淺談高中物理實驗教學(xué)

安茂金

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

關(guān)鍵詞： 高中物理實驗教學(xué)問題對策

物理科學(xué)伴隨著物理實驗的發(fā)展而發(fā)展。在教育教學(xué)領(lǐng)域，物理實驗教學(xué)發(fā)展到今天，對物理教學(xué)起到了巨大的推動和促進作用。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，以往實驗教學(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)驗和反思，就高中物理實驗教學(xué)問題談一些看法。

1.問題的提出

1.1新課標(biāo)的實驗要求。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》明確提出：實驗是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)，是落實物理課程目標(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、進行演示和學(xué)生實驗，能夠使學(xué)生對物理事實獲得具體、明確的認(rèn)識，這是理解概念和規(guī)律必要的基礎(chǔ)。觀察和實驗對培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實驗技能，培養(yǎng)實事求是的科學(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)生實驗和演示實驗；應(yīng)最大限度地利用實驗室現(xiàn)有的器材，力求利用多年閑置的器材開發(fā)新的實驗；應(yīng)充分地開發(fā)和利用實驗室的豐富課程資源，盡快改變實驗室的封閉式管理狀態(tài)，實驗室應(yīng)該盡快向?qū)W生開放，鼓勵學(xué)生主動做課外實驗。

開設(shè)“物理實驗專題”模塊，目的是使學(xué)生較為深入地學(xué)習(xí)物理實驗的有關(guān)理論、方法和技能；進一步提高學(xué)生的實驗素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生實驗探究的興趣；增強學(xué)生的創(chuàng)新意識；培養(yǎng)學(xué)生實事求是、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)生的實踐能力。在本模塊中，學(xué)生應(yīng)完成不同難度的實驗，原則上實驗數(shù)量不少于8個。模塊的設(shè)計尤其注重從以下幾個方面培養(yǎng)學(xué)生：（1）經(jīng)歷實驗探究過程；（2）強化實驗方案的自我設(shè)計；（3）深入對實驗過程和實驗誤差分析；（4）重視對實驗方案和實驗結(jié)果評估。

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

1.2實驗教學(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，教師們在實驗教學(xué)的理念上都有了顯著的提高，但在實際的教學(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，沒有足夠的時間和精力花在實驗教學(xué)上，學(xué)校能做的實驗就做，不能做的實驗就放棄，不好做的實驗就算了。

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

1.2.1.3課件、視頻放不停，急功近利走捷徑。演示實驗看視頻，學(xué)生實驗放錄像，實驗教學(xué)的基本原則沒有得到體現(xiàn)，從實驗內(nèi)容到探究體驗都沒有給學(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死記硬背實驗結(jié)論，做看客而不是主人。許多學(xué)生拿到實驗題目后，首先做的不是根據(jù)題目要求設(shè)計實驗方案，進行實際操作，依據(jù)實驗記錄，推出實驗結(jié)論，而是只憑腦子里死記硬背的知識，機械地默寫實驗結(jié)論，以“背”實驗結(jié)論“代替”實驗操作。部分同學(xué)做實驗時只是匆匆看客。

1.2.2.2大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為做實驗費時，考試又不考動手操作。尤其是近些年，高考發(fā)生了重大的變化，創(chuàng)新實驗、能力考查越來越多，對教材上基本實驗的器材步驟、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)識不到位，實驗積極性不高。

1.2.3教育評價的主要問題

現(xiàn)實中，學(xué)校的教育評價很多時候只是簡單的文化課考試，實驗操作評價理論與實踐缺乏全面的深入整合，難以找到可行的評定標(biāo)準(zhǔn)。即使是具有權(quán)威的“高考”也不能對實驗操作、親身實踐等環(huán)節(jié)進行直接評價。其結(jié)果是學(xué)校、老師和學(xué)生都忽視了實驗的本真意義。

