高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合作用初探

王輝

摘 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中物理教學(xué)中占有非常特殊的地位，如何充分體現(xiàn)其作用，在教學(xué)中落實(shí)新課程“三維目標(biāo)”，為學(xué)生創(chuàng)造良好的認(rèn)知環(huán)境，以學(xué)生為主體，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生多種能力和物理科學(xué)素養(yǎng)，體會(huì)探究過(guò)程，領(lǐng)悟物理文化意蘊(yùn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)例從理論和實(shí)踐操作等方面對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)的作用進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；能力培養(yǎng)；科學(xué)探究

美國(guó)教育家認(rèn)為“一切學(xué)習(xí)來(lái)自經(jīng)驗(yàn)”“教育即生活”。他提出，“從做中學(xué)”?，F(xiàn)代教學(xué)論把對(duì)學(xué)生的各種能力的培養(yǎng)擺在重要地位，要求在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)并掌握科學(xué)的方法，把能力培養(yǎng)、思維訓(xùn)練、操作技能結(jié)合起來(lái)，為今后的學(xué)習(xí)與工作打好基礎(chǔ)。觀察和實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的基礎(chǔ)，物理學(xué)中的理論依據(jù)是物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科的發(fā)展過(guò)程中起著舉足輕重的作用，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能為學(xué)生學(xué)習(xí)物理創(chuàng)造良好愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。還能較好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、創(chuàng)造能力和良好的科學(xué)態(tài)度，奠定為科學(xué)技術(shù)事業(yè)獻(xiàn)身的信心。從理論和實(shí)踐操作方面分析高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用應(yīng)該有以下幾七點(diǎn)。

一、為物理概念與規(guī)律的學(xué)習(xí)提供符合認(rèn)知規(guī)律的良好環(huán)境

心理學(xué)研究表明學(xué)習(xí)的方式和過(guò)程影響著學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的掌握情況。學(xué)生通過(guò)聽(tīng)教師講授，能夠記住20%；能看到實(shí)物或現(xiàn)象，能夠記住30%；既能聽(tīng)教師講，又能看到實(shí)物或現(xiàn)象，能記住50%；如果看到實(shí)物或現(xiàn)象，自己又描述過(guò)，便能記往70%；再進(jìn)一步，如果學(xué)生既動(dòng)手做過(guò)，又描述過(guò)，則能記住90%。在物理教學(xué)中，要使學(xué)生形成概念，認(rèn)識(shí)規(guī)律，教師必須想方設(shè)法營(yíng)造一種以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)的環(huán)境和氛圍，讓學(xué)生在物理環(huán)境中通過(guò)各種活動(dòng)去認(rèn)識(shí)物理世界，而觀察、實(shí)驗(yàn)則是創(chuàng)設(shè)這種物理環(huán)境和氛圍的最主要方法。要使學(xué)生對(duì)物理學(xué)中許多概念和規(guī)律準(zhǔn)確理解僅靠教師講解是違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律的。物理實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)了物理現(xiàn)象變化的過(guò)程，讓學(xué)生的記憶更加深刻、更加牢固。實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知環(huán)境并貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)的始終，讓學(xué)生對(duì)物理概念的形成和物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)有一個(gè)較清晰的認(rèn)知過(guò)程，如果不是物理實(shí)驗(yàn)，誰(shuí)能相信單擺、彈簧振子振動(dòng)周期與振幅無(wú)關(guān)，羽毛和銅幣在無(wú)空氣阻力下落時(shí)具有相同的規(guī)律，“波動(dòng)”不是隨波逐流。要讓學(xué)生理解概念，掌握規(guī)律，我們要發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)有功能。例如，“研究靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力”關(guān)于靜摩擦力的方向的判斷，利用毛發(fā)較長(zhǎng)的刷子，毛發(fā)朝下在桌面上運(yùn)動(dòng)（或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)），學(xué)生對(duì)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的方向一目了然，而對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向的理解，可利用兩把刷子橫著相對(duì)用力，學(xué)生自己動(dòng)手，真正理解了摩擦力的概念。

二、培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)和道德品質(zhì)的重要陣地

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)和道德素養(yǎng)，提升學(xué)生的情感態(tài)度與價(jià)值觀，是新課程的目標(biāo)之一。學(xué)生通過(guò)演示和分組實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)過(guò)程中需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)。例如，在“牛頓第一定律”的演示實(shí)驗(yàn)中，要讓學(xué)生徑歷問(wèn)題—實(shí)驗(yàn)—堆理—總結(jié)—概括的思維過(guò)程，讓學(xué)生從其中感悟嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、物理素養(yǎng)在這樣的過(guò)程中逐漸提高。數(shù)據(jù)的分析與總結(jié)、誤差的分析與評(píng)估要尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，不能弄虛作假，湊數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要有良好的道德修養(yǎng)，如尊重同學(xué)的勞動(dòng)成果，遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律，儀器的領(lǐng)取、使用要規(guī)范，如使用萬(wàn)用表歐姆擋測(cè)電阻，需要換擋時(shí)，要重新調(diào)零；探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系，在小桶內(nèi)添減砝碼時(shí)，不能用手拿砝碼等。

