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高中与大学物理实验教学的衔接问题研究

时间:2020-08-06来源:毕业论文

中文摘要 大学物理实验是大学生进入大学后的第一门实验课,高中与大学的物理实验教学 存在较大差异。本文在物理实验教学理论的指导下,采用文献研究、问卷调查研究、 课堂观察研究等方法,对高中和大学物理实验教学从以下几方面进行了研究: 第一、以物理实验教学理论为基础,作者选定人民教育出版社普通高中课程标准 实验教科书《物理》和本校《普通物理实验》教材,从教学目标、教学内容、实验技 能要求、教学方式、考核方法等方面对高中与大学物理实验教学进行了对比分析; 第二、以物理实验理论知识为基础编制教师、学生的调查问卷,以此了解高中物 理实验教学的现状;同时,以实验能力分析为基础,作者编制中学生实验能力调查问 卷,结合对中学生实验操作的观察研究,了解中学生实验能力的现状,两部分的调查 结果表明,高中物理实验教学与课程标准的实验要求还存在一定的差距,中学生的基 本实验技能水平较低; 第三、作者对本校理工科专业大三学生进行问卷调查研究,结合课堂观察研究, 了解大学低年级物理实验教学的现状,研究结果表明大学生在低年级时没有很好适应 大学物理实验的教学,实验能力没有达到大学物理实验的要求; 在以上研究的基础上,作者分析了大学与中学物理实验教学衔接存在的问题及原 因,并提出了相应的教学建议。 通过本论文的研究,希望为高中和大学物理实验教学顺利衔接、提高大学物理实 验教学质量提供参考。
中学物理实验;大学物理实验;实验教学;衔接;教学建议

第一章引言 1

1.1研究的背景 1

1.2研究的现状 2

1.3研究的主要内容及方法 3

1.4研究目的及意义 4

第二章物理实验教学理论 5

2.1物理实验在物理教学中的地位和作用 5

2.2物理实验的基本方法和分类 9

2.3物理实验的技能要求 11

2.4物理实验的教学方式 15

2.4.1物理演示实验 15

2.4.2学生分组实验 18

2.4.3边学边实验 20

2.4.4课夕卜实验 22

第三章 高中与大学物理实验的对比分析 25

3.1高中物理实验研究 25

3.1.1高中物理实验的教学目标 25

3.1.2高中物理实验教学内容 26

3.1.3高中物理实验教学方式 26

3.1.4高中物理实验技能要求 28

3.1.5高中物理实验考核方法 30

3.2大学物理实验研究 30

3.2.1大学物理实验的教学目标 30

3.2.2大学物理实验的教学内容 31

3.2.3大学物理实验教学方式 32

3.2.4大学物理实验的技能要求 34

3.2.5大学物理实验的考核办法 36

3.3高中物理实验和大学物理实验的比较 37

3.3.1实验教学目标的比较 37

3.3.2实验教学内容的比较 38

3.3.3实验教学方式的比较 39

3.3.4实验技能要求的比较 39

3.3.5实验考核方法的比较 41

第四章 高中物理实验教学现状的调查研究 42

4.1高中物理实验教学现状调查 42

4.1.1高中物理实验教学现状的调查(教师问卷) 42

4.1.2高中物理实验教学现状的调查(学生问卷) 48

4.2高中物理实验教学现状调查结果分析 52

4.3中学生物理实验能力状况调查研究 56

4.3.1调查的目的和意义 56

432调查对象 56

4.3.3调查问卷的编制及施测 56

4.3.4调查结果分析 57

4.4评定中学生实验操作能力的实践研究 60

4.5从中学角度分析中学与大学物理实验教学衔接存在的问题 62

第五章大学物理实验教学现状的调查研究 68

5.1大学物理实验教学现状的问卷调查 68

5.1.1调查的目的和意义 68

5.1.2调查对象 68

5.1.3调查问卷的编制与施测 68

5.1.4调查问卷的结果分析 69

5.2大学物理实验课堂观察研究 78

5.3大学物理实验教学存在的不足及原因分析 80

第六章中学和大学物理实验教学衔接的教学建议 82

6.1中学物理实验的教学建议 82

6.1.1学校应加强对物理实验教学的重视 82

6.1.2中学物理实验教学目标的细化制定 82

6.1.3中学物理实验教学方法的改进 83

6.1.4中学物理实验考核方式的完善 86

6. 2大学物理实验的教学建议 87

6.2.1提高大学生对物理实验的重视程度 87

6.2.2合理安排实验教学内容 88

6.2.3增加实验教学方法的多样性 90

6.2.4切实执行实验考核方法 96

第七章结束语 97

参考文献 98

100

附录1:  100

附录2:  107

附录3:  114

附录4:  119

攻读学位期间公开发表的论文 124

致谢 125

第一章引言

1.1研究的背景

21世纪是“知识经济”时代,世界各国都被纳入国际化、信息化的竞争大潮中, 科技和经济发展已成为每个国家首先考虑的问题,而人才竞争就成为问题的焦点,培 养大量具有较高科学素养和创新精神,有丰富实践能力的复合型人才,才能使国家在 全球化竞争中立于不败之地!作为高新技术主要发源地的物理学科,在培养人才方面 一直处于非常重要的地位。

物理学是以实验为基础的科学,物理实验是物理学的实践基础,是物理学发展的 基本动力,其在物理学发展中的作用主要表现为:发现新事物和探索新规律,验证理 论,测定常数,推广应用等。物理学理论每次重大的革命都是在新的物理实验中产生, 正如丁肇中教授在荣获诺贝尔奖之后所说:“事实上,自然科学理论不能离开实验的 基础,物理学是从实验中产生的。”

大学物理实验是在中学物理实验的基础上,按照循序渐进的原则培养学生科学实 验的素养(科学思维、科学态度、科学方法);理论联系实际和实事求是的科学作风; 严肃认真的工作态度;主动研究的探索精神和遵守纪律、爱护公物的优良品德;学习 物理实验的基本原理、基本规律、实验验证、实验方法、实验技能,使学生具有坚实 的科学基础。培养学生综合运用知识的能力,熟悉常用实验仪器的使用方法,观察和 分析物理现象,正确记录数据和处理数据,撰写合格的实验报告,培养学生掌握新知 识和新技术,培养学生的创造性思维、创新意识、创造能力。|

但是,在大学物理实验的教学过程中发现以下现象:大学生在实验中的独立性和 主动性偏低,对实验的态度不够重视;在实验课中学生重结果轻过程的现象严重,按 照实验教师的步骤,希望能尽早完成实验数据的采集,结束实验,不愿意为此付出较 多的时间和精力,更不愿去思考实验中存在的问题和改进的方法,导致实验做得不到 位,收获不大,不能够体会到物理实验在学习和研究中的重要性;大部分学生动手能

