谈物理教学实验在物理教学中的地位和作用

物理是一门以实验为基础的自然科学，清晰、生动和神奇的物理实验现象对激发学生学习兴

趣、创设科学探究情景，具有其他教学手段无法替代的功能。教师应当积极开发和充分利用

课内外资源，加强物理实验教学，以促进学生学习方式的转变，激发学生科学探究的欲望，

培养学生的科学素养。

1　物理教学实验与科学实验的异同

在物理教学中做的物理实验是教学实验。它与物理学家进行科学研究而做的物理实验——科

学实验既有联系又有区别。科学实验的特点有：(1)实验条件可以严格控制；(2)实验可以

重复；(3)需要借助各种仪器；(4)可以在特殊条件下或特殊环境中进行。

教学实验和科学实验在本质上有许多共同之处。教学实验是有选择地把一部分研究或探索物

理现象和规律的实验和事实，在集中的时间内显现给学生、教给学生。在这一活动中，学生

的学习过程与物理学家的探索过程有相似之处，因此教学实验对学生的认识活动所起的作用

与科学实验是相似的。但两者在实验的目的、内容和形式上又不尽相同。

首先，从实验的目的来看，科学实验是为了发现新现象、探究新规律；教学实验是为了帮助

学生掌握知识和学习方法，培养能力，提高素养。

其次，从实验的内容来看，科学实验的内容由需要探索的新问题而定；教学实验的内容需要

按一定的教学目的设计，并根据教学实际的需要安排。科学实验的内容对科学家来说是新的

，一般是未知的，而教学实验的内容一般是比较成熟的，但对学生来说是新的。学生在教师

的指导下探索、实验，既可享受到探索、发现的乐趣，又可少走历史弯路。

再次，从实验的形式上看，科学实验的一般形式是通过实验的形式和观察现象，测量和记录

数据，计算和分析结果，最后总结出物理规律，最终能否得到需要的结论是未知的。教学实

验无论是教师演示，还是学生实验，都有肯定的结果，且较易得到结论。

本文就物理的教学实验在物理教学中的地位和作用谈谈自己在教学的体会。

2　物理实验在物理教学中的地位

2.1　实验是物理教学的重要基础

实验是物理学的基础。在物理教学中运用实验的目的主要在于给学生学习物理创造一个良好

的环境，使学生能主动地获取物理知识和发展能力，促进学生科学品质和世界观的形成；同

时，通过学生的观察实验，使学生掌握实验的基础知识和基本方法，培养他们的实验技能和

能力。中学物理教学必须以实验为基础，这是由实验本身的特点及其在物理教学中的作用所

决定的。

2.2　实验是物理教学的重要内容

把物理实验作为物理教学的重要内容可以从三个方面来认识。

(1)物理实验本身就是物理学的不可分割的重要内容。物理学的任何一部分内容(包括物理

量、定律、理论)的结构及其发展都可以分解为三种因素：实验(事实)、物理思想(逻辑

、方法论等)和数学(表述形式或计量公式)。可见，实验内容本身就是教师要教、学生应

该学的重要内容。

(2)实验教学是物理教学的重要组成部分。实验是物理概念、规律教学中必不可少的基础。

离开了实验的物理教学只能是“空中楼阁”，

即使照本宣读、在黑板上做实验，也不过是“纸上谈兵”，而且会把本来生动的、丰富的物

理知识变成一堆枯燥难懂的材料，不利于激发学生的学习兴趣、调动学习的积极性。

(3)实验是培养学生实验能力(特别是操作能力)的保证。从教师的演示、示范和学生自己

的动手操作中，学生可以从中学到实验的基本知识、基本技术和基本方法，可以发展能力，

培养良好的实验素质。这是实验的任务也是教学的任务。由此可见，不做实验的物理教学是

没有完成教学任务的教学，不做实验的教师是不负责任的教师，不具备实验条件的学校是不

合格的学校。

2.3　实验是物理教学的重要方法

(1)实验是物理学研究的重要方法。

实验(研究)方法是人们根据研究的具体目的，利用一定的仪器设备，人为地制造、控制或

模拟自然现象，使某些现象反复再现以便让人们反复进行观察研究的一种方法。

实验方法的优点是能将复杂的条件进行简化和纯化，借助仪器设备，突出研究对象的主要因

素，排除次要的非本质因素，创造一个恰当的实验环境，使需要认识的某种性质或关系以比

较纯粹的形态表现出来，以便人们能比较容易比较精确地发现规律。

(2)实验是教师教物理、学生学物理的重要方法。通过观察与实验，使学生知道科学家探索

发现物理规律的过程，培养和提高学生的观察能力和逻辑思维能力，培养学生的实验动手能

力和创造能力，帮助学生掌握科学的学习方法。要做到这一切，离开了实验，不让学生亲自

动手实践是不可能的。要让学生像物理学家那样去探索物理世界的秘密，就应该让学生像物

理学家那样，主要靠观察、实验和思考去探索、去学习，把实验当作物理教学的一种重要方

