注重物理實驗教學 提高學生科學素養

陳英

（福建省上杭二中 福建龍巖 364200）

注重物理實驗教學 提高學生科學素養

陳英

（福建省上杭二中 福建龍巖 364200）

物理學是一門實驗性很強的學科，在中學教學中占有非常重要的地位。在物理實驗教學過程中，引導學生正確認識物理實驗，培養學生科學的實驗態度；培養學生的科學實驗方法；加強實驗觀察和思考，培養學生的探究精神和創新能力；注重培養學生對研究性實驗的設計能力；在實驗中培養學生的協作精神。實驗是學好物理學的基礎，是培養學生科學素養的重要途徑。

實驗教學 科學實驗態度 科學實驗方法 探究精神和創新能力 科學的設計能力 協作精神

物理學是一門實驗性很強的學科，中學物理實驗類型包括觀察性實驗、驗證性實驗、探究性實驗、調查和實習和研究性課題等類型，在中學物理教學的占有重要地位。物理現象和物理規律的認識都是從實驗中得來的，其發展和提高經歷了不斷的實踐—理論—再實踐—再理論的過程。在新課程標準中強調展示知識的產生，形成創新的發展過程。在實現這一途徑中實驗教學就顯得尤為重要，對培養學生的創新、思考、動手、分析等多方面的實驗能力提出了更高的要求。新課程中各種各樣的物理實驗為學生提供了認知的學習背景，從而激發學生的學習興趣。借助實驗還可以訓練學生的科學思維方法，培養學生的多種能力。所以，新課程對中學教學應注重物理實驗教學提出了更高要求，從而提高中學生的科學素養。

一、注重對物理實驗的正確認識，培養學生的科學實驗態度

新課程將認識實驗在物理學中的地位和作用作為實驗教學的目標之一。《課程標準》對物理概念和物理規律的學習，從方法上作了重大調整，即變教師的傳授、灌輸為學生動手實驗，通過觀察、分析和歸納，達到對概念的理解和規律的掌握。

共同必修模塊中內容標準和實例關于實驗有以下條目：

經歷勻變速直線運動的實驗研究過程…，體現實驗在發現自然規律中的作用

通過實驗，研究質量相同、大小不同的物體在空氣中下落的情況

通過實驗，了解物體的彈性

通過實驗，認識滑動摩擦、靜摩擦的規律

通過實驗，理解力的合成與分解

通過實驗，探究加速度與物體質量、物體受力的關系

通過實驗，認識超重和失重現象

通過實驗，測量加速度、力、質量

通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關系

通過實驗，驗證機械能守恒定律

對上述所列知識和規律的學習，全部是通過實驗來認識的。過去講這些內容時，主要靠教師演示和講解來完成，而演示實驗是由教師動手的，容易使學生產生依賴教師的不良習慣。新課標突出分組實驗，使學生既動腦又動手，分組實驗的過程，可能會出現實驗現象和實驗結論不一致的情況，這一現象的出現，很容易引起學生對教材中的實驗結論產生“疑點”，疑點將成為學生探索科學真理的驅動力，并為確信自己的實驗結果而重做實驗，甚至多次重做，只有當自己的實驗結果與教材中的結論一致時，才會消除疑點，同時又鍛煉了學生的意志。

由此培養培養學生對實驗嚴肅認真的態度，對實驗結果實事求是的態度，如實記錄實驗數據，并把實事求事的作用帶到平時的學習和生活中去，從而達到培養科學素質的目的。

二、注重實驗操作過程，培養學生的科學實驗方法

通過設計實驗過程、收集和分析資料并得出結論，使學生認識、經歷科學研究的過程，并訓練其使用有關的具體方法完成每一個步驟，是培養學生發現問題、分析問題、解決問題能力的有效操作方式。各種科學領域中知識的探索和技術的應用都隨著時間的發展和新技術的出現而不斷變化，但各種科學探索的過程是相似的，科學研究都需要有證據，有可以進行操作的假設，有邏輯及理論上的分析，得出并解釋試驗結果。探究精神要貫穿于整個課程，包括學生實驗在內.中學課程里的學生實驗有探究性的、驗證性的、測量性的(少數幾個所謂實驗用于技能訓練，其實算不上“實驗”)，即使是驗證性的實驗，也要體現探究精神.

例如，《物理2》中有一個實驗“驗證機械能守恒定律”，過去學生按教師的指示，一步一步地操作，得出結論就可以了；現在不同了，在簡述了實驗原理之后，教科書提出了以下幾個“要注意的問題”.

(1)重物下落過程中，除了重力外會受到哪些阻力?怎樣減少這些阻力對實驗的影響?

(2)重物下落時，最好選擇什么樣的兩個位置作為過程的開始和終結?

這段課文是在“提出問題”，學生要做的是做出猜想、然后通過自己的操作或者邏輯分析得出結論.實際教學中有的學生就曾指出，空氣阻力未必是最重要的，紙帶與計時器的摩擦對實驗的影響可能更大.學生還特意把打點計時器調得不再豎直，把這種情況下測得的下落速度與調直時的測量結果對比，以支持他的觀點.這不就是在做科學探究嗎?

