安茂金

摘要： 物理學(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的學(xué)科，如何在教學(xué)中搞好實(shí)驗(yàn)教學(xué)是每位物理教師都必須重視的問題。在分析高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，作者結(jié)合對(duì)自身教學(xué)的反思、分析，對(duì)如何有效實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)及如何讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，積極展示個(gè)性等問題進(jìn)行了思考和探究。

關(guān)鍵詞： 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題對(duì)策

物理科學(xué)伴隨著物理實(shí)驗(yàn)的發(fā)展而發(fā)展。在教育教學(xué)領(lǐng)域，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展到今天，對(duì)物理教學(xué)起到了巨大的推動(dòng)和促進(jìn)作用。新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的“三位一體”的目標(biāo)應(yīng)該是我們教學(xué)實(shí)踐追求的終極目標(biāo)。然而，隨著基礎(chǔ)教育改革的深入，以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的缺陷逐漸暴露出來，也引起越來越多的人的關(guān)注。下面我結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和反思，就高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題談一些看法。

1.問題的提出

1.1新課標(biāo)的實(shí)驗(yàn)要求。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明確提出：實(shí)驗(yàn)是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)，是落實(shí)物理課程目標(biāo)、全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，也是物理課程改革的重要資源。

觀察現(xiàn)象、進(jìn)行演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)生對(duì)物理事實(shí)獲得具體、明確的認(rèn)識(shí)，這是理解概念和規(guī)律必要的基礎(chǔ)。觀察和實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，引起學(xué)習(xí)興趣，具有不可代替的重要作用。學(xué)校和教師應(yīng)根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求安排足夠的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)；應(yīng)最大限度地利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的器材，力求利用多年閑置的器材開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)；應(yīng)充分地開發(fā)和利用實(shí)驗(yàn)室的豐富課程資源，盡快改變實(shí)驗(yàn)室的封閉式管理狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該盡快向?qū)W生開放，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)做課外實(shí)驗(yàn)。

開設(shè)“物理實(shí)驗(yàn)專題”模塊，目的是使學(xué)生較為深入地學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的有關(guān)理論、方法和技能；進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣；增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度；養(yǎng)成交流與合作的良好習(xí)慣；發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力。在本模塊中，學(xué)生應(yīng)完成不同難度的實(shí)驗(yàn)，原則上實(shí)驗(yàn)數(shù)量不少于8個(gè)。模塊的設(shè)計(jì)尤其注重從以下幾個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生：（1）經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程；（2）強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)方案的自我設(shè)計(jì)；（3）深入對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)誤差分析；（4）重視對(duì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)估。

我們不難看到新課標(biāo)重新審視了基礎(chǔ)教育中的實(shí)驗(yàn)問題，并提出了明確的要求，高中物理實(shí)驗(yàn)的改革勢(shì)在必行。

1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀。

1.2.1教師的主要問題

1.2.1.1在課改的大背景下，教師們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)的理念上都有了顯著的提高，但在實(shí)際的教學(xué)中依然存在較大差距。普通中學(xué)一線物理老師工作量大，沒有足夠的時(shí)間和精力花在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，學(xué)校能做的實(shí)驗(yàn)就做，不能做的實(shí)驗(yàn)就放棄，不好做的實(shí)驗(yàn)就算了。

1.2.1.2受傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響，普遍認(rèn)為“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)，講實(shí)驗(yàn)不如背實(shí)驗(yàn)”。許多教師存在著重理論輕實(shí)驗(yàn)的思想，不愿意開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1.2.1.3課件、視頻放不停，急功近利走捷徑。演示實(shí)驗(yàn)看視頻，學(xué)生實(shí)驗(yàn)放錄像，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本原則沒有得到體現(xiàn)，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容到探究體驗(yàn)都沒有給學(xué)生留出足夠的發(fā)展空間。

綜上所述，核心問題是教師教學(xué)理念有待更新，教學(xué)方法有待改變。

1.2.2學(xué)生的主要問題

1.2.2.1死記硬背實(shí)驗(yàn)結(jié)論，做看客而不是主人。許多學(xué)生拿到實(shí)驗(yàn)題目后，首先做的不是根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)際操作，依據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，推出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，而是只憑腦子里死記硬背的知識(shí)，機(jī)械地默寫實(shí)驗(yàn)結(jié)論，以“背”實(shí)驗(yàn)結(jié)論“代替”實(shí)驗(yàn)操作。部分同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)只是匆匆看客。

