一、问题的提出

　　物理学和中学物理教学中都十分重视实验。丁肇中先生说：“实验可以推翻理论，而理论永远无法推翻实验。”阎金铎先生提出：“在物理教学的过程中，应当按照观察—实验—思维和应用的顺序展开。”两者谈到“实验”的含义完全相同吗?显然前者谈到的“实验”属于物理学科领域，后者属于中学物理教学领域，在这两个领域中“实验”的作用是不一样的。笔者通过“实验”在这两个领域中的不同作用来诠释它的含义，以期对中学物理教师有所启发和帮助。

　　二、物理学建立过程中“实验”的作用

　　三、在中学物理教学中“实验”的作用

　　中学物理教学中的“实验”除了有物理学发展中的关键性实验和物性实验(如探究胡克定律)外，还有大量的在物理学研究内容中都不存在的自制实验，这些实验是用来有效补充学生直观经验、培养实验能力和训练实验技能的，是教师发挥自己的聪明才智创造出来的，不限数量，其目的是促进学生物理学科核心素养的形成和终身学习能力的发展，不是物理学研究的需要，与物理学“实验”作用不一样，它被称之为中学物理教学“实验”，举例说明。

　　下面通过实例谈谈它在中学物理教学中的作用。

　　观点1：体会“物理实验”是物理学理论的基础、试金石，增强证据意识。

　　实例：库仑扭秤实验

　　库仑扭秤实验既是支撑和检验物理学理论体系的关键性实验也是中学物理教学内容，但作用却不一样。

　　就物理学的发展而言，库仑扭秤实验使得电学研究从定性进入定量阶段，并且在库仑定律基础上证明了高斯定律和环路定律，由此得到了静电场的性质是有源无旋场，因此库仑定律是静电场的基础。进而麦克斯韦在库仑定律、安培-毕奥-萨伐尔定律和法拉第电磁感应定律的基础上，得到了电磁场所遵循的规律—麦克斯韦方程组，这表明，库仑定律是整个经典电磁理论的基础，它确保了麦克斯韦方程组的精度与适用范围。因此，库仑扭秤实验是支撑和检验经典电磁学的关键性实验，精确测量静电力常量k是关键。

　　《普通高中物理课程标准(2017年版)》中对库仑扭秤实验的教学要求是体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法，以库仑扭秤实验知识点为载体，让学生体会库仑定律建立过程中的物理学思想和方法，以及库仑扭秤实验设计巧妙之处，而不是定量精确测定静电力常量k的大小，况且在中学物理教学中也很难复现库仑扭秤实验。

　　观点2：中学物理教学中大量“实验”是对学生直观经验的有效补充。

　　实例：判断滑动摩擦力的方向

　　教师可以通过演示实验把物体的运动方向和相对运动方向分离出来，让学生充分感知物体的运动方向和相对运动方向不一样，在具体的物理情境中学生很容易判断出滑动摩擦力的方向是阻碍相对运动方向而不是阻碍物体的运动方向。教师创造性地开发演示实验使抽象知识可视化，带领学生经历从具体的物理事实和现象中抽象出物理概念和物理规律的过程，深入学习物理知识，在长期的示范过程中激发学生的创新潜能。

　　观点3：中学物理教学中的“实验”是物理实验能力培养和技能训练的有效手段。

　　实例：探究牛顿第二定律

　　人教版《高中物理(必修1)》(2019年版)中安排了一个探究牛顿第二定律的实验，目的是为了学生更好地理解和掌握牛顿第二定律而设计。同时这个实验对培养学生的物理实验能力和操作技能而言是很好的载体。本实验的原理、方案设计、装置选择、数据采集、数据表格设计、数据记录、利用化曲为直的图像法处理数据、得出实验结论等一些系列科学探究环节能很好地培养学生的实验能力和操作技能，是教师通过讲授等其他途径没法实现的。实验技能的熟练有利于知识的掌握，也是联系物理知识与物理实验能力的桥梁。

　　过分地强调实验的作用也会带来一些负面的影响：首先，这会带给学生一种误解，认为牛顿第二定律是在大量实验的基础上归纳总结得出的，实际上在物理学的发展史上不存在探究牛顿第二定律这个实验。其次，由于引进了探究牛顿第二定律这个实验，忽视了牛顿力学理论体系的建构过程，学生体会不到牛顿三大运动定律在牛顿力学体系中的基础性地位，不能正确理解实验与物理学理论体系之间的关系，不利于学生物理观念的形成。对于学生而言，要理解到这一点是有困难的，但作为教师，这关乎学科核心素养问题，不能含糊。

　　观点4：实验是物理学研究方法的不可或缺的一部分。

　　实例：探究滑动摩擦力的大小

　　在初中学生已经学习了影响滑动摩擦力大小的因素，但是高中要在定性的基础上得出定量计算式。虽然，本节内容在教材上没有明确指出是演示实验还是分组实验，但就物理学本质而言，重要的不只是掌握物理规律及其应用，而是还要让学生在经历物理规律的科学探究过程中，掌握物理学研究方法与思想，这才是学科核心素养的关键所在。

　　由于高中物理内容涉及很多的物理规律，这些是培养学生科学探究能力的很好的知识载体，因此每一次探究物理规律的过程都是教师榜样示范、学生亲身经历和体验物理学研究方法难得的机会。

　　四、结语

　　物理学的“实验”是理论的试金石，物理学理论体系仅需要几个关键性的实验来支撑和检验。中学物理中的“实验”既有物理实验又有教师创造性的“实验”，其作用是围绕物理教学。

　　教师只有明确“物理实验”的真正含义，才能更好地发挥“物理实验”在中学物理教学中的重要作用，促进学生物理学科核心素养的形成。

　　参考文献

　　[1] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准[Z].2017.

　　[2] 谭树杰,王华.物理学上的重大发现[M].北京:科学技术文献出版社,1987.

　　[3] 涂良成,黎卿,邵成刚,等.万有引力常数G的精确测量[J].中国科学:物理学 力学 天文学,2011,41(6):691-705.

　　[4] [英]A.F.查尔默斯.科学究竟是什么[M].鲁旭东译.北京:商务印书馆,2018.

　　[5] 阎金铎,段金梅,续佩君,等.物理教学论[M].南京:江苏教育出版社,1991.

　　朱琴 北京市昌平区第二中学