改革物理实验教学，提高学生科学素养

武汉市洪山高级中学  王 皓

内容摘要：针对认为物理实验是在实验室，利用精密仪器才能完成的，这样的实验严重与学生实际生活脱节，提不起学生兴趣。本文就如何对实验进行改进，使实验更贴近学生的日常生活、增加学生兴趣作了讨论。

关键词：科学素养    实验教学   改革

一、问题的提出

《物理课程标准》确定物理课程目标：“进一步提高学生的科学素养，满足全体学生的终身发展需要。”对科学素养诠释有很多种、美国芝加哥科学院副院长米勒教授认为，公众科学素养的要求是：一、理解科学本身；二、理解科学对社会的影响。物理是自然科学的一个分支，因此就要理解物理概念及规律。而物理是一门实验学科，以实验为基础，物理实验教学是学好物理的关键，实用一直是我国国民学习的指导，高中学习是为了高考升学，而高考是笔试，虽然增大了实验题量，还是可以通过笔试训练达到。在思想上对实验不够重视；另一方面，学生观察能力、实验能力有缺陷，造成实验效果不佳，另外，教师做实验仅限于书本上的实验，造成很多实验与生活脱节，偏离了物理源于生活的轨道，提不起学生兴趣。要想理解物理，提高学生科学素养，就必须发挥实验教学的作用，老师不但要在思想上重视，而且要开动脑筋改革物理实验教学。

二、改革演示实验教学，提高学生科学素养

演示实验有不同的功能，有创设问题情景的演示实验，如动量引入的缓冲器，一个鸡蛋在1米多高处落到缓冲器尚未破；有引入概念的演示实验，如电源电动势引入，用两节新的干电池接入电路与用相同型号的旧电池接入相同电路，比较两灯泡的量度，用电压表测量电压四节电池电压高，从而引入电动势；还有形成规律的演示实验；都可根据实验不同情形作改进，从而提高学生的兴趣。

改革实验方式。如在讲全反射时，教师先让光从半圆形玻璃砖圆面射入，观察随角度变化反射光线和入射光线的强度的变化，进而得出全反射。接着让学生采用科学归纳法猜想发生全反射条件，学生有不同的猜想，如玻璃进入空气或空气进入玻璃，入射角度等等，学生根据自己的猜想设计试验方案，验证猜想，最后形成科学结论；有的结论学生头脑中有定性的印象，可采用演绎推理法，如电阻定律学生知道电阻大小与材料、横截面、长度有关，到底有怎样具体关系，学生可根据经验讨论、推理，形成假设结论，根据假设讨论研究问题的解决方法及利用此方法设计相应的实验，本节采用控制变量法，可变换不同长度，用伏安法测出电阻，横截面变换导线根数，最后形成科学结论（电阻定律）。在教师的带动下，学生积极参入到实验教学中了。获得科学研究体验，提高发现问题和解决问题的能力。

改革实验装置。让演示实验接近学生日常生活，学生一方面觉得物理理论是解决日常问题，另一方面提高学生对周围事物的观察，如完全失重，可用矿泉水瓶在底部和侧面分别弄些小洞，倒入自来水，都有水流出，矿泉水瓶自由下落观察水流情况，学生通过观察了解了完全失重。还有电子在磁场中偏转，可磁铁对电视机的图像的影响。可使学生真正体验从生活走向物理。有些难以控制条件，可变换思维方式。如研究滑动摩擦力大小实验，由于匀速运动不好控制，所以实验效果不会太好，若抓住相对运动就可变动为静，只要表面粗糙物体间有相对运动就是滑动摩擦力，可这样设计试验，带有滑轮的木板用细线挂住悬挂在空中，物块用细线拉着绕过滑轮，细线另一端吊着重物，放开重物，物块就可在木板上运动了，用弹簧测力计拉着木板测出木板静止时的拉力既可得出摩擦力的大小。相关的摩擦力与速度无关，与接触面积大小无关，很容易用实验验证。变换思维不但改变了实验的可视效果，而且改变学生思维习惯。

