物理實(shí)驗教學(xué)模式的研究論文
物理學(xué)是以實(shí)驗為基礎的科學(xué)，物理教學(xué)中怎樣體現這一學(xué)科特性是課程標準理念下中學(xué)物理改革的重要內容。數字技術(shù)正在改變人們的工作方式、思維方式和教育方式，如何發(fā)揮數字技術(shù)在課程改革中的作用，也是當前課程改革研究的一個(gè)重要問(wèn)題。筆者就這兩個(gè)基本問(wèn)題及兩者聯(lián)系談?wù)効捶ā?/p>
1、物理實(shí)驗教學(xué)的歷史回顧
長(cháng)期以來(lái)人們往往把物理實(shí)驗分成兩種基本形式，一種是演示性實(shí)驗，一種是學(xué)生分組實(shí)驗。前者定位于培養觀(guān)察能力，后者著(zhù)眼于培養操作技能和驗證物理原理。這種基本思想和教學(xué)目標決定了實(shí)驗的性質(zhì)和基本教學(xué)方式。在演示實(shí)驗中，教師做、學(xué)生看，教師講、學(xué)生聽(tīng)，體現了以教師為中心的傳統物理教學(xué)模式。學(xué)生分組實(shí)驗雖然是學(xué)生動(dòng)手，但實(shí)驗目的、儀器準備、操作步驟、實(shí)驗報告全部由教師預先設計好，學(xué)生僅僅是熟悉儀器，進(jìn)行連接，然后按步驟進(jìn)行操作、觀(guān)察，記錄和分析實(shí)驗數據，得到結果。在這種實(shí)驗中，學(xué)生是完全按教師設計好的方案進(jìn)行，與工人在車(chē)間中“照圖施工”非常相似，缺乏學(xué)生自主的獨立思考和創(chuàng )造性活動(dòng)。因此，學(xué)生做完實(shí)驗印象不深，興趣也不太大，久而久之對實(shí)驗也就不太重視。
造成傳統物理實(shí)驗教學(xué)這種局面的原因是多方面的，首先，過(guò)去的物理教學(xué)大綱沒(méi)有很好的體現以“實(shí)驗為基礎”的學(xué)科特征，只是對有限的十幾個(gè)學(xué)生分組實(shí)驗作了規定。那個(gè)時(shí)代，對物理實(shí)驗的教育功能缺乏根本性的認識，只認為知識是根本的，僅僅把實(shí)驗看作是一種技能訓練，沒(méi)能認識到實(shí)驗在知識、能力、方法、情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)等綜合科學(xué)素質(zhì)教育中的重要作用，沒(méi)認識到物理實(shí)驗在培養科學(xué)素質(zhì)方面具有無(wú)可替代的獨特功能。另一方面是考試指揮棒的影響，長(cháng)期以來(lái)筆試占絕對統治地位，實(shí)驗教學(xué)在升學(xué)考試內容中一直缺乏應有的地位，所以評價(jià)方式也是導致人們對實(shí)驗缺乏足夠重視的重要原因。
改革開(kāi)放后，隨著(zhù)教育改革的逐步深入，人們對物理實(shí)驗的重要性、教學(xué)目的、結構和內容逐漸有了新的認識，逐步突破了傳統框架。首先從課程結構上突破了演示實(shí)驗、學(xué)生分組實(shí)驗的界線(xiàn)，在兩者之間派生出一個(gè)“邊講邊實(shí)驗”，或“隨堂實(shí)驗”。一方面，把一些演示實(shí)驗變成全體學(xué)生參與的隨堂實(shí)驗；另一方面，把常規學(xué)生分組實(shí)驗變成課堂中的邊講邊實(shí)驗。除此之外，還形成豐富多彩的身邊小實(shí)驗也稱(chēng)小實(shí)驗、小制作。這樣在物理教學(xué)中就形成了四個(gè)實(shí)驗層次即：演示性實(shí)驗、隨堂實(shí)驗、學(xué)生分組實(shí)驗和小實(shí)驗。從上世紀80年代開(kāi)始，物理通報社編寫(xiě)九年義務(wù)教育教材，在序言中就明確提出了這四種實(shí)驗，并將這四種物理實(shí)驗層次納入物理通報版九年義務(wù)教育物理教科書(shū)之中，受到廣大師生的普遍歡迎，對我國物理教學(xué)改革起到了積極的推動(dòng)作用。
