論物理實驗教學與科學態度培養

摘要科學態度作為科學素養的核心內容之一應當成為普通高中物理教育與培養的內容。在物理教學過程存在著重物理知識教育、輕科學態度培養的現象，本文結合物理實驗教學的具體案例論述科學態度培養的問題。

關鍵詞物理實驗科學態度培養

中圖分類號:G633.7文獻標識碼:A

《普通高中·物理課程標準(實驗)》的“培養目標”和“課程基本理念”都把“提高學生科學素養”放在頭條位置，這充分說明了培養學生科學素養的重要性。科學態度作為科學素養的核心內容之一應當成為普通高中物理教學培育內容。但科學態度的培養不像物理知識教學那樣具有實實在在的可操作的東西，只能借助于一定的物理教育過程來滲透與熏陶。因此，科學態度的培養是一種“軟”性教育目標，不是一節課、一個問題的解決就可以培育出來的。物理實驗是教學是實施全面物理教育的一種最有效的形式，科學態度的培育根植于物理實驗教學之中是科學態度培養的有效策略。下面結合高中物理實驗的教學來談談科學態度的培養問題。

1 物理實驗教學是培養學生嚴謹作風的有效手段

實事求是嚴謹的作用的核心內容。例如，很多學生存在著“所做的實驗都正確的”的思想，于是實驗不論現象如何這部分學生都會得出課本所要求的結論。在利用圖1所示實驗裝置研究氣體在等溫過程中壓強(P)與體積(V)的關系實驗中，通過傳感器測量出一些列壓強與體積的數據，并作出P-V-1的圖線，但圖線不是預料的通過原點的直線，而是如圖2所示的圖線，許多學生不假思索地得出結論“在實驗誤差范圍內，一定質量的理想氣體在溫度保持不變時其壓強與體積成反比”的結論。教學過程中，筆者向同學們提出這樣一個問題，你們所指的實驗誤差范圍是什么意思?學生語塞，不知如何回答老師的問題。于是筆者提醒學生分析這種圖線的物理意義:圖線在P軸上截距的意義是氣體體積無窮大時的壓強，而氣體體積無窮大為近似真空，不可能有壓強。那么誤差的來源是什么呢?這時提醒學生，我們的研究對象是“封閉在注射器針筒內的空氣”，而與傳感器連接的軟件管內也有空氣，所以實驗誤差來源可能是，于是要求學生將這部分體積加上去進行修正，通過修正后作出P-V-1的圖線是過原點的一條傾斜直線(圖略)。實驗教學過程中，通過這個修正過程不僅僅是幫助學生找到實驗誤差的來源問題，更主要的是在無形中幫助學生形成了一種尊重實驗事實，運動所學知識進行合理的邏輯分析、查找原因，實事求、一絲不茍、精益求精的科學態度。

2 物理實驗教學是培養創新精神、營造創新氛圍的場所

創設科學探索、探究情景往往通過物理實驗教學來進行。例如，“瞬時速度”是一個比較抽象的物理概念，從數學上的“無限逼近”思想到實際上的測量存在著思維跨越的難關，有些學生提出“瞬時速度理論上不可測量”的觀點。教學實踐過程中，筆者要求學生自己到實驗去設計實驗測量速度的相關實驗，其中有一些同學利用光電門測量速度，實驗過程是在傾斜導軌的較低端，安上一個光電門，讓滑塊上依次插著不同寬度的擋光片，依次從較高端的同一位置靜止釋放，學生記錄不同擋光片的寬度以及過光電門的時間。然后，在導軌的較高端也按上同樣的光電門，讓最短的擋光片(5nm寬)通過兩個光電門，學生觀察兩個光電門的時間差異;并將高端的光電門依次向低端的光電門移動，直到兩個光電門顯示的時間完全(數量級為ms)一樣為止。教師引導學生分析數據含義:第一次記錄結果表明，當擋光片寬度越來越小(大于光束寬度)時，它過光電門的平均速度越接近于某一個確定的值，而不是無窮大或沒有意義;兩個光電門越接近，顯示的時間差異越來越小，直至相等，說明此時擋光片過兩個光電門，已經從變速“轉為”勻速，那么，它過一個光電門時，顯然已經是勻速的過程了，所以它過光電門的平均速度就是它過光電門的瞬時速度。從而實現了對“瞬時速度”的實際測量。這個實驗在加深對“瞬時速度”的理解的同時將學生的創造潛能得到激發，還顯示了學生的基本科學素養。

