高中物理實驗教學創(chuàng)新的點滴體會

張紹虎

摘 要：高中物理教學創(chuàng)新的重點在實驗的創(chuàng)新上，在新一輪基礎(chǔ)教育課程改革理論的指導(dǎo)下，實驗創(chuàng)新的重點應(yīng)當是實驗資源的開發(fā)和實驗教育功能的發(fā)揮上。結(jié)合實驗應(yīng)遵循的原則設(shè)計和開發(fā)新的實驗內(nèi)容及對新的實驗教學模式進行了探索和嘗試。

關(guān)鍵詞：教學創(chuàng)新；科學性；探究式

新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的核心是教育創(chuàng)新，而教育創(chuàng)新的基礎(chǔ)是學科教學創(chuàng)新。物理學從本質(zhì)上說是一門實驗科學，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和物理理論的建立都必須以嚴格的實驗為基礎(chǔ)并受到實驗的檢驗。因此，物理學的教育創(chuàng)新首先應(yīng)體現(xiàn)在實驗的教學創(chuàng)新上。

那么教師如何在高中物理實驗教學中進行教學創(chuàng)新呢？

一、實驗內(nèi)容上進行創(chuàng)新，在課程既定的實驗內(nèi)容基礎(chǔ)上進行新的開發(fā)和設(shè)計

新課程標準的一個重要的價值取向就是變課程的預(yù)定性和封閉性為課程的生成性與開放性，同時教師也由課程規(guī)范的復(fù)制者變?yōu)檎n程的創(chuàng)造者，作為課程的主體，教師要全方位地主動地介入課程的研究、開發(fā)、設(shè)計和實施等一系列的創(chuàng)新活動中。因此，一個新的理念被突現(xiàn)出來：“教師即課程?！痹谶@種理論指導(dǎo)下，教師完全有必要針對學生的實際情形，富有針對性地對物理實驗進行適當?shù)娜∩?、增刪，最終突破狹義的課堂教學的封閉環(huán)境，建構(gòu)起以教科書為載體，以教室為物理空間的小環(huán)境和以所有媒介為補充，以日常生活乃至宏觀世界為大環(huán)境的高中物理實驗教學體系。

教師在實驗的開發(fā)與設(shè)計上可從以下幾方面入手。

1.創(chuàng)新性

教材雖然說新課程是以開放性、生成性和創(chuàng)新性為價值取向的，教科書不再是教學的中心，也不再是唯一的課程資源，但是教科書在編寫過程中得到了大量專家、學者的指導(dǎo)，凝聚了大量教育一線教師長期工作的經(jīng)驗教訓(xùn)，經(jīng)過了長期的試用和改進，是最能充分體現(xiàn)創(chuàng)新教育價值取向的課程資源之一，它不僅是知識的載體，在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀等方面的教育任務(wù)上更是有突出作用。因此，在教科書的框架內(nèi)進行實驗的創(chuàng)新設(shè)計是實驗創(chuàng)新教學的首要原則。

首先，可以對教材上已經(jīng)給出的實驗進行改進或重新設(shè)計，以期達到更好的教學效果。例如在驗證動量守恒的演示實驗中，教材上的實驗方法是彈簧彈開兩輛小車，分析小車運動距離得出運動速度，進而得出動量的關(guān)系：筆者認為此實驗可以改為定量的測量，只要將車換成球，利用平拋求速度即可。其次，用實驗驗證教材或習題中的一些問題。例如用實驗驗證過山車完成圓周運動的條件其最高點的速度至少是多少；光滑水平面上的小車上站一人，人用錘子敲擊小車一端時小車能否朝一個方向連續(xù)運動等；再有如何用實驗再現(xiàn)或驗證生活、生產(chǎn)中的某些物理問題。例如電飯鍋的自動控制如何用實驗?zāi)M；遠距離輸電過程的模擬等。

2.趣味性

興趣作為主體的一種內(nèi)驅(qū)力，直接導(dǎo)致學生主動地去關(guān)注實驗、完成實驗，理解實驗。例如做聲音的共鳴實驗時，傳統(tǒng)的做法是教師只用兩個音叉A、B，敲A后觀察到B也振動了，筆者采用多個音叉A、B、C、D、E、F做實驗，A與B固有頻率同，A做為提供驅(qū)動力的音叉單獨放置，其他音叉環(huán)繞A音叉放置，敲A后一會兒用手握住A，發(fā)現(xiàn)還有聲音，再握住C音叉，還有聲音……，最后握住B后聲音消失，再看它們的固有頻率關(guān)系，最后得出結(jié)論。用此種實驗方法對學生的吸引力更大，學生不僅能表現(xiàn)出濃厚的探究興趣，而且印象很深，很長時間都忘不了。

