高中物理实验对学生认知发展的影响
摘 要：物理学是一门以实验为基础的自然科学，实验是物理学发展的源泉，也是学生认识物理、学习物理的基础。从高中物理教学的实际出发，简述了高中物理实验的现状，通过一学期的调查、统计和对比，从理论和实际两个角度论证了高中物理实验对学生认知发展的促进作用。
关键词：实验现状；对比分析；认知发展；创造力
回顾物理学的发展过程，实验始终占有重要的地位。物理规律建立在实验的基础上，而人们提出的理论是否正确，也需要通过实验来检验。在高中物理教学中，实验在提高学生的科学素养方面更是起着无可替代的作用。加强实验教学，提高物理教学效果和开发学生创造能力，在加强素质教育的今天显得更加重要。
为了真实反映高中物理实验的现状，探究实验在高中物理教学中的作用以及对学生认知发展的影响，上个学期我们定期走访了我市的几所生源相仿的高中，定期调查并记录他们的实验状况，发现其教学理念、实验设备、实验次数、教学效果参差不齐，差异较大。
一、高中物理实验现状的对比分析
1.有的学校师生缺乏对实验重要性的认识
由于应试教育的影响，以及对实验教学理解的偏差与局限，普遍存在着教师为“应试”而教，学生为“应试”而学的现象：只做高考要求的实验，其他实验，包括演示实验能省就省，学生的动手实验时间少，用脑思考的时间少，变成了被动接受的机器人，实验在教学中的应有作用难以充分体现。
但有的学校则非常重视实验教学，做到了尽量进实验室做实验，能分组的就不只演示，教材中出现的实验都尽量指导学生做，甚至包括一些教材中没有的原创实验，把实验在教学中的作用最大化。
2.实验器材不足
这是很多中学普遍存在的问题。由于重视程度不够或资金不足，造成对实验设施及实验器材投入不足，导致实验设备的老化和缺乏，严重影响了高中物理实验活动。但是有的学校则积极向上一级教育部门申请实验资金，购置新的实验器材，包括一些先进的数字实验仪器，甚至师生一起动手制作实验仪器，使高中物理实验活动得到保证。
二、教学效果的对比分析
在A校我们有幸参与了一次“同课异构”教研活动，课题为：牛顿第二定律的理解。单纯从公式和内容来看，牛顿第二定律的瞬时性、因果性等性质是抽象而枯燥的，传统的授课方式导致学生积极性不高，课堂气氛很沉闷，课堂效果大打折扣。但有一位老师却利用数字试验设备――传感器设计了一个实验：利用力传感器和加速度传感器得出了力和加速度的瞬时对应关系（如下图所示），并由图像引发学生积极讨论，课堂氛围很活跃，学生参与度很高，理解也更加深刻，其课堂达标训练的完成质量相对其他班级也更高。因此，对一节课来说，有无实验，教学效果的差别是比较大的。
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对于实验题这部分，我们做了多次班级对照，如“探究影响加速度的因素”这个实验，A班只是课堂讲解练习，B班则讲解后进行了分组实验。课后分别测试了两套练习题。第一套为非开放性的基本考点，第二套为开放性的实验题（设计类似装置测桌面的摩擦因数）。结果显示，对于非开放性题目，两班差异不大；而对于开放性较强的题目，B班则完成质量较高。这说明动手实验对学生思维的拓展是有促进作用的，而高考中的实验往往是开放性比较强的。
仅仅是一节课，有无实验，教学差异尚且如此，那么累积到一个学期会如何呢？从学校这个层面，我们调取了全市期中、期末统一考试成绩，就其中两所学校进行了对比分析：A校一直重视物理实验教学，其分组实验、演示实验，包括原创实验都做得非常充分，其及格率、优秀率相对高出许多，如下表所示。
市直单科试卷分数段统计表（物理）
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除成绩以外，学生思维的开拓性、创造性也有差异。A校学生开展了一系列社团活动，学生都积极参与。有的学生还参加了一些不同级别的科技发明比赛，并获得了一定的奖项，这里就不做一一展示了。
由此可见，实验在高中物理教学中的作用是非常大的，对学生的认知发展也起到了明显的促进作用。其实在中学物理新课程教学大纲中已明确指出：“观察现象、进行演示和学生分组探究实验，能够使学生对物理事实获得具体的、明确的认识，这是理解物理概念和物理规律的必要基础。通过观察和自身动手实验对培养学生的观察和实验能力，培养实事求是的科学态度，激发学习兴趣，具有不可代替的重要作用。”物理实验作为物理教学的基本手段，有着其特殊的教学功能：
（1）实验可以使物理规律与生活实际联系更紧密，激发学生的学习兴趣。尤其分组探究实验可以有效地引导学生发掘问题，激发其求知欲望，最终通过自身的探索和研究找到解决问题的方法，从而调动他们学习物理的主动性和积极性。
（2）通过实验不仅可以增强学生的感性认识，而且可以使学生进一步理解物理规律在实验基础上建立起来的过程，从而有效地帮助学生形成概念，导出规律，掌握理论。
（3）实验可以培养学生的观察能力、动手能力、思维能力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生设计实验的能力以及探索创新能力。
（4）实验可以培养学生严谨的科学态度，科学的思维方法，进而学会物理研究中的基本方法。
鉴于上述实验教学的地位和作用以及实验在教学实践中的良好效果，我们应当更加重视实验，在教学中以实验为基础，以培养严谨的科学态度和创新精神为目的，将实验在物理教学中的地位提高到一个新的高度。
参考文献：
许崇文.“有效教学”的探索与实践[J].当代教育科学，2009
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