曾寄紅
【摘 要】高中物理新課程把科學(xué)探究列為重要的課程內(nèi)容之一,體現(xiàn)了物理新課程理念的重大轉(zhuǎn)變。“科學(xué)包括知識、過程和知識的應(yīng)用”。學(xué)習(xí)物理必須經(jīng)歷探究的過程,而物理實(shí)驗(yàn)是物理探究的重要載體。在高中物理新課程教材中出現(xiàn)了“說一說”、“思考和討論”、“做一做”、“探究實(shí)驗(yàn)”、“問題與練習(xí)”、“大家做”、“廣角鏡”等眾多欄目,這些無不涉及實(shí)驗(yàn)探究活動??梢姡诟咧形锢硇抡n程中,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位得到顯著提高與加強(qiáng)。
【關(guān)鍵詞】高中;物理;實(shí)驗(yàn);課堂教學(xué)
《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對學(xué)生的探究能力做出了詳細(xì)而明確的要求:“能夠發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問題,對解決問題的方式和問題的答案提出假設(shè),能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵延袟l件,制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作和用多種方式收集數(shù)據(jù),會對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,嘗試分析假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的差異,能寫出實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告?!蓖瑫r(shí),明確提出了27項(xiàng)科學(xué)探究、物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木唧w要求,其中確定研究問題、設(shè)計(jì)選擇實(shí)驗(yàn)方案、數(shù)據(jù)測量、定量分析、探究創(chuàng)新等方面的要求比初中階段都有顯著提高。
一、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題
1.部分教材實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)不夠科學(xué)
有些教材在安排實(shí)驗(yàn)的時(shí)機(jī)、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上存在明顯不足。有些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得不夠嚴(yán)謹(jǐn),如實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、可操作性不強(qiáng)等。如選修模塊中的“用油膜法估測分子大小”實(shí)驗(yàn)就存在以下問題:酒精油酸溶液的配置濃度標(biāo)準(zhǔn)難以掌握。配置的溶液濃度過大,形成的油膜層張力就會過大,油膜層會沖破漂浮在水面上滑石粉形成的區(qū)別界限,測得油膜層面積數(shù)據(jù)會遠(yuǎn)小于實(shí)際數(shù)據(jù);而配置的溶液濃度過小,形成的油膜層張力過小,油膜層與漂浮在水面上滑石粉的自然界限區(qū)別不清,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯,因而很難觀測油膜層面積數(shù)據(jù)。
2.實(shí)驗(yàn)室及其儀器裝備難以滿足教學(xué)的需要
(1)實(shí)驗(yàn)室的間數(shù)和面積不完全達(dá)標(biāo)。據(jù)調(diào)查,由于教育資源的快速優(yōu)化和整合,西部省份高中每個年級的規(guī)模大多在15個平行班左右,有的年級甚至達(dá)到20個班,而具有四間左右實(shí)驗(yàn)室的學(xué)校在60%左右,有40%的學(xué)校只有兩間實(shí)驗(yàn)室。(通過對西部省區(qū)部分學(xué)校的走訪了解、取樣統(tǒng)計(jì)測算后得到)實(shí)驗(yàn)室無法滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)的需要。加上現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)校班額較大,給開展實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的活動帶來了諸多不便,同時(shí),還存在一定的實(shí)驗(yàn)安全隱患,遇到突發(fā)情況學(xué)生無法在短時(shí)間內(nèi)快速疏散。
(2)儀器裝備嚴(yán)重不足。教師反映學(xué)校急需新課程開設(shè)所需的實(shí)驗(yàn)儀器和裝備,主要是必修課程所需的一些傳感器和數(shù)字化設(shè)備。如運(yùn)動傳感器、力傳感器、電壓傳感器等各種傳感器,與此相配套的計(jì)算機(jī)和繪圖軟件等。但是,由于這些新器材價(jià)格極其昂貴,一些學(xué)校囿于財(cái)力在短期時(shí)間內(nèi)難以配備齊全。
(3)實(shí)驗(yàn)儀器經(jīng)費(fèi)不足。目前絕大部分學(xué)校購置器材設(shè)備的經(jīng)費(fèi)都是由學(xué)校自己籌措負(fù)擔(dān)的,教育部門投入較少。物理儀器設(shè)備價(jià)格極其昂貴,學(xué)校受自身財(cái)力的制約,只有三分之二的學(xué)校能夠做到隨時(shí)補(bǔ)充。離開儀器裝備的有力支持,一些物理實(shí)驗(yàn)就難以開展。
3.教師的實(shí)驗(yàn)技能難以滿足課程的需要
部分物理教師的實(shí)驗(yàn)技能不足。面對許多新增的實(shí)驗(yàn),如借助傳感器用計(jì)算機(jī)測速度,用數(shù)碼像機(jī)記錄平拋運(yùn)動的軌跡、用傳感器和計(jì)算機(jī)研究平拋運(yùn)動的裝置、大量傳感器的使用等,教師由于缺乏使用這些新儀器設(shè)備的技能和培訓(xùn),根本不熟悉這些儀器設(shè)備的使用方法,開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)缺乏經(jīng)驗(yàn)同時(shí),不少學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教師數(shù)量不足也直接影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)。據(jù)調(diào)查,目前2/3的學(xué)校有專職物理實(shí)驗(yàn)員,1/3的學(xué)校有兼職實(shí)驗(yàn)員,但根據(jù)學(xué)校的現(xiàn)有班級數(shù),即使有專職的實(shí)驗(yàn)員,實(shí)驗(yàn)員數(shù)量也不能隨學(xué)校班級的增加按一定的比例增加。面對新課程眾多的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,沒有一定數(shù)量、受過現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍是很難勝任的。
