中学物理探究性实验的开展

中学物理探究性实验的开展

江西省吉水乌江中学 周振喜

　　中学物理作为科学学习学科，其教学目标是为了提高学生的科学素养，培养学生的实践操作能力和创新思维。在这一过程当中，学生的实验活动和教师的实验教学的开展就成为了物理学科教学的重要组成。

一、中学实验教学活动开展的目标

　　1、过去物理课程当中实验教学主要存在的问题。

　　以知识为本的课程设计限制了课程在学生情感、态度、价值观等领域的科学过程;过于强调科学方法领域中的教育功能、过于强调学科的科学体系、过于强调学生实验活动和教师实验教学的学科严谨性。另外，由于为了便于实验管理和减轻教师的工作负担，往往要求采用划一的实验目的、实验器材、统一的实验步骤，一致的实验结果。有时候甚至为了应付实验开出率的完成情况检查，走过场式地进行实验。严重地挫伤了学生探究自然和学习科学技术的学习兴趣和感情，随着学生的年龄的增长和学习的深入，学生慢慢厌烦重复性的、估燥性的操作，聪明的学生还会问既然整个实验过程都确定下来，连实验结果都是老师给定的，有需要进行实验吗的疑问。即使是无可奈何地进行实验，那种效果也是可想而知的，更不用说学生的实践操作能力和创新思维的培养了。

　　2、新课程改革后中学物理实验活动开展的目标

　　新课程改革后中学物理实验活动开展的目标：主要为了激发学生学习科学的兴趣，提高学生的科学素养;通过实验活动培养学生的实验技能和使学生学会科学研究的工作方法。并且通过长期的实验活动，逐步提高学生的实践操作能力和创新能力。具体来说就是为了使学生通过物理实验活动获得以下五个方面的能力：

　　(1)获得知识的能力。包括①听讲：能注意听并且能对不懂的地方提出问题。②能正确仔细地进行有目的的、有意识的观察。③收集;能利用图书馆、互联网等方式查找资料、引用资料和判断资料的价值。④质疑;能善于寻找事物产生的原因，探求事物发展的规律，大胆提问。⑤处理数据：能完整记录、综合分析实验数据。⑥能确立课题，设计实验，归纳结论。

　　(2)操作能力。①使用和维护仪器：能了解仪器的结构、安装使用仪器的方法、仪器的保养和维护、仪器的使用条件和注意事项。②进行实验：能了解问题和提出问题，计划实验，按实验计划或实验要求准确操作、记录好实验过程和数据、懂得整理数据。③能按实际要求制作简单的实验装置，具备校准仪器的基本知识。

　　(3)整理能力。①整理：能对记录进行整理，并且将项目列序制成表格、图形等进行分析。②分类：能根据事物的异同分类、取舍。③能了解和评价各种相互关系的优劣，知道如何改进。

　　(4)沟通能力。①提出问题：能提出有科学意义的问题，最好能自己设计方法验证、寻求答案。②讨论：能善于讨论，提出自己的见解和听取别人的意见，能有耐心地把重点加以解释。③能将重要资料写成书面报告。④相互协助：能将自己熟悉的实验经验告诉或者帮助别人。

　　(5)创造能力。①实现计划;能理解预期结果及可能的进行方式，建立假设。②求新：能发现新问题，创造新方法、新设计、新技术。③综合：能将各种事物综合起来考虑，从中发现新事物。

二、中学物理实验教学活动划分

　　按照上述新课程改革后中学物理实验活动开展的目标，中学物理实验教学活动可划分为三类：第一类是实验技能训练;第二类是给定操作步骤的实验训练;第三类是探究性实验活动。第一、第二类是为了培养学生的实验技能和使学生了解解决科学问题的基本途径和方法，是比较传统的学生实验类型，这两种类型的实验活动在培养学生获取知识的能力、操作能力、整理能力方面也有一定的优点，但由于其实验方法和实验过程的单一性，在培养学生其它能力方面上呈现明显的不足。第三类探究性实验活动的开展，明显填补了前两类实验活动的不足，使到学生的各种能力的学习得到比较均衡的发展。也是新课程改革非常强调的实验活动。学生科学知识的获得需要科学活动的支持，物理作为中学生学习科学知识的一门学科，它需要实验活动的支撑。学生要进行科学的探究，首先要懂得探究科学的一些基本方法。那么，在物理实验活动中进行探究性实验活动就是很好的途径。

　　三、新课程改革物理实验教学的特点

　　1、开设的学生分组实验个数增多,以探究性实验为主。

　　以人民教育出版社的《义务教育课程标准实验教科书.物理》的统计：初中阶段总共开设学生分组实验37个，其中属于探究性实验24个，探究性学生分组实验占了64.86%(八年级学生分组实验的25个，其中探究性实验共19个;九年级开设学生分组实验共12个，其中探究性实验共7个)。而在旧教材当中初中阶段要求开设的学生分组实验只有18个,没有探究性实验。新旧教材相比较，新课程要求开设的物理分组实验是原来的1.33倍，探究性实验摆到重要位置。

