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【摘要】 本文从物理新课标的要求，就如何在物理实验教学中有意识渗透科学素养的教育，如何让学生更新和扩展科学知识、学会和掌握科学方法、激活和形成科学能力、积累和养成科学精神提出了一些原则和方法对策。
【关键词】 科学素养；物理新课标；物理实验教学；科学知识；科学方法；科学能力；科学精神
《高中物理新课程标准》指出：“高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。”提高学生的科学素养是物理教学的主旨。
物理新课标规定的课程总目标是“提高科学素养，满足全体学生的终生发展需求”。在具体目标（三维目标）的“知识与技能”中明确：“学习终身发展必备的物理基础知识和技能，了解这些知识与技能在生活、生产中的应用”；“过程与方法”中明确：“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题”；“情感态度与价值观”中明确：“发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，有振兴中华，将科学服务于人类的社会责任感。”这些，无一不是围绕“科学素养”这一核心主题。
在最能直接提高学生的科学素养的物理实验教学中，更是强调：
“应该让学生认识到实验操作是在相关原理的指引下进行的，学会把实验获得的信息演绎、归纳成结论，只动脑不动手和只动手不动脑都是不正确的。”“学生实验是学生探究并获取知识与应用知识过程中的一个有机组成部分”。可见，实验教学是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径。
科学素养由科学知识、科学能力、科学方法和科学精神四方面构成。上物理实验课，教师除了严谨演示、认真指导学生使用仪器进行实验操作、写好实验报告等，还应有意识地结合具体的实验渗透这四方面的教育。
1 让学生更新和扩展物理知识
物理是一门以实验为基础的科学。当今是高度信息化的时代，知识更新速度很快，一个人在中学所掌握的知识很难一劳永逸。既然这样，物理实验教学应考虑对知识重新进行筛选，以便让学生更好地掌握那些属于基础性的、具有“生产性”的知识。这种知识不仅包括那些丰富的科学事实和科学规律，而且更重要的是包括那些带有方法性、应用性、发展性的知识，它们可以让学生终生受用，在未来社会中得到很好的发展。
为了达到这个目的，可以在实验课中，从学科发展的角度介绍该领域出现的新成果、新进展；可以联系技术和生活，指导学生运用科学的知识观和价值观分析一些社会问题并作出正确的决策；也可当吸收一些物理新观念和新方法，用以指导实验操作。
2 让学生学会和掌握科学方法
科学方法是科学研究中被认为是产生知识的“知识”。英国物理学家贝尔纳说过：“良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能，而拙劣的方法则可能阻拦才能的发挥。”物理实验作为一种实践活动，充满了科学方法：除包括观察、实验等一般方法外，还包括处理实验数据、设计实验并提出假设、验证假设、得出结论、解释实验结果并应用到新情景中等具体方法。在物理实验教学中，以科学方法组织教学就是要让学生按照科学家认识世界的方法——自然科学的一般方法、物理方法和物理学习方法去从事学习，既强调“学会”，更强调“会学”，即在实验教学中教给学生科学的学习方法。
科学方法作为物理认识活动的中介，是连接物理现象与物理知识的纽带，在物理理论的发展中起着桥梁作用。物理概念、规律只有通过科学方法的参与，才有可能上升为知识形态。因此，从这个意义上讲，学生掌握科学方法比掌握科学知识更重要。学生一旦将科学方法内化为自己的思维和行为方式，将取得事半功倍的效果。
