高中物理实验教学论文培养学生的科学素养优化学生的知识结构和能力结构

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高中物理实验教学论文培养学生的科学素养优化学生的知识结构和能力结构
摘要：物理实验的教学对学生掌握物理概念，探究物理定律，培养观察能力、动手能力、创新能力、养成良好的科学素养都是非常着重要的。同时也能激发学生的学习兴趣。新的课改理念要求，通过物理实验教学，应使学生掌握基本的实验知识和技能，体验科学探究的过程，了解科学研究的方法，增强创新的意识和实践能力。
关键字：新课改　高中物理　物理实验教学
物理实验的教学对学生掌握物理概念，探究物理定律，培养观察能力、动手能力、创新能力、养成良好的科学素养都是非常着重要的。同时也能激发学生的学习兴趣。物理课又是一门以实验为基础的自然科学。新的课改理念要求，通过物理实验教学，应使学生掌握基本的实验知识和技能，体验科学探究的过程，了解科学研究的方法，增强创新的意识和实践能力。为达此目的，因此，在高中物理实验教学过程中教师应注重学生的亲身体验和情感意志的培养，让学生在自己的劳动中养成乐于探究、善于分析的科学态度和良好习惯。这就需要做到以下几点：                     
一、新理念  高标准  严要求
  高中《物理课程标准》摒弃原《物理教学大纲》中教学实验的教条主义，对学生和教师的要求实行开放式教学，学生分组实验、演示实验都没有明确的要求，甚至对哪些为分组实验、哪些为演示实验都没有明确的说明，只是内容标准中以“通过实验认识”、“经历某某实验的研究过程”、“通过实验探究”、“通过实验认识”等的语言对可进行实验的地方进行说明，至于是做分组还是演示都由教师根据实际情况确定，至于实验器材、原理的确定也由教师和学生共同确定，这是新课程标准与原大纲的最大区别，给了教师更大的决策空间，同时也给教师提出了更高的要求，这恰体现了新课程标准的时代性、选择性。同时在每一模块的活动建议中，提出了让学生参与、体验实验活动的具体要求，其中包括学生利用所学的知识探究、制作、体验、定性研究相关的内容，这为学生的动手动脑、应用所学的知识、教师与学生的交流提供了参与的平台。

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   为了彰显实验教学的重要性，课程标准在附录1设置了物理实验专题，对实验要求作了详细的说明，要求从经历实验探究的过程、实验方案的自我设计、实验误差分析研究、方案与结果的评估交流等方面培养学生的能力。专题列出了可供选择的14个实验示例，学校和教师可自行开发实验项目，但必须从中至少完成8个。对于实验能力的要求，课程标准中提出了6点要求：一是通过典型实例，认识实验在物理学发展中的重要地位和作用。了解可重复性和控制性是物理实验的基本要求。二是通过实验认识测量的意义；理解系统误差与偶然误差、绝对误差与相对误差，以及有效数字的概念；会用有效数字表达测量结果；知道精度和准确度的区别；能对实验误差进行分析。三是初步具有发现问题、提出实验研究课题的能力；能根据实验目的，设计并讨论实验方案，确定科学、合理的实验步骤。四是能根据实验要求合理选择并安装实验器材，正确进行实验操作。对较复杂或没有使用过的仪器，能读懂仪器说明书，并按照说明书正确使用该仪器。具备用已有的知识和设备熟练完成实验能力。能排除实验中出现的一般故障。五是能正确观察和如实记录实验现象和数据，养成实事求是的科学精神。会用正确的方法处理实验数据，得出实验结论。六是在实验过程中能与他人合作交流。能对实验方案和实验结果进行评估和反思，具有对结果进行质疑、改进实验方案的意识。能够用科学语言，正确的写出实验报告。由此可见，新课程标准对实验的要求要比原大纲的标准更高要求更严，也更有利于培养学生的探究精神和创新能力。
    二、成长的摇篮，魅力的舞台
  物理实验，就是根据确立的实验课题，运用一定的仪器、设备，创造或控制特定的条件，确定实验的原理，设计实验的方案，排除偶然、次要的因素的干扰，使某一主要的物理现象发生或重演，获得科学事实，从而进一步检验、发展物理理论。其对学生学习掌握探究自然规律、研究自然科学的方法，形成科学求实的态度，提高科学的素养是很好的教育平台，但不同的实验内容对学生能力的培养有着不相同的功能，如高中物理实验的中的技能训练型实验、测定性实验、验证性实验、探究性实验等，在教学中的要求和功能则不同，教学中应从实验的内在价值出发，有所侧重的培养学生六种能力（课程标准实验专题的能力要求），科学有效的确定实验教学的目标。
  在物理实验教学过程中根据环境条件对实验设计进行再创造，为学生尽可能多的创设实验设计方案，提供更广阔的舞台，让学生在实验的过程中提高能力、学习知识，要避免“重知识、轻方法；重讲授、轻活动；重结论、轻过程；重机械训练、轻实质体验”的现象的发生。演示实验，也要尽量让学生参与，由学生自己完成实验、观察实验，归纳总结，感悟体验过程。

