1、年 月第 卷 第 期西安邮电学院学报 收稿日期 ：作者简介 ：邹志纯 （），男 ，高级实验师 ，主要研究方向 ：实验物理教学与实验室管理工作 ，：。在大学物理实验教学中进行物理思想的熏陶邹志纯 ，孙宇航 ，孙建 ，徐军华（西安邮电学院 理学院 ，陕西 西安）摘要 ：为了增强物理实验效果 ，文章论述了物理实验思想方法对学生科学素质培养的重要性 ，阐述了在物理实验教学过程中如何进行物理实验思想方法教育的措施 ，其结论对提高物理实验教学水平具有积极的促进作用 。关键词 ：物理实验 ；物理思想 ；科学素质中图分类号 ： 文献标识码 ： 文章编号 ：（）物理学的发展史 ，是一部记录科学成果的历史 ，也是
2、总结科学思想和方法的历史 。物理学的全部发展史表明 ：许多科学家做出的重大贡献与他们运用正确的科学思想和方法是分不开的 ，所以科学思想和方法是科学成果获得的重要条件，。物理学在长期的发展过程中形成的科学思想和方法不仅对物理学的研究 ，而且对整个自然科学甚至社会科学的研究都有较大的影响 。学生能力的高低 ，在一定意义上表现为掌握科学思想和方法的多少和运用方法的灵活 、熟练程度 。巴甫洛夫认为 ：重要的是科学方法 ，科学思想的总结 ，认识一个科学家的思想和方法 ，远比认识他的成果价值更大 。有了良好的思想方法 ，即使是没有多大才干的人也能做出许多成就 。如果思想方法不好 ，即使有天才的人也将一事无
3、成 。”在大学物理实验教学过程中 ，有意识地对学生进行物理思想和方法的渗透 ，是提高学生智力水平 、培养科学素质 ，逐步树立科学世界观 、促进学生发展的重要途径 。特别是在知识经济日见端倪的今天 ，我们更应清楚地认识到 ：加强科学思想和方法教育势在必行 ！目前的实验教学在学生的科学素质培养方面有些欠缺 ，在教材方面 ，只重视实验原理的阐述 ，实验装置的描述和实验步骤的拟订 ，没有对实验思想和方法进行分析和论述 。教师也没有将重点放在实验思想和方法的讲述上 ，重点强调操作步骤和注意事项 。学生关心的只是数据的测量和实验报告的撰写 ，很少思考实验思想方法 ，只知道做什么 ，不知道为什么这样做 ，这
4、样不可能掌握实验内容的丰富内涵 ，达不到融会贯通 ，举一反三的教学效果 ，如果不正确地认识和解决这些问题 ，学生科学素质的培养将难于在实验教学中贯彻落实 。 对物理实验思想与素质培养的理解关系每一个物理实验 ，都有一套具体的方法用来测量相关的物理量 ，人们把对物理量的具体测量措施叫测量方法 ，把对各类实验都通用的方法叫实验方法 ，把在选用实验方法 ，进行实验设计 ，编排实验或在实验中进行调节和测量时具有普遍指导意义的思想称为实验思想 ，物理实验思想方法是科学思维方法在物理实验中的具体体现 。科学素质主要是指人们在认识自然和应用科学知识的过程中表现出来的特性 ，是科学观 、科学品质 、科学思维方
5、法和科学研究能力的综合反映。学生科学素质的培养 ，体现在教育教学的方方面面 ，是一复杂的系统工程 。但是 ，不同学科和课程的教学 ，在学生科学素质培养方面都会起到特有的作用 ，各门课程的教学都应注重学生科学素质的培养 。物理学是一门以实验为基础的自然科学 ，理论严密 ，应用广泛 ，研究方法充满着哲理性 。物理思想影响着人们的思想观念 ，行为规范和社会生活 。任何物理学的内容无不体现出物理学的思想方法 。例如观察物理现象和过程并对其进DOI:10.13682/j.issn.2095-6533.2011.s2.038行正确的质疑与解释 ；从实验和观察进行科学归纳 ；理想化加以修正 ；运用已有的概念