如：布朗运动实验，观察到的是悬浮颗粒的宏观运动，但是要用微观分子热运动去解释这个宏观现象，且其解释的内容就形成了分子热运动理论，其中有从微观的角度去研究分析宏观现象的方法。
在实验教学中教师除了要由实验现象引导学生分析得出结论外，还要引导学生注意所用的方法，让学生学会和掌握这些科学的方法。
3 让学生形成科学能力
过去，物理实验教学强调讲清原理、演示好实验，但重点仅放在“看”；近年虽加大了学生动手实验的机会，注意了动手能力的培养，但由于单纯验证理论内容的实验过多，学生无须思考即可达到实验要求，做实验后收效不大；尤其是用多媒体或播录像的方式来代替学生自己动手实验，更是不可取。要知道，科学能力不是“看”或“听”出来的，而是动手“做”出来的。物理实验教学要站全面培养学生科学素养的高度，既要训练学生观察和动手能力，更要培养学生动脑、启迪思维、开发潜能。
为此，在实验教学中要给学生充分的思考时间和空间，能由学生动手解决的问题教师就不要包办代替；能由学生分析思考得出实验结论教师就不要急于下结论。尽可能多地留给学生动眼、动口、动手、动脑的时间。所以要在实验教学时，让学生独立进行实验准备，包括明确实验目的，理解实验原理和方法，正确使用仪器，会控制实验条件和排除实验故障，会分析处理实验数据并得出正确结论，会理解误差等等。这一过程，就是让学生不停地动脑：该做什么，怎么做，为什么这么做，从而激活思维，使其潜能和创造性都充分地表现出来。
笔者认为要在实验教学中激活和养成学生的科学能力，应处理好三个环节：⑴改革课堂演示实验教学，把部分演示改成学生上台演示，给学生提供更多的动手操作机会；⑵实验课上要求学生按“预习—实验—观察记录—分析讨论—总结报告”的形式进行；对实验中出现的问题组织学生互动讨论，分析原因，并找出解决问题的方法，训练独立分析问题、解决问题的能力；⑶对实验习题，主要采取“自设方案—讨论方案—选择方案—实验验证—总结报告”的程序进行教学，让学生亲自参与实验 设计并通过实验验证。这样能较好地培养学生的科研意识以及创新意识和创造能力。
4 让学生积累和养成科学精神
科学精神是科学素养的灵魂，是各种价值观念、思想观念、行为准则以及道德意志品质的总和。在物理实验教学中，要有意识地培养学生实事求是的科学态度和敢于超越的科学精神。结合实验教学的内容，应注意做到以下几点。
4.1 紧密联系生产和生活实际，介绍实验内容的实用性
通过这些知识的介绍，使学生更加认识到科学知识在日常生活、工农业生产乃至高科技领域中的地位和作用，从而更加相信科学，热爱科学，树立良好的科技意识和“科学技术是第一生产力”的思想。
4.2 注重渗透物理史教育
联系实验内容渗透有关物理史的教育，不仅使学生了解一些著名物理学家的科学精神，同时也能较好地培养学生良好的科技意识和科学精神。如伽利略的自由落体实验，牛顿运动定律的创立，爱因斯坦相对论的创立，法拉第磁生电的实验，爱迪生发现耐用的灯丝材料，等等史迹；也可以渗透我国在航天领域和高科技领域中所取得的巨大成就的介绍。使学生更加了解科学家们对科学的态度，研究科学的方法以及他们热爱科学、献身科学的精神，了解科学技术给社会发展和振兴中华带来的巨大动力，树立民族自尊心和自信心。
4.3 千方百计增加学生动手做探究性实验的比例。
教材中有许多探究性实验，但教学中往往处理为由老师用演示实验代替，甚至只看影像资料就直接给出结论，都是不可取的。探究性实验是由学生自己设计实验方案并独立地运用实验去探求知识或获取必要的感性知识，从而自己总结得出结论的过程。它体现了学生为中心，让他们合作探究、独立思考，自己操作，真正成为实验的实施者，有利于养成严谨细致的科学作风、实事求是的科学态度和敢于超越的科学精神。
4.4 教育学生正确对待误差
在实验教学中应教育学生，有误差是正常的，一丝不差反而不正常。实验中越能合理表现适度的误差，反而越能说明实验的真实性。要减少误差，必须从产生误差的原因上去分析，从方法仪器上去改进，而不能依靠胡编乱凑等脱离事实的做法。这样使他们养成大胆质疑的科学精神，培养严谨细致、实事求是的科学态度。
