(1.北京市第三十五中學(xué) 高中部，北京 100032;2.首都師范大學(xué) 基礎(chǔ)教育發(fā)展研究院，北京 100048)

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的重要組成部分，在初高中物理教學(xué)中有著特殊的地位和作用.我們聚焦于中外初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論和實(shí)踐研究，進(jìn)行了系統(tǒng)的綜述.經(jīng)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)檢索查詢(xún)，我們共查閱了2001—2011年“課改十年”中發(fā)表的逾610篇文獻(xiàn).在仔細(xì)研讀的基礎(chǔ)上，我們梳理了如下相關(guān)主題.

1 我國(guó)初中物理實(shí)驗(yàn)實(shí)施現(xiàn)狀研究

涉及物理實(shí)驗(yàn)實(shí)施現(xiàn)狀的論文的關(guān)注點(diǎn)主要包括：在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和動(dòng)手能力、滲透STS教育，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性等.

徐鳳先指出：有相當(dāng)數(shù)量的學(xué)校，由于長(zhǎng)期受應(yīng)試教育思想的影響和現(xiàn)實(shí)條件的制約，物理實(shí)驗(yàn)處于“講起來(lái)重要，做起來(lái)次要，考起來(lái)少要”的狀態(tài)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為中學(xué)物理教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié).采用“以講代做，演示代分組”的教學(xué)方式大有人在，實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備使用率低下，造成教育資源嚴(yán)重浪費(fèi).亦有論者則指出：教學(xué)現(xiàn)狀中學(xué)生實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率較低；探究實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率較高，但教學(xué)效果欠佳；實(shí)驗(yàn)儀器較為欠佳，自制儀器少.

由上可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施是由實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件與教師的教學(xué)態(tài)度共同決定的，只有好的設(shè)備而不進(jìn)行充分利用也可能造成課程開(kāi)展的不順利.而我國(guó)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的情況和主要制約因素又是怎么樣的呢？這亦須需實(shí)地的調(diào)查訪(fǎng)談來(lái)搜集相關(guān)資料，完成課程實(shí)施現(xiàn)狀的具體調(diào)研.

總體而言，不同地域的城鎮(zhèn)與農(nóng)村的初中物理實(shí)驗(yàn)條件存在不小的差異，總體來(lái)講城鎮(zhèn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備水平優(yōu)于農(nóng)村學(xué)校，但與新課標(biāo)的要求相比較還有一定差距.這必然是影響學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)技能提高的因素之一.然而，現(xiàn)在有關(guān)初中物理實(shí)驗(yàn)條件的調(diào)研還不是很深入，是實(shí)驗(yàn)設(shè)備跟上了新課標(biāo)的水平而沒(méi)有達(dá)到物盡其用，還是條件欠缺，抑或是儀器設(shè)備的條件對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ绊懖⒉淮?？這些問(wèn)題都需要做出深入調(diào)研.

2 我國(guó)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“自制教具”研究

“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”是我國(guó)中學(xué)物理教學(xué)傳統(tǒng)的開(kāi)創(chuàng)者之一朱正元先生的名言.中學(xué)物理自制教具也是我國(guó)老一輩物理教學(xué)研究與實(shí)踐者開(kāi)創(chuàng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要而優(yōu)秀的傳統(tǒng).文革前江蘇師院物理系的演示實(shí)驗(yàn)和自制教具在全國(guó)很有影響，朱先生回憶說(shuō)：“在文革前，我設(shè)計(jì)了一套用馬糞紙代替金屬，用塑料筷當(dāng)絕緣體，將包香煙的鋁紙作導(dǎo)體，以泥巴作底座所做成的靜電儀器，其實(shí)驗(yàn)效果不亞于正規(guī)儀器”，1966年暑期在北京舉行的世界四大洲物理討論會(huì)上受到了各國(guó)科學(xué)家的注意.一位智利科學(xué)家在用它成功地完成了十多個(gè)靜電實(shí)驗(yàn)后，連聲贊揚(yáng)中國(guó)科學(xué)家的創(chuàng)造精神.

