江小安

摘 要：新課標(biāo)的核心理念是以人為本，旨在改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)探究能力的培養(yǎng)是新課標(biāo)下物理教學(xué)的重要內(nèi)容。本文從物理實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ母拍顑?nèi)涵、目前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題及對(duì)策等方面進(jìn)行一些淺顯的分析與探討。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)技能；實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；思考；策?/p>

引言

在高中物理中開(kāi)展形象直觀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既展示了物理知識(shí)的形成和發(fā)展過(guò)程，強(qiáng)化了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，有效提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。因此，如何將新課標(biāo)教學(xué)理念與技巧滲透在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，是教師關(guān)注的重點(diǎn)。

1 物理教學(xué)中實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ母拍顑?nèi)涵

高中物理實(shí)驗(yàn)技能主要包括以下幾方面：①掌握基本儀器的構(gòu)造、原理和使用，能正確使用基本儀器進(jìn)行觀察、測(cè)量和讀數(shù)；②掌握實(shí)驗(yàn)的基本原理以及實(shí)驗(yàn)的方法，并能簡(jiǎn)單地進(jìn)行故障的排除與解決；③學(xué)會(huì)正確設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格，并能初步進(jìn)行分析和運(yùn)算，從而得出正確的結(jié)論；④學(xué)會(huì)進(jìn)行初步的誤差分析與計(jì)算；⑤學(xué)會(huì)撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告；⑥養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

高中物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕ǎ簻?zhǔn)備能力、觀察能力、操作能力、分析和處理數(shù)據(jù)的能力、故障處理能力、圖表繪制能力、報(bào)告寫(xiě)作能力、獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力等。

實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υ谖锢斫虒W(xué)中是兩個(gè)不同的概念，它們具有不同的內(nèi)涵，但二者之間又有不可分割的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)技能側(cè)重于“動(dòng)手”，而實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕侵咐靡褜W(xué)過(guò)的物理知識(shí)和技能，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的心智水平，其更側(cè)重于“手腦并用”。

2 目前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題與思考

2.1 對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)不足

隨著教學(xué)改革的不斷深入，傳統(tǒng)的物理教學(xué)方法已不適應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展。雖然新課標(biāo)實(shí)施已經(jīng)十多年了，但仍有部分教師受到傳統(tǒng)重理論輕實(shí)驗(yàn)思想的束縛，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)不到位。主要存在以下問(wèn)題：在教學(xué)過(guò)程中少做或不做實(shí)驗(yàn)，效果不理想或不容易做的就不做，無(wú)法讓學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)上培養(yǎng)他們的探索能力和動(dòng)手能力；或以課件、實(shí)驗(yàn)視頻來(lái)替代課堂實(shí)驗(yàn)，忽視了實(shí)驗(yàn)本身的直觀教學(xué)功能；學(xué)生實(shí)驗(yàn)以教師的演示實(shí)驗(yàn)替代，剝奪了學(xué)生探究的機(jī)會(huì)，致使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解不夠深入，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的形成。

2.2 實(shí)驗(yàn)條件低下

物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)閷W(xué)生提供豐富的感性材料，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物理規(guī)律，提供科學(xué)思維方法，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、分析和處理數(shù)據(jù)的能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力等等。但從目前教學(xué)情況來(lái)看，有相當(dāng)一部分的學(xué)校尤其是山區(qū)中學(xué)，存在實(shí)驗(yàn)儀器老化，新的實(shí)驗(yàn)裝置由于經(jīng)費(fèi)的不足而少配或不配，甚至不安排實(shí)驗(yàn)課程以講代做等問(wèn)題。這些很大程度上減少了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，阻礙了學(xué)生對(duì)物理探究學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式僵化

目前仍有部分教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手法傳統(tǒng)、單一，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)也顯得沒(méi)有計(jì)劃性和目的性。相關(guān)調(diào)查顯示，新課標(biāo)實(shí)施前有近七成的學(xué)生希望教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中少講，多留時(shí)間讓學(xué)生做；實(shí)施新課標(biāo)后有近一半以上的學(xué)生希望老師在實(shí)驗(yàn)前能夠詳細(xì)地講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等。對(duì)比新舊教材，我們也不難發(fā)現(xiàn)，舊教材中實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟都是現(xiàn)成的，甚至連實(shí)驗(yàn)結(jié)論都出來(lái)了；新課標(biāo)教材下要求學(xué)生能自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、選擇實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法，能力要求大大提高。因此，造成了教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一手包辦的現(xiàn)象，讓學(xué)生機(jī)械地模仿，雖然能較快地完成實(shí)驗(yàn)，但學(xué)生喪失了動(dòng)手動(dòng)腦的鍛煉機(jī)會(huì)。這種傳統(tǒng)觀念和做法，最多也只能起到驗(yàn)證課堂理論，鞏固課堂知識(shí)的作用，還談不上對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。

