實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的地位和作用

盧振亮

摘 要：物理教學(xué)中實(shí)驗(yàn)占據(jù)越來(lái)越重要的地位和作用。根據(jù)學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律并結(jié)合物理學(xué)科的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生理論分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法有機(jī)結(jié)合的能力，從而把基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用與基本技能的訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，來(lái)促使學(xué)生的整體能力不斷提高。所以重視物理實(shí)驗(yàn)并充分發(fā)揮它的功能有著重大的意義。

關(guān)鍵詞：物理;素質(zhì);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

引 言：

“實(shí)驗(yàn)”是人們根據(jù)研究的目的，利用儀器、設(shè)備，人為地控制或模擬自然現(xiàn)象，排除干擾，突出主要因素，在有利的條件下研究自然規(guī)律。分為演示實(shí)驗(yàn)、定性實(shí)驗(yàn)、定量實(shí)驗(yàn)，探索性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。目前數(shù)量最多的是探索性實(shí)驗(yàn)。從培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)方法的角度來(lái)看，演示起著示范作用。物理實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)在物理教學(xué)中的地位主要表現(xiàn)在以下方面。

一、實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)。在物理教學(xué)中運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的目的主要在于給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境，使學(xué)生能主動(dòng)地獲取物理知識(shí)和發(fā)展能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)品質(zhì)和世界觀的形成;同時(shí)，通過學(xué)生的觀察掌握實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法，培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)技能。物理教學(xué)必須以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，這是由實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)及其在物理教學(xué)中的作用所決定的。

二、實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要內(nèi)容

把物理實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的重要內(nèi)容可以從三個(gè)方面來(lái)認(rèn)識(shí)。

（一）物理實(shí)驗(yàn)本身就是物理學(xué)不可分割的重要內(nèi)容

物理學(xué)的任何一部分內(nèi)容（包括物理量，定律，理論）的結(jié)構(gòu)及其發(fā)展都可以分解為三種因素：實(shí)驗(yàn)（事實(shí)），物理思想（邏輯，方法論等）和數(shù)學(xué)（表述形式或計(jì)量公式）?？梢姡瑢?shí)驗(yàn)內(nèi)容本身就是教師要教，學(xué)生應(yīng)該學(xué)的重要內(nèi)容。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分

實(shí)驗(yàn)是物理概念，規(guī)律教學(xué)中必不可少的基礎(chǔ)。離開了實(shí)驗(yàn)的物理教學(xué)只能是“空中樓閣”，即使照本宣讀，在黑板上做實(shí)驗(yàn)，也不過是“紙上談兵”，而且會(huì)把本來(lái)生動(dòng)的，豐富的物理知識(shí)變成一堆枯燥難懂的材料，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。[1]

（三）實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生操作能力的保證

通過教師的演示、示范和動(dòng)手操作，學(xué)生可以從中學(xué)到實(shí)驗(yàn)的基本技術(shù)和基本方法，可以發(fā)展能力，培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)。這是實(shí)驗(yàn)的任務(wù)也是教學(xué)的任務(wù)。不做實(shí)驗(yàn)的物理教學(xué)是沒有完成教學(xué)任務(wù)的教學(xué)。

三、實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生多種能力的重要途徑

常見的實(shí)驗(yàn)方法包括控制變量法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法?？刂谱兞糠ㄊ菍?shí)驗(yàn)?zāi)軌騽?chuàng)造最確實(shí)，最少受干擾，并保證過程以其純粹形態(tài)進(jìn)行的物理環(huán)境。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法是一種推理、判斷在前，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在后的研究方法。也就是在已知的物理理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，經(jīng)過推理，做出假設(shè)和預(yù)言，并通過實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)其真理性，從而得出可靠結(jié)論的一種方法。通過不同的實(shí)驗(yàn)方法和手段，可以培養(yǎng)學(xué)生的不同能力（1）：

（一） 通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案和方法，可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力。

我們知道，一切實(shí)驗(yàn)方法所測(cè)得量總有誤差，為使誤差盡可能小些，這就要求所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法或方案要合理，要有較高的精確度。因此，在教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的特點(diǎn)，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，找出提高實(shí)驗(yàn)精確度、減少相對(duì)誤差的實(shí)驗(yàn)方法或方案就成為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要課題。例如，用伏特表和安培表測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)可分為兩個(gè)層次來(lái)完成。第一個(gè)層次是按課本實(shí)驗(yàn)的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。第二個(gè)層次是在學(xué)完導(dǎo)體的串聯(lián)和并聯(lián)后，改進(jìn)了原有的實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生分別用電流表內(nèi)接法和電流表外接法測(cè)定一個(gè)阻值較大的電阻。在實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電阻用一個(gè)1千歐的電阻，電流表用毫安表，要求學(xué)生分別用兩種線路進(jìn)行多次測(cè)量并計(jì)算，然后，把兩種方法測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行對(duì)照比較，其結(jié)果是：內(nèi)接法測(cè)得的電阻值比外接法測(cè)得的大許多（2）。