對(duì)于自制教具，朱老師提出了明確的要求：“簡(jiǎn)單、明了、尺寸大.”朱先生解釋說(shuō)：“簡(jiǎn)單能夠省工省料，符合勤儉原則；明了就是重點(diǎn)突出，一目了然；尺寸大是便于全班同學(xué)可見(jiàn).”根據(jù)這樣的指導(dǎo)思想設(shè)計(jì)的自制教具深受有關(guān)部門(mén)和廣大師生的歡迎.

文革前老一輩的物理教學(xué)專(zhuān)家對(duì)于自制教具的制作都甚為重視.此后，越來(lái)越多的教育研究者開(kāi)始研發(fā)自制教具，并將自己的成果通過(guò)書(shū)籍、刊物等系統(tǒng)地展現(xiàn)出來(lái).尤其近幾年，教師自制教具技能的比賽也越來(lái)越正規(guī).其中，受到多數(shù)物理教育界人士一致認(rèn)可的專(zhuān)著有劉炳昇先生等主編的《中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與自制教具》，該書(shū)從物理實(shí)驗(yàn)與科學(xué)素質(zhì)教育、物理實(shí)驗(yàn)方法、開(kāi)發(fā)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能、改進(jìn)教學(xué)儀器和自制教具的創(chuàng)新方法及中學(xué)物理創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題研究五個(gè)方面，將物理實(shí)驗(yàn)的理論層面與制作教具的技術(shù)層面緊緊相扣，介紹了多種開(kāi)發(fā)自制教具的方法.更值得一提出的是，劉先生等人還將多媒體技術(shù)融入了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題研究.

在物理新課程改革的背景下，內(nèi)蒙古師范大學(xué)張偉提出了“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)的概念，他從資源利用與開(kāi)發(fā)的視角，將物理實(shí)驗(yàn)分為兩大類(lèi)：“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)和常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)，并基于情景學(xué)習(xí)理論提出了生態(tài)化物理教學(xué)理念.劉炎松老師基于此著成了《物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究——“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制作能力培養(yǎng)》，該書(shū)詳細(xì)地介紹了“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)方案與器具開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及制作技巧.

“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)與自制教具關(guān)系密切.所以，自制教具是實(shí)施“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ)之一.自制教具一般指制作出有形的器具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)則包括隨時(shí)用身體、四肢及徒手感知物理量及其變化或人體自身充當(dāng)實(shí)驗(yàn)器具來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

在期刊數(shù)據(jù)庫(kù)資料中，也有不少論者對(duì)于自制教具有著自己獨(dú)特的見(jiàn)解，例如四川師范大學(xué)的王永剛碩士對(duì)于中學(xué)物理自制教具進(jìn)行了研究，四川師范大學(xué)的徐斐研究了新課標(biāo)下以自制教具促進(jìn)物理探究實(shí)驗(yàn)，天津師大的李明則研究了以自制教具促進(jìn)物理探究實(shí)驗(yàn)的發(fā)展，他們的研究均概括總結(jié)了自制教具的特點(diǎn)、內(nèi)涵及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀等.

3 國(guó)外中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)概況

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是伴隨著理科教學(xué)而誕生和發(fā)展的，至今已有200多年的歷史.相對(duì)來(lái)說(shuō)，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家比較重視實(shí)驗(yàn)教學(xué).從上世紀(jì)60年代開(kāi)始，西方各國(guó)為了提高科學(xué)教育的質(zhì)量，紛紛進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的改革.

在美國(guó)中學(xué)物理教學(xué)中，只要教師能夠用實(shí)驗(yàn)說(shuō)明的一般就不用語(yǔ)言說(shuō)明.同時(shí)，理科教師在傳授知識(shí)之前，鼓勵(lì)學(xué)生觀(guān)察思考和實(shí)驗(yàn)，一節(jié)課中往往先做實(shí)驗(yàn)，有時(shí)甚至大部分時(shí)間在做實(shí)驗(yàn).并且美國(guó)中學(xué)提倡用低成本、隨手可得的器具做物理實(shí)驗(yàn).一支筆、一張紙、一枚硬幣、一個(gè)可樂(lè)瓶、一個(gè)雞蛋……經(jīng)過(guò)教師匠心獨(dú)運(yùn)的設(shè)計(jì)，就可以用來(lái)做各種實(shí)驗(yàn).

