物理實驗教學中培養學生科學素養的策略

代曉峰

摘要：物理是一門以實驗為基礎的科學，實驗教學既是對前人科學研究的驗證，也是培養學生科學素養的重要平臺。在實驗中，學生可以通過對物理現象的觀察、對實驗數據的采集，然后通過對現象的分析、對實驗數據的處理以及實驗誤差的分析，歸納、抽象、概括、總結出實驗結果。在實驗事實的基礎上，得到自身從未認識到的規律，這同樣是科學研究的一種創新。因此，我們物理教師要更新實驗教學思路，通過實驗教學培養學生的科學素養。在本文中，筆者就把自己的一些做法與同行分享。

關鍵詞：物理實驗教學；學生；科學素養；培養策略

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）11-0126

一、引導學生學會觀察、敢于質疑

觀察是實驗的第一步，也是創新的前提。沒有對客觀事物的認識是談不上創新的。我們在實驗教學中首先應該使學生知道：所謂觀察就是要有目的地辨明實驗現象的主要特征，注意發現產生該現象的條件；其次，通過分析實驗現象產生的原因，探索事物發展規律。

在教學中，應該讓學生知道，觀察是科學方法中提取大量事實的第一步，也是我們要進行任何創造和超越的第一步，是最基本的科學素養。我們所需要的不僅僅是觀察到的現象，更重要的是觀察這個活動本身，引導學生討論觀察的方法、觀察時注意的問題。

在講解光的衍射時，一開始用單色光照射大孔，在光屏上看到一個圓形的亮斑。逐漸減小孔的直徑，亮斑逐漸增大。但孔非常小時，屏幕上出現了明暗相間的圓環。可以提示看到不同的現象是由不同的原因引起的，但是具體到哪些原因，應該由學生通過多次實驗去探究，而不是教師在黑板上把各種條件羅列出來，再提供給學生實驗。那樣做實際限制了學生的思維，是不利于學生形成創新思維的。在引導學生仔細觀察上述現象的基礎上，然后分析每一種現象產生的條件，通過分析、歸納、概括出產生衍射的條件是：當孔或縫的大小與入射光的波長差不多，或者比入射光的波長小得多時，才能觀察到明顯的衍射現象。

在實驗教學中，教師還應該把質疑、解疑作為實驗教學過程的重要組成部分。鼓勵學生大膽提出問題，并敢于質疑，完善課本中實驗的原理與實驗過程，并尋找減小實驗誤差的方法和途徑。同時，教師對學生的獨特見解應予以重視，鼓勵大家共同分析探討其獨到之處。這樣，通過不斷的訓練，逐步培養學生敢于質疑、勇于開拓創新的精神。

二、貼近生活，師生共同改進實驗

在實驗教學中，教師要經常補充和更新實驗內容，使實驗常新，使實驗向貼近生活、貼近新科技方面發展，拉近物理實驗和現代生活的距離。教師和學生可以共同研究，選用生活中常見的材料做實驗，使實驗富有親切感、新奇感、熟知感。例如，在講解聲波的干涉時，可以在大操場的兩邊各放一個喇叭，然后播放歌曲。讓學生繞著操場走一圈，會發現有的地方聲音強、有的地方聲音弱。在此基礎上，引導學生分析得出：這是由于聲波的干涉引起的。

對于那些由于儀器體積小、可見范圍小、可供觀察的現象有限或由于實驗現象過快、過慢、過微，學生難以觀察清楚的實驗，教師可以采用高新技術和現代教學手段相結合進行改造。例如，演示雙縫干涉實驗時，過去教師先調好儀器，學生分組或輪流觀看，花時間多。有了多媒體技術，只需在講臺上把儀器調好，把視頻實物顯示器變焦鏡頭對準雙縫干涉儀的目鏡調焦，就能在大屏幕上看到清晰的干涉條紋，既節省時間，清晰度高。

教師還可以將演示實驗改為分組實驗，便于學生觀察。例如，在講解探究感應電流產生的條件時，可以將實驗儀器分發給每個小組，在小組實驗的基礎上，引導學生歸納出：當通過閉合電路的磁通量發生變化時，閉合電路中就有感應電流產生。

三、理解經典實驗設計思想，進行實驗設計的嘗試

在實驗教學中，對于那些載入史冊的經典實驗，我們要盡量再現其精巧的設計、獨到的方法、深刻的分析。引導學生追溯物理學家思考、研究的源頭，從中汲取實驗設計思想的營養。

例如，伽利略對自由落體運動的研究，為什么選用斜面？看似信手拈來，其實獨具匠心，以此達到“沖淡重力、延長時間”的目的，從而克服了當時測量工具精度不高的局限。又如卡文迪許利用扭秤裝置，第一次測得了引力常量的值。為此，我們啟發學生領悟其中兩處最為精彩的設計：一是利用T形架將力轉換為力矩，使微小力的測量成為可能；二是利用反射光路增大偏角，有效地提高了測量的精度。

為了滿足學有余力學生的要求，應拓寬學生的實驗空間，為他們個性發展提供條件。在實驗教學中，我們要開拓學生思維空間，引導學生從多角度探索和解決問題。增加設計性實驗是培養學生創新思維、激發創新能力的有效途徑。對于教材中演示實驗和分組實驗，我們也要突出實驗思想上的探索性，盡量再現實驗的設計過程，多讓學生想想：為什么要這樣做，換種方法行不行？以此來啟發學生發現問題、解決問題，激發學生的創新思維，讓學生領悟科學研究的方法，有利于創新精神的培養和創新能力的提高。

例如，在講解探究動能定理的實驗時，教師要引導學生利用實驗室提供的器材，讓不同的小組選擇不同的器材，設計不同的實驗步驟進行實驗，然后交流、共享。在測定自由落體加速度加速度的實驗中，教師要鼓勵學生設計不同的實驗，選擇相應的器材進行實驗。這都是培養學生科學素養、創新精神的良好契機。

總之，科學素養的培養要滲透到物理實驗教學的每一個環節。教師要引領學生通過實驗，不斷提高科學素養。科學素養作為新課程改革的主要亮點，教師要不斷地探索科學素養培養的有效途徑和方法。

（作者單位：山西省長治市第十三中學校 046000）