文 夏 丹

在中學物理教學中，物理實驗擔負著提供感性材料、培養(yǎng)物理思維、提升科學素養(yǎng)及實驗能力的重任。然而事實上，當前教學中忽視實驗教學，尤其是忽視學生實驗能力的傾向依然存在。鑒于此，本文就物理實驗能力的構成和培養(yǎng)展開討論。

一、物理實驗教學的價值與作用

物理實驗教學的基本目的主要包括：使學生明確實驗目的，理解和控制實驗條件，掌握實驗方法，正確使用實驗儀器，觀察和分析實驗現(xiàn)象，處理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論，最終使學生在實驗操作、現(xiàn)象觀察、物理思維及科學素質(zhì)方面得到一定的訓練和提高。

物理實驗教學具有重要價值，主要在于：

首先，實驗是物理教學的重要基礎。物理學的一切理論或假說，都建立在實驗的基礎之上；物理學上任何理論的結(jié)論，也都依賴于實驗的驗證。

其次，實驗是物理教學的重要內(nèi)容。這不僅體現(xiàn)在實驗是教師應教、學主應學的教學組成部分，而且體現(xiàn)在實驗是激發(fā)興趣、調(diào)動積極性的重要手段。

再次，實驗是物理教學的重要方法。無論是物理概念教學，還是物理規(guī)律教學，實驗都具備其他研究方法所不具備的獨特優(yōu)勢。

最后，實驗是物理教學的重要手段。它能夠使學生完成從感性到理性、從具體到抽象、從簡單到復雜的教學操作，不僅符合學生的身心特點，而且符合學習的認識規(guī)律。

物理實驗在物理教學中還具有重要的作用：

第一，實驗能激發(fā)學生的興趣和求知欲。物理實驗在滿足學生好奇、好動的天性之外，還可以讓學生從操作中體會并嘗試發(fā)現(xiàn)和成功的喜悅，從心理上增強學習的信心與動機，進而升華出熱愛科學的素質(zhì)和志向。

第二，實驗能創(chuàng)設出有效的“學習環(huán)境”。這是因為，經(jīng)過精心篩選、簡化并純化了的物理實驗具有典型性、可重復性以及趣味性等特點，從而使其成為學生掌握知識、教師突破難點的教學形態(tài)或環(huán)境。

第三，實驗能使學生習得科學方法。事實上，實驗本身就是一種科學方法，不同的實驗在不同程度上蘊含了歸納法、演繹法(驗證)、理想化等基本物理方法，而學生進行物理實驗的過程就是經(jīng)受科學方法熏陶的過程。

第四，實驗能培養(yǎng)學生的物理能力。其主要體現(xiàn)在學生可以從實驗中提高觀察能力、邏輯思維能力、數(shù)據(jù)處理能力、團結(jié)協(xié)作能力等。此外，實驗還能提升學生的科學素養(yǎng)。

二、物理實驗能力的內(nèi)涵與構成

物理實驗能力是指實驗者在為實現(xiàn)實驗目的采取適當?shù)膶嶒灧椒?，通過操作實驗儀器和器材，觀察分析實驗現(xiàn)象，處理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論的整個過程中所表現(xiàn)出的行為與心理特征。

從狹義上講，物理實驗能力包括操作能力、感知能力和思維能力。從廣義上講，物理實驗能力還包括表達描述能力、團結(jié)協(xié)作能力等實驗素養(yǎng)。

其中，操作能力是指在實現(xiàn)實驗目的的過程中將所需使用的儀器、器材在操作空間內(nèi)進行布局，實現(xiàn)儀器間的配接，以及操作使用基本工具、基本量具時所體現(xiàn)的個性行為特征。感知能力是指在實現(xiàn)實驗目的的過程中，利用感覺器官捕捉發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、物理過程的個性心理特征。感知能力應從感知的主動性、靈敏性和全面性三個方面來衡量。思維能力是指在研究原因、分析結(jié)果、形成結(jié)論的過程中綜合性地進行歸納、演繹的個性心理特征。

將實驗現(xiàn)象、過程、結(jié)論及規(guī)律以語言文字形式進行交流的表達能力以及實驗中團結(jié)協(xié)作的能力亦是實驗順利進行的保障。實驗素養(yǎng)體現(xiàn)在嚴格按照操作規(guī)程進行操作，以及完成實驗后歸整器材用具等實驗習慣之中。

