淺談如何提高高中物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)

曾寄紅

【摘 要】高中物理新課程把科學(xué)探究列為重要的課程內(nèi)容之一，體現(xiàn)了物理新課程理念的重大轉(zhuǎn)變。“科學(xué)包括知識、過程和知識的應(yīng)用”。學(xué)習(xí)物理必須經(jīng)歷探究的過程，而物理實(shí)驗(yàn)是物理探究的重要載體。在高中物理新課程教材中出現(xiàn)了“說一說”、“思考和討論”、“做一做”、“探究實(shí)驗(yàn)”、“問題與練習(xí)”、“大家做”、“廣角鏡”等眾多欄目，這些無不涉及實(shí)驗(yàn)探究活動?？梢姡诟咧形锢硇抡n程中，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位得到顯著提高與加強(qiáng)。

【關(guān)鍵詞】高中；物理；實(shí)驗(yàn)；課堂教學(xué)

《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對學(xué)生的探究能力做出了詳細(xì)而明確的要求：“能夠發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問題，對解決問題的方式和問題的答案提出假設(shè)，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵延袟l件，制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作和用多種方式收集數(shù)據(jù)，會對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，嘗試分析假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的差異，能寫出實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告?！蓖瑫r(shí)，明確提出了27項(xiàng)科學(xué)探究、物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木唧w要求，其中確定研究問題、設(shè)計(jì)選擇實(shí)驗(yàn)方案、數(shù)據(jù)測量、定量分析、探究創(chuàng)新等方面的要求比初中階段都有顯著提高。

一、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

1.部分教材實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)不夠科學(xué)

有些教材在安排實(shí)驗(yàn)的時(shí)機(jī)、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上存在明顯不足。有些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得不夠嚴(yán)謹(jǐn)，如實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、可操作性不強(qiáng)等。如選修模塊中的“用油膜法估測分子大小”實(shí)驗(yàn)就存在以下問題：酒精油酸溶液的配置濃度標(biāo)準(zhǔn)難以掌握。配置的溶液濃度過大，形成的油膜層張力就會過大，油膜層會沖破漂浮在水面上滑石粉形成的區(qū)別界限，測得油膜層面積數(shù)據(jù)會遠(yuǎn)小于實(shí)際數(shù)據(jù)；而配置的溶液濃度過小，形成的油膜層張力過小，油膜層與漂浮在水面上滑石粉的自然界限區(qū)別不清，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，因而很難觀測油膜層面積數(shù)據(jù)。

2.實(shí)驗(yàn)室及其儀器裝備難以滿足教學(xué)的需要

（1）實(shí)驗(yàn)室的間數(shù)和面積不完全達(dá)標(biāo)。據(jù)調(diào)查，由于教育資源的快速優(yōu)化和整合，西部省份高中每個年級的規(guī)模大多在15個平行班左右，有的年級甚至達(dá)到20個班，而具有四間左右實(shí)驗(yàn)室的學(xué)校在60%左右，有40%的學(xué)校只有兩間實(shí)驗(yàn)室。（通過對西部省區(qū)部分學(xué)校的走訪了解、取樣統(tǒng)計(jì)測算后得到）實(shí)驗(yàn)室無法滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)的需要。加上現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)校班額較大，給開展實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的活動帶來了諸多不便，同時(shí)，還存在一定的實(shí)驗(yàn)安全隱患，遇到突發(fā)情況學(xué)生無法在短時(shí)間內(nèi)快速疏散。

（2）儀器裝備嚴(yán)重不足。教師反映學(xué)校急需新課程開設(shè)所需的實(shí)驗(yàn)儀器和裝備，主要是必修課程所需的一些傳感器和數(shù)字化設(shè)備。如運(yùn)動傳感器、力傳感器、電壓傳感器等各種傳感器，與此相配套的計(jì)算機(jī)和繪圖軟件等。但是，由于這些新器材價(jià)格極其昂貴，一些學(xué)校囿于財(cái)力在短期時(shí)間內(nèi)難以配備齊全。

（3）實(shí)驗(yàn)儀器經(jīng)費(fèi)不足。目前絕大部分學(xué)校購置器材設(shè)備的經(jīng)費(fèi)都是由學(xué)校自己籌措負(fù)擔(dān)的，教育部門投入較少。物理儀器設(shè)備價(jià)格極其昂貴，學(xué)校受自身財(cái)力的制約，只有三分之二的學(xué)校能夠做到隨時(shí)補(bǔ)充。離開儀器裝備的有力支持，一些物理實(shí)驗(yàn)就難以開展。

3.教師的實(shí)驗(yàn)技能難以滿足課程的需要

部分物理教師的實(shí)驗(yàn)技能不足。面對許多新增的實(shí)驗(yàn)，如借助傳感器用計(jì)算機(jī)測速度，用數(shù)碼像機(jī)記錄平拋運(yùn)動的軌跡、用傳感器和計(jì)算機(jī)研究平拋運(yùn)動的裝置、大量傳感器的使用等，教師由于缺乏使用這些新儀器設(shè)備的技能和培訓(xùn)，根本不熟悉這些儀器設(shè)備的使用方法，開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)缺乏經(jīng)驗(yàn)同時(shí)，不少學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教師數(shù)量不足也直接影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)。據(jù)調(diào)查，目前2/3的學(xué)校有專職物理實(shí)驗(yàn)員，1/3的學(xué)校有兼職實(shí)驗(yàn)員，但根據(jù)學(xué)校的現(xiàn)有班級數(shù)，即使有專職的實(shí)驗(yàn)員，實(shí)驗(yàn)員數(shù)量也不能隨學(xué)校班級的增加按一定的比例增加。面對新課程眾多的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，沒有一定數(shù)量、受過現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍是很難勝任的。

