注重物理实验教学 提高学生科学素养

陈英

（福建省上杭二中 福建龙岩 364200）

注重物理实验教学 提高学生科学素养

陈英

（福建省上杭二中 福建龙岩 364200）

物理学是一门实验性很强的学科，在中学教学中占有非常重要的地位。在物理实验教学过程中，引导学生正确认识物理实验，培养学生科学的实验态度；培养学生的科学实验方法；加强实验观察和思考，培养学生的探究精神和创新能力；注重培养学生对研究性实验的设计能力；在实验中培养学生的协作精神。实验是学好物理学的基础，是培养学生科学素养的重要途径。

实验教学 科学实验态度 科学实验方法 探究精神和创新能力 科学的设计能力 协作精神

物理学是一门实验性很强的学科，中学物理实验类型包括观察性实验、验证性实验、探究性实验、调查和实习和研究性课题等类型，在中学物理教学的占有重要地位。物理现象和物理规律的认识都是从实验中得来的，其发展和提高经历了不断的实践—理论—再实践—再理论的过程。在新课程标准中强调展示知识的产生，形成创新的发展过程。在实现这一途径中实验教学就显得尤为重要，对培养学生的创新、思考、动手、分析等多方面的实验能力提出了更高的要求。新课程中各种各样的物理实验为学生提供了认知的学习背景，从而激发学生的学习兴趣。借助实验还可以训练学生的科学思维方法，培养学生的多种能力。所以，新课程对中学教学应注重物理实验教学提出了更高要求，从而提高中学生的科学素养。

一、注重对物理实验的正确认识，培养学生的科学实验态度

新课程将认识实验在物理学中的地位和作用作为实验教学的目标之一。《课程标准》对物理概念和物理规律的学习，从方法上作了重大调整，即变教师的传授、灌输为学生动手实验，通过观察、分析和归纳，达到对概念的理解和规律的掌握。

共同必修模块中内容标准和实例关于实验有以下条目：

经历匀变速直线运动的实验研究过程…，体现实验在发现自然规律中的作用

通过实验，研究质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况

通过实验，了解物体的弹性

通过实验，认识滑动摩擦、静摩擦的规律

通过实验，理解力的合成与分解

通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系

通过实验，认识超重和失重现象

通过实验，测量加速度、力、质量

通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系

通过实验，验证机械能守恒定律

对上述所列知识和规律的学习，全部是通过实验来认识的。过去讲这些内容时，主要靠教师演示和讲解来完成，而演示实验是由教师动手的，容易使学生产生依赖教师的不良习惯。新课标突出分组实验，使学生既动脑又动手，分组实验的过程，可能会出现实验现象和实验结论不一致的情况，这一现象的出现，很容易引起学生对教材中的实验结论产生“疑点”，疑点将成为学生探索科学真理的驱动力，并为确信自己的实验结果而重做实验，甚至多次重做，只有当自己的实验结果与教材中的结论一致时，才会消除疑点，同时又锻炼了学生的意志。

由此培养培养学生对实验严肃认真的态度，对实验结果实事求是的态度，如实记录实验数据，并把实事求事的作用带到平时的学习和生活中去，从而达到培养科学素质的目的。

二、注重实验操作过程，培养学生的科学实验方法

通过设计实验过程、收集和分析资料并得出结论，使学生认识、经历科学研究的过程，并训练其使用有关的具体方法完成每一个步骤，是培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力的有效操作方式。各种科学领域中知识的探索和技术的应用都随着时间的发展和新技术的出现而不断变化，但各种科学探索的过程是相似的，科学研究都需要有证据，有可以进行操作的假设，有逻辑及理论上的分析，得出并解释试验结果。探究精神要贯穿于整个课程，包括学生实验在内.中学课程里的学生实验有探究性的、验证性的、测量性的(少数几个所谓实验用于技能训练，其实算不上“实验”)，即使是验证性的实验，也要体现探究精神.

例如，《物理2》中有一个实验“验证机械能守恒定律”，过去学生按教师的指示，一步一步地操作，得出结论就可以了；现在不同了，在简述了实验原理之后，教科书提出了以下几个“要注意的问题”.

(1)重物下落过程中，除了重力外会受到哪些阻力?怎样减少这些阻力对实验的影响?

(2)重物下落时，最好选择什么样的两个位置作为过程的开始和终结?

这段课文是在“提出问题”，学生要做的是做出猜想、然后通过自己的操作或者逻辑分析得出结论.实际教学中有的学生就曾指出，空气阻力未必是最重要的，纸带与计时器的摩擦对实验的影响可能更大.学生还特意把打点计时器调得不再竖直，把这种情况下测得的下落速度与调直时的测量结果对比，以支持他的观点.这不就是在做科学探究吗?

