物理
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浅议物理实验的重要性和现行实验体系的弊病(万春)
  作者:万春   发布者:学科专家  发布时间:2011-09-20

    物,宇宙万物。理,道也,规律也。物理也就是研究自然界宇宙万物的物质结构,物体间的相互作用和物体运动最一般规律的自然科学。这门科学与实验密不可分,可以说,离开了实验,也就没有了物理。

物理实验教育从组织形式上看,一般分为演示实验和学生分组实验,演示实验主要由教师操作给学生看,学生分组实验则是在老师的指导下学生独立操作的实验。从实验目的看,可以分为基本的实验训练,验证性实验,探究性试验等。基本的实验训练是为了训练学生掌握基本物理量的测量方法、基本实验仪器的使用以及实验数据的处理,如:力学中长度的测量、质量的测量,电学中电阻、电流、电压的测量,热学中温度的测量等等。验证性实验也就是用实验验证已知的定理、定律,使学生从感性上把握并理解这些定理定律的物理含义,以及了解它们的形成过程。探究性实验往往是在老师的指导下,利用各种设备和已知条件,设计实验来探索一些在物理学上虽然早已明确,但对学生来说却是未知的现象、规律,目的在于培养学生的探索精神和科研能力。
物理实验是一种能动的实践活动,是手脑并用的过程。物理实验教育既包含了物理实验的基本特点,又有其自身的规律。物理实验的研究对象是自然现象,包括天然的和模拟的自然现象,因而是开放的,这与一般的书本知识不同,课本上给出的问题通常是封闭的,又确定的答案,而且给出了所有必要的信息,“没有有关的信息,就无法进行思维,而完备齐全的信息也会使思维成为多余的东西”。开放的信息需要人去选择,学生在实验中通过归纳、演绎、类比、分析、综合抽象等方法选择、提炼信息,因而锻炼了思维。而且物理实验器材又不同于科研实验器材,现在的科研仪器常常是配套的,高度自动化的,有时只需按一下按钮就可以得到数据。物理教学实验用器材往往是分离的散件,甚至是很简单的元件的组装,这样更有利于学生操作能力的培养,比如,电动机模型的安装。学生对于这种简单的器材就敢于操作,乐于操作,并通过操作去获取新知。物理实验的教育价值与器材的复杂程度成反比,与接触器材,摆弄的时间成正比。由于教学采用的实验有些重现了历史上最重要的,最基本的物理现象和规律的发现和验证过程,反映了物理学家推理抽象等思维过程,因此学生在实验思维,实验设计,实验操作,实验结果分析等环节上学习了人类思维的精华。
物理实验教学,还可发展学生的个性和合作交流沟通能力。演示实验常常是老师启发和学生讨论相结合进行,这样学生在轻松的情况下能充分表达自己的看法,展现自己的个性,无论对与否,都可以与人讨论交流,并从中找到事实依据,澄清谬误。学生分组实验更有益于学生的充分发展,实验要求学生独立的面对复杂的客观现象,必须综合应用所学的知识,亲自动手,通过观察,分析排除次要的因素,抓住主要的因素,还必须对试验结果作出判断,推理。这一系列的过程都可以使学生的个性特点得以展现。学生实验中,有时需要几个人合作,这使得学生之间互助协作成为可能,这样不仅使得学生之间能够互相学习,纠正错误,对培养他们的协作能力和协作精神也是十分有利的,也加强了学生与人沟通的能力与技巧。
中学阶段,学生初步进入物理之门,虽说其中的物理知识都是前人通过实验总结好了,但是我们依然要求学生了解其实验探究过程,理解前人的探究方法,使学生掌握物理知识,物理技能的同时,体会探究的乐趣,养成科学的精神和科学的态度。所以,我们的教学大纲要求和课本教材也在不断的更新,以适应中学生的成长需要,课本中特别增加了“实验探究”,“交流与讨论”,“信息窗”,“情提问”,“实践活动”以及各种彩图,以上这些无不体现对实验及观察,对学生动手动脑的重视。
