物理实验在初中教学中的重要性

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。

一、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。

（一）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。

（二）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。

二、创设优良的学习环境，让学生经历科学探究的过程

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。

（一）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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

三、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三类，学生通过物理实验，能使这些科学方法得到训练。(www.xing528.com)

（一）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。

（二）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“演绎”的科学方法。它是人的认识能力富有创造性的表现。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，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。

（三）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，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。真实实验要受到当时科学技术水平的制约，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，从而建立瞬时速度的概念。运用这种理想化方法，可以发展学生的想像力和逻辑推理能力。

四、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。其次，通过实验可以培养学生的想像能力、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力和观察力，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像能力和分析能力；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、推理等培养逻辑思维能力（归纳能力、分析能力等），通过想像、假设锻炼和发展想像能力、创造能力；在实际操作和汇报实验结果的过程中，培养组织能力、表达能力等等。

五、培养学生良好的科学素养

人的基本素养主要由三个方面的因素构成：知识因素、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韧不拔的意志品质，而且能有助于学生形成正确的价值观念、优秀的道德品质，培养高尚的思想情操和浓厚的学习兴趣，为提高学生科学素养，提高学生的创新意识和实践能力奠定坚实基础。

【注释】

[1]郭奕玲，沈慧君．著名经典物理实验［M］．北京：科学技术出版社，1991：47．

[2]爱因斯坦．爱因斯坦文集·第2卷［M］．北京：商务印书馆，1979：281．

[3]龚镇榷．漫话物理实验方法［M］．北京：科学出版社，1991：5．

[4]爱因斯坦，英费尔德．物理学的进化［M］．周肇威，译．长沙：湖南教育出版社，1999：4．

[5]郭奕玲，沙振瞬，沈慧君．物理实验史话［M］．北京：科学出版社，1988：245．

[6]郭奕玲．著名物理实验及其在物理学发展中的作用［M］．济南：山东教育出版社，1985：1．