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第5章 物理实验与教学的关系(1)

物理教学以实验为基础

如何真正体现物理教学以实验为基础,是当今中学物理教学中一个极待回答的现实问题。河北省唐山师专魏日升老师以初中物理实验教学为例从以下五个方面作了分析。

是否确保实验自身体系的完整

中学物理教学要以实验为基础已得到公认。但就我国当前的情况来看,中学物理实验教学还是一个很薄弱的环节,由于种种原因不被重视的现象还很严重,“做实验不如讲实验,讲实验不如背实验”的思想还普遍存在。实验做得少,质量差,严重影响对学生的全面训练和智能的培养,在初中物理教学中情况更严重。所以,评价初中物理教学是否以实验为基础,第一条就要看是否确保实验自身体系的完整。我国现行初中物理教学标准规定演示实验119个,学生分组实验22个,小实验22个,实验性作业18个,这就是当前我国初中物理实验的教学体系的模型。随着社会对人才的需求以及实验教学自身的发展,这个体系会有相应的变化,但就目前情况来看这个体系还是比较符合我国实际的,应当作为主要的依据加以贯彻。

是否认真通过实验培养学生的学习兴趣

“兴趣是最好的老师”,初中物理教学如何通过实验培养学生的学习兴趣,又如何使学生的学习兴趣持久,关键是要将物理实验与学生心理特征和社会需要紧密结合起来。

我国现在八年级、九年级的学生年龄一般均在13、14岁左右,正值少年向青年过渡的时期,他们思维敏捷、求知欲强,易于接受新鲜事物,富有上进心和探索精神,“好奇、好动、好胜”是他们的天性。初中物理实验形象生动、容易做成,而且富有动手操作和探索因素,非常迎合学生的心理特征,是初中学生吸收信息最有效的一种形式。所以把两者巧妙地结合起来,相互作用,就能触发学生心理活动的潜力,增强学生学习的积极性。如讲授热传递,开始不是介绍热传递的方式有一、二、三,而是先给学生做一个“火烧金鱼”的实验。当教师介绍完实验的装置要动手做实验时,学生的注意力几乎都集中在看老师怎样点燃酒精灯,怎样烧得金鱼到处乱窜,直到烧死、烧熟,这就是心理学上的“有意注意”。但当他们观察到的却是水被烧得滚开,直冒白气,而金鱼还安然自得地游东游西,他们感到惊愕,这就是“无意注意”。这个无意注意是在有意注意下产生的。学生对出乎意料而又终身难忘的事实,自然会萌发出“我也要试一试”,要弄个“究竟”的强烈愿望,这就从无意注意向“后有意注意”转化,即把一般的兴趣提高到学习愿望和动力的地步。教师要因势利导地满足学生的学习愿望,使学生在愉悦的情绪中学成学习任务。物理这门学科的实验性很强,初中物理大部分概念,规律都可以通过实验总结出来。如果我们的实验教学尽可能多地设置这种情景,学生的学习兴趣就会经久不衰,学习情绪就会不断高涨。

人是社会的人,人的心理活动总要与社会的需求合拍,初中二、三年级的学生不管是农村还是城市的,都会对社会需求有一定的了解,学生的学习兴趣往往与他们未来生活是挂钩的,所以在初中物理实验教学中切实地取系社会需求,也是培养学生学习兴趣的一大源泉。

如指导学生做用温度计测水温的学生分组实验时,若教师只是要求学生怎样使用温度计、怎样用它测水的温度,就算达到了教学目的,那也是远远不够的。这样的实验会使学生感到枯燥单调,不能调动学生学习的积极性。如果照现行课本的要求,让学生自已配制不同温度的水,先叫他们用手指体验一下,并估计一个温度值,然后再用温度计实际一测,比较差值有多大,这样就对学生有一定的吸引力。还可以鼓励学生之间开展竞赛,看谁估得比较准确,这样学生会感到妙趣横生。教师还可以布置学生估计和测量一些物体的温度以及温差变化的小实验。如让学生估计和测量卵鸟鸡、鸭,育秧苗、发面等的温度有多少?昼夜温度变化的幅度有多大?电冰箱不同部位的温度的分布等,这样就把知识的科学意义与社会意义结合起来了,会给学生以启示,学生对学习物理学的感情就会加深,学习的愿望就会更强烈。

通过实验结合社会需求是很广泛的,但都是基础的,主要联系学生比较熟悉的生产、生活实际,了解这些知识和应用,而不是去讲些技术细节。

是否重视科学方法和作风的培养

(1)关于科学方法的培养

科学实验本身就是一种科学方法,一般讲来有三个方面:实验归纳方法,实验验证方法,理想实验方法。那么反映到初中物理实验教学中怎样去培养学生掌握这些科学方法呢?