改革实验手段。物理实验不见得非要实验仪器，可利用现代科学技术，如幻灯机、DVD、课件模拟实验等等，可利用一些现代化手段把微观放大，快变慢等等。

三、改革分组实验教学，提高学生的科学素养

分组实验教学对学生的科学素养的提高有很大作用。教师要很好的备课，做分组实验教师不能放任自流，应有控制。所以分组实验也需要改革。

合理分配学生。不同班级学生状况不同，有的学生善于动手，有的学生马虎，有的学生细心，有的学生思想活跃。合理分配学生和充分发挥学生合作的功效，分组实验不同需要的人手也不一样。一般3、4人一组，便于学生讨论，设计实验。不同类型学生分在一起，会有不同分工，谁动手操作、谁记录数据、谁观察现象。既可培养学生合作与分工，又可培养学生的责任心和使命感，还可培养科学态度。

改革实验的开放程度。在改革开放程度上可分两步走，初始阶段，实验目的和实验原理与学生一起讨论清楚。然后各组学生根据实验目的和实验原理设计实验。实验室每组实验台上摆放的实验器材要超过本实验所需要的器材。让学生根据自己设计的实验方案合理选用器材，本校在电学实验中初步尝试过，在测定电源的电动势和内阻、测定小电珠的伏安特性、把电流表改装成电压表、测定金属的电阻率这四个实验中，把电压表、电流表、直流微安表、滑动变阻器50Ω和5Ω、电位器（470KΩ）、开关、电阻丝、导线、学生电源、电阻箱、干电池、小电珠、定值电阻等仪器放在试验台供学生选择。学生根据实验设计合理地选取实验器材，培养了学生动手、动脑的习惯。若学生能很好地完成初始阶段实验，可进一步开放，教师仅提供给学生实验目的或实验课题，每组学生自己讨论，找出实验原理，并根据自己的实验原理设计实验方案，根据实验方案得出实验器材，并提交实验室得到器材，学生就可很好地掌握物理概念和原理，理解物理实质，并且学生在分组实验中根据自己的选择、自己行动、自己负责，体验实验过程中的成功与失败、喜悦与忧愁，获得深切的体验和积极的情感。培养了学生的科学态度及科学作风，提高了学生手脑并用的能力，训练学生的科学方法。

实验过程上，有些老师认为学生做完实验就完成了实际还有一个阶段不能忽略，实验信息的收集、分析，然后交流、讨论最后形成意见。这个阶段在整个实验过程中起到画龙点睛作用。因为学生的交流和讨论，以及分析实验过程中的误差来源，根据不同组实验方案找出好的实验方案或如何改进实验方案。无形之中创设了有利于人际沟通和合作的教育环境，学生学会交流、分享实验的信息、创意及成果，发展乐于合作的团队精神。在不断与人交流和合作中，学会了关注他人、关注社会。

四、改变物理实验教学资源的观念，提高学生科学素养

物理实验教学资源不仅仅是物理课本和物理实验室，还可利用社会课程资源，如报刊、电视、图书馆、互联网等等，电视中的科技之光可很好的提高学生科学素养。学生自己的日常所见所闻，如超重失重，很多学生座过了上下电梯，学生可亲身体验电梯刚开动时和到达楼层的感受，光的衍射试验学生有很多见过，有些物体在光照下出现五颜六色，学生只是没留意。充分利用学生身边熟悉的自然现象和生活现象，了解从常识走向科学。

在了解实验原理的基础上开设学生自己动手做实验器材，如利用两个大小不同的圆筒做千分尺、自己动手做缓冲器、指南针等等。慢慢地学生通过观察、材料的收集和积累，再按科学内部规律进行抽象、概括，上升到理论，这样就真正理解科学的本身，还可将物理知识和研究方法与生活、生产实际联系起来，体会物理科学知识与方法在人类社会实践中的应用，体会物理科学知识的应用，激励学生探索自然的奥秘，促使学生留心观察周围，思考自然现象的本质。

参考书目：

《物理知识探源》湖北教育出版社     宋子良 王平编著

《物理创新思维能力的培养》 首都师范大学出版社  乔际平 刘甲珉著

《物理实验论》广西教育出版社  阎金铎主编  陶洪著