重視試驗(yàn)思想方法,提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)

1、重視實(shí)驗(yàn)思想方法，提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì) 物理實(shí)驗(yàn)的思想方法不是指某個(gè)具體實(shí)驗(yàn)的測量過程 和方式，而是科學(xué)思維方法在物理實(shí)驗(yàn)中的具體體現(xiàn)，比如 比較法、放大法、模擬法、補(bǔ)償法和變量控制法，等等，它 們不僅是物理實(shí)驗(yàn)的基本方法，也是其他學(xué)科進(jìn)行科學(xué)研究 的基礎(chǔ)和方法。 物理實(shí)驗(yàn)思想方法的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力 和科學(xué)素質(zhì)起著不可或缺的作用，并且，學(xué)習(xí)、掌握這些實(shí) 驗(yàn)思想方法的過程也是科學(xué)素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ粩喾e累和提 高的過程。因此，在教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)于利用物理實(shí)驗(yàn)的思想 方法培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)的重要作用應(yīng)該給以足夠的重視。 但是，現(xiàn)實(shí)的情況卻不盡如人意。比如，在教材方面，許多 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材

2、中對(duì)基本實(shí)驗(yàn)方法涉及很少；在教師方 面，一些教師在講解時(shí)，把實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理當(dāng)作 重點(diǎn)，重技能，輕方法；許多學(xué)生在寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，將主要 精力都放在數(shù)據(jù)處理方面，而很少思考這個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了哪些 基本的實(shí)驗(yàn)方法。很多學(xué)生修完物理實(shí)驗(yàn)課后，對(duì)基本的實(shí) 驗(yàn)方法沒有什么認(rèn)識(shí)，或者一無所知。針對(duì)這一問題，筆者 進(jìn)行了深入的探討，提出了解決的途徑。1 教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，高度重視實(shí)驗(yàn)思想方法的教育 傳統(tǒng)的應(yīng)試教育，往往注重知識(shí)的傳授，而忽視物理學(xué)原理 中所蘊(yùn)涵的十分精彩的物理思想和科學(xué)研究方法的教育。在 傳統(tǒng)教學(xué)觀念中，培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能就是讓學(xué)生會(huì)操 作，物理實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為是一種實(shí)踐性較強(qiáng)而理論思

3、維要求較低 的活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)課上只要求學(xué)生動(dòng)手測量出數(shù)據(jù)、完成實(shí)驗(yàn)報(bào) 告就算萬事大吉了。但這種認(rèn)識(shí)是很不全面的，是不符合素 質(zhì)教育要求的。因?yàn)榭茖W(xué)方法的教育比知識(shí)本身更重要，學(xué) 習(xí)、掌握這些實(shí)驗(yàn)思想方法的過程是人類認(rèn)識(shí)事物由感性認(rèn) 識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的發(fā)展過程，物理實(shí)驗(yàn)中的思想方法對(duì)學(xué)生科 學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)起著重要的作用，對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的研究 方法的教育將使學(xué)生受益終身。例如，控制變量法能培養(yǎng)學(xué) 生初步的分析問題和研究問題的能力，轉(zhuǎn)換法有利于培養(yǎng)學(xué) 生思維的靈活性，替代法有利于培養(yǎng)學(xué)生思維的變通性，模 擬法有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)想象力。素質(zhì)教育的核心是創(chuàng)新 教育，如果沒有基本思想方法的支撐，創(chuàng)新就是無源之

4、水、 無本之木。素質(zhì)教育的要求是不僅讓學(xué)生知道怎么做，更重 要的是讓學(xué)生知道為什么要這么做?！笆谌唆~，不如授人 漁”就是用形象樸素的語言講明白了這個(gè)道理。2 教師在教學(xué)實(shí)踐中要遵循循序漸進(jìn)、持之以恒的原則 物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)教育階段首先接觸到的實(shí)踐課程， 他們在進(jìn)人大學(xué)以前，雖然做過了大量的物理題目，其中也 包括一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)題目，但仍然對(duì)完整的、系統(tǒng)的科學(xué)實(shí) 驗(yàn)了解甚少。因此，教師要充分利用緒論課的機(jī)會(huì)，對(duì)學(xué)生 集中講授物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)和基本的思想方法，以激發(fā)學(xué) 生的學(xué)習(xí)興趣。教師要深入淺出地說明有哪幾類基本的實(shí)驗(yàn) 思想方法，比較法、放大法、模擬法、補(bǔ)償法、零點(diǎn)法、平 衡法等等到底是什

