高中物理实验教学中要注重培养学生的科学素养

高中物理实验教学中要注重培养学生的科学素养

江苏宝应县安宜高级中学 周芹

摘要：物理学是一门以实验为基础的科学，物理学知识包括物理概念、物理定律和相关理论，它们都是在物理实验的基础上建立起来的。引导学生正确认识物理实验，培养学生科学的实验态度；培养学生的科学实验方法；加强实验观察和思考，培养学生的探究精神和创新能力；注重培养学生对探究性实验的设计能力；在实验中培养学生的协作精神。实验是学好物理学的基础，是培养学生科学素养的重要途径。

关键词：实验演示 科学实验方法 探究实验

物理学是一门以实验为基础的科学。物理学知识包括物理概念、物理定律和相关理论，它们都是在物理实验的基础上建立起来的。让学生了解和掌握物理学的研究方法，培养其严谨的实事求是的科学态度，对学生今后从事科学实验和技术革新都有着重要的基础作用。因此，物理实验作为物理教学的基本手段和内容，在培养学生的思想品德和科学素养上有着更加广阔的空间。

物理学是一门实验性很强的学科，中学物理实验类型包括观察性实验、验证性实验、探究性实验、调查和实习和探究性课题等类型，在中学物理教学的占有重要地位。让学生了解和掌握物理学的研究方法，培养其严谨的实事求是的科学态度，对学生今后从事科学实验和技术革新都有着重要的基础作用。因此，物理实验作为物理教学的基本手段和内容，在培养学生的思想品德和科学素养上有着更加广阔的空间。在实现这一途径中实验教学就显得尤为重要，对培养学生的创新、思考、动手、分析等多方面的实验能力提出了更高的要求。各种各样的物理学实验为学生提供了认知的学习背景，从而激发学生的学习兴趣。借助实验还可以训练学生的科学思维方法，培养学生的多种能力。所以，中学教学应注重物理实验教学，提高中学生的科学素养。

一、注重对物理实验的正确认识，培养学生的科学实验态度

新课程将认识实验在物理学中的地位和作用作为实验教学的目标之一。如对实验中误差和错误的认识，由于测量仪器、测量方法、测量环境、人员观察力等多方面因素的局限性，测量是不能无限精确的，测量结果与客观存在的真值之间总是存在一定的差异，即误差，它是无法避免的。而物理实验中的错误是由于选用的实验方法（或原理）不当、选取的实验仪器不当或实验操作不规范等对测量结果带来的影响，实验中的错误可以避免。所以，在物理教学中，教师应让学生认识到不要回避实验误差，而要尊重客观事实，分析误差产生的来源，想方设法来减少误差，如高一物理实验中探究力的平行四边形定则，为了减小误差，实验时要注意：

1.正确选取弹簧秤（量程合适）。先将弹簧秤调零，再将两只弹簧秤钩好后对拉。若两秤在拉的过程中，读数始终相同，则可选。若不同，则应另选，直至相同为止。

2.拉动时，弹簧秤应保持与 木板平行，在不超过弹性限度的条件下，使拉力尽量大一些。

3.实验中两分力F1和F2的夹角不要太大，与不能太小。

4.在同一次实验中，橡皮条拉长的结点位置要相同。

5.读数时要正视（即视线与刻度垂直），按有效数字正确读数和记录。

6.作图时，应选定恰当的标度，尽量把图画得大些，按力的图示和作图法的要求作合力。

7.作图法得到的F和测量得到的F′不完全符合，但在误差允许范围内认为F和F′符合即可。

由此培养培养学生对实验严肃认真的态度，对实验结果实事求是的态度，如实记录实验数据，并把实事求事的作用带到平时的学习和生活中去，从而达到培养科学素质的目的。

二、注重实验演示过程，培养学生的科学实验方法

现代科学知识不仅包括静态的科学事实、概念和原理，还包括动态的科学知识的发现和发展的过程性知识，以及这个过程中累积起来的科学思想等。因此，演示实验是帮助学生获得、验证并扩展物理知识的重要途径。

