我國中學(xué)物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀分析與展望

陳金泉(江蘇省丹陽高級中學(xué) 江蘇 鎮(zhèn)江 231000)

1 問題的提出

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué), 物理實驗是物理教學(xué)的一個重要組成部分[1].物理實驗著重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神, 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和強烈的求知欲.在新的普通中學(xué)物理教學(xué)大綱中，已明確指出：“觀察現(xiàn)象、進行演示和學(xué)生實驗，能夠使學(xué)生對物理事實獲得具體的、明確的認(rèn)識，這是理解概念和規(guī)律的必要基礎(chǔ).”[2]隨著基礎(chǔ)教育新課程的實施和深入展開, 現(xiàn)有中學(xué)物理實驗條件、教學(xué)活動、教師素養(yǎng)能否適應(yīng)和滿足新課程要求, 是所有物理教育工作者最關(guān)心的問題.本文通過對物理實驗教學(xué)發(fā)展過程的回顧以及當(dāng)前初中物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀進行闡述, 并提出實驗教學(xué)改革的建議.

2 研究方法

本文通過篩選，得到了物理實驗教學(xué)研究的相關(guān)文獻，通過整合，研究，我們發(fā)現(xiàn)物理實驗教學(xué)的發(fā)展往往是伴隨著科技進步、經(jīng)濟發(fā)展以及國家教育方針的變化，總是在為更好地實施物理教學(xué)而服務(wù).

通過一些學(xué)者針對當(dāng)時物理實驗教學(xué)所面臨的問題、獲得的一些成果以及針對當(dāng)時的實際情況所做的一些展望，我們可以一窺物理教學(xué)在實驗方面的發(fā)展歷程.而這一歷程對于從事中學(xué)物理教學(xué)的工作人員具有很大的借鑒作用，通過這些我們可以看到物理實驗教學(xué)曾經(jīng)面臨的問題、解決的途徑，了解物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀及現(xiàn)實所遇到的問題，并針對不同的問題去研究，以期獲得更好的物理實驗教學(xué)方法，并對未來的物理實驗教學(xué)做出推測，前瞻性地預(yù)測各領(lǐng)域在物理實驗教學(xué)方面可能產(chǎn)生的影響，以便物理實驗教學(xué)能夠更好地為物理教學(xué)服務(wù).

3 研究結(jié)果

通過對不同時期文獻的研究發(fā)現(xiàn)，在不同的時期物理實驗教學(xué)面對著不同的問題，當(dāng)然也在不斷的發(fā)展，物理實驗教學(xué)是借助于物理實驗幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理的一種學(xué)習(xí)模式.

3.1 我國物理實驗教學(xué)的發(fā)展及變革

3.1.1 傳統(tǒng)實驗的產(chǎn)生及發(fā)展

演示實驗是傳統(tǒng)教學(xué)的一個比較成熟的實驗類型，是在課堂上結(jié)合傳授知識的技能，由教師操作標(biāo)下的實驗.解放初教育部于1950年頒布的我國第一個物理教學(xué)大綱就明確規(guī)定了較多的實驗數(shù)(高中127個，初中103個)，后來在歷次的物理教學(xué)大綱的修改中一直保持這個勢頭.教師在備課時把它作為一項重要內(nèi)容，因而使它有重大發(fā)展.如：

在自制、創(chuàng)制教具方面，有廣泛的群眾基礎(chǔ)，有諸多創(chuàng)新，有的自制教具已為廠家采納為定性儀器產(chǎn)品，如沖擊擺實驗、可變內(nèi)阻電池、氣體定律實驗器、壓縮空氣引火儀等.

