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1、谈物理实验教学中学生科学素质的培养江苏省溧阳市社渚中学 李云照物理教学要实现由“应试教育”向素质教育的转轨，必须改单纯的“学科教育”为“科学教育”，即不仅要让学生掌握必要的物理知识，还要为学生的整体素质发展奠定必需的科学能力和科学品质的基础。笔者通过多年的教学实践深刻地认识到，在物理教学中，加强实验教学是培养学生科学素质的重要途径和关键，也是物理学科实施素质教育的一个十分重要的方面。物理学是一门实验科学，实验在物理学中的地位是举足轻重的，因此，物理教学必须十分重视实验，必须以观察、实验为基础。九年制义务教育物理沪科版教材中，演示实验、学生分组实验和课外小实验加起来共有200多个，另外还安排许多
2、实践性的练习题，突出了实验在教材中的重要地位。在物理教学中，学生通过对演示实验和分组实验中的物理现象的观察，通过亲自的实验操作，对物理事实获得了具体而又明确的感性认识，这种认识是理解物理概念和物理规律的必要基础，是学好物理的关键。实践证明，实验教学对激发学生学习物理的兴趣，培养学生的观察能力和实验能力、科学的思维方法和实事求是的科学态度等科学素质具有十分重要的作用，为此，作为物理教学工作者，必须重视在实验教学中加强对学生科学素质的培养，促进学生的可持续发展。一、在实验教学中激发学生的学习兴趣兴趣是人类认识客观世界的一种稳定的心理表现，是一个人获得知识、拓宽眼界、推动学习的一种内部驱动力。一位名
3、人说过：“兴趣是最好的老师。”众所周知，利用实验，能够有效地激发学生的学习兴趣和求知欲。如在学习有关“水的沸腾”知识时，可以安排做“用冷水能使烧瓶中停止沸腾的热水再次沸腾”的实验，在实验前，可以先让学生猜想：用冷水浇倒置的烧瓶中的热水时会看到什么现象？对于学生的猜想，不管对错，教师不要马上作任何评论。这样做既能较好地激发学生的想象力，保护学生思维的积极性，又能活跃课堂气氛。然后教师再进行实验演示，让学生观察，学生观察实验现象后学生会有不同的反映：猜想与实验结果相符的同学会产生成就感，激发出进一步探究知识的热情；猜想与实验结果发生矛盾的同学，则激起了强烈的求知欲。再如在演示“马德堡半球”实验时，
4、可请几位同学上台配合老师操作，让他们身临其境，真切地感受大气压的巨大威力。另外，可让学生拿两个塑料衣钩模拟这个实验，让学生体验到大气压的确很大。当学生的兴趣被激发起来后，接着教师再讲解大气压的值，此时可向学生提出这样一个问题：用塑料挂衣钩设计测定大气压的值的实验方案。以此启发学生思考，引发学生展开讨论，使学生在形象、生动的实验情景和积极的思维中感受知识的魅力和趣味，体验成功的喜悦。总之，初中物理教学一定要充分利用课本的演示实验、学生分组实验和课外小实验，同时也可设计除课本以外的各种实验，以激发学生对科学的热爱和探究知识的热情。二、在实验教学中培养学生的观察和实验能力观察和实验是研究学习物理的基
5、本方法，物理教学必须重视对学生观察和实验能力的培养。初中物理教学要培养学生的观察能力主要有：能有目的地观察、辨明观察对象的主要特征及其变化条件，并能抓住事物的本质特征正确地描述现象。要培养学生的实验能力主要有：明确实验的目的，会正确地使用各种仪器，会作必要的记录，会根据实验结果归纳出结论，会写简单的实验报告等。在物理教学中，要通过多种方法和途径，加强对学生观察和实验能力的培养，现以培养学生的观察能力为例，阐述如何在教学中加强指导，帮助学生掌握具体的观察方法，培养学生良好的观察习惯，学会观察。实验教学中指导学生观察的常用方法有以下几种：1顺序观察法顺序观察法即是指按一定的顺序进行观察的方法，这是
6、一种较为简单的观察方法。观察的一般顺序为：从上到下，从前到后，从左到右或从右到左，从外到内。至于具体按什么顺序进行观察不能一概而论，要根据观察的内容和对象来定。但我们认为，不管按什么顺序观察，都要注意全面、完整、认真细致、突出重点。例如，使用天平之前，对天平的观察，必须按顺序观察天平的构造和砝码盒中的砝码，其中重点要观察天平底座上的铭牌和标尺上的刻度，弄清什么是天平的秤量，标尺上的最小刻度是多少？还要观察天平的横梁怎样才算平衡了？怎样调节横梁的平衡？2对比观察法对比观察法是指对两种或多种现象的比较观察的方法，一般以两种既有相互联系又有所区别的现象的对比观察为主。如观察水在沸腾前与沸腾后水中气泡
7、上升过程中的不同以及水沸腾前后的温度变化所用的观察方法即是对比观察的方法。如汽油机、柴油机构造的对比观察，通过观察找出这两种内燃机构造的相同点和不同点。再如通过对体温计与一般温度计就量程、最小刻度以及内部构造等方面的对比观察，可以找出体温计的特殊构造及其作用。3分步观察法对于复杂的物理现象，必须按照一定的步骤，一步一步地仔细观察，这种方法即是分步观察法。在实际教学中，教师要指导学生熟练应用这种观察方法。如在“研究液体的压强”实验中，教师可引导学生按如下步骤进行观察：（1）观察所用压强计的构造，然后用手指挤压压强计金属盒上的橡皮膜，观察橡皮膜受到压强时，U形管两边液面出现的高度差，压强越大，液面