5、么，各自有哪些具體的例子。要使學(xué)生對(duì) 物理實(shí)驗(yàn)的思想方法體系有初步的了解和認(rèn)識(shí)。要通過具體 的例子引起學(xué)生的興趣，尤其要注意多采用學(xué)生在中學(xué)里就 非常熟悉的例子，從易到難，便于他們理解。比如，講到放大法時(shí)，可先舉游標(biāo)卡尺和螺旋測微器，指出 這是放大法中的機(jī)械放大法；再舉光學(xué)顯微鏡，指出這是利 用透鏡或透鏡組的放大作用的光學(xué)儀器，是光學(xué)放大法的一 種；最后指出光學(xué)放大法還有光杠桿鏡尺法，在金屬材料的 楊氏模量實(shí)驗(yàn)中將會(huì)深入學(xué)習(xí)。緒論課的目的是讓學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的基本思想方法有初步 的認(rèn)識(shí)，故內(nèi)容要少而精，恰到好處，切忌空談科學(xué)思想和 科學(xué)方法，使學(xué)生感覺枯燥無味。教師要通過精彩的講解和 融洽的課堂

6、氣氛激發(fā)學(xué)生探索物理實(shí)驗(yàn)奧秘的興趣。而進(jìn)一 步深入的理解和掌握這些物理實(shí)驗(yàn)思想則要貫穿在以后的 每堂課中。在具體的每次實(shí)驗(yàn)課上，教師要啟發(fā)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)中用到的 基本方法和思想，尤其是典型的方法要當(dāng)作重點(diǎn)講明講透。 例如在金屬材料的楊氏模量實(shí)驗(yàn)中，對(duì)光杠桿鏡尺法的原理 一定要花時(shí)間講明白。在電位差計(jì)實(shí)驗(yàn)中，使學(xué)生理解補(bǔ)償 法。在電橋?qū)嶒?yàn)中，使學(xué)生理解比較法。另外，許多實(shí)驗(yàn)中 都體現(xiàn)著控制變量法，教師要適當(dāng)?shù)赜枰砸龑?dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生邏 輯推理、歸納總結(jié)的能力。通過一個(gè)個(gè)鮮活的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生 認(rèn)識(shí)到這些基本的實(shí)驗(yàn)思想方法并不是截然分開的，而是相 互滲透、聯(lián)系使用的，一個(gè)具體的物理實(shí)驗(yàn)，往往是幾個(gè)方 法綜合運(yùn)

7、用的智慧結(jié)晶。通過一次次實(shí)驗(yàn)課，使學(xué)生感受到 物理實(shí)驗(yàn)思想方法的存在和魅力。基本的實(shí)驗(yàn)思想方法，是 支起物理實(shí)驗(yàn)大廈的基石，也是學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新的起點(diǎn)。3 既要回顧歷史，又要面向未來 物理實(shí)驗(yàn)的思想方法凝聚了許多科學(xué)家和實(shí)驗(yàn)工作者的巧 妙構(gòu)思，是一代人甚至幾代人智慧的結(jié)晶。教師要對(duì)學(xué)生介 紹物理學(xué)史上有著重要地位的實(shí)驗(yàn)及其設(shè)計(jì)思想，這些實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)之巧妙神奇令人贊嘆不已，這些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)涵的樸素 而深邃的思想，至今仍閃爍著光芒。例如庫侖得到庫侖定律 的扭秤和電擺實(shí)驗(yàn)，卡文迪許的萬有引力實(shí)驗(yàn)，法拉第的電 磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，邁克耳孫和莫雷的以太漂移實(shí)驗(yàn)。21 世紀(jì)是科技飛速發(fā)展的時(shí)代， 所以物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是被新

8、知 識(shí)、新技術(shù)不斷填充的開放體系。因此，教師還要適時(shí)地把 傳統(tǒng)的思想方法在現(xiàn)代科研和生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用情況介紹 給學(xué)生，使學(xué)生開闊視野，啟發(fā)思維。例如在當(dāng)今科研尖端 領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的掃描近場顯微鏡，對(duì)傳統(tǒng)的光學(xué)分辨極限產(chǎn) 生了革命性的突破，傳統(tǒng)的光學(xué)鏡頭被光學(xué)探針替代，可以 探測到樣品表面的納米光學(xué)信息，而它的基本原理就是光學(xué) 放大法。當(dāng)然，要在教學(xué)中做到溫故知新，對(duì)教師的素質(zhì)將 提出更高的要求。教師要不斷學(xué)習(xí)，始終關(guān)注科學(xué)的發(fā)展動(dòng) 向，緊跟科技進(jìn)步的腳步，不斷更新自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，使自 己的專業(yè)水平和業(yè)務(wù)能力達(dá)到一個(gè)更高的層次。偉大的教育 學(xué)家陶行知說過：“要想學(xué)生學(xué)好，必須先生學(xué)好。唯有學(xué) 而不

