高中物理實驗對學生認知發展的影響

摘 要：物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗是物理學發展的源泉，也是學生認識物理、學習物理的基礎。從高中物理教學的實際出發，簡述了高中物理實驗的現狀，通過一學期的調查、統計和對比，從理論和實際兩個角度論證了高中物理實驗對學生認知發展的促進作用。

關鍵詞：實驗現狀；對比分析；認知發展；創造力

回顧物理學的發展過程，實驗始終占有重要的地位。物理規律建立在實驗的基礎上，而人們提出的理論是否正確，也需要通過實驗來檢驗。在高中物理教學中，實驗在提高學生的科學素養方面更是起著無可替代的作用。加強實驗教學，提高物理教學效果和開發學生創造能力，在加強素質教育的今天顯得更加重要。

為了真實反映高中物理實驗的現狀，探究實驗在高中物理教學中的作用以及對學生認知發展的影響，上個學期我們定期走訪了我市的幾所生源相仿的高中，定期調查并記錄他們的實驗狀況，發現其教學理念、實驗設備、實驗次數、教學效果參差不齊，差異較大。

一、高中物理實驗現狀的對比分析

1.有的學校師生缺乏對實驗重要性的認識

由于應試教育的影響，以及對實驗教學理解的偏差與局限，普遍存在著教師為“應試”而教，學生為“應試”而學的現象：只做高考要求的實驗，其他實驗，包括演示實驗能省就省，學生的動手實驗時間少，用腦思考的時間少，變成了被動接受的機器人，實驗在教學中的應有作用難以充分體現。

但有的學校則非常重視實驗教學，做到了盡量進實驗室做實驗，能分組的就不只演示，教材中出現的實驗都盡量指導學生做，甚至包括一些教材中沒有的原創實驗，把實驗在教學中的作用最大化。

2.實驗器材不足

這是很多中學普遍存在的問題。由于重視程度不夠或資金不足，造成對實驗設施及實驗器材投入不足，導致實驗設備的老化和缺乏，嚴重影響了高中物理實驗活動。但是有的學校則積極向上一級教育部門申請實驗資金，購置新的實驗器材，包括一些先進的數字實驗儀器，甚至師生一起動手制作實驗儀器，使高中物理實驗活動得到保證。

二、教學效果的對比分析

在A校我們有幸參與了一次“同課異構”教研活動，課題為：牛頓第二定律的理解。單純從公式和內容來看，牛頓第二定律的瞬時性、因果性等性質是抽象而枯燥的，傳統的授課方式導致學生積極性不高，課堂氣氛很沉悶，課堂效果大打折扣。但有一位老師卻利用數字試驗設備——傳感器設計了一個實驗：利用力傳感器和加速度傳感器得出了力和加速度的瞬時對應關系（如下圖所示），并由圖像引發學生積極討論，課堂氛圍很活躍，學生參與度很高，理解也更加深刻，其課堂達標訓練的完成質量相對其他班級也更高。因此，對一節課來說，有無實驗，教學效果的差別是比較大的。

■

對于實驗題這部分，我們做了多次班級對照，如“探究影響加速度的因素”這個實驗，A班只是課堂講解練習，B班則講解后進行了分組實驗。課后分別測試了兩套練習題。第一套為非開放性的基本考點，第二套為開放性的實驗題（設計類似裝置測桌面的摩擦因數）。結果顯示，對于非開放性題目，兩班差異不大；而對于開放性較強的題目，B班則完成質量較高。這說明動手實驗對學生思維的拓展是有促進作用的，而高考中的實驗往往是開放性比較強的。

僅僅是一節課，有無實驗，教學差異尚且如此，那么累積到一個學期會如何呢？從學校這個層面，我們調取了全市期中、期末統一考試成績，就其中兩所學校進行了對比分析：A校一直重視物理實驗教學，其分組實驗、演示實驗，包括原創實驗都做得非常充分，其及格率、優秀率相對高出許多，如下表所示。

市直單科試卷分數段統計表（物理）

■

除成績以外，學生思維的開拓性、創造性也有差異。A校學生開展了一系列社團活動，學生都積極參與。有的學生還參加了一些不同級別的科技發明比賽，并獲得了一定的獎項，這里就不做一一展示了。

由此可見，實驗在高中物理教學中的作用是非常大的，對學生的認知發展也起到了明顯的促進作用。其實在中學物理新課程教學大綱中已明確指出：“觀察現象、進行演示和學生分組探究實驗，能夠使學生對物理事實獲得具體的、明確的認識，這是理解物理概念和物理規律的必要基礎。通過觀察和自身動手實驗對培養學生的觀察和實驗能力，培養實事求是的科學態度，激發學習興趣，具有不可代替的重要作用。”物理實驗作為物理教學的基本手段，有著其特殊的教學功能：

（1）實驗可以使物理規律與生活實際聯系更緊密，激發學生的學習興趣。尤其分組探究實驗可以有效地引導學生發掘問題，激發其求知欲望，最終通過自身的探索和研究找到解決問題的方法，從而調動他們學習物理的主動性和積極性。

（2）通過實驗不僅可以增強學生的感性認識，而且可以使學生進一步理解物理規律在實驗基礎上建立起來的過程，從而有效地幫助學生形成概念，導出規律，掌握理論。

（3）實驗可以培養學生的觀察能力、動手能力、思維能力，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生設計實驗的能力以及探索創新能力。

（4）實驗可以培養學生嚴謹的科學態度，科學的思維方法，進而學會物理研究中的基本方法。

鑒于上述實驗教學的地位和作用以及實驗在教學實踐中的良好效果，我們應當更加重視實驗，在教學中以實驗為基礎，以培養嚴謹的科學態度和創新精神為目的，將實驗在物理教學中的地位提高到一個新的高度。

參考文獻：

許崇文.“有效教學”的探索與實踐[J].當代教育科學，2009（6）.

？誗編輯 趙飛飛