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浅论中学物理实验教学

    物理学是一门以实验为基础的学科。物理学中的每一个概念的建立,每一个规律的发现都有着坚实的实验基础。而实验教学则在中学物理教学中发挥着更是无可替代的作用。
关键词:中学物理、实验教学、作用

一、引 言
    物理学是自然科学中最重要、最活跃的带头学科之一。一切自然科学都来源于实践,都是在对自然现象观察的基础上从科学实验和生产实践中总结发展起来的,物理学发展的历史,就是物理实验发展的历史。实验是物理学理论的基础,也是物理学发展的基本动力。它在物理学发展中的作用主要表现在:发现新事物和探索新规律;验证理论;测定物理常数及在现实社会中的推广应用。
    物理学是一门实验科学。实验是研究物理学的一种基本方法。物理学中的每一个概念的建立,每个规律的发现都有坚实的实验基础。实验在物理学的发展中有着巨大的意义和推动作用,而在中学物理教学中,实验教学则是青少年走进科学殿堂的阶梯,实验不仅能为他们获取知识提供思路和方法,而且实验本身就能展示知识的发生过程,让他们易学,也乐学。实验,直观具体,形象生动;实验教学,则是从感性到理性、从个体到抽象,从简单到复杂,适合学生的心理特征,符合学生的认知规律,在培养学生的基本科学实践能力和素质方面具有特殊的重要作用。
二 中学物理实验教学的目的与任务
    中学物理实验教学的目的与任务即是,通过实验,使学生最有效地掌握进一步学习现代科学技术所必需的基础物理知识,培养初步的实践操作技能和创新能力。教学的重点放在培养学生科学实验能力与提高学生科学实验素养,使学生在获取知识的自学能力、运用知识的综合分析能力、动手能力、设计创新能力以及严肃认真的工作作风、实事求是的科 学态度方面得到训练与提高。
    在倡导素质教育的 21世纪,教育的目的是培养和提高青少年学生的各种品质和能力,以适应未来的需要。在物理教学中必须考虑学生的年龄、心理特点、已有的知识水平及个体差异等,要注意引导他们从感性认识向理性认识阶段过渡,善于从具体事物中启发他们去认识这个多姿多彩的世界,培养他们观察与探索的兴趣和能力。
三 中学物理实验教学的作用
    实验在物理学中的地位、作用及其本身的特点,决定了其在中学物理教学中起重要的作用。但是很多中学及教师都不太重视实验教学,仅仅只是完成了实验教学任务,没有深究实验对学生的具体作用。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、创新精神和科学实践能力上,有着更加广阔的空间。实验教学对学生的作用大概有以下几点:
1、实验教学能培养和激发学生的学习兴趣
   “兴趣是最好的老师。”学生有了学习的兴趣,才谈得上有学习的积极性、主动性和创造性。如果在教学过程中多采用形象直观的教学方法——实验教学,不仅能够向学生提供大量的感性材料,可大大提高学生的知识水平和经验,加深对教材的理解,拓宽他们的知识面,而且更可以通过实验教学来揭示客观事物、客观现象的本质特征和规律。而实验及现象具有真实、形象、生动的特点,青少年学生又具有好奇的天性,所以极易唤起他们的直觉兴趣,从而激起他们学习的热情。
    在教学中恰当运用实验教学手段,不但能活跃课堂气氛,而且能使学生的注意力更为稳定和集中,思维更加积极和敏锐,记忆的保持更为持久和深刻,想象力更为丰富和活跃。所以教师应该详实地、透彻地研究实验,充分地运用实验教学来培养或激发学生的学习兴趣,这将会对学生大学乃至一生的学习产生深远的影响。
2、实验教学能使学生理论联系实际,有效地掌握物理基础知识
    自然界中的许多现象,都可以用物理规律去解释,而许多现象在实验室是可以再现的,教师就可以运用实验,精心设计一些适当的问题启发学生,让他们充分地运用所学的知识进行思考,并大胆地提出质疑。许多物理概念、规律都是从大量的具体事例中抽象出来的。在教学中,必须重视感性认识,使学生通过对物理现象、过程获得必要的感性认识,这是形成概念、掌握规律的基础。感性认识可以来源于学生的实际生活,也可以来源于实验中。生活中的感性材料通常来自于复杂的运动形态,本质的、非本质的因素通常交融在一起,仅仅通过这种途径来使学生建立概念,认识规律常常会遇到很大的困难,而实验则可以提供精心选择的,经过简化和纯化了的感性材料,能使学生对物理事实获得明确的,具体的认识。
3、实验教学能培养学生的观察、思维、想象及创造等能力
    实验是通过老师的演示及指导,学生自身的实践过程,学生将知识转化为能力的实践性教学环节。这就需要学生具有较好的观察、思维及想象等能力。观察能力是人在日常活动中所表现出来的个性心理特征。在进行观察与实践活动中,需要用精细敏锐的感知觉和观察力去及时、全面地捕获一些重要的素材。因此,物理实验可以逐渐培养学生的观察能力。在必要的理论知识基础下,通过实验设计,对现象的分析,及研究原因的产生和结论的形成的过程中,要进行概括或抽象的逻辑思维和辩证思维,通过分析、比较、判断和推理等培养逻辑思维能力;通过想象、猜想能锻炼和发展想象、创造等能力。要让学生知道,人类对大自然的认识是无止境的,现在或是将来也不可能完全了解大自然所以的一切规律,那么现在人类所研究出的规律很可能是不完善的或是错误,所以这就需要人类一代接一代的去努力探索,敢于向已有的认识挑战。对于中学生来说,就要求他们在学习过程中敢于向课本、老师质疑,勇于提出自己独特的见解,然后再与同学或老师讨论。这样,学生的综合能力将会逐步的提高。
4、实验教学能培养学生的科学方法
    实验创造了理论联系实际的学习过程,它是对学生进行意识训练和科学方法训练的有效途径。实验本身就是一种基本的科学研究方法,而学生通过物理实验,能使学生如下的科学方法得到训练。
⑴ 实验归纳法
    这是一种根据研究目的人为控制条件,从大量的实验现象中寻找其普遍特征,进而概括出规律的方法。例如,少年时代的伽利略在教堂烛架摆动的启发下,研究了单摆运动,归纳概括出了单摆的运动规律。又如,在学习牛顿第二定律时,采用控制变量的方法做实验,才能很好的让学生了解其内容并灵活运用。
    实验归纳法的特点是:实验在前、结论在后;实验就是探索规律的主要手段。这种实验常称为探索性实验,实验的过程能促使学生去发现、去创造,它是培养创造能力的有效手段。这是中学物理教学中最常见的实验方法。
⑵ 实验验证法
    这是一种推理、判断在前,实验验证在后的研究方法。科学家们常常在已知的物理理论和实践的基础上,经过推理、做出假设和预言,并通过实验来检验其真理性,最后做出肯定或否定的论断,从而得出结论。
    实验验证法是与想象、推理及判断等思维的形式紧密结合起来的方法。这种科学方法既能鼓励人们大胆设想、勇于创新的精神,同时又能坚决地否定谬误。电磁场理论被麦克斯韦以一组简洁的数学方程概括得十分优美对称,但在那时却难以让人信服。直到二十多年后他预言的电磁波被赫兹的实验证实存在,他的学说才成为了举世公认的电磁波理论的基础。在中学物理教学中,教师要充分动员学生敢于猜想、敢于用实验验证。让他们在验证自己正确或错误的过程中,获取难得的成功或失败的经验,更是从中学到了知识。
⑶ 理想实验的方法
    理想实验是人们头脑中想象出来的实验,是一种思维活动,是在已有实践的基础上,经过推理、判断得出理想条件下的物理规律的方法。例如,伽利略在研究物体惯性时进行的无摩擦理想斜面实验就是如此。理想实验能更深刻地反映现象的本质,揭示事物的内在联系,是人们认识能力高度发展的体现,在推动物理学发展的过程中,起着重要的作用。
    在中学物理教学中,借助理想实验的科学方法,可以帮助学生建立概念和认识规律。例如,在学习了平均速度概念的基础上,推论到位移趋于零时平均速度的极限,从而帮他们建立瞬时速度 (或即时速度)的概念。因此,运用理想的方法,可以让学生的想象能力和逻辑推理能力得到发展与提高。
5、实验教学能培养学生的科学态度和科学作风
    