1.引导学生明确观察的目的和观察时的要求。教师应努力让学生做到有的放矢地观察，使演示实验成为有目的、有计划的教学活动。但由于学生对物理实验有强烈的兴趣和好奇心，在观察实验的时候，他们也很容易被新奇的现象所吸引，从而注意力集中到细微环节上去，得到的是一些不完整的模糊的表象。因此，对这些表象的认识，教师要帮助学生进行引导和分析，培养他们的创新意识。

2.尽量选用先进的科学仪器进行观察。如利用实物投影仪、多媒体等，利用这些辅助手段不仅可以使实验现象更生动、直观，而且避免了一些实验因种种原因不适合在课堂完成而带来的缺憾（如危险性实验、瞬间性实验或超长时间性实验）。

3.指导学生规范记录科学观察资料。教师可以在课前准备好实验的记录表，以板书的形式让学生作对号入座式的记录，亦可让学生自行设计。鲜明的现象只能给学生以生动直观的感觉，而通过形象思维、抽象思维，抓住变化的本质，才能完成认识上的飞跃，达到教学的目的。

学生通过参与这些简单的科学研究过程，学习和应用科学方法，不仅懂得了如何发现问题和解决问题的步骤和方法，更重要的是锻炼了科学研究的基本思维过程，提高了学生的科学素质。这正是中学物理学实验教学中重视培养学生适应未来生活的能力和科学素质的体现。

三、加强实验观察和思考，培养学生的探究精神和创新能力

实验是了解、研究自然规律的重要方法，它的作用不只是为了获取信息。应该让学生认识到实验操作是在相关原理指导下进行的，要学会把实验获得的信息演绎、归纳，只动脑不动手和只动手不动脑都是不正确的。在实验教学中，我们要有意识地培养学生提出问题的能力，实验设计能力、分析与判断能力，培养学生的探究精神和创新能力。在实验教学中，要给学生留下思考、交流和讨论的时间，让学生从设计原理上、实验步骤上、结果分析等方面重新审视，改进方案。

1.对实验仪器的观察。（1）观察仪器的刻度。主要是弄清刻度值的单位及其最小分度值，由此可确定测量值应估读到哪一位。（2）观察仪器的构造。主要是通过观察，了解仪器的结构原理、每个部件的作用、测量范围等。（3）观察仪器的铭牌。通过对仪器铭牌的观察可了解仪器的名称、规格、使用方法和使用条件等（例如：变阻器的铭牌上所标"1.5A50Ω"的意思是变阻器允许通入的最大电流是1.5A，最大阻值是50Ω）。

2.对图像、图表、示意图、实物图的观察。（1）图像主要是观察它反映的是什么物理现象、物理量变化过程怎样、物理量的变化遵循什么规律。（2）图表的观察，主要通过观察了解图表的意义、用途、应用条件以及所列物理量的单位。

3.对示意图、电路图、实物图，主要观察它们分别反映的是什么物理模型、有何用途、仪器和电路的结构是怎样布局的、各个部件（或元件）如何连接、各部分有什么关系等。3.对实验装置的安装观察。了解该装置的用途、使用了哪些仪器和元件以及仪器配置的顺序和方法等。

4.对实验操作过程的观察。了解操作前需做哪些准备工作、 操作实验的顺序和过程怎样。

5.对实验现象的观察。主要是观察现象的条件、产生、过程（例如：两根相距很近的平行导线，当通入相同方向的电流时，两者相互吸引；当通入相反方向电流时，两者互相排斥）。

6.对实验数据的观察。观察的方法要科学，数字的读数要正确，记录测量的结果要明确数据和单位。

7.对示范演示的观察。对于示范演示，教师应引导学生要观察教师如何规范化的安装实验装置，合理地安排实验程序，正确的操作过程以及演示物理现象、数据的读取和记录，如何得到实验结果等。