3.1.2 結(jié)合國情的實驗教學(xué)的發(fā)展

學(xué)生分組實驗是我國的獨創(chuàng)，解放初由于我國經(jīng)濟落后，實驗設(shè)備差，學(xué)生沒有親自做實驗的條件，于是在1952年的中學(xué)物理教學(xué)大綱中就規(guī)定必須讓學(xué)生親自做實驗數(shù)目：初中17個，高中21個，并強調(diào)即使學(xué)校條件不具備也要積極創(chuàng)造條件完成學(xué)生實驗，以后在歷次大綱修改中都規(guī)定實驗個數(shù).而后在教學(xué)中逐步演變?yōu)樵诮處熤笇?dǎo)下，用整節(jié)課的時間讓學(xué)生在實驗室進行的嚴(yán)格分組實驗，相當(dāng)于高校的普通物理實驗.它的主要功能是讓學(xué)生運用已學(xué)的知識和技能，比較規(guī)范地進行實驗，以更好地掌握實驗技能和(活化)所學(xué)知識.這類實驗以測量性、驗證性和實用性實驗為主.如天平測量物體的質(zhì)量，測量勻變速直線運動物體的加速度，用溫度計測水的溫度，用電流表測電流、電壓、電阻等.顯然這類型的實驗，對學(xué)生帶有訓(xùn)練性和實用性，強調(diào)如何具體地掌握實驗過程和方法，并規(guī)范、熟練地進行操作，如何切實地聯(lián)系實際，如何活化和運用所學(xué)知識等.它不是讓學(xué)生通過實驗去探索或研究物理知識規(guī)律，這是它與“邊學(xué)邊做實驗”明顯的界限.學(xué)生分組實驗與高校的普通物理實驗從要求到做法都是銜接的，也與社會生產(chǎn)、現(xiàn)代科技較為接近，所以它是中學(xué)物理實驗中必不可少的實驗類型.

3.1.3 緊密配合教學(xué)的新型實驗產(chǎn)生

邊學(xué)邊做實驗在我國的出現(xiàn)只有30多年的歷史，20世紀(jì)50年代中葉隨著教育事業(yè)的發(fā)展，一些教育較發(fā)達(dá)地區(qū)，如江蘇等地的物理教師根據(jù)教學(xué)的需要，配合課堂教學(xué)，讓每個學(xué)生動手做實驗，然后師生共同得出結(jié)論，當(dāng)時叫做“邊教邊做實驗”，這類實驗一出現(xiàn)，立即引起廣泛的注意，并大力推廣，可惜好景不長，很快就被頻繁的政治運動沖跨了，沒能得到應(yīng)有的發(fā)展，改革開放以來，再通過廣大師生的實踐和總結(jié)，現(xiàn)已形成了一個新類型的實驗，并在中學(xué)物理教學(xué)中，特別是在初中更顯示出它的優(yōu)越性和生命力.邊學(xué)邊實驗教學(xué)利用“動手、動腦、動口、動筆”等多種教學(xué)形式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生減少由于干擾失去的信息量，使學(xué)生在課堂上獲得較多的知識[3].

這類實驗是：根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，配合課堂教學(xué)，在教師的指導(dǎo)下，讓全班學(xué)生親自通過實驗去探索，去獲取知識與形成能力的教學(xué)過程.

3.1.4 開放性物理實驗的產(chǎn)生

在過去，課外實驗的含義并不是很明確，現(xiàn)在已經(jīng)比較明確了.它是在教師的安排、指導(dǎo)下，學(xué)生利用課外時間，通過使用一些簡單器材或自制教具獨立完成的一種教學(xué)實驗.教師一般不作現(xiàn)場指導(dǎo)，而是靠學(xué)生自己找器材、自己設(shè)計、自己制作、自己操作并得出結(jié)論，這對理論聯(lián)系實際，開發(fā)學(xué)生的智力，提高學(xué)生學(xué)物理的興趣都是很有效的.

自從1982年中學(xué)物理教科書中出現(xiàn)小實驗和小制作以來，課外實驗大體確定為兩個方面：一是教科書上的小實驗和實驗性作業(yè)，二是與教材相關(guān)的小制作和興趣實驗.它們是配合教學(xué)進行，面向全體學(xué)生，不包括專門組織的課外小組實驗和其他課外活動的實驗.所以嚴(yán)格地講，這里的課外實驗是指課外教學(xué)實驗，不過這類實驗可以不受教學(xué)大綱的限制，可以對不同學(xué)生提出不同的要求，充分實施因材施教，以發(fā)展每個學(xué)生的智慧和個性.

由于這類實驗獨立性很強，要搜集和使用的器材也較廣泛，所以對學(xué)生來說難度較大，除教師做一些必要的指導(dǎo)外，更要取得社會和家長的支持，所以從某種意義上講這類實驗也不是單一的學(xué)生實驗，而是與學(xué)校和社會有關(guān)的邊緣性實驗[4].