另一個學生實驗“探究求合力的方法”(《物理1》)，那也是一個實例.那段課文沒有像以前一樣寫明應該怎樣操作、會看到什么現象、現象說明什么問題、最后得出什么結論，而是在簡單介紹原理之后指出“探究時應該注意下面幾個問題”.這幾個問題實際上是對學生的指導，不過不是用灌輸的方式，而是引導學生通過自己的思維活動，在獨立思考的基礎上獲得知識.這樣做不僅能使學生更好地學到這段知識，更重要的是使學生提高今后獲取知識的能力，發展自己的獨立人格.這正是中學物理實驗教學中重視培養學生適應未來生活的能力和科學素質的體現。

三、加強實驗觀察和思考，培養學生的探究精神和創新能力

實驗是了解、研究自然規律的重要方法，它的作用不只是為了獲取信息。應該讓學生認識到實驗操作是在相關原理指導下進行的，要學會把實驗獲得的信息演繹、歸納，只動腦不動手和只動手不動腦都是不正確的。在實驗教學中，我們要有意識地培養學生提出問題的能力，實驗設計能力、分析與判斷能力，培養學生的探究精神和創新能力。在實驗教學中，要給學生留下思考、交流和討論的時間，讓學生從設計原理上、實驗步驟上、結果分析等方面重新審視，改進方案。例如，在觀察豎直彈簧振子的振動時，可以發現物體完成一個往返的時間總是相同的，即彈簧振子的振動具有周期性。探究彈簧振子的振動周期與哪些因素有關呢？可以探究彈簧振子的周期與小球的質量有關。嘗試在彈簧下面掛上不同質量的小球，可以發現它們的振動快慢是不一樣的，即彈簧振子的周期的確與小球的質量有關。在上述發現的基礎上，學生應該具備提出實驗研究問題的能力。例如，可以提出“研究彈簧振子的周期與小球質量的關系”的問題。還可以在進一步發現彈簧振子的周期與彈簧本身的性質有關的基礎上，提出“研究彈簧振子的周期與彈簧的彈性系數的關系”的問題。這樣做的結果既提高了學生學習興趣，又能較好地提高學生的實驗設計水平，同時激發了學生的創造性和創新性。

四、注重培養學生對研究性實驗的設計研究性學習則是指學生在教師指導下，以類似科學研究的方式獲取知識，培養能力的一種學習方式。那么，如何從以教師為主的實驗教學方式中創設讓學生進行研究性學習的情境呢？可結合教材設計研究性的實驗。其模式：教材中的知識點→教師、學生提出質疑→學生課外實驗→得出結論。現行生物教材中的學生實驗以及演示實驗，既有驗證型的，又有探索型的；既有觀察型的，又有操作型的。而這些實驗，都為前人的科學研究過程中的一部分，學生對此進行重復操作，不僅有助于對有關知識的理解和掌握，同時也培養了學生的觀察、實驗操作和思維能力，從實踐中體會科學實驗的嚴謹性。因此，我們希望在教材中有更多的實驗，但課堂教學受教學時間的限制，無法過多地開展研究性的實驗，這就要延續到課外開展。我們的做法是結合教材中的知識點提出問題，也鼓勵學生自己對知識點提出質疑，引導學生開展課外的研究實驗，仍以前面提到的“研究彈簧振子的周期與小球質量的關系”的課題為例，在設計并討論實驗方案的過程中，既要考慮使用同一根彈簧，改變小球的質量進行探究，又要考慮到振幅的大小可能給彈簧振子的周期帶來影響，所以每次實驗中要保證振幅相同。或者首先通過實驗排除振幅對彈簧振子的周期的影響。只有在互相討論的基礎上，才能使實驗步驟更為科學、合理。教師鼓勵學生多觀察、多參與、多動手，在認識的基礎上探索規律，通過理論聯系實際，才能使學生迸發出創造的火花。

五、在實驗中培養學生的協作精神

信息的獲取與交流將是信息時代公民的生命，與他人的友好合作是信息時代發展的重要基礎。在物理學實驗中提倡同學間的討論與交流，學生不僅要進行語言交流，還要寫出各自的研究報告進行書面交流，要求每個學生在小組活動中充分發揮自己的作用，并及時反省自己對小組活動有何貢獻。引導學生自覺擬定新穎又可實現的實驗課題，要求每項實驗課題必須有明確的選題目的，詳細制定實驗的階段、步驟以及所需器材等，并將選題目的、實驗設計或實驗方案在物理學科小組上發言，讓學生發表意見，對不同意見可以進行討論，發揮學生之間互助精神，形成探索物理現象與物理規律小集體。教師只當成員參加，起引導作用，不輕易給實驗課題下結論。在學生自主、創見和求實相結合下，許多實驗課題在小組會議多次研討，原來擬題不明確或實驗設汁不切合實際條件的課題，學生自己棄去；有的課題選題目的明確又新穎，研討后發覺應分2～3階段反復實驗才能實現。從中選出可行的方案進行實驗，以檢驗是否成功。這樣學生在一系列探索活動中通過合作，培養了學生的信息交流能力和集體協作精神。

總之，物理學作為一門自然學科，實驗是學好物理學的基礎，是培養學生科學素養的重要途徑。