二、改進(jìn)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略

1.完善教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）增加一些有關(guān)與物理實(shí)驗(yàn)儀器裝備組成結(jié)構(gòu)名稱、功能作用的內(nèi)容。高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：儀器裝置是一種重要的課程資源，其內(nèi)涵不僅包括物理儀器裝置所蘊(yùn)含的物理原理、物理思想，同時(shí)，也包括儀器裝置各部分的結(jié)構(gòu)名稱、功能作用及傳遞的文化內(nèi)涵等，這樣做，不僅促進(jìn)了教師對儀器裝備結(jié)構(gòu)組件名稱和作用表述的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，也有利于提高學(xué)生對課程資源的綜合利用能力和實(shí)驗(yàn)文化素養(yǎng)，而現(xiàn)行教材中這樣的問題幾乎是空白。

（2）基于實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題。物理新課程強(qiáng)調(diào)的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，而在實(shí)驗(yàn)問題的設(shè)計(jì)上就要考慮盡可能地緊密結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程，以具體的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)情景為素材，加深對原始實(shí)驗(yàn)的拓展和開發(fā)能力，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)分析和綜合能力。

（3）基于大多數(shù)學(xué)校的器材配備實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。由于物理新課程所需儀器裝備經(jīng)費(fèi)巨大，一般學(xué)校都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的急需情況逐年分期分批配備的，教材上有些問題與學(xué)校實(shí)際儀器差距較大，對學(xué)生就會產(chǎn)生一種陌生感，也不可能達(dá)到新課程所要求的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，因此，在新教材問題的編寫中還不如適當(dāng)設(shè)計(jì)一些與大多數(shù)學(xué)校實(shí)際儀器為原型的問題，教學(xué)效果會更明顯。

（4）根據(jù)儀器裝備的常見故障設(shè)計(jì)一些探究實(shí)驗(yàn)問題。為了抓住學(xué)生的心理，立疑激趣，可以利用儀器裝備使用中常出現(xiàn)的故障毛病設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)問題，既有針對性、又有實(shí)效性，可以有效地激發(fā)學(xué)生的探究情緒，培養(yǎng)學(xué)生的探究創(chuàng)新能力。如筆者所帶的學(xué)生在做必修2《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有幾個組的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的“跡點(diǎn)”是雙點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后教師組織學(xué)生一起探究解決這個問題，到底是什么原因造成的？通過對這個問題的探究，學(xué)生的探究興趣濃厚，信心大增，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究意識。再如有的學(xué)生所接電路中，電壓表、電流表的指針為什么會倒轉(zhuǎn)？當(dāng)把多用電表的開關(guān)撥到電阻檔、紅黑兩個表筆短接后，電表的指針卻不指向電阻的“0”刻度線處，而是離“0”刻度線有一定的夾角，試分析原因等。

2.加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)室的資源配置

（1）提高物理實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和儀器裝備的標(biāo)準(zhǔn)。新課程實(shí)施以后，教育部頒布了《高中理科教學(xué)儀器配備標(biāo)準(zhǔn)》，它和《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室裝備規(guī)范》一起構(gòu)成了新課程高中階段實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和儀器配備的新標(biāo)準(zhǔn)。盡管這兩個文件都是針對新課程物理實(shí)驗(yàn)的變化而制訂的，但是相關(guān)的規(guī)定仍然無法滿足急劇增加的物理新課程實(shí)驗(yàn)要求。

（2）確立整體解決的思路，保障實(shí)驗(yàn)順利開出。完成高中物理實(shí)驗(yàn)，不但需要儀器與儀器的配合，而且需要儀器與裝備、儀器設(shè)備與維修技術(shù)等的緊密配合。因此，裝備部門、教育部門、學(xué)校在投標(biāo)采購時(shí)最好采用整體解決的思路，從實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃設(shè)計(jì)、裝備的組裝和調(diào)試、配套的有關(guān)附屬設(shè)備，再到技術(shù)支持、培訓(xùn)維修等相關(guān)內(nèi)容，整體招標(biāo)，特別要與教學(xué)儀器企業(yè)建立長期穩(wěn)定的協(xié)作關(guān)系，建立儀器設(shè)備出現(xiàn)質(zhì)量問題的追究制度。

3.強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教師的技能培訓(xùn)

物理實(shí)驗(yàn)員是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的具體準(zhǔn)備者和策劃者，其工作責(zé)任心和業(yè)務(wù)水平的高低，直接影響到學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。物理新課程實(shí)施后，有相當(dāng)數(shù)量的學(xué)校認(rèn)為，課程改革只是任課教師和學(xué)生的事，與實(shí)驗(yàn)教師無關(guān)。實(shí)驗(yàn)教師既無培訓(xùn)學(xué)習(xí)的機(jī)會，也無參觀交流的機(jī)會，這無疑限制了實(shí)驗(yàn)教師的視野。實(shí)驗(yàn)教師無法獲得對一些先進(jìn)儀器裝備的感性認(rèn)識，對學(xué)校儀器裝備管護(hù)和使用方法的了解，實(shí)驗(yàn)技能的提高只能憑自身的努力。只有對實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行有效的、多角度、全方位的技術(shù)培訓(xùn)和交流，才能更有效地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動。