摘要：高中物理实验教学的改革是物理教学改革的重要组成部分。针对新课程要求和具体实验教学实践中的矛盾以及目前研究的可行性不足，本文提出改革高中物理实验教学应以可操作性为前提，实验考核为突破口，立足学生实验操作能力，逐渐加大改革广度和深度。

 

　　关键词：实验教学改革　可操作性　实验考核

 

　　物理科学伴随着物理实验的发展而发展。在教育教学领域，物理实验教学发展到今天，对物理教学起到了巨大的推动和促进作用。

 

　　新课程标准提出“三位一体”的目标应该是我们教学实践追求的终极目标。然而，随着基础教育改革的深入，以往实验教学中存在的缺陷逐渐暴露出来，也引起越来越多的人的关注。为解决理想和现实的矛盾，就需要我们找到问题的“瓶颈”。

 

　　1．问题的提出

 

　　1．1  新课标的实验要求

 

　　《普通高中物理课程标准（实验）》^〔1〕明确提出：

 

　　实验是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径，也是物理课程改革的重要资源。

 

　　观察现象、进行演示和学生实验，能够使学生对物理事实获得具体、明确的认识，这是理解概念和规律的必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验技能，培养实事求是的科学态度，引起学习兴趣，具有不可代替的重要作用。大力加强演示和学生实验：学校和教师应根据课程标准的要求安排足够的学生实验和演示实验；应最大限度地利用实验室现有的器材，力求利用多年闲置的器材开发新的实验；充分地开发和利用实验室的丰富课程资源，尽快改变实验室的封闭式管理状态，实验室应该尽快向学生开放，鼓励学生主动做课外实验。

 

　　开设“物理实验专题”模块，目的是使学生较为深入地学习物理实验的有关理论、方法和技能；进一步提高学生的实验素养，激发学生实验探究的兴趣；增强学生的创新意识；培养学生实事求是、严谨认真的科学态度；养成交流与合作的良好习惯；发展学生的实践能力。

 

　　在本模块中，学生应完成不同难度的实验，原则上实验数量不少于8个。

 

　　模块的设计尤其注重从以下几个方面培养学生：

 

　　（1）经历实验探究过程；（2）强化实验方案的自我设计；（3）深入对实验过程和实验误差分析；（4）重视对实验方案和实验结果评估。

 

　　从中我们不难看到新课标已经重新审视了基础教育中的实验问题，并提出明确的要求，中学物理实验的改革势在必行。

 

　　1．2  实验教学的现状

 

　　我们的物理实验教学现状还是不容乐观，归结起来，主要有教师、学生和评价体系三个方面的问题。

 

　　1．2．1  来自教师的主要问题

 

　　（1）学校和教师受传统教育的影响，普遍存在着重理论轻实验的思想

 

　　不少高中学校对物理实验重视不够，而且实验教学的效果也不理想。在部分教师的教育观念里，口头上讲素质教育，实际上还是重理论、轻实践，重分数、轻能力，只关心考纲考什么，学生考试分数如何，而很少问学生做了什么，能力如何。尤其是物理学科，由于教学中的“书本上讲实验”、“黑板上开机器”现象的存在，本应在生动、有趣的实验中，通过学生自身的感受、自己动手建立和发展起好奇心和求知欲，在老师枯燥无味、晦涩难懂的理论说教中泯灭了。

 

　　（2）实验教学模式僵化，物理实验教学的基本原则没有得到充分体现，教学方式呆板

 

　　当前，实验教学从教学内容到教学方式都没有给学生留出足够的发展空间。就分组实验来说，教材从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项，写得面面俱到，然而每次实验课教师还要花相当长的时间根据教材讲实验目的、原理……然后学生照着现成的实验步骤或跟着教师动几下，取几个数据，实验就算完成了。学生草率完成、凑数据等现象屡见不鲜。这样的实验课，实际效果很差。

 

　　综上，核心问题是教师观念有待更新，素质有待提高。

 

　　1．2．2  学生的主要问题：

 

　　笔者在多年的高中物理实验会考监考中，发现很多问题，主要有：

 

　　（1）对基本测量仪器的使用不规范

 

　　①使用某些仪器不知道调零或不会调零；②不明确仪器的测量范围，不会正确选用合适的仪器进行测量；③没有掌握仪器正确的使用方法；④不能正确地读取数据。

 

