何文元

加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的必要性分析和對(duì)策建議

何文元

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，與物理實(shí)驗(yàn)在科學(xué)研究中的目的不一樣，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于給學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)創(chuàng)造一個(gè)基本環(huán)境，使學(xué)生主動(dòng)獲取物理知識(shí)，發(fā)展能力，促進(jìn)科學(xué)品質(zhì)和世界觀的形成。因此，物理教學(xué)應(yīng)該以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。然而，由于各方面的原因，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果卻不是很好。本文就從課程標(biāo)準(zhǔn)和物理實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)來談加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的必要性，并對(duì)如何加強(qiáng)教師這一能力提出對(duì)策建議。

一、加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的必要性分析

1.物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及其在物理教學(xué)中的作用

中學(xué)物理教學(xué)必須以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，這是由實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)及其在物理教學(xué)中的作用來決定的。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)転閷W(xué)生學(xué)習(xí)物理提供符合認(rèn)識(shí)規(guī)律的環(huán)境；(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知愿望；(3)實(shí)驗(yàn)是發(fā)展學(xué)生能力和使學(xué)生得到科學(xué)方法訓(xùn)練的重要途徑；(4)實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的道德素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)。正如密立根(Robert Milliken)于1923年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)時(shí)所言：“科學(xué)靠?jī)蓷l腿走路，一是理論，一是實(shí)驗(yàn)。有時(shí)一條腿走在前面，有時(shí)另一條腿走在前面。但只有使用兩條腿，才能前進(jìn)。在實(shí)驗(yàn)過程中尋找新的關(guān)系，上升為理論，然后再在實(shí)踐中加以檢驗(yàn)?！睆牧硪粋€(gè)方面來講，物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的有機(jī)構(gòu)成，是物理教學(xué)的基礎(chǔ)、內(nèi)容、方法和手段。

2.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》對(duì)物理實(shí)驗(yàn)提出了更高的要求

課程標(biāo)準(zhǔn)的第三部分給出了12個(gè)物理模塊，其內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)提及的實(shí)驗(yàn)達(dá)61處，活動(dòng)建議中有20處；在第三部分的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)“一、科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ蟆敝?，明確提出了對(duì)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕疽?；在第四部分?shí)施建議“一、教學(xué)建議”第四條再次強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的作用；以及在附錄中，專設(shè)了物理實(shí)驗(yàn)專題。可見，課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)是極其重視的。

3.物理測(cè)試增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的考評(píng)

二、加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的對(duì)策建議

1.加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)操作能力

操作能力包括觀察能力、動(dòng)手能力、讀數(shù)能力。從狹義上講，“觀察”指在物理實(shí)驗(yàn)中，對(duì)過程出現(xiàn)的現(xiàn)象的觀察。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，肯定要對(duì)出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行觀察，并能做出合理的解釋。摩擦力方向?qū)嶒?yàn)中，可以通過觀察長(zhǎng)毛刷的長(zhǎng)毛彎曲的方向來體會(huì)方向是與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反。從廣義上講，也指對(duì)與物理現(xiàn)象相關(guān)的生活的觀察。物理教學(xué)有一個(gè)共識(shí)，要求做到從生活走向物理，也要從物理走向生活。課程標(biāo)準(zhǔn)力求貼近學(xué)生生活，通過學(xué)生熟悉的現(xiàn)象揭示物理規(guī)律，并將其應(yīng)用于社會(huì)生活的實(shí)際，使學(xué)生體會(huì)到知識(shí)來源于實(shí)際，并了解科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系。譬如，馬路兩邊的人行道往往是用地板磚鋪成的，每當(dāng)雨過天晴時(shí)，同一塊地板磚面上四周干得快，而中央表面積大的部分卻干得慢些。還有更普通的，交通燈為什么非得是紅綠燈呢？這些現(xiàn)象都與物理知識(shí)有一定的聯(lián)系，可用中學(xué)所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行解釋。由此可見，只有在留心生活現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，人的觀察能力才會(huì)有提升。正如達(dá)爾文所說“我沒有突出的理解力，也沒有過人的機(jī)智，只是在覺察那些稍縱即逝的事物并對(duì)其進(jìn)行精細(xì)觀察的能力上，我可能在眾人之上”。物理學(xué)中的知識(shí)都是從物理現(xiàn)象中抽象概括出來的，因此認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)物理而言具有極其重要的意義。

