开放式物理实验教学的策略研究，本文主要内容关键词为：开放式论文,实验教学论文,物理论文,策略论文，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。
物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验是物理教学的一个重要部分，它既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段，也是培养学生创新能力的有效途径。新课程标准明确要求中学物理要加强实验教学，以适应21世纪科技发展对人才素质的要求。然而长期以来，物理实验教学中存在探究性实验偏少、学生实验内容单一、实验步骤程序化、实验评价不科学等等问题。这种传统的、封闭式的实验教学模式导致学生感觉物理难学，物理实验缺乏吸引力，动手能力低下，并且严重限制了学生的求知激情和创造性思维。开放式实验教学是指从传统的封闭的教学方式中走出来，对实验教学方式、教学内容、实验评价、实验室管理等方面进行全面开放，充分发挥学生在实验教学活动中的主体作用，为学生提供一个能够充分发挥自主性、创造性的学习环境，提供更为丰富的、可以留给学生更大思考空间的教学模式。因此，建立一种适合当代科技发展、有利于培养具有扎实基础知识和创新能力的高素质人才的物理教学新体系，实行全方位、多层次的开放式实验教学是物理教学改革的必然趋势和发展方向，下面就几方面的问题进行探讨。
一、主体参与，探究为主——实验教学方法的开放
1.改演示实验为师生协同实验
协同实验是指在教师示范的同时学生也进行实验操作。它改变了传统的老师讲解实验，学生听看的模式，将师生的双边活动按需要混合在一起，更多地鼓励了学生主动参与。例如在引出楞次定律时，单纯的演示，教师讲得吃力，做得也吃力，学生听、看效果往往不好。若改为在教师指导下学生自己去尝试各种情况下产生感生电流的条件，并在老师的启发下自行归纳总结出结论，学生的理解和掌握就会更好。
2.变验证性实验为探索性实验
传统的物理实验教学常常是教师把实验目的、内容、步骤详细而周密地安排好，甚至连结论也预先说给学生听，学生只需去验证结论，结果学生失去对实验的“神秘”和探究欲望。如果教师能选取一些灵活性大、变通性大的问题，积极创设情境，鼓励学生进行多角度观察、思考、探索、想象，从而提出多种设想和解决问题的方案，在此基础上，再引导学生进行收敛思维，确定解决问题的最佳方案。这不仅能培养学生的基本操作技能，而且能训练学生思维的流畅性、变通性和独创性，从而激活创造思维。例如研究凸透镜成像实验。当调整凸透镜、光屏的高度、使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度后，可先让学生确定一定的物距，自由移动光屏，看能否在其上成像？成怎样的像？再确定另一物距，移动光屏，观察成像的情况。或者确定一定的像距，让学生移动烛焰慢慢从远处靠近透镜，观察烛焰在光屏上的成像情况，给学生一个自由探索的空间，对实验有一个感性的认识。在此基础上，再引导其寻找凸透镜成像规律。在学生设计出众多方案后，引导其进行多方案的选择。学生通过分析、探索各方案的利弊，影响实验成功的因素，结果准确程度的比较等等，选择一种最合理、效果最好的实验方案，这就是发散后的收敛。通过发散和收敛，可以激活学生的创造思维。
3.布置课外实验作业