9、厭的先生才能教出學(xué)而不厭的學(xué)生”。教師只有具備了 扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和精湛的實(shí)驗(yàn)技能，才能在講課和指導(dǎo)學(xué)生 時(shí)做到游刃有余。但不管是回顧歷史還是面向未來，教師都 要根據(jù)課堂教學(xué)的實(shí)際情況和學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，靈活把握， 不能和教學(xué)內(nèi)容游離脫鉤，生搬硬套，增加學(xué)生負(fù)擔(dān)。4 在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，適當(dāng)增加物理實(shí)驗(yàn)思想方法的內(nèi)容 在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，都是數(shù)據(jù)處理“唱主角”，很少涉及 物理實(shí)驗(yàn)思想方法。學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的思想方法也很少去思 考。要改變這一局面，可在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，適當(dāng)增加物理實(shí)驗(yàn) 思想方法的內(nèi)容，并將其納入到最后實(shí)驗(yàn)的成績考核中。這 樣，才能引起學(xué)生的重視，注意平時(shí)思考、總結(jié)和積累。每 次實(shí)驗(yàn)后，教師要讓學(xué)

10、生把實(shí)驗(yàn)中有關(guān)實(shí)驗(yàn)方法的發(fā)現(xiàn)、領(lǐng) 悟、理解以及疑問都總結(jié)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的討論部分中。這是學(xué) 生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)的開始，將為他們以后做好設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)打 下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，學(xué)生的討論和總結(jié)也給教師提供了及 時(shí)的反饋信息，教師可以了解真實(shí)的教學(xué)效果，以便進(jìn)一步 改進(jìn)工作。5 指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用基本的思想方法，改進(jìn)原有實(shí)驗(yàn)和開設(shè)設(shè)計(jì) 性實(shí)驗(yàn)當(dāng)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的基本思想方法有了一定的認(rèn)識(shí)時(shí)，教師 就可以有目的地引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中運(yùn)用這些思想方法。 這里提出兩個(gè)有效的辦法，一是讓學(xué)生對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)中存在的 問題進(jìn)行分析和研究，進(jìn)行改進(jìn)。二是開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，由 實(shí)驗(yàn)室提出實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生自行制定實(shí)驗(yàn)方案，選擇儀器設(shè) 備，獨(dú)立

11、完成實(shí)驗(yàn)。我們一方面要告訴學(xué)生，選擇或判斷實(shí) 驗(yàn)方案的好壞應(yīng)從物理原理的完善性、計(jì)算公式的準(zhǔn)確性、 實(shí)驗(yàn)方法的可行性、 實(shí)驗(yàn)操作的便利性、 實(shí)驗(yàn)裝置的經(jīng)濟(jì)性、 儀器精度的局限性、誤差范圍的允許性等多方面認(rèn)真考慮， 綜合分析。不管是改進(jìn)原有實(shí)驗(yàn)還是進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，都是 多種知識(shí)和多種能力的綜合運(yùn)用，從好的思想方法到落實(shí)最 佳實(shí)驗(yàn)方案之間是有一定距離的。另一方面，我們也要考慮 到，每個(gè)學(xué)生的具體情況是不同的，因此教師一定要結(jié)合學(xué) 生的實(shí)際情況，扎扎實(shí)實(shí)地開展工作。要摸清學(xué)生的理論基 礎(chǔ)、動(dòng)手能力、教學(xué)期望等，立足學(xué)生的現(xiàn)實(shí)條件，切不可 脫離實(shí)際，拔苗助長。對(duì)基礎(chǔ)較差、學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生，可 引導(dǎo)他們分析、 思考已經(jīng)做過的實(shí)驗(yàn)， 以改進(jìn)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)為主， 逐步培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)。對(duì)基礎(chǔ)較好、求知欲較強(qiáng)的學(xué)生，可以 給他們布置一些帶有研究性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)題目，讓他們自行查閱 相關(guān)資料，自