王座本源强化11加多少四维【强化实验能力培养　回归物理教学本源】

　　物理作为一门以实验为基础的科学，是通过对物理现象的观察、分析、思考，并通过实验研究来获得对自然规律的认识和利用。学生在经历以物理现象的观察、思考和实验为载体的学习活动(或问题解决)中形成的能力称之为实验能力，它包括实验技能、实验思想方法和科学研究能力。笔者现结合教学实际，探讨如何在物理教学中，强化物理实验能力。
　　一、实验能力对物理学科有重要的意义
　　由于受应试教育及其他一些因素的影响，当前物理教学普遍存在“教师的理论讲授(也做少量的演示实验)+学生的大量笔头练习”的现状；甚至将“理论讲授”局限在“应试相关”的范畴，影响了学生知识能力结构和非智力因素的健康发展，制约了物理学科方法的掌握与物理学科思想的形成。
　　世界各国都非常重视实验在物理教学中的主体地位，强调实验技能的训练；重视科学态度、科学方法等非智力因素的品质教育；重视物理学习中的理论联系实际能力，重视STS(STS是科学、技术、社会三个词语的英文缩写，表示三者之间的复杂关系，STS教育旨在培养有科学素质的公民)的渗透，致力于培养全体学生的科学素养。
　　自新中国成立以来施行的各部教学大纲(课程标准)，有关实验及其相关能力的要求有两个显著特点：一是各类实验的作用、地位、价值举足轻重，二是实验能力及相关能力的要求(形成)贯穿始终。如现今使用的2000年版大纲，在必修(和限选)课中规定了79(101)个演示实验，达到0.74(0.55)个／课时。这凸显了实验在物理教学中的建立概念、总结规律、形成学科思想与方法的基础性与本源性的地位与作用。
　　现行的课标和教材，已经为扭转“理”脱离“物”的倾向提供了基础条件。如在《上海市中学物理课程标准解读》中，明确阐述了按照课标中的“活动建议及说明”，以实验教学为载体和抓手，落实三维目标渗透STS教育的教学策略。比如对牛顿定律的学习过程，建议首先通过探究实验“用DIS研究加速度与力的关系、加速度与质量的关系”，由学生归纳出牛顿第二定律来体验“过程与方法”；通过领略牛顿和爱因斯坦的创新精神和科学态度来渗透情感态度与价值观。并在“牛顿定律与交通”专题研究中，学习从身边的交通现象中发现问题；应用牛顿定律进行分析，形成自我见解或解决方案。改变学习方式，加强学习与技术、社会的联系，完成教学中STS的渗透。
　　二、培养学生实验能力的策略
　　人教版新教材的编写，特别注意能力和方法的训练与培养，有意点拨及总结科学方法和科学思想。如动量守恒定律的编写，传统教材以知识传授为主，体现的是数学演绎能力。新教材的编写从教育理念来看突出了探究精神渗透和探究能力培养，从学科思想与方法来看凸显了物理学的守恒思想和观点。这种变化的意义不仅仅在于研究方法的改变，其价值与作用更重要的是体现在让学生经历实验、猜测、探究的过程来获取知识，有利于对物理思想、物理方法的理解和掌握。同时，通过发现牛顿定律和动量守恒定律的自洽性，体验物理学的对称之美。
　　“理脱离物”教学倾向的发生，一定程度上与实验手段的不完善及功能欠缺有关。实验要借助实验工具，实验方案的制订受制于实验设备的功能，实验活动的开展还要顾及现象的可视性、操作的便捷性、结果的稳定性和及时性。随着这些年教改的深入和实验手段的改进，促进了教育理念及实验理念的发展与提升，拓展了实验教学的功能。广大一线教师及教育科研工作者在实践中取得了大量的成功经验，使得在教学中更全面地凸显实验能力的核心地位成为可能。
　　1　结合多媒体手段完善常规实验的认知功能