　　（2）动手操作能力差

 

　　操作过程中手忙脚乱，不知所措，程序颠三倒四。例如，测量未知电阻的阻值时，电路图能够画出，但实际连接电路时便错误百出。

 

　　（3）以“背”实验结论“代替”实验操作

 

　　当一部分学生拿到实验题目后，首先做的不是根据题目要求设计实验方案，进行实际操作，依据实验记录，推出实验结论，而是只凭脑子里死记硬背的知识，机械地默写实验结论，以“背”实验结论“代替”实验操作。

 

　　综上，核心问题是学生操作技能明显滞后于理论知识的掌握。

 

　　1．2．3  评价体系不完备

 

　　另外，教育现实中，学生实践能力的教育和培养还存在着如学生实验在一些学校没有让学生进行实际的操作，学生的实验能力也不能进行评定，实验操作评价理论与实践缺乏全面的深入整合，难以找到可行的评定标准……学校的教育评价很多时候只是简单的文化课的考试，即使是具有权威的“高考”也不能对实验操作、亲身实践等环节进行直接评价，我们深思这种状况，其结果是学校、老师和学生都忽视了实验的本真意义。核心问题是缺乏到位的可操作性评价体系。

 

　　2．实验教学研究的现状

 

　　目前，广大学者和物理教师对高中物理实验的重要性的认识加深，并已经开始着手分析和解决实验教学中存在的具体问题。研究的内容也比较丰富，但综合来看，主要有这样三个方面：

 

　　首先，人们开始关注实验教学的功能，从具体的实验教学模式出发，提出各种实验教学模式，并探讨它们所能起到的对于学生发展的作用。例如：中学物理实验情境教学研究^〔2〕、中学物理实验探究式教学研究^〔3〕、设计性物理实验的设计与实施研究^〔4〕、高中物理实验探究教学的探索和实践^〔5〕、高中物理实验探究式教学的实验研究^〔6〕、探索性物理实验的教育功能及其设计的研究^〔7〕、开放式中学物理实验教学研究^〔8〕……

 

　　其次，对学生实验能力的测量。例如：中学物理实验能力测量研究^〔9〕……

 

　　再者，是对中学物理实验的评价问题的研究和探索。例如：中学物理实验教学目标分类测量与评价体系^〔10〕、中学物理实验教学目标的分类测量与评价初探^〔11〕……

 

　　毋庸置疑，以上各种研究和探讨，不论从哪一方面，对于中学物理实验教学改革都能起到很好的导向作用。尤其具有指导性价值的例如张军朋教授（注11）和丁玉祥老师（注10）在论文当中对实验教学的目标分类和建立相应评价体系的讨论。但是正如张军朋教授所指出的“物理实验教学目标的分类与制定和实施的可操作性之间还存在着一定的距离” ^11〕，在现实的实验教学改革中，要实现目标和实践的接轨，光有理论框架是不够的，我们需要架起一座联系二者的中间桥梁，这便是以学生实验操作能力为基点，加强实验考核。

 

　　3．问题的思考与实践

 

　　3．1  对问题的思考

 

　　高中物理实验教学的弊端存在是现实，高考、会考及其存在的价值是现实，教师的观念亟待更新是现实，普通高中现有的实验条件和实验员的配备是现实，社会、学校、家长、学生对考试的需求是现实……；物理教学需要改革，物理实验教学需要改革，实验教学目标需要贯彻，相应评价体系也需要建立并付诸实施……从新的课程改革提出到现在，还是没有多大改观，仍存在一系列的问题，这问题出现的根源不在于实验重不重要，不在于客观环境条件允不允许，不在于教学改革是否合理，不在于评价体系是否完备，不在于有多少人做多少实验教学模式的探索，笔者认为只在于“考”。这也正是为什么有很多人做各种有益的教学模式的尝试与研究，而在实践中却只表现出做做样子，研究过后还得回到起点，使研究的意义变得索然的原因。

 

　　笔者不是反对考试，“考试”的观念在人们头脑中根深蒂固，而且考试有它存在的必要，这是不可否认的。就从高考选拔的角度来看，正如人民教育出版社主编、国家高中物理课程标准研制组负责人张大昌先生在2006年11月河北省骨干教师培训当中所讲：高分低能是有的，但高分高能是具有统计意义的。那我们物理实验教学改革为何不能从“考试”入手呢？

