毛德賢
實(shí)驗(yàn)是物理自然科學(xué)的基礎(chǔ),是闡述所有物理概念、規(guī)律的依托,是物理課堂教學(xué)不可或缺的重要一環(huán)。物理課是中職理工類專業(yè)的基礎(chǔ)課,是學(xué)習(xí)機(jī)械、電子、建筑等專業(yè)課程的先導(dǎo)課程,為后續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)內(nèi)容起鋪墊作用。物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、操作技能、科學(xué)素養(yǎng)等綜合素質(zhì)的重要途徑,特別是中職物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有自身的特點(diǎn),加之社會發(fā)展對中職生提出的需求不同,加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤為必要,對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、正確的實(shí)踐觀具有十分重要的意義。筆者認(rèn)為可以從以下幾個方面加強(qiáng)中職物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
1 轉(zhuǎn)變觀念,注重物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)
物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科,沒有實(shí)驗(yàn)就沒有物理。所有的物理概念、規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行定義和總結(jié)的。如果把傳授物理概念和規(guī)律的教學(xué)看成構(gòu)建物理個體的“肌肉”,那么實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是構(gòu)建物理個體的“骨骼”了,可見物理實(shí)驗(yàn)對于物理教學(xué)的重要性。但目前各中職學(xué)校在物理課程的開設(shè)和實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方面十分令人擔(dān)憂。有的學(xué)校幾乎不開設(shè)物理課程,更是疏于物理實(shí)驗(yàn)室建設(shè),沒有專職管理員,老化的設(shè)備和損壞的儀器沒有及時得到更換和檢修等。但作為中職學(xué)校的物理教師應(yīng)該樹立這樣的理念:不管學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和器材配備如何,自己心里應(yīng)該清楚實(shí)驗(yàn)是物理課堂教學(xué)的脊梁和靈魂,沒有實(shí)驗(yàn)的物理知識傳授就像無本之木、無源之水。那種不以學(xué)生發(fā)展為本的照本宣科教學(xué)固然省事,但害人不淺,對教師自身教學(xué)水平的提升和學(xué)生素質(zhì)的發(fā)展沒有益處,反而會造成學(xué)生對物理學(xué)科不感興趣、更加陌生和排斥。有實(shí)驗(yàn)的課堂,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,發(fā)展他們的動手能力和思考力,提升他們的觀察力和分析力,挖掘他們的好奇心和求知欲,幫助他們更好地理解、接受和記憶物理知識,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用,是高效開展物理課堂教學(xué)活動的重要因素之一。
來職校學(xué)習(xí)的學(xué)生中有很大一部分是對物理不感興趣的,對待物理實(shí)驗(yàn)更是不夠重視,這要求教師在今后的物理教學(xué)過程中要及時扭轉(zhuǎn)學(xué)生的這種觀念,讓學(xué)生體會學(xué)習(xí)物理和實(shí)驗(yàn)過程的樂趣,在實(shí)驗(yàn)過程中獲得愉悅感,明確物理實(shí)驗(yàn)對掌握物理知識的重要性,對提升學(xué)生動手能力、思維分析力、學(xué)科素養(yǎng)都具有重要意義,明確物理實(shí)驗(yàn)是和生活、社會實(shí)踐緊密聯(lián)系的,對今后進(jìn)入社會從事相關(guān)工作大有益處。
我國未來的中長期發(fā)展目標(biāo),是要建成現(xiàn)代化的、創(chuàng)新型國家,并引領(lǐng)世界成為創(chuàng)新新高地,這就要培養(yǎng)大批的創(chuàng)新型人才。而物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是承擔(dān)起培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的有效途徑之一,所以教師要樹立正確的人才培養(yǎng)觀,盡量想辦法做物理實(shí)驗(yàn),這是學(xué)生的發(fā)展需求,也是形勢發(fā)展需要。基于以上的原因,物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡量融合到整個物理教學(xué)過程中。
