課程標準理念下的物理實驗教學(xué)模式

古麗努爾·阿帕爾

物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理教學(xué)中怎樣體現(xiàn)這一學(xué)科特性是課程標準理念下中學(xué)物理改革的重要內(nèi)容 。數(shù)字技術(shù)正在改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞健⑺季S方式和教育方式，如何發(fā)揮數(shù)字技術(shù)在課程改革中的作用，也是當前課程改革研究的一個重要問題。筆者就這兩個基本問題及兩者聯(lián)系談?wù)効捶ā?/p>

一、物理實驗教學(xué)的歷史回顧

長期以來人們往往把物理實驗分成兩種基本形式，一種是演示性實驗，一種是學(xué)生分組實驗。前者定位于培養(yǎng)觀察能力，后者著眼于培養(yǎng)操作技能和驗證物理原理。這種基本思想和教學(xué)目標決定了實驗的性質(zhì)和基本教學(xué)方式。在演示實驗中，教師做、學(xué)生看，教師講、學(xué)生聽，體現(xiàn)了以教師為中心的傳統(tǒng)物理教學(xué)模式。學(xué)生分組實驗雖然是學(xué)生動手，但實驗?zāi)康摹x器準備、操作步驟、實驗報告全部由教師預(yù)先設(shè)計好，學(xué)生僅僅是熟悉儀器，進行連接，然后按步驟進行操作、觀察，記錄和分析實驗數(shù)據(jù)，得到結(jié)果。在這種實驗中，學(xué)生是完全按教師設(shè)計好的方案進行，與工人在車間中“照圖施工”非常相似，缺乏學(xué)生自主的獨立思考和創(chuàng)造性活動。因此，學(xué)生做完實驗印象不深，興趣也不太大，久而久之對實驗也就不太重視。造成傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)這種局面的原因是多方面的，首先，過去的物理教學(xué)大綱沒有很好的體現(xiàn)以“實驗為基礎(chǔ)”的學(xué)科特征，只是對有限的十幾個學(xué)生分組實驗作了規(guī)定 。那個時代，對物理實驗的教育功能缺乏根本性的認識，只認為知識是根本的，僅僅把實驗看作是一種技能訓(xùn)練，沒能認識到實驗在知識、能力、方法、情感態(tài)度價值觀等綜合科。

二、課程標準理念下的中學(xué)物理實驗教學(xué)

在這場課程改革中，最基本的理念是提倡“以學(xué)生為本”，面向全體學(xué)生科學(xué)素質(zhì)提高，旨在培養(yǎng)全體學(xué)生終生發(fā)展的興趣和能力。因此，怎樣改革實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)科學(xué)探究的興趣和能力成為課程改革的重點，在這樣的理念下自然就要求人們?nèi)ト娴?、深刻地研究揭露物理學(xué)的學(xué)科特性和教育功能。課程標準理念深刻地改變了物理實驗教學(xué)的目標、性質(zhì)和模式，從單純?yōu)榱藢W(xué)習(xí)知識驗證理論，學(xué)習(xí)操作技能，轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀娴嘏囵B(yǎng)科學(xué)素質(zhì)為目標的課程，提出了“知識與技能，過程與方法，情感態(tài)度價值觀”三維教學(xué)目標。這樣的物理教學(xué)目標決定了物理實驗教學(xué)的性質(zhì)、內(nèi)容和模式。

在課程標準理念下，演示實驗仍是不可缺少的重要形式，只是應(yīng)在演示實驗中重視學(xué)生的參與;在學(xué)生分組實驗中，要盡量采用探究式的實驗方式，應(yīng)改變一切由教師準備好、設(shè)計好，廣播操式的程式化實驗;至于“隨堂實驗”則更要注入較多的探究式內(nèi)容，包括讓學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計方案，選擇儀器、制訂步驟、設(shè)計表格、收集信息、處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論并進行評價分析等過程，旨在讓學(xué)生真正進入科學(xué)學(xué)習(xí)的狀態(tài)和角色;在課程標準理念下的小實驗或家庭實驗，則有更大的自主性、開放性、創(chuàng)造性，更多地鼓勵學(xué)生利用身邊器材、家用電器和同學(xué)、家長共同開展多種形式的家庭實驗?，F(xiàn)在物質(zhì)財富大大豐富，應(yīng)鼓勵同學(xué)們建立家庭實驗室，廢舊材料很多，很多東西都是科學(xué)實驗的好材料。