3.2 我國物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

3.2.1 教育思想落后

教育思想落后近幾年, 隨著素質(zhì)教育的實施, 物理課程的內(nèi)容作了很大調(diào)整, 特別是新課程標(biāo)準(zhǔn)下的新教材, 實驗的數(shù)量大大增加, 實驗的要求也有所提高, 學(xué)校在實驗室的建設(shè)方面加大了投資力度, 為開好實驗課提供了有力的保證.但是, 不少學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)、教師對物理實驗缺乏正確的認(rèn)識, 對實驗?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的必要性和重要性缺乏必要的認(rèn)識, 考慮更多的是如何提高學(xué)生的成績, 而不是提高學(xué)生實驗的能力和素質(zhì).

3.2.2 受傳統(tǒng)教育影響較深

由于受傳統(tǒng)教育影響, 教師普遍存在著重理論輕實驗的思想, 教學(xué)方法普遍采用講授法[5].有的教師甚至認(rèn)為學(xué)生不會動手做實驗不要緊, 只要會動筆考實驗就行.由此而引發(fā)了做實驗不如講實驗, 講實驗不如背實驗的想法,出現(xiàn)了學(xué)生實驗變成演示實驗的現(xiàn)象.

3.2.3 實驗教學(xué)模式僵化

物理實驗教學(xué)的基本原則沒有得到充分的體現(xiàn), 教學(xué)方式呆板.從教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)方式?jīng)]有給學(xué)生留出足夠的發(fā)展空間[6].就分組實驗來說, 教材從實驗?zāi)康?、實驗原理、儀器、操作步驟到注意事項已經(jīng)省略, 讓學(xué)生去確定, 這樣做實驗, 收獲不大.這種教學(xué)模式不利于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力, 不利于引導(dǎo)學(xué)生突破思維定勢這個障礙, 不利于學(xué)生創(chuàng)新思維方法的形成, 不利于學(xué)生智能的發(fā)展.

3.2.4 教師動手能力差 學(xué)生的實驗基礎(chǔ)差

教師長期不做實驗, 動手能力就差.在物理教師隊伍中不會換接保險絲、不會鋪設(shè)簡單照明電路的大有人在[6].如有的教師做演示實驗時, 未能明確告訴學(xué)生如何去觀察實驗現(xiàn)象, 怎樣把觀察到的現(xiàn)象與要驗證的規(guī)律聯(lián)系起來.只是要求學(xué)生把這些現(xiàn)象的結(jié)論記住背會,簡單地停留在記憶的層面上.學(xué)生不能把在實驗中觀察到的現(xiàn)象與得出的結(jié)論有機結(jié)合起來.學(xué)生實驗也是如此, 學(xué)生做實驗?zāi)康牟幻鞔_, 積極性不高.他們做實驗大多抱著好奇的心理, 甚至有的學(xué)生做實驗時連實驗步驟都不知道, 缺乏主動性.至于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度, 使學(xué)生在探究的過程中體會學(xué)習(xí)樂趣的目的根本得不到落實.

4 實驗物理教學(xué)的反思

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法易養(yǎng)成學(xué)生只做記錄員、觀察員的習(xí)慣, 實驗過程完全統(tǒng)一要求, 刻板枯燥, 很難提高學(xué)生對物理實驗的興趣, 實驗時學(xué)生對實驗原理尚未完全理解, 即使實驗成功了, 也是知其然而不知其所以然.這樣的實驗方法, 束縛了學(xué)生的思維, 因此改革現(xiàn)行傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法已成為必然[7].

4.1 進行多項實驗活動建立立體交叉體系

物理實驗教學(xué)的各個要素分為由課內(nèi)到課外、由演示實驗到學(xué)生自制教具和學(xué)具等幾個方面.在實驗中,把這幾個要素進行綜合分析, 筆者認(rèn)為課堂教學(xué)、學(xué)生實驗、教具學(xué)具的制作、小發(fā)明和小創(chuàng)造、實驗競賽、專題講座等要素組成的實驗教學(xué)系統(tǒng)的總功能不是各個部門各自直接地單獨地體現(xiàn)出來的,而是通過它們之間的特殊聯(lián)系間接地、綜合地表現(xiàn)出來[8].例如,在課堂教學(xué)中,教師利用演示實驗,調(diào)動學(xué)生的積極性, 激發(fā)學(xué)生興趣,并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容不斷提出問題,要求學(xué)生自制學(xué)具在課外進行實驗,回答教師提出的問題.學(xué)生通過自己做實驗得出正確的結(jié)論, 提高了學(xué)習(xí)興趣, 堅定了積極實驗的信心.通過課內(nèi)、課外、演示實驗和自己動手做實驗的有機聯(lián)系,學(xué)生既學(xué)到了物理知識,又會運用于生活實際,更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生利用物理知識分析、解決實際問題的能力.近幾年，DIS系統(tǒng)被引入到了中學(xué)物理實驗教學(xué)當(dāng)中，改進了中學(xué)物理實驗，利用DIS實驗可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，對調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性、主動性及提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果有重要的作用[9].