2 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課前準(zhǔn)備
2.1教師課前的準(zhǔn)備
教師在實(shí)驗(yàn)課之前應(yīng)做好本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)設(shè)計和PPT課件,明確要完成的環(huán)節(jié)和步驟,提前把實(shí)驗(yàn)“三單”(實(shí)驗(yàn)通知單、實(shí)驗(yàn)記錄單、實(shí)驗(yàn)器材領(lǐng)用單)交給實(shí)驗(yàn)室管理員,讓他們把實(shí)驗(yàn)場地、所需的實(shí)驗(yàn)器械盡快備好。建議教師自己要預(yù)做課上實(shí)驗(yàn)一到兩次,及時發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程可能出現(xiàn)的問題,要全盤考慮完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)應(yīng)采取的方法、步驟及注意事項(xiàng)等,必要時還要課前帶學(xué)生到現(xiàn)場去進(jìn)行情境導(dǎo)入。在講“動量守恒定律”這節(jié)課時,為了創(chuàng)設(shè)情境,教師可以在課前帶學(xué)生先去操場觀看“水火箭發(fā)射”實(shí)驗(yàn),現(xiàn)場感受物理學(xué)科的實(shí)用性與趣味性,然后提出問題,讓學(xué)生帶著問題回教室上課。課前的準(zhǔn)備工作做得越詳細(xì)、越充分,課堂上真正實(shí)驗(yàn)過程花費(fèi)的時間就越少,效率就越高。
2.2 學(xué)生方面課前準(zhǔn)備
教師在上新課之前,可以以學(xué)案的方式布置學(xué)生提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,并根據(jù)預(yù)習(xí)學(xué)案要求做簡單實(shí)驗(yàn)??梢圆贾脤W(xué)生在課前先去完成課本上的小實(shí)驗(yàn),能做的盡量先在家找一些生活中的簡易物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。比如,在上“光的折射”這節(jié)課前,先讓學(xué)生在空的玻璃杯底放上硬幣,移動視線剛好看不到硬幣,倒入清水后觀察發(fā)生的情形——在杯中插入筷子變彎折的現(xiàn)象;在上“摩擦力”這一節(jié),讓筷子插入盛米的杯中,壓實(shí)并提起筷子,觀察發(fā)生的現(xiàn)象;在講“水的表面張力”時,可以讓學(xué)生在家里先做,把硬幣、回形針、小鐵片輕輕放向水面,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。又比如,要求學(xué)生觀察生活中的靜電現(xiàn)象,冬天在臨睡前脫纖維衣物時靜電放電的現(xiàn)象,或把梳過頭發(fā)的梳子靠近細(xì)紙屑或細(xì)水流,觀察發(fā)生的現(xiàn)象;把鏡子傾斜插入水中反射陽光來觀察“光的色散”現(xiàn)象。用實(shí)驗(yàn)室發(fā)放的凸透鏡放在正午的太陽下去尋找透鏡的焦點(diǎn),并觀察陽光會聚于焦點(diǎn)的威力,看看如何把紙張灼燒出洞。
要求學(xué)生在課前做好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄和操作過程,并能簡單歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論等,用已學(xué)知識嘗試進(jìn)行分析,有疑問的地方可以通過“班班通”“學(xué)習(xí)通”平臺與教師互動交流,并利用互聯(lián)網(wǎng)查閱、收集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)影音資料,對照課本內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。有條件的學(xué)校,提倡開放物理實(shí)驗(yàn)室,讓學(xué)生對感興趣的實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)行器材“借閱”,這樣互動有利于發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。
3 加強(qiáng)課堂上的演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)
3.1 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)演示,加強(qiáng)師生互動
