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改进高中物理实验教学的初步探索
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一、高中物理实验教学的现状

高中物理实验及其教学是物理课程和物理教学的一个重要组成部分,它既是物理教学的重要基础,又是物理教学的重要内容、方法和手段,在培养学生科学素养的教育中具有独特的地位和全方位的功能。当前,高中物理实验教学必须注意以下几个问题,那就是:实验教学的重视与加强,实验设备的添置与更新,学生动手实践能力、创新思维能力的提高。在物理实验教学的课堂上,经常可以看到一些见怪不怪的现象,试举三例:

现象一:媒体实验就是学生通过媒体“看实验”。过去的实验“看黑板”,如今的实验“看录像”、“看投影”。令人难以理解的是,一些原本可以让学生动手做的实验却用多媒体来展示,被称为是“现代技术的运用”。

现象二:程式化实验,虽然学生动手,但以单纯的机械操作为主。学生根据教师讲解的实验目的、器材、步骤,像做广播操那样,按照规定的程式进行操作,去获取教师(或书本)所要求得到的实验数据(或实验结果),而不需要去考虑实验为什么要这样做,怎样去做,更不必考虑实验中可能会存在什么问题,以及需要如何去解决。

现象三:试题实验,就是学生用笔“做实验”。由教师编制的大量实验试题不仅增加了学生的学业负担,而且挫伤了学生动手实践的积极性,使实验教学在“应试”的泥潭里越陷越深。

这些现象从一定程度上反映了高中物理实验教学存在的问题,那就是“重知识、轻方法;重讲授、轻活动;重结论、轻过程;重机械训练、轻实质体验”。长此以往,学生实验学习的积极性必然会受到压抑,实验教学也将流于形式,事倍功半甚至劳而无功。由此想到,能否通过教师更新教学观念,转变陈旧的教学方式,促进学生物理实验学习方式发生改变,使实验教学走出困境?

二、高中物理实验学习方式的改变

上海全面推进素质教育,二期课改提出“以改变学习方式为突破口,重点培养学生的创新精神和实践能力”。从高中生的心理发展特点看,相对初中生,他们具有更为强烈的探究未知的动机,他们思维活跃,兴趣广泛,自尊心强,绝不会满足于“按图索骥”、“按方抓药”式的实验学习,因而改变陈旧的实验学习方式是必然的、合理的选择。

1.学生实验学习目标的改变

实验学习目标是学生实验学习的灵魂。上海新课程方案将“态度与价值观、过程能力与方法、知识与技能”三方面整合起来,作为各学科课程目标的共同框架,体现了新课程的价值追求,即由以知识为本位转向以发展为本位。充分挖掘物理实验的教育功能,研究制订高中阶段各个物理实验具体的学习目标,使之成为实现知识、能力、态度有机整合的载体,并进一步形成高中物理实验学习的总体目标,为物理实验学习明确了方向。

2.探索有效的、多样化的实验学习方式

在物理实验活动中,学习方式应该多样化。单一、被动的实验会使学生感到枯燥、乏味,必须增强实验的趣味性、问题性、探索性和应用性。让学生成为实验活动的主人,教师成为学生实验的组织者和合作者,而不是权威的讲授者和示范者,特别关注学生亲身的感悟与体验。基于不同的学生对象和不同的实验环境,这些形式可以选择,各有侧重,又互不割断。各种形式举例如下:

自主活动

通过学生自觉地参与实验活动,确定实验目标,制定实验方案,选择实验方法,监控实验过程,评价实验结果,从而完成实验任务。活动过程特别强调的是学生实验的主动性,教师的作用是对学生实验的困难提供必要的指导和帮助。

高一年级学生开展“落体运动加速度的研究”。要求学生二人一组,运用频闪照相研究钢球下落的加速度。学生必须完成以下任务:方案设计(直接测什么?如何测?);装置调试;标尺制作;实地拍摄;照片分析;实验报告。教师提供的帮助:方案设计提示;频闪技术指导;参与讨论,提供器材,进行质疑,点拨思维。学生在实验活动中扮演的是主角,以实践者、研究者的身份积极参与,主动性得到充分的发挥。

合作学习

合作与交流是一种高效的学习方式。教师在实验教学过程采用小组合作的学习方式,让学生在合作交流中获得知识,促进理解,提高能力,增长才干,形成学习团队,对学生的发展会产生积极的促进作用。

实验设计

实验设计是高中物理实验学习能力的较高要求,是对学生操作技能和思维品质的综合检测,是有效的实验学习方式之一。实验设计的特点是情景新、方法活,具有开放性,要求学生对实验的原理有透彻的理解,对实验器材有所取舍和组合,能根据设计的要求和条件,进行分析和判断,制定实验的方案,通过实验全过程的描述和具体步骤的实施,得出有关的结论并做出必要的说明。

实验设计应遵循如下原则:合理性;准确性;可行性;简洁性。

高一学生研究单摆及其规律之后,教材提供了测重力加速度的方案。然而许多物理场景,如运动学中的自由落体、竖直上抛,动力学中的超重、失重现象,斜面上的匀变速运动等都涉及到重力加速度。所以,当教师提出“能否自行设计测定重力加速度的其他方案?”时,立刻激发了学生的发散思维。同学们提出了多种方案,并走进实验室,通过实验活动去体验真实,检验设计方案的合理性,分析测量结果的可靠性,而不是仅仅停留在理论的假设上。