 

　　针对以上分析，笔者认为，为避免教学改革的形式化，符合普通高中的教学现状，使改革具有现实价值，实验教学改革应以实验考核做为切入点。任何改革都不可能一蹴而就，当理论体系相对完备，客观条件比如学校教育教学体制以及人们观念相对成熟一些时，再逐渐地将理论和实践进行完美地融合。正所谓“心急吃不了热豆腐”，我们应该允许这个渐近过程的存在。

 

　　3．2  强化实验考核──我们的实践

 

　　在实验教学总目标的指导下，我们没有将每个实验目标具体细化，这种分解细化后再进行考核的方式由于涉及到教师素质、参加实际测量的教职人员、仪器以及测量时间等的分配问题，实行起来非常困难，就我们的现实条件还不允许。从可操作性角度出发，我们做了一系列的尝试。

 

　　（1）从考核形式上，我们采用的是实验操作与书面相结合的方式。教师根据实验教学目标进行命题，由学生在实验操作的基础上完成试卷。

 

　　（2）实验操作考核测量过程。

 

　　测量前，根据操作领域的实验教学目标，编好若干实验操作题，并提供一定量的仪器设备。试题突出典型实验，题目形式多样，包括排除故障式，读取数据式，设计实验方案式等，题目按名称，仪器要求等栏目写成卡片编号。由学生抽签决定考核哪些内容。在操作过程中，教师进行适当观察记录，然后综合评定成绩。

 

　　评分原则看学生的操作规范性，科学性和准确性。

 

　　（3）操作考核成绩共15分，按实际得分结合书面考试成绩计入期中和期末考试成绩。

 

　　（4）下面是我校高二年级实验操作考核题目^（12）：

 

　　由下面的15个题中组合出8个实验题，每个实验题含10分题和5分题各一个。每个班完成8个实验题，每个学生抽签决定要做其中的哪一个，时间为20分钟。

 

　　①额定电压为2．5V的小灯泡的钨丝在常温下电阻率，测量它在正常发光温度下的电阻率（10分）

 

 

　　②判断双偏灵敏电流计电流与偏转方向的关系（10分）

 

可选实验器材	一只双偏灵敏电流计（100Ω，300μA）、干电池一节、20Ω滑动变阻器一个、一段细铜丝、导线若干
实验要求	测出电流从右接线柱流入时，指针向哪方偏转
注意事项	灵敏电流计的满偏电流极小，不能直接试触
实验步骤及方法
实验结论

 

　　③测电源电动势和内阻（10分）

 

实验器材	电压表、电流表、滑动变阻器、电键、电池、导线若干
实验要求	画出实验电路图，根据电路图连接实物并测出5组数据
实验电路图		数 据 记 录	电压U/V           电流I/A

 

　　④测电阻（10分）

 

实验器材	约为10Ω的待测电阻、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、电池组、导线若干
实验要求	画出实验电路图，根据电路图连接实物并测出5组数据
实验电路图		数 据 记 录	电压U/V           电流I/A

 

　　⑤测电阻（10分）

 

实验器材	约为1kΩ的待测电阻、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、电池组、导线若干
实验要求	画出实验电路图，根据电路图连接实物并测出5组数据
实验电路图		数 据 记 录	电压U/V           电流I/A

 

　　⑥使小灯泡正常发光（10分）

 

可选实验器材	小灯泡“2．5V，0．3A”、电源电压10V、电压表一块、滑动变阻器20Ω、电键、导线若干
实验要求	画出实验电路图，根据电路图连接实物使小灯泡正常发光
实验电路图		实验结果	（实验结束后请老师验证）

 

　　⑦用多用电表测电阻（10分）

 

实验器材	多用电表一块，待测电阻3个
实验要求	写出扼要的实验步骤，测出三个待测电阻的阻值
实验步骤
测量结果	电阻1		电阻2		电阻3

 

　　⑧测电源电动势和内阻（10分）

 

实验器材	电阻箱、电流表、电键、电池、导线若干
实验要求	画出实验电路图，根据电路图连接实物并测出5组数据
实验电路图		数 据 记 录	电压U/V           电流I/A

 

　　⑨测微安表内阻

 