由于物理實(shí)驗(yàn)器材的匱乏或其他原因,有些物理老師現(xiàn)在上課幾乎是照本宣科,連最基本的物理演示實(shí)驗(yàn)也不做了。本來中職學(xué)生就對物理理論性太強(qiáng)的知識不感興趣,這就必然導(dǎo)致學(xué)生課堂上無精打采、昏昏欲睡,一點(diǎn)也激發(fā)不了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,長此以往對物理就會失去信心的。傳統(tǒng)課堂的演示實(shí)驗(yàn)都是以教師演示為主,學(xué)生是從屬,被動地觀察、思考教師所提出的問題?,F(xiàn)今新的課改教學(xué)要求學(xué)生應(yīng)作為課堂的主體,課堂上能交給學(xué)生實(shí)驗(yàn)的盡量放手讓學(xué)生上臺演示,教師在旁指導(dǎo)即可,例如,組裝電學(xué)電路、通電導(dǎo)線在磁場中的受力演示都可以讓學(xué)生上臺組裝和演示,特別是課本上有許多的小實(shí)驗(yàn),盡量要讓學(xué)生自己來完成。只有讓學(xué)生做一做,才能真正體會實(shí)驗(yàn)帶來的樂趣和真諦,提升學(xué)生課堂的參與性,充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)輔教的作用。
另外,要加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的可見度,為了翔實(shí)展示實(shí)驗(yàn)的微觀細(xì)節(jié),可以用實(shí)物投影儀進(jìn)行放大投影演示,例如,要形象演示磁鐵周圍的磁場時,借助細(xì)鐵屑在透明玻璃板上進(jìn)行演示,并進(jìn)行投影放大。再如,水波的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)也可以進(jìn)行放大投影,為方便學(xué)生觀察還可以把實(shí)驗(yàn)移到班級中間演示。要高效發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)作用,不但要充分利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器還要用自制教具輔助演示。
3.2 提升分組實(shí)驗(yàn)效率
教師在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)前要對實(shí)驗(yàn)的各個環(huán)節(jié)做到心中有數(shù),對實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)和難點(diǎn)以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)都應(yīng)了然于胸,除了準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材外,也要給各小組準(zhǔn)備必要的實(shí)驗(yàn)提綱或?qū)嶒?yàn)學(xué)案,并將學(xué)生合理分組,一般分成4人一組,選一人當(dāng)小組長,負(fù)責(zé)監(jiān)督和評分。要求四人相互配合,分工明確,高效完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。期間,教師要加強(qiáng)巡視和監(jiān)督,適時指導(dǎo),及時解答學(xué)生實(shí)驗(yàn)碰到的疑問,強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)并要求學(xué)生做好真實(shí)的數(shù)據(jù)記錄,完善實(shí)驗(yàn)報告等。
不管是演示實(shí)驗(yàn)還是分組實(shí)驗(yàn),都要體現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體作用,教師起引導(dǎo)啟發(fā)的作用,教師加強(qiáng)巡視指導(dǎo),確保實(shí)驗(yàn)過程學(xué)生有效參與,真實(shí)客觀地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),尊重實(shí)驗(yàn)過程發(fā)生的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)誤差造成的結(jié)果等,絕不允許在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上弄虛作假,樹立正確的實(shí)驗(yàn)觀和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,實(shí)驗(yàn)過程強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神,提升分組實(shí)驗(yàn)效率。
4 利用自制教具輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)完全依賴于實(shí)驗(yàn)室成套儀器,會讓學(xué)生感到物理是神秘又陌生的、與生活脫節(jié)的,學(xué)生會認(rèn)為就連實(shí)驗(yàn)器材都有人精心設(shè)計好了,照搬照看即可,懶得自己探究思考,這樣會抑制學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力,削弱學(xué)生探究自然科學(xué)的熱情,不利于學(xué)生動手能力的提高和創(chuàng)新思維的發(fā)展。而且學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)室所配備的實(shí)驗(yàn)器材不可能面面俱到,特別是課本上的小實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生課前去準(zhǔn)備的,這就需要老師和學(xué)生要利用生活中常見易得的物品,變“廢”為寶,自制教具。