三、提高學(xué)生科學(xué)思維能力和操作技能的重要途徑

德國(guó)物理學(xué)家勞厄說(shuō)過(guò)：“重要的不是獲得知識(shí)，而是發(fā)展思維能力。教育給予人們的無(wú)非是當(dāng)一切已學(xué)過(guò)的東西都遺忘掉的時(shí)候所剩下來(lái)的東西?！蔽覀儜?yīng)該思考：物理教學(xué)最終留給學(xué)生的是什么？除了基本物理知識(shí)以外最重要的是各種思維能力的提高和實(shí)驗(yàn)技能的掌握提高，使學(xué)生具備獨(dú)立操作有關(guān)儀器設(shè)備和工具的能力，并能通過(guò)操作這些設(shè)備儀器獲得準(zhǔn)確的信息和數(shù)據(jù)，以及科學(xué)方法、科學(xué)本質(zhì)和價(jià)值觀。學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐活動(dòng)，參與了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)資料，培養(yǎng)閱讀、自學(xué)能力；參與了觀察、讀數(shù)、記錄制表、作圖、計(jì)算一系列活動(dòng)，在研究原因、結(jié)果和形成概念的過(guò)程中，要進(jìn)行概括、抽象的邏輯思維和辨證思維，通過(guò)分析、比較、判斷、推理等能培養(yǎng)邏輯思維能力和觀察能力；通過(guò)想象、假設(shè)能培養(yǎng)想象能力、創(chuàng)造能力；此外，在講述實(shí)驗(yàn)方案和過(guò)程、呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，又培養(yǎng)著表達(dá)能力。通過(guò)手、眼、腦的活動(dòng)及同學(xué)之間協(xié)調(diào)配合完成物理實(shí)驗(yàn)，這個(gè)過(guò)程對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)既是綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的過(guò)程，又是發(fā)揮學(xué)生想象力和創(chuàng)造力的過(guò)程，操作技能得到培養(yǎng)，同時(shí)提高了學(xué)生的合作意識(shí)和合作能力，學(xué)生所獲得的直接經(jīng)驗(yàn)和各種體驗(yàn)是其他教學(xué)方法無(wú)法替代的。由此可知，實(shí)驗(yàn)過(guò)程是一種綜合能力提高的過(guò)程。

四、對(duì)學(xué)生掌握科學(xué)研究方法的良好訓(xùn)練

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是讓學(xué)生參與類似科學(xué)家所經(jīng)歷的過(guò)程，學(xué)生通過(guò)觀察和實(shí)踐物理實(shí)驗(yàn)，能使科學(xué)研究方法得到訓(xùn)練。物理實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究方法主要有：（1）歸納法。實(shí)驗(yàn)歸納法的特征是：在多次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)是探索物理規(guī)律的主要手段。如，在探究“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”時(shí)，通過(guò)條形磁鐵的插入、靜止、撥出，滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)，電源開(kāi)關(guān)的關(guān)和閉實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察分析電流計(jì)為什么會(huì)偏轉(zhuǎn)，歸納共同的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上得出產(chǎn)生“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的條件便水到渠成了。（2）探究法。探究性實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，通過(guò)提出問(wèn)題、進(jìn)行猜想、設(shè)計(jì)方案等探究過(guò)程得出正確的規(guī)律或結(jié)論，如“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。（3）驗(yàn)證法。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是假定結(jié)論已得出，通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論的正確性。如“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”。歸納法、探究法和驗(yàn)證法實(shí)驗(yàn)是三種最基本的研究方法。教學(xué)中只要這三種方法運(yùn)用得當(dāng)，都具有啟迪思維、探索真理和訓(xùn)練研究方法的作用。（4）其他科學(xué)方法。如控制變量、放大法、特殊點(diǎn)分析法、理想和實(shí)際相結(jié)合法等都是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常用的方法。

