在物理實驗教學中提高學生的科學素養

【摘要】 本文從物理新課標的要求，就如何在物理實驗教學中有意識滲透科學素養的教育，如何讓學生更新和擴展科學知識、學會和掌握科學方法、激活和形成科學能力、積累和養成科學精神提出了一些原則和方法對策。

【關鍵詞】 科學素養；物理新課標；物理實驗教學；科學知識；科學方法；科學能力；科學精神

《高中物理新課程標準》指出：“高中物理課程旨在進一步提高學生的科學素養，從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個方面培養學生，為學生終身發展、應對現代社會和未來發展的挑戰奠定基礎。”提高學生的科學素養是物理教學的主旨。

物理新課標規定的課程總目標是“提高科學素養，滿足全體學生的終生發展需求”。在具體目標（三維目標）的“知識與技能”中明確：“學習終身發展必備的物理基礎知識和技能，了解這些知識與技能在生活、生產中的應用”；“過程與方法”中明確：“學習科學探究方法，發展自主學習能力，養成良好的思維習慣，能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題”；“情感態度與價值觀”中明確：“發展好奇心與求知欲，發展科學探索興趣，有堅持真理、勇于創新、實事求是的科學態度與科學精神，有振興中華，將科學服務于人類的社會責任感。”這些，無一不是圍繞“科學素養”這一核心主題。

在最能直接提高學生的科學素養的物理實驗教學中，更是強調：

“應該讓學生認識到實驗操作是在相關原理的指引下進行的，學會把實驗獲得的信息演繹、歸納成結論，只動腦不動手和只動手不動腦都是不正確的。”“學生實驗是學生探究并獲取知識與應用知識過程中的一個有機組成部分”。可見，實驗教學是落實物理課程目標、全面提高學生科學素養的重要途徑。

科學素養由科學知識、科學能力、科學方法和科學精神四方面構成。上物理實驗課，教師除了嚴謹演示、認真指導學生使用儀器進行實驗操作、寫好實驗報告等，還應有意識地結合具體的實驗滲透這四方面的教育。

1 讓學生更新和擴展物理知識

物理是一門以實驗為基礎的科學。當今是高度信息化的時代，知識更新速度很快，一個人在中學所掌握的知識很難一勞永逸。既然這樣，物理實驗教學應考慮對知識重新進行篩選，以便讓學生更好地掌握那些屬于基礎性的、具有“生產性”的知識。這種知識不僅包括那些豐富的科學事實和科學規律，而且更重要的是包括那些帶有方法性、應用性、發展性的知識，它們可以讓學生終生受用，在未來社會中得到很好的發展。

為了達到這個目的，可以在實驗課中，從學科發展的角度介紹該領域出現的新成果、新進展；可以聯系技術和生活，指導學生運用科學的知識觀和價值觀分析一些社會問題并作出正確的決策；也可當吸收一些物理新觀念和新方法，用以指導實驗操作。

2 讓學生學會和掌握科學方法

科學方法是科學研究中被認為是產生知識的“知識”。英國物理學家貝爾納說過：“良好的方法能使我們更好地發揮運用天賦的才能，而拙劣的方法則可能阻攔才能的發揮。”物理實驗作為一種實踐活動，充滿了科學方法：除包括觀察、實驗等一般方法外，還包括處理實驗數據、設計實驗并提出假設、驗證假設、得出結論、解釋實驗結果并應用到新情景中等具體方法。在物理實驗教學中，以科學方法組織教學就是要讓學生按照科學家認識世界的方法——自然科學的一般方法、物理方法和物理學習方法去從事學習，既強調“學會”，更強調“會學”，即在實驗教學中教給學生科學的學習方法。

科學方法作為物理認識活動的中介，是連接物理現象與物理知識的紐帶，在物理理論的發展中起著橋梁作用。物理概念、規律只有通過科學方法的參與，才有可能上升為知識形態。因此，從這個意義上講，學生掌握科學方法比掌握科學知識更重要。學生一旦將科學方法內化為自己的思維和行為方式，將取得事半功倍的效果。

如：布朗運動實驗，觀察到的是懸浮顆粒的宏觀運動，但是要用微觀分子熱運動去解釋這個宏觀現象，且其解釋的內容就形成了分子熱運動理論，其中有從微觀的角度去研究分析宏觀現象的方法。

