让物理在实验教学中“复活”

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　　实验是物理知识的源泉，又是检验物理知识真理性的唯一标准。实验作为研究物理的科学方法之一，它是揭开物理之谜，将我们引入美好物理殿堂的使者。然而，传统的实验教学并没能发挥出真正的功能，存在许多不足。本文就此谈点看法，并提出相应的对策，以供读者参考。
　　一、物理学之美
　　物理学之殿堂是美丽的，用杨振宁博士在北大演讲时的话说：对于物理学的基本结构了解，知道它们能够对于那么多复杂现象给一个那么准确的解释，那种感受是庄严的，是神圣的，是第一次看见宇宙秘密的时候的畏惧感，是建筑大师在设计哥德式建筑时对那种崇高美、灵魂美、宗教美的虔诚歌颂。物理殿堂之美还在于科学家大多有美好的科学素养和科学精神，科学家用他们健全而又深邃的理性之光，用那勤奋、求真、求美的精神，再加上敢于向权威挑战的质疑精神和对真理的执着追求，在科学探索的道路上艰难跋涉，才发掘了这具有简单、对称、和谐和统一特点的自然界的美，而简单、对称、和谐和统一的特点就是物理学的特点。
　　二、实验的特点和作用
　　自然界中的事物太复杂，许多因素之间是相互联系的，我们的思维是无法穷尽的，但我们可以通过实验来认识它。实验采用简约的方法，简化问题，简化影响因素，利用仪器、设备等人为地控制或限定研究对象，用有限的工具无限地逼近无限的客观世界，从而来研究客观事物的规律。由于实验具有这些特点，它就成为引导人们进入物理学科的使者，引领学生身临其境地感受科学的真与美。学生学习的内容和结果对于老师来说是已知结论，但对于学生来说是新的、未知的。因此，通过实验把认识的过程充分而又合理地展示出来，把活生生的物理世界返朴归真地交给学生，学生才能看到科学问题是怎样发展和提出的，是从怎样的角度用什么方法解决的，才能体会到探索和发现的喜悦，真正领略知识的内涵。著名理论物理学家和物理教育学家韦斯科夫说：“科学不是死记硬背的知识、公式、名词。科学是好奇，是不断发现事物和不断地询问‘为什么’，科学的目的是发问，问如何和为什么，它主要是询问的过程，而不是知识的获得”。
　　三、实验教育现状
　　随着教育改革的不断深入，近年来我们中学物理学科教育也取得了一定的成就，但是学生的现状还存在着很大的问题。学生学了几年的物理，学到了不少科学知识，掌握了一些技能和方法，也做了大量的解题训练，但是许多学生缺乏对学科本质的理解和认识，对于如“物理是什么，它能做什么，不能做什么”等问题不能给出正确的解答。多年来以“知识崇拜”为特征的教育形态，表现为以课堂为中心，以封闭为特点，以灌输为手段，就必然会轻视学生各种能力包括对物理学科本质美的这种感受力的发展。传统的实验方式是学生按照书本上的实验步骤进行，且教材中的实验大都方案唯一，步骤具体，做起来平淡无味，做到和书本上的结果一样，就完成了实验要求。这种情况下，学生的注意力往往在结果上，忽略实验的理论背景和设计方法。这里没有挫折，无需反复；没有怀疑，无需争论；没有尝试，无需验证，它只是知识的简单搬运。所以就出现了学生恐学、厌学情绪，这样的实验教学与对物理学之美的感受境界相去甚远矣。
　　面对如此现状，如何发挥实验的教育功能，让学生学“活”物理学，真正将科学教育求真、求实、求美的审美价值落到实处，以培养出具有健全和高尚人格的科学素养的时代新人来，这是我们教育战线所有教育工作者面临的新课题。
　　应对策略：
　　转化观念： 教师首先得转变传统的实验教学观念和方法，让实验教学发挥其重要作用，将验证型实验变为探索型实验。组织学生参与材料准备、方法设计、具体操作、观察记录、结果分析在内的全过程。对于学生实验经验积累少，自己设计实验，独立解决问题的能力差等问题，教师除了要有意提供动手动脑的机会和足够的信息及素材，更要将学生的注意力吸引到“为什么要做这个实验，如何设计，为什么要这样设计”等问题上来，亲历科学探索过程，感受人类科学智慧的结晶之妙，获得美的享受。
　　教给科学方法： 法国科学家笛卡尔说：“最有价值的知识，是关于方法的知识”。在教给学生基本的科学文化知识的同时，更重要的是要在实验中渗透基本的研究方法，如观察、假说、验证等。在使用研究方法获得知识的过程中，再运用分析综合、抽象、概括、归纳、演绎等多种思维方法，从实验方法的基本点入手，培养学生的实验能力，如实验设计的基本顺序是：根据实验的目的确定实验原理，根据实验原理确定实验器材和步骤，观察过程中注重观察目的、顺序、重点等。这样才能使能力的培养落到实处，达到实验教学的目的。这些方法会使学生在离开学校后，在学习和工作中具有有力的工具，使他们终身受益。这在一个人的工作和学习中是最不可缺少和最有生命力的。
　　培养科学精神： 在实验教学中科学精神能够培养学生严谨求实、理性的、求真的科学精神，还可以通过物理学史的教学陶冶学生崇尚科学，仰慕科学家，欣赏物理学的奇妙与和谐，从而在产生对自然界内部的和谐、统一、庄严崇高的美的感受中，提升人的品格，完善人的素质。科学家所具有的科学精神和高尚人格对社会是一笔宝贵的精神财富，这些财富将会使学生的心灵被一次次感动甚至被震撼，从对科学美的认识提升至对科学美的追求，学习上产生不竭的动力。
　　结束语：
　　实验教学过程中还会遇到更多的问题，教师要采取合理而恰当的方式引导学生去解决，这样才能提高学生学习的自主性和能动性，培养学生的实践能力及创新精神，更重要的是提升学生的科学素质，为日后的发展奠定良好的基础。
　　收稿日期：2005-08-02

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