6、规律向具体物理问题进行演绎等等 。物理实验教学培育着学生的形象思维和逻辑思维能力 。这些思想方法还可以广泛迁移运用于其他学科的应用领域 。对实验思想方法的深入研究 ，可以激发学生的求知欲 ，锻炼学生的思辨能力 ，拓展学生的想象空间 ，培育学生的科学作风 ，囊括了素质教育的三个方面 。所以实验思想方法的教育比知识本身更重要 。同时 ，学习掌握实验思想方法的过程就是科学素质和实验能力不断积累和提高的过程 ，对学生科学素质的培养起着不可替代的作用，不仅使学生学到知识 ，更重要的是可以学会学习的本领 ，会使学生受益终身 。 教学中加强物理实验思想方法教育在科学研究中确定了研究方向和实验目的以后 ，如何
7、寻求最佳的实验方案 、选择合适的实验条件及测量方法 ，是实验能否达到预期目标的关键 。在实验物理学数百年的发展进程中涌现了众多卓越的实验 ，它们以其巧妙的物理构思 ，独到地处理和解决问题的方法 ，精心设计仪器 ，完善的实验安排 ，高超的测量技术 ，对实验数据的精心处理和无懈可击的分析判断等 ，为我们展示了极其丰富精彩的物理思想 ，揭示了解决问题的途径和方法 。这些思想和方法已经超越了各个具体实验而有着普遍的指导意义 。学习和掌握物理实验的设计思想 ，测量和分析的方法 ，是对学生进行科学素质教育的重要内容 ，我们要采取得力措施 ，使科学素质教育工作落到实处 。 挖掘隐性的物理实验思想一般的物理实
8、验教材通常对知识点的逻辑联系写得清楚明白 ，而对物理知识的内在联系和实验思想方法不予直白地表述 ，采用隐性处理 ，让学生在学习过程中自己去领悟。这种只重视物理知识传授而忽视思想方法教育的教材 ，一定程度上制约了学生科学素质的培养 。教师要高度重视物理思想和物理过程的传授 ，应该有计划 、有目的 、有步骤 、循序渐进地把实验思想方法教授给学生 ，使隐性的 、潜在的物理实验思想方法显性化 。这些工作教师要发挥主导作用 ，因为教师要教育学生 ，首先要对实验原理 、实验内容进行深入的研究 ，要查阅相关史料 ，了解这一实验的科学背景 ，把自己置身于问题的研究之中 ，深刻领会实验的思想方法 ，对学生的启发
9、教育才会具有一定的深度 。另一方面 ，教师的知识较学生更为广博 ，经验更为丰富 ，认识问题更为周全 ，能够透过现象看本质 ，这样才能深刻理解隐性的 、潜在的物理实验思想方法 ，也才有可能将其显性化 。在教师的启发和引导下 ，学生才会象教师那样去自觉地挖掘每一实验内在的思想方法 ，不仅仅停留在浅层次的数据测量和简单操作层面上 ，而是用 “心 ”去做每一个实验 。只有这样长期坚持 ，养成习惯 ，学生的科学思维和创新能力才有可能提高 ，科学素质才能得到更好的培养 。 领悟实验的思想方法 ，发挥学生的主体作用物理实验常用的方法有比较法 、放大法 、平衡法 、补偿法 、转换法和模拟法等 ，这些方法是学生
10、发展创新能力的桥梁 。事实上在物理学发展的进程中 ，每一个物理现象的发现 ，每一个概念的提出 ，每一个规律的论证都离不开这些方法。例如牛顿环实验 ，几乎所有理工科院校和综合性大学都开设这一实验 ，但有人觉得这一实验太简单 ，学生调出等厚干涉现象容易 ，按照教材的要求很快就会测完实验数据 。有的为了充实实验内容 ，增加了空气劈尖干涉现象的观察和测量 。这样做 ，学生虽然会有些收获 ，但是浅层次的 。如果老师以被测对象平凸透镜的曲率半径测量入手 ，要求学生设法测出平凸透镜的曲率半径 ，学生可能会认为这无非就是一个长度测量问题 ，就有可能将长度的测量方法移植过来 ，会想到游标卡尺 、螺旋测微器 、直
11、尺等 。但是 ，利用这些量具进行测量 ，都必须采用直接接触的比较方法进行测量 。平凸透镜的曲率半径并不实际存在 ，这实际上就是长度测量知识的深化和发展 ，直接接触的比较测量法在这种情况下已经不适用 。必须利用非接触的方法 ，自然地就会想到尝试利用光学的方法来测量 。若直接用单色光来垂直照射平凸透镜 ，将其当作一介质薄膜 ，让单色光在上下表面反射后形成干涉 ，有可能找到解决问题的途径 。但是这样观察不到干涉现象 ，其主要原因是平凸透镜太厚 ，不能视其为薄膜 。关键是要获得很薄的介质膜 ，考虑到平凸透镜的曲率半径很大 ，凸面非常平坦 ，若将其与平行平面透明玻璃接触 ，两者之间就可以形成很薄的空气膜