另一个学生实验“探究求合力的方法”(《物理1》)，那也是一个实例.那段课文没有像以前一样写明应该怎样操作、会看到什么现象、现象说明什么问题、最后得出什么结论，而是在简单介绍原理之后指出“探究时应该注意下面几个问题”.这几个问题实际上是对学生的指导，不过不是用灌输的方式，而是引导学生通过自己的思维活动，在独立思考的基础上获得知识.这样做不仅能使学生更好地学到这段知识，更重要的是使学生提高今后获取知识的能力，发展自己的独立人格.这正是中学物理实验教学中重视培养学生适应未来生活的能力和科学素质的体现。

三、加强实验观察和思考，培养学生的探究精神和创新能力

实验是了解、研究自然规律的重要方法，它的作用不只是为了获取信息。应该让学生认识到实验操作是在相关原理指导下进行的，要学会把实验获得的信息演绎、归纳，只动脑不动手和只动手不动脑都是不正确的。在实验教学中，我们要有意识地培养学生提出问题的能力，实验设计能力、分析与判断能力，培养学生的探究精神和创新能力。在实验教学中，要给学生留下思考、交流和讨论的时间，让学生从设计原理上、实验步骤上、结果分析等方面重新审视，改进方案。例如，在观察竖直弹簧振子的振动时，可以发现物体完成一个往返的时间总是相同的，即弹簧振子的振动具有周期性。探究弹簧振子的振动周期与哪些因素有关呢？可以探究弹簧振子的周期与小球的质量有关。尝试在弹簧下面挂上不同质量的小球，可以发现它们的振动快慢是不一样的，即弹簧振子的周期的确与小球的质量有关。在上述发现的基础上，学生应该具备提出实验研究问题的能力。例如，可以提出“研究弹簧振子的周期与小球质量的关系”的问题。还可以在进一步发现弹簧振子的周期与弹簧本身的性质有关的基础上，提出“研究弹簧振子的周期与弹簧的弹性系数的关系”的问题。这样做的结果既提高了学生学习兴趣，又能较好地提高学生的实验设计水平，同时激发了学生的创造性和创新性。

四、注重培养学生对研究性实验的设计研究性学习则是指学生在教师指导下，以类似科学研究的方式获取知识，培养能力的一种学习方式。那么，如何从以教师为主的实验教学方式中创设让学生进行研究性学习的情境呢？可结合教材设计研究性的实验。其模式：教材中的知识点→教师、学生提出质疑→学生课外实验→得出结论。现行生物教材中的学生实验以及演示实验，既有验证型的，又有探索型的；既有观察型的，又有操作型的。而这些实验，都为前人的科学研究过程中的一部分，学生对此进行重复操作，不仅有助于对有关知识的理解和掌握，同时也培养了学生的观察、实验操作和思维能力，从实践中体会科学实验的严谨性。因此，我们希望在教材中有更多的实验，但课堂教学受教学时间的限制，无法过多地开展研究性的实验，这就要延续到课外开展。我们的做法是结合教材中的知识点提出问题，也鼓励学生自己对知识点提出质疑，引导学生开展课外的研究实验，仍以前面提到的“研究弹簧振子的周期与小球质量的关系”的课题为例，在设计并讨论实验方案的过程中，既要考虑使用同一根弹簧，改变小球的质量进行探究，又要考虑到振幅的大小可能给弹簧振子的周期带来影响，所以每次实验中要保证振幅相同。或者首先通过实验排除振幅对弹簧振子的周期的影响。只有在互相讨论的基础上，才能使实验步骤更为科学、合理。教师鼓励学生多观察、多参与、多动手，在认识的基础上探索规律，通过理论联系实际，才能使学生迸发出创造的火花。

五、在实验中培养学生的协作精神

信息的获取与交流将是信息时代公民的生命，与他人的友好合作是信息时代发展的重要基础。在物理学实验中提倡同学间的讨论与交流，学生不仅要进行语言交流，还要写出各自的研究报告进行书面交流，要求每个学生在小组活动中充分发挥自己的作用，并及时反省自己对小组活动有何贡献。引导学生自觉拟定新颖又可实现的实验课题，要求每项实验课题必须有明确的选题目的，详细制定实验的阶段、步骤以及所需器材等，并将选题目的、实验设计或实验方案在物理学科小组上发言，让学生发表意见，对不同意见可以进行讨论，发挥学生之间互助精神，形成探索物理现象与物理规律小集体。教师只当成员参加，起引导作用，不轻易给实验课题下结论。在学生自主、创见和求实相结合下，许多实验课题在小组会议多次研讨，原来拟题不明确或实验设汁不切合实际条件的课题，学生自己弃去；有的课题选题目的明确又新颖，研讨后发觉应分2～3阶段反复实验才能实现。从中选出可行的方案进行实验，以检验是否成功。这样学生在一系列探索活动中通过合作，培养了学生的信息交流能力和集体协作精神。

总之，物理学作为一门自然学科，实验是学好物理学的基础，是培养学生科学素养的重要途径。