在英國(guó)，科學(xué)教學(xué)備受重視，在科學(xué)教學(xué)中以“科學(xué)探究”為其首要特色.如同美國(guó)一樣，他們也極為重視科學(xué)探究活動(dòng)，但在科學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)中，所有活動(dòng)對(duì)器材的依賴(lài)程度都不高，大部分只需要一些取自日常生活及周?chē)h(huán)境的物品.

在德國(guó)物理教學(xué)界流傳著這樣一種說(shuō)法：“沒(méi)有演示實(shí)驗(yàn)的一堂課是不可想象的”.一般每堂物理課要做2到3個(gè)演示實(shí)驗(yàn).

在日本有一個(gè)中學(xué)教師自愿組織起來(lái)的“山貓”學(xué)會(huì)，他們致力于開(kāi)發(fā)隨手取材的實(shí)驗(yàn)裝置，千方百計(jì)地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造熱情，使教學(xué)充滿(mǎn)樂(lè)趣，從而成功地吸引了大批學(xué)生.

許多國(guó)外理科教育家都認(rèn)同：實(shí)驗(yàn)室在講授物理事實(shí)、原理、解題技巧等方面的作用不一定比課堂講授好，并要花費(fèi)更多的時(shí)間與金錢(qián)，.但是他們期望用自己的設(shè)備作實(shí)驗(yàn)，得到對(duì)科學(xué)更深刻、更持久的理解，從中體會(huì)實(shí)驗(yàn)中的失敗和成功，體會(huì)體驗(yàn)科學(xué)家探究的樂(lè)趣和沮喪.對(duì)于許多學(xué)生來(lái)說(shuō)，要理解實(shí)驗(yàn)和理論的相互關(guān)系，自己做實(shí)驗(yàn)并討論自己所作的實(shí)驗(yàn)是無(wú)可替代的.

由此可見(jiàn)，很多國(guó)家的科學(xué)教育非常重視實(shí)驗(yàn)探究，在實(shí)驗(yàn)課程的組織和設(shè)計(jì)上也都別具匠心，并且擁有很好的實(shí)驗(yàn)條件.

相對(duì)于我國(guó)具有鮮明特色與傳統(tǒng)的“自制教具”，國(guó)際上通常把自制教具稱(chēng)為“無(wú)花費(fèi)”(Non-cost)或“廉價(jià)”(Low-cost)教具.這種稱(chēng)呼只是指花費(fèi)少，而不是指教具本身的使用價(jià)值.國(guó)外教育界的人士，非但不小看廉價(jià)教具，相反還非常推崇它.

美國(guó)的教師非常注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，他們花很多功夫在物理實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)與制作上面.比如物理課本上“射擊猴子”一例，美國(guó)老師自己設(shè)計(jì)器具讓學(xué)生通過(guò)觀(guān)察得出結(jié)論，而我們的老師則多進(jìn)行理論的推導(dǎo).

不僅教師善于多動(dòng)手自制教具，在國(guó)外的中學(xué)物理教學(xué)課堂上，教師還很重視學(xué)生自己動(dòng)手自制儀器.例如英國(guó)Tom Decan著的中學(xué)物理教材中，他在講述胡克定律時(shí)，就要求學(xué)生用新的裸銅線(xiàn)自制彈簧秤.他要求每個(gè)學(xué)生用長(zhǎng)為1米左右銅絲，在圓鉛筆上繞25～30圈后，每次用10克砝碼將彈簧拉長(zhǎng)，做出記錄，以此來(lái)總結(jié)出胡克定律的基本思想.

4 總結(jié)與啟示

縱觀(guān)以上對(duì)中外初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的梳理，雖然自制教具是我國(guó)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)良傳統(tǒng)，然而我們了解到，現(xiàn)在一線(xiàn)教師由于缺少開(kāi)發(fā)自制教具的經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)等原因，對(duì)自制教具的開(kāi)發(fā)關(guān)注度還有待提高，并且現(xiàn)在開(kāi)發(fā)自制教具的一線(xiàn)教師的隊(duì)伍還不夠龐大.有鑒于此，我們希望初中物理實(shí)驗(yàn)研究者可以為廣大一線(xiàn)教師提供更多可以借鑒的開(kāi)發(fā)自制教具過(guò)程的經(jīng)驗(yàn).

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