二、改進(jìn)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略
1.完善教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
(1)增加一些有關(guān)與物理實(shí)驗(yàn)儀器裝備組成結(jié)構(gòu)名稱、功能作用的內(nèi)容。高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出:儀器裝置是一種重要的課程資源,其內(nèi)涵不僅包括物理儀器裝置所蘊(yùn)含的物理原理、物理思想,同時(shí),也包括儀器裝置各部分的結(jié)構(gòu)名稱、功能作用及傳遞的文化內(nèi)涵等,這樣做,不僅促進(jìn)了教師對儀器裝備結(jié)構(gòu)組件名稱和作用表述的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性,也有利于提高學(xué)生對課程資源的綜合利用能力和實(shí)驗(yàn)文化素養(yǎng),而現(xiàn)行教材中這樣的問題幾乎是空白。
(2)基于實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題。物理新課程強(qiáng)調(diào)的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力,而在實(shí)驗(yàn)問題的設(shè)計(jì)上就要考慮盡可能地緊密結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程,以具體的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)情景為素材,加深對原始實(shí)驗(yàn)的拓展和開發(fā)能力,這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)分析和綜合能力。
(3)基于大多數(shù)學(xué)校的器材配備實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。由于物理新課程所需儀器裝備經(jīng)費(fèi)巨大,一般學(xué)校都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的急需情況逐年分期分批配備的,教材上有些問題與學(xué)校實(shí)際儀器差距較大,對學(xué)生就會產(chǎn)生一種陌生感,也不可能達(dá)到新課程所要求的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),因此,在新教材問題的編寫中還不如適當(dāng)設(shè)計(jì)一些與大多數(shù)學(xué)校實(shí)際儀器為原型的問題,教學(xué)效果會更明顯。
(4)根據(jù)儀器裝備的常見故障設(shè)計(jì)一些探究實(shí)驗(yàn)問題。為了抓住學(xué)生的心理,立疑激趣,可以利用儀器裝備使用中常出現(xiàn)的故障毛病設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)問題,既有針對性、又有實(shí)效性,可以有效地激發(fā)學(xué)生的探究情緒,培養(yǎng)學(xué)生的探究創(chuàng)新能力。如筆者所帶的學(xué)生在做必修2《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)時(shí),有幾個組的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的“跡點(diǎn)”是雙點(diǎn),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后教師組織學(xué)生一起探究解決這個問題,到底是什么原因造成的?通過對這個問題的探究,學(xué)生的探究興趣濃厚,信心大增,有效地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究意識。再如有的學(xué)生所接電路中,電壓表、電流表的指針為什么會倒轉(zhuǎn)?當(dāng)把多用電表的開關(guān)撥到電阻檔、紅黑兩個表筆短接后,電表的指針卻不指向電阻的“0”刻度線處,而是離“0”刻度線有一定的夾角,試分析原因等。
2.加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)室的資源配置
(1)提高物理實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和儀器裝備的標(biāo)準(zhǔn)。新課程實(shí)施以后,教育部頒布了《高中理科教學(xué)儀器配備標(biāo)準(zhǔn)》,它和《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室裝備規(guī)范》一起構(gòu)成了新課程高中階段實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和儀器配備的新標(biāo)準(zhǔn)。盡管這兩個文件都是針對新課程物理實(shí)驗(yàn)的變化而制訂的,但是相關(guān)的規(guī)定仍然無法滿足急劇增加的物理新課程實(shí)驗(yàn)要求。
(2)確立整體解決的思路,保障實(shí)驗(yàn)順利開出。完成高中物理實(shí)驗(yàn),不但需要儀器與儀器的配合,而且需要儀器與裝備、儀器設(shè)備與維修技術(shù)等的緊密配合。因此,裝備部門、教育部門、學(xué)校在投標(biāo)采購時(shí)最好采用整體解決的思路,從實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃設(shè)計(jì)、裝備的組裝和調(diào)試、配套的有關(guān)附屬設(shè)備,再到技術(shù)支持、培訓(xùn)維修等相關(guān)內(nèi)容,整體招標(biāo),特別要與教學(xué)儀器企業(yè)建立長期穩(wěn)定的協(xié)作關(guān)系,建立儀器設(shè)備出現(xiàn)質(zhì)量問題的追究制度。
3.強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教師的技能培訓(xùn)
物理實(shí)驗(yàn)員是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的具體準(zhǔn)備者和策劃者,其工作責(zé)任心和業(yè)務(wù)水平的高低,直接影響到學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。物理新課程實(shí)施后,有相當(dāng)數(shù)量的學(xué)校認(rèn)為,課程改革只是任課教師和學(xué)生的事,與實(shí)驗(yàn)教師無關(guān)。實(shí)驗(yàn)教師既無培訓(xùn)學(xué)習(xí)的機(jī)會,也無參觀交流的機(jī)會,這無疑限制了實(shí)驗(yàn)教師的視野。實(shí)驗(yàn)教師無法獲得對一些先進(jìn)儀器裝備的感性認(rèn)識,對學(xué)校儀器裝備管護(hù)和使用方法的了解,實(shí)驗(yàn)技能的提高只能憑自身的努力。只有對實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行有效的、多角度、全方位的技術(shù)培訓(xùn)和交流,才能更有效地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動。