從課題化改造角度提升物理實驗的內在價值

沈哲

從課題化改造角度提升物理實驗的內在價值

沈哲

從課題化改造角度提升物理實驗的內在價值物理學科是一門以實驗為基礎的自然學科。學生獲取物理知識的過程不僅是一個知識的學習過程，更應是一種探求、嘗試、體驗的過程。而物理實驗使得學習過程越接近真實的研究過程，實驗過程中對學生的能力要求能更好地提高學生的學習“品質”。物理實驗過程能使學生在研究過程中不斷地嘗試和體驗未知知識的探求過程。因此改變傳統的實驗教學方式，對物理實驗進行課題化改造，使物理實驗成為研究課題，是改變學生傳統的學習方式，把研究性學習滲透于物理教學的一個有效途經。物理實驗實施課題化改造能激發學生學科興趣，調動學習的積極性和主動性、激發學生創新探究能力。是一種能將自主學習、合作學習和探究學習有機地結合在一起的較高層次的學習模式。這種學習模式重在學生過程的體驗，在知識、能力和情感教育得到深層次挖掘，打破原有教材的思維模式，給予學生更大的思維空間，體現了實驗內在的真正價值。

一、物理實驗進行課題化改造的必要性

常規的物理實驗在開放性、自主性、探索性、實踐性等方面的力度不足，限止了物理實驗在培養學生的探索能力、實踐能力等方面的功能。至少存在著下面幾方面的缺陷：

1.常規的物理實驗過于“現成”

所有操作環節都是根據書本知識和教師教學來完成的，基本上是為了完成實驗而實驗，是一項任務性的工作。而真正的實驗價值在于遇到問題如何去設計實驗，需要什么器材，如何操作，在實驗過程中會遇到的問題如何解決等。

2.常規的物理實驗太注重規范性，缺乏自主性

常規的物理實驗如何操作在教材中非常明確，即使不明確，教師也會非常強調如何操作，注意事項是什么，結果數據如何處理等等。完全失去了實驗探究問題的本質價值。學生實驗完全相當于機械操作員，無非是生產的零件好話的區別，根本沒有自主性和主動性。又由于實驗試題也出的是如此規范，導致實驗教學出現了一鐘怪異的現象：許多教師并沒有讓學生去做實驗，而是“講實驗”，讓學生記住實驗要求的所謂“標準”，以達到應付考試的目的。

3.常規的物理實驗過于封閉，缺乏開放性

常規的物理實驗，有明確的實驗目的，以完成既定的任務為標準來衡量學生實驗的成功與否。不需要研究不屬于實驗內容，但與實驗有直接或間接聯系的其它相關問題。事實上在研究實際問題時，方方面面會涉及到很多相關的知識和能力，如果從教學價值的角度來分析，這些知識和能力可能會比實驗內容本身更具有意義，但傳統的物理實驗顯然沒有從這樣的角度去考慮問題。因而使得它的研究內容過于集中在既定的內容上，使研究的內容缺乏開放性。

4.常規的物理實驗過于純化簡化

在探究物理問題時，往往會牽涉到各類不可忽略的實際因素，如各類阻力、氣溫、濕度等影響，導致實驗結果的誤差性。而現有實驗都忽略了次要因素，僅僅是為了達到某個結論而進行的實驗驗證，對于學生將來的成長和發展養成了一個不好的習慣。而實際上在研究實際問題時，一些次要因素往往會決定成敗的關鍵。

綜上所述，傳統的物理實驗教學，對提高學生解決實際問題的能力幫助不大，從課題化改造角度提升物理實驗的內在價值是很有必要的。

二、對物理實驗進行課題化改造的策略

那么物理實驗如何進行課題化改造，才能真正體現物理實驗的內在價值呢？我們覺得可以從下面幾個方面入手：

1.開放實驗的設計是體現實驗內在價值的前提

（1）讓學生了解隔離儀器的功能和理解各類儀器的工作原理，這是開放實驗能實施的關鍵

（2）以問題形式為前提，商討實驗方案，選擇實驗儀器，這是開放實驗實施的重點

（3）根據方案確定步驟，這是開放實驗實施的難點

（4）具體操作，商討一些次要因素的解決辦法，這是開放實驗過程性完善的要點。

如“測定金屬的電阻率”實驗，教師完全可以設計一些問題的形式讓學生自行商討實驗設計和操作。

（1）決定電阻率的因素由哪些？

（2）需要測哪些物理量、用什么儀器

（3）這些儀器如何有機的結合使用，電路如何設計

（4）有哪些因素會對測量結果有影響，如何解決

實際結果是少數同學對電路的設計是正確的，大部分學生電路設計存在問題，對一些數據的讀數和處理也存在不小問題。

（5）交流實驗成果，進行點評。

通過交流、點評，很多同學意識到了該實驗的一些注意環節。在近1年的各類測試關于電路設計實驗試題統計中，學生錯誤率明顯比其他班好。

我認為，從學生長遠發展角度和考試目的角度來講開放實驗一定比現成的機械模仿要好得多。只有開放實驗的設計，突破教材中給定的實驗方案，學生的自主性才能得到充分的發揮。才能真正體現實驗內在的價值。