2、課程標準理念下的中學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)
世紀之交，我國啟動(dòng)的基礎教育課程改革，是一場(chǎng)劃時(shí)代的深刻改革，就物理學(xué)科而言，幾乎所有的改革理念都緊緊地聯(lián)系著(zhù)物理實(shí)驗。在這場(chǎng)課程改革中，最基本的理念是提倡“以學(xué)生為本”，面向全體學(xué)生科學(xué)素質(zhì)提高，旨在培養全體學(xué)生終生發(fā)展的興趣和能力。因此，怎樣改革實(shí)驗教學(xué)，培養學(xué)生自主學(xué)習能力，培養科學(xué)探究的興趣和能力成為課程改革的重點(diǎn)，在這樣的理念下自然就要求人們去全面地、深刻地研究揭露物理學(xué)的學(xué)科特性和教育功能。課程標準理念深刻地改變了物理實(shí)驗教學(xué)的目標、性質(zhì)和模式，從單純?yōu)榱藢W(xué)習知識驗證理論，學(xué)習操作技能，轉變?yōu)橐匀娴嘏囵B科學(xué)素質(zhì)為目標的課程，提出了“知識與技能，過(guò)程與方法，情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)”三維教學(xué)目標。這樣的物理教學(xué)目標決定了物理實(shí)驗教學(xué)的性質(zhì)、內容和模式。
課程標準并沒(méi)有排斥更沒(méi)有否定在改革開(kāi)放后形成的演示性實(shí)驗、隨堂實(shí)驗、學(xué)生分組實(shí)驗和小實(shí)驗這樣一種基本結構。相反，在課程標準理念下，更有利于發(fā)揮多層次物理實(shí)驗教學(xué)結構的教育功能。在課程標準理念下，演示實(shí)驗仍是不可缺少的重要形式，只是應在演示實(shí)驗中重視學(xué)生的參與；在學(xué)生分組實(shí)驗中，要盡量采用探究式的實(shí)驗方式，應改變一切由教師準備好、設計好，廣播操式的程式化實(shí)驗；至于“隨堂實(shí)驗”則更要注入較多的探究式內容，包括讓學(xué)生經(jīng)歷設計方案，選擇儀器、制訂步驟、設計表格、收集信息、處理數據、得出結論并進(jìn)行評價(jià)分析等過(guò)程，旨在讓學(xué)生真正進(jìn)入科學(xué)學(xué)習的狀態(tài)和角色；在課程標準理念下的小實(shí)驗或家庭實(shí)驗，則有更大的自主性、開(kāi)放性、創(chuàng )造性，更多地鼓勵學(xué)生利用身邊器材、家用電器和同學(xué)、家長(cháng)共同開(kāi)展多種形式的家庭實(shí)驗�，F在物質(zhì)財富大大豐富，應鼓勵同學(xué)們建立家庭實(shí)驗室，廢舊材料很多，很多東西都是科學(xué)實(shí)驗的好材料。
當然，在物理教學(xué)中要求這樣做肯定會(huì )有不少困難，不僅對學(xué)生要有一個(gè)培養過(guò)程，而且教師、學(xué)校和家長(cháng)也都要有一個(gè)適應過(guò)程，可以逐步到位，逐步提高要求，但必須堅持這種科學(xué)教育的原則和方向。
課程標準理念下的物理實(shí)驗教學(xué)，從根本上改革了物理實(shí)驗教學(xué)目標和性質(zhì)，因此，必須相應地改革實(shí)驗教學(xué)的內容和形式。這樣的改革使學(xué)校教學(xué)與社會(huì )活動(dòng)、家庭生活結合起來(lái)，有利于促成全民關(guān)心教育、全民學(xué)習的'嶄新文化。
3、數字文化與課程標準理念的結合將開(kāi)創(chuàng )嶄新的物理實(shí)驗教學(xué)體系