实验器材	微安表“300μA，内阻约100Ω”、电源、电阻箱一个、4．3kΩ定值电阻一个、电键、导线若干
实验要求	画出实验电路图，根据电路图连接实物并测出微安表的内阻
实验电路图		测量结果

 

　　⑩测电流表内阻（5分）

 

实验器材	电流表“0．6A，小于1Ω”、电压表0—3V、20Ω滑动变阻器、2Ω定值电阻一个、干电池4节、电键、导线若干
实验要求	画出实验电路图，根据电路图连接实物并测出电流表的内阻
实验电路图		测量结果

 

　　11判断电路故障（5分）

实验器材	多用电表一块、小灯泡、电源、电流表、滑动变阻器、电键、导线若干
实验要求	根据电路图连接实物，并判断电路故障（只有一处故障）
实验电路图		标明故障的位置和原因

 

　　12一条麻花线，其中一根内部断路，用多用电表把它找出来（5分）×

 

实验步骤及方法
实验结论	把断路的两个线头接在一起

 

　　13螺旋测微器的使用（5分）

 

实验器材	螺旋测微器一个、待测导线二条
实验要求	写出扼要的实验步骤，测出二条待测导线直径
实验步骤
测量结果	导线1		导线2

 

　　14黑盒子是三个相同的电阻连接而成的电路，试用多用电表确定内部的连接方式（5分）

 

 

　　15用小磁针判断电源的正负极

 

实验器材	小磁针、通电螺线管、滑动变阻器、电键、电源、导线若干
实验步骤及方法
实验结论	标出电源的正负极

 

　　4．总结与展望

 

　　这种方式包含动手动脑的操作内容，以操作考试为主，笔试测量为辅，两者有机结合，在实验教学领域当属有益的尝试。在引起师生对物理实验重视的同时，学生在实验方面的精力投入也相应增加，对实验的理解、操作和设计等方面都有较大程度提高。更为重要的是，在准备考核的过程中，学生由不会、不懂、不能完成实验到能较好地完成实验，并能进行实验设计，收获了自信，体验了成功，为完成物理学习打下坚实的心理基础。

 

　　当然，我们的实践还很不完善，距离我们的目标也还有很大差距。但我们坚信，以实验考核作为实验教学改革的切入点，以“考”带“改”的策略在实践当中是有其实际价值的。以此为出发点，结合具体教学模式的探索与实践以及实验教学目标制定和评价体系的逐步完善，必将会使高中物理实验教学向着有效性方向发展。

 

　　注释：

 

　　〔1〕中华人民共和国教育部．  普通高中物理课程标准（实验）〔M〕． 北京：人民教育出版社，2003．4

 

　　〔2〕聂六英．中学物理实验情境教学研究〔G〕． 湖南师范大学教育硕士学位论文，2004．4

 

　　〔3〕衡耀付．中学物理实验探究式教学研究〔G〕． 华中师范大学教育硕士学位论文，2004．5

 

　　〔4〕漆建军．设计性物理实验的设计与实施研究〔G〕． 华南师范大学教育硕士学位论文，2004．6

 

　　〔5〕汪端红．高中物理实验探究教学的探索和实践〔G〕． 华中师范大学教育硕士学位论文，2004．5

 

　　〔6〕胡凤花．高中物理实验探究式教学的实验研究〔G〕．福建师范大学教育硕士学位论文，2005．8

 

　　〔7〕李科敏．探索性物理实验的教育功能及其设计的研究〔G〕． 广西师范大学硕士研究生学位论文，2001．4

 

　　〔8〕刘峻松．开放式中学物理实验教学研究〔G〕． 江西师范大学教育硕士学位论文，2003．8

 

　　〔9〕王振东． 中学物理实验能力测量研究〔G〕． 山东师范大学教育硕士学位论文，2003．10

 

　　〔10〕丁玉祥．中学物理实验教学目标分类测量与评价体系〔J〕 ．教学仪器与实验．2001．12

 

　　〔11〕张军朋． 中学物理实验教学目标的分类测量与评价初探〔J〕 ．课程·教材·教法．1996．1

 

　　〔12〕此15个题目来自笔者参与的河北省级教育科研课题“设计‘以学生为中心’的中学物理教学过程的研究”报告，此课题于2005年10月通过专家验收。