中學物理教學中實驗是基礎

王衛江

物理學是從科學實驗中發展起來的自然科學,從伽利略(Galileo Galilei 1564～1642意大利)創立用實驗方法研究物理現象以來,物理學得到了飛速的發展。近代物理學的興起和發展都是在實驗的基礎上取得的,實驗是物理學研究的一個重要方法,也是物理學的重要基礎。

中學物理教學的目的,是使學生比較系統地掌握學習現代科學技術和從事社會主義建設需要的物理基礎知識,了解這些知識的實際運用,要培養學生的觀察,實驗能力,思維能力,分析和解決實際問題的能力。因此,中學物理教學必須以實驗教學為基礎,這也是由這門學科的本身特點以及實驗教學在中學物理教學中的重要作用所決定的。

一、實驗在學習物理的過程中,為學生提供了認識物理規律,形成物理概念的環境

在學習物理過程中,要形成正確的物理概念和正確認識物理規律,首先要有一定的感性認識。這種感性認識可以來源于學生的實際生活環境,也可以來源于實驗提供的物理事實。學生從生活中得到的感性認識是力的、熱的、電的、光的、磁的各種現象互相交織在一起的,有的甚至是錯誤的感性認識。因此,學生通過生活中獲得的感性認識來建立物理概念和認識物理規律會遇到困難,甚至會建立錯誤的物理概念。而運用實驗則可以給學生提供比較直觀的物理現象反復再現,能夠使學生對物理事實獲得明確、具體的認識,例如,在實際中把兩個輕重不同的物體從同一高度釋放時,往往會看到重的物體先落地,就會形成落地時間與物體的質量有關的錯誤認識,而通過教師做物體在真空中的下落試驗,就可以把不同的物體從同一高度下落時,同時落地的實驗展現在學生眼前,可以幫助學生建立自由落體運動概念、規律,并使學生對這個概念容易理解和掌握,糾正以前的錯誤的感性認識。

二、在學習物理的過程中實驗培養了學生學習物理的興趣,激發了學生的求知欲

首先,物理實驗具有直觀、形象、生動的特點,對中學生有很強的吸引力。在物理教學中運用實驗極易喚起學生的直觀興趣,學生的注意力會高度集中,新奇的實驗結果又常常和學生的猜想不同,使他們興趣盎然,就容易喚起他們的好奇心,激發他們的求知欲望,使學生由感性認識向理性思考上發展。例如圓周運動中,教師演示“水流星”實驗,當瓶子運動到最高點時,只要運動速度合適,瓶中的水就不會流出,學生觀察之后很興奮、激動、驚訝,紛紛要求自己動手演示,并在我的引導下根據所學知識對此提出解釋,我乘機就提出了實際中的過山車問題:當山車運動到最高點時什么情況下人最安全,對安全帶沒有壓力?同學們積極發言回答,他們真正理解了圓周運動的臨界問題。

其次,實驗是一種有目的性的操作行為。學生在觀察物理實驗的基礎上,很自然地會產生一種自己操作的欲望,讓學生自己動手做試驗,不但可以滿足學生的操作愿望,還可以發展學生對探究知識和規律的興趣,進而發展學生的認識興趣。當學生對物理產生濃厚興趣的時候,他們的學習欲望強烈,學習中會感到輕松愉快,從而有利于形成主動的、正確的學習方法。不斷地品嘗“發現”與“戰勝困難獲得成功”的喜悅,學生學好物理的信心就會越來越強,就可以學好物理。更重要的是,由此可轉化為一種熱愛科學的素質和志向。這對學生的個性發展也很重要。例如在做金屬的電阻率隨溫度升高而升高,電阻隨溫度升高而增大的演示實驗中,我大致說了實驗的設計原理,然后讓學生來進行操作,學生遇到了接線錯誤而電路中的燈泡不亮的現象,經過老師的指導實驗成功了,當學生操作打火機給日光燈燈絲加熱,電路中的燈泡亮度變暗時,全班同學都流露出了成功的喜悅,也記住了金屬燈絲的電阻率隨溫度升高而增大的知識。

三、實驗的過程是一種綜合能力的培養過程

在物理實驗的流程中,學生首先通過閱讀實驗資料,培養學生的閱讀、自學能力;通過觀察試驗和獲得實驗數據,使學生通過感覺器官接受現象和數據信息。并傳到大腦,一方面進行思維加工,一方面輸出反饋信息、控制觀察和操作器官,以獲取更為廣泛和深入的信息。在實驗的過程中培養著學生的觀察能力和手腦并用的能力。與此同時對大腦中的信息進行思維加工,并用語言文字表述出來。不僅培養了思維能力,而且又培養了表達能力。由此可說:實驗的過程是綜合能力的培養過程。

四、實驗有利于培養學生良好的道德素質和科學作風

實驗過程是一嚴格的科學過程,要想獲得實驗的成功,必須認認真真,來不得半點虛假,并且必須提前預習,提前準備各項實驗器材,這對培養學生實事求是的態度和嚴謹的科學作風十分有益。此外,在實驗過程中學生總會遇到困難,積極的想辦法解決困難,最終獲得成功,不僅磨練了學生的意志,而且培養了學生的技能,提高了學生的素質。伽利略正是本著實事求是的態度,才否定了亞里士多德(Aristo letes前382～前322)的許多謬論。牛頓正是本著實事求是的科學態度,才登上了自然科學史上的第一座山峰。物理實驗教學首先推崇實事求是,如果不是求是精神,那么實驗觀測就失去意義。倘若胡亂編幾個數據來敷衍,物理學就永遠也不會向前發展,科學將停滯不前。

實驗教學應該注意培養學生尊重事實、嚴肅認真、按科學規律辦事的科學態度。教師應該按實驗規則操作,實事求是地對待實驗結果。鼓勵學生從實際出發,獨立思考,精心實驗,如實記錄,嚴肅地對待學習。

我們要通過實驗教學培養學生嚴謹的科學態度與踏實肯干、兢兢業業的科學作風,這將能使學生建立科學的世界觀。我國著名科學家錢三強曾在《要重視物理實驗課》一文中說道:“科學態度和科學作風是一個人優良品德的重要組成部分?！瓕τ谝粋€人成就事業的重要性,絲毫不亞于他們的知識和能力,甚至可以說更重要”。

因此,實驗在物理教學中有著非常重要的作用。中學物理教學就應該以實驗為基礎、為主體,圍繞實驗來展開物理教學,改變不重視實驗的舊觀念,始終堅持物理教學以實驗為基礎的教學方向。