1.2.2.2大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為做實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)，考試又不考動(dòng)手操作。尤其是近些年，高考發(fā)生了重大的變化，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、能力考查越來越多，對(duì)教材上基本實(shí)驗(yàn)的器材步驟、方法過程、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等考察比例越來越小，對(duì)選學(xué)物理的同學(xué)也同樣缺乏吸引力。

綜上所述，核心問題是學(xué)生思想認(rèn)識(shí)不到位，實(shí)驗(yàn)積極性不高。

1.2.3教育評(píng)價(jià)的主要問題

現(xiàn)實(shí)中，學(xué)校的教育評(píng)價(jià)很多時(shí)候只是簡單的文化課考試，實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)理論與實(shí)踐缺乏全面的深入整合，難以找到可行的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。即使是具有權(quán)威的“高考”也不能對(duì)實(shí)驗(yàn)操作、親身實(shí)踐等環(huán)節(jié)進(jìn)行直接評(píng)價(jià)。其結(jié)果是學(xué)校、老師和學(xué)生都忽視了實(shí)驗(yàn)的本真意義。

綜上所述，核心問題是缺乏具體到位的可操作性評(píng)價(jià)體系。

2.解決問題的對(duì)策

要想使物理實(shí)驗(yàn)真正成為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，探究的實(shí)驗(yàn)，有希望的實(shí)驗(yàn)，就要變學(xué)生被動(dòng)操作實(shí)驗(yàn)為主動(dòng)的情感體驗(yàn)過程，把單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來，把實(shí)驗(yàn)室里的實(shí)驗(yàn)拓寬為生活中的實(shí)驗(yàn)、社會(huì)中的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在感情上喜歡物理實(shí)驗(yàn)，在心理上重視物理實(shí)驗(yàn)，從精神上崇敬物理實(shí)驗(yàn)，在行動(dòng)上能把物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)作對(duì)知識(shí)的探索和發(fā)現(xiàn)的一種手段，全方位地體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)的酸甜苦辣，而不是把實(shí)驗(yàn)室當(dāng)做放松和玩樂的地方。我在充分保留傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，主要從以下七個(gè)方面尋求拓寬實(shí)驗(yàn)的視野。

2.1實(shí)驗(yàn)優(yōu)先，開展隨堂小實(shí)驗(yàn)：手腦并用，激趣益智。

“課內(nèi)小實(shí)驗(yàn)是穿插在課堂教學(xué)過程中的學(xué)生小實(shí)驗(yàn)”，即將教材中以住不受重視的認(rèn)為無足輕重的小實(shí)驗(yàn)搬到課堂上，讓學(xué)生利用手邊的物品就能方便開展的實(shí)驗(yàn)［１］。內(nèi)容如新教材上的“說一說”、“做一做”或習(xí)題中的實(shí)踐性的內(nèi)容，凡是可以在課堂上輕松完成的，就盡量讓學(xué)生當(dāng)堂完成。我在學(xué)完《用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度》后，要求學(xué)生同桌為一組合作完成“自制打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”的小實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出紙帶速度并判斷紙帶運(yùn)動(dòng)情況。我驚喜地發(fā)現(xiàn)學(xué)生的熱情高漲。在后面的教學(xué)過程中，學(xué)生解除了被動(dòng)連續(xù)聽課的困乏，以飽滿的熱情投入后續(xù)的學(xué)習(xí)中。課內(nèi)小實(shí)驗(yàn)的主要特點(diǎn)是取材容易，通常就地取材。在學(xué)完《自由落體運(yùn)動(dòng)》后，我在課堂上組織學(xué)生兩人一組利用手邊能找到的物品“測(cè)定反應(yīng)時(shí)間”。學(xué)生們除了刻度尺，還用上了課本、鉛筆等各式各樣長條形的東西，實(shí)驗(yàn)中爆發(fā)了陣陣開懷的大笑，實(shí)驗(yàn)取得成功后的喜悅、自信心，無疑對(duì)學(xué)生以后探索知識(shí)的奧秘奠定了基礎(chǔ)。

