在高中物理實驗教學中如何實施素質教育

徐樹平

物理學是自然科學的基礎，物理學是以實驗為基礎的科學，這就決定了物理實驗教學在培養學生科學素質方面起著舉足輕重的作用。作為物理教育教學改革的一個方向，我們的物理教學不能只是片面地強調應試教育、精英教育，而應該加強物理的特色實驗教學，培養絕大多數學生的實驗能力，體現“科學為大眾”的教育宗旨，使得“學科的教育”為“科學的教育”，這對于提高國民的科學素質將起到深遠的影響。

物理實驗是以掌握物理要素及其相互間規律為目的，人為復制和調控物質運動的狀態與過程的一種科學實踐活動。物理實驗主要依賴儀器進行。物理實驗的基本特征：是通過人工復制和調控。減少次要因素的干擾，突出研究對象和研究的過程，且便于重復操作。本課題研究的物理實驗是教學實驗，它與物理學家進行科學研究而做的物理實驗——科學實驗既有聯系又有區別。教學實驗是有選擇地把一部分研究或探索物理現象和規律的實驗和事實，在集中的時間內顯現給學生、教給學生，若時間、空間或條件許可，可讓學生自身或小組探究獲得。

物理實驗教學是物理課程和物理教學的一個重要的組成部分，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，不能看作是物理教學的輔助手段。

物理實驗教學是學校實施素質教育的基本教學策略之一。抓住了教學策略進行研究，就是抓住了教學理論與教學方法之間的中間環節。高中物理實驗教學對學生素質發展的貢獻主要集中在以下三個方面：①發展學生的科學文化素質。②發展學生的思想品德素質。③發展學生的科學思維素質。其中思維素質比文化素質更能動，從而是更重要的一個素質，實驗教學不僅能培養學生分析、綜合、對比、抽象、概括、判斷、推理等基本的能力，而且更能培養他們思維的深刻性、廣闊性、靈活性、敏捷性、批判性和創造性等優良的思維品質。加強物理實驗教學的研究是以培養學生的創造能力為核心，同時也豐富了素質教育的內涵，反映出素質教育的精髓，因此，通過本課題的研究，為實施素質教育、培養創新人才提供了更為完善的事實依據和理論價值。

課題研究的實踐意義：

第一，實驗能充分調動學生的主動參與意識，為他們提供更多的實踐、實驗機會，喚起他們對實踐、實驗活動的興趣，這是提高學生動手能力和解決實際問題能力的關鍵。學生動手實驗的作用：①學生動手實驗有利于調動學習興趣和積極性。據統計：喜歡物理的占84%，不喜歡占3%。②學生對學習內容的鞏固程度與學習的方式關系很大。據統計：通過聽講授，能記住25%；能看到實物或現象能記住40%；雙方都做到能記住65%；看到實物或現象自己又描述過，能記往83%；既動手邊做邊描述能記住97%。所以在物理實驗教學中讓學生動手實驗，在實驗的基礎上討論、分析，歸納概念和規律，有利于學生理解和掌握知識。③④動手實驗是學習研究過程，在直接參與動手實驗過程中，逐漸認識到實驗是獲得物理事實的根據；是檢驗假設真理性的標準；逐步領會科學家是如何通過物理實驗獲得物理事實，得出概念和規律的。

第二，促進教師更新教學觀念，改變傳統的教學模式，有效地強化對學生的觀察、分析方法、思維方法和認知過程的訓練，這是提高學生實驗綜合能力，發展思維品質的有效途徑。

第三，實驗研究顯現對實驗原理、實驗思想、實驗方法的研究。實驗原理就是所應遵循或依據的物理規律，它來源于實踐或實驗，是科學規律或理論，對新的實踐中實驗有指導作用。實驗思想是實驗方案有效進行的出發點和立足點，是實驗操作的行動指南。實驗方法是指實驗過程中具體的操作方式，如轉換法、放大法、模擬法、替代法。像開放性的設計型實驗能考查多種實驗方法，不同的實驗方法依據于不同的實驗思想、原理，體現了問題的開放性、靈活性，對于訓練學生的發散性思維、求異性思維是大有裨益的。

第四，加強物理實驗教學中的辯證唯物主義教育。辯證唯物主義教育是馬克思主義哲學的重要組成部分。高中物理實驗教學中包含著豐富的辯證唯物主義思想內容，它也是素質教育中的科學方法關鍵內容，是培養學生創造思維和能力的基石。例如，音叉的制作，水波干涉，楊氏雙縫干涉裝置體現了一分為二的哲學思想；對光的本性認識：光既有波動性、又有粒子性，體現了對立統一規律的觀點；總之，物理實驗教學對學生形成科學的世界觀和方法論具有重大的實踐意義。

第五，加強實驗的過程教學或探究，培養學生的觀察和綜合分析的能力。重視實驗過程，這有兩重意義，一重意義是要適當展示前輩科學家建立科學概念、發現科學規律的實驗過程；另一重意義是學生自己在實驗探究的過程中，結合已有經驗或知三聽有根據、合邏輯地進行學習（可靠事實+科學思維），了解知識是怎樣得來的。要讓學生體會：人們認識復雜事物時，直接經驗與邏輯分析缺一不可，人的認識不是直線式的。

第六，突出實驗的原始思想，發展學生的想象力和創造力。前蘇聯教育家霍姆林斯基指出：“當學生體驗到一種親自參與掌握知識的情感，乃是喚起青少年特有的對知識的興趣的重要條件”。在實驗教學中應重視培養學生的科學態度，注意呈現物理學史上科學巨匠們探索自然奧秘的原始的實驗思想，揭示其思維過程，激發學生的“情感智力”。這樣的素材在高中物理教學中很多（如伽利略的理想實驗、法拉第的電磁感應實驗等），這必然有助于培養學生的科學素養，提高提出問題、分析問題和解決問題的能力。

如，在介紹卡文迪許扭秤實驗時，要引導學生著重領悟其中兩個最為精彩的設計原理，一是轉化原理，即：力、力矩、扭力矩、扭絲偏角，通過三次轉化，就使微小力的測量成為可能；另一個是放大原理，即：采用T形架增大力臂，利用反射光增大偏角，拉開小鏡與光標的間距來增大位移，通過這三次放大，有效地提高了測量的精度。過去的實驗教學容易造成一個假象，好像科學家做了“大量的”實驗，得到“大量的”數據，把這些數據按一定的方法處理，于是就歸納出了某某定律，這個圖景忽略了創造性思維中最活躍的因素：猜想與假設。

許多物理原理、定理、規律都起源于猜測。大科學家牛頓說過“沒有大膽的猜測，就做不出偉大的發現。”教學（包括實驗教學）是走入科學之門的必由之路，因而教學非常需要猜想。大教育家波利來曾大聲疾呼：“讓我們教猜想吧！”猜想是極為珍貴的智慧火花，善于在教學中教學生猜想，可以使學生學得活、學得廣、學得積極主動，可以有效地發展學生的想象力和創造力。