課程標準理念下的物理實驗教學(xué)，從根本上改革了物理實驗教學(xué)目標和性質(zhì)，因此，必須相應(yīng)地改革實驗教學(xué)的內(nèi)容和形式 。這樣的改革使學(xué)校教學(xué)與社會活動、家庭生活結(jié)合起來，有利于促成全民關(guān)心教育、全民學(xué)習(xí)的嶄新文化。

三、數(shù)字文化與課程標準理念的結(jié)合將開創(chuàng)嶄新的物理實驗教學(xué)體系

文化是教育的基礎(chǔ)，課程標準理念為物理實驗教學(xué)改革提供了新的思想理論，數(shù)字技術(shù)的普及則為物理教學(xué)提供了全新的技術(shù)手段和教學(xué)平臺 。數(shù)字文化與課程標準理念的結(jié)合必將為物理實驗教學(xué)乃至物理課程現(xiàn)代化產(chǎn)生重大影響。有人擔(dān)心多媒體是否會削弱物理實驗教學(xué)，其實這是一種偏見。在數(shù)字化的平臺上，將使物理實驗教學(xué)的現(xiàn)代特性得到進一步發(fā)揮，而且將會創(chuàng)造出一些全新的實驗教學(xué)模式。下面將簡要地討論一下在這樣一個平臺上，物理實驗教學(xué)的改革問題。

打破傳統(tǒng)實驗教學(xué)的固有模式，使中學(xué)物理實驗具有高度的自主性、開放性和探索性，學(xué)生可以比較方便地根據(jù)不同的目的設(shè)計實驗，如可以設(shè)計某個實驗專門為了仔細深入地觀察某一過程，研究一些物理量之間的關(guān)系等等。另一方面，對于同一個實驗，不同學(xué)生之間在學(xué)習(xí)目的上可以互不相同。實驗既可以探究性的，也可以是驗證性的，由于DIS具有便于使用的模塊，學(xué)生可以更自由設(shè)計某個實驗來驗證他們的想法，為學(xué)生大膽創(chuàng)造提供實驗平臺。

四、虛擬實驗對傳統(tǒng)實驗教學(xué)的影響

虛擬實驗是從計算機領(lǐng)域中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)與實驗教學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物 。它將實驗儀器、實驗環(huán)境、實驗環(huán)節(jié)等全部由計算機仿真系統(tǒng)來完成，既可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)實驗，也可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)實驗無法涉及的條件要求很苛刻的實驗，如高溫、強電、強磁實驗、高能粒子實驗、空間實驗等等。

權(quán)威人士斷言，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將是 21世紀信息技術(shù)的代表。它的發(fā)展，不僅從根本上改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞胶蜕罘绞?，同樣它也將改變?nèi)藗兊乃季S方式，改變實驗教學(xué)的格局。

首先，它可以極大地擴展教學(xué)實驗的內(nèi)容，涉及以前教學(xué)實驗無法涉及的領(lǐng)域，給予學(xué)生更大的學(xué)習(xí)空間，激發(fā)他們的想象力、創(chuàng)造力 。第二，它可以方便地對實驗教學(xué)內(nèi)容進行擴充，只用少量的資金去購買相關(guān)軟件而不必用大量的資金去添置實際設(shè)備，從而給實驗教學(xué)本身以更大的自由度。第三，它可以作為真實實驗的事前準備，使學(xué)生在做真實實驗之前就對實驗設(shè)備和內(nèi)容有深刻的了解，從而提高實驗教學(xué)效果和減少不必要的設(shè)備損失。第四，它可以方便地作為實驗教學(xué)評價手段，解決以往實驗教學(xué)不方便考試的問題等。

有什么文化就會有什么樣的教育，數(shù)字文化與課程標準理念相結(jié)合，必將使實驗教學(xué)呈現(xiàn)出多姿多彩的新格局 。在面向全體學(xué)生基本科學(xué)素質(zhì)提高的大目標下，貫徹課標基本理念，轉(zhuǎn)變觀念，繼承傳統(tǒng)實驗教學(xué)優(yōu)秀成果，充分地利用數(shù)字文化的強大力量，展示物理教育的時代特點，將是我國物理實驗教學(xué)改革的長期奮斗目標。