实验报告

学写实验报告是培养学生科学态度、习惯,学会科学表达的重要环节,也是实验活动的必要形式。课题组不赞成过去那种“填充式”的实验报告,主张学生自己撰写实验报告,设计数据表格。明确要求学生对实验进行全面总结,包括实验目的与原理、实验仪器选用与步骤、数据测量与处理过程、实验结果与问题讨论,以及实验条件与干扰因素等。实验报告应力求准确可靠、完整简明、表达规范、有创意。

小课题作业

适当布置类似于课题研究的“小课题作业”,让学生经历一个收集信息、处理信息和得出结论的过程,在过程中学习一些探索的方法,对改善学生学习方式具有重要作用。

走向生活

学生发展的重要基础是他们的经历和经验。“从生活走向物理,从物理走向社会”,是新课程的基本理念。在物理实验学习过程中,让学生关心生活、关心社会,渗透“科学.技术.社会”(STS)的教育,着眼点在于培养学生的科学素养,学会从发展的角度去考虑周围的世界,并通过这种学习方式感受生活、感受自然,促进学生对科学的关注、好奇和兴趣。

动手做

物理实验室的全天候开放,为学生实验学习提供了动手动脑的活动天地。学生实验学习中有解不开的疑惑,对某些现象有特别的兴趣,都可以在他们认为方便的时候,到实验室与教师一起进行探讨,并动手做。创造适合学生的学习环境,对促进学习方式的转变、开阔学生的视野和空间、实现学习的拓展和迁移具有重要作用。

例如,高二学生周晨辰发现,经常因为教室门锁未开,导致一些同学在门外无奈等候。为什么必须用钥匙开门呢?能否发明一种定时开门的锁?他想到一个“绝妙”的点子:闹钟和门锁的组合。于是,几个同学一起组成了“周晨辰小组”,从动手拆卸开始,研究闹钟和开锁的原理,进一步设想用闹钟来控制门锁的方案。在教师的帮助和合作下,他们结合物理实验,经过反复的实践和探索,终于成功地研制了“自动开锁器”。他们在“做中学”,动手解决了实际的问题,极大地提高了学习物理的积极性。

三、高中物理实验教学方式的改进

高中物理实验教学是培养学生基本的实验方法和实验技能的过程,也是学生物理思维的训练过程。教师应精心设计实验教学方式,以用于不同的实验活动,满足学生的不同需求,达成各种实验教学目标,使物理实验更适合学生的学习,促使学生积极地参与和体验。教学方式的改进立足以下几点:

从学生的生活经验出发,激发学生的学习兴趣;

让学生通过自己的实践感知、体验物理客观世界;

引发学生产生问题,鼓励学生想像和猜测;

重视过程的自我评价;

有足够的信息量;

有合作与交流的时间与空间;

有信息化、生活化的学习环境;

注意技能规范与思维创新的融合;

渗透物理科学方法,科学态度、科学精神。

改进的教学方式主要有:

1.“实验--训练”方式

“实验--训练”教学方式,用于培养和训练学生的实验技能和实验方法。应让学生明白实验“做什么”和“怎样做”,强调学生的参与、体验和理解。同时,学生实验操作过程的合理、规范、协调、熟练程度,要通过学生不断地反馈调节才能得心应手。教师的示范点拨,要精到、简明、娴熟。

高中物理实验,几乎所有项目都有技能训练的要求。比如,基本测量仪器的使用,实验误差和数据处理,多用表测量电压、电流和电阻,练习使用示波器,以及DIS实验室的运用。要通过严格的实验训练,让学生进行有效的模仿,达到如下的要求:能够根据实验目的,正确地选择和使用物理测量工具、物理实验装置,合理地安排实验步骤,规范、熟练地组装和调试设备,积极地完成实验操作和实验任务,并能初步学会排除实验故障,初步学会分析实验误差及其产生原因,写出完整的实验报告。

2.“实验一归纳”方式

“实验--归纳”教学方式,往往用于学生物理概念的形成阶段。教师应创设情景,让学生在实验中学会像科学家那样地思维,自己构想实验方法,控制实验条件,排除干扰因素,在实验中测量数据,获取信息,交流信息,处理信息,在信息中寻找和发现规律。从物理现象的观察和物理实验的研究分析中归纳出结论,是高中学生学习科学归纳思维方法的有效途径。

3.“实验--探究”方式

“实验--探究”教学方式,用于学生学习和探索物理规律。教师要尽可能为学生提供参与“完整的科学探究过程”的机会,让学生根据已有的背景知识和可靠的物理事实,通过推理和想像来提出问题,并形成假设或提出某种猜测,然后设计实验探究方案,选择仪器、设备、工具来搜集证据,并通过分析数据来验证假设或修正假设,最后形成实验探究结果。实践表明,学生在实验探究中将会得到极大的满足。

4.“实验--应用”方式

“实验--应用”教学方式,通常用于学生物理概念、规律的复习和应用,并不局限于实验室。现实生活中的许多实际问题,学生很有兴趣,但已超越物理学科学习的具体情境。设想以实际的问题为载体、以学生的实验探究为特征,引导学生把已经掌握的知识、技能迁移到现实生活中,解决真实的问题,发展学生的实践能力和应用能力。

实际上,对高中物理实验教学方式的改进还很有限。许多问题还有待进一步的解决。比如:对学生实验学习的评价,学习方式的个性化和多样化,DIS实验室的运用。这一领域的研究也正是我们物理教育工作者面临的一个研究的重点。


作者: 来源:网络 发布时间:2010年02月26日
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