初中物理教師實(shí)驗(yàn)操作技能現(xiàn)狀與對(duì)策研究

劉開雙

長(zhǎng)陽(yáng)縣教育研究與教師培訓(xùn)中心，湖北 長(zhǎng)陽(yáng)443501

物理學(xué)家奧斯特曾說：“我不喜歡那種沒有實(shí)驗(yàn)的枯燥的講課，因?yàn)闅w根到底所有的科學(xué)進(jìn)展都是從實(shí)驗(yàn)開始的。”電流的磁效應(yīng)就是他從課堂演示實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的，從此揭開了電和磁之間的關(guān)系。筆者在近幾年的區(qū)域?qū)W科研訓(xùn)工作中，一直關(guān)注著初中物理教師的實(shí)驗(yàn)技能，及對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度，并于去年秋季舉行了全縣首屆初中物理教師實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽。本文主要針對(duì)這次活動(dòng)中參賽教師在實(shí)驗(yàn)操作方面存在的問題進(jìn)行分析，初步探討提高教師實(shí)驗(yàn)技能的策略。

一、實(shí)驗(yàn)操作競(jìng)賽中出現(xiàn)的問題

這次競(jìng)賽，教師操作的實(shí)驗(yàn)都是從義務(wù)教育《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》要求的學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)中選取的，從活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作來看，器材組裝不熟練、實(shí)驗(yàn)步驟不科學(xué)、儀器使用不恰當(dāng)、操作細(xì)節(jié)不注意、實(shí)驗(yàn)誤差不控制等問題比較突出。下面以具體實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行分析。

例1：測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率

問題：（1）滑輪組組裝的段數(shù)不合要求（題目要求組裝一個(gè)重物由四段繩子吊著的滑輪組）。（2）彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)的方向不對(duì)，由于組裝的問題，導(dǎo)致用測(cè)力計(jì)在向下拉繩子的自由端。

評(píng)析：滑輪組的組裝對(duì)于學(xué)生而言是一個(gè)難點(diǎn)，但對(duì)教師而言應(yīng)該不是難事。一個(gè)人組裝滑輪組，如果掛在鐵架臺(tái)上不好做，可以先在平臺(tái)上組裝好后掛起來。從理論上說，這個(gè)實(shí)驗(yàn)中繩子自由端向上拉和向下拉都可以，都能測(cè)機(jī)械效率。但從教師現(xiàn)場(chǎng)操作來看，向下拉繩子出現(xiàn)了幾個(gè)問題：測(cè)力計(jì)移動(dòng)較小的距離就碰到了桌面，無法繼續(xù)拉動(dòng)，使鉤碼上升的高度很小，對(duì)鉤碼上升的高度和測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離的測(cè)量不合理；向下拉測(cè)力計(jì)，用手拉測(cè)力計(jì)的尾部拉環(huán)，則測(cè)力計(jì)的外殼和彈簧自身的重力都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。為減小誤差和方便測(cè)量，這個(gè)實(shí)驗(yàn)最好是勻速豎直緩慢向上拉動(dòng)測(cè)力計(jì)來使鉤碼升高。

例2：探究平面鏡成像的特點(diǎn)

問題：（1）在玻璃板前面點(diǎn)燃一支蠟燭，要求先“觀察它在玻璃板后面的像”，然后拿一支外形相同但沒點(diǎn)燃的蠟燭，豎立在玻璃板后面移動(dòng)，直至它和像重合。教師在操作時(shí)忽略了觀察成像這一環(huán)節(jié)。（2）測(cè)量物距和像距時(shí)沒有估讀。

評(píng)析：觀察和實(shí)驗(yàn)都是物理學(xué)研究的基本方法。觀察往往是人們認(rèn)識(shí)客觀世界、獲得感性認(rèn)識(shí)的初始，早期，天文學(xué)的哥白尼學(xué)說就是以天文觀察為基礎(chǔ)而建立起來的。雖然教師知道玻璃板后面有像，也知道成像的特點(diǎn)，但應(yīng)像指導(dǎo)學(xué)生一樣，先觀察成的像，再進(jìn)一步研究成像特點(diǎn)。平面鏡成像特點(diǎn)中的物距和像距相等是精準(zhǔn)而不是粗略的，測(cè)距時(shí)應(yīng)通過估讀進(jìn)行精確測(cè)量。

例3：驗(yàn)證阿基米德原理

問題：（1）將鋁塊浸入水中時(shí)不夠輕緩，導(dǎo)致有水濺出。（2）由鋁塊換用大小不同的鐵塊重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，小桶壁上的水沒有擦干。

例4：比較不同物質(zhì)吸熱的情況

問題：（1）沒有記錄初溫就開始加熱。（2）加熱過程中讀數(shù)時(shí)用手把溫度計(jì)往眼前拉，使溫度計(jì)的玻璃泡時(shí)不時(shí)碰到了容器壁。

