關于中學物理實驗教學的現狀調查及幾點思考

王詩鋒

（江蘇省無錫市洛社高級中學，江蘇 無錫 214187）

1 問題的提出

物理是一門以實驗為基礎的科學，實驗在物理教學中起到十分重要的作用.不管是從物理學科發展歷史上還是學生的物理知識的理解上其作用都無可替代.現行各種版本的初、高中物理教材都對物理實驗進行了加強，各類實驗的數量在增多.各種物理教學教研雜志，也基本上把實驗研究作為其中一塊重要的內容.這些無不體現出物理實驗的重要性.

有學者說，實驗是物理教學的“靈魂”，物理課堂如果離開了實驗就等于失去了“靈魂”，就會使學生對物理學習淡然無味而慢慢失去興趣.

物理實驗的重要性得到幾乎所有與物理教育有關人士的認可，但中學生在5年物理學習下來，對物理實驗到底有什么樣的看法呢？他們的物理實驗素養達到了什么樣的程度呢？是不是也像我們所預想的那樣，對物理實驗有比較高的認同度呢？

本著這種思考，筆者在高三理科學生即將畢業之際，設計了一份跟物理實驗有關的調查問卷，試圖通過問卷調研，初步探討物理實驗教學中究竟該怎樣進行教與學的問題.

2 問卷的設計及調查方法

問卷設計主要從幾個方面加以考慮：（1）性別對學生在物理實驗認識上的影響；（2）喜歡物理學科與喜歡物理實驗是不是正相關；（3）學生對課堂實驗及課后實驗的“實踐”程度；（4）學生基本物理實驗素養的情況；（5）學生設計實驗的初步能力的調查.

問卷見附錄.其中1到8為選擇題，后面幾個非選擇性問題主要關注學生的實驗素養.

本調查問卷參與學生是筆者所在高中即將參加高考的學生，共發放調查問卷301份，收回有效答卷278份.其中男生答卷189份，女生答卷89份.

除進行問卷調查外，筆者還與12位學生進行了30分鐘面對面的交流，從中也得到了一些有用的信息.

3 從問卷數據（答案）看物理實驗教學的現狀

3.1 選擇題調查統計數據（見表1）

表1

續表

3.2 從選擇題數據看實驗教學現狀

對于（1）、（2）兩個問題，主要是想關注一下，學生對物理學科和對物理實驗的喜愛程度是不是正相關.從數據可以看出，喜歡物理學科的學生，男學生明顯高于女學生.但是在對物理實驗的喜愛程度上，明顯看出與性別基本無關.

從這兩個問題數據可以看出，就學科與實驗相比，實驗在學生心目中，特別是在女學生心目中有比較高的位置.

對于第（3）個問題，主要是關注在實驗室進行的學生實驗，從數據可以看出，50%左右的學生能將大部分實驗都完成，女學生在實驗中比較認真，更能按照教師的要求去完成實驗.不認真做實驗的人數很少.從中可以看出，僅從操作層面上去看，學生對待實驗的態度還是相當端正的.

對于第（4）個問題，主要是從學生的角度看物理教師對實驗課與平時的理論課要求是否相同.從數據可以清晰地看出，前兩個選項比率和達到97%，這個數據說明我們的物理教師其實是“重理論”而“輕實驗”的.

對于第（5）個問題關注學生實驗對物理知識學習的影響.從數據可以看出，絕大多數學生對做物理實驗會影響到對物理理論的認識持認同態度.

對于第（6）個問題，主要是關注學生對課外小實驗的實踐程度.從這份調查數據可以看出只有極少數學生真正去動手做過小實驗，說明如果教師沒有相應的檢查或督促措施，小實驗的作用只會停留在表面上.

對于第（7）個問題，是想關注學生學過物理后有沒有自己去設計、去動手實驗的欲望.從數據可以看出，只有少數學生在這方面進行過探索，這也是學生動手能力不理想的原因所在.