综上所论，只要我们坚持在物理实验教学中有意识渗透科学素养的教育，学生的科学素养就能在长期的潜移默化中得到提升。
【关键词】 科学素养；物理新课标；物理实验教学；科学知识；科学方法；科学能力；科学精神
《高中物理新课程标准》指出：“高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。”提高学生的科学素养是物理教学的主旨。
物理新课标规定的课程总目标是“提高科学素养，满足全体学生的终生发展需求”。在具体目标（三维目标）的“知识与技能”中明确：“学习终身发展必备的物理基础知识和技能，了解这些知识与技能在生活、生产中的应用”；“过程与方法”中明确：“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题”；“情感态度与价值观”中明确：“发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，有振兴中华，将科学服务于人类的社会责任感。”这些，无一不是围绕“科学素养”这一核心主题。
在最能直接提高学生的科学素养的物理实验教学中，更是强调：
“应该让学生认识到实验操作是在相关原理的指引下进行的，学会把实验获得的信息演绎、归纳成结论，只动脑不动手和只动手不动脑都是不正确的。”“学生实验是学生探究并获取知识与应用知识过程中的一个有机组成部分”。可见，实验教学是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径。
科学素养由科学知识、科学能力、科学方法和科学精神四方面构成。上物理实验课，教师除了严谨演示、认真指导学生使用仪器进行实验操作、写好实验报告等，还应有意识地结合具体的实验渗透这四方面的教育。
1 让学生更新和扩展物理知识
物理是一门以实验为基础的科学。当今是高度信息化的时代，知识更新速度很快，一个人在中学所掌握的知识很难一劳永逸。既然这样，物理实验教学应考虑对知识重新进行筛选，以便让学生更好地掌握那些属于基础性的、具有“生产性”的知识。这种知识不仅包括那些丰富的科学事实和科学规律，而且更重要的是包括那些带有方法性、应用性、发展性的知识，它们可以让学生终生受用，在未来社会中得到很好的发展。
为了达到这个目的，可以在实验课中，从学科发展的角度介绍该领域出现的新成果、新进展；可以联系技术和生活，指导学生运用科学的知识观和价值观分析一些社会问题并作出正确的决策；也可当吸收一些物理新观念和新方法，用以指导实验操作。
2 让学生学会和掌握科学方法
科学方法是科学研究中被认为是产生知识的“知识”。英国物理学家贝尔纳说过：“良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能，而拙劣的方法则可能阻拦才能的发挥。”物理实验作为一种实践活动，充满了科学方法：除包括观察、实验等一般方法外，还包括处理实验数据、设计实验并提出假设、验证假设、得出结论、解释实验结果并应用到新情景中等具体方法。在物理实验教学中，以科学方法组织教学就是要让学生按照科学家认识世界的方法——自然科学的一般方法、物理方法和物理学习方法去从事学习，既强调“学会”，更强调“会学”，即在实验教学中教给学生科学的学习方法。
科学方法作为物理认识活动的中介，是连接物理现象与物理知识的纽带，在物理理论的发展中起着桥梁作用。物理概念、规律只有通过科学方法的参与，才有可能上升为知识形态。因此，从这个意义上讲，学生掌握科学方法比掌握科学知识更重要。学生一旦将科学方法内化为自己的思维和行为方式，将取得事半功倍的效果。
如：布朗运动实验，观察到的是悬浮颗粒的宏观运动，但是要用微观分子热运动去解释这个宏观现象，且其解释的内容就形成了分子热运动理论，其中有从微观的角度去研究分析宏观现象的方法。