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    三、体现兴趣的正能量
   兴趣是最好的老师。 高中物理实验教学中，学习方式应该多样化。单一、被动的实验会使学生感到枯燥、乏味，必须增强实验的趣味性、问题性、探索性和应用性。要让学生成为实验学习的主人，教师就要成为学生实验的组织者和合作者，而不是权威的讲授者和单一的示范者，要关注学生亲身的感悟与体验，发挥兴趣的正能量。自主活动式：通过学生自觉地参与实验活动，确定实验目标，制定实验方案，选择实验方法，监控实验过程，评价实验结果，从而完成实验任务。如“落体运动加速度的研究”实验，学生可二人一组，运用频闪照相研究钢球下落的加速度。学生必须完成的任务：方案设计；装置调试；标尺制作；实地拍摄；照片分析；实验报告。教师提供的帮助：方案设计提示；频闪技术指导；参与讨论，提供器材，进行质疑，点拨思维。实验设计式：实验设计是高中物理实验学习能力的较高要求，是对学生操作技能和思维品质的综合检测，是有效的实验学习方式之一。其特点是情景新、方法活，具有开放性，要求学生对实验的原理有透彻的理解，对实验器材有所取舍和组合，能根据设计的要求和条件，进行分析和判断，制定实验的方案，通过实验全过程和具体步骤的实施，得出有关的结论并做出必要的说明。如研究单摆及其规律之后，提出如何测重力加速度的课题，要求学生自行设计测定重力加速度的方案。学生可根据学过的物理场景，如运动学中的自由落体、竖直上抛，动力学中的超重、失重现象，斜面上的匀变速运动等确立实验方案，并走进实验室，通过实验活动去体验真实，检验设计方案的合理性，分析测量结果的可靠性，而不是仅仅停留在理论的假设上。
教师在教学过程中创设不同的学习环境，留有充足的时间，让学生主动设计实验方案，通过体验和感悟，增强兴趣，挖掘潜力，提升能力，提高科学素养。
    四、贴近生活  敢于实践
　　高中物理实验教学要符合学生的认知特点，贴近学生的生活。教师要根据教学内容，有意识地精选学生生活中的实物和事例进行实验教学。例如，在《测电源电动势和内阻》的实验中，我给学生准备的实验器材是水果电池，而后让学生用所学过的理论知识来设计实验方案，这种取材于生活的做法既消除了学生对电池的神秘感,又激发了学生对实验探究的兴趣.再如，演示反冲运动的现象时，播放动画片《猫和老鼠》中，猫被反冲到空中的视频片段。然后引导学生分析猫被反冲到空中的原因：猫、水管和水构成一个整体，当水向下高速喷出时，在内力的作用下，猫、水管要向反方向运动，猫被反冲到了空中。这些实验使学生感到物理学就在身边。利用身边的物理现象进行教学，不但可以活跃课堂气氛，而且还可以引导学生关注身边的事物和与物理学相关的领域，促使学生积极地参与和体验,从实践中来到实践中去。
  总之，科学素养无法像知识那样直接“教”给学生。实验证明，通过长期有计划地展开多种形式的物理实验活动，不仅可以优化学生的知识结构和能力结构，同时这些丰富多彩的实验活动也使学生产生了关注周围世界，探索其中奥秘的欲望，进而使其在活动过程中形成了良好的科学态度、科学意识及科学的价值观，体会到科学精神和人文精神的和谐统一。可以相信，只要切实地抓好制约物理实验教学改革的几个方法，通过广大物理教师、教育研究工作者的共同努力，高中物理实验教学改革的步伐将进一步加快，实验教学的现状将得以改变。