對于第（8）個問題，是想看一看，自己想擁有科學實驗室的興趣.從中又可以看出不管男、女學生，其實還都是想在科學實驗上花一定的時間和精力.做出一定的探索的.但為什么在現實中，卻無人動手去做呢？這是很值得我們去深思的問題.

3.3 從對非選擇題學生的回答看實驗教學的現狀

關于問題（9）學生的回答及分析：學生回答集中在這樣幾個科學家身上：伽利略、法拉第、牛頓、愛因斯坦、卡文迪許、居里夫人、盧瑟福、奧斯特、焦耳等.

設計此問題的想法是要學生區別理論物理學家與實驗物理學家.每當物理學發展到關鍵階段，總有一批科學家通過物理科學實驗來解決理論問題.這些在中學物理中都有詳盡的介紹，大多數學過物理的人都應該知道，題目僅要求能寫出一個名字即可，應該是一個比較低的要求.

從學生的回答可以看出，很多學生不能區別哪些是實驗物理學家.學生在書寫科學家的名字時，錯別字非常多，這也是值得我們物理教師注意的一個問題.

關于問題（10）學生的回答及分析：這是接著第（9）個問題的，學生的回答集中在法拉第的電磁感應實驗、盧瑟福的α粒子散射實驗等等.

這個問題大多數學生都進行了回答，說明對這些物理學經典實驗還是有一定的認識和了解.

關于問題（11）、（12）學生的回答及分析：這兩個問題的設計目的都是為了了解學生對物理實驗常識的掌握程度.

對于問題（11），主要的回答有以下幾種：① 水果；② 水果及金屬片；③ 水果及兩種不同的金屬片；④ 水果、導線、電流表、電壓表等；⑤ 偏酸的水果（如檸檬）及兩種不同材料的金屬片；⑥ 什么都不寫（占40%以上）.

從學生的回答可以看出，學生對水果電池的原理能夠正確理解的并不多，能回答出⑤的學生少之又少.

對于問題（12），主要的回答有以下幾種：① 磁鐵；② 磁鐵及電源；③ 磁鐵、電源、導線；④ 磁鐵、鐵架臺、開關、電源；⑤ 磁鐵、通電導線；⑥ 什么都不寫.

大家都知道，最簡單的電動機只要有磁鐵和通電導線即可，也就是說只有上面第⑤種回答比較符合問題要求.

這兩個問題不少學生沒有回答，但從學生回答的情況可以看出，能寫出比較合理答案的學生非常少，反映了我們的學生尋找“實驗的本質”的能力還比較差.

關于問題（13）學生的回答及分析：螺旋測微器是高中物理實驗考核中經常遇到的一個測量儀器，出現的頻率非常高.但每次遇到這類試題，錯誤都非常多.是什么原因造成了這種局面呢？

典型的回答有這樣幾種：（1）長度等于主尺上長度加上螺旋刻度×0.01mm；（2）利用螺旋的轉動，將直線距離改成螺旋進行顯示；（3）將螺旋每旋轉1周，螺旋在主尺方向上前進后后退0.5mm，螺旋上有50個小格，每1格對應0.01mm；（4）會讀數，不知道原理；（5）什么都不寫或直接寫“不會”（占60%以上）.

從學生的回答可以看出，絕大多數學生見到螺旋測微器只知道去讀數，去考慮小數點后面需要讀出幾位.由于不知道原理，所以只好用教師曾“強加”給出的讀數方法死記硬背，這也是這類問題在歷年來的高考中不斷出錯的主要原因.

對于問題（14）學生的回答及分析：這個問題也是筆者曾當面與幾位學生交流的主要問題.不少學生還是提出了一些比較中肯的建議.例如：課堂上多做一些演示實驗；教師的演示應盡量讓所有學生都看清楚；希望在周日下午開放學校實驗室；教師要指導學生完成一些課外實驗；多設計一些實驗來提高學生學習物理的興趣；直接進實驗室進行操作考核等等.