物理实验的本身是一严格的科学过程,要想获得实验的成功,必须实事求是,一丝不苟,来不得半点虚假,每个实验环节必须一环扣一环,实验数据的取得必须真实、准确,实验的结果要经得起时间的反复检验。物理实验过程是艰苦的、枯燥的,一个可靠的实验数据的获得,往往需要长时间的努力,几乎每个数据的测量都需反复多次,有时需要多人通力合作才能完成,因此通过物理实验能培养学生尊重事实和规律、踏踏实实、严肃认真的科学态度和坚忍不拔的意志品质与团结协作的精神,这也是学生适应今后社会必不可少的重要素质。
    物理实验的过程到处都体现着素质教育的内涵,在倡导素质教育的今天,只要教师能深刻挖掘,抓住机会进行渗透,对学生形成科学的世界观和科学的方法将大有益处。
    总之,实验教学能培养和激发学生的学习兴趣,有助于他们更好的掌握知识,武装他们的头脑,培养他们良好的科学素养和良好的人格品质等等。这些对于素质教育来说,无疑是相当重要的,所以教师和学生都应该充分的去认识实验的作用。实践证明,在物理教学中,灵活运用以实验教学为载体的教学方法能取得很好的效果。

四 结束语
    中学阶段,是青少年学生打基础的重要时期。如何有效地让他们的科学素养和各种能力得到培养和提高,这将是教育工作者长期关注的问题。爱因斯坦曾说过:“提出一个问题比解决一个问题更重要。”可见,提出一个有价值的新问题很是难能可贵。在实验教学过程中,教师要加强学生问题意识和质疑能力的培养,让他们既能够积极主动地去做实验 、去发现问题,分析问题,并引导他们在实验中获取知识,创造性地解决问题,要多创造让学生发挥他们想象和创造能力的机会。这是培养学生创新意识,提高学生创新能力的有效途径。否则可能就慢慢地扼杀了他们的思维想象能力,这对他们今后的发展是相当不利的。只有这样,才能培养和提高青少年的科学素养和各种能力,才能使学生保持持久的学习劲头,良好的心态,积极主动地去探究大自然的未知的奥秘。

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