中学物理实验教学现状分析与策略

物理学是一门以实验为基础的科学,物理实验是物理教学的一个重要组成部分。然而,长期以来我国中学物理实验教学存在很多弊病,导致学生对物理实验缺乏吸引力,严重挫伤了学生学习物理的积极性和主动性,限制了学生的求知激情和创造性思维。鉴于此,笔者于2006年进行了“物理实验教学现状调查与研究”的课题研究,调查对象选取浙南地区五所中学1 200名学生及75名物理教师和实验员,其中包括两所重点高中,三所普通高中,学生及教师的样卷收回共计1 113份,有效样卷1 083份,有效率达85%。调查内容涉及课堂教学、实验室建设、教师及行政领导理念、学生实验素质、教师实验素质、实验教学评价和急需解决的问题等。历时一年的调查研究结果表明:我国培养的学生缺乏创新能力,不能“手脑并用”,主要表现在能简单操作,不能胜任复杂操作;能模仿操作,很少有设计思路;教师有新教学理念,不能在实际中落实;教材实验内容设置缺乏生活性、趣味性,数量有待增加;实验室建设跟不上课改要求;实验评价缺乏科学性等等。因此作为教学第一线的物理教师必须对目前实验教学现状进行分析和深层次的思考,并对实验的硬件与软件进行必要改革与提升,建立起一种适合当代科技发展、有利于培养具有扎实基础知识和创新能力的高素质人才的物理实验教学新体系,下面就几方面的问题进行探讨。
一、体现探究,更新实验教学方法
改演示实验为师生协同实验。协同实验指在教师示范的同时学生也进行实验操作。学生只有亲自动手操做,在观察、分析、归纳的过程中,才能浓厚学生的学习兴趣,也更有利于对学生能力的培养。它改变了传统的老师讲解———实验,学生听———看的模式,而是把师生的双边活动按需要混合在一起,鼓励学生主动参与。例如在引出楞次定律时,单纯的演示,教师讲得吃力,做得也吃力,学生听、看效果往往不好,若改为在教师指导下学生自己去尝试各种情况下产生感生电流的条件,并在教师有指向性的启发下自行归纳总结结论,学生的理解和掌握就会更好。
变验证性实验为探索性实验。传统的物理实验教学常常是教师把实验目的、内容、步骤详细而周密地安排好,甚至连结论也预先讲给学生。学生只需依葫芦画瓢地被动验证结论。结果使学生失去对实验的探究欲望,在学习中缺乏灵活性和创造性。如果教师能选取一些灵活性大、变通性大的问题,积极创设情境,鼓励学生发散思维,进行多方位、多角度观察、思考、探索、想象,从而提出多种设想和解决问题的方案,在此基础上,再引导学生进行收敛思维,确定解决问题的最佳方案,这样不仅能培养学生的基本操作技能,而且能训练学生思维的流畅性、变通性和独创性(发散思维的三个难度),从而激活创造思维。例如研究凸透镜成像实验,当调整凸透镜、光屏的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度后,可先让学生确定一定的物距,自由移动光屏,看能否在其上成像?成像状态如何?再确定另一物距,移动光屏,观察成像的情况。或者确定一定的像距,让学生移动烛焰慢慢从远处靠近透镜,观察烛焰在光屏上的成像情况,给学生一个自由探索的空间,对实验有一个感性的认识。而不直接规定学生要严格按照实验的顺序:U>2F;F<U<2F;U<F;U=2F;U=F等五种情况去研究凸透镜成像实验。让在学生自由探索的基础上,再引导其寻找凸透镜成像规律,验证其成像规律。学生通过分析、探索各方案的利弊的影响实验成功因素,结果准确程度的比较等等,选择一种最合理、效果最好的方案,这就是发散后的收敛。通过发散和收敛,可以激活学生的创造思维。布置课外实验作业。教师往往仅布置书本的理论作业,不布置实验作业,这种重理论轻实验的做法,已暴露出我国现行教学体制的缺点。