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物理学是一门以实验为基础的科学。实验教学是物理教学中极为重要的组成部分,是实施素质教育的有效形式,不仅能够为学生提供学习的感性材料、验证物理定律,而且能够提供科学的思维方法,加深对基本知识的认识程度,激发学生的求知欲,培养学生的探索能力。实验教学的任务不仅能帮助学生形成概念理解和掌握知识思路,更能培养学生的观察、思维等能力,养成实事求是、严肃认真的科学态度和意志坚定、目标明确的良好个人品质。许多新教学方法和经验的创造都离不开加强实验在整个学习过程中的作用。因为,不论从物理学的特点还是从教育学的观点来讲,实验活动在“实践——理论——实践”这一永不休止的对自然界规律的认识链条中起着不可替代的基础作用。
中学时期是青少年准备跨入科学与技术大门的启蒙阶段。因此,中学物理教学必须考虑学生的年龄特征与心理特点,要特别注意引导他们从认识的感性阶段向理性阶段过渡,善于从具体事物中启发他们认识五光十色的物质世界,培养起观察与探索的兴趣与能力。这里,实验教学再一次显露了它的特殊意义。
总之,从中学物理教学的目的与任务、物理学的特点和学生的年龄特征这三个方面综合来看,实验确实应该成为整个中学物理教学的坚实基础。
一、实验能激发学生学习的兴趣
兴趣是产生动机的重要条件。学生对物理学发生了兴趣,就会积极主动地学习,教学就能达到事半功倍的效果,它将极大地吸引学生注意,激发他们的兴趣和求知欲,这在中学物理教学中具有特殊的意义。
学生学习兴趣的培养应贯穿于各个教学阶段,尤其是在学习物理的启蒙阶段培养起来的兴趣,在学生整个学习过程中将有很大的推动作用。例如:初中物理第一节“绪言”课,可以让学生观察一些演示实验,动手操作简单的仪器,就会在学主眼前揭开一个崭新的世界。许多新奇的问题将激发他们强烈的求知欲。在以后的学习中,教师还要经常运用实验,善于因势利导,使学生一时的好奇心逐渐转化为探求科学知识的持久兴趣和饱满热情,即由直接兴趣发展到间接兴趣。不少科学家,当他们做出较大贡献闻名于世的时候,往往记忆犹新地品味那些将他们引入探索奥妙之门的生动实验,感激启蒙园丁的辛勤培育。可见,兴趣对于一个人的成才起着何等重要的作用。
二、实验教学能促进学生有效地掌握物理基础知识
物理实验能够创造没有干扰的物理环境,使物理学家更好地发现和认识物理规律的特点,因此它也同样能创造适合于教学活动的物理环境,供学生以最有效的方式迅速掌握前人已认识到的真理。学生在这种实验环境中,在教师启发下,通过观察、认识、思维活动建立概念、总结规律,并把理论知识运用于实践。对于中学生来说,这可以加强对基本知识比较深入的、牢固的掌握和初步的运用。在中学物理实验教学过程中,学生处于主体地位,只要组织得当,培养自学能力,就会为今后系统地学习现代科学或生产技能等打下必要的基础。
三、实验教学有助于促使学生手脑并用
实验是手脑并用的实践活动。中学生通过理解实验原理、操作实验仪器、观察实验现象和分析实验结果等活动,使观察能力、思维能力、操作能力等都得到初步的锻炼。在实验过程中,为了进行正确的思维活动,学生必须认真地观察,又必须有思维的指导。同样,为了合理地动手操作,也必须有思维的指导,而在思维指导下熟练的操作往往是创造能力得以产生的基础。在实验教学中要特别强调动手能力的训练,但绝不能把实验仅仅看作是单纯的技术训练和操作练习。我们必须从实践与思维、动手与动脑的相互联系中来认识实验对培养技能和发展创造力的作用。
四、实验教学有助于培养学生掌握科学方法
1、教师要有意识地交给学生打开知识宝库的钥匙
实验是一种基本的科学方法。因此,在实验教学中,教师要启发学生从接触物理科学开始,较快地理解和熟悉实验这一基本科学方法,让学生主动地探求物理规律、学习研究方法。为此,我们必须研究教学实验与科学实验的共同点,以便研究如何对学生系统地进行科学训练。一般说来,教学实验与科学实验中的基本方法大致分为以下三类:
⑴实验归纳法;这是一种由个别到一般的认识方法。物理学家常常根据研究的目的,人为地控制条件,从大量的实验事实中找出普遍特征,形成规律。例如:光的反射定律、光的折射规律等,都是从大量的实验中归纳出来的。
实验归纳法也是物理教学中常用的实验方法。例如:在课堂教学中,为了使学生掌握一般物体热胀冷缩的性质,就需要分别演示固体、液体、气体膨胀实验,然后才能归纳出结论。又如:在欧姆定律的教学中,需要通过分组实验,采用控制变量的方法,分别测出电流强度与电压的关系和电流强度与电阻的关系,然后才能归纳出欧姆定律的表达式。
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。这种实验人们常称为探索性实验,是中学物理教学中最常见的实验方法。
⑵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(即演绎法)。物理学家们常常在己知的物理推论或者哲学思想的基础上,经过推理,作出假设和预言,通过实验检验它的真理性,最后肯定或否定论断,得出可靠的结论。例如:电磁理论的建立、中子的发现、相对论的成功,都是通过实验验证法,最后得到肯定的。物理实验教学中也常用实验验证法。旧教育思想往往忽视教学实验在研究方法上的意义。有时,为了设备安排上的方便,脱离课堂教学的过程过远,学生分组的实验成为无的放矢。实验目的不明确,就会使这种实验可有可无。
⑶理想实验的方法;理想实验是人们头脑中想象的实验,是一种思维活动,是在已有实践的基础上,经过推论、判断得出理想条件下的物理规律的方法。在中学物理教学中,也需要借助这种研究方法,帮助学生建立概念和认识规律。例如:建立即时速度概念,只能在测定有限的平均速度的基础上,推论到位移趋于零时平均速度的极限。运用这种理想化方法,可以发展学生的想象能力和逻辑推理能力,具有不可忽视的科学与教学意义。
2、教师还应重学生的思维能力的培养
学生对自然界的事物怀有好奇心,对还不懂的现象总喜欢问几个为什么。教师应该爱护学生的这种精神,可以和学生一起设计实验,组织他们观察现象,引导他们积极思考。课外实验,培养学生的创造性思维能力。学生的课外实验(包括小制作),主要是以扩展知识面、发展创造力为主要目的。学生在课外实验中,不可能一帆风顺。教师要适当引导,不使他们过多地碰壁。但是,教师也不可包办代替,要让学生经受挫折,从中总结经验教训,不断改进实验,发挥学生的创造性,从而获得成功。这样,将会增加学生学习的乐趣并得到更多锻炼。
中学时期是青少年准备跨入科学与技术大门的启蒙阶段。因此,中学物理教学必须考虑学生的年龄特征与心理特点,要特别注意引导他们从认识的感性阶段向理性阶段过渡,善于从具体事物中启发他们认识五光十色的物质世界,培养起观察与探索的兴趣与能力。这里,实验教学再一次显露了它的特殊意义。
总之,从中学物理教学的目的与任务、物理学的特点和学生的年龄特征这三个方面综合来看,实验确实应该成为整个中学物理教学的坚实基础。
一、实验能激发学生学习的兴趣
兴趣是产生动机的重要条件。学生对物理学发生了兴趣,就会积极主动地学习,教学就能达到事半功倍的效果,它将极大地吸引学生注意,激发他们的兴趣和求知欲,这在中学物理教学中具有特殊的意义。
学生学习兴趣的培养应贯穿于各个教学阶段,尤其是在学习物理的启蒙阶段培养起来的兴趣,在学生整个学习过程中将有很大的推动作用。例如:初中物理第一节“绪言”课,可以让学生观察一些演示实验,动手操作简单的仪器,就会在学主眼前揭开一个崭新的世界。许多新奇的问题将激发他们强烈的求知欲。在以后的学习中,教师还要经常运用实验,善于因势利导,使学生一时的好奇心逐渐转化为探求科学知识的持久兴趣和饱满热情,即由直接兴趣发展到间接兴趣。不少科学家,当他们做出较大贡献闻名于世的时候,往往记忆犹新地品味那些将他们引入探索奥妙之门的生动实验,感激启蒙园丁的辛勤培育。可见,兴趣对于一个人的成才起着何等重要的作用。
二、实验教学能促进学生有效地掌握物理基础知识