教师往往仅布置书本的理论作业，不布置实验作业，这种重理论、轻实验的做法已暴露出我国现行教学体制的缺点。在国外一些课本中，就有要求自制1kg水泥、测牛皮纸的张力等作业，这足以看出他们对理论知识与实践操作相结合的重视程度。课外实验作业大体有两类：一类是动手的小实验，教师要紧密结合教材内容，启发学生利用方便易得的材料做一些简单、安全的实验。如悬挂法测物体的重心、纸盒烧开水、验证合力与分力关系、自制万花筒、热气球、安装楼梯电灯、球型浮力水位器等。另一类是动脑的课外实验方案设计和交流。例如在学过用单摆测定重力加速度后，让学生用学过的物理知识设计重力加速度g的新的测量方法。课外实验作业有利于培养学生理论联系实际的能力，养成积极思考的习惯，同时使学生感受成功喜悦，促进学习物理的原动力释放，故是物理实验教学中的一种极好的补充，对发展他们的爱好和特长，培养创新精神，加强动手能力的训练都十分有益，当然教师对课外作业要做好指导、检查和批改。
二、改革实验室管理模式——实现实验教学的全面开放
开放实验室能使学生熟悉实验、查漏补缺、活用知识、培养兴趣、进行创新。在平时的分组实验课中，有的学生由于动手能力差、操作方法不当，造成实验误差很大，没有很好完成实验；有的学生想做课本之外的一些实验；也有些学生对课堂中的演示实验存在疑惑；更有些学生有一些奇思妙想需要有实验室作为他创造的平台。这些学生都有一种想做实验的强烈欲望，故开展这一活动，适合学生的求知心理。事实上学生对此十分珍惜，表现出极大的热情和乐趣。当然实验室的开放是在有序的、有目的的、有指导的情况下展开。
1.实验内容的开放
教师在开学初除了制订教学计划外还要设计出适用于开放式实验的教学平台，编写适合的实验教学计划。教师根据物理课程教学目标，除了教材规定的学生实验外，提出必选实验模块和任选实验模块。必选实验模块是在教师提出的必选实验项目中，学生自己选择若干个实验，自行设计实验方案并完成实验。任选实验模块是由教师提出一些解决实际问题的综合实验，教师只提出问题而不提供具体的解决方案，学生在综合运用所学知识的基础上，根据实验室的实验资源拟定切实可行的解决方案并独立完成。当然学生也可以自己提出要解决的问题，与老师沟通后，确定其有价值的、值得探究的项目，再展开探究活动。
2.实验资源的开放
在选做实验时，实验室的所有实验资源对学生全面开放。只有真正做到全面开放，才能使学生选择实验项目时有较强的目的性，并结合实验室的实验资源进行充分的准备。另外，学生除可充分利用实验室内各种仪器进行实验外，还可设立“废料利用箱”，让学生把平时生活中弃置的易拉罐、废胶管等废料收集起来，供大家选用，也可用身边的一些玩具做一些趣味小实验（如溜溜球、沙漏等），这样做既可节省资源，又可培养学生勤俭节约的好习惯。
3.提供开放的时间空间
以往的物理实验室管理基本模式是在规定的时间内，按规定的教学大纲要求，学生按照教师规定的操作程序，按统一的模式完成规定的实验，因而抑制了学生创造性思维能力的提高。为了充分实现开放式实验教学的作用和功能，进一步激发学生参与开放式实验教学的学习，建议在开放期对学生全天候实验室开放，以班为单位，采取实验项目专人负责制，给学生提供灵活的、开放的时间空间，让学生能根据自己的具体情况，独立思考，自己动手设计实验，在实验的过程中激发主动性与创造性，开拓思维的深度与广度。开放时间，可选在每天自修课或课外活动课期间，让学生有条件研究和创造，使学生能自由地进入实验室，真正遨游在知识的海洋中。
4.提供开放的实验指导
掌握各层次学生的特点。在开放式实验教学的实施过程中，能有的放矢，充分发挥开放式管理的模式。引入以学生讨论提高和自我发挥为主的开放机制，让学生独立思考。在启发中观察和发现问题，鼓励学生提出不同的设想，结合实验进行探讨，引导而不是代替学生解决实验中的各种问题，锻炼学生的开放性思维能力和严谨的科学作风。在开放式实验教学过程中，教师的作用是提供必要的理论引导和“维护型”的实验室指导，在实验中学生出现的小问题、小错误教师不要急于纠正，只要大方向正确就让其继续。
5.强化实验室的管理
