我國中學物理實驗教學的現狀分析與展望

陳金泉(江蘇省丹陽高級中學 江蘇 鎮江 231000)

1 問題的提出

物理學是一門以實驗為基礎的科學, 物理實驗是物理教學的一個重要組成部分[1].物理實驗著重培養學生的實踐能力和創新精神, 激發學生學習興趣和強烈的求知欲.在新的普通中學物理教學大綱中，已明確指出：“觀察現象、進行演示和學生實驗，能夠使學生對物理事實獲得具體的、明確的認識，這是理解概念和規律的必要基礎.”[2]隨著基礎教育新課程的實施和深入展開, 現有中學物理實驗條件、教學活動、教師素養能否適應和滿足新課程要求, 是所有物理教育工作者最關心的問題.本文通過對物理實驗教學發展過程的回顧以及當前初中物理實驗教學現狀進行闡述, 并提出實驗教學改革的建議.

2 研究方法

本文通過篩選，得到了物理實驗教學研究的相關文獻，通過整合，研究，我們發現物理實驗教學的發展往往是伴隨著科技進步、經濟發展以及國家教育方針的變化，總是在為更好地實施物理教學而服務.

通過一些學者針對當時物理實驗教學所面臨的問題、獲得的一些成果以及針對當時的實際情況所做的一些展望，我們可以一窺物理教學在實驗方面的發展歷程.而這一歷程對于從事中學物理教學的工作人員具有很大的借鑒作用，通過這些我們可以看到物理實驗教學曾經面臨的問題、解決的途徑，了解物理實驗教學現狀及現實所遇到的問題，并針對不同的問題去研究，以期獲得更好的物理實驗教學方法，并對未來的物理實驗教學做出推測，前瞻性地預測各領域在物理實驗教學方面可能產生的影響，以便物理實驗教學能夠更好地為物理教學服務.

3 研究結果

通過對不同時期文獻的研究發現，在不同的時期物理實驗教學面對著不同的問題，當然也在不斷的發展，物理實驗教學是借助于物理實驗幫助學生學習物理的一種學習模式.

3.1 我國物理實驗教學的發展及變革

3.1.1 傳統實驗的產生及發展

演示實驗是傳統教學的一個比較成熟的實驗類型，是在課堂上結合傳授知識的技能，由教師操作標下的實驗.解放初教育部于1950年頒布的我國第一個物理教學大綱就明確規定了較多的實驗數(高中127個，初中103個)，后來在歷次的物理教學大綱的修改中一直保持這個勢頭.教師在備課時把它作為一項重要內容，因而使它有重大發展.如：

在自制、創制教具方面，有廣泛的群眾基礎，有諸多創新，有的自制教具已為廠家采納為定性儀器產品，如沖擊擺實驗、可變內阻電池、氣體定律實驗器、壓縮空氣引火儀等.

3.1.2 結合國情的實驗教學的發展

學生分組實驗是我國的獨創，解放初由于我國經濟落后，實驗設備差，學生沒有親自做實驗的條件，于是在1952年的中學物理教學大綱中就規定必須讓學生親自做實驗數目：初中17個，高中21個，并強調即使學校條件不具備也要積極創造條件完成學生實驗，以后在歷次大綱修改中都規定實驗個數.而后在教學中逐步演變為在教師指導下，用整節課的時間讓學生在實驗室進行的嚴格分組實驗，相當于高校的普通物理實驗.它的主要功能是讓學生運用已學的知識和技能，比較規范地進行實驗，以更好地掌握實驗技能和(活化)所學知識.這類實驗以測量性、驗證性和實用性實驗為主.如天平測量物體的質量，測量勻變速直線運動物體的加速度，用溫度計測水的溫度，用電流表測電流、電壓、電阻等.顯然這類型的實驗，對學生帶有訓練性和實用性，強調如何具體地掌握實驗過程和方法，并規范、熟練地進行操作，如何切實地聯系實際，如何活化和運用所學知識等.它不是讓學生通過實驗去探索或研究物理知識規律，這是它與“邊學邊做實驗”明顯的界限.學生分組實驗與高校的普通物理實驗從要求到做法都是銜接的，也與社會生產、現代科技較為接近，所以它是中學物理實驗中必不可少的實驗類型.