有些實(shí)驗(yàn)課前就可以布置學(xué)生去完成,比如,在教“電流”這節(jié)時,可以布置學(xué)生課外去完成“水果電池”的制作,利用鋅片(或鐵片)、銅片、導(dǎo)線、小燈珠及西紅柿(或用馬鈴薯、蘋果)就可以完成這個實(shí)驗(yàn)。在教“電荷”這節(jié)時,利用錫箔紙、硬銅線、玻璃瓶就可以做成一個簡易的驗(yàn)電器。利用生活物品和身邊常見的材料制作教具,讓學(xué)生感覺到物理就在我們身邊,激發(fā)學(xué)生的好奇心,使他們對物理產(chǎn)生濃厚的興趣,喚起他們探究熱情,積極主動地實(shí)踐。
對于物理教學(xué)中一些抽象且難以理解的概念,教師可以自制教具讓其直觀形象化。比如,在介紹“通電直導(dǎo)線電流周圍的磁場”時,可以用自制簡單的道具進(jìn)行演示,如圖1(1-直導(dǎo)線,2-不同線徑的紙皮圓筒),這樣一來把通電直導(dǎo)線電流周圍的磁場形象地展現(xiàn)出來。又比如,在教授“磁感應(yīng)強(qiáng)度”概念時,因?yàn)樗容^抽象,學(xué)生難以理解,我們就用如圖2所示模型(1-硬紙板,2-細(xì)金屬線)來講解?!按┻^單位面積的磁感線的條數(shù)”來形象表示,把磁感應(yīng)強(qiáng)度直觀化,便于學(xué)生理解和掌握。對于中職生來說,用具體的實(shí)物模型進(jìn)行演示講解,更能激發(fā)他們的聽課興趣和學(xué)習(xí)效率。
5 應(yīng)用智能信息技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)
利用現(xiàn)代信息化教育平臺輔助課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)是當(dāng)代教師必須掌握的一門技藝,課前預(yù)習(xí)時就可以布置學(xué)生上網(wǎng)查閱、收集相關(guān)實(shí)驗(yàn)信息和應(yīng)用,利用班班通、學(xué)習(xí)通等平臺,對預(yù)上課的內(nèi)容和疑問進(jìn)行互動交流,特別是對于光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、原子物理方面的內(nèi)容,難以用實(shí)物進(jìn)行演示的實(shí)驗(yàn),可以布置學(xué)生上網(wǎng)查閱還可利用網(wǎng)上的交互動畫進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。比如,對于光的反射和光的折射、力的合成都可以用幾何畫板進(jìn)行動畫演示,隨機(jī)改變?nèi)肷浣怯^察反射角和折射角的變化,改變分力的大小形成不同的合力等。
對于不方便在課堂上演示和要在實(shí)際場景演示的,可以利用攝像投屏或者手機(jī)拍攝投屏的方式進(jìn)行展現(xiàn)。比如,學(xué)生不方便到現(xiàn)場觀看的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用,或教師上網(wǎng)下載的實(shí)驗(yàn)資料(包括圖片和實(shí)驗(yàn)視頻等),或者課前已經(jīng)預(yù)先錄好的實(shí)驗(yàn)視頻也可以采用手機(jī)投屏的方式播放給學(xué)生看,豐富課堂實(shí)驗(yàn)資源并起示范指導(dǎo)作用。上實(shí)驗(yàn)課時,除了教師親自巡視外,還可利用實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)控系統(tǒng),通過攝像頭的切換和拉近聚焦,自由觀看各小組的實(shí)驗(yàn)情況。課后學(xué)生可以利用手機(jī)和電腦端發(fā)送電子版的實(shí)驗(yàn)報告到信息化平臺的作業(yè)區(qū),這樣提交作業(yè)不受時間和空間的限制。
現(xiàn)在普通的物理實(shí)驗(yàn)大部分均可用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”軟件來模擬完成,有些實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中無法演示,只能在真空無重力的理想環(huán)境下才能完成,這時我們可以借助仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行演示。比如,在講解“動量守恒定律”時,要演示兩個小球真正意義上的彈性碰撞,這是個理想實(shí)驗(yàn),它必須在無重力和無空氣阻力的情況下演示。借助這個軟件,我們可以事先設(shè)置兩個小球的半徑、質(zhì)量、顏色、碰前速度等參數(shù),再通過動態(tài)碰撞后的實(shí)時參數(shù)輸出,獲得碰后的速度,就可以把系統(tǒng)碰前的動量與碰后的動量進(jìn)行比較,驗(yàn)證系統(tǒng)的動量守恒??梢宰寣W(xué)生上臺演示:改變實(shí)驗(yàn)對象的參數(shù)設(shè)置,重復(fù)做實(shí)驗(yàn)。