8、的高度差越大。（2）将水倒入烧杯中，将压强计的金属盒放入水中，观察U形管两边液面是否会出现高度差？根据实验现象的观察，判断水的内部是否有压强？（3）改变金属盒上的橡皮膜的朝向，再观察U形管两边的液面变化情况。从而根据观察判断水是否向各个方向都有压强？压强的大小有何关系？（4）保持金属盒所在的深度不变，使橡皮膜分别朝上、朝下、朝容器的各个侧面，观察U形管两边的液面。根据观察，比较同一深度，水向各个方向的压强大小有什么关系？（5）将金属盒放入不同深度处，观察U形管两边液面的高度差。根据观察判断水的压强随深度的增加是怎样改变的？（6）观察同一深度清水的压强和盐水的压强是否相同？由此判断液体的压强跟液
9、体的密度是否有关？通过以上的分步观察，即能总结归纳出液体内部压强的特点。4归纳观察法归纳观察法即是先从一个个的现象观察中得出一个个的结论，然后通过归纳总结出一般规律的方法，它是一种由特殊到一般的认识过程。例如“力的概念”的形成，即是通过观察日常生活中的推、拉、提、压等物理现象，然后通过归纳得出的。再如“凸透镜成像规律”，即是通过分别观察凸透镜成倒立缩小实像、倒立放大实像、正立放大虚像的条件及其成像特点，然后归纳出来的。三、在实验教学中培养学生科学的思维方法科学的思维方法是科学素质的核心。学贵在疑，疑则生思。在物理实验教学中，根据学生学习实际巧妙设疑，是启发学生积极思维、培养学生科学思维的重要手
10、段，例如，在学习“物体的浮沉条件”时，尽管学生有一定的生活经验，比较熟悉浮沉现象，但事实上学生往往有许多生活经验会干扰学习，从而影响对科学的认识。因此，教师在实际教学中，必须通过指导学生认真观察实验、积极思考有关问题才能澄清模糊认识，真正建立科学的概念。具体操作可这样进行，教师先通过演示实验，让学生对实验现象进行观察，使学生认识到浸在液体里的物体无论处于何种状态，都要受到浮力。接着可提出如下问题让学生思考：（1）既然浸在水中的物体都受到水的浮力，为什么木块能浮在水面上，而铁块却下沉呢？（2）把同样重的铁块和木块同时放在水中情况又会是怎样呢？（3）用钢铁制造的轮船为什么又会浮在水面上呢？以上问题
11、都是针对生活现象及学生的困惑提出的，这样可以引起学生的认知冲突，诱发学生的积极思维。在学生思考和研讨的基础上，通过对放在液体中的物体进行受力分析，对重力和浮力的大小关系进行比较，再根据二力合成的有关知识，就可以归纳出物体的浮沉条件。实验教学还要注意紧密联系生活生产实际，调动学生思维的积极性，培养学生勤于思考、善于思考的习惯和能力。如在做“测定小灯泡的功率”的实验前，教师可设计如下问题让学生思考：（1）本实验需要哪些实验器材？（2）实验中要测定哪些物理量？（3）怎样设计实验电路？（4）需要记录哪些实验数据？（5）如何测定小灯泡的额定功率？在学生独立思考和小组交流的基础上，按照实验的有关要求师生共
12、同合作，规范地完成实验的操作。实验结束后，教师可继续提出这样一些问题让学生思考：（1）小灯泡在什么条件下才能正常发光？实验中观察到小灯泡过亮和过暗的原因是什么？（2）在家庭电路中，傍晚时分有时电灯偏暗，这是什么原因造成的？通过“思考实验思考”的程序，不仅可以帮助学生巩固电功率的概念，让学生深刻理解“额定功率”和“实际功率”，而且可以进一步培养学生的科学思维习惯和方法，提高学生的科学思维素质。四、在实验教学中培养学生实事求是的科学态度实事求是的科学态度是学习物理、学好物理不可或缺的一种品质，初中物理教学中要注重学生科学态度的培养，帮助学生养成尊重事实、一丝不苟、按规律办事的作风。为此，教师必须以
13、身作则，做好表率，以认真做好演示实验的实际行动教育影响学生。例如，演示实验中出现异常情况，特别是实验数据与预想的有出入这种情况是常有的事，遇到这种情况，教师不能随意更改数据，不能为了实验的精确而凑数据，而应实事求是地记录，如实向学生解释，并认真分析误差产生的原因，进一步改进和完善实验。对于学生分组实验，教育学生要按操作规则进行实验、要如实记录实验数据，坚决摒弃弄虚作假的做法，促使学生逐步养成崇尚真理、实事求是、严谨踏实的学习态度和良好的作风，使学生在获得知识的同时，养成良好的科学习惯和科学态度，进一步提高科学素养。总之，物理教学必须十分重视实验教学，而在实验教学中又必须加强对学生的科学素质的培养，以此促进学生全面素质的提高。另外，需要提出的是，在目前正在使用的物理教材中，安排了许多需要学生课外独立完成的课外小实验，还安排了一定的学生实践活动，这些实验或活动，选材容易、操作简单、费时不多，是物理实验教学的一种延伸和补充，这对进一步激发学生学习物理的兴趣，拓宽学生的知识面，发展学生的爱好和特长，挖掘学生的潜能，培养学生独立工作能力和创新实践能力是十分有益的，因此，教师要十分重视并精心指导和组织。