1黄小华.重视实验技术技能的系统训练促进大学物理实验教学[J].中国现代教育装备,2008. 力差,不敢大胆尝试,遇到问题不愿意自己想办法解决,还需教师帮助,依赖性太强; 缺乏常识性知识,不能灵活运用所学的理论知识。如在教师讲解分析了分光计的光路 后,部分学生在调整分光计时,仍不能应用反射定律指导自己调整,甚至出现各光学 器件已不在同一水平面内,以至根本无法看到反射像了,还不知道原因在哪。

以上现象在大学低年级学生物理实验课上表现较为突出。大学低年级阶段是大学 生实验态度和实验能力的初成阶段,如果在这个阶段大学生不能很好地适应大学物理 实验学习,会对以后的实验学习造成障碍。在这种背景下,研究高中与大学物理实验 教学衔接非常必要,可为以后更好的开展大学物理实验教学奠定基础。

1・2研究的现状

近20年来关于“大学、中学物理教学衔接问题”的研究,一直受到国内外广大 物理教师和物理教育研究者的关注;1989年7月22号到27号,在美国夏威夷大学 举行了中、日、美物理讨论会,会议的主题是《大学前物理教育问题》,其中中学物 理和大学物理的衔接问题是会议讨论的重要专题之一。1

在《Physics Today》 D. F. Holeomb, R. Resink S. Rigen 早在 1987 5 月发 表了题为《基础物理学的新模式》的研究论文。他们在该文章中指出:基础物理学教 程改革方案既要明确的反映近代物理的内容和物理学科的特点,还应该考虑是否影响 中学物理教程的问题,以便能有效地使中学和大学物理相结合。 

在中国期刊网的优秀博硕士论文全文数据库中,以“物理教学衔接”为关键词进行 检索,从1979至2010年,检索到相关论文15篇,其中有9篇研究的是初、高中物 理教学衔接问题,1篇研究的是小学自然课程与初中物理课程的衔接问题,1篇研究 的是高职物理基础课与专业课衔接的问题,4篇研究的是高中和大学物理教学的衔接 问题。在高中与大学物理教学衔接的研究的主要内容有:高中和大学的物理教学的现 状;高中与大学物理的教学方式、教学内容、学习方式等的不同;解决高中和大学物 理教学衔接的措施。

在中国期刊网的优秀博硕士论文全文数据库中,以“物理实验教学衔接''为关键词 进行检索,没有检索到相关文献。

在中国期刊全文数据库中以“物理实验教学衔接"为主题进行检索,检索到相关期 刊文献8篇,研究内容主要涉及以下几方面:有1篇以实例来研究大学中学物理实验 教学的衔接,例如德州学院王静、王吉华的“以伏安法测电阻为例谈大学中学物理实 验教学的衔接”;有7篇研究的是大学中学物理实验教学衔接问题,研究主要内容有 分析中学和大学的物理实验教学现状、列出衔接的必要性、提出解决物理实验教学衔 接缺失的措施。其中,西南师范大学陈洁的“中学与大学物理实验教学的衔接问题探 讨”中,分析了我国大学和中学物理实验教学衔接中存在的问题,从教育学角度探讨 了产生这些问题的原因,并在此基础上提出了解决这些问题的建议;杨昌权、孟桂菊、 祁强在“大学与中学物理实验教学衔接问题研究”中,分析了中学物理实验教学现状, 指出大学物理实验教学与中学物理实验教学衔接存在的问题,根据现代教育理论,提 出了解决该问题的具体办法。

从文献检索来看,研究“高中与大学物理实验教学衔接”的硕博士论文还没有, 但是以上检索出的文献同样对本论文的研究有必要的参考价值。本文主要对高中与大 学物理实验教学的现状进行了分析,并对高中和大学的实验教学目标、实验教学内容、 实验教学方式、实验技能要求和实验考核方法做了对比研究,提出了高中和大学实验 衔接缺失,在此基础上提出了高中和大学物理实验教学建议,期望能够为以后的物理 实验教学提供一些参考。

1.3研究的主要內容及方法

本论文通过文献研究了解了物理实验的相关理论知识,在理论知识基础上,针对 高中物理实验和理工科专业低年级普通物理实验分别从教学目标、教学内容、教学方 法、技能要求和考核方式等方面做了对比分析,提出研究高中和大学物理实验教学衔 接的必要性。作者依据理论知识和中学、大学的实验要求设计了调查问卷,分别对中 学物理教师、中学生及大学生进行了问卷调查,掌握高中和大学的物理实验教学现状, 分析物理实验教学中的不足,进而提出高中和大学物理实验教学的衔接缺失,并提出 了应对衔接缺失的教学建议。

本文主要采用的研究方法有文献研究方法、问卷调查方法、课堂观察方法等。

1・4研究目的及意义

本论文通过对高中和大学物理实验的研究,对比两者在实验教学目标、教学内容、 教学方法、实验技能要求及考核方法的不同,又通过问卷调查得出中学及大学物理实 验教学中所存在的不足,提出中学和大学物理实验教学的衔接缺失,并分别从中学和 大学两方面提出了应对衔接缺失的教学建议,为以后更好地研究中学和大学物理实验 教学衔接问题提供参考。


第二章物理实验教学理论

实验作为一种实践活动,是联系理论与实际的纽带,是研究问题的重要手段和 方法,也是实验教学中的重要内容。现代汉语词典中解释说,实验是为了检验某种 科学理论或假设而进行某种操作或从事某种活动。它是人们根据一定科学研究的目 的,运用实验仪器,尽量排除无关因素,突显相关因素,使科学本质和规律再现的 过程。实验作为一种教学手段,对于帮助学生认识和掌握自然规律,锻炼提高实际 操作能力,理论联系实际解决问题的能力及发明创造能力起着非常重要的作用。I

物理实验是指人们根据研究的目的,运用科学仪器设备,人为地控制、创造或 模拟物理现象,排除干扰,突出主要因素,在最有利的条件下研究物理现象的一种 活动。物理学是一门实验科学,物理学的发展离不开实验。在物理研究中,运用实 验的目的在于形成、发展和检验物理理论,并使理论在实践中得到应用。

物理实验教学的目的是培养学生掌握实验的基本理论、方法和技能,加深学生对 物理学基本概念和基本理论的理解,使学生初步掌握实验科学的思想和方法,提高学 生的科学实验基本素质;培养学生理论联系实际的分析问题、解决问题的能力;培养 学生严谨的思维能力和创新精神,特别是与现代科学技术发展相适应的综合能力;培 养严肃认真的工作作风和科学态度,积极主动地探索精神,遵守纪律、团结协作、爱 护公共财产的优良品德。从而全面培养与提高学生科学实验能力与科学实验素养,为 学生终生学习和继续发展奠定必要的基础。

