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实验是物理学的灵魂,不论是物理概念的建立,还是物理规律的得出都以物理实验为重要基础.学生创新能力的提高更与其关系密切.在大力倡导新课程改革的今天,物理实验教学的作用并未得到充分发挥.那么,应如何改革物理实验教学呢?
一、目前中学物理实验教学存在的问题
首先,教师的观念未完全改变.教学中有些教师不重视实验,从学生应付各类考试的角度出发,认为做实验不如讲实验,讲实验不如背实验.随着科技迅猛发展,多媒体进入课堂,给教师的教学带来了极大的方便,使得有些教师过分追求、甚至迷恋多媒体的模拟实验,让学生看看了事,不让学生接触实验仪器进行实际操作.中学物理教学实际表明,目前仍有一些教师不做或少做实验,放弃了运用实验的直观教学,不注重学生实际操作能力的培养与提高,这严重影响了学生创新能力的发展.
其次,教师有关实验方面的素养不够.现代物理教学论认为,中学物理应具备的实验教学的素养包括三个方面,即观察实验的素养、实验思维的素养和实验操作的素养.其中,实验思维素养和实验操作素养表现在设计和完成实验过程中,是综合性和创造性素养的反映.有些中学物理教师自身的实验设计与操作技能不佳,缺乏实验测量的操作技巧,设计、改进实验以及排除故障的创造性能力不高,实验考核的命题能力也有待提高,从而影响了学生实验能力的培养.
再次,实验教学模式僵化.中学物理实验教学的基本原则在“老师讲讲学生做做”的传统实验教学模式中没有得到充分的体现,教学方式呆板.大多数中学物理实验从教学内容到教学方式没有给学生留出足够的发展空间.就分组实验来说,教师往往从实验目的、实验原理、实验仪器、操作步骤到注意事项等都讲得面面俱到,然后学生按照现成的实验步骤或依葫芦画瓢地跟着教师做,读取几个数据,实验就基本上算完成了.还有,现阶段的实验课往往是一个班的学生同一时间做同一个实验,用同一种方法、相同的仪器.这样就有可能导致部分学生不动脑筋看别人怎么做,自己就怎么做;特别是两人一组时,有少数学生只看不动手,也不留心观察实验,不记录有关数据,更谈不上对实验作出思考了.这种实验教学模式不利于提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,不利于学生突破思维定式障碍,不利于学生创新思维方法的形成,不利于学生智能的发展.
二、探索改革物理实验教学模式,提高学生的创新能力
在中学物理实验教学过程中,确立以实验为基础,用实验激发学生的兴趣,可调动学生参与教学的主动性和积极性,培养学生的实验能力,进而提高其分析问题和解决问题的能力.笔者认为,加强实验教学的研究,大力探索改革中学物理实验教学模式,是中学物理教学的当务之急.笔者在教学实践中经过探讨,建立了科学设计实验教学程序、优化实验教学过程、指导实验方法、培养创新能力的“问题——引导——猜想——探究——分析——结论”的实验教学模式.这种教学模式能充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位.教学中教师应充分相信学生,使学生主动参与实验,教材让学生看,思路让学生想,实验让学生做,疑难让学生议,错误让学生析,由学生独立设计实验,利用物理实验,发挥学生的主观能动作用,最大限度地调动学生学习的积极性和主动性.教师在实验教学时发挥好主导调控作用,变单向信息传递为双向、多向信息传递与交流.主要方式是采取提问、答疑、讨论、观察实验现象、动手操作等.实验中教师应加强对学生实验方法和创新能力的培养.按课程标准规定必做的分组实验,采用一人一组,总体安排,并将学生分为三种类型,进行分类指导,因材施教.第一类是理解能力较差,反应动作较慢;第二类是思维敏捷,动作粗糙;第三类是独立思考,动手能力较强.另外,还改革实验报告的书写方式,实验报告不要求统一的格式,除了必要的结论外,要求学生写出实验成功的关键和不足.