例5：探究凸透鏡成像的規(guī)律

問題：在調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度時(shí)，沒有將它們相互靠近后調(diào)整，不便觀察。

例6：探究杠桿的平衡條件

問題：（1）所用的杠桿上有兩個(gè)方便掛鉤碼的塑料滑塊，在調(diào)節(jié)杠桿兩端螺母，使杠桿在水平位置平衡時(shí)，沒有將這兩個(gè)滑塊放在杠桿兩端等距或緊靠中點(diǎn)的位置后再調(diào)節(jié)杠桿平衡。（2）教師在操作過程中，基本上是先確定好一側(cè)鉤碼的數(shù)量和力臂的大小后，根據(jù)平衡條件，在心中算出另一側(cè)某一力臂時(shí)應(yīng)掛的鉤碼數(shù)，或者據(jù)拿的鉤碼數(shù)算出力臂，“又快又準(zhǔn)”地讓杠桿平衡。

評(píng)析：例3 到例6 這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的多數(shù)問題，是沒有注意操作過程或基本儀器使用中的細(xì)節(jié)。實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性非常重要，教師是學(xué)生模仿的對(duì)象，教師須注意實(shí)驗(yàn)過程中每個(gè)細(xì)節(jié)，不僅教會(huì)學(xué)生知識(shí)、技能，更要為學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的榜樣。實(shí)驗(yàn)6的要求是“探究”而不是驗(yàn)證，應(yīng)該是根據(jù)隨機(jī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)過分析得出平衡條件，是先有現(xiàn)象再有結(jié)論，經(jīng)歷像科學(xué)家一樣的從物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中歸納科學(xué)規(guī)律的過程。可是，按照教師的操作，實(shí)際上是在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論。其中反映出不同的科學(xué)思想和教學(xué)思想，重知識(shí)結(jié)論輕獲取知識(shí)的過程。

例7：測(cè)量固體和液體密度

問題：（1）使用天平時(shí)，當(dāng)砝碼掉在桌面上后，直接用手去拿砝碼；直接用手移動(dòng)游碼；取砝碼時(shí)從大到小地取；同一實(shí)驗(yàn)中用天平測(cè)量下一個(gè)物體的質(zhì)量時(shí)，沒有把游碼先回零再加減砝碼。（2）對(duì)準(zhǔn)確測(cè)量鹽水密度的方法不清，先把杯中鹽水的一部分倒入量筒，讀了體積，才發(fā)現(xiàn)步驟有問題，又將量筒中的鹽水倒回?zé)瓬y(cè)總質(zhì)量，然后按正確步驟操作，但量筒壁上已有了鹽水，增大了誤差。

評(píng)析：（1）不能用手拿砝碼，這是使用天平的基本要求。游碼在天平中相當(dāng)于更小的砝碼，可以說天平的精度就體現(xiàn)在游碼上，夾持砝碼和移動(dòng)游碼都要用鑷子，以免手汗腐蝕它們，或造成它們生銹，降低天平的精度。（2）測(cè)鹽水密度的合理方法是：測(cè)玻璃杯和鹽水的總質(zhì)量；將杯中鹽水的一部分倒入量筒中讀出其體積；稱出燒杯及杯中剩下液體的質(zhì)量；計(jì)算鹽水的密度。這樣設(shè)計(jì)方案，能有效規(guī)避因杯壁或量筒壁上附著鹽水帶來誤差的問題。

二、出現(xiàn)問題的原因分析

上述問題，作為教師有許多是不應(yīng)該出現(xiàn)的，或許有競(jìng)賽緊張的緣故，但從我們營(yíng)造的活動(dòng)氛圍來說，緊張不是主要原因，結(jié)合平時(shí)的教學(xué)調(diào)研，我認(rèn)為主要有以下三方面原因：

一是教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)認(rèn)識(shí)不足。教師偶爾做演示實(shí)驗(yàn)，但關(guān)注的重點(diǎn)是通過實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象得出物理概念和規(guī)律，對(duì)操作本身關(guān)注不夠。教師在指導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，動(dòng)口的多，“指手畫腳”的多，平時(shí)很少實(shí)際操作，沒有養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣。教師雖然都曾經(jīng)經(jīng)過了系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，但如果不經(jīng)常繼續(xù)學(xué)習(xí)、思考和操練，時(shí)間長(zhǎng)了，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作技能就會(huì)下降。

二是實(shí)驗(yàn)資源閑置現(xiàn)象比較嚴(yán)重。現(xiàn)在多數(shù)初中學(xué)校建有科教樓及標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室，但筆者在調(diào)研視導(dǎo)中發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)校的演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)通知單、實(shí)驗(yàn)登記冊(cè)、儀器借用登記不全，實(shí)驗(yàn)開出率不高，實(shí)驗(yàn)室資源利用不夠。