在国外的作业中,就有要求自制一公斤水泥、测牛皮纸的张力等,足以看出他们对理论知识与实践操作相结合的重视程度。[1]课外实验作业大体有两类:一类是动手的小实验,教师要紧密结合教材内容,启发学生利用方便易得的材料做一些简单、安全的实验。如悬挂法测物体的重心、纸盒烧开水、验证合力与分力关系、自制万花筒、热气球、安装楼梯电灯、球型浮力水位器等。另一类是动脑的课外实验方案设计和交流。课外实验作业有利于培养理论联系实际能力,养成积极思考的习惯,同时使学生感受成功喜悦,促进学习物理的原动力释放。这是物理实验教学的极好补充,对发展学生的爱好和特长,培养创新精神,加强动手能力的训练都十分有益,当然教师对课外作业要做好指导、检查和批改。
二、自行设计,增设实验教学内容
物理教学是以观察、实验为基础,高中教材中的演示实验总共只有一百多个,而光靠课本中所安排的演示实验,还远远不能满足教学需要,并且很多设计的实验存在不同程度的问题,有的太“理性”不贴近现实生活,学生存在一种“陌生感”。有的实验现象不明显,特别是在一些教学的重点、难点上,如果不做实验,学生理解、掌握起来就有困难,教师根据需要自行设计实验十分有必要。当然应尽可能设计一些与生活密切联系的趣味性实验。例如在大气压的教学中在演示马德堡半球实验后,拿两个塑料衣钩模拟半球实验,由两位学生做对拉实验,来体会大气压的大小。又例如,为了演示金属电阻率随温度而变化:把“220V 40W”的废日光灯管敲断,取其中一端灯丝把它和“6V 6W”灯泡,演示电流表,开关串接在6V稳压电源上,首先闭合开关,灯泡正常发光;用尖嘴钳夹住日光灯丝另一端,用酒精灯给灯丝加热,灯泡亮度明显变暗,电流表读数变小;停止加热,把灯丝、尖嘴钳一起浸入凉水盆中,灯迅速变亮,电流表读数变大。学生亲眼看到金属电阻率随温度升高而增大,随温度降低而减小,印象深刻。这种直观的、形象的实验,学生一看就明白其中的原理。
三、提高教师修养,养成“三勤”习惯
勤观察。观察是科学探究活动的基础,认真观察是学好物理学的关键,要培养学生的观察能力,教师自己要有良好的乐于观察的心理品质。众所周知,物理学家纶琴在一次实验中偶然发现包有黑纸的底片被曝光,但他没放过这一个细小的现象,正是他这种观察能力、分析能力使他发现X射线,从而获得诺贝尔奖。在他之前, 1800年哥尔茨旦曾发现过这种现象; 1887年克鲁克斯曾发现过未知射线使他的底片变黑,他却以为是底片的质量问题。所以,作为物理教师要处处做生活中的有心人,善于抓住生活、工作中的每一细小现象,进行深入思考与分析,进而通过科学原理加以解释,由于这些现象发生在学生的身边,所以他们容易接受,兴趣
高,教师的习惯会潜移默化地影响学生,使他们渐渐养成勤观察、勤思考的习惯。
勤思考。对于观察到的现象、发现的问题必须加以思考、分析,努力解决问题、找出答案是我们最终的目标。如在交通十字路口汽车闯红灯时自动拍照的原理,为何摩托车、自行车闯红灯时不会拍照呢?建筑工地上的吊塔是如何长高的?在这些发生在我们生活周围的、天天见到的现象中隐藏着物理学知识,教师要先思考寻找正确答案,然后引导学生积极思考,再应用已有的物理知识解决生活中的实际问题,这样既可以深化知识,又可以培养学生的学习兴趣。
勤动手。对故障分析思考是物理教师的重要的基本功,是有效完成教学任务的保证,同时也是培养学生的实验能力之一。目前很多教师课堂不愿做实验,主要是怕实验不成功,上课时间把握不了,遇到故障手忙脚乱,不能及时排除等。物理教师与其他学科的教师最大的不同在于实验操作,要成为一名出色的

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