物理實驗環境的創設對學生自主學習的促進

王勇

【摘要】在物理教學中，創設必要的實驗情景，重視學生的主體作用，讓學生主動參與、自主體驗、發現、創造、并享受成功的樂趣，使學生自身全面發展。

【關鍵詞】物理實驗 自主學習

【中圖分類號】O4-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）02-0178-02

觀察和實驗是物理科學認識的第一步，人們通過實驗反復感知才有可能從量的積累躍升為質的突變，使感性上升為理性。實驗可以為物理科學的研究、測量數據提供第一手資料，同時又是一切物理理論形成、發展與檢驗的最基本的依據。物理理論是人類經驗的結晶，學生要掌握它必須要有一定的直接經驗和感性認識作為基礎，而實驗正是學生獲得感性知識的基本途徑。因此在物理教學中，要創設必要的物理實驗環境，讓學生通過觀察、實驗操作、分析，明白物理概念和規律的形成，做到真正的理解和掌握物理理論。

在過去的一段時間里，有不少學生并不喜歡物理實驗，這是因為過去的物理實驗，很多實驗都是驗證性，學生在實驗操作前已經知道內容，教師直接講授實驗方法，學生按照書本的步驟一步一步地完成，較枯燥。而現在的學生不再滿足于前人已經做過的，不在機械的模仿，他們希望通過自己的獨立思考，努力開拓著未知的領域。所以根據學生的心理特點，目前較多的實驗由驗證性轉化成探究性。這些探究性實驗，由于學生沒有學過知識，實驗就蒙上神秘感，這樣就可以讓學生逐步形成喜愛質疑、樂于探究、努力求知的心理傾向，激發探索和創新的積極欲望。在物理實驗的教學活動中必須認識到充分重視學生的主體地位，使之成為教學活動的積極參與者，具有“不知而求知，不能而求能”的主動意識。如何通過實驗來發揮學生的主動性、自覺性與創造性，我認為實驗環境的設立對學生的自主學習表現為以下四點：

一、激發求知欲望，在學生自主性學習起到了引導性作用

大量事實表明：學生自主學習的愿望是強烈的，學生主動發展的潛能是巨大的，這是培養學生的自主學習能力的需要，也是人的全面發展的需要。物理教學要緊密聯系學生的生活環境，從學生的經驗和已有知識出發，創設有助于學生自主學習、合作交流的實驗情景，使學生通過觀察、操作、歸納、類比，猜測、交流、反思等活動，獲得基本的物理知識和技能。實驗情景具有強烈的吸引力，能激發學生對學習的需要，引發學生的創造性思維。

[案例1]：動能和重力勢能的相互轉化過程中，我選用了錐體上滾的實驗。把錐體放在一頭高一頭低的斜面上（如圖），學生由于思維的定勢，會認為錐體朝下滾，但實驗的結果令學生很驚奇，學生產生了急于探求知識的欲望，在心理上處于極度興奮狀態，若此時有教師提出錐體為什么會自己往上滾，學生就會自己有意識的觀察和思考，試圖找到這一結果的原因。可見，意料之外的物理現象，可以讓學生產生強烈的新奇感和直接興趣，使學生在學習中體驗到愉快和興奮，從而積極主動地從事學習活動。

二、促進積極思維，為學生自主性學習提供一定的理論基礎

學生是學習過程中的主體，學生學習知識應發揮自己的主動性，要經過自覺地思考，主動的將所學知識轉化為自己的智力和能力。

[案例2]在機械能守恒定律這堂課中，從生活中的實例，得出重力勢能和動能之間可以相互轉化，隨后讓學生猜想動能和重力勢能轉化過程中，每一時刻（或每一點上）機械能的數值會有什么關系？學生不加思索的回答相等。我就在這里安排了一個斜面實驗，斜面上鋪上毛毯，讓一輛小車從斜面上滑下來，研究斜面上A、B兩點（如圖）的機械能的關系。從實驗的數據中發現，A點的機械能比B點的機械能小得多，請學生找出原因。學生通過觀察猜想，因為斜面上有摩擦。我再次做斜面實驗，讓小車毛毯的背面等高處下滑，測得A點的機械能。發現A點的機械能的數值較接近B點的機械能。我第三次做斜面實驗，撤掉毛毯，直接讓小車從斜面的軌道上下滑，發現A點的機械能的數值更接近B點的機械能。對三組數據進行比較，學生發現摩擦力越小，兩點的機械能的值越接近，教師進一步引導，如果摩擦系數很小很小，接近于零，兩點的機械能數值會如何？學生會根據伽利略的理想斜面實驗，得出兩點的機械能的數值相等。

