一、高中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀
高中物理實驗及其教學(xué)是物理課程和物理教學(xué)的一個重要組成部分,它既是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ),又是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段,在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教育中具有獨特的地位和全方位的功能。當前,高中物理實驗教學(xué)必須注意以下幾個問題,那就是:實驗教學(xué)的重視與加強,實驗設(shè)備的添置與更新,學(xué)生動手實踐能力、創(chuàng)新思維能力的提高。在物理實驗教學(xué)的課堂上,經(jīng)?梢钥吹揭恍┮姽植还值默F(xiàn)象,試舉三例:
現(xiàn)象一:媒體實驗就是學(xué)生通過媒體“看實驗”。過去的實驗“看黑板”,如今的實驗“看錄像”、“看投影”。令人難以理解的是,一些原本可以讓學(xué)生動手做的實驗卻用多媒體來展示,被稱為是“現(xiàn)代技術(shù)的運用”。
現(xiàn)象二:程式化實驗,雖然學(xué)生動手,但以單純的機械操作為主。學(xué)生根據(jù)教師講解的實驗?zāi)康摹⑵鞑、步驟,像做廣播操那樣,按照規(guī)定的程式進行操作,去獲取教師(或書本)所要求得到的實驗數(shù)據(jù)(或?qū)嶒灲Y(jié)果),而不需要去考慮實驗為什么要這樣做,怎樣去做,更不必考慮實驗中可能會存在什么問題,以及需要如何去解決。
現(xiàn)象三:試題實驗,就是學(xué)生用筆“做實驗”。由教師編制的大量實驗試題不僅增加了學(xué)生的學(xué)業(yè)負擔(dān),而且挫傷了學(xué)生動手實踐的積極性,使實驗教學(xué)在“應(yīng)試”的泥潭里越陷越深。
這些現(xiàn)象從一定程度上反映了高中物理實驗教學(xué)存在的問題,那就是“重知識、輕方法;重講授、輕活動;重結(jié)論、輕過程;重機械訓(xùn)練、輕實質(zhì)體驗”。長此以往,學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的積極性必然會受到壓抑,實驗教學(xué)也將流于形式,事倍功半甚至勞而無功。由此想到,能否通過教師更新教學(xué)觀念,轉(zhuǎn)變陳舊的教學(xué)方式,促進學(xué)生物理實驗學(xué)習(xí)方式發(fā)生改變,使實驗教學(xué)走出困境?
二、高中物理實驗學(xué)習(xí)方式的改變
上海全面推進素質(zhì)教育,二期課改提出“以改變學(xué)習(xí)方式為突破口,重點培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力”。從高中生的心理發(fā)展特點看,相對初中生,他們具有更為強烈的探究未知的動機,他們思維活躍,興趣廣泛,自尊心強,絕不會滿足于“按圖索驥”、“按方抓藥”式的實驗學(xué)習(xí),因而改變陳舊的實驗學(xué)習(xí)方式是必然的、合理的選擇。
1.學(xué)生實驗學(xué)習(xí)目標的改變
實驗學(xué)習(xí)目標是學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的靈魂。上海新課程方案將“態(tài)度與價值觀、過程能力與方法、知識與技能”三方面整合起來,作為各學(xué)科課程目標的共同框架,體現(xiàn)了新課程的價值追求,即由以知識為本位轉(zhuǎn)向以發(fā)展為本位。充分挖掘物理實驗的教育功能,研究制訂高中階段各個物理實驗具體的學(xué)習(xí)目標,使之成為實現(xiàn)知識、能力、態(tài)度有機整合的載體,并進一步形成高中物理實驗學(xué)習(xí)的總體目標,為物理實驗學(xué)習(xí)明確了方向。
如下表所示。其中:表1為高中物理實驗學(xué)習(xí)總體目標框架,表2為高二階段物理實驗學(xué)習(xí)目標的示例,具有較強的操作性。
2.探索有效的、多樣化的實驗學(xué)習(xí)方式
在物理實驗活動中,學(xué)習(xí)方式應(yīng)該多樣化。單一、被動的實驗會使學(xué)生感到枯燥、乏味,必須增強實驗的趣味性、問題性、探索性和應(yīng)用性。讓學(xué)生成為實驗活動的主人,教師成為學(xué)生實驗的組織者和合作者,而不是權(quán)威的講授者和示范者,特別關(guān)注學(xué)生親身的感悟與體驗。基于不同的學(xué)生對象和不同的實驗環(huán)境,這些形式可以選擇,各有側(cè)重,又互不割斷。各種形式舉例如下:
自主活動
通過學(xué)生自覺地參與實驗活動,確定實驗?zāi)繕,制定實驗方案,選擇實驗方法,監(jiān)控實驗過程,評價實驗結(jié)果,從而完成實驗任務(wù);顒舆^程特別強調(diào)的是學(xué)生實驗的主動性,教師的作用是對學(xué)生實驗的困難提供必要的指導(dǎo)和幫助。
