浅谈物理实验与学生科学素养的培养

王维 王传友

摘要：对物理实验在培养学生科学素养的作用进行研究，发现物理实验教学有助于学生实验技能、创造性思维能力、观察能力和学生想象能力的培养，激发学生动手制作的潜力，使学生科学素养得到有效提高。

关键词： 实验技能；创造性思维； 科学素养 ；参与意识

物理学是一门以实验为基础的科学。心理学表明，人的思维活动是在感性材料的基础上产生的，感性材料是思维活动的源泉和依据。所有的物理知识，包括物理概念、定律和理论，都是在实验的基础上建立起来的，而各种类型的物理实验，具体形象地展示了物理知识的形成和发展过程，为学生的学习提供了丰富的感性材料，强化了学生的感知，能彻底纠正在感知中形成的错觉，从而达到丰富和掌握知识及培养能力的目的。物理实验教学的优点可以从以下几个方面得到体现。

一、通过实验，可以培养学生的实验技能和创造性思维能力

由于物理是一门实验科学，中学物理实验又是学生将来从事科学实验的起点。因此，培养学生的实验技能，了解物理学的研究方法，培养严格的实事求是的科学态度，对学生今后搞科学实验和技术革新有重要的基础作用。中学物理学生实验技能主要包括以下几个基本方面：

1.掌握常用基本仪器的构造、原理和使用，能正确使用仪器进行观察、测量和读数；

2.掌握中学有关实验的一般原理和实验方法；

3.会正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确的结论；

4.了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析；

5.会写一般的实验报告；

6.初步养成良好的实验习惯，包括爱护仪器、遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。

学生实验技能培养的方法有两种：

1.培养学生使用基本仪器的技能。掌握基本仪器的使用，是做好物理实验的基础。基本仪器主要有：刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、天平、温度计、测力计、压强计、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱等。物理大纲要求“学会正确使用仪器进行观察、测量和读数。”要让学生了解这些仪器的构造、原理、用途，掌握仪器的量程、使用方法和使用规则，以达到熟练地、正确地读数，在介绍这些基本仪器使用方法时，老师应抓住各种基本测量仪器的共性来加以指导学生的学习。

2.培养学生进行实验过程必须掌握的技能。包括培养学生掌握实验的一般原理、进行实验设计和实验方法的技能。要求学生明确各个实验的目的、原理或理论根据，根据实验的原理、要求对实验进行设计，包括用什么物理定律、公式，电学实验用什么电路图等。还要搞清哪些是已知量、被测量，然后选择所需的仪器和实验条件，进而设计好实验步骤，画好记录表格等。也包括培养学生正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确结论的能力。这是实验能否成功的关键。要培养学生这方面的技能，要求学生集中精力，按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据，有的实验则要求测量或操作时动作迅速，要把握时机，如：温度测量、电学测量。要按实验先后顺序将需要测定的各量测出，并记录下来。读取数据和记录必须注意：（1）读数要及时，并马上记录；（2）要记录完整数据，按有效数字的方式记录；（3）数据的单位要正确。还要使学生了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析。实验后，要指导学生分析实验误差的原因。同时又包括学会根据原始记录和实验时的体会，写出实验报告。实验报告内容主要有：实验名称、目的、器材、原理、方法和步骤、实验数据、数据计算和处理、实验结论及误差分析等。这是一个很重要的技能。学生掌握了基本实验技能，就能独立动手操作，打好实验的基础，学到课本上没有的或者是一带而过的知识。例如：学习连通器原理是时，要求学生先观察并思考茶壶的茶嘴为何总与壶盖保持一样高，确定了思考目标，带着问题让学生观察实物，明白茶壶是由壶身和壶嘴两个器皿构成，教师出示壶嘴去一节的茶壶，让学生先猜测、假设，后装水试验，再让学生在壶嘴上套接课前已准备好的纸折空心园柱套管，做改变嘴长短装水的试验，使学生观察到壶身矮了，将不易随心所欲地倒出水，壶身高了，水未装满就会从壶嘴流出的现象，以此启迪学生，最终把两容器对底面的压强相等的定量平衡知识引入作出解释，其道理自然就清楚了。通过实验，不仅有效地帮助学生领会物理知识，更重要的是通过观察实验现象，分析和解决实验中的问题，能够培养学生的创造性思维能力。