在這里安排斜面實驗有三個目的：

第一：使學生認識到實驗是驗證猜想的一種重要方法；培養實事求是的科學態度和科學精神。

第二：對第一組實驗數據，揭示實驗結果與猜想矛盾差異的原因。分析處理數據時，如果結果驗證了提出的猜想，使學生獲取了新的物理知識，構建了新的物理認知結構；如果處理結果否定了原有的猜想，則揭示了學生原有認知的局限性，消除了原有認知結構中一些錯誤、片面的認識。

第三：能運用比較、假設、推理方法處理實驗數據。對于某些探索性實驗，實驗中給出了一系列實驗數據，在處理實驗數據時，可先對某些特殊數據進行分析，提出猜測，然后在運用其它數據進行推理來驗證已提出的猜測，從而揭示實驗的原因或發現規律。

三、培養實踐能力，樹立信心，是學生自主性學習的重要環節

物理知識本身就是來源于實踐活動，要培養學生自覺地把物理知識應用于實際的意識和態度，才能使物理真正成為學生手中有用的工具。這就要求在教學時，適時安排一些實驗，讓學生參與實踐的機會，從而培養學生的實踐能力。

[案例3]在《有固定轉動軸物體的平衡》這一節課時，初中物理對杠桿平衡條件有一定的了解，因此新高一學生對這一知識點有一定的基礎。根據這一特點，我在課堂上安排了一個設計實驗，請同學們用一把直尺和一個砝碼，試求出直尺的質量。

這個實驗的目的性是為了讓學生能學以致用，一部分學生看到直尺都會想到杠桿，回想初中杠桿的平衡條件，在借助天平模型，就可以設計出這個實驗。

學生輕松自在地在實驗環境中參與學習過程，并通過親自的參與，體會到成功的喜悅，找到了成就感，樹立學習的信心。只要有了信心，越發激活學生共同參與的學習心態，為他們繼續努力學習后面的課程提供了動力。

四、增強創新意識，為學生潛能的發揮和以后的終生學習打下良好的基礎

確立課題，創設一定實驗環境，讓學生充分發揮其主動性、創造性。學生在實驗的設計、制作中，既動手又動腦，培養了自主探究、創新的意識，發展了學生創新的能力。

[案例4]實驗內容：高空落蛋（課外實驗）。材料為幾十根飲料吸管（或幾十根牙簽），和一只雞蛋。要求用這些吸管組成一個裝置，把雞蛋放入這個裝置中，從高處下落，哪一組裝置落到地面上，裝置中雞蛋不碎，該組獲勝。

安排這個實驗的目的：能把所學的知識用到實際生活中去，但這個實驗和前一個實驗有明顯的區別，前一個實驗的設計，學生有一些參照，如：實物天平、相應的習題，學生可以直接把所學的知識運用到實驗中去。但是高空落蛋，學生雖然知道要組成一個緩沖裝置，但這個裝置的結構是怎樣的，沒有實物可以參照，這就要求發揮學生的主觀能動性。

學生要完成這個實驗，就要查閱書本、收集信息，設計實驗裝置。這個過程既鞏固和深化了課內的知識點，又培養了學生自學的能力和習慣，為教育終身性學習奠定一定的基礎。

學生要完成這個實驗，必須動手制作緩沖裝置。我們知道要養學生的創新精神和創新能力，關鍵是要讓學生自己動手。創新的過程是一個不斷實踐、不斷探索的過程，而實踐和探索往往不是教出來的，而是干出來的。不動手就不能把理論運用于實踐，不動手就不能把知識變成技能。

學生要完成這個實驗，學生可能經歷失敗，這是對學生的意志力的考驗。學生要取得成功，不僅要有堅強的意志，而且對實驗當中出現的問題，要積極的思考，培養學生踏踏實實，嚴肅認真的科學態度。

總之，物理實驗在培養學生的素質方面具有全面的功能。物理實驗環境的設立，為學生的自主發展開辟舞臺，讓學生能在這個舞臺上，充分展現自己，作為物理教師，我們更應該積極探索，努力改進教學方式，以便更好地發揮實驗的作用。

參考文獻：

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