《普通高中物理課程標準(實驗)》將科學探究及實驗能力要求列入內容標準之中,對實驗能力提出具體要求,從而使物理實驗不僅成為物理教學中的重要內容和學習方式,而且成為物理教學中的教學目標之一。學生對物理學知識的學習、獲得和科學素養的形成都離不開實驗。實驗教學能夠培養學生掌握和運用基本的物理知識和技能,能夠提高學生的動手能力、創新能力、獨立思考能力,發展學生科學探究的興趣和熱情,這樣才能實現新課程標準的目標。
傳統的實驗教學都是按教材預習,對照教材做實驗,依據教材寫實驗報告,在整個實驗過程中,學生完全處於一種被動的學習狀態。在學生實驗的教學實踐中,存在2種情況:1)教師詳細講解原理、步驟,精心演示實驗過程,再讓學生模仿;2)教師對實驗稍作簡單介紹後就放手讓學生去做。這2種做法顯然都不利於培養學生的實驗能力。仔細觀察現象、親自動手進行實驗探究,能夠使學生對物理事實獲得具體的、明確的認識,這是理解概念和規律的必要的基礎。在新課程改革的形勢下,應在教學中要有意識地對學生進行科學素質的訓練和培養,把培養學生的探索精神、實踐能力以及創新意識置於實驗教學活動中,教給學生科學的實驗方法,努力開創物理實驗教學的新局麵。
教師要在實驗教學設計上下工夫、花時間,避免實驗教學形式單一,不能單純為了完成教學任務而安排實驗。下列2種實驗的基本技能是學生必須具備的。
1)使用基本實驗儀器的技能。基本儀器包括遊標卡尺、螺旋測微器、打點計時器、滑動變阻器、電阻箱、電流表、多用電表、示波器等。教師在介紹儀器的使用方法時,應抓住共性來加以指導,最終使學生學會正確使用這些儀器並進行觀察、測量和讀數。
2)正確安裝和調整儀器、連接電路的技能。這些技能難度較大,有些操作不當還會帶來安全隱患,也是需要教師指導的。例如在依照電路圖連線時,應將電路分為主回路和支路,從電源一端開始沿主回路按順序進行,其次為支路;主回路中必須有開關(先斷開);導線最好選用幾種顏色,主、支回路分別用一種顏色;往接線柱上接導線時,應按順時針方向將導線纏上;電路連接後,必須複查,確認正確後方能通電。在教師講述方法及注意事項後再讓學生獨立操作。這樣既降低難度,又有利於培養學生的動手能力。
在學生掌握實驗基本技能的基礎上,要多設計科學探究式實驗,掌握基本儀器的使用方法的同時,使學生掌握基本實驗原理及其設計、實驗數據的處理方法、能力型實驗的研究對策,培養學生實事求是的實驗態度、團結協作的能力、敢於懷疑的精神和探索創新的意識等,還要使學生懂得要變換角度、變換問題去認識同一件事。例如測電阻的實驗,可以使用不同器材、不同方法、不同電路,共同點都是應用部分或閉合電路的歐姆定律。
在物理實驗教學中,實驗方案的設計、對實驗結果的猜想、對實驗數據的分析處理等環節都包含有物理思維,通過精心組織這些相關的教學活動,能有效培養學生的思維能力。教師要適時、適量地改進實驗課的教學組織形式,創設一些開放型的探究式實驗。當學生已經熟悉實驗的流程後,應該嚐試讓學生適當地親身經曆設計方案、選擇儀器、製訂步驟、設計表格、收集信息、處理數據、得出結論、實驗評價等實驗過程中的某個環節,使學生真正進入科學學習的狀態和角色。
鼓勵學生充分利用課餘時間做好課外小實驗、小製作,調動學生的興趣和積極性。各種物理實驗,從某種意義上說,都是一種特殊的、直觀的實踐。學生在動手完成各種小實驗、小製作的過程中,思維異常活躍,學習欲望高漲,參與意識增強,都迫切希望進一步探索問題。通過實驗,學生學習到的物理知識比較深刻、牢固,也可以拓展知識麵、發展創造力,也有利於培養創造性思維能力。在課堂上加以引用還可以活躍課堂氣氛。
多媒體技術的普及為物理教學提供了全新的技術手段和教學平台,並使物理實驗教學的現代特性得到進一步發揮。首先,利用多媒體技術可以仿真傳統實驗,這可以作為真實實驗的事前準備,使學生在做真實實驗之前對實驗設備和內容有深刻的了解,從而提高物理實驗的教學效果;其次可以仿真中學物理實驗室內所無法完成的實驗,同時可仿真宏觀或微觀的自然現象,還可以仿真極快或極慢的實驗過程,從而突破實驗條件、空間以及時間對高中實驗的束縛,將物理過程生動形象地展現於學生眼前,使學生加強認識,理解透徹;再者,采用攝像機和電子計算機等手段來演示實驗進行現場直播,可以提高實驗可見度,增強實驗的效果。
總之,新課標背景下物理實驗教學的地位和作用跟以往大不相同,對教師的教學水平、創新能力提出新的要求。中學物理教師,隻有真正領會新課改的精神,更新觀念,改進教學,才能適應形勢發展的需要。
(作者單位:河北省遷安職教中心)