在高中物理实验教学中如何实施素质教育

徐树平

物理学是自然科学的基础，物理学是以实验为基础的科学，这就决定了物理实验教学在培养学生科学素质方面起着举足轻重的作用。作为物理教育教学改革的一个方向，我们的物理教学不能只是片面地强调应试教育、精英教育，而应该加强物理的特色实验教学，培养绝大多数学生的实验能力，体现“科学为大众”的教育宗旨，使得“学科的教育”为“科学的教育”，这对于提高国民的科学素质将起到深远的影响。

物理实验是以掌握物理要素及其相互间规律为目的，人为复制和调控物质运动的状态与过程的一种科学实践活动。物理实验主要依赖仪器进行。物理实验的基本特征：是通过人工复制和调控。减少次要因素的干扰，突出研究对象和研究的过程，且便于重复操作。本课题研究的物理实验是教学实验，它与物理学家进行科学研究而做的物理实验——科学实验既有联系又有区别。教学实验是有选择地把一部分研究或探索物理现象和规律的实验和事实，在集中的时间内显现给学生、教给学生，若时间、空间或条件许可，可让学生自身或小组探究获得。

物理实验教学是物理课程和物理教学的一个重要的组成部分，它既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段，不能看作是物理教学的辅助手段。

物理实验教学是学校实施素质教育的基本教学策略之一。抓住了教学策略进行研究，就是抓住了教学理论与教学方法之间的中间环节。高中物理实验教学对学生素质发展的贡献主要集中在以下三个方面：①发展学生的科学文化素质。②发展学生的思想品德素质。③发展学生的科学思维素质。其中思维素质比文化素质更能动，从而是更重要的一个素质，实验教学不仅能培养学生分析、综合、对比、抽象、概括、判断、推理等基本的能力，而且更能培养他们思维的深刻性、广阔性、灵活性、敏捷性、批判性和创造性等优良的思维品质。加强物理实验教学的研究是以培养学生的创造能力为核心，同时也丰富了素质教育的内涵，反映出素质教育的精髓，因此，通过本课题的研究，为实施素质教育、培养创新人才提供了更为完善的事实依据和理论价值。

课题研究的实践意义：

第一，实验能充分调动学生的主动参与意识，为他们提供更多的实践、实验机会，唤起他们对实践、实验活动的兴趣，这是提高学生动手能力和解决实际问题能力的关键。学生动手实验的作用：①学生动手实验有利于调动学习兴趣和积极性。据统计：喜欢物理的占84%，不喜欢占3%。②学生对学习内容的巩固程度与学习的方式关系很大。据统计：通过听讲授，能记住25%；能看到实物或现象能记住40%；双方都做到能记住65%；看到实物或现象自己又描述过，能记往83%；既动手边做边描述能记住97%。所以在物理实验教学中让学生动手实验，在实验的基础上讨论、分析，归纳概念和规律，有利于学生理解和掌握知识。③④动手实验是学习研究过程，在直接参与动手实验过程中，逐渐认识到实验是获得物理事实的根据；是检验假设真理性的标准；逐步领会科学家是如何通过物理实验获得物理事实，得出概念和规律的。

第二，促进教师更新教学观念，改变传统的教学模式，有效地强化对学生的观察、分析方法、思维方法和认知过程的训练，这是提高学生实验综合能力，发展思维品质的有效途径。

第三，实验研究显现对实验原理、实验思想、实验方法的研究。实验原理就是所应遵循或依据的物理规律，它来源于实践或实验，是科学规律或理论，对新的实践中实验有指导作用。实验思想是实验方案有效进行的出发点和立足点，是实验操作的行动指南。实验方法是指实验过程中具体的操作方式，如转换法、放大法、模拟法、替代法。像开放性的设计型实验能考查多种实验方法，不同的实验方法依据于不同的实验思想、原理，体现了问题的开放性、灵活性，对于训练学生的发散性思维、求异性思维是大有裨益的。

第四，加强物理实验教学中的辩证唯物主义教育。辩证唯物主义教育是马克思主义哲学的重要组成部分。高中物理实验教学中包含着丰富的辩证唯物主义思想内容，它也是素质教育中的科学方法关键内容，是培养学生创造思维和能力的基石。例如，音叉的制作，水波干涉，杨氏双缝干涉装置体现了一分为二的哲学思想；对光的本性认识：光既有波动性、又有粒子性，体现了对立统一规律的观点；总之，物理实验教学对学生形成科学的世界观和方法论具有重大的实践意义。

第五，加强实验的过程教学或探究，培养学生的观察和综合分析的能力。重视实验过程，这有两重意义，一重意义是要适当展示前辈科学家建立科学概念、发现科学规律的实验过程；另一重意义是学生自己在实验探究的过程中，结合已有经验或知三听有根据、合逻辑地进行学习（可靠事实+科学思维），了解知识是怎样得来的。要让学生体会：人们认识复杂事物时，直接经验与逻辑分析缺一不可，人的认识不是直线式的。

第六，突出实验的原始思想，发展学生的想象力和创造力。前苏联教育家霍姆林斯基指出：“当学生体验到一种亲自参与掌握知识的情感，乃是唤起青少年特有的对知识的兴趣的重要条件”。在实验教学中应重视培养学生的科学态度，注意呈现物理学史上科学巨匠们探索自然奥秘的原始的实验思想，揭示其思维过程，激发学生的“情感智力”。这样的素材在高中物理教学中很多（如伽利略的理想实验、法拉第的电磁感应实验等），这必然有助于培养学生的科学素养，提高提出问题、分析问题和解决问题的能力。

如，在介绍卡文迪许扭秤实验时，要引导学生着重领悟其中两个最为精彩的设计原理，一是转化原理，即：力、力矩、扭力矩、扭丝偏角，通过三次转化，就使微小力的测量成为可能；另一个是放大原理，即：采用T形架增大力臂，利用反射光增大偏角，拉开小镜与光标的间距来增大位移，通过这三次放大，有效地提高了测量的精度。过去的实验教学容易造成一个假象，好像科学家做了“大量的”实验，得到“大量的”数据，把这些数据按一定的方法处理，于是就归纳出了某某定律，这个图景忽略了创造性思维中最活跃的因素：猜想与假设。

许多物理原理、定理、规律都起源于猜测。大科学家牛顿说过“没有大胆的猜测，就做不出伟大的发现。”教学（包括实验教学）是走入科学之门的必由之路，因而教学非常需要猜想。大教育家波利来曾大声疾呼：“让我们教猜想吧！”猜想是极为珍贵的智慧火花，善于在教学中教学生猜想，可以使学生学得活、学得广、学得积极主动，可以有效地发展学生的想象力和创造力。