2.4 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和糾錯(cuò)能力不足

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中常出現(xiàn)錯(cuò)誤的讀數(shù)、錯(cuò)誤的操作、錯(cuò)誤的步驟、錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤的方法、錯(cuò)誤的結(jié)論等問(wèn)題。這些在實(shí)驗(yàn)分析和糾錯(cuò)方面的第一手資料往往被教師忽略，如果能引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰陀泻艽蟮膸椭?/p>

3 培養(yǎng)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ膸c(diǎn)對(duì)策

3.1 養(yǎng)成良好習(xí)慣，學(xué)會(huì)正確使用基本儀器

一是養(yǎng)成愛(ài)護(hù)儀器、遵守安全操作規(guī)程和尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的良好習(xí)慣。如進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的課前準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)儀器的合理擺放、器材的輕拿輕放、儀器儀表檔位及量程的檢查等等。又如做完電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將儀器、儀表調(diào)到最安全的狀態(tài)，然后再切斷電源，拆除連接線，整理好儀器。二是熟練地使用常見(jiàn)的基本儀器。教師可以通過(guò)各種教學(xué)方法，讓學(xué)生能夠熟練地掌握基本儀器的構(gòu)造、原理，并能正確使用這些儀器進(jìn)行觀察、測(cè)量和讀數(shù)。比如“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”的實(shí)驗(yàn)中，最有效的教學(xué)方式就是放手讓學(xué)生“隨意”去“玩”，讓學(xué)生變著花樣“玩”，只有在“玩”的過(guò)程中才會(huì)體會(huì)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是如何使用的，這實(shí)際上是在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。

3.2 加強(qiáng)實(shí)際操作，學(xué)會(huì)正確排除實(shí)驗(yàn)故障

實(shí)驗(yàn)故障是物理實(shí)驗(yàn)中常常會(huì)遇到的，能否快速查找出故障的原因并及時(shí)排除，是實(shí)驗(yàn)技能和素質(zhì)的體現(xiàn)。而要達(dá)到以上目的，就需要豐富的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)積累和熟練的操作技能。比如，在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，往接線柱接線時(shí)逆向繞行，就會(huì)造成接線不牢，有可能出現(xiàn)斷路，故障排除時(shí)就可以引導(dǎo)學(xué)生在接線上進(jìn)行排查；電表的正負(fù)接線框接反會(huì)造成指針?lè)雌梢砸龑?dǎo)學(xué)生采用試觸法確定正確的正、負(fù)接線框接法；滑動(dòng)變阻器四個(gè)接線柱接法不正確時(shí)，會(huì)造成電路中某些電表不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)太大而發(fā)生電表燒壞，這些都要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程要養(yǎng)成良好的檢查習(xí)慣，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并糾正。

3.3 注重隨手實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)生活化和趣味化

首先，物理中很多實(shí)驗(yàn)并不需要專用的儀器，可以直接取材于日常生活用品。我們身邊的每一個(gè)物體如一張紙（演示慣性）、一段粉筆頭（演示分子間的相互作用力、拋體運(yùn)動(dòng)等）、一根繩（演示力的合成與分解、機(jī)械波、單擺、圓周運(yùn)動(dòng)等）、兩個(gè)硬幣（演示圓周運(yùn)動(dòng)）、兩支吸管（演示靜電現(xiàn)象），手指并攏橫向?qū)?zhǔn)日光燈（觀察單縫衍射現(xiàn)象）等都是我們實(shí)驗(yàn)的好材料。在課堂教學(xué)中利用好這些簡(jiǎn)易器材，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)課堂小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)到物理來(lái)源于生活。