法。

2.4　实验是物理教学的重要手段

好的教学方法需要通过适当的教学手段才能发挥它应有的作用。实验，直观具体、形象生动

；实验教学，从感性到理性、从具体到抽象、从简单到复杂适合学生的心身特点，符合学生

的认识规律。实践证明，在教学中运用实验手段，能取得很好的教学效果。实验是物理学中

必不可少的重要手段。

3　物理实验在物理教学中的作用

实验在物理教学中的地位和实验本身的特点，决定了它在物理教学中能起重要的作用。

3.1　培养学生的兴趣和激发学生的求知欲

实验对培养学生学习物理的兴趣很重要，这主要有两个原因。

(1)实验具有真实、直观、形象和生动的特点，易于激起学生兴趣。

对于中学生(特别是初中学生)，物理实验有很强的吸引力，极易唤起他们的直接兴趣。中

学生天生好奇、好动。让他们观察生动有趣的实验，他们的注意力会高度集中。新奇的实验

现象常常出乎他们意料之外，使他们兴趣盎然。

(2)实验是一种有目的性的操作行为。

学生观察实验，自然也会产生自己动动手的欲望。设法让学生多动手做实验(边学边实验、

分组实验、课外实验)，不仅可以满足学生操作的愿望，更重要的是可以让学生不断体会和

尝到“发现”和“克服困难解决问题获得成功”后的喜悦，从而提高兴趣、增强信心、增强

学习的欲望，进而转化为一种热爱科学的素质和志向。

“热爱是最好的老师。”只有有了学习的兴趣，才谈得上学习的积极性、主动性和创造性。

正因为上述两个原因，所以教师不仅需要自己多做实验，而且要设法让学生多做实验；不仅

要注意选择能说明教学中需要说明问题的实验，而且要尽可能使所选的实验能激发学生的兴

趣。

3.2　创设学生有效掌握知识的学习环境

我们知道，许多物理概念和规律都是从大量的具体事例中抽象出来的。在教学中，必须重视

感性认识。使学生通过对物理现象、过程获得必要的感性认识，是形成概念、掌握规律的基

础。这种感性认识可以来源于学生的生活，也可以来源于实验提供的物理事实。从生活中得

到的感性材料通常来自复杂的运动形态，本质的、非本质的因素通常交融在一起，仅仅通过

这种途径来使学生建立概念、认识规律有时会遇到很大的困难。而实验则可以提供精心选择

的、经过简化和纯化了的感性材料，它能使学生对物理事实获得明确、具体的认识。

与生活实例相比，实验有下面一些特点。

(1)实验具有典型性。实验能创造一个确实的、排除了干扰的环境，它对产生各种现象的条

件进行了严格、精密的控制，排除了次要因素的影响，突出了现象的本质和规律。

(2)实验具有重复性。实验能在相同的条件下进行多次的反复，以供学生反复观察。

(3)实验具有趣味性。实验能充分运用学生的各种感官，激发学生的学习兴趣，让学生在心

情舒畅的状态下自觉主动地学习。

(4)实验具有定性和定量研究的全面性。实验不仅能观察现象的全过程，进行定性研究，还

能测量有关数据，计算各量之间的数值关系，进行定量研究。“我听了，忘记了；我看了，

记住了；我做了，理解了。”这是对实验与

掌握知识的关系的通俗概括。因此，让学生进入实验环境，在教师的引导下，通过观察、实

验、操作、游戏等亲身实践体验，主动去探索新知识、获取新知识，是使学生牢固地掌握知

识的有效途径；同时，也是教师突破教学重点难点，完成教学任务，提高教学质量的重要保

证。

3.3　训练学生的科学方法

实验能够创造最确实、最少受干扰，并保证过程以其纯粹形态进行的物理环境。它创造了理

论密切联系实际的学习过程。在这个过程中蕴藏着极其活泼的因素。它不仅能活化学生学到

的物理知识，而且能引导学生像科学家那样去观察周围的事物，用实验手段去验证事物的属

性，发现事物的变化、联系和规律，让学生从中学习科学的研究方法，掌握科学的学习方法

。实验是对学生进行创造意识训练和科学方法训练的有效途径。而实验本身就是一种基本的

科学(研究)方法。一般来说，物理实验的基本方法有四类，学生通过物理实验，能使这些

科学方法得到训练。

(1)实验归纳法。这是一种由个别到一般的研究方法。也就是根据研究目的人为地控制条

件，从大量的实验现

象中寻找其普遍特征，进而概括出规律的方法。例如，伽利略18岁时在教堂烛架摆动的启发

下，研究了单摆运动，归纳概括出了单摆运动的等时性。就是采用了这样的方法。

实验归纳法的特点是：实验在前、结论在后；实验就是探索规律的主要手段。这种实验常称

为探索性实验。这是中学物理教学中最常见的实验方法。

(2)实验验证法。

这是一种推理、判断在前，实验验证在后的研究方法。也就是在已知的物理理论和实践的基

