積極回歸在物理教學中重視實驗教學

陳春節(jié)

摘 要：物理是一門以實驗為基礎的科學，實驗教學應是物理教學的一個重要的組成部分。在當前的物理教學中，實驗卻是極其薄弱的環(huán)節(jié)，這種狀況將影響學生的知識能力結構和非智力因素的發(fā)展。因此，應該回歸本源，重視實驗教學，使學生獲得必要的感性認識，培養(yǎng)學生的科學探究能力，確實改變過去只注重實驗結論而忽視了實驗過程的弱點。

關鍵詞：實驗教學；高中物理；創(chuàng)新能力；教學改革

物理實驗是物理學科賴以發(fā)展的沃土，是物理學科的特點，也是物理教學中得天獨厚的優(yōu)越條件?！缎抡n標》中明確指出：物理課程應使學生經(jīng)歷基本的科學探究過程，具有初步的科學探究能力。實驗能使學生在經(jīng)歷以物理現(xiàn)象的觀察、思考和實驗為載體的學習活動（或問題解決）中形成包括實驗技能、實驗思想方法和科學探究能力的綜合能力。在此，筆者結合教學實際，探討在物理教學中如何重視實驗教學。

一、實驗是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的重要陣地

1.學生觀察能力的培養(yǎng)

首先要使學生能根據(jù)物理教學要求自行設計實驗觀察內(nèi)容，確定觀察工具，掌握必備知識。例如在做平拋儀實驗時，可讓學生先提出自已的設想，有學生提出用攝象儀先拍下兩小球的錄像，然后再放慢動作片，這樣觀察得更清楚。事實證明按這種做法可以讓學生更清楚地觀察小球平拋運動過程，總結平拋運動規(guī)律。更重要的是這樣做可以極大地提高學生的學習主動性和物理實驗觀察能力。

其次應培養(yǎng)學生在觀察中積極思維的習慣，觀察時盡量擺脫已有觀念的束縛，使學生的思維有較大的自由度，鼓勵學生善疑多問，勤于思索，這樣才有可能在將來的觀察實踐中探索，發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象和規(guī)律。

2.學生動手能力的培養(yǎng)

人的動手、操作能力不是生來就有的，也不是靠灌輸能得到的，只能通過相應的鍛煉形成和發(fā)展。物理課中的實驗教學就是培養(yǎng)學生動手、操作能力的重要陣地。例如，物理課中《用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學元件 》的實驗，這個實驗，既需要兩手的協(xié)調工作，又需要眼睛仔細地觀察，還需要動腦子思考如何動手操作。通過這個實驗，學生將體會到動手實驗的要領，動手操作的穩(wěn)定性、熟練性在整個活動過程中的重要作用。學生在課上動手操作實驗，而課下再搞些小實驗、小發(fā)明、小創(chuàng)作，這樣可促進學生多方面操作本領的形成。

3.學生創(chuàng)新能力的提高

江澤民曾說過：“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂?！迸囵B(yǎng)學生的創(chuàng)新能力既是素質教育的重要內(nèi)容，更是新世紀人才必不可少的。我很欣賞物理學家楞次，楞次是在法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象后，對這一物理現(xiàn)象發(fā)生了深厚興趣的，楞次自己設計實驗研究方案，重做法拉第的實驗，他受人啟示，但不循別人的老路，獨立、自信、創(chuàng)造、勤于動手、勇于探究，在尊重科學的前提下，反復實驗，終于在1883年總結了楞次定律，其后又通過實驗研究了電流的熱效應，并取得電流熱效應的規(guī)律，從而又確立了電流熱效應中的“焦耳-楞次”定律。楞次在科學研究方面取得卓越的成就是和努力追求客觀規(guī)律的勇氣和積極探索物理規(guī)律的創(chuàng)新精神分不開的。楞次的這一發(fā)現(xiàn)的過程對我們的物理教學很有啟發(fā)，在教學過程中我充分利用實驗優(yōu)勢，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。例如，在驗證機械能守恒的實驗中，可以啟發(fā)學生思考，你能否利用現(xiàn)有裝置測定當?shù)氐闹亓铀俣?？你還能設計幾種測定當?shù)刂亓铀俣鹊姆椒?？在學生電學分組實驗中，在掌握實驗原理的基礎上，允許學生用不同的器材、不同的實驗步驟進行操作實驗，可以極大地提高學生學習物理的興趣，發(fā)展學生的個性，活躍學生的創(chuàng)新思維。在實驗中學生需要在各種因素中取舍，對所得的信息進行篩選，這就要求學生在追求既定目標的過程中應變、思考和探索，使學生的分析、抽象、綜合、表達的能力都得到訓練和發(fā)揮。