文化是教育的基礎，課程標準理念為物理實(shí)驗教學(xué)改革提供了新的思想理論，數字技術(shù)的普及則為物理教學(xué)提供了全新的技術(shù)手段和教學(xué)平臺。數字文化與課程標準理念的結合必將為物理實(shí)驗教學(xué)乃至物理課程現代化產(chǎn)生重大影響。有人擔心多媒體是否會(huì )削弱物理實(shí)驗教學(xué)，其實(shí)這是一種偏見(jiàn)。在數字化的平臺上，將使物理實(shí)驗教學(xué)的現代特性得到進(jìn)一步發(fā)揮，而且將會(huì )創(chuàng )造出一些全新的實(shí)驗教學(xué)模式。下面將簡(jiǎn)要地討論一下在這樣一個(gè)平臺上，物理實(shí)驗教學(xué)的改革問(wèn)題。
3。1計算機、多媒體、仿真實(shí)驗擴大了物理實(shí)驗的內涵，擴展了物理實(shí)驗的教育功能
在觀(guān)察環(huán)節，數字化手段可以極大地擴展實(shí)驗的可視性和可重復性，以往用肉眼觀(guān)察非常困難的物理現象，現在可以借助數字視頻技術(shù)在時(shí)間和空間上的擴展可以清楚地采集下來(lái)反復觀(guān)察。
在數據采集環(huán)節上，計算機和傳感器等數字手段的介入，可以更快更準地得到實(shí)驗數據。從而節省寶貴的教學(xué)時(shí)間，把更多的時(shí)間用于討論物理問(wèn)題之中。
在數據分析環(huán)節上，利用計算機的強大數據處理能力，可將學(xué)生從簡(jiǎn)單、機械、繁瑣的數據處理過(guò)程中解脫出來(lái)，讓他們的時(shí)間和精力用在更有創(chuàng )造力的方面。お
3。2數字化實(shí)驗系統（DIS系統）對物理實(shí)驗教學(xué)將產(chǎn)生的影響
從總體上講，DIS系統是以計算機及傳感器為核心器件的實(shí)驗體系，而與傳統或有計算機傳感器參與的實(shí)驗系統相區別。DIS系統結構將使實(shí)驗教學(xué)的設計思想、學(xué)生的操作過(guò)程和實(shí)驗中間環(huán)節發(fā)生很大變化。
模塊化和功能封裝是現代工業(yè)的特點(diǎn)之一，DIS具備了這些特點(diǎn)，也就是系統將在“黑箱”模式下提供我們需要的功能，不能也不必過(guò)份關(guān)心系統提供功能之外的事情。我們所要做的事情就是根據需要，選擇想要的模塊，要關(guān)心的事情就是該模塊的功能是否能滿(mǎn)足我們的需要。如測量類(lèi)型、測量范圍、測量精度是否合乎要求，軟件支持的情況。在這種情況下，實(shí)驗教學(xué)將使一些層面相對簡(jiǎn)化，而使另一些層面更深入。比如，在數據處理上，有明確的處理形式的機械性工作，可以交給計算機來(lái)自動(dòng)完成，使處理數據層面上工作簡(jiǎn)單化；這樣做的目的是否意味我們對數據的關(guān)注可以減少呢？答案是否定的。因為我們要求學(xué)生轉而關(guān)注數據之間的物理關(guān)系和數據背后更深入層次上的物理分析，就是說(shuō)可以引導學(xué)生把精力從簡(jiǎn)單層面上轉移到較深入的地方。
面對DIS系統的功能全面增強，為物理實(shí)驗教學(xué)在實(shí)驗內容上調整帶來(lái)機遇。比如，在傳統中學(xué)物理實(shí)驗中，沒(méi)有設備能很方便地測量磁場(chǎng)強度，現在有了磁場(chǎng)強度測量模塊。我們可以用它和電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器等模塊組合使用，設計一系列較復雜的物理實(shí)驗。由于傳感器的應用，給測量帶來(lái)方便，我們可以將力、熱、聲、光、電等模塊組合使用，設計出跨章節甚至跨學(xué)年的綜合性實(shí)驗，以適應高中物理課程標準中“物理實(shí)驗專(zhuān)題”選修模塊的需要。