操作能力和讀數(shù)能力可能是物理實(shí)驗(yàn)中最一般的要求了。譬如，在做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器在正式做實(shí)驗(yàn)前要置于阻值最大端，電表量程的選取，電表的正負(fù)接法等操作要規(guī)范；高中物理除了游標(biāo)卡尺之外，其它的儀器都要估讀，特別是它和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)是難點(diǎn)。在中學(xué)階段，學(xué)生的操作能力很大程度上是對(duì)教師的模仿；教師做不好，當(dāng)然學(xué)生也就不能期望達(dá)到高要求了。因此，教師在操作規(guī)范上來不得半點(diǎn)馬虎，一定要循規(guī)蹈矩；在計(jì)數(shù)時(shí)，也要做到精確。教師們常說，要準(zhǔn)備一個(gè)實(shí)驗(yàn)往往要忙好幾天，而且要課下反復(fù)做好幾遍，就是要做到萬無一失。

2.加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)分析論證能力

物理實(shí)驗(yàn)的分析論證能力包括數(shù)據(jù)處理能力、分析和解決問題能力、發(fā)現(xiàn)和提出問題能力、探究問題能力等等。對(duì)于實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來說，不管是對(duì)過程還是結(jié)果甚至是實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作，其分析論證都是不可或缺的。教師不要為了趕進(jìn)度而讓學(xué)生未經(jīng)思考就草率地得出結(jié)論，應(yīng)安排足夠時(shí)間讓學(xué)生對(duì)各種想法、觀點(diǎn)進(jìn)行必要的充分的歸納總結(jié)。這樣學(xué)生才能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)及其它信息得出規(guī)律或結(jié)論，并引起對(duì)物理現(xiàn)象和結(jié)論的反思。教師可以根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的具體情況加以糾正、指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。

物理教師必須要做好物理實(shí)驗(yàn)，并且要加強(qiáng)和提高自己的分析論證能力。如伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)記載，“讓一個(gè)小球沿斜面從靜止?jié)L下來，小球?qū)L上另一個(gè)斜面。如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨取?。長(zhǎng)久以來，不少教師都認(rèn)為這種表述是準(zhǔn)確無誤的，顯然沒有從現(xiàn)實(shí)情況去分析。有文獻(xiàn)指出，伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，其假設(shè)條件不應(yīng)該是“如果沒有摩擦”，而應(yīng)該是“小球只滾不滑，且小球與斜面都為理想剛體”，文中給出了文字說明，從定性方面給出了其原因。而文獻(xiàn)[5]則從對(duì)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)中的小球進(jìn)行了較詳細(xì)的力學(xué)分析，指明了小球的受力、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、能量轉(zhuǎn)化，并澄清了相關(guān)的模糊認(rèn)識(shí)；同時(shí)提出了相應(yīng)的教學(xué)建議。高中階段對(duì)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與處理，很多時(shí)候又是跟函數(shù)(往往是函數(shù)的圖像)聯(lián)系起來的。譬如，對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理，常根據(jù)E=U+Ir(伏安法)，E=IR+Ir(安阻法)或E=U+(U/R)r(伏阻法)經(jīng)過變形函數(shù)關(guān)系式，找到一次函數(shù)或正比例函數(shù)線性關(guān)系式，再由圖像的斜率及截距的物理意義來求得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。所以，教師要從更高的角度加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ姆治稣撟C能力，這是教好物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。