础上，或是在出现了与已知理论根本冲突的物理事实时，经过推理、做出假设和预言，并通

过实验来检验其真理性，最后肯定或否定论断，从而得出可靠的结论。例如，麦克斯韦在总

结了从库仑、安培到法拉第等人的电磁学说全部成就的基础上，提出了“涡旋电场”和“位

移电流”的假设，并由此预言了电磁波的存在。1887～1889年，赫兹的振荡器实验证实了电

磁

波

的存在，并证明了电磁波和光波的共同性质，把光波和电磁波统一了起来。从此，麦克斯韦

的电磁学说便成了电磁理论的基石。

实验验证法往往与想象、推理、判断等思维形式结合在一起构成所谓“演绎”的科学方法。

它

是人的认识能力的创造性表现。这种能力能促使科学家超前于实验而推动科学的发展。在这

里，物理实验既能鼓励科学家们大胆设想、勇于创新的精神，发展其预见能力；又能无情地

否定那些谬误，防止科学家走上歧途(对于学生也是如此)。因此，验证性实验仍然可以说

是科学发展的动力之一。探索性实验与验证性实验是两种类型的研究方法，教学中运用得当

，都具有启迪思维、探索真理的作用。

(3)真实实验与理想实验相结合的方法。

真实实验是人们能够实际进行的实验活动。理想实验是人们在头脑中塑造的一种理想过程，

是逻辑推理的一种方法和形式。理想实验和真实实验有着相似的特征和目的，就是将研究的

对象加以“纯化”，以便在最少受干扰和影响的条件下，概括出所研究对象的特性和本质。

所

谓真实实验与理想实验相结合的方法，就是在有限的实践基础上，经过推论、判断，得出理

想条件下的物理规律的方法。例如，伽利略建立惯性定律时设计的理想斜面实验、爱因斯坦

建立狭义相对论时设计的关于同时性的相对性实验，等等，都是理想实验。

真实实验是具体的实践活动，可以作为检验物理真理的标准，而理想实验不但不能作为检验

真理的标准，而且它本身得出的结论还要由真实实验来判断正确与否。因此，理想实验要依

赖于真实实验。另外，真实实验的纯化是相对的，无论在什么条件下都不能创造出绝对纯的

环境，总要受到外来干扰的影响，因此真实实验总是具有误差。而理想实验的纯化是绝对的

，它想纯化到哪个程度就能纯化到那个程度，且不会产生误差。特别是真实实验要受到当时

科学技术水平的制约，而理想实验则可以超越当时的科学技术水平而充分发挥人的思维能力

，比真实实验更抽象、更概括、更深刻。因此，理想实验又高于真实实验，它能通过直觉更

深刻地反映物理现象的本质，揭示出事物间的内在联系，它是人们认识能力高度发展的体现

，在推动物理学发展的过程中起着重要的作用。

在中学物理教学中也需要借助这种研究方法，以帮助学生建立概念和认识规律。例如，在测

定有限次平均速度的基础上，推论到位移趋于零时平均速度的极限，从而建立即时速度的概

念。运用这种理想化方法，可以发展学生的想象力和逻辑推理能力。

(4)追溯机遇的方法。

由于偶然因素，物理实验有时会出现实验者并未意料到的、有重要科学价值的新现象，这就

是机遇。由于已知的物理理论不容易解释这种新现象，所以，机遇常常预示着物理理论的新

发展，是新理论的先兆。追溯机遇的方法，关键在于凭借丰富的知识积累和敏锐的洞察力及

时抓住预定实验目标之外而常被人们看上去微不足道的偶然目标，追根溯源以获得科学上的

重大突破。例如，奥斯特在一次偶然的机会中发现了通电导线使附近小磁针发生偏转的现象

；伦琴在一次偶然的机会中发现了X射线，都可以作为这种方法的实例。

3.4　培养学生的各种能力

首先，实验能培养实验能力。实验能力是不能仅依靠教师的讲解来传授的，而必须在相应的

实践活动中才能得到发展，只有通过实验才能培养实验能力。除此之外，通过实验还可以培

养学生的想象能力、思维能力等。例如，在进行观察与实验中，需要用精细敏锐的感知和观

察力，去及时捕获一些重要现象，从而培养了观察能力；通过设计实验、分析结果等能锻炼

和培养想象能力和分析能力；在研究原因、结果和形成概念的过程中，要进行概括、抽象的

逻辑思维和辩证思维，通过分析、比较、判断、推理等能培养逻辑思维能力(归纳能力、分

析能力等)；通过想象、假设能锻炼和发展想象能力、创造能力；在实际操作和汇报实验结

果的过程中，还能培养组织能力、表达能力等等。

3.5　培养学生良好的科学素质

有人认为，素质主要由三个方面的因素构成：知识因素和智能因素和非智力因素。实验除了

对知识的掌握、智能的提高有明显的作用之外，对非智力因素的培养也有显著的作用。实验

不仅能培养学生实事求是的科学态度、严谨细致的工作作风和坚忍不拔的意志品质，而且能

有助于学生形成正确的观点观念、优秀的道德品质，培养高尚的思想情操和浓厚的学习兴趣

。