在物理實(shí)驗(yàn)中提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)

馬天輝

摘要：物理實(shí)驗(yàn)是研究物理學(xué)的重要方法和手段，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以提高物理教學(xué)的效果，而且可以提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)能力。因此，在物理實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)重視發(fā)掘?qū)嶒?yàn)的教育功能，凸顯實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)方法，運(yùn)用分組實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生開拓廣闊的探究天地，從而更好地提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);科學(xué)素質(zhì)

中圖分類號(hào)：G633.7 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1992-7711（2014）11-0106

一、前言

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理學(xué)的發(fā)展歷史表明，實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展的重要源泉，而且，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)上具有特殊的意義。但是，在人類探究自然規(guī)律的過程中，很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都沒有認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的精髓所在，是伽利略把科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展到了一個(gè)全新的高度，他把實(shí)驗(yàn)方法與物理規(guī)律的研究結(jié)合起來，使物理學(xué)走上了真正的科學(xué)之路，正如愛因斯坦贊美伽利略時(shí)說的那樣：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所運(yùn)用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)在真正開篇?！?/p>

看來，物理實(shí)驗(yàn)并非只是動(dòng)手的實(shí)踐活動(dòng)，它同樣需要高超的邏輯思維與豐富的科學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)需要?jiǎng)邮植僮?、整理?shù)據(jù)，但更需要高級(jí)的邏輯推理過程，沒有完美邏輯思維的引導(dǎo)和縝密的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是得不出規(guī)律的。例如，在生活中，合力與分力的現(xiàn)象司空見慣，兩個(gè)人抬起桌子和一個(gè)人托起桌子的效果一樣，物理教學(xué)中已把這種現(xiàn)象簡(jiǎn)化抽象成實(shí)驗(yàn)，可試想，若無教材明示的已知規(guī)律，僅從簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，恐怕沒有人會(huì)快速得出力的合成與分解遵守平行四邊形的法則。另外，教師在講課時(shí)，常會(huì)這樣說：“奧斯特在一次做實(shí)驗(yàn)時(shí)無意中發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng);法拉第在做實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)在電源開和關(guān)的瞬間，電流表在動(dòng)，從而發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。殊不知，這些“偶然”、“無意”其實(shí)是科學(xué)家在付出幾年、幾十年的不斷探索的基礎(chǔ)上才出現(xiàn)的，這些看似簡(jiǎn)單的現(xiàn)象，里面卻浸透了發(fā)現(xiàn)者探究歷程的艱辛;是科學(xué)家在思維與實(shí)驗(yàn)上付出了持之以恒的艱苦努力，才凝結(jié)成了高度概括的定理與公式。教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，絕不能忘記這些實(shí)驗(yàn)的背景故事，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)是至關(guān)重要的。

在教學(xué)中，我們不可能再現(xiàn)科學(xué)家研究的全過程，卻可以通過實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)規(guī)律呈現(xiàn)的基本過程，由于高中階段的物理知識(shí)體系已趨于完整，所以高中物理實(shí)驗(yàn)與初中物理實(shí)驗(yàn)相比，已經(jīng)有了質(zhì)的提高，實(shí)驗(yàn)不再是簡(jiǎn)單的激趣，而是有條件地凸顯了物理的思維特質(zhì)，這就為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)提供了極好的平臺(tái)。那么，教師應(yīng)如何結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)呢？下面，筆者結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談?wù)勛约旱目捶ǎ?/p>

二、發(fā)掘?qū)嶒?yàn)的教育功能

新課改倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，但在探究七要素中，“提出問題”、“進(jìn)行猜想”在教學(xué)中往往被庸俗化，因?yàn)榫徒滩闹械拿總€(gè)實(shí)驗(yàn)而言，都是針對(duì)每個(gè)具體課題設(shè)計(jì)的，所要解決的問題一般顯而易見，更無須猜想，提問時(shí)學(xué)生回答的許多“猜想”往往都很牽強(qiáng)。對(duì)此，教師應(yīng)在教學(xué)過程中降低一個(gè)層面，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的細(xì)節(jié)或某一隱含的方法提出問題，這時(shí)進(jìn)行猜想是可行的，這是把學(xué)生的眼光向?qū)嶒?yàn)方法的細(xì)節(jié)處引導(dǎo)。長(zhǎng)期堅(jiān)持下來，學(xué)生會(huì)真正地領(lǐng)悟物理方法的妙處，變得心靈手巧。

教師在講具體實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，如能進(jìn)行適當(dāng)拓展，則會(huì)在提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)上起到事半功倍的功效。例如，在“力和彈力”的教學(xué)中，講到使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，必然會(huì)涉及彈簧測(cè)力計(jì)不可超量程使用的規(guī)則，教師可以事先用一根普通的彈簧，拉的超出限度，看其造成的后果，再引導(dǎo)學(xué)生看清彈簧秤的最大量程，這時(shí)講不可量程、超規(guī)格使用等操作規(guī)則，學(xué)生就會(huì)很容易接受，并主動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證。