3.1.3 緊密配合教學的新型實驗產生

邊學邊做實驗在我國的出現只有30多年的歷史，20世紀50年代中葉隨著教育事業的發展，一些教育較發達地區，如江蘇等地的物理教師根據教學的需要，配合課堂教學，讓每個學生動手做實驗，然后師生共同得出結論，當時叫做“邊教邊做實驗”，這類實驗一出現，立即引起廣泛的注意，并大力推廣，可惜好景不長，很快就被頻繁的政治運動沖跨了，沒能得到應有的發展，改革開放以來，再通過廣大師生的實踐和總結，現已形成了一個新類型的實驗，并在中學物理教學中，特別是在初中更顯示出它的優越性和生命力.邊學邊實驗教學利用“動手、動腦、動口、動筆”等多種教學形式，激發了學生的學習興趣，幫助學生減少由于干擾失去的信息量，使學生在課堂上獲得較多的知識[3].

這類實驗是：根據教學內容，配合課堂教學，在教師的指導下，讓全班學生親自通過實驗去探索，去獲取知識與形成能力的教學過程.

3.1.4 開放性物理實驗的產生

在過去，課外實驗的含義并不是很明確，現在已經比較明確了.它是在教師的安排、指導下，學生利用課外時間，通過使用一些簡單器材或自制教具獨立完成的一種教學實驗.教師一般不作現場指導，而是靠學生自己找器材、自己設計、自己制作、自己操作并得出結論，這對理論聯系實際，開發學生的智力，提高學生學物理的興趣都是很有效的.

自從1982年中學物理教科書中出現小實驗和小制作以來，課外實驗大體確定為兩個方面：一是教科書上的小實驗和實驗性作業，二是與教材相關的小制作和興趣實驗.它們是配合教學進行，面向全體學生，不包括專門組織的課外小組實驗和其他課外活動的實驗.所以嚴格地講，這里的課外實驗是指課外教學實驗，不過這類實驗可以不受教學大綱的限制，可以對不同學生提出不同的要求，充分實施因材施教，以發展每個學生的智慧和個性.

由于這類實驗獨立性很強，要搜集和使用的器材也較廣泛，所以對學生來說難度較大，除教師做一些必要的指導外，更要取得社會和家長的支持，所以從某種意義上講這類實驗也不是單一的學生實驗，而是與學校和社會有關的邊緣性實驗[4].

3.2 我國物理實驗教學現狀分析

3.2.1 教育思想落后

教育思想落后近幾年, 隨著素質教育的實施, 物理課程的內容作了很大調整, 特別是新課程標準下的新教材, 實驗的數量大大增加, 實驗的要求也有所提高, 學校在實驗室的建設方面加大了投資力度, 為開好實驗課提供了有力的保證.但是, 不少學校的領導、教師對物理實驗缺乏正確的認識, 對實驗能培養學生科學素養的必要性和重要性缺乏必要的認識, 考慮更多的是如何提高學生的成績, 而不是提高學生實驗的能力和素質.

3.2.2 受傳統教育影響較深

由于受傳統教育影響, 教師普遍存在著重理論輕實驗的思想, 教學方法普遍采用講授法[5].有的教師甚至認為學生不會動手做實驗不要緊, 只要會動筆考實驗就行.由此而引發了做實驗不如講實驗, 講實驗不如背實驗的想法,出現了學生實驗變成演示實驗的現象.

3.2.3 實驗教學模式僵化

物理實驗教學的基本原則沒有得到充分的體現, 教學方式呆板.從教學內容到教學方式沒有給學生留出足夠的發展空間[6].就分組實驗來說, 教材從實驗目的、實驗原理、儀器、操作步驟到注意事項已經省略, 讓學生去確定, 這樣做實驗, 收獲不大.這種教學模式不利于提高學生發現問題和解決問題的能力, 不利于引導學生突破思維定勢這個障礙, 不利于學生創新思維方法的形成, 不利于學生智能的發展.

3.2.4 教師動手能力差 學生的實驗基礎差

教師長期不做實驗, 動手能力就差.在物理教師隊伍中不會換接保險絲、不會鋪設簡單照明電路的大有人在[6].如有的教師做演示實驗時, 未能明確告訴學生如何去觀察實驗現象, 怎樣把觀察到的現象與要驗證的規律聯系起來.只是要求學生把這些現象的結論記住背會,簡單地停留在記憶的層面上.學生不能把在實驗中觀察到的現象與得出的結論有機結合起來.學生實驗也是如此, 學生做實驗目的不明確, 積極性不高.他們做實驗大多抱著好奇的心理, 甚至有的學生做實驗時連實驗步驟都不知道, 缺乏主動性.至于培養學生科學探究精神和嚴謹的科學態度, 使學生在探究的過程中體會學習樂趣的目的根本得不到落實.

