改进教学方式，改善实验状态——让物理分组实验更加有趣、可信、有效，本文主要内容关键词为：可信论文,教学方式论文,有趣论文,物理论文,状态论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
实验是物理教学的重要组成部分，是学生认识物理的最有效途径，但由于教师观念及教法上的偏差，实验在实际教学中所起的作用大打折扣，许多教师把动手实验变成纸上实验、理想化实验，导致学生对实验兴趣不高，甚至以“陪玩”的心态完成实验任务。为何出现这种现象？又如何应对？本文，笔者试结合实践回答这两个问题。 一、分组实验存在的问题 分组实验存在的问题主要有：（1）学生对分组实验兴趣低；（2）实验结果可信度低；（3）实验的效度低。 学生对分组实验兴趣低，最主要的原因是教师教学方式不当。绝大多数教师采用“菜单式”教学法（先花大量的时间讲述本实验的目的、原理、步骤以及实验中应注意的事项、要观察的现象、要记录的数据等，然后让学生根据实验步骤完成操作、记录数据、填写实验报告），导致学生始终处于被动学习状态，机械应付毫无挑战性的问题，思维活跃度低。此外，从实验内容上看，分组实验不管是验证性实验、探究性实验还是测量性实验，其实验结论均已确定，留给学生发现新问题的机会不多，学生甚至可以用已有的知识和规律编造实验数据，随意得出实验结论，这也是导致学生对分组实验兴趣低的原因。 分组实验的可信度低的一大原因，是学生对实验“科学性”的要求理解不到位，他们甚至没有这方面的意识：实验过程中各种干扰因素没有排除，对仪器精度和量程的选择、实验操作的规范性自我要求不高，有这样的实验过程，实验结论的可信度就可想而知了。须重点提及的是，高中物理课程中误差理论介绍不够，没有不确定度概念，也没有绝对误差和相对误差概念，这导致学生在处理实验数据时，根本不能对数据的可靠性进行判别，他们通常认为，实验预期结果都是正确的，实验结论与预想结果不同，那全是实验误差造成的。可以说，误差理论缺失是高中物理分组实验可信度低的最重要原因。 实验的效度低，主要表现为学生在分组实验过程中收获少，分组实验未能达成预期目标。苏州大学物理教学研究所所长陶洪教授，在他的《物理实验论》一书中论述了物理实验在物理教学中的作用：（1）培养学生的兴趣和激发学生的求知欲；（2）创设学生有效掌握知识的学习环境；（3）训练学生的科学方法；（4）培养学生的各种能力；（5）培养学生良好的科学素质。 二、分组实验改进措施 如何最大限度地发挥分组实验应有的作用，笔者在教学过程中进行了一些有意义的尝试，并取得了较好的效果，分享如下。 1.引入不确定度、绝对误差和相对误差的概念 物理实验离开不确定度、绝对误差和相对误差，就毫无科学性可言，实验数据和结果就没有信度，实验也就失去了意义。作为科学学科，物理最为显著的特点就是具有科学性，而物理实验更是其科学性的重要体现，用科学严谨的实验揭示自然规律、世界奥秘，用实验所得的客观现象和数据来证实学科规律的正确性，这是物理学科的思维特点。因此，科学性是开展物理实验的基本要求，求真求实是物理实验的灵魂。 实验误差理论中的不确定度、绝对误差和相对误差，是判断实验测量数据的可靠性、准确性的依据，在物理实验中，只有引入这几个概念，才能保证实验的科学性，才能充分发挥物理实验的教育功能。绝对误差，是指测量值与真实值之差，一般情况下它是未知的、确定的量。不确定度，是指误差可能存在的范围，这一范围的大小与一定的概率要求或“置信程度”有关，能够用数值表达，它由系统误差和偶然误差组成。相对误差，是指测量值的偏差占真实值的百分比，就是相对误差除以真实值的百分数，表示偏差的程度。由于我国高中课标只介绍系统误差和偶然误差，而没有定量方面的内容，因此，分组实验过程中确定实验的不确定度、相对误差的具体值，只好由教师事先设定，学生以此判断实验结果是否正确。 笔者尝试在分组实验中引入不确定度、绝对误差、相对误差概念以及具体定量要求，学生在分组实验的过程中的表现较以往发生了明显的变化：实验操作过程中注重了科学性、严谨性，兴趣有了显著提升，实事求是的科学精神在实验中得到了较好体现。 2.改进分组实验教学的实施过程 分组实验教学过程的设计关系到分组实验的效果。“菜单式”的分组实验方式，将物理实验当做一般知识来传授，只注重动手能力培养，而忽略了实验思维能力、发现问题和解决问题能力的训练，这显然不符合教育规律。一般来说，学生完成一个分组实验有下面几个环节：①明确实验目的；②了解实验原理和实验方案；③确定实验仪器及其正确使用方法；④实施实验方案和操作，记录实验现象和数据；⑤实验数据处理，完成实验报告。对于物理实验而言，实验原理是最为重要和关键的，学习者只有弄懂了实验原理，才能真正掌握实验的关键、操作的要点，才能合理地选择实验装置、器材和实验条件，才能正确地处理数据、估计误差、得出结论……但是按照现有的教学安排，要在短短45分钟时间内完成分组实验所有环节，教师只能采用“菜单式”的教学方式，让学生快速地完成实验任务，这样的效果可想而知。针对此情况，笔者建议把分组实验第①②两个环节放在上一节课完成，剩下环节在分组实验课内完成，这样能很好地发挥分组实验的教育功能。在形成统一认识后，再细致完成实验操作，学生学得靠谱、做得让人放心。 这种分组实验实施策略，给分组实验教学带来可喜的变化。首先，学生对分组实验有了兴趣，实验过程中学生真正有事可做。真实环境对实验结果的影响因素有很多，温度、湿度、实验仪器状态、操作的先后顺序、操作的规范程度等都会对实验结果产生影响，有了充足的操作和思考时间，学生在实验过程就会发现哪些因素对实验结果有影响、哪些现象是异常的、哪些操作是不正确的……边操作，边思考，边判断。由于实验中有些因素对实验结果的影响是不可预知的，这对学生而言是一种挑战，它更能激发学生的探究欲望。其次，学生在实验过程中更加注重实验操作过程的科学性，观察也更加细致，实验的严谨程度大大提高。以下，笔者以高一物理“形变与弹力”分组实验学生的表现为例，来说明上述策略给教学带来的可喜变化。 师：下面我们要来研究一根弹簧伸长量x与弹簧弹力F之间的关系。实验装置图如下。实验原理是，当砝码静止时，弹簧弹力F数值上等于砝码重力，这样就测出弹簧弹力的大小F，弹簧的伸长量x可以用刻度尺测量出。现在大家开始实验，要求先测几组数据，然后反馈测量这几组数据过程中发现的问题以及解决的小技巧，时间为10分钟。 教师观察学生实验操作中出现的问题，鼓励学生自己解决问题，约10分钟后，学生开始反馈实验中发现的问题和问题解决方法。