在實驗教學中教師除了要由實驗現象引導學生分析得出結論外，還要引導學生注意所用的方法，讓學生學會和掌握這些科學的方法。

3 讓學生形成科學能力

過去，物理實驗教學強調講清原理、演示好實驗，但重點僅放在“看”；近年雖加大了學生動手實驗的機會，注意了動手能力的培養，但由于單純驗證理論內容的實驗過多，學生無須思考即可達到實驗要求，做實驗后收效不大；尤其是用多媒體或播錄像的方式來代替學生自己動手實驗，更是不可取。要知道，科學能力不是“看”或“聽”出來的，而是動手“做”出來的。物理實驗教學要站全面培養學生科學素養的高度，既要訓練學生觀察和動手能力，更要培養學生動腦、啟迪思維、開發潛能。

為此，在實驗教學中要給學生充分的思考時間和空間，能由學生動手解決的問題教師就不要包辦代替；能由學生分析思考得出實驗結論教師就不要急于下結論。盡可能多地留給學生動眼、動口、動手、動腦的時間。所以要在實驗教學時，讓學生獨立進行實驗準備，包括明確實驗目的，理解實驗原理和方法，正確使用儀器，會控制實驗條件和排除實驗故障，會分析處理實驗數據并得出正確結論，會理解誤差等等。這一過程，就是讓學生不停地動腦：該做什么，怎么做，為什么這么做，從而激活思維，使其潛能和創造性都充分地表現出來。

筆者認為要在實驗教學中激活和養成學生的科學能力，應處理好三個環節：⑴改革課堂演示實驗教學，把部分演示改成學生上臺演示，給學生提供更多的動手操作機會；⑵實驗課上要求學生按“預習—實驗—觀察記錄—分析討論—總結報告”的形式進行；對實驗中出現的問題組織學生互動討論，分析原因，并找出解決問題的方法，訓練獨立分析問題、解決問題的能力；⑶對實驗習題，主要采取“自設方案—討論方案—選擇方案—實驗驗證—總結報告”的程序進行教學，讓學生親自參與實驗 設計并通過實驗驗證。這樣能較好地培養學生的科研意識以及創新意識和創造能力。

4 讓學生積累和養成科學精神

科學精神是科學素養的靈魂，是各種價值觀念、思想觀念、行為準則以及道德意志品質的總和。在物理實驗教學中，要有意識地培養學生實事求是的科學態度和敢于超越的科學精神。結合實驗教學的內容，應注意做到以下幾點。

4.1 緊密聯系生產和生活實際，介紹實驗內容的實用性

通過這些知識的介紹，使學生更加認識到科學知識在日常生活、工農業生產乃至高科技領域中的地位和作用，從而更加相信科學，熱愛科學，樹立良好的科技意識和“科學技術是第一生產力”的思想。

4.2 注重滲透物理史教育

聯系實驗內容滲透有關物理史的教育，不僅使學生了解一些著名物理學家的科學精神，同時也能較好地培養學生良好的科技意識和科學精神。如伽利略的自由落體實驗，牛頓運動定律的創立，愛因斯坦相對論的創立，法拉第磁生電的實驗，愛迪生發現耐用的燈絲材料，等等史跡；也可以滲透我國在航天領域和高科技領域中所取得的巨大成就的介紹。使學生更加了解科學家們對科學的態度，研究科學的方法以及他們熱愛科學、獻身科學的精神，了解科學技術給社會發展和振興中華帶來的巨大動力，樹立民族自尊心和自信心。

4.3 千方百計增加學生動手做探究性實驗的比例。

教材中有許多探究性實驗，但教學中往往處理為由老師用演示實驗代替，甚至只看影像資料就直接給出結論，都是不可取的。探究性實驗是由學生自己設計實驗方案并獨立地運用實驗去探求知識或獲取必要的感性知識，從而自己總結得出結論的過程。它體現了學生為中心，讓他們合作探究、獨立思考，自己操作，真正成為實驗的實施者，有利于養成嚴謹細致的科學作風、實事求是的科學態度和敢于超越的科學精神。

4.4 教育學生正確對待誤差

在實驗教學中應教育學生，有誤差是正常的，一絲不差反而不正常。實驗中越能合理表現適度的誤差，反而越能說明實驗的真實性。要減少誤差，必須從產生誤差的原因上去分析，從方法儀器上去改進，而不能依靠胡編亂湊等脫離事實的做法。這樣使他們養成大膽質疑的科學精神，培養嚴謹細致、實事求是的科學態度。

綜上所論，只要我們堅持在物理實驗教學中有意識滲透科學素養的教育，學生的科學素養就能在長期的潛移默化中得到提升。