　　从实验内容和实验方式统计，过去属于教师课堂演示实验现在改为探究性学生分组实验的有：声学有2个、光学4个、热学1个、电磁学6个;过去属于验证性实验现在改为探究性学生分组实验的有：光学1个、热学1个、电学4个。属于技能训练性实验共12个。更重视学生的实践操作和探究能力的培养。

　　2、实验的基本要求与过去有所不同。在新出版的人教板学生实验册中提出了这样的实验要求：通过实验理解物理概念和规律的建立与实验的关系;通过实验培养创新意识和观察、实验能力;通过实验体会探究问题的实验方法;通过实验培养科学态度、交流合作精神;明确实验目的，会选择、正确使用和维护实验仪器;会设计实验记录表格;会根据实验结果得出实验结论;会制作简单的实验仪器;会写简单的实验报告。其中通过实验培养创新意识，通过实验体会探究问题的实验方法，会制作简单的实验仪器等方面是为了配合新课程标准提出的。

　　3、探究性实验对实验室建设要求提高

　　中学物理实验活动与过去最大的不同是非常重视探究性实验，那么要开展探究性实验，实验室建设就成为重要的条件。

　　首先，按新人教版初中物理课程标准实验教科书要求，需新增物理实验教学仪器共118项，3398件。

　　第二，只有在场地上满足要求，才能保证学生能正常开展实验，有地方摆放教学仪器和实验技术人员准备实验。按照实际情况和实验室的建设标准，以初中为例实验室应不少于3个，每个不得少于90平方米;仪器室要大于45平方米，准备室大于30平方米。

　　第三，能让学生在学校也能上互联网浏览搜索资料，学校有丰富的藏书提供给学生查阅等。

　　第四，要有一定的经费投入，购置足够的的实验仪器和实验材料等。

　　第五，在进行探究性实验时，能有给予学生提供必要帮助和指导的指导教师及实验技术人员。

三、开展探究性实验的途径。

　　中学物理探究性实验教学实质上是一种模拟科学研究中实验研究的教学活动模式，它需要有一个以“学”为中心的探究学习的实验环境，这个环境包括人文环境和物质环境。人文环境包括有使学生感到较少压力的民主和谐的实验气氛;能让学生自由寻找所需要信息的权利;能自由选择实验器具和物质的权利;能自己作种种假设和设想的自由;能以自己的方式检验自己设想的自由;能在关键时候给予学生提供必要帮助和指导的指导教师及实验技术人员。物质环境包括有围绕所需知识主题的丰富的实验场室、实验仪器、实验材料和实验设备，丰富的图书资料和信息网络系统(如互联网)等。

　　应该说，经过了政府多年以来对教育经费的连续投入，政府部门对学校的实验室建设、信息技术教育装备、图书馆建设情况的监督检查，现在广州市基本上开通了“校校通”工程、实验室、图书馆基本都按要求配置齐全。在初中开展探究性实验投入的资金也不需太大，很多实验器材都可以在生活当中找到，也可以利用废旧物品进行实验。例如探究液体深度与压强的关系实验，就可利用废弃的饮料塑料瓶盛水，利用气球封底和橡皮胶做成塞子等。又如探究物体的惯性可利用几个象棋和一把钢尺就能进行静止的惯性实验探究，利用一条长木板斜搭起来、利用玩具小车或废旧电池代替实验小车，取棉布、毛巾、木块、石块等就可进行摩檫力和惯性对物体运动的影响的探究。其实物理科学规律本身是来自于自然和生活，如果我们的实验材料取自于日常生活，应该说这种实验效果是更有效的，所以，一般的实验材料也不需花很多资金投入。

　　可以说，在硬件方面各个学校是能满足进行探究性实验教学的。按照探究性实验的概念，我们可以认为进行探究性实验开展的瓶颈主要存在两方面。

　　第一是提高实验技术人员的素质。现在实验技术人员配置素质不高。根据2000年对我国山西省某地区22所学校的物理实验人员调查发现：有5所学校没有专职的实验人员，其他每所学校的实验人员1----2名，共27名，其中本科占33%，专科占48%，没有学历的占19%，可认为实验人员的学历结构不够理想。那么广州情况如何没有具体调查，但从以下数据可看出实验人员的配置素质也不太理想的。例如，在某省一级学校(36个班)物理实验人员有2名，其中1人是专职，中专，没职称，1人是兼职，大专，初级职称。某市一级学校(24个班)专职人员1人，没有学历、没有职称。某一普通高中学校(36个班)专职1人，没有学历、没有职称。以点带面广州大多数学校都没有重视物理实验技术人员的配置素质，实验人员一般学历不高、存在把实验室管理人员看作一般的仓库管理人员或杂工看待，他们很难起到指导学生进行探究性实验的要求，适应不了中学探究性实验活动的开展。

　　第二是如何组织学生开展探究性实验。要进行探究性实验必须提供一个适合学生实验的人文环境，能让学生有一定的时间、空间、自由度进行探究。这是探究性实验的特点所决定的。要满足这个要求，那么在学生实验时就不能对学生的纪律限制过死，但又不能给别人有乱堂的的现象，这一矛盾相对来说很难解决。特别是初中生，生源不是太好的学校，本身每个班的人数50人以上。人数多生源差的情况下，这一对矛盾就更加突出，探究性实验更难组织。