　　多媒体技术的广泛运用，能够有效地改善物理常规实验。以“力的等效替代”教学为例，教师常演示将系在矿泉水瓶口上的两根细线间夹角改变的同时保持水瓶平衡状态的实验，使学生获得“合力不变”和“分力变化”两个体验点，再经思维分析将两者联系起来，完成“力的等效替代”思想建立的教学过程。这一教学设计，因缺少一个将视觉信息(合力不变)与感觉信息(分力变大)联系起来的形象模型支持学生的思维活动，影响了学生后期的学习效果。引入多媒体技术制作“两个等大分力变化，而合力保持不变”的动画，能提供这样一个形象模型。使用时，将其与实验过程的现场录像叠加后同步播放，可有效地支撑学生完成由实验表象感受升华到内在联系的等效替代思想的学习过程，从而有效避免学习障碍点的出现，提升学习质量和效率。
　　2　利用传感器等新手段改进原有实验
　　运用新型工具，可以更好地进行物理实验，提高教学效益。以探究气体的压强与温度的关系为例，因测量工具及数据处理手段所限，从数据采集到实验结果得出需要花费较长时间，误差难以控制，无法让学生在课内短时间完成探究过程。改用压强传感器、温度传感器以及数据采集系统，可实现P-T数据的实时、快速、精确的连续采集，再使用计算机绘制相应的图线；为在课内实施探究活动提供了硬件支持。教学设计中可针对相关的系列问题，指导学生运用数学技能，化解由图线到得出结论之间的思维障碍，顺利地归纳出结论。
　　3　借助DIS理念设计新的探究实验
　　新手段的引入带来新的设计理念，突破传统实验设计的禁区，为在更广阔的范围尝试实验的创新和改进提供了可能性。以法拉第电磁感应定律的教学为例，原有的教学设计只能通过实验探究得出定性的结论，定量关系只能直接告知，这会影响学生良好科学品质的形成。采用DIS技术可实现磁感应强度和相应的感生电动势同步动态测量。学生在这种定量实验中体验到了多于定性实验的经历和训练，如定量测量的方案设计、测量参数的设置与采集控制技术与技巧以及数据处理、结论归纳等。
　　4　基于科学品质培养个人实验探究能力
　　重演当年科学发现历程的实验探究的同课异构，有利于学生良好的科学品质的形成。以闭合电路欧姆定律的探究为例，除了教材采用的ε=U内+U外外实验设计外，还可参考欧姆当年发现该定律的思路，创造性地设计一些探究实验。如可设计“研究回路R、I关系”的探究实验，利用水果电池和数字电流表、电阻箱组成回路；通过改变电阻箱的阻值记录相应的电流值，运用Excel软件绘制拟合出相应的函数R=k(1/I)-6的图线，并进一步讨论归纳出R=ε/I--r，导出I=ε/R+r。还可设计“研究回路U、I关系”的探究实验，使用DIS采集数据绘制U-I曲线并得出曲线函数U=b-kI；比对不同条件下的实验图线，得出b、k为与电源本身有关的物理量，即电动势ε和内阻r。上述几种教学设计，无论是找寻R-I规律、还是研究U-I关系，都能给学生提供更好的实践平台和思维空间。在此情境中，通过介绍欧姆当年发现定律的创新思维过程，即“利用相似原理进行联想，并藉此提出推论，再通过实验加以验证”，不失为，一条以实验为载体的培养学生创新能力的途径。
　　教师将实验能力作为中学物理学科的核心能力，有助于扭转当前物理教学中“理”脱离“物”的倾向，促进学生问题意识、创新思维和探究能力的养成；避免了在物理教学中，过多侧重于脱离实际、主观臆断的纯解题技能训练，有助于物理教学回归其本源；有助于学生良好学科素养与完善品格的形成，激发学生的求知欲；有助于学生养成严谨、踏实的优良作风，从动手操作训练个人的物理技能，发展个人全面的物理综合素养。因此，教师不仅应该在理论上承认物理实验的重要意义，而且应该在实践中真正贯彻和开展以实验为核心的教学活动。
　　作者单位上海市信息管理学校
　　(责任编辑　黄蜀红)