科学方法 科学实验

摘要：在物理实验教学中应当把科学的实验方法作为重要的目

标，重视对学生科学方法的培养，让学生掌握科学的方法比单纯的传授知识更为重要。高师物理实验中蕴含着许多科学方法，让学生领会这些科学方法，有利于培养学生良好的科学品质、创造性思维和探索能力，对提高学生科学素质和培养创造性精神具有十分重要的作用。

关键词：科学方法　物理实验

现行五年制高师物理教学仍然沿用高中物理教材，作为一名高等师范学校的物理教师，在传授物理知识的同时应当让学生初步领会研究物理问题的科学方法，让学生认识到学习科学方法的重要意义，这不仅有利于培养学生科学的思维品质，而且可以提高学生的分析问题、解决问题的能力。而这些正是目前高等师范学校学生所欠缺的。

1　物理实验教学现状分析

物理学是一门应用性极强的学科，没有物理学就不会有我们今天的文明生活，这一点是不可否认的，而物理学是一门以实验为基础的科学。物理实验不仅为学生形成和理解物理概念提供了感性认识，对培养动手能力、发现问题和解决问题的能力有十分重要的意义。随着课程改革的不断深入，物理实验更是成了探索和创新活动的主角，成为培养学生创新能力的必要手段。实验教学既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段，在培养学生科学素养的过程中具有独特的地位和全方位的功能。在新课程背景下，物理实验的教学显得尤为重要。对比新课程的要求和现阶段高中物理实验的现状，笔者认为以下几点很值得关注。

1.1　改变物理实验教学观念，充分调动学生参与实验的积极性

在应试教育的模式下，传统的物理实验课缺乏活力，学生只是机械地完成预定的实验步骤、采编数据，学生的主体地位远没有得到重视，因而缺乏主动探究的热情。这与新课标提到的要“让学生积极参与，乐于探究，勇于实验，勤于思考”的理念相差甚远，收不到物理实验应有的效果。因此，在高中物理实验课中除了要发挥教师的主导作用，更要突出学生的主体地位，鼓励学生积极主动地参与实验，多给学生提供自主的时间和空间，并鼓励他们按照自己的思路进行实验设计和操作，只有这样，才能充分调动学生的科学探究热情，收到较好的实验效果。

1.2　注重探究性实验的教学，不断培养学生的创新能力

创新能力是一个学生最重要最可贵的素质，而物理实验课是学以致用的最直接的平台，因此，培养学生的创新能力是物理实验的基本目标之一。要做好这一点，积极开展探究性实验教学就是很好的途径。探究性物理实验作为物理实验的一种形式，作为学生的一种积极主动的认知手段，既有别于一般的测定性实验，又有别于传统的验证实验，其目的在于使学生获得物理实验研究方法的训练。开展探究性实验的教学，能够使学生在探索发现的过程中，发展理性的、批判的思想方法，体验学者研究的苦衷和愉悦，培养发现、探索能力，提高科学素养。例如，在高中物理实验课上，教师提出问题后，可以鼓励学生充分发挥自己的聪明才智和想象力，独立自主地设计实验方案，包括自制实验器材等；对实验过程中出现的问题，鼓励学生自己分析并找出原因加以解决；对实验结果，要求学生自己根据实际情况进行分析处理。对一些较重要或具有普遍性的问题，组织学生进行分组讨论，集思广益，共同研讨解决问题的方法。这样做可使学生的探索热情得到充分调动，不断体会进行科学探究的乐趣，进而使他们的创新能力得到不断提高。

1.3　充分应用多媒体辅助实验教学，加强物理实验的教学效果

多媒体技术可以迅速改变实验条件和物理参数，在较短的时间内向学生提供大量、具体、生动的教学信息，创设不同的物理情境，因而能很好地激发学生学习的兴趣和探究的欲望。有些在一般条件下无法做到的实验也可以由多媒体技术进行模拟。例如原子物理中的α粒子散射实验，就可以利用多媒体制作实验的动画，使学生清晰地观察到α粒子散射的过程，加深对α粒子散射实验的认识，进而为后继的核式结构做好铺垫。

