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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。但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”,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。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”。
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
新课改提出“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”。相对初中生,高中生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。将“态度与价值观、过程能力与方法、知识与技能”三方面整合,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,为物理实验学习指明了方向。
2.探索有效的、多样化的实验学习方式
在物理实验活动中,学习方式应是多样化的。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,教师应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。基于不同的学习对象和不同的实验环境,这些形式可以选择,各有侧重,又互相联系。各种形式举例如下:
(1)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。如高一年级学生开展“落体运动加速度的研究”。要求学生两人一组,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,使其主动性得到充分的发挥。
(2)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中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。
(3)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。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,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。
(4)实验报告
撰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。
(5)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,在此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。“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。
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。
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。
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。但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”,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。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”。
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
新课改提出“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”。相对初中生,高中生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。将“态度与价值观、过程能力与方法、知识与技能”三方面整合,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,为物理实验学习指明了方向。
2.探索有效的、多样化的实验学习方式
在物理实验活动中,学习方式应是多样化的。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,教师应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。基于不同的学习对象和不同的实验环境,这些形式可以选择,各有侧重,又互相联系。各种形式举例如下:
(1)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。如高一年级学生开展“落体运动加速度的研究”。要求学生两人一组,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,使其主动性得到充分的发挥。
(2)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中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。
(3)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。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,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。
(4)实验报告
撰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。
(5)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,在此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。“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。
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。
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。