在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何實(shí)施素質(zhì)教育

徐樹(shù)平

物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，這就決定了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)方面起著舉足輕重的作用。作為物理教育教學(xué)改革的一個(gè)方向，我們的物理教學(xué)不能只是片面地強(qiáng)調(diào)應(yīng)試教育、精英教育，而應(yīng)該加強(qiáng)物理的特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)絕大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γw現(xiàn)“科學(xué)為大眾”的教育宗旨，使得“學(xué)科的教育”為“科學(xué)的教育”，這對(duì)于提高國(guó)民的科學(xué)素質(zhì)將起到深遠(yuǎn)的影響。

物理實(shí)驗(yàn)是以掌握物理要素及其相互間規(guī)律為目的，人為復(fù)制和調(diào)控物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)與過(guò)程的一種科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。物理實(shí)驗(yàn)主要依賴(lài)儀器進(jìn)行。物理實(shí)驗(yàn)的基本特征：是通過(guò)人工復(fù)制和調(diào)控。減少次要因素的干擾，突出研究對(duì)象和研究的過(guò)程，且便于重復(fù)操作。本課題研究的物理實(shí)驗(yàn)是教學(xué)實(shí)驗(yàn)，它與物理學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究而做的物理實(shí)驗(yàn)——科學(xué)實(shí)驗(yàn)既有聯(lián)系又有區(qū)別。教學(xué)實(shí)驗(yàn)是有選擇地把一部分研究或探索物理現(xiàn)象和規(guī)律的實(shí)驗(yàn)和事實(shí)，在集中的時(shí)間內(nèi)顯現(xiàn)給學(xué)生、教給學(xué)生，若時(shí)間、空間或條件許可，可讓學(xué)生自身或小組探究獲得。

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理課程和物理教學(xué)的一個(gè)重要的組成部分，它既是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)，又是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段，不能看作是物理教學(xué)的輔助手段。

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育的基本教學(xué)策略之一。抓住了教學(xué)策略進(jìn)行研究，就是抓住了教學(xué)理論與教學(xué)方法之間的中間環(huán)節(jié)。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生素質(zhì)發(fā)展的貢獻(xiàn)主要集中在以下三個(gè)方面：①發(fā)展學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)。②發(fā)展學(xué)生的思想品德素質(zhì)。③發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維素質(zhì)。其中思維素質(zhì)比文化素質(zhì)更能動(dòng)，從而是更重要的一個(gè)素質(zhì)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合、對(duì)比、抽象、概括、判斷、推理等基本的能力，而且更能培養(yǎng)他們思維的深刻性、廣闊性、靈活性、敏捷性、批判性和創(chuàng)造性等優(yōu)良的思維品質(zhì)。加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究是以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力為核心，同時(shí)也豐富了素質(zhì)教育的內(nèi)涵，反映出素質(zhì)教育的精髓，因此，通過(guò)本課題的研究，為實(shí)施素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才提供了更為完善的事實(shí)依據(jù)和理論價(jià)值。

課題研究的實(shí)踐意義：

第一，實(shí)驗(yàn)?zāi)艹浞终{(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)參與意識(shí)，為他們提供更多的實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，喚起他們對(duì)實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的興趣，這是提高學(xué)生動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的關(guān)鍵。學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的作用：①學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣和積極性。據(jù)統(tǒng)計(jì)：喜歡物理的占84%，不喜歡占3%。②學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的鞏固程度與學(xué)習(xí)的方式關(guān)系很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)：通過(guò)聽(tīng)講授，能記住25%；能看到實(shí)物或現(xiàn)象能記住40%；雙方都做到能記住65%；看到實(shí)物或現(xiàn)象自己又描述過(guò)，能記往83%；既動(dòng)手邊做邊描述能記住97%。所以在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上討論、分析，歸納概念和規(guī)律，有利于學(xué)生理解和掌握知識(shí)。③④動(dòng)手實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)研究過(guò)程，在直接參與動(dòng)手實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，逐漸認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)是獲得物理事實(shí)的根據(jù)；是檢驗(yàn)假設(shè)真理性的標(biāo)準(zhǔn)；逐步領(lǐng)會(huì)科學(xué)家是如何通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)獲得物理事實(shí)，得出概念和規(guī)律的。

第二，促進(jìn)教師更新教學(xué)觀念，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，有效地強(qiáng)化對(duì)學(xué)生的觀察、分析方法、思維方法和認(rèn)知過(guò)程的訓(xùn)練，這是提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合能力，發(fā)展思維品質(zhì)的有效途徑。