在实验教学中教师除了要由实验现象引导学生分析得出结论外，还要引导学生注意所用的方法，让学生学会和掌握这些科学的方法。
3 让学生形成科学能力
过去，物理实验教学强调讲清原理、演示好实验，但重点仅放在“看”；近年虽加大了学生动手实验的机会，注意了动手能力的培养，但由于单纯验证理论内容的实验过多，学生无须思考即可达到实验要求，做实验后收效不大；尤其是用多媒体或播录像的方式来代替学生自己动手实验，更是不可取。要知道，科学能力不是“看”或“听”出来的，而是动手“做”出来的。物理实验教学要站全面培养学生科学素养的高度，既要训练学生观察和动手能力，更要培养学生动脑、启迪思维、开发潜能。
为此，在实验教学中要给学生充分的思考时间和空间，能由学生动手解决的问题教师就不要包办代替；能由学生分析思考得出实验结论教师就不要急于下结论。尽可能多地留给学生动眼、动口、动手、动脑的时间。所以要在实验教学时，让学生独立进行实验准备，包括明确实验目的，理解实验原理和方法，正确使用仪器，会控制实验条件和排除实验故障，会分析处理实验数据并得出正确结论，会理解误差等等。这一过程，就是让学生不停地动脑：该做什么，怎么做，为什么这么做，从而激活思维，使其潜能和创造性都充分地表现出来。
笔者认为要在实验教学中激活和养成学生的科学能力，应处理好三个环节：⑴改革课堂演示实验教学，把部分演示改成学生上台演示，给学生提供更多的动手操作机会；⑵实验课上要求学生按“预习—实验—观察记录—分析讨论—总结报告”的形式进行；对实验中出现的问题组织学生互动讨论，分析原因，并找出解决问题的方法，训练独立分析问题、解决问题的能力；⑶对实验习题，主要采取“自设方案—讨论方案—选择方案—实验验证—总结报告”的程序进行教学，让学生亲自参与实验 设计并通过实验验证。这样能较好地培养学生的科研意识以及创新意识和创造能力。
4 让学生积累和养成科学精神
科学精神是科学素养的灵魂，是各种价值观念、思想观念、行为准则以及道德意志品质的总和。在物理实验教学中，要有意识地培养学生实事求是的科学态度和敢于超越的科学精神。结合实验教学的内容，应注意做到以下几点。
4.1 紧密联系生产和生活实际，介绍实验内容的实用性
通过这些知识的介绍，使学生更加认识到科学知识在日常生活、工农业生产乃至高科技领域中的地位和作用，从而更加相信科学，热爱科学，树立良好的科技意识和“科学技术是第一生产力”的思想。
4.2 注重渗透物理史教育
联系实验内容渗透有关物理史的教育，不仅使学生了解一些著名物理学家的科学精神，同时也能较好地培养学生良好的科技意识和科学精神。如伽利略的自由落体实验，牛顿运动定律的创立，爱因斯坦相对论的创立，法拉第磁生电的实验，爱迪生发现耐用的灯丝材料，等等史迹；也可以渗透我国在航天领域和高科技领域中所取得的巨大成就的介绍。使学生更加了解科学家们对科学的态度，研究科学的方法以及他们热爱科学、献身科学的精神，了解科学技术给社会发展和振兴中华带来的巨大动力，树立民族自尊心和自信心。
4.3 千方百计增加学生动手做探究性实验的比例。
教材中有许多探究性实验，但教学中往往处理为由老师用演示实验代替，甚至只看影像资料就直接给出结论，都是不可取的。探究性实验是由学生自己设计实验方案并独立地运用实验去探求知识或获取必要的感性知识，从而自己总结得出结论的过程。它体现了学生为中心，让他们合作探究、独立思考，自己操作，真正成为实验的实施者，有利于养成严谨细致的科学作风、实事求是的科学态度和敢于超越的科学精神。
4.4 教育学生正确对待误差
在实验教学中应教育学生，有误差是正常的，一丝不差反而不正常。实验中越能合理表现适度的误差，反而越能说明实验的真实性。要减少误差，必须从产生误差的原因上去分析，从方法仪器上去改进，而不能依靠胡编乱凑等脱离事实的做法。这样使他们养成大胆质疑的科学精神，培养严谨细致、实事求是的科学态度。
综上所论，只要我们坚持在物理实验教学中有意识渗透科学素养的教育，学生的科学素养就能在长期的潜移默化中得到提升。