二、引导学生观察物理现象，激发学生的学习兴趣，培养他们的观察能力

人人都知道，兴趣是影响学习积极性的最直接的因素。而积极性是学好知识的必不可少的条件。对于那些新奇的、对生活有密切联系的知识和问题，能引起学生强烈的学习兴趣。在观察这些物理现象时，教师要引导学生注意整个现象发生的过程、产生条件和特征等。如在观察“摩擦起电”规象时，要提示注意：

1.手帕摩擦过的塑料膜对碎纸屑有什么作用？

2.手帕摩擦过的两块塑料膜，在相互接近时，会发生什么现象？

3.把用手帕和毛皮分别摩擦过的两块塑料膜靠近些，它们之间会产生什么现象？

通过观察，学生自己得出了“摩擦过的物体带电及同种电荷相斥，异种电荷相吸”的结论。通过对上述物理现象的观察，不仅成功地诱发了学生的学习兴趣，满足了学生的求知欲望，而且有利于发展学生的观察能力。

三、 引导学生通过画图、识图来培养学生的想象能力

课本中各种各样的电路图、滑轮组装配图、物态变化图像等等，都是从画图、识图及图像与实物转化的角度，训练学生对物理规律掌握的程度的，换句话说，也就是靠想象来认识物理规律，然后靠作图来进行分析、判断的。如“电磁感应现象”这一节，在学习“导体做切割磁感线的运动”这一内容时，可启发学生联想“右手拿镰刀割麦子”的情形。根据“右手定则”，磁感线方向（麦子）、导体运动方向（镰刀）、导体中感生电流方向（四指）的关系就十分明确了。从上述例子中可以看出，想象使學生头脑中出现一些超乎他们自己经验的形象；由于想象的材料来源于实践并与感知、记忆密切相关，因此教师应引导学生运用画图、识图、观察图表和模型等，来帮助学生对没有直接感知过的，或根本不能直接感知的事物，产生清晰的表象，以开拓学生的思路，扩大知识范围，促进学生想象能力的发展。

四、鼓励学生做好课外小实验、小制作，促进学生对教学内容的学习

各种物理实验，从某种意义上说，都是一种特殊的、直观的实践，学生在动手完成各种小实验、小制作过程中，思维异常活跃，学习欲望高涨，参与意识增强，都迫切地希望进一步探索问题。通过实验，学生学习到的物理知识就比较深刻、牢固。如课本中“纸盒烧开水”、“日光灯启辉器中双金属片的自动控制作用”、“小风轮”、“电铃”、“楼梯开关”等小实验、小制作，有很强的趣味性和知识性，十分贴近学生的生活，符合学生好奇、好问、好动、好学的心理特征。教师要鼓励学生做好这些课外小实验、小制作，并有意识地在教学中加以讲评。

课堂讲评小实验、小制作，可以创设活跃的课堂学习气氛，给学生提供参与学习的机会，并使班级中不同认知水平的学生的求知欲都能得到满足。同时，教师可以根据教材的要求，引导学生把对教学内容的学习和对小实验、小制作的学习结合起来，从而使教学内容的学习和小实验、小制作的学习达到某种程度的互补。这佯，既促进了学生对教师所讲授内容的学习，加深了对所学内容的理解和记忆，又促进了一系列附带内容的学习。

总之，学生科学素养的培养需通过多方面的长期培养，但中学学生物理实验技能的培养是最基础的和最主要的，属于矛盾的主要方面。物理实验是发展学生思维，提高学生能力的有效方法。在提倡素质教育的今天，物理教学应十分注重实验教学、切实加强实验教学。

（作者单位：亳州市第三中学 安徽 亳州 236800）