2.1物理实验在物理教学中的地位和作用

1. 物理实验在物理教学中的地位

物理实验及其教学是物理课程和教学的重要组成部分。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。

(1) 实验是物理教学的重要基础

实验是物理学的基础,以实验为根基是物理学的学科特点,物理实验为学生学习

1中国社会科学院语言研究所词典编辑室,商务印书馆,现代汉语词典第5版,2005.6(1238) 物理知识提供了感性认识材料,给学生学习物理创造良好的环境,使学生能主动地获 取物理知识和发展能力,促进学生科学品质和世界观的形成;同时,通过学生的观察 实验,使学生掌握实验的基础知识和基础方法,培养他们的实验技能和能力。物理教 学必须以实验为基础,这是由实验本身的特点及其在物理教学中的作用所决定的。

2) 实验是物理教学的重要内容

把物理实验作为物理教学的重要内容可以从三个方面来认识:

物理实验本身就是物理学的不可分割的重要内容:物理学的任何一部分内容(包 括物理量、定律、理论)的结构及其发展都可以分解为三种因素:实验(事实)、物 理思想(逻辑、方法论等)和数学(表达形式或计量公式)。可见,实验内容本身就 是教师要教、学生应该学的重要内容。

实验教学是物理教学的重要组成部分:实验是物理概念、规律教学中必不可少的 基础。离开了实验的物理教学只能是“空中楼阁”,即使照本宣读、在黑板上做实验, 也不过是“纸上谈兵”,而且会把本来生动的、丰富的物理知识变成一堆枯燥难懂的 材料,不利于激发学生的学习兴趣、调动学习的积极性。

实验是培养学生实验能力(特别是操作能力)的保证:从教师的演示、示范和学 生自己的动手操作中,学生可以从中学到实验的基本知识、基本技术和基本方法,可 以发展能力,培养良好的实验素质。这是实验的任务也是教学的任务。不做实验的教 师是不负责任的教师,不具备实验条件的学校是不合格的学校。

3) 实验是物理教学的重要方法

实验是物理学研究的重要方法:实验(研究)方法是人们根据研究的具体 目的,利用一定的仪器设备,人为地制造、控制或模拟自然现象,使某些现象 反复再现以便让人们反复进行观察研究的一种方法。

实验是教师教物理、学生学物理的重要方法:通过观察与实验,使学生知 道科学家探索发现物理规律的过程,培养和提高学生的观察能力和逻辑思维能 力,培养学生的实验动手能力和创造能力,帮助学生掌握科学的学习方法。要 做到这一切,离开了实验,不让学生亲自动手实践是不可能的。要让学生像物 理学家那样去探索物理世界的秘密,就应该让学生像物理学家那样,主要靠观 察、实验和思考去探索、去学习,把实验当作物理教学的一种重要方法。

(4) 实验是物理教学的重要手段

好的教学方法需要通过适当的教学手段才能发挥它应有的作用。实验,直观具体、 形象生动;从感性到理性、从具体到抽象、从简单到复杂适合学生的心身特点,符合 学生的认识规律。实践证明,在教学中运用实验手段,能取得很好的教学效果。实验 是物理学中必不可少的手段。

2. 物理实验在物理教学中的作用

实验在物理教学中的地位和实验本身的特点,决定了它在物理教学中能起到重要 的作用。

(1) 培养学生的兴趣和激发学生的求知欲

实验具有真实、直观、形象和生动的特点,易于激起学生兴趣。对于中学生物理 实验有很强的吸引力,极易唤起他们的直接兴趣。学生观察实验,自然也会产生自己 动动手的欲望,设法让学生多动手做实验,不仅可以满足学生操作的愿望,更重要的 是可以让学生不断体会和尝到“发现”和“克服困难解决问题获得成功”后的喜悦, 从而提高兴趣、增强信心、增强学习的欲望,进而转化为一种热爱科学的素质和志向。

(2) 创设学生有效掌握知识的学习环境

许多物理概念和规律都是从大量的具体事例中抽取出来的。在教学中,必须重视 感性认识。使学生通过对物理现象、过程获得必要的感性认识,是形成概念、掌握 规律的基础。这种感性认识可以来源于学生的生活,也可以来源于实验提供的物理事 实。从生活中得到的感性材料通常来自复杂的运动形态,本质的、非本质的因素通常 交融在一起,仅仅通过这种途径来使学生建立概念、认识规律有时会遇到很大的困难。 而实验则可以提高精心选择的、经过简化和纯化了的感性材料,它能使学生对物理事 实获得明确、具体的认识。

(3) 训练学生的科学方法

实验能够创造最真实、最少受干扰的及保证过程以其纯粹形态进行的物理环境。 它创造了理论密切联系实际的学习过程。在这个过程中蕴藏着极其活泼的因素。它不 仅能活化学生学到的物理知识,而且能引导学生向科学家那样去观察周围的事物,用 实验手段去验证事物的属性,发现事物的变化、联系和规律,让学生从中学习科学的 研究方法,掌握科学的学习方法。实验是对学生进行创造意识训练和科学方法训练的 有效途径。

(4) 培养学生的各种能力

首先,实验能培养实验能力。实验能力是不能仅依靠教师讲解来传授的,而必须 在相应的实践活动中才能得到发展,只有通过实验才能培养实验能力。除此之外,通 过实验还可以培养学生的想象能力、思维能力等。例如,在进行观察与实验中,需要 用精细敏锐的感知和观察力,去及时捕获一些重要现象,从而培养了观察能力:通过 设计实验、分析结果等能锻炼和培养想象能力和分析能力;在研究原因、结果和形成 概念的过程中,要进行概括、抽象的逻辑思维和辩证思维,通过分析、比较、判断、 推理等能培养逻辑思维能力;通过想象、假设能锻炼和发展想象能力、创造能力;在 实际操作和汇报实验结果的过程中,还能培养组织能力、表达能力等。

(5) 培养学生良好的素质

有人认为,素质主要由三个方面的因素构成:知识因素、智力因素和非智力因素。 实验除了对知识的掌握、智能的提高有明显的作用之外,对非智力因素的培养也有显 著的作用。实验不仅能培养学生实事求是的科学态度、严谨细致的工作作风和坚忍不 拔的意志品质,而且能有助于学生形成正确的观点、观念、优秀的道德品质,培养高 尚的思想情操和浓厚的学习兴趣。

实验能培养学生的探索精神。无论是演示实验还是学生实验,无论验证性实验还 是探索性实验,总是先质疑,然后通过实验事实、理论分析对这些质疑做出回答。实 验观察内容的真实性提供了实验教学中养成敢于质疑这一品质的可能性。勇于质疑和 盲目怀疑一切是有本质区别的,实验教学要求学生的质疑基于客观事实,并亲身实践 去寻求答案,这对与培养他们科学的精神,积极积累经验,发展直觉能力都有积极意 义。

实验的对象是复杂多变的事物表象和过程,研究者必须具有自觉性、果断性、这 样才能对复杂的情况采取适当的措施,并且一旦机遇来临,能立即捕捉到,同时做出 大胆的假设和判断。实验又是艰苦的,为了获得一个可靠数据常需要长时间的努力, 教学实验同样需要付出艰辛的劳动,几乎每个数据的测量都需要反复多次,这既是枯 燥的又是细致的,因此需要坚韧的意志品质。