3.簡易性

限于高中學生的理論水平和操作技能，實驗設(shè)計要盡可能用較少的儀器，儀器要盡可能簡單，實驗原理盡可能在高中水平范圍以內(nèi)。首先就地取材，用簡單的器材做實驗容易使學生感到物理就在身邊，研究物理并不神秘，因此老師可以用可樂瓶、易拉罐、飲料吸管、膠帶等生活中常見的物品來做物理實驗，如抽水馬桶原理的模擬；虹吸現(xiàn)象等。長久下去，學生對周圍生活的關(guān)注意識就會增強。其次采用簡單的器材還容易突出實驗的物理原理，而不為器材復(fù)雜的結(jié)構(gòu)所干擾，因此能獲得更好的效果。麥克斯韋在評價簡單儀器時曾經(jīng)說過：“這些實驗的教育價值往往與復(fù)雜程度成反比，學生用自制的儀器雖然經(jīng)常出毛病，但他卻會比用需仔細調(diào)整的復(fù)雜儀器學到更多的東西，仔細調(diào)整的儀器學生易于依賴，而不敢拆成零件?！北热缭隍炞C單擺擺動過程中機械能是否守恒的實驗中，如果用光電計時器來測量小球某個位置的瞬時速度，學生絕大多數(shù)時間用來熟悉儀器的安裝、使用，調(diào)整光電門的位置，而忽略我們實驗的目的是機械能守恒的驗證，采用剃須刀片在某位置緊貼小球割斷擺線的方法，器材雖簡單，但體現(xiàn)了拋體運動和單擺運動的整合思想，學生完全理解這種思想，很容易地就接受了這個實驗方法。

4.科學性

教師在創(chuàng)新型實驗設(shè)計上要保證不出科學性錯誤，同時在實驗中要尊重實驗事實，不要只關(guān)注與假設(shè)相符的實驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)象，而忽略觀察收集那些與預(yù)期結(jié)果相矛盾的信息，這樣往往失去了科學的態(tài)度和方法，進而由部分數(shù)據(jù)得出錯誤的實驗結(jié)論。例如在測定水管中水的流速時，有同學讓噴嘴水平，用平拋的原理求射出速度，筆者認為，各部分小水滴在空中飛行中會受其他水的影響而并非是平拋運動。再比如做探究單擺的周期與擺長關(guān)系的實驗時，同學采集到大量數(shù)據(jù)，在T-L坐標系中描出點后，有的同學認為靠近原點的數(shù)據(jù)誤差大而舍去，導(dǎo)致T與L成正比的錯誤結(jié)論。

5.課內(nèi)外相結(jié)合

物理學是一門來源于自然而又應(yīng)用于自然的基礎(chǔ)科學，一方面它帶動了科學與技術(shù)的進步，另一方面推動了文化、經(jīng)濟、社會的發(fā)展。因此，關(guān)注物理的知識與技能在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，關(guān)注物理學與技術(shù)、經(jīng)濟、社會的互動作用是新一輪課程改革的重要目標。同時，現(xiàn)代科學發(fā)展更強調(diào)知識的交叉與交融，物理學的發(fā)展史也表明，具有相關(guān)的知識和方法，就更有可能為科學發(fā)展作出突出貢獻，牛頓和麥克斯韋之所以取得輝煌成就，與他們深厚的數(shù)學功底密不可分。泰勒曾指出：“具有豐富的知識和經(jīng)驗的人，比只有一種知識和經(jīng)驗的人更容易產(chǎn)生聯(lián)想和獨到見解。”因此，高中物理實驗創(chuàng)新教學的另一重要內(nèi)容就是在安排足夠的演示實驗和分組實驗的基礎(chǔ)上，將學生從課堂、教材、習題中釋放出來，組織豐富多彩的課外活動，如小發(fā)明、小制作、小實驗等，實驗室要完全對學生開放，培養(yǎng)學生主動做課外實驗的意識，同時鼓勵他們博覽群書，逐步建立起以物理學為核心的廣博的知識體系。

6.信息技術(shù)輔助

信息化時代的實驗教學，要充分利用信息技術(shù)的優(yōu)勢，在重視傳統(tǒng)的實驗手段的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新，逐步將信息技術(shù)應(yīng)用到物理實驗中，逐步學會開發(fā)和使用物理實驗軟件，利用計算機進行數(shù)據(jù)的實時采集、處理實驗數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果等。例如在做探究單擺的周期與擺長關(guān)系的實驗時，同學們采集到大量數(shù)據(jù)后，利用excel軟件的函數(shù)功能很容易在T-L坐標系中描出曲線。節(jié)省了數(shù)據(jù)處理時間的同時提高了精度。