三是學(xué)生學(xué)業(yè)考試中的實(shí)驗(yàn)探究題效度低，實(shí)驗(yàn)操作考查流于形式。長(zhǎng)期以來，受應(yīng)試和知識(shí)本位等思想影響，教師存在大量“講”實(shí)驗(yàn)或用多媒體播放實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，通過反復(fù)的書面拓展訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)題，導(dǎo)致筆試中的實(shí)驗(yàn)探究試題不能真正考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。還有，中考前的學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作考查，用考前抽到的一個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作情況，并不能真正反映學(xué)生平時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作技能，而且評(píng)判教師都是本校的任課教師，評(píng)價(jià)難免有失公允，使實(shí)驗(yàn)操作考查信度低，甚至流于形式，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生了副作用，教師平時(shí)很少去研究實(shí)驗(yàn)，對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)過程和簡(jiǎn)單儀器使用中的細(xì)節(jié)自然也就很少關(guān)注。

三、提升教師實(shí)驗(yàn)技能的措施

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)重要的內(nèi)容、方法和手段，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生形成概念和掌握規(guī)律的基礎(chǔ)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》在課程目標(biāo)中明確指出，學(xué)生應(yīng)有初步的實(shí)驗(yàn)操作技能，會(huì)用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)儀器，能測(cè)量一些基本的物理量等，要讓學(xué)生達(dá)成這些目標(biāo)，教師須先達(dá)到。教師的實(shí)驗(yàn)技能是其專業(yè)素養(yǎng)的一部分，教育部《中學(xué)教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》要求教師掌握所教學(xué)科內(nèi)容的基本知識(shí)、基本原理與技能。要提升教師的實(shí)驗(yàn)技能，我認(rèn)為可從以下三方面著手：

一是加大實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)和實(shí)驗(yàn)管理的力度。各級(jí)教研和儀器裝備部門可對(duì)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)專題的全員培訓(xùn)，培訓(xùn)教師可以從高校專業(yè)教師或?qū)嶒?yàn)?zāi)苁种衅刚?qǐng)，或者選送初中物理教師到高校進(jìn)行跟崗培訓(xùn)。同時(shí)，儀器裝備部門應(yīng)定期對(duì)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和資源利用等方面的情況進(jìn)行檢查考核，促進(jìn)學(xué)校重視實(shí)驗(yàn)，加大實(shí)驗(yàn)管理力度。

二是創(chuàng)新考試評(píng)價(jià)中的實(shí)驗(yàn)探究試題，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作考查的信度和效度。要?jiǎng)?chuàng)新筆試中的實(shí)驗(yàn)試題，關(guān)注實(shí)驗(yàn)過程，在實(shí)際情景中考查學(xué)生具體問題具體分析的能力，讓認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生答題時(shí)占優(yōu)，避免學(xué)生靠死記硬背步驟、結(jié)論答題。實(shí)驗(yàn)探究試題還可以借鑒PISA 考試的命題方式，注重測(cè)試學(xué)生未來發(fā)展的潛能，關(guān)注學(xué)生的人文素養(yǎng)、運(yùn)用知識(shí)的能力、探究能力、實(shí)踐能力和情感態(tài)度，而不僅僅局限在鑒別學(xué)生當(dāng)前掌握知識(shí)的狀況。實(shí)驗(yàn)操作考查應(yīng)回歸實(shí)驗(yàn)教學(xué)本真，注重過程性、形成性、發(fā)展性，建立學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作檔案袋，記錄平時(shí)做實(shí)驗(yàn)的表現(xiàn)和代表性的事實(shí)，采取自評(píng)、小組評(píng)與教師評(píng)等方式，將評(píng)價(jià)貫穿于每次實(shí)驗(yàn)之中，將學(xué)生平時(shí)做實(shí)驗(yàn)的情況按一定比例記入畢業(yè)時(shí)的操作考查成績(jī)。

三是定期舉行教師實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽。競(jìng)賽包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，固定幾年舉行一次，自下而上地逐級(jí)進(jìn)行，選拔實(shí)驗(yàn)技能優(yōu)秀的教師并頒獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)等級(jí)比照優(yōu)質(zhì)課競(jìng)賽同等對(duì)待，以賽促做、以賽促學(xué)、以賽促研，激發(fā)教師做實(shí)驗(yàn)、研究實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的熱情，營(yíng)造物理教師想做、敢做、會(huì)做實(shí)驗(yàn)的氛圍。

[1]夏彪，袁懷炳.初中物理教師實(shí)驗(yàn)技能現(xiàn)狀及改進(jìn)措施[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2013（8）.

[2]季濤.優(yōu)化初中新課程物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略[J].物理學(xué)報(bào)，2007（6）.