6 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)成績評價機(jī)制
傳統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)課給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績打分,往往是以學(xué)生做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果成功不成功,并以結(jié)果符合不符合課本上既定的結(jié)論給學(xué)生作為評定成績高低的標(biāo)準(zhǔn),而忽略了給學(xué)生進(jìn)行過程性的評價。這樣會造成學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察不仔細(xì),測量數(shù)據(jù)不真實(shí),還有可能去抄襲別人測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼湊,然后形成自己的實(shí)驗(yàn)報告,造成教師對學(xué)生實(shí)際情況不了解,缺乏真實(shí)的差異性評價。因此,應(yīng)把傳統(tǒng)的以結(jié)果定成績的做法改為注重過程性的綜合評價。
教師在平時的試驗(yàn)課時可以重點(diǎn)地給部分學(xué)生打分,比如,給先完成實(shí)驗(yàn)的或者實(shí)驗(yàn)較好的先打分,然后由他們?nèi)ブ笇?dǎo)、帶動實(shí)驗(yàn)較慢的,同時由他們和負(fù)責(zé)任小組長一起打分,最好用事先準(zhǔn)備好的評分表,將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行項(xiàng)目分類、環(huán)節(jié)清晰、分步驟配上相應(yīng)的分?jǐn)?shù)權(quán)重,這樣便于小組長課堂上快速打分。評分表中應(yīng)包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的參與度、對待實(shí)驗(yàn)過程的態(tài)度、操作的熟練程度、設(shè)計實(shí)驗(yàn)的方案、對數(shù)據(jù)的測量、記錄的情況、最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。對于學(xué)期或?qū)W年實(shí)驗(yàn)總成績的評定,應(yīng)把平時實(shí)驗(yàn)的情況作為主要參考,加上期末進(jìn)行單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)考核相結(jié)合,還要綜合考慮學(xué)生整體表現(xiàn),包括實(shí)驗(yàn)的操作技能、實(shí)驗(yàn)的動手能力、實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的提升等,還可以利用實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)控錄像,回看和核實(shí)學(xué)生平時實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況。采取過程考核評分的辦法有效防止個別學(xué)生的濫竽充數(shù),在實(shí)驗(yàn)過程搞形式主義,拼湊數(shù)據(jù)以獲得“滿意”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。
加強(qiáng)中職物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是強(qiáng)化學(xué)生動手實(shí)踐能力、提升學(xué)生綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神的重要途徑之一,也是適應(yīng)國家發(fā)展和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要。注重堅持以人為本的實(shí)踐理念,師生在實(shí)驗(yàn)課堂上相互配合、相互促進(jìn),形成良好互動的學(xué)習(xí)氛圍;應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué),并改進(jìn)評價機(jī)制提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。中職物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的改善和提升,將會為社會培養(yǎng)出更多具備科學(xué)素養(yǎng)的科研工作者。
(作者單位:福建省尤溪職業(yè)中專學(xué)校)