实验教学在培养学生实事求是的科学态度方面特别有效。观察、测量,就是从大 自然中获得真实的信息,这来不得半点的虚假,任何想当然,或是编造的事实,绝不 可能得出科学的结论。实验教学要求学生严格的尊重事实,以认真、严肃的态度,通 过实验的手段获取真实的信息。实验教学对培养学生实事求是的科学态度有很重要意 义。

2.2物理实验的基本方法和分类

1. 物理实验的基本方法

“实验是对学生进行创造意识训练和科学方法训练的有效途径。而实验本身就是 一种基本的科学(研究)方法。一般来说,物理实验的基本方法有四类,学生通过物 理实验,能使这些科学方法得到训练。” |

(1) 实验归纳法

这是一种由个别到一般的研究方法。也就是根据研究目的人为地控制条件,从大 量的实验现象中寻找其普遍特征,进而概括出规律的方法。例如,伽利略18岁时在 教堂烛架摆动的启示下,研究了单摆运动,归纳概括出了单摆运动的等时性。就是采 用了这样的方法。

实验归纳法的特点:实验在前、结论在后;实验就是探索规律的主要手段。这种 实验常称为探索性实验。

(2) 实验验证法

这是一种推理、判断在前,实验验证在后的研究方法。也就是在已知的物理理论 和实践的基础上,或是在出现了与已知理论根本冲突的物理事实时,经过推理,作出 假设和预言,并通过实验来检验其真理性,最后肯定或否定论断,从而得出可靠的结 论。例如,麦克斯韦在总结了从库伦、安培到法拉第等人的电磁学说全部成就的基础 上,提出了 “涡旋电场”和“位移电流”的假设,并由此预言了电磁波的存在,并证 明了电磁波和光波的共同性质,把光波和电磁波统一了起来。从此,麦克斯韦的电磁 波说便成了电磁理论的基石。

实验验证法往往与想象、推理、判断等思维形式结合在一起构成所谓“演绎”的

1陶洪•物理实验论[M].南宁:广西教育出版社,1996 科学方法。它是人的认识能力的创造性表现。这种能力能促使科学家超前于实验而推 动科学的发展。在这里,物理实验既能鼓励科学家们大胆设想、勇于创新的精神,发 展其预见能力;又能无情地否定那些谬误,防止科学家走上歧途。

(3) 真实实验与理想实验相结合的方法

真实实验是人们能够实际进行的实验活动。理想实验是人们在头脑中塑造的一种 理想过程,是逻辑推理的一种方法和形式。理想实验和真实实验有着相似的特征和目 的,就是将研究的对象加以“纯化”,以便在最少受干扰和影响的条件下,概括出所 研究对象的特性和本质。所谓真是实验与理想实验相结合的方法,就是在有限的实践 基础上,经过推论、判断,得出理想条件下的物理规律的方法。例如,伽利略建立惯 性定律时设计的理想斜面实验、爱因斯坦建立狭义相对论时设计的关于同时性的相对 性实验等等,都是理想实验。

真实实验是具体的实践活动,可以作为检验物理真理的标准,而理想实验不但不 能作为检验真理的标准,而且它本身得出的结论还要由真实实验来判断正确与否。因 此,理想实验要依赖与真实实验。另外,真实实验的纯化是相对的,无论在什么条件 下都不能创造出绝对纯的环境,总要受到外来干扰的影响,因此真实实验总是具有误 差的。而理想实验的纯化是绝对的,它想纯化到哪个程度就能纯化到哪个程度,且不 会产生误差。特别是真实实验要受到当时科学技术水平的制约,而理想实验则可以超 越当时的科学技术水平而充分发挥人的思维能力,比真实实验更抽象、更概括、更深 刻。因此,理想实验又高于真实实验,它能通过直觉更深刻的反映物理现象本质,揭 示出事物间的内在联系,它是人们认识能力高度发展的体现,在推动物理学发展的过 程中起着重要作用。

(4) 追溯机遇的方法

由于偶然因素,物理实验有时会出现实验者并未意料到的有重要科学价值的新现 象,这就是机遇。由于已知的物理理论不容易解释这种新现象,所以机遇常常预示着 物理理论的新发展,是新理论的先兆。追溯机遇的方法,关键在于凭借丰富的知识积 累和敏锐的洞察力及时抓住预定实验目标之外而常被人们看做微不足道的偶然目标, 追根溯源以获得科学上的重大突破。例如,奥斯特在一次偶然的机会中发现了通过电 导线使附近小磁针发生偏转的现象;伦琴在一次偶然的机会中发现了X射线,都可以 作为这种方法的实例。

2. 物理实验的分类

物理实验根据不同的标准,可将实验分为不同类型。关于高中物理实验的分类, 通常有以下几种:

依实验结果的性质,可分为定性实验和定量实验。定性实验是指判定某些因素是 否存在,是否有关系的实验。如1820年发现电流的磁效应实验,只是判定在通电导 线的周围存在着磁场;法拉第的“磁生电”的实验也只是判定变化的磁场可以使其中 的闭合回路产生电流。定量实验是指用以测定某对象的数值,研究某些因素之间数量 关系的实验。如欧姆定律实验、测定重力加速度实验等。

从实验目的与已有知识的关系分类,可以分为验证性实验、探究式实验、应用性 实验等。探究式实验是指人们从事开创性的研究工作时,为探寻未知自然事物或现象 的性质以及规律所进行的实验活动。其特点是实验前人们对研究对象不了解,如高一 “探究弹簧的伸长量与弹力之间关系”的实验。验证性实验是指人们对研究对象有了 一定认识之后,根据己知的理论和实验,对事物的存在、原因或规律做出推测、提出 假说或形成新的理论时,为了验证它的正确与否而设计的实验,如验证机械能守恒实 验。

从实验的组织形式分类,可分为教师的演示实验,学生分组实验和学生课外实验 等。所有这些实验,都是在人工控制的一定条件下进行的,只要条件相同,实验结果 必然一样,可重复,不因人而异,这是对各类实验的基本要求。本文按实验组织形式 分类,分别对演示实验、学生分组实验、实验课题进行教学探究。

2・3物理实验的技能要求

技能在《辞海》中的解释是:运用知识和经验执行一定活动的方式;在《教育心 理学》中也有不同的定义,张大均的解释是:学习者在特定目标指引下,通过练习而 逐渐熟练掌握的对已有知识经验加以运用的操作程序。冯忠良定义的技能是通过练习 而形成的合乎法则的活动方式。

技能的形成与知识的掌握既有区别又有联系。区别表现为:

(D知识是符号所代表的概念、命题与原理的意义,掌握知识的关键是理解符号 所表征的意义;技能是对知识进行应用的程序,形成技能的关键是对应用知识的方法 的熟练掌握。

(2) 知识是静态的,容易用言语表达清楚,知识的意识控制程度较高,激活速度 较慢;技能是相对动态的,难以用言语表达清楚,技能的控制程度较低,激活速度较 快。

(3) 知识学习速度较快,但遗忘也较快。技能学习速度较慢,需要大量的练习才 会达到熟能生巧的程度,保持比知识牢固。

(4) 知识的贮存呈现非独立的网络性,知识具有结构化、层次化的特点,知识的 迁移具有叠加扩充的特性。技能的贮存呈现独立的模块性,技能的迁移具有序列转移 的特性。

两者的联系表现为:技能的形成以掌握知识为必要条件,技能一经形成又会促进 对新知识的掌握。

在教育心理学中,根据技能的性质和特点,可以分为心智技能和操作技能。操作 技能是从具体的物质对象出发,符合实际不能省略的系列连锁动作,表现为外显的骨 骼和肌肉的操作,属于实际操作活动范畴,要求学习者必须掌握一套娴熟动作结构。 心智技能是借助于内部言语实现,甚至使人觉察不到操作过程,可以高度省略、简洁, 具有主观性、抽象性,属于观念范畴,要求学习者必须掌握正确的思维方法。联系表 现在:操作技能经常是心智技能形成的最初依据,心智技能的形成常常是在外部操作 技能基础上,逐步脱离外部动作而借助于内部言语来实现。因而,技能的培养是两方 面的,两者相辅相成,不可分割。

1. 心智技能要素

心智技能,我国大多教育和心理方面的教科书解释为:借助于内部语言在头脑中 进行的智力活动的方式,包括感知、记忆、想象、思维等认知因素,其中抽象思维的 因素占据主要地位。心智技能也称智力技能、认知技能,是通过学习而形成的合乎法 则的心智活动方式。心智技能是在智力活动中获得的控制自己智力动作执行的经验, 是合乎法则的智力活动的方式。

物理实验心智技能主要包括以下几个方面:

(1) 对实验现象的深入细致的观察技能

要尽可能的观察到需要的所有物理现象及其各个方面;采用正确的观察方法,提 高观察的准确性;要能够迅速抓住一些稍纵即逝的物理现象;要能够抓住一些主要的、 本质的观察目标。

(2) 猜想和假设实验问题结论的能力

能够根据已有的知识经验或者经过相关资料的查询,能主动的或在他人启发下对 解决问题的方式提出假设;能够对实验结果给出大胆的猜想或假设;能够对假设所依 据的事实或证据的可靠性进行初步的论证。

(3) 制定计划和设计实验技能

明确实验目的,能够根据已有知识或资料的查询,制定实验方案;结合误差理论 及现有仪器,尝试选择合适的实验方法及所需要的实验装置及器材;能够考虑实验的 变量及控制方法;能够对实验方案的可行性进行论证。

(4) 对实验数据处理的能力

对实验数据进行处理的方法主要有:列表法、作图法和逐差法。

在实验心智技能里实验设计技能是难度最大,最为复杂的。同时实验设计也是最 重要的心智技能,通过实验设计最能够培养学生的心智技能。完整的实验设计大致可 以分成六个阶段:选题调研、方案形成与论证、局部设计和总体设计、技术设计、试 制试验、设计定型。

2. 操作技能要素

操作技能也叫动作技能、运动技能,是通过学习而形成的合乎法则的操作活动方 式。操作技能是控制自己操作动作执行的经验,是通过练习而形成和巩固起来的一种 合乎法则的随意行动方式。操作技能是由一系列按一定关系组织起来的动作组成,要 顺利的完成一个操作技能,需要具有体力、耐力、坚强的韧性和动作的敏捷性,需要 对所要训练的方式及目的充分理解并记忆,同时多种知觉能力(视觉、听觉、触觉、 动觉)并用,才能充满想象力并创造性地解决问题,一旦熟练掌握,能够迅速、准确、 协调、娴熟的完成系列连锁动作。

巴甫洛夫反射学说所进行的研究表明,操作技能的形成与熟练过程,“是由于组 成操作技能的那些动作在反复的练习中,使大脑皮层的相应调节区域,经受按一定程 序出现的刺激物的作用,因而形成与之相应的暂时联系系统,即动力定型。由于在一 定的操作技能中,构成其特有的动作方式的各个环节的动作,是按一定的程序构成的, 因而当这种动作定型建立后,某种活动信号刺激一出现,就可以自动地引起这一动力 定型内的各个动作的反应。于是,动作就以自动化的形式发生。这种暂时联系系统不 是死板固定的、单一的,而是可以概括的,建立起一种概括性联系系统。这样就能使 形成起来的操作技能,对各种情境,具有广泛的实用性”。

动手操作是物理实验的显著特点,操作的过程不仅仅是单纯的动手,而是手脑并 用的活动,即操作技能提高的过程,一定有心智技能的参与并且会得到发展。例如, 观察能力、数据分析和处理能力、想象力、创造力等在操作过程中得到发展的同时, 有关的知识也会得到进一步的掌握和巩固。只要立足于实际问题的解决,采用“给他 一个问题,让他来解决,给他一个思路,让他去想象,给他一个提示,让他去创造” 的策略,操作技能就会得到加强。

物理实验操作技能主要包括基本仪器的使用和实验动作。

1) 基本仪器的使用

掌握仪器的使用是做好实验的基础。学生应学会正确使用仪器进行观察、测量和 读数。基本仪器有很多如刻度尺,游标卡尺,千分尺,电磁打点计时器,天平,弹簧 称,电流表,电压表,示波器,电阻箱,滑动变阻器,多用电表,双缝干涉仪等。对 基本仪器的使用应了解仪器的原理、使用、规格(测量范围、允许极限、最小刻度) 以及注意事项;对于量具仪表要理解精密度、准确度、灵敏度的概念,了解其计算方 法。

2) 实验动作

物理实验动作是物理实验技能的重点。动作形成的标志是达到熟练操作。高速度、 准确、流畅、灵活自如,且对动作组成部分很少或不必有意识注意的状态。其主要特 性有:

1) 意识调控减弱,动作自动化。在物理实验中,工具的使用熟练程度就是一个具体 的体现。

2) 能利用细微的线索。如在物理实验时,初期学生只能对明显的线索(老师提示的视 听线索)发生反应,不能觉察自己动作的全部情况和错误。而动作熟练后,学生能觉 察到自己动作的细微差别,仅凭细微的线索就能改进调整自己的动作,做出恰如其分 的反应。这一点,测量工具的使用尤其能反映其特征。

3) 动觉反馈作用加强。动作技能的反馈包括两类:一是外部反馈,即对反应结果的知 悉;二是内部反馈,即是以肌肉活动本身的动觉刺激形式出现的。在初步掌握动作技 能时,学习者主要依据外部的视觉反馈来调节自己的动作,而在动作技能的熟练期, 学习者主要依据内部的动觉反馈来操作或调节自己的动作。如物理实验就是学生初步 掌握技能的训练,在训练时,学生是在教师的指导下,通过观察产生的视觉反馈来调 节自己的动作。在技能训练时,就能运用熟练的动作来操作或调节自己。

