书城科普读物动手做实验丛书--物理实验教学改革指导
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第17章 物理实验教学的改进与改革(5)

近几年,我们在实验教学中,根据需要补充新实验若干个。这些增补的实验,有的是教师在讲授知识、解析例题、指导作业、解答疑难、解释现象等教学活动中,为增强教学效力而有备或临时增做的新实验。有的是为了激发学生学习积极性,丰富课外活动而补充的课外实验。有的是鉴于学生的知识基础和能力水平的实际,为重温旧知识而补做的课本外的实验。根据我们的做法,我们认为,补充实验一定要遵循以下三条原则。

(1)科学性原则

科学性是补充实验的基本原则,它主要体现在方案设计合理化,仪器装置简单化,物理原理突出化,实验效果明显化等几个方面。所以,每补充一个实验,都要力求在知识性、灵活性、直观性和创造性方面有所突破。

(2)可行性原则

可行性是补充实验的必要原则。它是指补充的实验值得做,即有实用和推广的价值;可以做,即被一般的人力和物力条件所允许;容易做,即简便易成。

(3)趣味性原则

趣味性是补充实验的重要原则。其意义是增强实验的刺激性和吸引力,诱发学生学习动机。

改进实验五突出

事物都是遵循否定之否定规律发展的。对于传统实验的方式方法应该在继承中改进,在改进中发展。在实验教学中,我们的做法是:一做、二评、三试验。即该做的实验必须去做;做的过程中,大胆给以评价;对其不足,反复试验,进行改进。试验中,要不受束缚,超越常规,摆脱成见,构筑新意。改进的实验在不降低实验效果的前提下,要力求突出“省”、“便”、“简”、“易”、“强”五字特点。“省”,即省时间,省人力、财力;“便”,即取材方便;“简”,即装置简单;“易”,即操作容易;“强”,即说服力强。

在改进实验教学的尝试中,我们认为,不能仅把实验当做传播知识的一种手段,更要看做是一项创造性的教学活动,使实验成为激励学生进行创造思维的“策动力”。

物理实验教学的改进与改革(六)

实验教学改革是物理教学改革的重要组成部分,可以说没有实验教学的改革就没有整个物理教学的改革。台州中学周才扬、林辉庆老师介绍的做法是:

传统分组实验教学模式的弊端

目前,我国大部分农村地区中学物理教学的主要模式是分组实验。学生两人一组,实验仪器短缺的学校一般是4~6人一组。上实验课时,先由教师讲实验原理、步骤、注意事项、演示关键性操作,然后才让学生动手实验,教师巡视指导,下课前作总结。

在这种教学模式中,并不需要学生去思考实验该怎么做,学生的思维处于抑制状态。好的学生不用多少时间就把老师拟好的步骤操作一遍而了事,差的学生往往由于与别人同组怕操作错了出“洋相”而不敢动手;敢动手的差生也常常由于时间限制而不能完成整个实验。总之,在这种教学模式下,学生的学习积极性得不到调动,思维能力得不到充分的发展。

在这种教学模式中,几个学生共用一套仪器,所以就存在着这几个学生以怎样的方式合作完成实验的问题,由于仪器的限制和中学物理实验的特点(大部分实验几乎都可以一个人单独完成)决定了同组学生的合作方法只能是轮换式和主次型。轮换型是同组几个同学轮流独立地完成实验操作。主次型是以一名学生做实验为主,其它学生在旁边观看或只作些辅助性操作。据我们的观察统计,轮换型的约占60%,主次型的约占40%。在实验仪器短缺的学校,同组学生超过两人,主次型所占的比例远不止这个数。让学生操作的时间有限和差生没有胆量操作是造成主次型的主要原因。传统实验教学主次型比例占得如此大,使得很大一部分学生的动手能力得不到培养,实验教学不能实现它的应有功能。

实验教学改革尝试

针对传统分组实验教学的弊端,我们对实验教学作了改革尝试,总的说有如下两个方面:

(1)实行部分实验仪器的私有化

传统实验教学中,由于仪器少,只能是几个学生共用一套仪器。由于仪器是学校的,供学生操作的时间少,一个实验不超过45分钟,这些都客观地限制了学生做实验的主动性或积极性。所以要进行实验教学改革必须要先改变“仪器所有制”的现状。经过几年的摸索,找到解决这个问题的办法,它可归结为一句话:让部分实验仪器私有化。

我们把实验仪器中一些价格比较便宜的,具有通用性的仪器叫基本仪器。每年级的一组基本仪器叫一套学具(如高一年级的学具由如下仪器组成:弹簧秤、力矩盘、砝码、打点计时器,铁架台,带滑轮的长木板,小车,弹性碰撞演示仪,小铁球等。)将学校实验经费的一部分补贴给学生,这样一套学具的价格一般都不会超过80元。学生进入各年级时,至少要两人一起购买一套由校实验室提供的学具。在教学仪器供应较充足的今天,各校都很容易采购到足够数量的这些基本仪器,按现在我国一般的城乡生活水平,购买一套学具学生是能负担得起的。学生进入上一年后,他们的学具可以折价卖给实验室,实验室再卖给下一届的学生继续使用。一些价格便宜能随时在商店里买到的器材如橡皮筋,刻度尺,导线等,实验用到时学生可以临时购买;有些贵重的仪器如学生电源,秒表,天平等,实验时学生可向实验室借。

除了学生购买学具外,我们还积极鼓励学生自制学具,这对初中的教学尤为可行。很多仪器都可以用日常生活中用到的各式包装品,塑料制品及一些废料改制而成。实践证明,学生用自己做的学具做实验,兴趣更浓、效果更好。近年来我们在初中学生中推行了自制学具的试验,学生共自制了学具2000多件。

(2)实验教学形式多元化

在仪器所有制改革的前提下,我们对实验教学方法也作了重大的改革。

课本中的各个学生实验,我们都让学生在课外完成。中学物理中用到的仪器,大部分都不是很精密的,操作要求都不是很高,是可以放手让学生自己去做的。再者仪器是学生自己的,或者学生借的,学生都会很好的爱惜。他们会认真地看书,搞清仪器的使用注意点和实验操作注意事项。对有些操作要求较高或较易损坏的仪器,教师可以在学生实验前作强调说明,由于学生可以自主地支配仪器,所以即使是差生,一般也能独立地完成实验。

上实验课时,不再采用传统的统一讲,统一做的形式。地点也不一定在实验室,对于一些用到的仪器不多,仪器所占的空间不大的实验,可以改在教室中进行。实验课中,可以要某学生到讲台上进行实验操作表演,其他同学仔细观察找出这同学操作的错误之处;或者好生帮助差生完成实验;或者让学生讨论解决一些在课外实验中碰到的问题;或者老师出一些思考题让学生思考并用实验进行解答。

除了课本中要求的学生实验外,我们还结合上课的内容不时地布置一些可引起较大兴趣,且用简易仪器即可进行的小实验让学生课外去完成。如学了力的合成和分解知识后,布置学生的实验是测定棉线能承受的最大拉力;学了竖直上抛和平抛知识之后,让学生去测量玩具手枪子弹射出的初速度;学了查理定律和热力学温度知识后,布置学生设计课外小实验估测绝对温度等等。

学生在多次自主实验成功体验的激励下,学习物理的积极性和做实验的积极性都会得到极大的调动,学习兴趣会大大地提高,他们除了完成教师布置的实验外,还会自觉地做自己想到的一些小实验或做从参考书上看到的一些实验。学习中碰到的有些问题,有时会自觉地用实验去研究解决,如学习静电感应,电磁感应的知识时,好多问题都是学生到实验室借仪器做实验解决的。

效果分析

几年来实验教学改革的尝试总结如下:

(1)全面提高实验教学的质量

实行了实验仪器私有化和实验教学形式多元化后,为后进生和好生的提高都创造了条件,由于能够自主地使用仪器,差生不再有心理压力,又不受时间、空间的限制,所以他们都能够很好地完成实验。同样由于能够自主地使用仪器,好生就有时间去钻研实验的各个方面或与这实验有关的其它方面的问题。

(2)发展了学生的智力,特别是培养了学生思维、想象和创造的能力

学具的私有化为教学形式多元化创造了良好条件,大大增加了学生实际操作的机会,加强了学生手的运动。而手的不断运动又十分有利于脑力的发育。正如瑞士心理学家让·皮亚杰(JeemPioget)所指出的:手指的训练会对脑细胞产生良好的刺激,促进大脑飞跃地发展起来。另外实际的实验操作中还蕴藏着一些促进思维活跃的因素和意料不到的问题。如为了解决实验中发现的问题,他们必须作认真深入的思考,设想出各种解决方法,这就为学生的思维、想象和创造能力的培养提供了广阔的空间。

(3)促进了对物理知识的学习

采用实验仪器私有化和实验教学形式多元化后,学生有较多的自己钻研、探索的时间。平时学生中碰到的有些疑难可以通过实验来解决;实验中观察到的一些现象可以用学过的物理概念和规律来解释。这种教学方法,不但能提高学生的实验技能,还对物理知识的学习、巩固、应用都有很大的促进作用。

物理实验教学的改进与改革(七)

物理课本中很多实验都来自于日常生活,多数仪器都可以自制或者代替,为物理实验教学改革开辟了广阔的前景。黑龙江山河屯林业局红旗学校王希云老师总结的做法有:

实验源于教材,不拘泥于教材

(1)改进课本中的实验要力争做到说理深刻,操作简便,现象明显,造价低廉如图1所示的液体对流实验演示器:①是水槽(可用水果罐头瓶代替)。②是透明塑料瓶,盖与底打孔,插入铅笔。③是铅笔用橡皮塞在瓶塞孔里。④是手柄,用铁丝绕在瓶上。⑤是瓶盖。可以演示:A加热。瓶内注入染色热水,盖放入水槽的冷水中,慢慢拔出铅笔,可见色水上升。B冷却。瓶内注入染色冷水,放入水槽的热水中,可见色水下沉。C4℃的水密度最大。瓶内注入染色的4℃的水,放入盛其它任何温度的水的水槽中,色水都是下沉的。课本中设计的实验只能演示加热。而此装置把课文和阅读教材中的实验全部都做了。

(2)把课文中的示意图和语言叙述的实验制成模型,供学生实验用图2所示是课文中帕斯卡裂桶实验模型。①是漏斗。②是长80~100厘米的玻璃管(胶管也可)。③是半透明塑料瓶,盖上打孔,瓶壁上用刀片划出口2~3个。④是划的口。实验时,往塑料瓶内注满水,这时不从划口处向外喷水,用一杯水把漏斗注满可见水从划口处喷出。图3所示是课本中吸取式抽水机示意图模型:①是铁皮罐头盒。②是无底透明玻璃瓶。③是让瓶内径稍大的圆橡胶垫。④是三寸铁钉。⑤是汽水瓶盖内胶垫。⑥三寸钉要短于瓶口。⑦是汽水瓶盖。⑧是比瓶内径稍小的圆铁片。⑨是拉杆。⑩是出水口。实验时,把瓶口插入水中,拉动拉杆3-5次,水便可以从出水口流出。

(3)做对比性实验,对比性实验可以弄清知识的彼此联系和异同,从而使知识系统化、条理化和深化如左手定则实验和右手定则实验,有共同点:①电流方向背离读者;②磁场方向垂直向下。不同点:导体运动方向相反。用硬纸板制成如图4所示的模型,表示导体运动方向的箭头向左边即是左手定则实验模型,箭头指向右边即是右手定则实验模型。边实验边填表格,配合模型进行教学,很是方便。