12、 ，就可以得到干涉现象 。如何利用干涉现象来求曲率半径 ，就会尝试利用有关的几何知识来推出曲率半径与干涉环直径的关系 ，这就巧妙地利用了转换法 ，将曲率半径的测量转换为干涉环的直径测量 。这一实验将光的干涉知识与平面几何知识有机的结合 ，解决了非接触的长度测量问题 ，实验思想方法十分巧妙 ，对学生具有较强的启发作用 。对这一实验还有许多具体问题值得研究 ，比如 ，如何第卷 第 期 邹志纯，等 ：在大学物理实验教学中进行物理思想的熏陶推得曲率半径与干涉环直径的关系 ，如何使得干涉环纹最清晰 ，如何克服干涉环级次不确定的问题等 。引导学生多思考问题比多测量一个劈尖重要得多 。还可启发学生能否将这种
13、非接触测量法应用到其他的测量领域 ，起到举一反三的效果 。在所有实验教学过程中要求学生以研究者的姿态来思考问题 ，多问几个为什么 ，从而真正理解每一实验的思想方法 ，长期 以 往 ，养 成 习 惯 ，学 生 的 科 学 素 质 就 会 不 断提高 。 课内课外结合 ，进行物理实验思想方法教育实验教学中 ，一次课时间有限 ，在课堂上不可能用大量的时间向学生介绍或一起探讨实验思想方法 ，可以采用多种形式 、多种渠道向学生进行介绍 。可以利用网络媒体 ，将有关实验的科学背景和实验方法以网络的形式介绍给学生 ，供有兴趣的学生查阅 。采用学术讲座的形式介绍更重要 ，因为老师与学生面对面的接触 ，互动性强
14、 ，灵活快捷 ，更有利于情感交流 。例如夫兰克 赫兹实验 ，应用电磁学实验中的伏安法证明了原子内部量子化能级的存在 ，为波尔的原子结构的量子理论提供了强有力的实验支撑 。他们围绕研究目标 ，设计实验方案 ，制作实验仪器 ，在真空管中让阴极发射的热电子与稀薄的气体原子碰撞 ，来测量管板极的宏观电流的变化 ，从而揭示了微观原子的结构规律 ，为人们如何利用宏观手段来研究微观世界的规律树立了光辉典范 。密立根油滴实验采用经典力学的方法揭示了微观粒子的量子本性 ，简单直观 、巧妙而又准确 ，具有丰富的物理实验思想方法 ，实验结果具有无可置辩的说服力 ，堪称物理实验的样板 。在实验物理的发展进程中 ，具有
15、众多的卓越的实验 ，可以利用学术讲座的形式 ，将其闪耀着智慧光芒的物理实验思想方法介绍给学生 ，使学生受到启发和熏陶 。 结束语我们向学生传授的知识都是前人创造的结晶 ，我们不但要教会学生继承前人创造的成果 ，还要继承前人创造的精神和方法 。物理实验思想方法的教学 ，应是物理教师在教学中首先要突破的问题 ，因为它是物理创新教育的本质 ，在进行系统的物理知识教育的同时 ，应使学生受到感染 ，潜移默化 ，逐步掌握实验思想方法 ，只有较好地掌握了实验思想方法 ，学生在今后的学习中就会积极地开动脑筋 ，寻求解决矛盾和问题的方法 ，学生的科学素质才会不断增强 。参考文献郭奕玲 ，沈慧君 物理学史 北京 ：清华大学出版社 ，徐玲 大学物理实验引入物理学史的意义 技术物理教学 ，（）：吴泳华 ，霍剑青 ，等 大学物理实验 北京 ：高等教育出版社 ，（）：卢巧 ，万璞 物理实验中的思想方法与学生的科学素质物理通报，（）：兰燕娜 重视实验思想方法 ，提高学生科学素质 大学物理 ，（）：梁乃兵 在物理创新教学中要突出物理实验思想和方法的教学 广西民族学院学报 ，（）： ， ， ， （ ， ， ，）： ， ， ： ； ； 责任编辑 ：高亚丽 西安邮电学院学报年 月
