在物理实验中提高学生的科学素质

摘 要 ：物理实验是研究物理学的重要方法和手段,加强实验教学不仅可以提高物理教学的效果,而且可以提高学生的科学素质,有助于培养学生的创造性学习能力.因此,在物理实验中,教师应重视发掘实验的教育功能,凸显实验中的科学方法,运用分组实验,为学生开拓广阔的探究天地,从而更好地提高学生的科学素质.

关 键 词 ：高中物理,实验教学,科学素质

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2014）11-0106

一、前言

物理是一门以实验为基础的学科,物理学的发展历史表明,实验是物理学发展的重要源泉,而且,实验教学在培养学生科学素养上具有特殊的意义.但是,在人类探究自然规律的过程中,很长时间内都没有认识到实验的精髓所在,是伽利略把科学实验发展到了一个全新的高度,他把实验方法与物理规律的研究结合起来,使物理学走上了真正的科学之路,正如爱因斯坦赞美伽利略时说的那样：“伽利略的发现以及他所运用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,标志着物理学在真正开篇.”

看来,物理实验并非只是动手的实践活动,它同样需要高超的逻辑思维与丰富的科学方法.实验需要动手操作、整理数据,但更需要高级的逻辑推理过程,没有完美逻辑思维的引导和缜密的实验设计,是得不出规律的.例如,在生活中,合力与分力的现象司空见惯,两个人抬起桌子和一个人托起桌子的效果一样,物理教学中已把这种现象简化抽象成实验,可试想,若无教材明示的已知规律,仅从简单的实验,恐怕没有人会快速得出力的合成与分解遵守平行四边形的法则.另外,教师在讲课时,常会这样说：“奥斯特在一次做实验时无意中发现了电流的磁效应,法拉第在做实验时偶然发现在电源开和关的瞬间,电流表在动,从而发现了电磁感应现象”.殊不知,这些“偶然”、“无意”其实是科学家在付出几年、几十年的不断探索的基础上才出现的,这些看似简单的现象,里面却浸透了发现者探究历程的艰辛,是科学家在思维与实验上付出了持之以恒的艰苦努力,才凝结成了高度概括的定理与公式.教师在进行实验教学时,绝不能忘记这些实验的背景故事,科学实验的方法对于提高学生的科学素质是至关重要的.

在教学中,我们不可能再现科学家研究的全过程,却可以通过实验再现规律呈现的基本过程,由于高中阶段的物理知识体系已趋于完整,所以高中物理实验与初中物理实验相比,已经有了质的提高,实验不再是简单的激趣,而是有条件地凸显了物理的思维特质,这就为培养学生的科学素质提供了极好的平台.那么,教师应如何结合物理实验提高学生的科学素养呢?下面,笔者结合自身的教学经验谈谈自己的看法：

二、发掘实验的教育功能

新课改倡导探究式学习,但在探究七要素中,“提出问题”、“进行猜想”在教学中往往被庸俗化,因为就教材中的每个实验而言,都是针对每个具体课题设计的,所要解决的问题一般显而易见,更无须猜想,提问时学生回答的许多“猜想”往往都很牵强.对此,教师应在教学过程中降低一个层面,对实验中的细节或某一隐含的方法提出问题,这时进行猜想是可行的,这是把学生的眼光向实验方法的细节处引导.长期坚持下来,学生会真正地领悟物理方法的妙处,变得心灵手巧.

教师在讲具体实验要求时,如能进行适当拓展,则会在提高学生科学素质上起到事半功倍的功效.例如,在“力和弹力”的教学中,讲到使用弹簧测力计时,必然会涉及弹簧测力计不可超量程使用的规则,教师可以事先用一根普通的弹簧,拉的超出限度,看其造成的后果,再引导学生看清弹簧秤的最大量程,这时讲不可量程、超规格使用等操作规则,学生就会很容易接受,并主动进行验证.

三、凸显实验中的科学方法

物理实验最重要的就是让学生感受过程、体验方法.而且,科学方法通常隐藏在过程之中.物理教师有责任将物理方法的巧妙点化给学生.物理学研究的对象并非像生物学中的动物,可以摆到桌上进行解剖,反复观察、琢磨,它们虽然就在身边,却不可拿捉,比如声音,出你之口,入我之耳,谁能拿出一截“声”来研究?同样,“光”、“热”、“力”、“电”虽都与物质有关,却都是抓不着、摸不到的“实物”.然而物理学都能对其进行深入细致的研究,并摸清它们的运动规律,这其中科学方法都起着极为重要的作用.这些方法包括：模拟法、累计法、替代法、外推法等,物理学家就是通过实验,利用这些方法发现规律的.教师在教学中,要格外注意关注这些方法的呈现方式,让学生感受并领悟到科学方法的精妙,从而提高学生的科学素质.

四、运用分组实验

分组实验是常规的教学形式,分组实验的目的是让所有的学生都能亲自体验实验过程,培养学生的合作精神.但在目前的教学中,分组实验的弊端有四个：指导过细,分工太严,缺乏充分的自由探究时间,合作有名无实.这些都会对培养学生的科学素养形成障碍,影响学生的自由发展.

教师指导过细会使学生习惯于简单地按要求操作,束缚学生能力的顺畅发展.分工太细则不能使学生体验实验的全过程,不利于学生物理概念的形成及理解.这些都会导致学生没有自由探究的时间,而自由探究则是培养学生科学素养的前提.对此,教师需要积极调整教学策略,仔细体会分组实验的精髓 .在实验中,教师应按照每个小组的情况,在小组成员中划分“实验探究目的”、“实验探究猜想”、“实验探究设计”、“实验探究数据统计”、“实验论证”以及“实验结论”等任务,并通过亲自做实验,使学生做到心中有数.然后,教师通过观察与提问汇总每个小组的实验成果并使其积极展示出来,从而培养学生严谨求实的科学态度,提高学生的科学素养.

五、开拓广阔的探究天地

学生都有探险猎奇的心性,教师可以借此鼓励学生从身边的事物中发现新的问题进行探究.同时,要注意的是,教师要充分尊重学生的兴趣,而不是以得出固定结论为目的.学生在课外探究活动中,不可能一帆风顺,教师要适当引导,但是,教师也不能包办代替,要让学生经受挫折,从中总结经验教训,不断改进实验,发挥学生的创造性,从而获得成功,这将会增加学生学习的乐趣并得到更多的锻炼.另外,教师还应该鼓励学生在课外做与课堂内容有关的小实验、小制作,这既有利于学生理解和掌握科学方法,也可以达到扩展知识面、发展创造力的目的.因为最简单的仪器设备,可以反映最根本、最单纯的科学结论,有时会使人们长久的困惑顷刻间一扫而光,对自然界的认识更加清晰.

六、结束语

新课程体系旗帜鲜明地设定了以“培养学生的科学素养”为核心的教育宗旨,并且这一宗旨已经成为所有学科、所有类型课程的共同取向.物理学的学科特点具有进行科学素质训练的得天独厚的条件,课程改革提出的三维教学目标的最终目的就是要解决怎样培养学生科学素养的问题.很显然,在中学课堂上,让学生掌握物理知识固然重要,但仅仅教会学生知识并不等于提高了学生的科学素质.因此,教师在教学中要有意识地培养学生的科学素养.

（作者单位：浙江省东阳市巍山高级中学 322100）