DIS系統將打破傳統實(shí)驗教學(xué)的固有模式，使中學(xué)物理實(shí)驗具有高度的自主性、開(kāi)放性和探索性，學(xué)生可以比較方便地根據不同的目的設計實(shí)驗，如可以設計某個(gè)實(shí)驗專(zhuān)門(mén)為了仔細深入地觀(guān)察某一過(guò)程，研究一些物理量之間的關(guān)系等等。另一方面，對于同一個(gè)實(shí)驗，不同學(xué)生之間在學(xué)習目的上可以互不相同。實(shí)驗既可以探究性的，也可以是驗證性的，由于DIS具有便于使用的模塊，學(xué)生可以更自由設計某個(gè)實(shí)驗來(lái)驗證他們的想法，為學(xué)生大膽創(chuàng )造提供實(shí)驗平臺。
3。3虛擬實(shí)驗對傳統實(shí)驗教學(xué)的影響
虛擬實(shí)驗是從計算機領(lǐng)域中的虛擬現實(shí)技術(shù)與實(shí)驗教學(xué)相結合的產(chǎn)物。它將實(shí)驗儀器、實(shí)驗環(huán)境、實(shí)驗環(huán)節等全部由計算機仿真系統來(lái)完成，既可以仿真傳統實(shí)驗，也可以仿真傳統教學(xué)實(shí)驗無(wú)法涉及的條件要求很苛刻的實(shí)驗，如高溫、強電、強磁實(shí)驗、高能粒子實(shí)驗、空間實(shí)驗等等。
權威人士斷言，虛擬現實(shí)技術(shù)將是21世紀信息技術(shù)的代表。它的發(fā)展，不僅從根本上改變人們的工作方式和生活方式，同樣它也將改變人們的思維方式，改變實(shí)驗教學(xué)的格局。
首先，它可以極大地擴展教學(xué)實(shí)驗的內容，涉及以前教學(xué)實(shí)驗無(wú)法涉及的領(lǐng)域，給予學(xué)生更大的學(xué)習空間，激發(fā)他們的想象力、創(chuàng )造力。第二，它可以方便地對實(shí)驗教學(xué)內容進(jìn)行擴充，只用少量的資金去購買(mǎi)相關(guān)軟件而不必用大量的資金去添置實(shí)際設備，從而給實(shí)驗教學(xué)本身以更大的自由度。第三，它可以作為真實(shí)實(shí)驗的事前準備，使學(xué)生在做真實(shí)實(shí)驗之前就對實(shí)驗設備和內容有深刻的了解，從而提高實(shí)驗教學(xué)效果和減少不必要的設備損失。第四，它可以方便地作為實(shí)驗教學(xué)評價(jià)手段，解決以往實(shí)驗教學(xué)不方便考試的問(wèn)題等。
有什么文化就會(huì )有什么樣的教育，數字文化與課程標準理念相結合，必將使實(shí)驗教學(xué)呈現出多姿多彩的新格局。在面向全體學(xué)生基本科學(xué)素質(zhì)提高的大目標下，貫徹課標基本理念，轉變觀(guān)念，繼承傳統實(shí)驗教學(xué)優(yōu)秀成果，充分地利用數字文化的強大力量，展示物理教育的時(shí)代特點(diǎn)，將是我國物理實(shí)驗教學(xué)改革的長(cháng)期奮斗目標。
【物理實(shí)驗教學(xué)模式的研究論文】相關(guān)文章：
新課改下高中物理實(shí)驗教學(xué)模式研究論文07-04
基于土工實(shí)驗教學(xué)模式的研究論文07-06
教育技術(shù)的實(shí)驗教學(xué)模式研究論文07-04
大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)模式創(chuàng )新論文08-31
淺談物理教學(xué)自主學(xué)習模式研究論文09-23
物理實(shí)驗教學(xué)論文08-05
大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)改革研究論文07-04