4.2 開放實驗室充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造性思維

實驗教學(xué)能否達(dá)到最優(yōu)目的, 系統(tǒng)各部分能否協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn),關(guān)鍵是看在課堂教學(xué)中能否引起學(xué)生較大的興趣.興趣的培養(yǎng)必須通過多種途徑,以多種形式進行.物理學(xué)是一門實驗科學(xué), 教材編寫的實驗分為測量型、驗證型和觀察型, 如果從對學(xué)生的不同要求出發(fā), 可將實驗分為實驗型和設(shè)計型.實驗型的實驗,可在教師指導(dǎo)下由學(xué)生按實驗教材中的方法、步驟獨立完成.設(shè)計型的實驗,先由教師下達(dá)有關(guān)實驗原理和技能方面的預(yù)習(xí)提綱,開放實驗室,讓學(xué)生看到實驗所需要的儀表、器材, 并把一些要做的實驗在歷史上的作用和實驗構(gòu)思寫在黑板上, 讓學(xué)生對照實驗思考題和器材、儀器認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書上的內(nèi)容,邊看書、邊思考、邊動手.這樣充分發(fā)揮了學(xué)生動手實驗的主動性,容易激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣, 活躍學(xué)生的思維.

4.3 以學(xué)生實驗為主要內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生實事求是的學(xué)風(fēng)

除了讓學(xué)生做完教材上的實驗外,還可以通過制作教具、學(xué)具, 把許多演示實驗改成學(xué)生實驗,給學(xué)生提供自己動手動腦的機會.在實驗過程中,除了要求學(xué)生用科學(xué)的態(tài)度做好實驗外,更重要的是要求學(xué)生寫出實驗報告,這是將感性知識上升為理性認(rèn)識的一項重要工作.通過認(rèn)真檢查學(xué)生的實驗報告,促使學(xué)生在實驗過程中正確理解原理, 明確實驗?zāi)康? 認(rèn)真設(shè)計步驟, 詳細(xì)記錄數(shù)據(jù),分析實驗結(jié)果.特別是一些實驗出現(xiàn)誤差后,要求學(xué)生認(rèn)真討論,分析產(chǎn)生誤差的原因,使學(xué)生逐步形成嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)風(fēng).

4.4 引導(dǎo)學(xué)生自制學(xué)具和教具參加小發(fā)明和小制作活動培養(yǎng)創(chuàng)新型人才

引導(dǎo)學(xué)生進行發(fā)明創(chuàng)新, 參加自制學(xué)具、教具等活動,可以鞏固課內(nèi)實驗所學(xué)的知識和掌握實驗的基本技能,更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力[10].具體做法是: 在各教學(xué)班成立興趣小組,引導(dǎo)學(xué)生自做學(xué)具、教具,開展小發(fā)明、小制作活動,鼓勵學(xué)生創(chuàng)新,始終堅持真(原理科學(xué))、新(設(shè)計新穎, 采用新技術(shù))、美(設(shè)計簡單合理, 主次分明).在整個活動中形成以學(xué)生為主體, 并由一批骨干隊伍帶動, 發(fā)展到全體學(xué)生紛紛動手,大大提高了學(xué)生的實驗技能和理論水平,豐富了學(xué)生課外活動的內(nèi)容,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力.通過多年的物理實驗教學(xué)改革,充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性和創(chuàng)造性, 極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力,提高了學(xué)生的綜合素質(zhì),收到了良好的教學(xué)效果[11].

5 結(jié)束語

隨著時代的進步、科技的進步以及人們觀念的變化，物理實驗教學(xué)將越來越有生命力并不斷地發(fā)揮實驗方面的特長，更好地為物理教學(xué)服務(wù).