这样做的结果既提高了学生学习兴趣，又能较好地提高学生的实验设计水平，同时激发了学生的创造性。

四、注重培养学生对探究性实验的设计

探究性学习则是指学生在教师指导下，以类似科学研究的方式获取知识，培养能力的一种学习方式。可结合教材设计探究性的实验。其模式：教材中的知识点→教师、学生提出质疑→学生课外实验→得出结论。现行物理教材中的学生实验以及演示实验，既有验证型的，又有探索型的；既有观察型的，又有操作型的。而这些实验，都为前人的科学研究过程中的一部分，学生对此进行重复操作，不仅有助于对有关知识的理解和掌握，同时也培养了学生的观察、实验操作和思维能力，从实践中体会科学实验的严谨性。因此，我们希望在教材中有更多的实验，但课堂教学受教学时间的限制，无法过多地开展探究性的实验，这就要延续到课外开展。我们的做法是结合教材中的知识点提出问题，也鼓励学生自己对知识点提出质疑，引导学生开展课外的研究实验，如探究加速度和物体质量、物体受力的关系，1从质量不变：加速度和物体受力的关系，2从物体受力不变：加速度和物体质量的关系，在研究过程之中，发现加速度与物体质量之间的关系很难看出，这里要引导学生多思考、多偿试，最终画出a-1/m的图像等。

教师鼓励学生多观察、多参与、多动手，在认识的基础上探索规律，通过理论联系实际，才能使学生迸发出创造的火花。

五、在实验中培养学生的协作精神

信息的获取与交流将是信息时代公民的生命，与他人的友好合作是信息时代发展的重要基础。在物理学实验中提倡同学间的讨论与交流，学生不仅要进行语言交流，还要写出各自的研究报告进行书面交流，要求每个学生在小组活动中充分发挥自己的作用，并及时反省自己对小组活动有何贡献。引导学生自觉拟定新颖又可实现的实验课题，要求每项实验课题必须有明确的选题目的，详细制定实验的阶段、步骤以及所需器材等，并将选题目的、实验设计或实验方案在物理学科小组上发言，让学生发表意见，对不同意见可以进行讨论，发挥学生之间互助精神，形成探索生命奥秘的小集体。教师只当成员参加，起引导作用，不轻易给实验课题下结论。在学生自主、创见和求实相结合下，许多实验课题在小组会议多次研讨，原来拟题不明确或实验设汁不切合实际条件的课题，学生自己弃去；有的课题选题目的明确又新颖，研讨后发觉应分2～3阶段反复实验才能实现。电路设计原则正确选择仪器和设计电路,应掌握和遵循一些基本的原则,即“正确性”、“安全性”、“方便性”、“精确性”原则,兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素,综合考虑,灵活运用。1.正确性:实验原理应当符合物理学科的基本原理。2.安全性:实验方案的实施要安全可靠,在实施过程中不应对人身及仪器造成危害。要注意到各种电表均有量程,电阻均有最大允许电流和最大功率,电源有最大允许电流,不能烧坏仪器。3.方便性:实验应当便于操作,便于读数,便于进行数据处理。4.精确性:在实验方案、仪器、仪器量程的选择上,应使实验误差尽可能地小。

教师鼓励学生依据分离原理探索其他实验方案。将全班学生组合成若干个探索小组，鼓励学生在成员不同的各种小组中活动，发挥各自的作用。学生在小组中纷纷表述自己的观点，相互交流信息，提出的方案很多，最后，学生们对以上方案进行了分析讨论，从中选出可行的方案进行实验，以检验是否成功。这样学生在一系列探索活动中通过合作，培养了学生的信息交流能力和集体协作精神。

总之，物理学作为一门自然学科，实验是学好物理学的基础，是培养学生科学素养的重要途径。

参考文献：

1、全国高等学校教育技术协作委员会编写组著，教育技术理论导读——信息时代的教学与实践，北京，高等教育出版社2001年10月

2、刘诗海《实验教学是培养创新精神和实践能力的必然途径》 教学仪器与实验2002年7期