物理实验教学中培养学生科学素养的策略

◎代晓峰

物理实验教学中培养学生科学素养的策略

◎代晓峰

物理是一门以实验为基础的科学，实验教学既是对前人科学研究的验证，也是培养学生科学素养的重要平台。在实验中，学生可以通过对物理现象的观察、对实验数据的采集，然后通过对现象的分析、对实验数据的处理以及实验误差的分析，归纳、抽象、概括、总结出实验结果。在实验事实的基础上，得到自身从未认识到的规律，这同样是科学研究的一种创新。因此，我们物理教师要更新实验教学思路，通过实验教学培养学生的科学素养。在本文中，笔者就把自己的一些做法与同行分享。

物理实验教学；学生；科学素养；培养策略

一、引导学生学会观察、敢于质疑

观察是实验的第一步，也是创新的前提。没有对客观事物的认识是谈不上创新的。我们在实验教学中首先应该使学生知道：所谓观察就是要有目的地辨明实验现象的主要特征，注意发现产生该现象的条件；其次，通过分析实验现象产生的原因，探索事物发展规律。

在教学中，应该让学生知道，观察是科学方法中提取大量事实的第一步，也是我们要进行任何创造和超越的第一步，是最基本的科学素养。我们所需要的不仅仅是观察到的现象，更重要的是观察这个活动本身，引导学生讨论观察的方法、观察时注意的问题。

在讲解光的衍射时，一开始用单色光照射大孔，在光屏上看到一个圆形的亮斑。逐渐减小孔的直径，亮斑逐渐增大。但孔非常小时，屏幕上出现了明暗相间的圆环。可以提示看到不同的现象是由不同的原因引起的，但是具体到哪些原因，应该由学生通过多次实验去探究，而不是教师在黑板上把各种条件罗列出来，再提供给学生实验。那样做实际限制了学生的思维，是不利于学生形成创新思维的。在引导学生仔细观察上述现象的基础上，然后分析每一种现象产生的条件，通过分析、归纳、概括出产生衍射的条件是：当孔或缝的大小与入射光的波长差不多，或者比入射光的波长小得多时，才能观察到明显的衍射现象。

在实验教学中，教师还应该把质疑、解疑作为实验教学过程的重要组成部分。鼓励学生大胆提出问题，并敢于质疑，完善课本中实验的原理与实验过程，并寻找减小实验误差的方法和途径。同时，教师对学生的独特见解应予以重视，鼓励大家共同分析探讨其独到之处。这样，通过不断的训练，逐步培养学生敢于质疑、勇于开拓创新的精神。

二、贴近生活，师生共同改进实验

在实验教学中，教师要经常补充和更新实验内容，使实验常新，使实验向贴近生活、贴近新科技方面发展，拉近物理实验和现代生活的距离。教师和学生可以共同研究，选用生活中常见的材料做实验，使实验富有亲切感、新奇感、熟知感。例如，在讲解声波的干涉时，可以在大操场的两边各放一个喇叭，然后播放歌曲。让学生绕着操场走一圈，会发现有的地方声音强、有的地方声音弱。在此基础上，引导学生分析得出：这是由于声波的干涉引起的。

对于那些由于仪器体积小、可见范围小、可供观察的现象有限或由于实验现象过快、过慢、过微，学生难以观察清楚的实验，教师可以采用高新技术和现代教学手段相结合进行改造。例如，演示双缝干涉实验时，过去教师先调好仪器，学生分组或轮流观看，花时间多。有了多媒体技术，只需在讲台上把仪器调好，把视频实物显示器变焦镜头对准双缝干涉仪的目镜调焦，就能在大屏幕上看到清晰的干涉条纹，既节省时间，清晰度高。

教师还可以将演示实验改为分组实验，便于学生观察。例如，在讲解探究感应电流产生的条件时，可以将实验仪器分发给每个小组，在小组实验的基础上，引导学生归纳出：当通过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就有感应电流产生。

三、理解经典实验设计思想，进行实验设计的尝试

在实验教学中，对于那些载入史册的经典实验，我们要尽量再现其精巧的设计、独到的方法、深刻的分析。引导学生追溯物理学家思考、研究的源头，从中汲取实验设计思想的营养。

例如，伽利略对自由落体运动的研究，为什么选用斜面？看似信手拈来，其实独具匠心，以此达到“冲淡重力、延长时间”的目的，从而克服了当时测量工具精度不高的局限。又如卡文迪许利用扭秤装置，第一次测得了引力常量的值。为此，我们启发学生领悟其中两处最为精彩的设计：一是利用T形架将力转换为力矩，使微小力的测量成为可能；二是利用反射光路增大偏角，有效地提高了测量的精度。

为了满足学有余力学生的要求，应拓宽学生的实验空间，为他们个性发展提供条件。在实验教学中，我们要开拓学生思维空间，引导学生从多角度探索和解决问题。增加设计性实验是培养学生创新思维、激发创新能力的有效途径。对于教材中演示实验和分组实验，我们也要突出实验思想上的探索性，尽量再现实验的设计过程，多让学生想想：为什么要这样做，换种方法行不行？以此来启发学生发现问题、解决问题，激发学生的创新思维，让学生领悟科学研究的方法，有利于创新精神的培养和创新能力的提高。

例如，在讲解探究动能定理的实验时，教师要引导学生利用实验室提供的器材，让不同的小组选择不同的器材，设计不同的实验步骤进行实验，然后交流、共享。在测定自由落体加速度加速度的实验中，教师要鼓励学生设计不同的实验，选择相应的器材进行实验。这都是培养学生科学素养、创新精神的良好契机。

总之，科学素养的培养要渗透到物理实验教学的每一个环节。教师要引领学生通过实验，不断提高科学素养。科学素养作为新课程改革的主要亮点，教师要不断地探索科学素养培养的有效途径和方法。

(作者单位：山西省长治市第十三中学校046000)

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1992-7711(2016)11-0126