綜上所述，核心問題是缺乏具體到位的可操作性評價體系。

2.解決問題的對策

要想使物理實驗真正成為學(xué)生的實驗，探究的實驗，有希望的實驗，就要變學(xué)生被動操作實驗為主動的情感體驗過程，把單獨的實驗有機結(jié)合起來，把實驗室里的實驗拓寬為生活中的實驗、社會中的實驗，讓學(xué)生在感情上喜歡物理實驗，在心理上重視物理實驗，從精神上崇敬物理實驗，在行動上能把物理實驗當(dāng)作對知識的探索和發(fā)現(xiàn)的一種手段，全方位地體驗物理實驗的酸甜苦辣，而不是把實驗室當(dāng)做放松和玩樂的地方。我在充分保留傳統(tǒng)實驗優(yōu)點的基礎(chǔ)上，主要從以下七個方面尋求拓寬實驗的視野。

2.1實驗優(yōu)先，開展隨堂小實驗：手腦并用，激趣益智。

“課內(nèi)小實驗是穿插在課堂教學(xué)過程中的學(xué)生小實驗”，即將教材中以住不受重視的認(rèn)為無足輕重的小實驗搬到課堂上，讓學(xué)生利用手邊的物品就能方便開展的實驗［１］。內(nèi)容如新教材上的“說一說”、“做一做”或習(xí)題中的實踐性的內(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《用打點計時器測速度》后，要求學(xué)生同桌為一組合作完成“自制打點計時器”的小實驗，通過實驗測出紙帶速度并判斷紙帶運動情況。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)小實驗的主要特點是取材容易，通常就地取材。在學(xué)完《自由落體運動》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“測定反應(yīng)時間”。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，實驗中爆發(fā)了陣陣開懷的大笑，實驗取得成功后的喜悅、自信心，無疑對學(xué)生以后探索知識的奧秘奠定了基礎(chǔ)。

2.2實現(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，實驗教學(xué)是“激發(fā)學(xué)習(xí)興趣”最有效的方法［２］。實驗給學(xué)生提供了親自動手的機會，既能調(diào)動學(xué)生獲取知識的積極性，增強主動性，又能讓學(xué)生在動手過程中，通過設(shè)計、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)生獨特的個性和創(chuàng)新能力在動手尋找知識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)盡可能地變演示實驗為學(xué)生實驗，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，真正實現(xiàn)教、學(xué)角色的轉(zhuǎn)變。例如為了讓更多的學(xué)生直接參與實驗，在“紅蠟塊的運動”演示實驗中，我先召集志愿者到講臺演示，一人操作玻璃管，使管子慢慢地勻速地水平移動，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動軌跡。接著向?qū)W生提出要求：“大家能否自行設(shè)計一個實驗，在紙上畫出類似紅蠟塊的運動軌跡？”很快就有學(xué)生想到了一個絕妙的主意：用紙做一個比鉛筆略粗的圓筒并套在鉛筆上，同桌兩人合作，勻速地移動鉛筆和圓筒，并定時記錄圓筒的位置。這樣，一個自創(chuàng)的小型“運動的合成與分解”實驗就新鮮出籠了。可見，學(xué)生缺少的不是創(chuàng)新意識，而是缺少創(chuàng)新的環(huán)境和機會。

2.3將物理實驗與探究性學(xué)習(xí)相結(jié)合，實現(xiàn)從被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。

探究性實驗是根據(jù)教材的特點和學(xué)生實際情況，3—4人一組，在學(xué)生已有知識和具有初步實驗技能的條件下，教師提出課題，指導(dǎo)學(xué)生動手、動腦，在實驗中觀察現(xiàn)象，主動探索，然后得出物理規(guī)律。通過探究式實驗，學(xué)生不但能掌握基本儀器的使用方法、基本實驗原理及其設(shè)計、實驗數(shù)據(jù)的處理方法、能力型實驗的研究對策，培養(yǎng)實事求是的實驗態(tài)度、團結(jié)協(xié)作的能力、敢于懷疑的精神和探索創(chuàng)新的意識，等等，而且能懂得要變換角度、變換問題認(rèn)識同一件事，例如：測電阻的實驗，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，共同點是應(yīng)用了部分或閉合電路的歐姆定律。