三、开设设计性实验课程,培养学生的创新能力
在教学实践中,笔者在抓好演示实验和分组实验的同时,努力开拓实验教学的新构想,探索设计性实验教学的新路子.设计物理实验需要灵活、综合地运用所学的物理以及相关学科的知识和技能,还需要学生:查阅资料,设计实验原理和实验方法;根据实验要求,正确选择实验仪器;设计独特的实验构思;独立进行实验操作.因而利用设计实验能有效地培养学生解决物理问题的能力和创造能力,对学生进行科学方法教育.
1. 设计性实验选题的原则.选题不要求突出实验内容的复杂性,题目只给出实验目的和要求,学生独立查阅资料,独立制订实验方案,在认真思考的基础上,提出分析、解决问题的设想,然后在教师的指导下独立地实验,最后写出实验报告.
2. 设计性实验类型.根据设计性实验形式,我们可将设计性课题分为两种类型.第一,给定某种仪器设备,要求完成某一物理量的测定或某一物理现象的观察研究.第二,只提出测量要求,不限定实验方法和所用仪器,完成某一物理量的测量任务.
3. 设计性实验内容的分类.第一,测量某一物理量的课题.如“测定动摩擦因素”的课题,给学生刻度尺、秒表、天平、砝码、细绳、带有滑轮的长木板、滑块m、重物M、弹簧秤、支架等,由学生自己设计实验方案.第二,探究和应用的课题.如“如何用毫米刻度尺测出一张纸的厚度”就是很好的课题,教师应注意引导学生进行分析讨论,设计实验方案.这样,通过教师的引导,学生的探讨和研究,消除学生的思维定式,培养思维的灵活性,开拓思路,提高学生的创造能力.第三,研究测量方法的课题.如在学习“伏安法测电阻”后,教师可提出“一位无线电修理工手边有最大阻值为50欧的滑动变阻器R0和未知电阻Rx各一只,除用伏安法外,还有哪些方法可测Rx的大小”这样的研究课题,让学生根据课题要求,设计出多种测量方法.这类实验可使学生学习和掌握一些实验中经常用到的测量方法,培养学生的变通能力.
一、目前中学物理实验教学存在的问题
首先,教师的观念未完全改变.教学中有些教师不重视实验,从学生应付各类考试的角度出发,认为做实验不如讲实验,讲实验不如背实验.随着科技迅猛发展,多媒体进入课堂,给教师的教学带来了极大的方便,使得有些教师过分追求、甚至迷恋多媒体的模拟实验,让学生看看了事,不让学生接触实验仪器进行实际操作.中学物理教学实际表明,目前仍有一些教师不做或少做实验,放弃了运用实验的直观教学,不注重学生实际操作能力的培养与提高,这严重影响了学生创新能力的发展.
其次,教师有关实验方面的素养不够.现代物理教学论认为,中学物理应具备的实验教学的素养包括三个方面,即观察实验的素养、实验思维的素养和实验操作的素养.其中,实验思维素养和实验操作素养表现在设计和完成实验过程中,是综合性和创造性素养的反映.有些中学物理教师自身的实验设计与操作技能不佳,缺乏实验测量的操作技巧,设计、改进实验以及排除故障的创造性能力不高,实验考核的命题能力也有待提高,从而影响了学生实验能力的培养.
再次,实验教学模式僵化.中学物理实验教学的基本原则在“老师讲讲学生做做”的传统实验教学模式中没有得到充分的体现,教学方式呆板.大多数中学物理实验从教学内容到教学方式没有给学生留出足够的发展空间.就分组实验来说,教师往往从实验目的、实验原理、实验仪器、操作步骤到注意事项等都讲得面面俱到,然后学生按照现成的实验步骤或依葫芦画瓢地跟着教师做,读取几个数据,实验就基本上算完成了.还有,现阶段的实验课往往是一个班的学生同一时间做同一个实验,用同一种方法、相同的仪器.这样就有可能导致部分学生不动脑筋看别人怎么做,自己就怎么做;特别是两人一组时,有少数学生只看不动手,也不留心观察实验,不记录有关数据,更谈不上对实验作出思考了.这种实验教学模式不利于提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,不利于学生突破思维定式障碍,不利于学生创新思维方法的形成,不利于学生智能的发展.