4.學生良好品質的養(yǎng)成

教育學生如何做人是實施素質教育的前提。 道德習慣要在行為中培養(yǎng)，學生動手做的很多實驗不可能一次成功，往往需要重復多次。學生在一次次失敗、一次次成功的實驗中會體會到：無論做什么事情，只要努力去做，只要堅持到底就一定能成功。在實驗的過程中可潛移默化地使學生的意志得到鍛煉、毅力得到培養(yǎng)。實驗中，不僅能訓練學生嚴格遵守紀律、遵守操作規(guī)程，愛護公物，同學之間互相配合互相幫助的精神，還能培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和良好的科學習慣。例如，操作要一絲不茍、觀察要仔細認真、報告要如實規(guī)范……這中間還滲透著愛科學、愛祖國、愛生活的良好思想品德教育，起著“隨風潛入夜，潤物細無聲”的作用。實驗中通過觀察、分析、概括、歸納得出科學結論，這樣還可以培養(yǎng)學生科學的世界觀和方法論。

實驗對提高學生的品質、全面培養(yǎng)學生的能力，其作用是多方面的，特別是在育人上有著其它教學方法都難以比擬的優(yōu)越性和強大的生命力。加強實驗教學是促進學生素質發(fā)展的一條重要途徑。

二、重視實驗教學是進行物理規(guī)律教學的關鍵

人的認識是對客觀事物的能動的反映，沒有客觀事物作為基礎，就難以實現(xiàn)對事物的正確認識。要使學生掌握物理規(guī)律，必須使學生對所學的問題獲得生動具體的感性認識，然后再通過對感性認識的加工（分析、概括、抽象）上升到理性認識。

物理學是一門實驗科學，為了使學生真正理解物理規(guī)律，要盡可能從觀察實驗出發(fā)，以實驗為基礎。通過觀察演示實驗或進行分組實驗，啟發(fā)學生思考，從而總結出有關的物理規(guī)律。例如，在進行半導體的導電性教學時，如果不做實驗，只是按照課本從半導體的內(nèi)部結構進行分析，學生因為沒有感性認識，就不會對半導體的熱敏性有深刻印象，也不能引起興趣。如果向學生演示半導體的電阻因溫度的變化而變化的實驗，就會引起學生的興趣。在實驗事實面前，學生就會提出“為什么會發(fā)生這樣的現(xiàn)象呢？”然后再通過理解分析，效果就會好得多。為了使教學獲得更好的效果，在演示上述實驗前可安排對比性演示實驗，即金屬的溫度升高時電阻變大和絕緣體溫度升高時電阻變小的實驗。然后提出“半導體溫度升高時電阻如何變化”的問題，再來做半導體熱敏性的實驗。由實驗知道，半導體跟絕緣體類似，當溫度升高時電阻也是變小。但不同的是，絕緣體溫度升得很高時電阻才有明顯減小，而半導體的溫度稍有升高電阻就明顯減小。正因為半導體的導電性對溫度很敏感，所以才叫熱敏性。

在完成上述對比實驗后，學生有了較豐富的感性認識，再從理論上分析半導體、金屬導體、絕緣體在導電性上存在差異的原因，學生就會感興趣，就能收到好的教學效果。

以實驗為基礎，使學生獲得豐富的感性認識是十分必要的。學生從感性認識到理性認識是一個“飛躍”，是認識過程中最困難的階段，要實現(xiàn)這一“飛躍”，就需要帶領學生對感性認識進行分析、歸納、概括和抽象。學生的參與和積極思考是十分重要的，如果教學中不注意這一點，而是在介紹有關感性材料后，由教師包辦代替，甚至簡單給出結論，要學生記住，那么學生的認識往往還停留在感性階段，或者感性的東西和理性的東西在他們的頭腦中處于分離狀態(tài)，則學生就沒有完成認識上的質變，對規(guī)律的理解就是表面的。

