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1、高中物理：实验教学创新中存在的问题与对策湖南省教育装备处在湘潭市组织了湖南省首届初中物理教师实验教学创新大赛，参赛教师把自己在仪器方面的创新、实验内容上、教法的重新设计通过说课的形式展示给评委和观摩教师，同时接受评委的提问，当场予以回答。赛场气氛活跃，互动性较强，受到与会者一致好评。通过为期两天的紧张角逐，30位教师各显神通，给人留下了深刻的印像。纵观全局，我们欣喜地发现教师们对新课程理念的理解与运用相当地娴熟，充分地体现了教师作为课程资源的开发者、研制者已变成一种现实，教师们在实验仪器和教学方法上能大胆地创新，在运用计算机技术辅助物理实验教学上也有长足的进步。尽管大家都知道实验在中学物理教学
2、中的地位，但当前中学物理实验教学的现状却不容乐观：一方面是实验教学未受到应有的重视，如实验仪器匮乏、实验技师短缺、实验工作量太多而报酬太少；另一方面是新课程改革中实验教学的要求大大提高，而实验仪器未配套到位、实验教师的培训亟待加强。如何在现有条件下，充分发挥广大教师的潜能和聪明才智，引导他们利用身边的材料做实验，通过改进或创新身边的实验仪器做实验，在实验内容的呈现和教学方法上不断创新，在专业引领、同伴互助下，加强自我反思，不断提高物理实验教学的能力，这是摆在我们今后一段相当长时间内的一项艰巨任务。那么，在物理实验教学创新中还存在哪些问题呢？我认为，解决好实验器材创新中的原则问题、实验内容的创新
3、问题、呈现方式的创新问题、实验操作与内容呈现规范化的问题，无疑有助于中学物理实验教学的质量。一、实验器材创新中的原则问题对实验器材的创新首先应遵循科学性原则。一个仪器，如果违背了科学原理，不管它多么花哨，多么先进，这样的仪器也是没有用的，至少是无法共享的。在这次大赛中，有一位选手做了一个“模拟跨步电压触电”，其原理是利用了的电偶极子的电场的分布不均匀性。在初中阶段，不追求概念的严谨性，这样一个仪器也是可以初步说明跨步电压的问题的，但不能细究，也不能说是模拟了实际的跨步电压，否则，就从原理上犯了科学性错误，违反了科学性原则。其次，实验器材的创新应遵循简单性原则。本来很简单的东西，过分复杂化，反而
4、会弄巧成拙。如要演示声音在液体中的传播，湘西有一位老师用两个鹅卵石在水槽中互相撞击，从空气中可以听到撞击的声音，从而说明液体可以传播声音。简单明了，一目了然。而有位教师在做这个演示实验时，将包好的手机放入水中，再拨该手机的号码，然后又用麦克风放大其铃声，以此表明液体能传声，繁！且有很多东西说不清！能用简单的器材说明深奥的科学道理，就千万不要再去用复杂的仪器表白。其三，器材的创新应遵循安全性原则。因为是在学生面前做实验，凡是可能引起爆炸或者影响学生健康的不环保的做法都是不允许的。有位老师做瓶吞鸡蛋的实验时，巧妙地用充气的空气球来代替鸡蛋做实验，这个创意很好。但他为了节约空气球，在广口瓶的底部特意
5、不铺细沙，以免气球被沙子弄破。万一广口瓶爆炸，后果肯定损坏一万只气球严重！还有一位老师，对教材中明确不能做的托里拆利的测定大气压强的实验进行了改进，但他对水银有一段露在外面并不在意，这说明他对不能做这个实验的理由理解得还不是很充分。因为这样做，水银还是会对环境产生污染。 其四，器材的创新必须符合学生的认知规律。在人民教育出版社新课程标准版教材中，讲到电功时还没有讲功的概念，而有位教师用一个电动机带动物体竖直上生了多大的距离来说明电流做了多少功，这就不符合学生的认知规律。同样的例子，也可见于探究影响滑动摩擦力的因素之中。学生没有学习二力平衡的知识，又如何知道拉力等于摩擦力？！二、内容的创新问题实
6、验内容教学的创新，可以在化难为易、化繁为简、起死回生、推陈出新方面下功夫：化难为易：在视力矫正一课中，教材中是用凸透镜当作晶状体，装置不容易固定，操作难度大，实验现象不够明显，并且需要三个眼睛模型。有一位教师用充水气球代替凸透镜，当作眼睛的晶状体。由于气球有弹性，受力之后容易发生形变，从而生动地体现由于晶状体变形引起的近视和远视形成的过程。实验中各器材固定在一块玻璃板上，光源和透镜的位置可自由调节，光路可在玻璃板上清晰体现，操作过程简单，现象明显。化繁为简：上面这样一个实验实际上也是一个化繁为简的典型示例。实际上教学中还有很多这样的例子。如有位教师设计了一个多用途的光学实验箱，它可以用来演示光
7、的直线传播、光路可逆、光的反射、光的折射、光的散射等实验，把众多的实验用一个光学实验箱就可以完成。起死回生：就是将呆板的教材变为有趣的实验，将几句那难以理解的书面语言变成一个可探究的实验。如模拟跨步电压触电的实验设计就是这类的典型。还有就是将学生思维中深层次的问题用实验来凸现，如在一个含有电源、开关、灯泡的电路中，用多节旧电池取代电路中的2节新电池，让学生猜想电路中的灯泡是变亮还是变暗？根据初中已有的知识，学生一般会猜灯泡更亮或者灯泡会烧毁。而事实是，当开关闭合后灯泡却变暗了，这就给学生一个设置了一个思维的障碍。如何跃过这个障碍，学生自然会有饶有兴趣来进行下面的全电路欧姆定律的学习。这样做的结
