高中物理实验教学中学生科学研究素质的培养

物理学是自然科学中占有核心地位的一门基础学科，物理学的发展史是人类科学史的重要组成部分，因此物理教育直接关系到科学素质教育的质量、潜力和成败.高中学生正处在世界观和方法论形成的重要时期，高中物理教育的质量和导向直接影响学生看待和研究问题的方式方法，关系到研究型和创新型人才的培养和发展.

物理学更是一门以实验为基础的自然科学：物理学中，概念的形成、规律的发现、理论的建立，都有赖于实验，其正确性要不断地受到实验的检验.高中物理教学尤其是实验教学担负着为高校输送具有一定科学素养和创新精神优质生源的重任.

一、高中物理实验教学的意义及现状

当前，在应试教育的影响下，高中物理实验教学令人担忧，物理实验教学难以发挥它应有的作用.教师认为物理实验耗时太多，效果还不一定好，完全可以通过多讲多做几道实验题来替代做实验.如果做实验也只是应付了事.殊不知，这种重理论轻实验的教学方式早已和物理科学的形成和发展背道而驰.学生成为被动的接受者，以至于很少提出问题.大多数学生重结果而轻过程，为了得到期望的结果，甚至修改实验数据.没有养成实事求是的科学态度，没有学会解决问题的科学方法，学生的主体地位远没有得到重视.教师则忙于应考研究，对真正有价值的研究和探索缺乏动力，严重局限着教师知识结构扩展和各种素质的提高，更让学生在题海中失去了对复杂问题思考的动力和对科学研究的兴趣，严重影响高素质创新型后备力量的培养.

首先，物理实验教学有利于激发学生的学习兴趣.“兴趣是最好的老师”，同时也是一切有效学习的开始.实验教学作为与单纯的知识传授完全不同的教学模式，能够有效地激发学生的学习兴趣，引发学生的好奇心理.其次，在实验的前期准备环节，学生能够从目标定位、实验策划等过程中接受统筹安排、细节设计、搜集资料等能力的培养；在实验实施阶段能够培养学生实践操作能力，对于突发问题的应变能力以及将物理学知识在现实中的应用能力；在实验的总结阶段，学生则隐性地接受了总结归纳能力，对所出现问题的反思能力等.在参与物理实验的过程中，学生完全置身于物理的世界中，通过实验细节引发学生对于物理问题的思考，能够有效地激发学生的创造性思维同时培养学生各种理性的思维模式.

最后，一个成功的物理实验需要多人协同合作、共同完成，在合作的过程中能够有效地培养学生团结协作的意识.而在解决实验过程中遇到的问题的时候，有助于激发学生克服困难、坚持不懈的精神.

二、通过物理实验教学，培养学生科学研究素质

如何通过物理实验教学来培养学生的科学研究素质，是我们非常关注且重视的问题.我们认为高中物理实验教学应遵循物理科学的形成和发展的一般规律，深刻领会高中物理教材中有关实验编写的宗旨，让学生在科学研究的氛围中接受新知识，让学生经历科学认知过程，体会科学方法，树立科学的世界观.下面就对教材中实验的处理结合实际教学谈谈高中物理实验教学中如何培养学生科学研究的基本素质.

1.课堂演示实验教学，重在让学生了解和体验科学研究的过程

演示实验，在新课中有较多的出现，以教师实验为主，学生辅助参与.教师的实验过程中也要引领学生经历科学实验过程.科学研究一般程序大致分五个阶段：选择研究课题、研究设计阶段、搜集资料阶段、整理分析阶段、得出结果阶段.

如探究感应电流的产生条件的实验，研究课题就是探究感应电流的产生条件.研究设计过程就是向线圈和电流计组成的闭合回路和不闭合回路中插入或抽出条形磁铁，观察灵敏电流计指针是否发生偏转；模仿法拉第的实验，让小线圈通过滑动变阻器和开关连接到电源上，大线圈的两端连接到电流表上，把小线圈放到大线圈里，观察开关闭合和断开瞬间，开关闭合，滑动变阻器滑片不动或迅速移动时灵敏电流计指针是否发生偏转；如电流计指针偏转，说明有感应电流产生，如电流计指针不偏转，说明无感应电流产生.搜集资料即对实验现象详细记录到所设计的表格中.整理分析就是对记录到的实验现象进行合理地分析，找出不同过程中产生感应电流的共同特性.得出结果就是对整理分析中的得出共性的东西进行猜想归纳演绎，总结出只要通过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生.

