物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

李明遠(yuǎn)

摘要:物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),要學(xué)好物理就要做好實驗。好的實驗?zāi)苁刮锢韺W(xué)習(xí)變得更直觀、更容易理解,使學(xué)生對物理知識的學(xué)習(xí)達(dá)到事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞:物理教學(xué);演示實驗;科學(xué)素養(yǎng)

中學(xué)物理實驗大體上可分為演示實驗和學(xué)生分組實驗兩類。演示實驗是物理教學(xué)中重要的組成部分。通過演示實驗教學(xué),可以指導(dǎo)學(xué)生觀察和分析物理現(xiàn)象,獲得生動的感性知識,從而更好地掌握物理概念和規(guī)律,還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析能力及創(chuàng)新能力,符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和學(xué)生心理特征。創(chuàng)設(shè)科學(xué)、高效的演示實驗,以物理實驗充實教學(xué),是物理學(xué)科中體現(xiàn)現(xiàn)代素質(zhì)教育思想的重要方面,有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

傳統(tǒng)的物理演示實驗教學(xué)存在不足,主要體現(xiàn)在:教師對“引導(dǎo)學(xué)生積極、主動地學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力和習(xí)慣”的指導(dǎo)思想不夠明確,教師在實驗中一手包辦現(xiàn)象嚴(yán)重,學(xué)生只是被動地看,缺少動手和動腦,能力得不到相應(yīng)地提高;演示實驗?zāi)Ｊ浇┗?沒有充分體現(xiàn)實驗教學(xué)基本原則,不利于學(xué)生創(chuàng)新思維方法的形成。

一、利用演示實驗激發(fā)學(xué)生興趣

“學(xué)起于思,思源于疑”,學(xué)生探究知識的思維過程總是從問題開始的。教師通過大量的聲、光、電、力等演示實驗,使學(xué)生在學(xué)習(xí)之時獲得大量感性信息,同時提出若干思考題,使學(xué)生迅速地由抑制到興奮,激發(fā)學(xué)生的求知欲和積極性。比如在進行力的分解教學(xué)時,可以創(chuàng)設(shè)這樣的情景:取一個質(zhì)量較大的重錘放在桌面上,用細(xì)線把它提起來,問學(xué)生使用一根細(xì)線易斷還是兩根線易斷?學(xué)生肯定回答是一根線易斷,然后教師進行演示實驗,其結(jié)果卻是完全相反,用一根線可將重錘穩(wěn)穩(wěn)地提起,而用兩根同樣的細(xì)線提重錘時細(xì)線卻斷了,為什么兩根線的效果反而不如一根線呢?這時,學(xué)生的大腦里會立即引起思維撞擊,產(chǎn)生強烈的求知欲望。

演示實驗引入課題。對于主題的切入,演示實驗的作用是不言而喻的。例如:講牛頓第三定律時簡單的兩個彈簧對拉,一下就說明了作用力和反作用力是分別作用在兩個物體上的,并且總是大小相等、方向相反、作用在一條直線上;講解圓周運動向心力時,用繩子拉小球在光滑水平面上轉(zhuǎn)動的演示,很容易說明向心力指向圓心的方向,也能說明運動的線速度的方向是切線方向。

應(yīng)用演示實驗特別是對一些難以根據(jù)推導(dǎo)和證明得出結(jié)論的問題的解決,更具直觀性和有效性,可以幫助學(xué)生更好地理解物理規(guī)律。例如在講波動時,課本中有這樣一句話:波是傳遞能量的一種方式。波本身就比較抽象,再加上能量概念,學(xué)生更是無從理解。通過實驗,學(xué)生不但易于理解,而且從記憶的角度來看,結(jié)合演示實驗講解的物理規(guī)律遠(yuǎn)比用單純的語言講解給學(xué)生留下的印象要深刻得多。物理學(xué)家朱正元曾經(jīng)說過:對于物理概念、物理規(guī)律等一些理論的東西,往往是千言萬語說不清,一看實驗便分明。

二、通過演示實驗培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力

巴甫洛夫告誡他的學(xué)生:應(yīng)該學(xué)會觀察,不學(xué)會觀察,你就永遠(yuǎn)當(dāng)不了科學(xué)家。每一個物理實驗都有其明確的實驗?zāi)繕?biāo),明確的實驗?zāi)繕?biāo)要求學(xué)生必須有明確的觀察目標(biāo)和觀察重點。學(xué)生在開始實驗時,往往只憑一般的興趣和愛好,在觀察時注意力不集中,觀察目標(biāo)不明確,分不清重點,帶有很大的盲目性和片面性,有的以局部代替整體,有的放過一些稍縱即逝的重要現(xiàn)象,對多種并存的現(xiàn)象不能抓住其本質(zhì)。因此,教師要教給學(xué)生科學(xué)的觀察方法。