三、凸顯實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)方法

物理實(shí)驗(yàn)最重要的就是讓學(xué)生感受過程、體驗(yàn)方法。而且，科學(xué)方法通常隱藏在過程之中。物理教師有責(zé)任將物理方法的巧妙點(diǎn)化給學(xué)生。物理學(xué)研究的對(duì)象并非像生物學(xué)中的動(dòng)物，可以擺到桌上進(jìn)行解剖，反復(fù)觀察、琢磨，它們雖然就在身邊，卻不可拿捉，比如聲音，出你之口，入我之耳，誰(shuí)能拿出一截“聲”來研究？同樣，“光”、“熱”、“力”、“電”雖都與物質(zhì)有關(guān)，卻都是抓不著、摸不到的“實(shí)物”。然而物理學(xué)都能對(duì)其進(jìn)行深入細(xì)致的研究，并摸清它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這其中科學(xué)方法都起著極為重要的作用。這些方法包括：模擬法、累計(jì)法、替代法、外推法等，物理學(xué)家就是通過實(shí)驗(yàn)，利用這些方法發(fā)現(xiàn)規(guī)律的。教師在教學(xué)中，要格外注意關(guān)注這些方法的呈現(xiàn)方式，讓學(xué)生感受并領(lǐng)悟到科學(xué)方法的精妙，從而提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

四、運(yùn)用分組實(shí)驗(yàn)

分組實(shí)驗(yàn)是常規(guī)的教學(xué)形式，分組實(shí)驗(yàn)的目的是讓所有的學(xué)生都能親自體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神。但在目前的教學(xué)中，分組實(shí)驗(yàn)的弊端有四個(gè)：指導(dǎo)過細(xì);分工太嚴(yán);缺乏充分的自由探究時(shí)間;合作有名無實(shí)。這些都會(huì)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)形成障礙，影響學(xué)生的自由發(fā)展。

教師指導(dǎo)過細(xì)會(huì)使學(xué)生習(xí)慣于簡(jiǎn)單地按要求操作，束縛學(xué)生能力的順暢發(fā)展。分工太細(xì)則不能使學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的全過程，不利于學(xué)生物理概念的形成及理解。這些都會(huì)導(dǎo)致學(xué)生沒有自由探究的時(shí)間，而自由探究則是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的前提。對(duì)此，教師需要積極調(diào)整教學(xué)策略，仔細(xì)體會(huì)分組實(shí)驗(yàn)的精髓 。在實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)按照每個(gè)小組的情況，在小組成員中劃分“實(shí)驗(yàn)探究目的”、“實(shí)驗(yàn)探究猜想”、“實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)”、“實(shí)驗(yàn)探究數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)”、“實(shí)驗(yàn)論證”以及“實(shí)驗(yàn)結(jié)論”等任務(wù)，并通過親自做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生做到心中有數(shù)。然后，教師通過觀察與提問匯總每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)成果并使其積極展示出來，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

五、開拓廣闊的探究天地

學(xué)生都有探險(xiǎn)獵奇的心性，教師可以借此鼓勵(lì)學(xué)生從身邊的事物中發(fā)現(xiàn)新的問題進(jìn)行探究。同時(shí)，要注意的是，教師要充分尊重學(xué)生的興趣，而不是以得出固定結(jié)論為目的。學(xué)生在課外探究活動(dòng)中，不可能一帆風(fēng)順，教師要適當(dāng)引導(dǎo)，但是，教師也不能包辦代替，要讓學(xué)生經(jīng)受挫折，從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，從而獲得成功，這將會(huì)增加學(xué)生學(xué)習(xí)的樂趣并得到更多的鍛煉。另外，教師還應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生在課外做與課堂內(nèi)容有關(guān)的小實(shí)驗(yàn)、小制作，這既有利于學(xué)生理解和掌握科學(xué)方法，也可以達(dá)到擴(kuò)展知識(shí)面、發(fā)展創(chuàng)造力的目的。因?yàn)樽詈?jiǎn)單的儀器設(shè)備，可以反映最根本、最單純的科學(xué)結(jié)論，有時(shí)會(huì)使人們長(zhǎng)久的困惑頃刻間一掃而光，對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)更加清晰。

六、結(jié)束語(yǔ)

新課程體系旗幟鮮明地設(shè)定了以“培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”為核心的教育宗旨，并且這一宗旨已經(jīng)成為所有學(xué)科、所有類型課程的共同取向。物理學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)具有進(jìn)行科學(xué)素質(zhì)訓(xùn)練的得天獨(dú)厚的條件，課程改革提出的三維教學(xué)目標(biāo)的最終目的就是要解決怎樣培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的問題。很顯然，在中學(xué)課堂上，讓學(xué)生掌握物理知識(shí)固然重要，但僅僅教會(huì)學(xué)生知識(shí)并不等于提高了學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。因此，教師在教學(xué)中要有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（作者單位：浙江省東陽(yáng)市巍山高級(jí)中學(xué) 322100）