物理實驗及其教學是物理教學的一個重要內容、方法和手段。實驗教學與理論講授相配合,有利于學生對物理概念和規律的正確建立、深刻理解和鞏固掌握;實驗教學有利于調動學生的主觀能動性,是發展學生智能的重要途徑;實驗教學是幫助學生樹立正確觀點,養成科學態度和科學作風的有效措施。物理學是以實驗為本的科學,在物理學的發展中實驗起了重要作用。通過實驗再現客觀世界,通過實驗探索、研究得出規律,使學生獲得實驗的基本方法、基本技能,有利于學生探索獲得新的知識。在這一點上,物理教材安排了豐富的實驗內容,包括演示實驗、學生實驗、課外小制作等。從近幾年來的各地中考、高考試題來看,物理實驗在試卷中占的分值較大,對學生的能力要求比較高。因而做好物理實驗教學已刻不容緩。筆者通過多年的教學經歷,總結出了以下幾點看法。
一、高中物理實驗是理論形成的基礎
回顧物理學產生和發展的過程,可以看出物理實驗自始至終都占有極其重要的地位。所有的物理知識,都是在實驗的基礎上建立起來的。高中物理實驗及其教學是物理課程和物理教學的一個重要組成部分,它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教育中具有獨特的地位和全方位的功能。
物理實驗有其特殊的教學功能。第一,通過實驗可以使物理教學理論聯系實際,引起學生的學習興趣,引導學生發掘問題,激發其求知欲望,從而調動他們學好物理的主動性和積極性,引導他們熱愛科學。第二,通過加強實驗,不僅可以使學生具備一定的感性認識,更重要的是使學生進一步理解物理概念和定律是怎樣在實驗基礎上建立起來的,從而有效地幫助學生形成概念,導出規律,掌握理論,正確而深刻地領會物理知識。第三,通過實驗培養學生的觀察能力、思維能力、自學能力以及發現問題、分析問題和解決問題的能力;培養學生良好的實驗方法以及基本的實驗能力和動手能力,并且在此基礎上進一步培養他們的獨立工作能力和創新能力。
二、實驗探索物理規律,激發學習興趣
實驗具有趣味性,它能充分運用學生的各種感官,激發學習興趣。現代認知心理學認為,興趣是產生動機的重要條件,是人類認識客觀世界的一種心理表現,是一個人獲得知識、開闊視野、推動學習的一種內部強勁的動力。因此,在物理教學過程中,通過實驗為學生展現出生動直觀的學習環境,將極大地吸引學生的注意力,有利于學生研究物理現象,探索物理規律,激發學生的興趣和求知欲。
高中物理課本中有許多物理規律的探索和得出是建立在物理實驗基礎上的。如高二課本“法拉第電磁感應定律——感應電動勢的大小”一節中,法拉第電磁感應定律的得出建立在三個演示實驗的基礎上。在教學過程中,通過演示導體切割磁感線,導體和磁體發生相對運動,閉合電路的磁場發生變化,從實驗現象得出“穿過閉合電路的磁通量變化越快,感應電流和感應電動勢就越大”這一結論。在這一實驗結論的基礎上得出了“電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比”這一法拉第電磁感應定律。這樣,學生在物理實驗基礎上在頭腦中建立了法拉第電磁感應定律,并且對這一定律的理解極為深刻。
三、實驗在現行教學中處于一個薄弱的環節
目前在中學物理教學中,學校和教師受傳統教育的影響,普遍存在著重理論、輕實驗的思想,不少高中學校對物理實驗重視不夠,而且實驗教學的效果也不理想。在部分教師的教育觀念里,口頭上講素質教育,實際上還是重理論、輕實踐,重分數、輕能力,只關心考綱考什么,學生考試分數如何,而很少問學生做了什么,能力如何。尤其是物理學科,過去的實驗“看黑板”,如今的實驗“看錄像”“看投影”。令人難以理解的是,一些原本可以讓學生動手做的實驗卻用多媒體來展示,被稱為是“現代技術的運用”。現在多媒體教學非常盛行,虛擬實驗,網絡實驗,用課件來代替實驗,甚至就用虛擬的實驗室代替了學生分組實驗的實驗教學比比皆是。
著名物理學家朱正元先生說,“壇壇罐罐當儀器,拼拼湊湊做實驗”,它給我們的啟迪,就是提出了因陋就簡、器材代用的可能性。但是,簡單并不一定具有實效性,在我們的教學中,要做到簡單性和實效性相結合,就需要教師有創新的意識和鉆研的精神,結合教學內容設計新穎實用的實驗。
二十一世紀,中國已經進入一個嶄新的、快速發展的時代,為了適應這種時代發展的需要,教育必將在教學理念、教學方法、教學媒體等各方面發生重大變化。在新課程體系中,物理實驗教學的重要地位將越來越突出,物理實驗教學也將隨之出現新的面貌。新形勢下的物理教師只有不斷發展,不斷探索,不斷學習,處處以學生學習能力的提高為最高目標,才可能將學生培養成社會所需要的有用人才。