3.加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和開發(fā)能力

物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力是指從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)，并聯(lián)系教學(xué)和生活實(shí)際，要么對(duì)已有的實(shí)驗(yàn)重新利用再改進(jìn)，要么是設(shè)計(jì)開發(fā)新實(shí)驗(yàn)，從而同時(shí)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮徒虒W(xué)目的。

課程標(biāo)準(zhǔn)和教材所要求的實(shí)驗(yàn)，由于存在這樣或那樣的限制，并不是每個(gè)學(xué)校都能做。無論如何，實(shí)驗(yàn)當(dāng)然還是做得好，這就要求教師根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，動(dòng)腦動(dòng)手對(duì)物理實(shí)驗(yàn)重新設(shè)計(jì)甚至開發(fā)新實(shí)驗(yàn)。比如，在講摩擦力的方向時(shí)，不管是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力，可以用雙手及課桌面完成。具體做法是：(1)單手掌按在桌面，往一個(gè)方向拖動(dòng)。當(dāng)手掌保持靜止時(shí)，感受桌面對(duì)手掌的阻礙作用；當(dāng)手掌滑動(dòng)時(shí)，仍有阻礙作用。(2)兩手掌手心相對(duì)，以一掌背和桌面接觸，另一手掌壓住它。當(dāng)處于中間位置的手掌抽出來(注意用力的程度)，感受桌面和上面手掌對(duì)它的阻礙作用。還有，在講杠桿的平衡條件時(shí)，也可由肢體來體驗(yàn)。具體做法如下：右肢彎曲，以肘關(guān)節(jié)為軸(支點(diǎn))，使臂彎成一定角度(約為90o)，手掌展開且手心向上。往手掌添加書本，感受到肌肉緊張的程度。當(dāng)書本往肘關(guān)節(jié)靠近，再感受肌肉緊張程度(力的作用)。雖然這個(gè)實(shí)驗(yàn)也有弊端，但這樣做卻可以讓學(xué)生對(duì)平衡條件的認(rèn)識(shí)有個(gè)體驗(yàn)過程。

[1] 閻金鐸.中學(xué)物理教學(xué)概論[M].北京：高等教育出版社，2003

[2] 中華人民共和國(guó)教育部制訂.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)) [M].北京：人民教育出版社，2003

[3] 張大昌.《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)》簡(jiǎn)介[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2003，3：26

[4] 陶洪.物理實(shí)驗(yàn)論[M].廣西：廣西教育出版社，1996

[5] 何述平.伽利略斜面實(shí)驗(yàn)的分析[C].第三屆全國(guó)物理及其應(yīng)用，2006

[6] 俞紅幟.雞蛋在初中物理實(shí)驗(yàn)中的妙用[J].物理教學(xué)探討，2004，12：31

[7] 嚴(yán)德友.利用日常器具做初中物理實(shí)驗(yàn)的嘗試[J].物理教學(xué)探討，2005，1：10

稿件編號(hào)：P1110039

何文元，本科，中教高級(jí)，校長(zhǎng)。

甘肅省民勤縣第四中學(xué)。

在所見到的近年的高考試卷中，對(duì)實(shí)驗(yàn)題目的考查范圍(特別是綜合試卷的實(shí)驗(yàn)題)廣泛，從基本儀器的操作到對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，再到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)；從分值上看，所占比重也有逐年增加的趨勢(shì)。除此之外，很多省級(jí)教育部門還規(guī)定了理科生在高考前必須參加物理實(shí)驗(yàn)操作能力的考核。雖然其成績(jī)尚不計(jì)入總成績(jī)，但可作為高校選拔人才時(shí)的參考。

綜上所述，不管是物理教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在要求，還是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在課程標(biāo)準(zhǔn)中的進(jìn)一步強(qiáng)化，都對(duì)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的要求。作為一名高中物理教師，必須加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，只有這樣才能切實(shí)提高教學(xué)能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)的目的。