4 由問卷調研分析引發的思考

4.1 物理教材該如何體現實驗的重要性

教材是物理實驗教學的主陣地.最近幾年隨著新課改的逐步推行，我們發現教材對實驗的要求也有了一定的變化.原來教材中的學生實驗大多數是驗證性實驗，并且是安排在書后單列，規定學生到實驗室去完成，必須上交實驗報告.但現行的教材大都是將實驗穿插在理論課的教學之中，這樣就會有不少“急功近利”的教師根本就懶得帶領學生去做實驗，而是用“講”來代替過去的“做”，用“題目練習”來代替過去的“實驗發現或驗證”.這樣的實驗課當然得不到學生的認可，更不要說提高學生的實驗能力了.

在現行的教材中，將原來的許多實驗改成探索性實驗，但由于硬性要求并不是太高，這就導致了這種“探索”形同虛設.不少教師往往先通過講解，直接告訴學生要探索的結果，再與學生一起進行“筆頭實驗”的練習，這樣下去能達到什么效果呢？

從調研問卷中還可以看出，教材提供的課后小實驗學生基本上不去做的，這部分精心編寫的東西就失去了它應該具有的作用.筆者建議在大型的考試（如高考）中，應該讓真正做過這些實驗的學生才能得到相關的成績，這樣就能引起教師和學生對這塊“陣地”的重視。

4.2 加強物理實驗教學不能停留在口頭上

應該講，絕大多數物理教師都從內心承認物理實驗的重要性和在教學中的作用，但能夠在實際的教學中一直擁有“實驗思維”的教師卻不是太多的.

筆者曾在網絡上看到過耶魯大學普通物理《電學》第1課的視頻.在70min的時間里，教授精心準備了幾十個小實驗來說明問題，里面用到一些先進的實驗儀器，但大多數是身邊就能找到的實驗器材.整個教學過程中學生笑聲不斷，而趣味性、思考性都融入在其中了.這樣的課堂教學，學生會心不在焉、學不到知識嗎？

我們的物理實驗教學不應再停留在口頭上了，要讓教師真正行動起來.同時也希望上級部門在對教師進行培訓時多進行實驗研究方面的指導和訓練，重點培養教師的實驗意識、實驗習慣及其技巧.

4.3 物理課堂教學中一定要多給學生動手實踐的機會

據報道，中國中學生的計算能力、思維能力在全球同年齡段的學生中排名很前，而動手能力及創新能力卻排名最后，這些也可以從我們物理教育中看出一點端倪.

可以說，許多孩子都是懷著對物理學的憧憬而走進初二物理課堂的，物理世界的奇妙深深地吸引著他們.但很快他們就會發現，物理遠沒有他們想象的那樣好“玩”，每天就是背誦一些知識要點或者實驗的注意事項，要么就是不斷地做題去強化一個知識點.這樣做的結果就是使孩子慢慢地害怕物理、討厭物理，甚至失去對物理的學習興趣.

筆者作為高中教師，經常非常困惑，那些在中考物理平均分都要達到95分（滿分為100）以上的孩子，為什么一到高中馬上就變得“一無所知”.在這95分里面，大量的控制、限制思維的訓練到底起了多少作用？如果能把這些時間抽出一些來，讓學生自己去設計實驗、去動手實驗，何愁培養不出動手能力強、創新能力高的孩子.

4.4 在目前教育的大背景下，物理教師可以做出的一些改革

所有人都在批判專為考試的教育，本文不想在這方面進行探討，也不想去改革什么，但作為一線的中學物理教師，對于實驗教學我們可以著力地去做些什么呢？

（1）教師自己一定要真正樹立實驗意識.