①实验归纳法是指通过实验事实归纳出物理规律的认识方法。物理教学实验中的探索性实验就是这种科学方法的运用。如学习压强的概念,一般是先控制压力一定,看看压力产生的效果与接触面的大小关系如何?再控制接触面一定,压力产生的效果与压力大小的关系如何?进而总结出压强是单位面积上所受的压力(P=F/S),这就是运用实验归纳法。

这样的例子在初中阶段学习物理概念和规律中是普遍存在的。如建立欧姆定律、凸透镜成像规律,密度、比重、功率等等都可以用实验归纳的方法。对此初中学生是完全可以接受的,学生一旦掌握了这一科学方法,就会用它更好地认识世界。

②实验验证方法是指科学家根据已有的经验和知识,经过推理,提出假设和预见,然后再通过实验来证实的方法。这种方法往往推动科学向前发展,也标志着人类认识的高度发展。当年麦克期韦的电磁理论,爱因斯坦的相对论等都是先以着名的假设和预见提出的,尔后才得到实验或事实的证实。初中物理实验教学中的验证性实验正是这一科学方法的反映。

如给学生天平和量筒等器材要学生测出铝块的密度是否与密度表上的数据一致;通过实验验证萘的熔解曲线是不是这样;通过实验去测某些常数和已知物理量的值是否与预定的符合……这样结论在前,实验在后的科学方法,在初中物理实验教学中也是普遍存在的,学生掌握它自然能成为认识世界的武器。

③理想实验的方法是思想的实验,它以真实实验为基础,但又高于真实实验,它能更深刻地反映现象的本质,揭示事物间内在的联系,也是人类认识的高度发展的体现。但反映在初中物理教学中主要是实验的模型化和理想化。如学习牛顿第一定律时,假想一个在光滑平面上运动的物体将永远保持其运动状态,这就运用了理想实验的方法,学生掌握了这种方法,将受益终生。

(2)关于科学作风的培养

实验本身是严谨的,试想学生做实验时不按一定的操作规程进行操作,不认真严谨地做,是做不好实验的;实验中必须尊重事实,忠于数据,那种凑实验结果,弄虚作假的作风是不允许的。实验中常会遇到一些困难或出现异常现象,就应该有克服困难和进行分析的精神。由于实验本身存在这些特点,对培养学生的科学态度和作风以至形成辩证唯物主义世界观方面,都是非常有利的。教师要在实验教学中以身作则,并不断提醒和严格要求学生,随时注意因势利导,把科学作风深深地扎在学生的实验之中,扎在学生的学习和生活之中。

在培养学生的科学方法和作风中,注意生动形象地介绍历史上着名的物理实验的研究和成功的过程也是很有好处的,因为它是先人留给后人的一份宝贵的精神财富。如果能让学生充分理解历史上着名物理学家是用什么样的思想、方法和作风使实验获得成功的,那么学生就会产生仰慕之感和学习的愿望。

是否切实培养学生的实验能力

实验能力是进一步学习物理和从事未来工作的一种必要的能力,物理实验是操作性很强和综合训练的过程,实验能力的形成不是一蹴而就,应在整个物理教学过程中从不同角度有计划地进行培养。特别值得提出的是,演示实验同样有培养学生能力的任务,而且是学生实验的先导,因为教师在演示中要说明实验的目的、原理、方法、使用器材和设计思想等,更要把严谨的科学作风与熟练操作技能潜移默化地去影响学生。初中学生是善于模仿的,教师的言行,教师的修养给学生留下的印象最深,尤其是对未来学生要做的实验中比较关键或可能出问题的地方更应注意示范。所以教师要在众多的演示实验中根据教学目标要有重点地对学生实验能力进行培养。做到培养目标明确,要求具体、严格、并注意不同阶段对不同对象进行“分阶段、有重点”地培养,使学生能扎扎实实地掌握实验技能。总之在实验教学中要把培养学生的实验能力放在重要的位置上,以体现以实验为基础的教学思想。

是否将实验教学贯彻到整个教学过程中

中学物理实验在整个物理教学过程中具有基础的作用,如概念教学、规律教学、练习、复习乃至课外活动,成绩考核等都与实验相联系,所以不能把实验教学看成是单一的环节,只停留在实验本身上,应当设法巧妙地把它贯彻到物理教学的各个环节中去。很多有经验的教师都能这样做,他们在讲授、讨论、习题、复习等课中都穿插物理实验,使教学内容更加充实,生动形象,学生爱学、教学效果好。现在有的教师把实验引入到课外活动和实验成绩的考核上,初步改变“为实验而实验”和不重视实验或不爱做实验的局面。把物理实验贯穿到各个教学环节中去,自然增加了学生接触实验的机会,实质上就是创设物理实验环境,使学生得到更多的锻炼,实验在物理教学中的作用得到更好的发挥。

综上所述,中学物理教学要以实验为基础不是一句空话,而是应有具体的内容和明确的目的。如果在上述五个方面都能做到,可说是教学中真正体现了以实验为基础,物理教学也一定会出现崭新的面貌,向物理教学的改革迈进了一大步。

物理实验既是教学手段又是知识内容

物理实验不仅是教学的手段,更重要的是切实的物理知识内容,怎么发挥实验在教学中的手段作用?又怎样使学生把实验作为物理知识内容真正掌握呢?西安市第八十三中学张延山老师结合教学实践提出了如下见解:

动用实验教学手段,促进物理教学的实施(1)利用实验创设学生最佳思维情境

物理作为一门以实验为基础的学科,在教学过程中,教师巧妙地设计与教学内容紧贴的小实验,通过实验现象来诱导学生步入最佳思维境地,使老师的“讲”具有导向性,学生的“思”具有主动性。

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