第三，實(shí)驗(yàn)研究顯現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法的研究。實(shí)驗(yàn)原理就是所應(yīng)遵循或依據(jù)的物理規(guī)律，它來(lái)源于實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)，是科學(xué)規(guī)律或理論，對(duì)新的實(shí)踐中實(shí)驗(yàn)有指導(dǎo)作用。實(shí)驗(yàn)思想是實(shí)驗(yàn)方案有效進(jìn)行的出發(fā)點(diǎn)和立足點(diǎn)，是實(shí)驗(yàn)操作的行動(dòng)指南。實(shí)驗(yàn)方法是指實(shí)驗(yàn)過(guò)程中具體的操作方式，如轉(zhuǎn)換法、放大法、模擬法、替代法。像開(kāi)放性的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)?zāi)芸疾槎喾N實(shí)驗(yàn)方法，不同的實(shí)驗(yàn)方法依據(jù)于不同的實(shí)驗(yàn)思想、原理，體現(xiàn)了問(wèn)題的開(kāi)放性、靈活性，對(duì)于訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散性思維、求異性思維是大有裨益的。

第四，加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的辯證唯物主義教育。辯證唯物主義教育是馬克思主義哲學(xué)的重要組成部分。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中包含著豐富的辯證唯物主義思想內(nèi)容，它也是素質(zhì)教育中的科學(xué)方法關(guān)鍵內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維和能力的基石。例如，音叉的制作，水波干涉，楊氏雙縫干涉裝置體現(xiàn)了一分為二的哲學(xué)思想；對(duì)光的本性認(rèn)識(shí)：光既有波動(dòng)性、又有粒子性，體現(xiàn)了對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律的觀點(diǎn)；總之，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生形成科學(xué)的世界觀和方法論具有重大的實(shí)踐意義。

第五，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程教學(xué)或探究，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和綜合分析的能力。重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程，這有兩重意義，一重意義是要適當(dāng)展示前輩科學(xué)家建立科學(xué)概念、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)過(guò)程；另一重意義是學(xué)生自己在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)或知三聽(tīng)有根據(jù)、合邏輯地進(jìn)行學(xué)習(xí)（可靠事實(shí)+科學(xué)思維），了解知識(shí)是怎樣得來(lái)的。要讓學(xué)生體會(huì)：人們認(rèn)識(shí)復(fù)雜事物時(shí)，直接經(jīng)驗(yàn)與邏輯分析缺一不可，人的認(rèn)識(shí)不是直線式的。

第六，突出實(shí)驗(yàn)的原始思想，發(fā)展學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。前蘇聯(lián)教育家霍姆林斯基指出：“當(dāng)學(xué)生體驗(yàn)到一種親自參與掌握知識(shí)的情感，乃是喚起青少年特有的對(duì)知識(shí)的興趣的重要條件”。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，注意呈現(xiàn)物理學(xué)史上科學(xué)巨匠們探索自然奧秘的原始的實(shí)驗(yàn)思想，揭示其思維過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的“情感智力”。這樣的素材在高中物理教學(xué)中很多（如伽利略的理想實(shí)驗(yàn)、法拉第的電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)等），這必然有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

如，在介紹卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生著重領(lǐng)悟其中兩個(gè)最為精彩的設(shè)計(jì)原理，一是轉(zhuǎn)化原理，即：力、力矩、扭力矩、扭絲偏角，通過(guò)三次轉(zhuǎn)化，就使微小力的測(cè)量成為可能；另一個(gè)是放大原理，即：采用T形架增大力臂，利用反射光增大偏角，拉開(kāi)小鏡與光標(biāo)的間距來(lái)增大位移，通過(guò)這三次放大，有效地提高了測(cè)量的精度。過(guò)去的實(shí)驗(yàn)教學(xué)容易造成一個(gè)假象，好像科學(xué)家做了“大量的”實(shí)驗(yàn)，得到“大量的”數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)按一定的方法處理，于是就歸納出了某某定律，這個(gè)圖景忽略了創(chuàng)造性思維中最活躍的因素：猜想與假設(shè)。

許多物理原理、定理、規(guī)律都起源于猜測(cè)。大科學(xué)家牛頓說(shuō)過(guò)“沒(méi)有大膽的猜測(cè)，就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)。”教學(xué)（包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)）是走入科學(xué)之門(mén)的必由之路，因而教學(xué)非常需要猜想。大教育家波利來(lái)曾大聲疾呼：“讓我們教猜想吧！”猜想是極為珍貴的智慧火花，善于在教學(xué)中教學(xué)生猜想，可以使學(xué)生學(xué)得活、學(xué)得廣、學(xué)得積極主動(dòng)，可以有效地發(fā)展學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。