2.4讓實驗室成為學(xué)生學(xué)習(xí)物理的主要陣地，給學(xué)生創(chuàng)造更多的動手機會，提高學(xué)生設(shè)計實驗的能力。

開放實驗室，精選課外實驗，盡量創(chuàng)造更多的條件，給學(xué)生更多的時間和空間動手做實驗，是提高學(xué)生物理實驗?zāi)芰Φ年P(guān)鍵。由于人的能力差異，一些學(xué)生動手能力不強，在實驗中往往處于旁觀者的地位，有時想做實驗，又怕周圍的同學(xué)譏笑。讓學(xué)生常到實驗室，可以給學(xué)生更多的動手機會，使動手能力較差的同學(xué)得到鍛煉，增強其實驗?zāi)芰Α＾k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，從而增強學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)他們的動手能力和創(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，拼拼湊湊做實驗”。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，在演示效果上往往不亞于那些冷冰冰的正規(guī)的實驗儀器。由于是自己的老師親自制作的教具，學(xué)生會在心理上產(chǎn)生強烈的親切感和認(rèn)同感，從而更注意實驗想要達(dá)到的目的，也啟發(fā)學(xué)生：在必要的時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，而是一個勤于思考并敏于行動的良好榜樣，這對于學(xué)生形成良好的動手能力和實驗習(xí)慣是大有裨益的。例如在描繪拋體運動軌跡的實驗中，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”的實驗中，我把一個舊光碟放在教學(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“轉(zhuǎn)盤”，利用這個裝置學(xué)生很直觀地明白了向心力的來源。要培養(yǎng)和增強學(xué)生的動手能力和動手習(xí)慣，教師就必須先培養(yǎng)自己的動手能力和習(xí)慣，使學(xué)生有一個模仿的榜樣，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)典實驗，滲透物理科學(xué)思想。

縱觀物理學(xué)史上最美的十大實驗，絕大多數(shù)是用最簡單的實驗設(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驗被評為第七大最美的實驗，實驗的器材不過是兩塊三棱鏡，但實驗揭示了光的色散現(xiàn)象，進而開創(chuàng)了現(xiàn)代物理學(xué)的重要領(lǐng)域——光譜學(xué)的先河。今天人類對自然界的認(rèn)識，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·楊的雙縫實驗應(yīng)用于電子干涉實驗，伽利略對于落體實驗的研究，等等，這些都是通過最簡單的實驗手段、利用最簡單的實驗器材，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。這些實驗體現(xiàn)了物理學(xué)中普遍的思想和特殊的方法，是我們進行物理科學(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)實驗，利用這些實驗滲透物理科學(xué)思想，以提高學(xué)生的科學(xué)實驗素養(yǎng)。

2.7轉(zhuǎn)變實驗評價方式，多一份人文關(guān)懷。

美國課程理論學(xué)家斯塔弗爾比姆說：“評價的最終目的不是為了證明，而是為了改進。”因此實驗教學(xué)改革的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(xué)生的實驗結(jié)果，更關(guān)注學(xué)生的實驗過程。我校采用記錄學(xué)生實驗檔案的方法實現(xiàn)了這一轉(zhuǎn)變。例如一個自己獨立完成的實驗設(shè)計，一個真實的實驗過程實錄，一個錯誤數(shù)據(jù)的原因分析，一組未必精確的實驗數(shù)據(jù)，一個創(chuàng)見，一個小教具，等等，均給以積極評價，并及時反饋給學(xué)生，使每個學(xué)生都能認(rèn)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。這樣，前期實驗設(shè)計，課堂實驗過程實錄，后期實驗數(shù)據(jù)處理、完成報告等均納入計分之列，很好地保證了實驗效果。

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

參考文獻(xiàn)：

［1］閻金鐸，田世昆.中學(xué)物理教學(xué)概論.北京：高等教育出版社，2003：75.

［2］李新鄉(xiāng)，張德啟，張軍朋，王守江.物理教學(xué)論.北京：科學(xué)出版社，2005：167.