為了及時(shí)澄清問題真相，我們指出在第一個(gè)層次實(shí)驗(yàn)中，均忽略了伏特表和安培表接入電路后對(duì)電路本身的影響，啟發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)線路和實(shí)驗(yàn)結(jié)果作具體分析，引導(dǎo)他們運(yùn)用所學(xué)過的串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律來(lái)分析兩個(gè)實(shí)驗(yàn)線路所測(cè)得的電阻值相差的原因，進(jìn)而搞清在什么情況下應(yīng)該用那種方法來(lái)測(cè)定誤差較為合理。所以通過幾個(gè)層次的循環(huán)，有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力。

（二） 通過探討實(shí)驗(yàn)裝置和原理，可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的研究能力。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們一直強(qiáng)調(diào)，同一實(shí)驗(yàn)線路或同一實(shí)驗(yàn)裝置有時(shí)可有多種不同的用途，可以用以闡述不同的教學(xué)內(nèi)容，例如，驗(yàn)證部分電路的歐姆定律的實(shí)驗(yàn)線路，可用來(lái)近似測(cè)量電阻器的電阻值，也可用來(lái)近似測(cè)量小燈泡的額定功率。但實(shí)驗(yàn)的目的不同，實(shí)驗(yàn)的方法和實(shí)驗(yàn)分析、概括出來(lái)的結(jié)論也就不同，在測(cè)定小燈泡的功率實(shí)驗(yàn)中，我們要求學(xué)生必須真正弄清楚實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，能根據(jù)電功率的公式P=UI設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)線路和實(shí)驗(yàn)方法，區(qū)別變阻器在此實(shí)驗(yàn)線路中的作用以及伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)線路中的作用有何異同。通過比較和分析，才能培養(yǎng)、提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力和研究能力（3）。

（三） 通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)性，可以培養(yǎng)學(xué)生靈活處理問題的能力。

根據(jù)教材的重點(diǎn)，有目的、有計(jì)劃地布置一些應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性作業(yè)。例如，講完電功和電功率后，可布置：只有伏特表，無(wú)安培表或只有安培表，無(wú)伏特表，其它儀器可任選，分別測(cè)定標(biāo)有3.8V的小燈泡的額定功率和一個(gè)待測(cè)電阻。上述實(shí)驗(yàn)的目的是，在給定條件下，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作業(yè)。這不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決問題的能力。

四、培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)

素質(zhì)主要由三個(gè)方面的因素構(gòu)成：知識(shí)因素和智能因素和非智力因素。實(shí)驗(yàn)除了對(duì)知識(shí)的掌握，智能的提高有明顯的作用之外，對(duì)非智力因素的培養(yǎng)也有顯著的作用。實(shí)驗(yàn)不僅能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和堅(jiān)韌不拔的意志品質(zhì)，而且還有助于學(xué)生形成正確的觀點(diǎn)觀念，優(yōu)秀的道德品質(zhì)，高尚的思想情操和濃厚的學(xué)習(xí)興趣。任何一位實(shí)驗(yàn)科學(xué)家，在得出他最后的科學(xué)結(jié)論之前，都是采用過多種方法，做過幾十次、幾百次的實(shí)驗(yàn)，處理過浩繁的觀測(cè)資料，經(jīng)受過多次的失敗和挫折;任何一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在得到公認(rèn)之前，至少要被另一位研究者所重復(fù)證實(shí);而事實(shí)常常是一個(gè)題目同時(shí)有許多人在獨(dú)立研究，相繼得到同樣結(jié)論，或是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一經(jīng)發(fā)表，立即有許多人重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)。因此這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生不畏險(xiǎn)阻的攻關(guān)精神，懂得任何科學(xué)成就都是許多人辛勤勞動(dòng)的共同結(jié)晶。

總之，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律并結(jié)合物理學(xué)科的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生理性分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法有機(jī)結(jié)合，把基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用與基本技能的訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生理解問題、分析問題和處理問題的能力培養(yǎng)至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖川.教育的視界.第二版.北京.岳麓書社.2003年1月.P25-26。

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[3]喬際平、續(xù)佩君.物理教學(xué)論.第一版.江西.江西教育出版社.2002年5月.P18-19。