高中物理实验教学综合作用初探

王辉

摘 要：实验教学在高中物理教学中占有非常特殊的地位，如何充分体现其作用，在教学中落实新课程“三维目标”，为学生创造良好的认知环境，以学生为主体，通过实验教学培养学生多种能力和物理科学素养，体会探究过程，领悟物理文化意蕴，结合教学实例从理论和实践操作等方面对高中物理实验的作用进行了阐述。

关键词：高中物理；实验教学；能力培养；科学探究

美国教育家认为“一切学习来自经验”“教育即生活”。他提出，“从做中学”。现代教学论把对学生的各种能力的培养摆在重要地位，要求在教学中引导学生学会学习并掌握科学的方法，把能力培养、思维训练、操作技能结合起来，为今后的学习与工作打好基础。观察和实验是物理学科的基础，物理学中的理论依据是物理实验，实验在物理学科的发展过程中起着举足轻重的作用，物理实验教学不仅能为学生学习物理创造良好愉快的学习环境，激发学生的求知欲望。还能较好地培养学生的观察能力、思维能力、创造能力和良好的科学态度，奠定为科学技术事业献身的信心。从理论和实践操作方面分析高中物理实验教学作用应该有以下几七点。

一、为物理概念与规律的学习提供符合认知规律的良好环境

心理学研究表明学习的方式和过程影响着学生对所学内容的掌握情况。学生通过听教师讲授，能够记住20%；能看到实物或现象，能够记住30%；既能听教师讲，又能看到实物或现象，能记住50%；如果看到实物或现象，自己又描述过，便能记往70%；再进一步，如果学生既动手做过，又描述过，则能记住90%。在物理教学中，要使学生形成概念，认识规律，教师必须想方设法营造一种以学生为主体的学习的环境和氛围，让学生在物理环境中通过各种活动去认识物理世界，而观察、实验则是创设这种物理环境和氛围的最主要方法。要使学生对物理学中许多概念和规律准确理解仅靠教师讲解是违背学生的认知规律的。物理实验展现了物理现象变化的过程，让学生的记忆更加深刻、更加牢固。实验教学通过创设实验认知环境并贯穿整个实验的始终，让学生对物理概念的形成和物理规律的发现有一个较清晰的认知过程，如果不是物理实验，谁能相信单摆、弹簧振子振动周期与振幅无关，羽毛和铜币在无空气阻力下落时具有相同的规律，“波动”不是随波逐流。要让学生理解概念，掌握规律，我们要发挥实验教学的应有功能。例如，“研究静摩擦力与滑动摩擦力”关于静摩擦力的方向的判断，利用毛发较长的刷子，毛发朝下在桌面上运动（或有相對运动趋势），学生对滑动摩擦力和静摩擦力的方向一目了然，而对于相对运动的方向的理解，可利用两把刷子横着相对用力，学生自己动手，真正理解了摩擦力的概念。

二、培养学生良好的科学素养和道德品质的重要阵地

通过实验教学培养学生的科学作风和道德素养，提升学生的情感态度与价值观，是新课程的目标之一。学生通过演示和分组实验，在这个过程中需要严谨的科学态度和实事求是的科学作风。例如，在“牛顿第一定律”的演示实验中，要让学生径历问题—实验—堆理—总结—概括的思维过程，让学生从其中感悟严谨的科学作风。学生的学习能力、物理素养在这样的过程中逐渐提高。数据的分析与总结、误差的分析与评估要尊重实验事实，不能弄虚作假，凑数据。实验过程中要有良好的道德修养，如尊重同学的劳动成果，遵守实验纪律，仪器的领取、使用要规范，如使用万用表欧姆挡测电阻，需要换挡时，要重新调零；探究加速度和力、质量的关系，在小桶内添减砝码时，不能用手拿砝码等。

三、提高学生科学思维能力和操作技能的重要途径

德国物理学家劳厄说过：“重要的不是获得知识，而是发展思维能力。教育给予人们的无非是当一切已学过的东西都遗忘掉的时候所剩下来的东西。”我们应该思考：物理教学最终留给学生的是什么？除了基本物理知识以外最重要的是各种思维能力的提高和实验技能的掌握提高，使学生具备独立操作有关仪器设备和工具的能力，并能通过操作这些设备仪器获得准确的信息和数据，以及科学方法、科学本质和价值观。学生在物理实验的实践活动，参与了实验方案的设计，通过阅读实验资料，培养阅读、自学能力；参与了观察、读数、记录制表、作图、计算一系列活动，在研究原因、结果和形成概念的过程中，要进行概括、抽象的逻辑思维和辨证思维，通过分析、比较、判断、推理等能培养逻辑思维能力和观察能力；通过想象、假设能培养想象能力、创造能力；此外，在讲述实验方案和过程、呈现实验报告中，又培养着表达能力。通过手、眼、脑的活动及同学之间协调配合完成物理实验，这个过程对学生来说既是综合应用所学知识的过程，又是发挥学生想象力和创造力的过程，操作技能得到培养，同时提高了学生的合作意识和合作能力，学生所获得的直接经验和各种体验是其他教学方法无法替代的。由此可知，实验过程是一种综合能力提高的过程。