二、在實驗的教學方法上要創(chuàng)新，變“廣播式”的教學模式為“探究式”實驗?zāi)Ｊ?/p>

無論是演示實驗還是分組實驗，傳統(tǒng)的教學模式是老師介紹實驗的原理、器材、步驟、要觀察的現(xiàn)象、記錄的數(shù)據(jù)、要得出什么結(jié)論、產(chǎn)生誤差的原因等等，甚至連實驗報告中的表格都替學生設(shè)計好，在實驗過程中，學生根本不用自己思考，或者看熱鬧般地“觀察”，僅僅被表面現(xiàn)象所吸引而忽略內(nèi)在原因的考慮；或者機械地按老師的要求操作，不知道為什么要這樣做，不會想有沒有其他等效的或更好的操作方法，更不會想重新設(shè)計此實驗的做法。由于要觀察的現(xiàn)象或要得出的結(jié)論已經(jīng)先入為主，所以根本不分析采集到的數(shù)據(jù)，更談不上由實驗的數(shù)據(jù)去演繹、歸納出結(jié)論了。更有甚者，為了追求高分數(shù)，有的老師把學生做實驗完全變?yōu)槔蠋熤v實驗，學生從動手不動腦的極端又走到了動腦不動手，紙上談兵的極端，長此下去，實驗的教育功能不但沒有發(fā)揮出來，反而成為束縛學生思維的障礙，學生的創(chuàng)新精神和解決問題的能力不能提高，反而下降。蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基說過：“在人們的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者。而在青少年的精神世界中，這種需要則特別強烈。”現(xiàn)代教學論也認為，任何教學內(nèi)容都可以用一個個問題呈現(xiàn)出來，學習的發(fā)生起源于情景變化的刺激。因此，在實驗教學中我們應(yīng)當讓學生在問題情景中生疑、質(zhì)疑，這樣才能產(chǎn)生濃厚的興趣，才能使學生體驗科學研究的艱辛與喜悅，才能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力。因此，實行探究式教學是實驗創(chuàng)新教學的重要組成部分。例如電磁感應(yīng)現(xiàn)象與楞次定律的演示實驗完全可以改為探究式實驗。

三、實驗的評價上要創(chuàng)新，變終結(jié)性評價為過程性評價

傳統(tǒng)的實驗評價是重結(jié)果輕過程，重數(shù)據(jù)輕內(nèi)心活動，重實驗試題輕操作的技能與素養(yǎng)，最終出現(xiàn)會說不會做實驗的現(xiàn)象。美國課程理論學家斯塔弗爾比姆說：“評價的最終目的不是為了證明（prove）而是為了改進（improve）”因此，實驗教學創(chuàng)新的另一個重要方面就是改變實驗的評價機制，變終結(jié)性評價為過程性評價，變單一性評價為多方位評價，關(guān)注學生的實驗結(jié)果，更關(guān)注學生在實驗中的種種表現(xiàn)，我們可以采用記錄學生實驗檔案的方法實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，例如記錄學生實驗中的某一個好的實驗設(shè)計，一次優(yōu)秀的實驗報告，一組精確的實驗數(shù)據(jù)，一個創(chuàng)見，一個小教具等，及時發(fā)現(xiàn)閃光點，及時反饋給學生，使每個學生都能認識到自己的優(yōu)點，增強自信心，在原有基礎(chǔ)上都有所進步。

總之，基礎(chǔ)教育課程改革呼喚創(chuàng)新，教師要由課程規(guī)范的復(fù)制者變?yōu)樾抡n程的創(chuàng)造者，而物理課程的創(chuàng)新重點就在實驗的開發(fā)與創(chuàng)新設(shè)計上，首先要突破教材、課堂的限制，盡一切可能地開發(fā)與設(shè)計新的實驗；其次要從“教實驗”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝脤嶒灲獭?，充分發(fā)揮實驗的教育功能，嘗試用探究的方法進行實驗教學，培養(yǎng)學生的實踐能力與創(chuàng)新精神；第三要改變實驗的評價機制，關(guān)注學生的實驗過程，從人的一生是可持續(xù)發(fā)展的高度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)和發(fā)展學生多方面的潛能，將實驗評價變?yōu)閷W生自主性學習的有力促進者。

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