2.学生实验教学，重在让学生独立完成科学研究的整个过程，旨在提高学生的动手能力和培养学生的求异思维

学生实验，是以教师辅导为辅，学生亲自动手参与为主的实验.这种实验学生不仅能亲自体验科学研究的过程，还能在实验过程中提高动手能力.在教学过程中对学生实验探究过程的每一个环节都要认真对待，严格要求.特别对如何探究的设计过程，学生动手实验取得实验数据过程，对实验数据的处理过程以及探究结论的得出过程进行及时指导和监督，不能走过场，草率了事.

要提高学生科学研究的能力，教师应在学生实验中对同一个研究课题，既要让学生熟悉教材中经典的探究设计，同时又要鼓励学生根据现有的物理知识，设计不同的探究方案，培养学生的求异思维，做到殊路同归.即不能拘泥于书本提出的方案，要拓展学生的思维的广度和深度，从不同的角度来探究同一个问题.如探究碰撞前后的不变量问题时，人教版的教材中已经给出了三种参考案例，每个学生应对这三个案例的探究设计进行全面了解和掌握，而且要求每位同学对这三种案例都要亲自动手进行实验，搜集实验数据，通过对实验数据的处理来得出实验结论.同时对三种案例实验过程的相同点和不同点进行体会和总结.再如测定电阻的阻值时，除了书本上介绍的用万用表的欧姆挡测电阻和伏安法测电阻外，可以让学生自己设计出如等效替代法，电桥平衡法，半偏法等方法，然后进行实验，得出实验数据，进行误差分析，得出结论.通过对实验误差的分析，认识电流表和电压表的内阻或设计原理的欠缺对实验结果的影响，设计出更加合理可行的实验方案，提高实验的精度和效能.

3.课后小实验教学，激发学生兴趣，培养学生利用计算机技术处理实验数据的能力

课后小实验的趣味性很强，容易激发学生学习物理的兴趣，刺激学生动手做一做的欲望.教师应尽量创造条件，开放学校实验室，根据实验中所需的器材，去实验室搜集整理，如没有的器材可以和学生一起动手制作.对实验中用到的利用计算机处理实验数据，教师应对学生进行介绍和培训，然后放手让学生去做，让学生在实验中寻找乐趣，同时也增强了学生利用计算机处理数据的能力，为今后的科学研究工作打下良好的基础.如人教版必修一中用计算机绘制v-t图象，借助WPS表格软件输入实验数据可以迅速、准确地根据表中的数据作出v-t图象，甚至能够写出图象的函数表达式.在用传感器探究作用力与反作用力的关系时，把传感器和计算机相连，可以把受力大小随时间变化的情况在计算机屏幕上显示出来.这种实验不仅可以开拓学生的思路，提高学生探究设计的能力，同时在对实验数据处理上，提高了利用计算机解决问题的能力，既能对实验数据处理有形象的描述，又大大提高了效率.

4.在物理实验教学中开展课题研究活动，培养学生自己发现问题、综合分析问题和解决问题的能力

物理教师对学生一个学期或一个寒暑假提出一个课题研究的要求，让学生在学习之余进行研究，拓宽学生的眼界，让学生置身自然和社会大课堂，使学生更好地融入社会，深入实践中去.学生可以对教材中的课题进行研究，也可以由教师结合学生的知识储备提出一些新的研究课题，让学生根据自身情况和兴趣爱好进行选择，也可以由学生自己提出一些课题.教师对学生研究的课题的全程要进行跟踪指导和督查，在学期初或学期末对学生研究的课题进行结题，向全体学生展示，让大家分享.对学生中出现的优秀研究课题，进行总结和表扬，让学生具有一定的荣誉感，更好地激发学生科学研究的潜能.

5.在物理实验教学中适当开展科技小发明和小创造活动，培养学生的创造性思维和创新能力

让学生在实际生活中发现问题，作出假设和猜想，设计解决问题的方案，通过不断地论证、实验和制作，最终制造出解决问题的小作品.教师可以指导学生完成作品，并帮助学生参与小发明小创造的等级评比，甚至对有开发利用价值的作品申请专利.

三、结语

高中物理实验教学应紧扣教材，但不拘泥于教材，通过物理实验让学生感受到物理学的无穷魅力，了解和体验科学研究的过程，激发学生科学研究的兴趣，提高学生科学思维的品质，培养学生科学研究的素养.