五、學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)的重要形式

北京教科院的陶昌宏認(rèn)為：“物理教學(xué)的基本特征是以創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景為切入點(diǎn)，以觀察實(shí)驗(yàn)（事實(shí)）為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生思維能力為核心，以提升學(xué)生探究能力為重點(diǎn)。”物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究活動(dòng)過(guò)程，圍繞著探究科學(xué)問(wèn)題，學(xué)生進(jìn)行猜想，主動(dòng)參與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，協(xié)同合作完成實(shí)驗(yàn)，發(fā)展各自個(gè)性，決不是事先知道結(jié)果的重復(fù)練習(xí)。如實(shí)驗(yàn)探究：恒力做功與動(dòng)能變化之間的關(guān)系，教師可以組織學(xué)生從經(jīng)驗(yàn)到猜想，確定需要測(cè)量的物理量，選擇較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)最后得出結(jié)果，也可以先期實(shí)驗(yàn)探究功和物作速度變化的關(guān)系，然后通過(guò)理論的探究和分析得出結(jié)論?？茖W(xué)探究能力的培養(yǎng)重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)的興趣，領(lǐng)悟科學(xué)方法、科學(xué)思想和科學(xué)精神以及運(yùn)用科學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)能較好地起這些作用。

六、激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲的有效辦法

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)最感興趣的是“自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)”，其次是“觀察教師演示實(shí)驗(yàn)”，最不感興趣的是“聽(tīng)老師講實(shí)驗(yàn)”。我們要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，課堂教學(xué)多采用“自主、合作、探究”外，充分利用實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，增強(qiáng)其好奇心和求知欲。為何用小小的起瓶塞器，可以輕易地拔出葡萄酒蓋的木塞，用螺旋測(cè)微器可以測(cè)量頭發(fā)絲的直徑等來(lái)自生活中的問(wèn)題可以激發(fā)出他們的好奇心。興趣是最好的老師，而好奇心和求知欲又能刺激學(xué)生為追求探索未知事物而獲得相應(yīng)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，物理實(shí)驗(yàn)往往能起到這樣的效果。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是重現(xiàn)物理現(xiàn)象的一種活動(dòng)，通過(guò)重現(xiàn)的現(xiàn)象讓學(xué)生建立第一印象，形成一定的感性認(rèn)識(shí)，在教師的引導(dǎo)下通過(guò)觀察，對(duì)現(xiàn)象的分析和思考，從而上升為理性的認(rèn)識(shí)。如用半圓形玻璃磚做“光的全反射”演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)激光束從玻璃折射到空氣的過(guò)程中，教師指導(dǎo)學(xué)生慢慢改變?nèi)肷浣?，邊演示邊分析，觀察反射光和折射光的角度和亮度（能量）如何變化，學(xué)生參與討論，這個(gè)過(guò)程既激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)光學(xué)的興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力和分析能力。好奇心與求知欲就是在體驗(yàn)的過(guò)程中被激發(fā)的，久而久之便形成學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，終究會(huì)內(nèi)化為一個(gè)人的綜合素養(yǎng)。

七、在引領(lǐng)學(xué)生感受物理文化意蘊(yùn)方面起重要作用

哲學(xué)家邦格認(rèn)為：“科學(xué)是一種特殊的社會(huì)文化現(xiàn)象，而且是迄今為止最高層次、最有突出成就的文化現(xiàn)象?！蔽锢砜渴裁茨軌虺志玫匚龑W(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生崇尚實(shí)驗(yàn)，崇尚物理，崇尚科學(xué)，靠物理學(xué)的魅力，靠物理規(guī)律的神奇，而物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能盡顯這種神奇和魅力。物理是從生活中來(lái)，再到實(shí)際中解決問(wèn)題。物理實(shí)驗(yàn)文化應(yīng)該是獨(dú)立、自由、開(kāi)放、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模羌日鎸?shí)又簡(jiǎn)單的?！鞍俾劜蝗缫灰?jiàn)，事實(shí)勝于雄辯。”學(xué)生只有掌握了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，可以獨(dú)立的完成實(shí)驗(yàn)，自由地在課外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，儀器的選擇又是開(kāi)放的。蘇州大學(xué)朱正元教授曾提出過(guò)壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)的教育思想，就是要讓學(xué)生動(dòng)起手來(lái)，當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)該科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。學(xué)生可以利用生活中的小實(shí)驗(yàn)，從中體會(huì)物理學(xué)對(duì)我們生活、生產(chǎn)、社會(huì)發(fā)展的重要作用。讓學(xué)生體會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，以客觀事實(shí)為依據(jù)，崇尚理性的懷疑，執(zhí)著于實(shí)踐的檢驗(yàn)?zāi)欠N文化意蘊(yùn)和那種成功的喜悅，從心靈深處獲得人文啟示的潤(rùn)澤，滋生出認(rèn)識(shí)自然、教化人生、改造社會(huì)的創(chuàng)新智慧。

廣大的中學(xué)物理教師要真正重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，明確其作用，充分發(fā)揮它的功能，落實(shí)新課程“三維目標(biāo)”，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，使學(xué)生在知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)方面都有應(yīng)有的提高。

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編輯 魯翠紅