物理教学中学生科学素养的培养

李明远

摘要:物理是一门以实验为基础的自然科学,要学好物理就要做好实验。好的实验能使物理学习变得更直观、更容易理解,使学生对物理知识的学习达到事半功倍的效果。

关键词:物理教学;演示实验;科学素养

中学物理实验大体上可分为演示实验和学生分组实验两类。演示实验是物理教学中重要的组成部分。通过演示实验教学,可以指导学生观察和分析物理现象,获得生动的感性知识,从而更好地掌握物理概念和规律,还可以培养学生的观察和分析能力及创新能力,符合学生认知发展规律和学生心理特征。创设科学、高效的演示实验,以物理实验充实教学,是物理学科中体现现代素质教育思想的重要方面,有利于学生科学素养的培养。

传统的物理演示实验教学存在不足,主要体现在:教师对“引导学生积极、主动地学习,培养学生独立思考的能力和习惯”的指导思想不够明确,教师在实验中一手包办现象严重,学生只是被动地看,缺少动手和动脑,能力得不到相应地提高;演示实验模式僵化,没有充分体现实验教学基本原则,不利于学生创新思维方法的形成。

一、利用演示实验激发学生兴趣

“学起于思,思源于疑”,学生探究知识的思维过程总是从问题开始的。教师通过大量的声、光、电、力等演示实验,使学生在学习之时获得大量感性信息,同时提出若干思考题,使学生迅速地由抑制到兴奋,激发学生的求知欲和积极性。比如在进行力的分解教学时,可以创设这样的情景:取一个质量较大的重锤放在桌面上,用细线把它提起来,问学生使用一根细线易断还是两根线易断?学生肯定回答是一根线易断,然后教师进行演示实验,其结果却是完全相反,用一根线可将重锤稳稳地提起,而用两根同样的细线提重锤时细线却断了,为什么两根线的效果反而不如一根线呢?这时,学生的大脑里会立即引起思维撞击,产生强烈的求知欲望。

演示实验引入课题。对于主题的切入,演示实验的作用是不言而喻的。例如:讲牛顿第三定律时简单的两个弹簧对拉,一下就说明了作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的,并且总是大小相等、方向相反、作用在一条直线上;讲解圆周运动向心力时,用绳子拉小球在光滑水平面上转动的演示,很容易说明向心力指向圆心的方向,也能说明运动的线速度的方向是切线方向。

应用演示实验特别是对一些难以根据推导和证明得出结论的问题的解决,更具直观性和有效性,可以帮助学生更好地理解物理规律。例如在讲波动时,课本中有这样一句话:波是传递能量的一种方式。波本身就比较抽象,再加上能量概念,学生更是无从理解。通过实验,学生不但易于理解,而且从记忆的角度来看,结合演示实验讲解的物理规律远比用单纯的语言讲解给学生留下的印象要深刻得多。物理学家朱正元曾经说过:对于物理概念、物理规律等一些理论的东西,往往是千言万语说不清,一看实验便分明。

二、通过演示实验培养学生的观察能力

巴甫洛夫告诫他的学生:应该学会观察,不学会观察,你就永远当不了科学家。每一个物理实验都有其明确的实验目标,明确的实验目标要求学生必须有明确的观察目标和观察重点。学生在开始实验时,往往只凭一般的兴趣和爱好,在观察时注意力不集中,观察目标不明确,分不清重点,带有很大的盲目性和片面性,有的以局部代替整体,有的放过一些稍纵即逝的重要现象,对多种并存的现象不能抓住其本质。因此,教师要教给学生科学的观察方法。

教师在演示实验教学中,围绕实验特点有选择地找出观察中心和观察的范围,使学生懂得观察什么、怎样观察、观察时应注意的问题,这样带着问题边观察、边思考,对实验现象形成完整的认识,培养良好的观察习惯,从而形成全面、正确、深入观察事物的能力即观察能力。教材中演示实验提供的往往是单层次、单侧面的实验内容,教师有必要进行适当的拓展和补充,尽量让学生能从多层面、全方位观察,从而全面细致的得到真实的映像。

三、拓展演示实验,培养学生的创新能力

教师的演示实验对学生起着直接的示范作用,学生能够对实验的仔细观察,分析与思考,乃至放手去勇于创新和大胆尝试才是实验的根本。

(一)在演示实验中增加物理实验史介绍。物理实验史实际上就是一部运用实验方法论进行实验探究,以获取物理实验事实、规律和建立物理科学理论的发展史。在物理教学中,结合典型的物理实验史实引导学生进行科学探索活动,对于培养学生的科学素养和创新能力,具有特别重要的意义和价值。另外,物理学史的介绍,赋予了实验器材以勃勃生气,使单调的实验演示具有了丰富的色彩。

(二)创设问题情境,展现实验设计思想。教师可以发掘演示实验的有效因素,创设问题情境,鼓励学生对前人的一些现成的实验设计和传统观点,进行大胆的质疑。在实验演示过程中,教师要充分展现实验设计思想,培养学生领悟、探究物理问题的方法。例如:在“物体内能的变化”的教学中有个演示实验,压缩厚玻璃筒中的空气,使空气内能增加,温度升高,从而使筒内易燃物点燃。实验中明亮的火花给学生以深刻的印象,然而实验过后,不少学生提出:实验的研究对象是什么?实验目的是什么?特别是在没有判断筒内空气的温度是否变化而事先就放入易燃物来显示气温的升高,似乎不符合科学的探究过程。如果改变教材一举成功的做法,而是实验时在厚玻璃筒内先不放易燃物。这时,学生感到困惑了。空气内能增加与否怎能看的见?此时便可自然的引出一个实验设计时的问题情境,如何判断筒内空气内能是否变化?顺着这个思路展开过程并组织实验教学,由于实验是学生主动参与设计的,设计目的明确,实验后学生无论是对实验所揭示的结论还是实验的设计思想均留下了深刻认识。

(三)把部分演示实验改为随堂学生探究活动。学生亲自动手做实验,师生、生生研究讨论学习。例如:在电磁感应的教学中,采用探究式教学,变教师的讲解和演示为学生的亲自动手动脑的探求。在实验过程中,部分学生由于实验技能和理解能力的不足,难免会遭到失败。这时教师应作必要的提示,引导学生找出失败的原因,鼓励学生重新探索,学生凭借教师为他们创设的情景,充分发挥他们的创造潜能,最终获得成功并得出正确的物理规律。此时,他们不仅提高了实验、观察等能力,还培养了创新能力,使学生的科学素养得到全面的提高。

演示实验是物理教学的一个重要手段,在物理教学中占据着重要的地位,起着十分重要的作用。因此,为了更好的进行物理教学,必须大力加强演示实验,改变重讲述、轻实验的教学方法,以适应现代科学发展的需要。