例如，在進行“法拉第電磁感應定律”教學時， 可通過演示實驗進行啟發(fā)引導，對重點和難點內(nèi)容的理解起重要作用。在講到定律內(nèi)容時，要突出“磁通量的變化率”這個關鍵，提出“為什么不能用磁通量的變化量來描述感應電動勢的大小，而要用磁通量的變化率來描述呢？”對這個問題可通過下述演示實驗來幫助學生理解。用條形磁鐵演示插入和拔出螺線管（如圖1所示），讓學生觀察磁極在相同高度處快插入、快拔出和慢插入、慢拔出過程中，電流表指針的偏轉情況，并提出兩個問題：（1）磁通量變化是否相同？磁通量變化的快慢是否相同？（2）電流表指針ε∝■而不是ε∝Δφ，也不是ε∝φ，從而能夠深刻理解定律的內(nèi)容。理解物理規(guī)律應以實驗為基礎，考慮物理問題應把實驗事實放在思維的首位。然而，許多學生對實驗的認識是膚淺的。他們將教材上物理規(guī)律的條文和實驗器材、實驗現(xiàn)象等背得爛熟，而不去理會物理規(guī)律與物理實驗間的必然聯(lián)系，看不到物理實質，因此所學物理知識難于遷移，更談不上創(chuàng)造性地設計實驗驗證、探索物理規(guī)律，學習實驗只是在應付考試。因此，高中物理教學，應特別注意培養(yǎng)學生牢固的實驗意識。教師應重視實驗教學，千萬不能在黑板上講實驗。實驗中，教師要引導學生認識物理器材、控制實驗條件進行實驗、觀察實驗現(xiàn)象、記錄和處理實驗數(shù)據(jù)，從而透過現(xiàn)象看清本質。教師要為“遷移”和“創(chuàng)造”而教，要讓學生體會到：一定條件下的物理現(xiàn)象或物理過程都受規(guī)律制約，物理實驗是探索物理世界的重要方法。教師要營造讓學生動手實驗、遷移創(chuàng)造的機會。

三、物理教學改革更要重視實驗教學

1.加強實驗教學是物理教學改革的要求

近年來，國內(nèi)外不少物理教育工作者進行了教學改革的實踐，總的趨勢都在加強實驗教學。努力的方向可以歸納為如下幾個方面：

（1） 加強學生的實踐活動，創(chuàng)造條件，讓學生以主體的角色進行實驗；

（2） 在實驗活動中注意培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和科學的工作方法；

（3） 在確定內(nèi)容和教學方法時，注意考慮學生的認知規(guī)律和心理特點；

（4） 既注意引入先進的技術手段，又提倡運用隨手取材的自制教具和低成本實驗創(chuàng)設生動的實踐情境；

（5）鼓勵學生在自己的生活環(huán)境中尋找課題，進行設計性、探索性實驗，引導學生領會科學與生活、科學與技術和科學與社會的關系。

2.改革實驗教學是物理教學改革的重要環(huán)節(jié)

為充分發(fā)揮實驗教學在新課程改革中的功效，我們應如何開展實驗教學呢？總的來講，物理課程應始終以觀察和實驗為基礎。要讓學生動手參與實驗過程，而不是過分強調實驗的結論，應大幅度增加中學物理課程的實驗內(nèi)容，提升對實驗動手能力的要求。學習科學是學生自己的事情，不能由別人來代勞，應改變以驗證性實驗為主為以探究性實驗和設計實驗為主，從而構建探究型學習過程。

新課程強調教師是教學的指導者，組織者和合作者，學生是學習者，探索者和創(chuàng)造者，師生之間通過師生互動，生生互動形成一個“學習共同體”，教與學形成一種“共振”現(xiàn)象，實驗教學中，我們也應遵循這一原則，達到培養(yǎng)學生能力的目標。例如，在《做功和內(nèi)能改變》演示實驗中，首先讓學生搓手并描述手的感覺，然后通過初步的分析讓學生提出“做功是否可以改變物體的內(nèi)能”，再通過演示空氣壓縮引火實驗，豐富學生的體驗，并總結出結論：“對物體做功，物體內(nèi)能增加”。另外，在演示實驗中，我們可以讓學生協(xié)助安裝器材，讀教材，甚至可以在學生明確實驗意圖后自己動手操作，在學生實驗中，我們可以將某個小組的故障提出后，讓其他小組派“小專家”協(xié)助解決。對高中學生，我們還可以讓他們寫出《實驗報告》，并相互交流，取長補短。這些做法可以大大激勵學生的學習興趣，培養(yǎng)合作精神和探究能力。

總之，實驗教學所具有的實踐性、真實性是任何媒體所無法代替的，它不僅可以提高學生的動手能力，培養(yǎng)其規(guī)范操作技能及勇于實踐精神；而且實驗過程的探究性和創(chuàng)造性，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、樹立創(chuàng)新精神、鍛煉創(chuàng)造性思維的重要途徑。在物理教學中重視實驗教學，可以優(yōu)化物理課堂，激發(fā)物理課堂教學的靈性，提高教學效率。

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