其次，讓課堂實(shí)驗(yàn)充滿趣味色彩，可以提高學(xué)生探究的欲望。筆者在“機(jī)械能守恒定律”教學(xué)時(shí)，受中央電視臺(tái)“這是真的嗎？”某期節(jié)目“懸掛的鐵球搖擺的距離可以控制”的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了“鐵球碰鼻”的實(shí)驗(yàn)：用繩子將小鐵球懸掛在較牢固的鐵架臺(tái)上，將小鐵球往一側(cè)拉開(kāi)一定的角度，讓鐵球剛好接觸到教師的鼻子，然后從靜止釋放，這時(shí)小鐵球擺向另一側(cè)后，又朝教師運(yùn)動(dòng)回來(lái)，此時(shí)學(xué)生以為會(huì)砸到教師的鼻子而驚叫，但教師沒(méi)有被砸，安然無(wú)恙。這一實(shí)驗(yàn)把自然現(xiàn)象直觀、生動(dòng)地展觀在學(xué)生面前，啟發(fā)學(xué)生去思考、探究物理規(guī)律。

3.4 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力

實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生探究能力的重要手段。教師只有優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，挖掘?qū)嶒?yàn)新素材，創(chuàng)設(shè)新情境，設(shè)置新問(wèn)題，盡可能將實(shí)驗(yàn)改為探究性或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生探究的欲望。筆者去年年底有幸參加了福建青年教師教育改革創(chuàng)新大賽的觀摩，收獲頗豐。其中泉州南安一中蔡署老師設(shè)計(jì)了如圖1所示的“平拋運(yùn)動(dòng)探究?jī)x”，把“平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”創(chuàng)新設(shè)計(jì)成學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)理論分析，猜想水平方向和豎直方向遵循的規(guī)律（如圖2），用筆在含坐標(biāo)的透明板上標(biāo)出水柱可能經(jīng)過(guò)的位置，再通過(guò)改變水流的初速度來(lái)驗(yàn)證猜想，從而驗(yàn)證得出規(guī)律的正確性。此做法不僅提升了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作的能力，也將探究實(shí)驗(yàn)推向新的一個(gè)層面。

3.5 創(chuàng)新探究實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

高中物理教材中有許多實(shí)驗(yàn)，如果充分挖掘這些教材中的實(shí)驗(yàn)精髓，展示實(shí)驗(yàn)的思想，必能激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，也為提升實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)。例如，在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中（如圖3），需滿足兩個(gè)條件：一是需平衡摩擦力；二是要保證所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量。由于失重，細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力小于鉤碼重力，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)本身存在著系統(tǒng)誤差，很難得到加速度與合外力、質(zhì)量間準(zhǔn)確的正反比關(guān)系。我在教學(xué)中設(shè)計(jì)了這樣的實(shí)驗(yàn)方案：采用“比較法”探究加速度與力、質(zhì)量之間的比例關(guān)系，舍棄了測(cè)量加速度具體數(shù)值的方法，使實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程更加簡(jiǎn)化。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想如下：如圖4所示，兩輛小車(chē)同時(shí)由靜止釋放，在各自拉力作用下相向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，兩車(chē)相碰時(shí)擠壓塑料管，使管內(nèi)的紅色墨水打到背板上，墨點(diǎn)即為兩車(chē)相碰的位置，并由活動(dòng)尺（如圖5）測(cè)量出兩車(chē)發(fā)生的位移，由位移公式s=at2可知a=，加速度與位移成正比，就可以得到加速度與受力及小車(chē)質(zhì)量之間的關(guān)系。

可見(jiàn)，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹實(shí)驗(yàn)思想方法的培養(yǎng)，注重引導(dǎo)學(xué)生分析與改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。如理想化法（單擺、電壓表、電流表等）、直接比較法（如“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)）、平衡法（彈簧秤、天平的應(yīng)用）、放大法（游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、示波器等）、模擬法（“電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪”中用恒定電流的電場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)）、累積法（“用單擺測(cè)定重力加速度”測(cè)周期的方法）、控制變量法（探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系）、等效替代法（“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)）等等，這些方法的運(yùn)用能使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本方法和技巧，為學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在反映物理學(xué)發(fā)展規(guī)律的同時(shí)又體現(xiàn)了學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律。新課程下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位越來(lái)越重要，只要我們不斷地探索和學(xué)習(xí)，以提升學(xué)生的能力為目標(biāo)，充分挖掘物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)素材，物理教學(xué)定將出現(xiàn)新的面貌。