高一年級學(xué)生開展“落體運動加速度的研究”。要求學(xué)生二人一組,運用頻閃照相研究鋼球下落的加速度。學(xué)生必須完成以下任務(wù):方案設(shè)計(直接測什么?如何測?);裝置調(diào)試;標尺制作;實地拍攝;照片分析;實驗報告。教師提供的幫助:方案設(shè)計提示;頻閃技術(shù)指導(dǎo);參與討論,提供器材,進行質(zhì)疑,點撥思維。學(xué)生在實驗活動中扮演的是主角,以實踐者、研究者的身份積極參與,主動性得到充分的發(fā)揮。
合作學(xué)習(xí)
合作與交流是一種高效的學(xué)習(xí)方式。教師在實驗教學(xué)過程采用小組合作的學(xué)習(xí)方式,讓學(xué)生在合作交流中獲得知識,促進理解,提高能力,增長才干,形成學(xué)習(xí)團隊,對學(xué)生的發(fā)展會產(chǎn)生積極的促進作用。
實驗設(shè)計
實驗設(shè)計是高中物理實驗學(xué)習(xí)能力的較高要求,是對學(xué)生操作技能和思維品質(zhì)的綜合檢測,是有效的實驗學(xué)習(xí)方式之一。實驗設(shè)計的特點是情景新、方法活,具有開放性,要求學(xué)生對實驗的原理有透徹的理解,對實驗器材有所取舍和組合,能根據(jù)設(shè)計的要求和條件,進行分析和判斷,制定實驗的方案,通過實驗全過程的描述和具體步驟的實施,得出有關(guān)的結(jié)論并做出必要的說明。
實驗設(shè)計應(yīng)遵循如下原則:合理性;準確性;可行性;簡潔性。
高一學(xué)生研究單擺及其規(guī)律之后,教材提供了測重力加速度的方案。然而許多物理場景,如運動學(xué)中的自由落體、豎直上拋,動力學(xué)中的超重、失重現(xiàn)象,斜面上的勻變速運動等都涉及到重力加速度。所以,當教師提出“能否自行設(shè)計測定重力加速度的其他方案?”時,立刻激發(fā)了學(xué)生的發(fā)散思維。同學(xué)們提出了多種方案,并走進實驗室,通過實驗活動去體驗真實,檢驗設(shè)計方案的合理性,分析測量結(jié)果的可靠性,而不是僅僅停留在理論的假設(shè)上。
實驗報告
學(xué)寫實驗報告是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度、習(xí)慣,學(xué)會科學(xué)表達的重要環(huán)節(jié),也是實驗活動的必要形式。課題組不贊成過去那種“填充式”的實驗報告,主張學(xué)生自己撰寫實驗報告,設(shè)計數(shù)據(jù)表格。明確要求學(xué)生對實驗進行全面總結(jié),包括實驗?zāi)康呐c原理、實驗儀器選用與步驟、數(shù)據(jù)測量與處理過程、實驗結(jié)果與問題討論,以及實驗條件與干擾因素等。實驗報告應(yīng)力求準確可靠、完整簡明、表達規(guī)范、有創(chuàng)意。
小課題作業(yè)
適當布置類似于課題研究的“小課題作業(yè)”,讓學(xué)生經(jīng)歷一個收集信息、處理信息和得出結(jié)論的過程,在過程中學(xué)習(xí)一些探索的方法,對改善學(xué)生學(xué)習(xí)方式具有重要作用。
走向生活
學(xué)生發(fā)展的重要基礎(chǔ)是他們的經(jīng)歷和經(jīng)驗!皬纳钭呦蛭锢,從物理走向社會”,是新課程的基本理念。在物理實驗學(xué)習(xí)過程中,讓學(xué)生關(guān)心生活、關(guān)心社會,滲透“科學(xué).技術(shù).社會”(STS)的教育,著眼點在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),學(xué)會從發(fā)展的角度去考慮周圍的世界,并通過這種學(xué)習(xí)方式感受生活、感受自然,促進學(xué)生對科學(xué)的關(guān)注、好奇和興趣。
動手做
物理實驗室的全天候開放,為學(xué)生實驗學(xué)習(xí)提供了動手動腦的活動天地。學(xué)生實驗學(xué)習(xí)中有解不開的疑惑,對某些現(xiàn)象有特別的興趣,都可以在他們認為方便的時候,到實驗室與教師一起進行探討,并動手做。創(chuàng)造適合學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境,對促進學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變、開闊學(xué)生的視野和空間、實現(xiàn)學(xué)習(xí)的拓展和遷移具有重要作用。
例如,高二學(xué)生周晨辰發(fā)現(xiàn),經(jīng)常因為教室門鎖未開,導(dǎo)致一些同學(xué)在門外無奈等候。為什么必須用鑰匙開門呢?能否發(fā)明一種定時開門的鎖?他想到一個“絕妙”的點子:鬧鐘和門鎖的組合。于是,幾個同學(xué)一起組成了“周晨辰小組”,從動手拆卸開始,研究鬧鐘和開鎖的原理,進一步設(shè)想用鬧鐘來控制門鎖的方案。在教師的幫助和合作下,他們結(jié)合物理實驗,經(jīng)過反復(fù)的實踐和探索,終于成功地研制了“自動開鎖器”。他們在“做中學(xué)”,動手解決了實際的問題,極大地提高了學(xué)習(xí)物理的積極性。
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