除上述能力外，諸如實驗數(shù)據(jù)處理能力、設計實驗能力及誤差分析能力等，也是進行物理實驗必備的能力，但在中學階段，對這些能力僅作初步要求。

三、物理實驗能力培養(yǎng)的意義與途徑

在教學中培養(yǎng)學生實驗能力的實質(zhì)是將知識轉(zhuǎn)化為能力。從思維模式上看，應將實驗技能、實驗方法、知識結(jié)構進行有序過渡，而后完成變通與遷移的飛躍，即形成實驗能力。在實驗能力的培養(yǎng)過程中，實驗認知結(jié)構的有序性過渡是能力培養(yǎng)的核心因素，在此基礎上實現(xiàn)變通和遷移之后，實驗能力的培養(yǎng)才能真正落實。

基于這種轉(zhuǎn)化的思維模式，形成實驗能力的過程被分為三個層次：首先，掌握實驗技能、理解實驗方法、把握知識結(jié)構。其次，將相互分離的知識點聯(lián)系為有機的系統(tǒng)，即建立明確的關聯(lián)，使其有序化，這種有序過渡將直接導致穩(wěn)定心理特征的形成。最后，在結(jié)構有序的基礎上，就是變通和遷移，但是這種變通和遷移需要在應用過程中真正落實。歸結(jié)起來，對學生實驗能力的培養(yǎng)應把握如下途徑：

1.訓練基本實驗操作技能

操作技能的掌握應當有足夠數(shù)量的實驗操作加以保證，并有嚴格的質(zhì)量標準作為依托。首先，教師的演示應嚴格遵守操作規(guī)程并具備嫻熟的操作技巧，甚至實現(xiàn)具有美感的操作動作，這是教好學生并感染學生的前提。其次，加強對學生實驗操作的指導，提出明確的操作要求，并經(jīng)常比較不同操作方法的優(yōu)缺點。第三，重視實驗操作的復習和考查。事實上，提高操作技能的一個有效手段就是定期安排實驗操作的復習檢查。

2.培養(yǎng)觀察意識與觀察習慣

“現(xiàn)象是物理學的根源”，實驗教學中有目的地培養(yǎng)學生的觀察能力，是指要明確觀察目標以及觀察計劃，并將其作為實驗課的教學目的之一，有針對性地逐步深化學生對物理現(xiàn)象、物理過程的觀察意識和深度，并提高學生觀察的全面性以及對相關細節(jié)點的敏銳程度。應該予以強調(diào)的是，觀察意識與習慣的培養(yǎng)，應該在準確的前提下訓練全面與深度。

3.形成完整的物理實驗知識結(jié)構

沒有有序的、明晰的實驗知識結(jié)構，實驗能力就無從談起。因此，全面、完整的實驗知識結(jié)構是物理實驗能力的基本要求。有論者指出：事實上，如果不持有一定的理論信念，也就根本無法辨別實驗中哪兒是結(jié)論、哪兒是誤差。所以，教學生認真對待實驗誤差等問題的同時，應該引導學生深入體會物理知識結(jié)構背后的物理本質(zhì)[1]。

4.掌握物理實驗中的科學方法

掌握物理實驗中使用的科學方法是培養(yǎng)實驗能力的關鍵。教學中應根據(jù)不同的實驗，引導學生把握實驗的研究方法。物理實驗中涉及的諸如實驗歸納法、實驗驗證法、理想實驗法等實驗方法均具有特殊的內(nèi)涵，需要在實驗教學中根據(jù)實驗的主旨，以科學方法為主線[3]，有意識地區(qū)分，并強化對二者特殊性及共性的認知，習得物理實驗中的科學方法。

[1] 胡揚洋,耿愛霞.物理教材“牛頓第三定律”編寫存在的三個疑難問題[J].課程教學研究,2014(1)：76-79.

[2] 李立娟.高中物理實驗教學中的科學方法教育內(nèi)容顯化研究[D].北京：首都師范大學,2013.

[3] 廖宅仁.中學物理教學法[M].武漢：武漢大學出版社,1987.