只有教師自己有實驗意識，才能培養出有實驗意識的學生.在實驗課上，要讓學生意識到教師對物理實驗的虔誠.平時教學中涉及到物理學史上重大歷史的轉折時期，要濃墨重彩地介紹實驗科學家所作出的巨大貢獻，從而強化學生的實驗意識.

在物理教學過程中，只要能夠用實驗解釋的實際問題或理論問題，就應盡量少用語言描述.實驗重點在過程，不必過分強調結果.使學生在實驗探究中經歷知識的發現過程，掌握科學的研究方法.使實驗教學真正起到培養學生的創造能力、解決問題的能力、提高科學素養的作用.

（2）將實驗課堂真正還給學生.

要相信學生，給他們探究課題，讓他們去研究，總有學生能最后得出一些結果的.其實有時候結果并不是那么重要，我們學生需要的是這種探索、探究的過程，這不也正是新課改所倡導的嗎？

（3）引導學生開展課外小實驗活動，還可將它們變成演示實驗并帶領學生去做好.

筆者在執教高二物理“電磁感應”的一部分內容時，就將課后的導線切割地磁場的小實驗，帶領學生在操場上去完成.實驗成功后，讓學生分析需要什么條件才能使實驗成功，讓電流計的讀數更大一些，以及如何選擇實驗器材等等.筆者相信，這樣的課外小實驗的實施過程，遠比在課堂上“講實驗”的效果要好得多.

（4）及時、適當地開放學校實驗室.

學校實驗室的作用不應是一個器材倉庫，更應該成為師生在課上、課下最愿意去的地方.每當學校有新儀器購進時，就應給學生展示一下它們的奇特作用.同時要倡導學生自行設計實驗，到實驗室去探究、驗證.

筆者相信，只要我們用實際行動扎實地去做，中學物理教學一定能回到真正重視實驗、好好做實驗的正確、科學的軌道上來.

附錄

中學物理實驗調查問卷

您的性別______

同學們，自從初二開始物理學習以來，已經接近5年的時間，物理學科也許給你帶來了許多酸甜苦辣，不管是愛也好、恨也好、怕也好，畢竟這門學科已經伴隨我們5年了.今天我們從關注物理實驗的角度來一次專項調查，希望您能夠認真完成本問卷上的問題，謝謝！

（1）你喜歡物理嗎？

（A）喜歡. （B）一般. （C）不喜歡.

（2）你喜歡做物理實驗嗎？

（A）喜歡. （B）一般. （C）不喜歡.

（3）從初二開始，每次在物理實驗室進行的學生實驗你都能認真完成嗎？

（A）都能.

（B）有時能.

（C）絕大多數都沒有好好去做.

（4）你認為你遇到的大部分物理老師對待實驗課和平常的理論課，要求一樣嗎？

（A）一樣.

（B）對理論課要求高.

（C）對實驗課要求高.

（5）你認為在實驗室做學生實驗對提高物理的認識有用嗎？

（A）很有用. （B）有點用. （C）基本沒有用.

（6）物理書本上提供了許多可以在家里就能完成的課外小實驗，你試著去做過嗎？

（A）基本都做過.

（B）做過一些.

（C）基本沒有動手做過.

（7）你有沒有自己設計并動手做過課外物理小實驗？

（A）設計過也做過.

（B）設計過但沒有去做過.

（C）沒有想過這件事.

（8）看國外影視作品里面，好多小主人公都有自己的實驗室，如果條件許可，你有興趣擁有自己的科學實驗室嗎？

（A）有興趣. （B）沒有興趣.

（9）你能寫出一個實驗物理學家的名字嗎？

（10）你能寫出一個影響物理學進程的著名物理實驗嗎？

（11）如果要你設計一個電學中常提及的水果電池，請你寫出需要準備哪些器材？

（12）如果要你設計一個最基本的電動機模型，請你寫出需要準備哪些器材？

（13）你能解釋一下螺旋測微器的測量原理嗎？

（14）你能提出一些關于物理實驗方面的合理化建議嗎？