4) 形成运动程序的记忆图式。所谓运动程序的记忆图式是指经过长期的练习而在长 时期记忆中形成的关于动作的有组织的系统性知识。它使完整的操作流畅执行。在物 理实验过程中,学生的基本实验技能达到了一定程度时,在大脑中也会产生技能动作 的指导程序,并以此程序来控制技能动作。如多次运用气垫导轨做物理实验,学生就 能熟练的运用该实验装置。

5) 在不利条件下能维持正常操作水平。检验动作的熟练程度,更重要的是应考察在 不利的条件下表现出来的操作水平。一般说来,动作越熟练,越能在外界情况变化下 或面临紧急情况时维持正常的操作水平。

实验教学是物理概念、物理规律教学中必不可少的基础,没有实验教学的物理教 学是无源之水、无本之木。利用实验教学将丰富的物理知识还原到自然环境中有利于 培养学生学习兴趣和调动学生学习的积极性,有利于学生理解物理知识,而且从教师 的演示、示范和学生自己的实验操作中,学生可以学到许多有关实验的基本知识、基 本技能和基本方法,能培养学生良好的实验素质和能力。从这一点来说,物理实验教 学为整个物理教学奠定了基础地位。

2.4物理实验的教学方式

2.4.1物理演示实验

演示实验是在课堂上结合传授知识与技能,由教师表演的实验类型,它的主要作 用是通过教师演示,把要研究的现象展示在学生面前,并引导学生观察与思考,结合 讲解,得出结论。演示实验可以培养学生的观察能力和思维能力,可以使学生对物理 现象获得生动、深刻的印象。

1. 物理演示实验的作用I

在学生建立完整的物理概念和导出正确物理规律的课堂教学中,演示实验是最活 跃最具生命力的部分。它能化抽象为具体,化枯燥为生动,把要研究的物理现象清楚 地展示在学生面前,能引导学生观察,并进行思考,配合讲授使学生认识物理概念和 规律,达到“事半功倍”的效果。

(1) 演示实验能够帮助学生加深对物理概念和原理的理解,有助于学生们观察和分析 物理现象和物质运动规律,使学生能加深感性认识。

(2) 有助于学生从实际出发实事求是地分析问题,学会由现象到本质,由表及里地全 面认识问题。

(3) 从课堂教学效果看,运用演示实验导入新课题,能够引起学生们的浓厚兴趣,提 高注意力。同时还可以从教师规范的实验操作中学到正确的实验操作方法和实验技 术,加深对实验的理解。

(4) 演示实验还可以起到强化学习效果,启发学生们的解题思路和解题方法。

(5) 教师可通过演示实验概括和总结课堂教学内容,进行阶段性总结。利用演示实验 提出问题,并做出正确解答,可纠正学生们的某些错误概念,加深学习印象。

(6) 教师通过自制简易实验教学仪器,提高实验动手能力,丰富了教学实践活动,节 约了教育经费,有利于培养教师发扬自力更生艰苦奋斗的优良传统,从以上分析我们 看到物理演示实验遍及物理课堂教学全过程,是课堂教学中不可缺少的组成部分。

2. 演示实验的形式

按演示实验的作用可将它分成以下几种主要形式:

(1) 引入性的演示实验一一它的目的在于激起学生对所研究的问题的兴趣,从而 调动学生的求知欲。这类实验只提出问题而不作回答(结论)。对于那些重要的、难理 解的或者是比较平淡的课题,为引起学生足够的重视,用精彩的演示实验,使学生产 生悬念,往往能获得较好的效果。

(2) 探索性的演示实验——这类实验为建立概念和规律提供必要的感性素材,并

1张玖伟•探究理念下的高中物理实验教学研究[D].河北师范大学,2007. 9 通过它引导学生在观察中去粗取精、去伪存真、由表及里、将感性认识上升到理性认 识。对那些不容易由已知的理论推导出的概念和规律,或者用推理方法进行推导但学 生思维水平尚不适应的,由学生自己探索困难又比较大的教学内容,多采用探索性演 示实验的方式。

(3) 验证性演示实验——用推理的方法从旧有的概括性较强的理论中导出新的知 识,或者由师生共同讨论提出假设、猜想和理想模型,为了检验这些理论是否正确, 还必须通过实验验证,其中一种就是由教师演示来加以验证。

(4) 加深理解、应用概念规律的演示实验——这种实验广泛地应用在教学中,成 为巩固理论、纠正错误观点和训练思维的有效途径。

3. 物理演示实验的要求|

演示实验是由教师操作示范表演的实验。对演示实验的基本要求如下:

(1) 实验稳定可靠

实验的原理正确,才能保证实验稳定可靠,能够出现预期的现象。要防止实验环境等 条件的变化对实验稳定性的影响,例如电学实验中必要时要求电压稳定等,以保证实 验成功。

(2) 简易方便

演示实验要求简易方便,包括仪器结构简单,实验操作简便,以及由演示现象到 得出结论时的解释和推理的环节尽可能少。正如麦克斯韦所说的:“一项演示实验使 用的材料越简单,学生就越熟悉,就越想彻底地获得所验证的结果。这种实验的教育 价值往往与仪器的复杂程度成反比。”

(3) 现象清晰

演示实验要求能让全班学生都能看清实验装置、实验过程和呈现的物理现象,使 学生产生深刻的印象。因此,仪器的尺寸要足够大。如果演示的现象的变化较小,应 设法利用机械放大、光学放大等,使实验现象清楚。在仪器放置时,要有适当的高度, 不让前排学生遮住后排学生的视线。水平放置的图像尽可能改为竖直放置。要有足够 的照明光强和鲜明的色彩配合,必要时要加适当的背景衬托。

1许国梁.中学物理教学法[M].高等教育出版社,1998. (137 142)

2.4.2学生分组实验

在实验教学中,学生只看演示实验显然是不够的,还需在教师的指导下,自己动 脑动手使用仪器,独立地获取物理学基础知识与实验技能的活动,是手和脑、知识和 能力、经验和创造获得综合训练的重要环节。学生分组实验,是学生在教师的指导下 利用整节课(或相连的两节课)在实验室里进行的实验。高中物理学生分组实验是培养 学生实验能力的主要媒体;学生分组实验的教学是培养学生的科学思想和科学方法、 提高学生的科学素质的重要途径。

1. 学生分组实验教学形式

学生分组实验教学主要有以下形式:

探索性分组实验教学一一探索性分组实验是让学生自己通过实验观察、测量,研 究总结出物理规律的实验。通过教师精心设计和指导,调动学生的主动精神,创造学 生认识规律的环境,启发学生积极思维,较快和较好地完成探索性任务。