1.4　最后要加强小实验，增加学生动手动脑的机会

1.4.1　随堂实验

随堂物理实验是区别于演示实验和学生分组实验的另一种实验教学类型，它穿插于教师的讲授、学生的理论学习之中，又称边学边实验。这种实验比较小型，灵活，通常几分钟到半小时就能完成实验，实验所需要器材也比较容易得到。随堂实验有利于发挥学生的主动性；有利于发挥教师的指导作用；有利于提高学生实验在教学中的比重和提高课堂教学的效率。由于随堂实验小型，灵活，运用方便，可以增加学生实验在教学中的比重，还有利于学生获取感性认识。通过学生的探究过程，对知识的理解比较深刻和牢固，同时提供更多的机会培养学生的实验技能和训练科学方法，因此随堂实验是提高教学效率的有效途径。例如：验证阿基米德定律，只需要器材：一只小塑料袋（袋内装满水，用细线把袋口扎紧，袋内不留空气），测力计，便可以做这个实验。

1.4.2　设计性小实验

为了帮助学生领会实验设计的思想和方法，可以多布置一些设计性小实验。例如：测量物质的密度可设计为①给你一粒花生米（密度略大于水的密度），提供：天平，小烧杯，食盐，沙子，水等。要求估测花生米的密度。②提供：石蜡块，小杯２只（杯中有水），针，细橡皮管，要求估测石蜡块的密度。只要我们多动脑筋同一课题可以有多种设计方案，而这样却大大调动学生自主实验的积极性和提高学生发散性思维能力。

创造性教育期望的主要目标是培养学生对科学的好奇心和旺盛的求知欲，培养开拓的精神和创新能力。由于实验中蕴藏着极其活跃的因素，随时会出现许多意想不到的问题，对于活化学生学习知识和训练思维大有益处。使它成为中学物理教学培养学生开拓意识和创新能力的重要途径。而物理实验教学能更有效地培养学生的兴趣，激发学生的求知欲，能创设符合学生认识规律的学习环境，更好地训练学生的科学方法和培养各种能力，培养学生良好的科学素质。

2　常见的物理实验科学方法

如何使实验教学达到课程标准确定的目标，其中蕴含的大量的科学方法，我们必须给予足够的重视，并且渗透到教学活动中去，适时向学生介绍、点拨，让学生在学习活动中去体验，逐步提高学生科学探究能力。下面，就物理实验中的常用的几种科学方法做以下分析和总结。

2.1　控制变量法

控制变量法是高等师范学院在进行物理实验的时候，比较常用的一种方法。通常是为了研究出一种物理量与其他影响因素之间的关系，并且人为的把除了这一因素外的其他因素控制起来，然后进行研究和分析，得出结果。

2.2　等效替代法

等效替代法主要是指的有些研究对象因为自身的限制，很难直接获得其物理本质，就需要寻找替代品，通过和这种物品有相似或者相同特征的物品来代替。这种科学方法比较容易被学生接受，简单易懂，教学的效果很不错。

2.3　转换法

有的物理量不便于直接测量，有的物理现象不便于直接观察，通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的方法。譬如，在研究电热的功率与电阻关系的实验中，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较，而我们通过转换为让煤油吸热，观察煤油温度变化情况，从而推导出哪个电阻放热多。

在高师物理实验中，利用软细绳测量地图上铁路线上的长度、刻度尺和三角板配合测量硬币的直径、圆锥的高等，都运用了转换法的思想。

2.4　类比法

类比法是一种科学的推理方法。可以用类比法将一些模糊的概念解释的简单明了，主要是通过一个比较熟悉的对象，去了解另外一个与之有相似特征的对象。

2.5　平衡摩擦法

在物理实验中，摩擦是不可避免的。我们可以通过平衡摩擦法来降低或消除摩擦带来的影响。

2.6　图象法

图象是一个数学概念，用来表示一个量随另一个量的变化关系，很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况，因此图象在物理中有着广泛的应用。在实验中，运用图象来处理实验数据，探究内在的物理规律，具有独特之处。

2.7　理想化方法

理想化方法是指在物理教学中通过想象建立模型和进行实验的一种科学方法。可分为理想化模型和理想化实验。理想化实验是一种科学的抽象方法。它既要以实验事实作基础，但又不能直接由实验得到结论。

3　结语

总之，在高师物理实验中，从实验设计、实验条件的控制到实验数据的处理各个环节都蕴含着许多科学方法，我们既不能视而不见忽视它，又不能唯方法讲方法，要时时做有心人，把握时机，把科学方法渗透到教学活动中，让学生领会这些科学方法，有利于培养学生良好的科学品质、创造性思维和探索能力，对提高学生科学素质和培养创造性精神具有十分重要的作用，只有教师充分认识到这一点，并在教学中有意识地对学生进行科学方法教育，将使学生受益终生。只有掌握了科学方法才能科学实验。

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作者简介：

肖永（1976-），男，江苏宿迁人，高级讲师，现在宿迁高等师范学校从事物理教学工作。