2.2實(shí)現(xiàn)教、學(xué)角色的轉(zhuǎn)變，學(xué)生是“演員”，教師是“導(dǎo)演”。

“激發(fā)學(xué)習(xí)興趣”是中學(xué)物理教學(xué)目的任務(wù)之一，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“激發(fā)學(xué)習(xí)興趣”最有效的方法［２］。實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供了親自動(dòng)手的機(jī)會(huì)，既能調(diào)動(dòng)學(xué)生獲取知識(shí)的積極性，增強(qiáng)主動(dòng)性，又能讓學(xué)生在動(dòng)手過程中，通過設(shè)計(jì)、操作、觀察、分析、歸納，自我解決頭腦中的“為什么”，總結(jié)出合乎事物發(fā)展的新規(guī)律，使學(xué)生獨(dú)特的個(gè)性和創(chuàng)新能力在動(dòng)手尋找知識(shí)真諦的過程中得到發(fā)展。因此，在教學(xué)設(shè)備能夠滿足需要的情況下，或經(jīng)過努力能夠創(chuàng)造條件的情況下，應(yīng)盡可能地變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，真正實(shí)現(xiàn)教、學(xué)角色的轉(zhuǎn)變。例如為了讓更多的學(xué)生直接參與實(shí)驗(yàn)，在“紅蠟塊的運(yùn)動(dòng)”演示實(shí)驗(yàn)中，我先召集志愿者到講臺(tái)演示，一人操作玻璃管，使管子慢慢地勻速地水平移動(dòng)，而另一人則每過幾秒就記錄一次紅蠟塊的位置，最后連接這些位置，從而得到紅蠟塊的運(yùn)動(dòng)軌跡。接著向?qū)W生提出要求：“大家能否自行設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在紙上畫出類似紅蠟塊的運(yùn)動(dòng)軌跡？”很快就有學(xué)生想到了一個(gè)絕妙的主意：用紙做一個(gè)比鉛筆略粗的圓筒并套在鉛筆上，同桌兩人合作，勻速地移動(dòng)鉛筆和圓筒，并定時(shí)記錄圓筒的位置。這樣，一個(gè)自創(chuàng)的小型“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”實(shí)驗(yàn)就新鮮出籠了?？梢?，學(xué)生缺少的不是創(chuàng)新意識(shí)，而是缺少創(chuàng)新的環(huán)境和機(jī)會(huì)。

2.3將物理實(shí)驗(yàn)與探究性學(xué)習(xí)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。

探究性實(shí)驗(yàn)是根據(jù)教材的特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際情況，3—4人一組，在學(xué)生已有知識(shí)和具有初步實(shí)驗(yàn)技能的條件下，教師提出課題，指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦，在實(shí)驗(yàn)中觀察現(xiàn)象，主動(dòng)探索，然后得出物理規(guī)律。通過探究式實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不但能掌握基本儀器的使用方法、基本實(shí)驗(yàn)原理及其設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法、能力型實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)策，培養(yǎng)實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)態(tài)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力、敢于懷疑的精神和探索創(chuàng)新的意識(shí)，等等，而且能懂得要變換角度、變換問題認(rèn)識(shí)同一件事，例如：測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，可以使用不同器材，不同方法，不同電路，其方法很多，有伏安法、滑安法、滑伏法、替代法、半偏法等，電路也有內(nèi)、外接法，限流、分壓接法，等等，共同點(diǎn)是應(yīng)用了部分或閉合電路的歐姆定律。

2.4讓實(shí)驗(yàn)室成為學(xué)生學(xué)習(xí)物理的主要陣地，給學(xué)生創(chuàng)造更多的動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

開放實(shí)驗(yàn)室，精選課外實(shí)驗(yàn)，盡量創(chuàng)造更多的條件，給學(xué)生更多的時(shí)間和空間動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，是提高學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ年P(guān)鍵。由于人的能力差異，一些學(xué)生動(dòng)手能力不強(qiáng)，在實(shí)驗(yàn)中往往處于旁觀者的地位，有時(shí)想做實(shí)驗(yàn)，又怕周圍的同學(xué)譏笑。讓學(xué)生常到實(shí)驗(yàn)室，可以給學(xué)生更多的動(dòng)手機(jī)會(huì)，使動(dòng)手能力較差的同學(xué)得到鍛煉，增強(qiáng)其實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。辦法可以采取教師指導(dǎo)的形式或根據(jù)興趣愛好組織專題研究和探討，遵循“以學(xué)生為本”的原則，從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力。