教師在演示實驗教學(xué)中,圍繞實驗特點有選擇地找出觀察中心和觀察的范圍,使學(xué)生懂得觀察什么、怎樣觀察、觀察時應(yīng)注意的問題,這樣帶著問題邊觀察、邊思考,對實驗現(xiàn)象形成完整的認(rèn)識,培養(yǎng)良好的觀察習(xí)慣,從而形成全面、正確、深入觀察事物的能力即觀察能力。教材中演示實驗提供的往往是單層次、單側(cè)面的實驗內(nèi)容,教師有必要進行適當(dāng)?shù)耐卣购脱a充,盡量讓學(xué)生能從多層面、全方位觀察,從而全面細(xì)致的得到真實的映像。

三、拓展演示實驗,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

教師的演示實驗對學(xué)生起著直接的示范作用,學(xué)生能夠?qū)嶒灥淖屑?xì)觀察,分析與思考,乃至放手去勇于創(chuàng)新和大膽嘗試才是實驗的根本。

(一)在演示實驗中增加物理實驗史介紹。物理實驗史實際上就是一部運用實驗方法論進行實驗探究,以獲取物理實驗事實、規(guī)律和建立物理科學(xué)理論的發(fā)展史。在物理教學(xué)中,結(jié)合典型的物理實驗史實引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探索活動,對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力,具有特別重要的意義和價值。另外,物理學(xué)史的介紹,賦予了實驗器材以勃勃生氣,使單調(diào)的實驗演示具有了豐富的色彩。

(二)創(chuàng)設(shè)問題情境,展現(xiàn)實驗設(shè)計思想。教師可以發(fā)掘演示實驗的有效因素,創(chuàng)設(shè)問題情境,鼓勵學(xué)生對前人的一些現(xiàn)成的實驗設(shè)計和傳統(tǒng)觀點,進行大膽的質(zhì)疑。在實驗演示過程中,教師要充分展現(xiàn)實驗設(shè)計思想,培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)悟、探究物理問題的方法。例如:在“物體內(nèi)能的變化”的教學(xué)中有個演示實驗,壓縮厚玻璃筒中的空氣,使空氣內(nèi)能增加,溫度升高,從而使筒內(nèi)易燃物點燃。實驗中明亮的火花給學(xué)生以深刻的印象,然而實驗過后,不少學(xué)生提出:實驗的研究對象是什么?實驗?zāi)康氖鞘裁?特別是在沒有判斷筒內(nèi)空氣的溫度是否變化而事先就放入易燃物來顯示氣溫的升高,似乎不符合科學(xué)的探究過程。如果改變教材一舉成功的做法,而是實驗時在厚玻璃筒內(nèi)先不放易燃物。這時,學(xué)生感到困惑了。空氣內(nèi)能增加與否怎能看的見?此時便可自然的引出一個實驗設(shè)計時的問題情境,如何判斷筒內(nèi)空氣內(nèi)能是否變化?順著這個思路展開過程并組織實驗教學(xué),由于實驗是學(xué)生主動參與設(shè)計的,設(shè)計目的明確,實驗后學(xué)生無論是對實驗所揭示的結(jié)論還是實驗的設(shè)計思想均留下了深刻認(rèn)識。

(三)把部分演示實驗改為隨堂學(xué)生探究活動。學(xué)生親自動手做實驗,師生、生生研究討論學(xué)習(xí)。例如:在電磁感應(yīng)的教學(xué)中,采用探究式教學(xué),變教師的講解和演示為學(xué)生的親自動手動腦的探求。在實驗過程中,部分學(xué)生由于實驗技能和理解能力的不足,難免會遭到失敗。這時教師應(yīng)作必要的提示,引導(dǎo)學(xué)生找出失敗的原因,鼓勵學(xué)生重新探索,學(xué)生憑借教師為他們創(chuàng)設(shè)的情景,充分發(fā)揮他們的創(chuàng)造潛能,最終獲得成功并得出正確的物理規(guī)律。此時,他們不僅提高了實驗、觀察等能力,還培養(yǎng)了創(chuàng)新能力,使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到全面的提高。

演示實驗是物理教學(xué)的一個重要手段,在物理教學(xué)中占據(jù)著重要的地位,起著十分重要的作用。因此,為了更好的進行物理教學(xué),必須大力加強演示實驗,改變重講述、輕實驗的教學(xué)方法,以適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的需要。