验证性分组实验教学一一实验教学中,不仅要有教师的验证性演示实验,而且要 有学生自己动手的验证性分组实验。搞好验证性分组实验教学的关键有两条:一是使 学生认识验证的必要性,二是要使学生学习验证理论的基本方法。为了能够达到上述 要求,教师在教学的过程中就应当做出示范,用思维矛盾来促使学生产生必须进行验 证的愿望。

2. 学生分组实验的作用及要求

学生分组实验在教学中的作用体现在:

(1) 可以使学生获得丰富的感性认识,加深学生对物理概念、原理和定律的理解,激 发学生学习物理学的兴趣

(2) 可以培养学生的观察和实验能力,发展学生的智力

(3) 可以使学生初步了解物理学的研究方法,培养学生实事求是的科学态度和遵守纪 律、爱护仪器的优良品质。

3. 学生分组实验的基本要求:2

(1) 通过实验了解物理概念和物理规律是怎样在实验的基础上得出的,从而加深对概 念和规律的理解。

(2) 通过实验培养观察能力和实验能力,并体会如何探究问题。学生应初步具备的实 验能力主要包括:能正确使用仪器进行观察、测量和读数;会分析实验数据并得出正 确的结论;能进行实验误差的分析;会写简明的实验报告。

(3) 通过实验培养严肃、认真、实事求是的科学态度,养成良好的工作作风,并做到 遵守安全操作规则、爱护实验仪器。

4. 学生分组实验的实施

实施分组实验前,教师要先做好实验器材准备,学生分组编号准备,并且教师要 试做实验,以便切实了解实验的方法步骤,实验中可能出现的问题,实现所需的时间 等,并适时地给学生以指导和引导。

学生分组实验一般分为以下三个阶段:

(1) 准备阶段

准备阶段的主要目的是使学生明确实验目的,理解实验原理、方法,认识实验仪 器,做好操作与记录的准备。在准备阶段,教师要引导学生认真阅读实验教材,并根 据实验的重点、难点、成败关键、在原理上或实验技能上可能遇到的困难、实验中可 能会发生的错误以及不恰当的方法、可能发生的故障等提出一些帮助学生思考的问 题,使学生认真理解实验方案。同时,让学生学习设计实验的方法。

(2) 操作阶段

操作阶段是把实验方案变为实践的阶段。在这个阶段中,学生的主要任务是:安 装调试仪器,控制实验条件变化,观察测量,记录数据,并排除可能出现的故障。教 师的主要活动是进行指导,巡视检查,严格要求学生遵守操作规则和程序,了解学生 在实验中遇到的困难和问题,启发学生思考,培养学生以思维为指导、手脑并用、有 条不紊以及细心观察的良好习惯,并注意避免可能出现的事故和协助学生排除故障。 操作阶段一般可以分为三步:

第一步,安装调试。仪器的安装与使用都要满足一定的条件。例如,底座是否处于水 平,电路连接是否正确,仪表是否需要重新调零,电子仪器的预热、辉度、聚焦的调 节等。

第二步,操作观察。严格按操作规程行事,否则,不仅会造成很大的实验误差,使实 验失败,而且可能损坏仪器,甚至造成人身事故。例如,温度计不能当搅拌器用,不 允许用导线短接电源试探,不允许用手摸光学镜头,读数应根据仪表的精密度、准确 度和被测对象来确定有效数字等。

第二步,拆除、整理仪器。按合理顺序拆除仪器,养成实验结束后认真清理仪器、打 扫卫生的良好习惯。

(3) 总结阶段

总结阶段是把具体实验结果提高到理性认识的重要阶段。要求学生处理数据,分 析结果,完成实验报告。在这个阶段中,教师要引导学生发挥思维的能动作用,学习 数据处理的某些方法,了解影响实验结果的因素。对不理想的实验结果,要弄清是误 差还是错误,属于错误的要改进或重做,属于误差的要分析原因,提高认识,要防止 为得一个好结果而弄虚作假,拼凑数据。教育学生尊重事实,培养学生事实求是的科 学态度。

教师应根据教学进度及实际情况确定实验内容,同时还要考虑几个因素:

(1) 实验中是否包含物理学的测量技能,学生的测量技能能否达到所要测量的要求; 对于定性讨论部分学生能否做出合理的猜想和解释。

(2) 学生是否需花很多的时间进行烦琐的测量,而不是运用所学的物理知识对现象进 行认真的分析和思考。

(3) 课题研究过程中是否会出现有研究价值的问题及意外事故。

(4) 通过研究能否达到预定的结论。

2.4.3边学边实验

边教边实验也叫随堂实验,它是教师根据教学内容的特点,在教师的指导下让学 生配合教师的教学活动,师生各用一套仪器分别动手做实验,台上台下相呼应,用自 己动手进行实验的方式去获取新知识并形成技能的课堂实验教学过程。

1. 随堂实验的特点

(1) 实验的时间教师可根据实际教学内容的需要灵活控制在几分钟到半个小时不 等。例如,探究“声是怎样产生的” ?将一把塑料尺的一端固定在桌的边缘,另一端 伸出桌外,用手拨动尺,发现塑料尺不停的振动,说明声音是由发声体的振动产生的。 整个实验只需几分钟便能完成。

(2) 实验地点可以在实验室,也可以在教室,还可以在室外。例如在操场上测量 学生爬竿的功率,步行或跑步时的平均速度,用三棱镜或水槽分解太阳光研究光的色 散等。

(3) 实验的仪器可广泛取材,教师的教具、学生的文具、小朋友的玩具、家中的 日常用具、炊具,以及人体自身等都可以拿来作仪器。

(4) 实验的组织形式多样,可以是单个人利用自备的仪器独立完成实验,也可以 由同桌的两人组成一组,共同完成实验,还可以由更多的学生组成一组,讨论完成实 验。

(5) 实验的要求也比较灵活,不追求科学探究的完整。它不同于演示实验或分组 实验,它可以只是一个猜想,一个动作或只是探究步骤的一部分。比如探究“摩擦生 热"的随堂实验,只需一个猜想、加一个搓手的动作,就使学生感受到成功探索带来 的喜悦;再如探究“固体传声”的随堂实验,也只需一个小小的动作就行了。

2. 随堂实验的作用

(1) 有利于激发学生学习的主动性

随堂实验的取材多为学生原已熟知的物品,用它们来做实验可使物理实验更 加贴近学生原有的认知结构,揭开物理学科的神秘面纱,消除学生对物理的畏惧 感,顺应学生爱玩、好动的心理,使他们玩入物理世界,玩出物理规律。因此, 随堂实验教学可让学生真正从被动的“要我学”走向主动的“我要学”,大大激发 了学生学习的主动性。

(2) 有利于开展探索性学习

随堂实验教学的仪器多为学生自制的,这可使学生获得充分的前期制作经 验,最大限度的满足他们的动手欲望。而前期制作经验是相关技能或能力形成不 可缺少的练习体验,且前期制作本身就是向学生传播非语言的教育信息,为物理 教学增添了一个物化的信息源,增强了学生的投入意识与参与意识,从而获得良 好的首次效应和动手欲望,变僵死的不自觉的程序式实验为灵活的、自觉的探索

