驗，使學生觀察到壺身矮了，將不易隨心所欲地倒出水，壺身高了，水未裝滿就會從壺嘴流出的現象，以此啟迪學生，最終把兩容器對底面的壓強相等的定量平衡知識引入作出解釋，其道理自然就清楚了。通過實驗，不僅有效地幫助學生領會物理知識，更重要的是通過觀察實驗現象，分析和解決實驗中的問題，能夠培養學生的創造性思維能力。

二、引導學生觀察物理現象，激發學生的學習興趣，培養他們的觀察能力

人人都知道，興趣是影響學習積極性的最直接的因素。而積極性是學好知識的必不可少的條件。對于那些新奇的、對生活有密切聯系的知識和問題，能引起學生強烈的學習興趣。在觀察這些物理現象時，教師要引導學生注意整個現象發生的過程、產生條件和特征等。如在觀察“摩擦起電”規象時，要提示注意：

1.手帕摩擦過的塑料膜對碎紙屑有什么作用？

2.手帕摩擦過的兩塊塑料膜，在相互接近時，會發生什么現象？

3.把用手帕和毛皮分別摩擦過的兩塊塑料膜靠近些，它們之間會產生什么現象？

通過觀察，學生自己得出了“摩擦過的物體帶電及同種電荷相斥，異種電荷相吸”的結論。通過對上述物理現象的觀察，不僅成功地誘發了學生的學習興趣，滿足了學生的求知欲望，而且有利于發展學生的觀察能力。

三、 引導學生通過畫圖、識圖來培養學生的想象能力

課本中各種各樣的電路圖、滑輪組裝配圖、物態變化圖像等等，都是從畫圖、識圖及圖像與實物轉化的角度，訓練學生對物理規律掌握的程度的，換句話說，也就是靠想象來認識物理規律，然后靠作圖來進行分析、判斷的。如“電磁感應現象”這一節，在學習“導體做切割磁感線的運動”這一內容時，可啟發學生聯想“右手拿鐮刀割麥子”的情形。根據“右手定則”，磁感線方向（麥子）、導體運動方向（鐮刀）、導體中感生電流方向（四指）的關系就十分明確了。從上述例子中可以看出，想象使學生頭腦中出現一些超乎他們自己經驗的形象；由于想象的材料來源于實踐并與感知、記憶密切相關，因此教師應引導學生運用畫圖、識圖、觀察圖表和模型等，來幫助學生對沒有直接感知過的，或根本不能直接感知的事物，產生清晰的表象，以開拓學生的思路，擴大知識范圍，促進學生想象能力的發展。

四、鼓勵學生做好課外小實驗、小制作，促進學生對教學內容的學習

各種物理實驗，從某種意義上說，都是一種特殊的、直觀的實踐，學生在動手完成各種小實驗、小制作過程中，思維異常活躍，學習欲望高漲，參與意識增強，都迫切地希望進一步探索問題。通過實驗，學生學習到的物理知識就比較深刻、牢固。如課本中“紙盒燒開水”、“日光燈啟輝器中雙金屬片的自動控制作用”、“小風輪”、“電鈴”、“樓梯開關”等小實驗、小制作，有很強的趣味性和知識性，十分貼近學生的生活，符合學生好奇、好問、好動、好學的心理特征。教師要鼓勵學生做好這些課外小實驗、小制作，并有意識地在教學中加以講評。

課堂講評小實驗、小制作，可以創設活躍的課堂學習氣氛，給學生提供參與學習的機會，并使班級中不同認知水平的學生的求知欲都能得到滿足。同時，教師可以根據教材的要求，引導學生把對教學內容的學習和對小實驗、小制作的學習結合起來，從而使教學內容的學習和小實驗、小制作的學習達到某種程度的互補。這佯，既促進了學生對教師所講授內容的學習，加深了對所學內容的理解和記憶，又促進了一系列附帶內容的學習。

總之，學生科學素養的培養需通過多方面的長期培養，但中學學生物理實驗技能的培養是最基礎的和最主要的，屬于矛盾的主要方面。物理實驗是發展學生思維，提高學生能力的有效方法。在提倡素質教育的今天，物理教學應十分注重實驗教學、切實加強實驗教學。

（作者單位：亳州市第三中學 安徽 亳州 236800）