二、探索改革物理实验教学模式,提高学生的创新能力
在中学物理实验教学过程中,确立以实验为基础,用实验激发学生的兴趣,可调动学生参与教学的主动性和积极性,培养学生的实验能力,进而提高其分析问题和解决问题的能力.笔者认为,加强实验教学的研究,大力探索改革中学物理实验教学模式,是中学物理教学的当务之急.笔者在教学实践中经过探讨,建立了科学设计实验教学程序、优化实验教学过程、指导实验方法、培养创新能力的“问题——引导——猜想——探究——分析——结论”的实验教学模式.这种教学模式能充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位.教学中教师应充分相信学生,使学生主动参与实验,教材让学生看,思路让学生想,实验让学生做,疑难让学生议,错误让学生析,由学生独立设计实验,利用物理实验,发挥学生的主观能动作用,最大限度地调动学生学习的积极性和主动性.教师在实验教学时发挥好主导调控作用,变单向信息传递为双向、多向信息传递与交流.主要方式是采取提问、答疑、讨论、观察实验现象、动手操作等.实验中教师应加强对学生实验方法和创新能力的培养.按课程标准规定必做的分组实验,采用一人一组,总体安排,并将学生分为三种类型,进行分类指导,因材施教.第一类是理解能力较差,反应动作较慢;第二类是思维敏捷,动作粗糙;第三类是独立思考,动手能力较强.另外,还改革实验报告的书写方式,实验报告不要求统一的格式,除了必要的结论外,要求学生写出实验成功的关键和不足.
三、开设设计性实验课程,培养学生的创新能力
在教学实践中,笔者在抓好演示实验和分组实验的同时,努力开拓实验教学的新构想,探索设计性实验教学的新路子.设计物理实验需要灵活、综合地运用所学的物理以及相关学科的知识和技能,还需要学生:查阅资料,设计实验原理和实验方法;根据实验要求,正确选择实验仪器;设计独特的实验构思;独立进行实验操作.因而利用设计实验能有效地培养学生解决物理问题的能力和创造能力,对学生进行科学方法教育.
1. 设计性实验选题的原则.选题不要求突出实验内容的复杂性,题目只给出实验目的和要求,学生独立查阅资料,独立制订实验方案,在认真思考的基础上,提出分析、解决问题的设想,然后在教师的指导下独立地实验,最后写出实验报告.
2. 设计性实验类型.根据设计性实验形式,我们可将设计性课题分为两种类型.第一,给定某种仪器设备,要求完成某一物理量的测定或某一物理现象的观察研究.第二,只提出测量要求,不限定实验方法和所用仪器,完成某一物理量的测量任务.
3. 设计性实验内容的分类.第一,测量某一物理量的课题.如“测定动摩擦因素”的课题,给学生刻度尺、秒表、天平、砝码、细绳、带有滑轮的长木板、滑块m、重物M、弹簧秤、支架等,由学生自己设计实验方案.第二,探究和应用的课题.如“如何用毫米刻度尺测出一张纸的厚度”就是很好的课题,教师应注意引导学生进行分析讨论,设计实验方案.这样,通过教师的引导,学生的探讨和研究,消除学生的思维定式,培养思维的灵活性,开拓思路,提高学生的创造能力.第三,研究测量方法的课题.如在学习“伏安法测电阻”后,教师可提出“一位无线电修理工手边有最大阻值为50欧的滑动变阻器R0和未知电阻Rx各一只,除用伏安法外,还有哪些方法可测Rx的大小”这样的研究课题,让学生根据课题要求,设计出多种测量方法.这类实验可使学生学习和掌握一些实验中经常用到的测量方法,培养学生的变通能力.