4 實驗物理教學的反思

傳統的實驗教學方法易養成學生只做記錄員、觀察員的習慣, 實驗過程完全統一要求, 刻板枯燥, 很難提高學生對物理實驗的興趣, 實驗時學生對實驗原理尚未完全理解, 即使實驗成功了, 也是知其然而不知其所以然.這樣的實驗方法, 束縛了學生的思維, 因此改革現行傳統的實驗教學方法已成為必然[7].

4.1 進行多項實驗活動建立立體交叉體系

物理實驗教學的各個要素分為由課內到課外、由演示實驗到學生自制教具和學具等幾個方面.在實驗中,把這幾個要素進行綜合分析, 筆者認為課堂教學、學生實驗、教具學具的制作、小發明和小創造、實驗競賽、專題講座等要素組成的實驗教學系統的總功能不是各個部門各自直接地單獨地體現出來的,而是通過它們之間的特殊聯系間接地、綜合地表現出來[8].例如,在課堂教學中,教師利用演示實驗,調動學生的積極性, 激發學生興趣,并根據教學內容不斷提出問題,要求學生自制學具在課外進行實驗,回答教師提出的問題.學生通過自己做實驗得出正確的結論, 提高了學習興趣, 堅定了積極實驗的信心.通過課內、課外、演示實驗和自己動手做實驗的有機聯系,學生既學到了物理知識,又會運用于生活實際,更重要的是培養了學生利用物理知識分析、解決實際問題的能力.近幾年，DIS系統被引入到了中學物理實驗教學當中，改進了中學物理實驗，利用DIS實驗可以培養學生學習物理的興趣，對調動學生學習物理的積極性、主動性及提高學生學習效果有重要的作用[9].

4.2 開放實驗室充分挖掘學生的創造性思維

實驗教學能否達到最優目的, 系統各部分能否協調運轉,關鍵是看在課堂教學中能否引起學生較大的興趣.興趣的培養必須通過多種途徑,以多種形式進行.物理學是一門實驗科學, 教材編寫的實驗分為測量型、驗證型和觀察型, 如果從對學生的不同要求出發, 可將實驗分為實驗型和設計型.實驗型的實驗,可在教師指導下由學生按實驗教材中的方法、步驟獨立完成.設計型的實驗,先由教師下達有關實驗原理和技能方面的預習提綱,開放實驗室,讓學生看到實驗所需要的儀表、器材, 并把一些要做的實驗在歷史上的作用和實驗構思寫在黑板上, 讓學生對照實驗思考題和器材、儀器認真閱讀實驗指導書上的內容,邊看書、邊思考、邊動手.這樣充分發揮了學生動手實驗的主動性,容易激發學生對實驗的興趣, 活躍學生的思維.

4.3 以學生實驗為主要內容培養學生實事求是的學風

除了讓學生做完教材上的實驗外,還可以通過制作教具、學具, 把許多演示實驗改成學生實驗,給學生提供自己動手動腦的機會.在實驗過程中,除了要求學生用科學的態度做好實驗外,更重要的是要求學生寫出實驗報告,這是將感性知識上升為理性認識的一項重要工作.通過認真檢查學生的實驗報告,促使學生在實驗過程中正確理解原理, 明確實驗目的, 認真設計步驟, 詳細記錄數據,分析實驗結果.特別是一些實驗出現誤差后,要求學生認真討論,分析產生誤差的原因,使學生逐步形成嚴肅認真的學風.

4.4 引導學生自制學具和教具參加小發明和小制作活動培養創新型人才

引導學生進行發明創新, 參加自制學具、教具等活動,可以鞏固課內實驗所學的知識和掌握實驗的基本技能,更重要的是培養了學生的創新能力[10].具體做法是: 在各教學班成立興趣小組,引導學生自做學具、教具,開展小發明、小制作活動,鼓勵學生創新,始終堅持真(原理科學)、新(設計新穎, 采用新技術)、美(設計簡單合理, 主次分明).在整個活動中形成以學生為主體, 并由一批骨干隊伍帶動, 發展到全體學生紛紛動手,大大提高了學生的實驗技能和理論水平,豐富了學生課外活動的內容,培養了學生的創新能力.通過多年的物理實驗教學改革,充分調動了學生的學習積極性、主動性和創造性, 極大地激發了學生的學習興趣,培養了學生的動手能力,提高了學生的綜合素質,收到了良好的教學效果[11].

5 結束語

隨著時代的進步、科技的進步以及人們觀念的變化，物理實驗教學將越來越有生命力并不斷地發揮實驗方面的特長，更好地為物理教學服務.