2.開放實驗的研究范圍

（1）把實驗的研究內容拓展延伸

對同類實驗進行拓展延伸，使學生在同類實驗中有更多的知識、能力的歷練，從而更具思維的廣度性。如“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗，我們可以延伸跟多的同類測量性的實驗。如“測量電阻絲、半導體、光敏電阻等各類電子元件的伏安特性曲線”

（2）注重實驗的研究方法的遷移用以解決新的問題

高中物理有許多物理實驗的方法是相同的，如在探究桌面產生彈力和卡文迪許扭秤實驗測萬有引力常量均利用了微觀放大的方法。如果我們在平時教學中完成某個實驗的同時能更多的讓學生來探究同類研究方法的物理實驗，這不但能有效地豐富實驗的研究內容，更是為學生提出了一個十分合適的研究課題。對培養學生實驗的情感有很大的作用。如在完成“測量平行玻璃磚的折射率”實驗后，是否讓學生再完成測量各類透明物質的折射率，如三棱鏡、半圓柱形玻磚、透明樹脂片等。

3.開放實驗儀器選擇

隨著科學技術的發展，許多新的儀器設備越來越多地走入我們的生產生活。如果我們在實驗的過程中不加分析地排斥使用實驗室以外的高新技術儀器，一味地強調“土法上馬”，“瓶瓶罐罐”做實驗，那么我們的學生以后如何面對日新月異的科技發展。事實上，一臺新的儀器設備，從對它不熟悉到能熟練使用的過程，是一個非常有意義的學習過程，這種學習的能力，正是我們的學生以后走上實際工作崗位所必需的。但卻卻是這一點，正是我們的學生，甚至于我們的老師都缺乏的。因此在鼓勵學生應用簡陋的設備進行物理實驗的同時，也要十分重視鼓勵學生積極應用新的技術和新的設備來進行物理實驗。

如“研究平拋物體的運動”的軌跡記錄能否用更具現代科技的攝像、攝影、傳感器來記錄。

如“利用單擺測重力加速度”能否利用示波器、傳感器來記錄數據等等。

開放實驗儀器的選擇，不僅在實驗情感上進一步得到提升，更讓學生學到了跟多的現代科技手段，打開了學生的思維，對學生將來的發展意義深遠。

4.開放實驗的組織形式

作為課題研究形式的物理實驗，原有的實驗組織形式難以適應開放后的實驗教學的需要，所以我們必須開放實驗的組織形式，具體的來說，我們可以采取下列措施：

（1）允許學生有自由支配實驗的的時間

（2）允許不同層次的學生完成不同層次的實驗

（3）以成立課后實驗研究小組的形式，鼓勵學生在課后進行拓展性實驗

5.改演示實驗為互動實驗

演示實驗對學生來講，從某種程度上更象教師的獨角戲，學生只是一個“看客”。如果我們把演示實驗給為互動實驗，整個實驗的環節交給學生，那么是否更多的學生就是演員，他會有更多的體會和歷練。

如在講電磁感應現象時，很多教師基于教材給學生演示各類產生感應電流的實驗，最后得出電磁感應現象產生感應電流的條件。學生只是被動的從看客的角度思考內在的本質，如果我們教師提供給學生適當的器材，讓學生來演示各種產生感應電流的現象，最終大家互相交流來歸納產生感應電流的條件。我相信學生的收獲將是終生的。

6.重視課后小實驗，讓學生學以致用，使物理實驗更貼近生活

新教材增加了大量的課后小實驗，教材的本意就是要更多的體現物理實驗的內在價值，但大部分教師對這些課后小實驗不夠重視。我們要認識到這些小實驗是無數編者絞盡腦汁從學生的認知度出發，又具備學生獨立可操作性的角度思考設計到教材中的，對于實驗的原理、設計、材料和儀器的選用、實驗的操作都可以是學生自主進行的，這些小實驗無論是對知識的進一步理解和鞏固，還是對學生學以致用和動手能力的鍛煉和培養學生自主探索的積極性都有著極大的意義。

7.開放實驗的評價

實驗內在的價值并不是學生通過實驗得到了什么結論，更大的價值在于學生在實驗過程習得了什么。因此，對實驗的評價應是“重過程，輕結果”，至少應考慮以下面幾個方面來進行綜合評價：

（1）學生在整個過程中對實驗的興趣和投入的情感態度是否有提升。

（2）實驗的思想與創意：學生在實驗過程中是否有自己的創新或新的思考和問題，能否提出新的問題或因素。

（3）實驗過程中相關能力訓練的力度：學生在實驗過程中是否體會到了各種操作的合理性和不合理性的區分、能否處理各種次要因素和抓住本質知識進行歸納等等。

總而言之：只有從課題化改造角度提升物理實驗的內在價值，我們的學生才能在繼承的基礎上有創新，在創新的基礎上有發明，才會跟上科技發展的時代。

（作者單位：浙江杭州蕭山區第二高級中學)