   反观我们的实验教学体制,却依然几十年如一日,基本不变。现行的实验教学主要分为三类。一类是进入试验室做学生实验。二类是教师进入教室做演示实验,三类是布置一些家中能做的小实验。这种体制一直不变的主要原因是多方面的。以前资源短缺是一个重要原因,但是,延续到现在,以逐渐变为习惯,观念。在现在这个飞速发展的的社会,知识的更新更快,对人的能力要求更高,这种体制已经难以适应整个物理教学了,体制已经制约了物理教学的发展,对学生的能力培养更是起不了作用。
    其弊病总结如下:
一、很难达到培养手动脑的效果。一节课40分钟,要让学生探究出什么内容来,其实是不可能的,也就只能做一做模仿实验,验证性的实验。再加上熟悉器材,老师讲解注意事项,试验方法,步骤等,不可能有充足的时间给学生去创新。而学生对已知现象、结果的实验,并无多大乐趣,有少数学生进入实验室根本连器材都不去动一下,就呆在那里浪费时间,由于学生遇到的器材问题很多,老师往往也顾不过来。
二、不利于学生的个性发展。由于时间短,老师往往把实验步骤很快的将其展现给学生,于是大家都千篇一律的照着做一遍,毫无新意,很多学生也觉得无味,草草了事,对实验中出现的问题也来不及解决,或者就没有想到要自己既解决,通常是举手请老师帮忙解决。
    三、器材损坏严重,造成很大的浪费。同时造成了老师上实验课几乎就成了维修工。学生一有器材上的问题,就赶紧情老师帮忙解决,无法提高自己解决问题的能力(毕竟只有40分钟一节课,学生自己动手做实验也就30分钟左右,也不可能有什么时间让学生自己去解决器材问题)。一个班级60人左右,不是每个人都很爱惜器材(不是他自己的),其实是大多数学生不在意器材的损坏。一个老师再怎样强调,也不可能照看过来,于是每一节课下来,总有一些器材损坏,当然,器材的质量已是一个方面的问题。下一个班级做实验就更难。于是学校也就只有不断的拿钱购买新的器材来更换,而器材也不断的被很快的损坏,恶性循环。
    四、无法提高学生的责任心。实验器材弄坏了,也没什么关系,响铃就走,下一个班级马上又来,老师也来不及清查是谁弄坏的。于是,逐渐养成一种对公物损坏的漠然态度,同时在这个过程中,也体会不到探究的乐趣,逐渐失去对自然科学的探究兴趣。
    要想革除这些弊病,只能从物理实验体制上加以变革。物理实验器材的管理也可模仿图书馆的方法,采用部分器材外借,每一个年级可配好一定规格的器材,外借给学生,每人一套,同时,如果有学生想买下这些器材也可以(实际上有很多学生都想有自己的实验器材,只是找不到地方买)。如果器材出现损坏,丢失,学生可按照购买价赔赏,也可自己想办法维修。
    学生把器材借到后,自然对器材有了份责任心,更加爱护,也会先根据使用说明书,了解注意事项,观察结构,也免去了教师课堂上的讲解注意事项,只需课堂提问,了解学生情况,这样既培养了学生独立探索的能力,又可增强其责任心,还可降低器材的损耗,一举多得。同时,教师也只需布置探究课题,学生或者个人或者组成小组自由探究,最后由各个小组或者个人发布自己的探究成果,由老师作出评价,学生们再讨论分析,取长补短,从中得到知识,也得到探究的方法,也体会探究的乐趣。相信这样的探究才是真正的探究,而不是模仿,验证。学生的探究创新能力才能得到最大的提高,当然器材也不易损坏,达到节约型社会的要求。
    当然,以上也只是我个人的一些浅显的看法,不尽完善,不足之处,大家一起探讨,希望能找到真正的解决之道。

 
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