2.5自制教具，充分發(fā)揮榜樣的力量。

朱正元教授積極倡導(dǎo)“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”。利用手邊一些不起眼的東西自制的教具盡管粗糙簡陋，卻有別出心裁，化腐朽為神奇的特點(diǎn)，在演示效果上往往不亞于那些冷冰冰的正規(guī)的實(shí)驗(yàn)儀器。由于是自己的老師親自制作的教具，學(xué)生會(huì)在心理上產(chǎn)生強(qiáng)烈的親切感和認(rèn)同感，從而更注意實(shí)驗(yàn)想要達(dá)到的目的，也啟發(fā)學(xué)生：在必要的時(shí)候所需要的東西是可以發(fā)明創(chuàng)造的。這也能拉近物理學(xué)習(xí)與應(yīng)用之間的距離。更重要的是，展示自制教具的同時(shí)教師展示了自己的智慧和靈巧，奉獻(xiàn)給學(xué)生的也不只是物理知識(shí)，而是一個(gè)勤于思考并敏于行動(dòng)的良好榜樣，這對(duì)于學(xué)生形成良好的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)習(xí)慣是大有裨益的。例如在描繪拋體運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)驗(yàn)中，我用注射器噴水的方法顯示軌跡，收效良好；在演示“摩擦力提供向心力”的實(shí)驗(yàn)中，我把一個(gè)舊光碟放在教學(xué)用的圓規(guī)角上，再在上面放一塊橡皮，這就構(gòu)成了一個(gè)“轉(zhuǎn)盤”，利用這個(gè)裝置學(xué)生很直觀地明白了向心力的來源。要培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和動(dòng)手習(xí)慣，教師就必須先培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力和習(xí)慣，使學(xué)生有一個(gè)模仿的榜樣，才能更好地激發(fā)其創(chuàng)造力。

2.6注重物理學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，滲透物理科學(xué)思想。

縱觀物理學(xué)史上最美的十大實(shí)驗(yàn)，絕大多數(shù)是用最簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)備揭示了最深刻的物理原理。比如牛頓三棱鏡分解太陽光實(shí)驗(yàn)被評(píng)為第七大最美的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的器材不過是兩塊三棱鏡，但實(shí)驗(yàn)揭示了光的色散現(xiàn)象，進(jìn)而開創(chuàng)了現(xiàn)代物理學(xué)的重要領(lǐng)域——光譜學(xué)的先河。今天人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，小到分子原子，大到星球宇宙，在很大程度上依賴于各種光譜帶來的信息。還有托馬斯·楊的雙縫實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于電子干涉實(shí)驗(yàn)，伽利略對(duì)于落體實(shí)驗(yàn)的研究，等等，這些都是通過最簡單的實(shí)驗(yàn)手段、利用最簡單的實(shí)驗(yàn)器材，揭示了最深刻的科學(xué)真理，在物理學(xué)史上留下最美的風(fēng)景。這些實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了物理學(xué)中普遍的思想和特殊的方法，是我們進(jìn)行物理科學(xué)思想教育的寶貴資源，我們要善于選擇改造合適的史學(xué)實(shí)驗(yàn)，利用這些實(shí)驗(yàn)滲透物理科學(xué)思想，以提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

2.7轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方式，多一份人文關(guān)懷。

美國課程理論學(xué)家斯塔弗爾比姆說：“評(píng)價(jià)的最終目的不是為了證明，而是為了改進(jìn)。”因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)重要方面就是改變實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)機(jī)制。變終結(jié)性評(píng)價(jià)為過程性評(píng)價(jià)，變單一性評(píng)價(jià)為多方位評(píng)價(jià)，關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程。我校采用記錄學(xué)生實(shí)驗(yàn)檔案的方法實(shí)現(xiàn)了這一轉(zhuǎn)變。例如一個(gè)自己獨(dú)立完成的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，一個(gè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程實(shí)錄，一個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的原因分析，一組未必精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一個(gè)創(chuàng)見，一個(gè)小教具，等等，均給以積極評(píng)價(jià)，并及時(shí)反饋給學(xué)生，使每個(gè)學(xué)生都能認(rèn)識(shí)到自己的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)自信心，在原有基礎(chǔ)上都有所進(jìn)步。這樣，前期實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，課堂實(shí)驗(yàn)過程實(shí)錄，后期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、完成報(bào)告等均納入計(jì)分之列，很好地保證了實(shí)驗(yàn)效果。

物理實(shí)驗(yàn)是研究物理學(xué)的重要方法和手段，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可提高物理教學(xué)效率，而且可提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)能力。只要教師做實(shí)施素質(zhì)教育的有心人，對(duì)它們合理地加以應(yīng)用，就一定會(huì)在教學(xué)中收到良好的效果。

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