8、果，就极大地开发了课程资源，使教材变“活”了。推陈出新：变演示实验和验证性为探究实验，并与模拟实验相结合。如验证力的平行四边形定则，就可以变成探究性实验；电流表和电压表的使用就可以与模拟实验相结合，利用网络和计算机技术把实际实验中可能出现的错误消灭在萌芽状态中。三、呈现方式的创新问题运用仿真技术、网络技术、传感技术和计算机实时测量技术，可以创新实验内容、实验形式等方面的呈现方式。在运用仿真技术方面，可以利用仿真实验室，进行模拟实验。如在电学实验中，电路的连接、电表的使用、电路故障的排除、电路的设计等都可以利用仿真实验室来进行。这样做的结果，既可以解决实验室设备比较紧张的困难，避免因学生操作失误
9、而损坏实验设备，还可以让学生更加自主学习，培养他们的创新精神和实践能力。尽管运用仿真实验室可以解决实验中存在的很多的问题，但它不能取代传统的实验，只能起辅助作用。如果将传统实验置之不理，用它取代传统的实验，那就是错误的做法。待添加的隐藏文字内容2在运用网络技术方面，可以利用网络的海量性、交互性、实践性等方面的特点，提供实验的原理和要解决的问题，搭建解决问题的支架，让学生利用教师提供的支架自己去设计、实验，完成网络探究。如在“现代顺风耳电话”一课中，教师可以让学生运用已经学过的下列知识：在电压一定时电流的大小随电阻大小的变化而变化、电磁铁的原理、声音的产生和传播，同时提出让学生思考的问题：如何将
10、声音信号转化为电信号，再由电信号转化为声音信号。通过建立这样的支架，让学生分析、综合，设计出电话的工作电路，从而探究出工作原理。运用传感技术与计算机实时测量技术于物理实验教学，可以优化物理教学过程，显著地提高物理教学的效益。如在“牛顿第二定律”的教学中，原来一般是先讲授2节课，接着就安排一节“验证牛顿第二定律”的实验，然后再安排12节内容的“牛顿第二定律应用”，这样一般要花费5个小时。在运用传感技术和计算机实时测量技术之后，让学生自己来运用传感技术测量速度、时间等，得出的有关数据再用计算机来处理，从而得出Fma的结论。用12个学时即可完成5个学时的教学任务，并且给学生动手动脑的机会大大增加了。
11、四、规范化的问题在物理实验教学中，一是要注意科学方法的运用问题，二是要解决实验操作和积件制作规范化的问题，往往在运用实验 某一规律时，老师们用一次或二次实验便得到某一结论，给学生的印象中似乎有一种科学得来全不费功夫的感觉。实际上，我们一般是用三次实验来作出某一结论，从中国哲学的角度来讲，这就是“道生一，一生二，二生三，三生 ”，表示多的意思，这就是为什么我们不能用“赋二次”实验来得出某一结论的道理，在实际教学过程中，我们更应该强调更多的实验数据表明，而不是就事论事，草草得到一个结论。在实验操作中，首先要注意安全性。如有一位老师为了显示物体受到大气浮力的作用，作做了一个实验，在等臂天平的两端是挂
12、两个质量相同的物体，其中一端是一个空气球，其中分别盛有碳酸钠和盐酸，只不过用橡皮筋扎紧隔开而已。当把橡皮筋去掉以后，由于CO2的产生致使空气球急剧增大，由于浮力的作用，天平因此而失去平衡。老师在利用身边教材创新实验上作了努力，但如果这个实验稍有不慎，就有可能爆炸，盐酸四溅，造成伤人事故，后果非常严重。在电路中，连线时应注意导线的绕向必须与螺姆旋转方向一致，另外，电路中必须装有开关，不能在实验中用插头的拔出或插入当作开关使用。在运用计算机等多媒体技术展示实验内容，实验原理及方案时，老师们大都有积件来呈现。但积件中确实有如下问题亟待规范：一是物理量的大小写不准确，正体与斜体相混淆。如压强一般用小写
13、的斜体p来表示，大写斜体P表示功，小写的斜体v表示速度，大写的斜体V表示体积，它们不能混用；物理量一般用斜体表示，物理量的单位则用整体表示：如斜体N可表示压力，正体N则是力的单位牛（顿）。二是电路图中应有开关，光路图中光线应标明箭头，象开关、箭头之类的在作图中均不可“节省”。三是课件要简洁，主次分明，颜色与配乐都要得当。课件要力避花哨，主题突出，尽可能的要在画面中出现卡通形象，以免喧宾夺主。在画面中，在颜色的设置上，也要注意搭配得当，如蓝色背景下，设置黄字或红字，就可能使离屏幕较远的观众看不到具体的内容。同时，背景音乐也要安排适当，在教师讲授和学生思考时，不宜有背景音乐，因为这样会影响学生信息
14、的接受，干扰学生对有关信息的处理。在对实验教学的创新中，有一种现象耐人寻味：那就是极力贬低传统的实验，盛赞自己的创新。一方面我为老师们敢对权威进行挑战而高兴，另一方面我也感觉到时下盛行的对传统的否定已深入人心，不免有一些担心。其实，对传统的东西应该辩证地看，对历史全盘否定，那是历史的虚无主义者，如何在继承中扬弃，这才是辩证的观点。传统的试验，之所以能延续几千年，一定有其存在的理由。当我们要摈弃它时，千万要慎重。只有真正有那么一个实验，能够取代它，并且能消除原有的缺点，在可见度、安全性、实验效果等方面更胜一筹时，才可以取而代之。本文系湖南省十五规划课题“现代教育技术与物理课程整合研究”阶段性成果