为了确保开放式实验教学的顺利进行，实验室必须有健全的规章制度，实行严格管理。在开放式实验教学中，必须明确教师、学生以及实验室管理人员的职责。通过开放式实验教学，可以提高实验教师以及实验室管理人员的责任心，促进实验教师以及实验室管理人员自身的学习与提高，保证开放式实验教学的顺利进行。除了安排1～2名实验员负责开放时间的宏观管理外，重要的是还可考虑安排若干名能力强的学生协助管理，轮流指导。这样既节省了管理资源，又培养了学生的实验能力，使实验室真正发挥出作用，做到有序、高效。
为了能保证实验效果，建议按以下步骤展开活动：
三、走出实验，走进实践——开展开放的第二课堂活动
学生实验能力的提高，创新意识的培养，必须要变实验知识为实践能力。利用课外活动时间或双休日、节假日活动时间开展实验活动和“小创作”“小论文”等活动是最佳的途径之一。
1.开展征集问题、探寻答案的主题班会
物理学中几乎每一个重大发现都表明，创造性思维活动起始于困难或问题的认识，是围绕着解决问题展开的。问题意识、质疑精神是打开未知科学大门的钥匙。学生从小学到高中发生在身边的事情中总是有许多自己解决不了的问题，这些问题学生可能没留意，也可能注意了，但一直没能力、没机会解决，通过班级征集活动，学生会进行再思考，然后整理后汇报，教师收集好以后，再发动全班进行收集资料数据，探寻正确答案，最后以“科学研讨会”的主题班会形式，也可以是辩论会的形式进行交流汇报。学生通过征集活动会提出许多教师意想不到的有价值的问题。如有的学生就提出：城市交通的十字路口闯红灯的拍照原理是什么？为何摩托车、人力车闯红灯不会拍？建筑用的吊塔是怎么长高的？等等。可以说学生由问题提出到问题解决正是为创造发明提供了源泉。
2.开展奖评自制教具和小制作活动
开展自制教具和小制作活动，或将现成的教具进行改造和创新，并定期对自制教具进行评奖。学生通过实验设计、制作、操作、改进等环节，不仅可以加深对物理概念、规律、原理的理解，而且动手实验能力得以训练，整理数据、解决问题能力得以提高。同时，教师可以选出其中质量高、效果好的小实验作为教学中的补充实验，这样可以一举两得。实践表明，学生能制作出很多教材中没有的实验教具，而且有些实验中的教具经过改造加工后，具有效果明显，材料简单，操作方便等特点。如：导体、绝缘体演示器、静电除尘、雷电现象演示器、潜望镜、反冲小车、水力发电机、弹簧秤等。教师要认真阅读和收集这方面教材和资料，肯花时间、肯动脑筋布置学生制作教具，并做好评选活动。
3.开展“小创作、小发明”活动
在学生进行实验设计方案竞赛的基础上，让学生开展小发明的实践活动，有利于激发创造潜能。教师要做好积极引导，提供必要的资料和素材，并要引导学生认识到观察是小发明的必要条件，因为小发明活动的选题主要来源于日常生活和学习用品，学生容易发现其缺点和不方便处，然后想办法改进，大胆地设想和创造，就容易产生小发明成果。
四、注重过程的多元化评价——实验评价的开放
实验成绩的评定不是只以平时实验报告的成绩来总评，更不是以死记硬背的答卷方式来进行，而是通过做实验，独立完成各参数测量的全过程，对其实际能力进行全面的多元化评价。由于新世纪的高素质人才既要有运用知识和技术解决问题的实际行动和能力，还应有与人合作的能力以及在实践过程中的责任心、团队精神、创新意识等。实验成绩都应将这些纳入评价范围，不再以实验报告作为唯一的依据，评价不仅重视结果，而且应重视过程。
开放式实验教学策略的研究可使学生实验能力得以提高，缩短理论到实践的距离，激发学生对未知事物积极探索的兴趣，同时也是培养创新能力，增强合作意识、团结精神的有效途径。实验教学改革是一个长期而复杂的过程，开放式实验教学是一种新的尝试，今后我们仍然要继续努力，大胆探索，勇于实践，努力使我们的实验教学质量和教学效果有更大的提高，进而为新世纪输送具有科学精神，勇于创新的有用之才。