物理实验能够创造没有干扰的物理环境,使物理学家更好地发现和认识物理规律的特点,因此它也同样能创造适合于教学活动的物理环境,供学生以最有效的方式迅速掌握前人已认识到的真理。学生在这种实验环境中,在教师启发下,通过观察、认识、思维活动建立概念、总结规律,并把理论知识运用于实践。对于中学生来说,这可以加强对基本知识比较深入的、牢固的掌握和初步的运用。在中学物理实验教学过程中,学生处于主体地位,只要组织得当,培养自学能力,就会为今后系统地学习现代科学或生产技能等打下必要的基础。
三、实验教学有助于促使学生手脑并用
实验是手脑并用的实践活动。中学生通过理解实验原理、操作实验仪器、观察实验现象和分析实验结果等活动,使观察能力、思维能力、操作能力等都得到初步的锻炼。在实验过程中,为了进行正确的思维活动,学生必须认真地观察,又必须有思维的指导。同样,为了合理地动手操作,也必须有思维的指导,而在思维指导下熟练的操作往往是创造能力得以产生的基础。在实验教学中要特别强调动手能力的训练,但绝不能把实验仅仅看作是单纯的技术训练和操作练习。我们必须从实践与思维、动手与动脑的相互联系中来认识实验对培养技能和发展创造力的作用。
四、实验教学有助于培养学生掌握科学方法
1、教师要有意识地交给学生打开知识宝库的钥匙
实验是一种基本的科学方法。因此,在实验教学中,教师要启发学生从接触物理科学开始,较快地理解和熟悉实验这一基本科学方法,让学生主动地探求物理规律、学习研究方法。为此,我们必须研究教学实验与科学实验的共同点,以便研究如何对学生系统地进行科学训练。一般说来,教学实验与科学实验中的基本方法大致分为以下三类:
⑴实验归纳法;这是一种由个别到一般的认识方法。物理学家常常根据研究的目的,人为地控制条件,从大量的实验事实中找出普遍特征,形成规律。例如:光的反射定律、光的折射规律等,都是从大量的实验中归纳出来的。
实验归纳法也是物理教学中常用的实验方法。例如:在课堂教学中,为了使学生掌握一般物体热胀冷缩的性质,就需要分别演示固体、液体、气体膨胀实验,然后才能归纳出结论。又如:在欧姆定律的教学中,需要通过分组实验,采用控制变量的方法,分别测出电流强度与电压的关系和电流强度与电阻的关系,然后才能归纳出欧姆定律的表达式。
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。这种实验人们常称为探索性实验,是中学物理教学中最常见的实验方法。
⑵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(即演绎法)。物理学家们常常在己知的物理推论或者哲学思想的基础上,经过推理,作出假设和预言,通过实验检验它的真理性,最后肯定或否定论断,得出可靠的结论。例如:电磁理论的建立、中子的发现、相对论的成功,都是通过实验验证法,最后得到肯定的。物理实验教学中也常用实验验证法。旧教育思想往往忽视教学实验在研究方法上的意义。有时,为了设备安排上的方便,脱离课堂教学的过程过远,学生分组的实验成为无的放矢。实验目的不明确,就会使这种实验可有可无。
⑶理想实验的方法;理想实验是人们头脑中想象的实验,是一种思维活动,是在已有实践的基础上,经过推论、判断得出理想条件下的物理规律的方法。在中学物理教学中,也需要借助这种研究方法,帮助学生建立概念和认识规律。例如:建立即时速度概念,只能在测定有限的平均速度的基础上,推论到位移趋于零时平均速度的极限。运用这种理想化方法,可以发展学生的想象能力和逻辑推理能力,具有不可忽视的科学与教学意义。
2、教师还应重学生的思维能力的培养
学生对自然界的事物怀有好奇心,对还不懂的现象总喜欢问几个为什么。教师应该爱护学生的这种精神,可以和学生一起设计实验,组织他们观察现象,引导他们积极思考。课外实验,培养学生的创造性思维能力。学生的课外实验(包括小制作),主要是以扩展知识面、发展创造力为主要目的。学生在课外实验中,不可能一帆风顺。教师要适当引导,不使他们过多地碰壁。但是,教师也不可包办代替,要让学生经受挫折,从中总结经验教训,不断改进实验,发挥学生的创造性,从而获得成功。这样,将会增加学生学习的乐趣并得到更多锻炼。