四、对学生掌握科学研究方法的良好训练

物理实验教学是让学生参与类似科学家所经历的过程，学生通过观察和实践物理实验，能使科学研究方法得到训练。物理实验科学研究方法主要有：（1）归纳法。实验归纳法的特征是：在多次实验的基础上，得出实验结论，实验是探索物理规律的主要手段。如，在探究“电磁感应现象”时，通过条形磁铁的插入、静止、拨出，滑动变阻器滑片的移动，电源开关的关和闭实验，引导学生观察分析电流计为什么会偏转，归纳共同的特点，在此基础上得出产生“电磁感应现象”的条件便水到渠成了。（2）探究法。探究性实验并没有得出实验结论，通过提出问题、进行猜想、设计方案等探究过程得出正确的规律或结论，如“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。（3）验证法。验证性实验是假定结论已得出，通过一定的实验验证结论的正确性。如“验证力的平行四边形定则”。归纳法、探究法和验证法实验是三种最基本的研究方法。教学中只要这三种方法运用得当，都具有启迪思维、探索真理和训练研究方法的作用。（4）其他科学方法。如控制变量、放大法、特殊点分析法、理想和实际相结合法等都是物理实验教学中常用的方法。

五、学生进行科学探究活动的重要形式

北京教科院的陶昌宏认为：“物理教学的基本特征是以创设问题情景为切入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点。”物理实验教学的探究活动过程，围绕着探究科学问题，学生进行猜想，主动参与设计实验，亲历实验过程，协同合作完成实验，发展各自个性，决不是事先知道结果的重复练习。如实验探究：恒力做功与动能变化之间的关系，教师可以组织学生从经验到猜想，确定需要测量的物理量，选择较优的设计方案，进行实验和收集数据最后得出结果，也可以先期实验探究功和物作速度变化的关系，然后通过理论的探究和分析得出结论。科学探究能力的培养重点是培养学生探究科学的兴趣，领悟科学方法、科学思想和科学精神以及运用科学方法解决实际问题的能力，实验教学能较好地起这些作用。

六、激发学生的好奇心与求知欲的有效办法

调查发现，中学生对物理实验教学最感兴趣的是“自己动手做实验”，其次是“观察教师演示实验”，最不感兴趣的是“听老师讲实验”。我们要改变传统的教学模式，课堂教学多采用“自主、合作、探究”外，充分利用实验来培养激发学生学习物理的兴趣，增强其好奇心和求知欲。为何用小小的起瓶塞器，可以轻易地拔出葡萄酒盖的木塞，用螺旋测微器可以测量头发丝的直径等来自生活中的问题可以激发出他们的好奇心。兴趣是最好的老师，而好奇心和求知欲又能刺激学生为追求探索未知事物而获得相应的学习动机，物理实验往往能起到这样的效果。物理实验教学是重现物理现象的一种活动，通过重现的现象让学生建立第一印象，形成一定的感性认识，在教师的引导下通过观察，对现象的分析和思考，从而上升为理性的认识。如用半圆形玻璃砖做“光的全反射”演示实验时，当激光束从玻璃折射到空气的过程中，教师指导学生慢慢改变入射角，边演示边分析，观察反射光和折射光的角度和亮度（能量）如何变化，学生参与讨论，这个过程既激发学生学习光学的兴趣，又培养了学生的观察能力和分析能力。好奇心与求知欲就是在体验的过程中被激发的，久而久之便形成学习的良好习惯，终究会内化为一个人的综合素养。

七、在引领学生感受物理文化意蕴方面起重要作用

哲学家邦格认为：“科学是一种特殊的社会文化现象，而且是迄今为止最高层次、最有突出成就的文化现象。”物理靠什么能够持久地吸引学生，激发学生的学习热情，让学生崇尚实验，崇尚物理，崇尚科学，靠物理学的魅力，靠物理规律的神奇，而物理实验教学能尽显这种神奇和魅力。物理是从生活中来，再到实际中解决问题。物理实验文化应该是独立、自由、开放、严谨的，是既真实又简单的。“百闻不如一见，事实胜于雄辩。”学生只有掌握了科学的实验方法，可以独立的完成实验，自由地在课外进行实验验证，同时实验的设计，儀器的选择又是开放的。苏州大学朱正元教授曾提出过坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验的教育思想，就是要让学生动起手来，当然，实验过程应该科学严谨。学生可以利用生活中的小实验，从中体会物理学对我们生活、生产、社会发展的重要作用。让学生体会在实验过程中，以客观事实为依据，崇尚理性的怀疑，执着于实践的检验那种文化意蕴和那种成功的喜悦，从心灵深处获得人文启示的润泽，滋生出认识自然、教化人生、改造社会的创新智慧。

广大的中学物理教师要真正重视实验教学，明确其作用，充分发挥它的功能，落实新课程“三维目标”，体现学生的主体地位，使学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面都有应有的提高。

参考文献：

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编辑 鲁翠红