3 物理實驗教學是培養學生協作意識的最佳途徑

現代社會任何一項重大科技成就都是通過群體的努力實現的。物理實驗教學為是培養學生合作、協作意識提供了途徑。例如，分組實驗需要同學之間的相互合作與協調:在進行實驗之前，集體預習、研究實驗方案;實驗過程中，同組之間分工協作，操作實驗、觀察、記錄，前后協調;實驗(下轉第111頁)(上接第109頁)之后，同學們之間需要討論實驗中發生的現象、數據如何處理、實驗誤差如何分析、實驗結論如何表述等。在這三個階段中，小組成員既當組織者、又當實踐者，同時還要當自我反省者。同伴之間為了一個共同的目標，相互啟發、相互幫助、取長補短，實現了思維與智慧上的碰撞。實驗教學過程中，經過這樣長期的訓練，學生間的合作意識、協作能力與協調能力會不斷提高，在實驗教學過程中潛移默化地培養了學生的科學態度。

4 物理實驗教學是培養學生進行辯證思維的渠道

以物理知識以載體對學生進行唯物主義教育，培養學生辯證唯物主義觀點是高中物理進行科學素質教育的任務之一，這不僅是德育內容，更是科學態度教育內容。物理實驗教學能夠使學生在學習過程中逐步形成運用辯證唯物主義的觀點、方法，分析和認識物理問題的科學態度。例如，描繪小燈泡的伏安特性曲線的實驗教學時，關于電表的選擇與電路的設計，需要考慮量程、電表、燈泡參數，還需要考慮電流表的內接與外接。對于采用“3.8V0.3A”的小燈泡來做實驗時，要充分考慮到小燈泡在0~3V范圍內變化情況，實驗研究表明0~0.1V時基本呈線性，在0.1~0.4V時非線性最明顯，在0.4V~3.8V時又近似呈線性。而為學生在學習時又不太了解這些內容，教師在教學時要運用辯證思想引導學生來分析實驗中的相關問題。其次，需要考慮的是滑動變阻器的規格與連接方法，卻便是滑動的移動也需要辯證考慮，基于上述燈泡實驗屬性，實驗時，在0~0.1V范圍內要測量兩組數據，在0.1V~0.4V范圍內至少要測量3組數據，在0.4V以上，可測量3組數據。意思是說:不要在0~3V范圍內8等分，每隔0.4V測量一組數據，前面電壓間隔要很小，0.4V以后，電壓間隔可以大些。另外，由于受燈絲溫度的影響，電壓千萬不可以從大到小調節。這些細節性行為都培養學生科學態度的有效渠道，教學過程中需要教師有心發掘這種教育素材。

5 物理實驗教學是培養誠實可信個性品格的載體

科學態度教育的一個重要內容是科學誠信教育。物理實驗教學中的主要體現是要求學生能夠勇于承擔承擔責任、勇于承認錯誤，并及時糾正錯誤。在實驗教學過程中時常出現實驗器材少了、實驗器材破損了找不到責任人的現象，這是典型的不敢承擔責任的表現。教師處理得好就是一場生動的誠信教育與人格塑造，處理不好就是一場“壞學生”的界定事件。再如，學生實驗過程出現了錯誤時，會找一些各種不同的理由來搪塞，或者是將錯誤推到同伴身上。這些現象都是學生對待事物的基本態度的顯現，需要我們教師在教學過程中通過一定的方式來進行矯正，通過矯正行為的落實，不斷將學生的人格品位提升，從而幫助學生形成良好的科學態度。