性实验,从而步入探索性学习的轨道。

(3)有利于发挥教师的指导作用

在学生分组实验中,完成一个实验需要的时间较长,而且每个学生的进度不 一,实验过程中教师对共同性问题的指导比较困难。而随堂实验教学中,教师可 以随时穿插启发、引导、讲解,还可以组织学生讨论,这样既可以及时引导学生 观察、思考和活动,同时又能迅速地获取学生在实验和学习中的反馈信息,及时 采取相应的强化和纠正的措施。因此,随堂实验教学有利于发挥教师的指导作用。

4)有利于提高学生科学探究活动中的参与、体验的比重同时提高课堂教学的效

由于随堂实验小型、灵活、运用方便,可以增加学生在科学探究活动中的参 与、体验的比重,这有利于学生获取感性认识,通过探究过程加深对知识的理解, 同时提供更多的机会培养学生的实验技能和训练科学方法,因此,随堂实验教学 是提高课堂教学效益的有效途径。

(5)有利于实现课堂教学的最优化

随堂实验为教师提供了一个真实的物理情景,为学生提供了最直观的感性材 料,它从一定程度上弥补了演示实验和学生分组实验的不足,但它不能替代前两 种实验,而是使它们成为一个优化的整体,在枯燥的知识与活生生的现实之间找 到一个最佳结合点,让物理的理论与实际在短短的45分钟的课堂上达成一种完美 的结合,从而实现了课堂教学的最优化。

2.4.4课外实验

课外实验是指在教师指导下,学生利用课外时间,用一些简单易找的器材,独立 完成的一种教学实验。教师一般不做现场指导,学生自己设计,寻找器材,进行实验 操作并得出结论。它对开发学生智力、提高联系实际的能力有重要的促进作用。这类 实验与教学内容相联系,大体分为两类:一类是教材上的“小实验”和实验性作业; 一类是与教材相关的“小制作”和趣味性实验。

1. 课外实验类型

(1) 观察型课外实验

大自然千奇百怪,其运动和变化蕴含着丰富的物理现象。如空中的雷电,雨后的 彩虹,湖面的涟漪,冬季的飞雪,五彩斑斓的薄膜等,都可以作为观察对象。对这类 课外实验的要求和指导应当经常化,重点要放在扩大学生的观察视野,培养学生的观 察能力上,鼓励学生撰写观察记录,详细描述自然现象的发生条件,准确分析形成现 象的物理原理,引导学生养成用物理知识解释大自然各种奇妙现象的习惯,从而提高 学生的观察能力。

(2) 补充型课外实验

课堂实验教学,大多数是针对当时教学基本要求所设计的,内容特定,形式具体。 因此,需要利用课外实验对课堂实验进行必要的补充,拓展实验方式,巩固教学效果, 加深学生对所学知识的理解和掌握。对这类课外实验的指导要突出实验的过程,不仅 要有定性的分析,而且要有定量的结论。课堂教学的内容得到了丰富和补充,实验效 果得到了延伸,学生的知识也得到了巩固和加强。

(3) 研究型课外实验

应用实验研究物理现象和规律,其方式方法较多,实验的目的就在于帮助学生灵 活运用物理知识,并学会实验基本研究方法。对这类实验的指导要突出实验研究的创 新性,引导学生开阔思维、创新方法、探索研究,创造性设计实验方案。

(4) 制作型课外实验

一般来说,课堂实验教学基本是教师演示、学生观察,或者是学生在实验室按规 定要求,用特定设备进行操作,因此,创造条件让学生根据要求自己动手制作实验仪 器,显得更为重要。在进行这类实验活动时,要注意把制作仪器与应用仪器研究问题 结合起来,决不能限于一种单纯的制作活动。

2. 物理课外实验教学的原则

课外实验活动要开展得好,充分发挥实验活动的教育功能,首先要对实验活动有 正确的认识和科学的设计,进而组织好每个实验,最后是对每个学生的实验活动有个 客观积极的评价。

(1) 课外实验内容组织的关联性原则

所谓内容组织的关联性原则,是指课外实验内容联系物理已学知识,联系实际生

活和学生技能基础以及将要学习的让学生探索的知识,从而做到内容的组织与相关的 课程有机联系起来,帮助学生打开视野,增长知识,学以致用,促进课内课外,学习 与生活,学校与社会的联系,既可解决知识经济问题,也可解决学生兴趣,动手能力 培养问题。

(2) 课外实验能力训练的阶梯性原则

课外实验教学应该以学生能力发展的顺序为线索,由低向高,由易到难,将课外 实验活动设计为一个层次清楚,排列有序的系统。虽然不像课程一样强调内在的逻辑 顺序,但仍要结合课程系统,处理好课程与课外实验活动的关系。活动与活动的顺序 性,以及实验活动训练的各种能力,如实验观察能力、动手能力、表达能力、想象能 力、思维能力等,逐步提高顺序性和连贯性,这也有助于学生创新精神和创造能力的 形成。没有小制作的训练和成功体验,就不可能有较难的设计冲动和动手制作能力; 没有观察和动手的习惯,不可能想出缝衣针演示热胀冷缩装置、大小不同的缝衣针可 做天平的舷码等办法;没有足够的物理知识,也不可能制作直流发电机模型等。所以, 课外实验教学中实验能力的训练要注意阶梯性原则。

(3) 课外实验内容方式的生动性原则

在活动实施的时空条件、人员组合,内容的选取、评价方法等方面,应该是生动 活泼、灵活多样的。根据中学生年龄特征,调动学生的积极性,从而使学生主动参与 和探索,这很关键,是开展课外实验教学设计中必需考虑的问题。实施生动性原则有 利于活动取得实效。

(4) 课外实验原理讲授清楚的原则

课外实验具有取材因地因人而异性、趣味性、探索性、创造性的特点,但同一实 验题目往往原理相同,说清原理,避免盲目性,还能节约时间。特别对基础稍差的同 学,具有帮助和启迪的作用。而对于较难的题目,学生会有无从下手的困扰。为此, 实验原理讲得透彻,学生选材就有目的性和针对性,为更好的发挥其创造性创造条件。

第三章 高中与大学物理实验的对比分析

3.1高中物理实验研究

3.1.1高中物理实验的教学目标

高中物理课程旨在进一步提高中学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、 情感态度与价值观三个方面来培养学生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展 的挑战奠定基础。高中物理课程目标分为课程总目标与课程具体目标。

依据课程标准的总目标和具体目标以及现代课程与教学目标取向,作者对高中物 理实验教学目标进行分析研究。

在课程总目标和具体目标中包含着对实验教学目标制定的要求。在课程的总目标 中提出了这样的要求:学习科学探究的方法,发展自主学习的能力,养成良好的思维 习惯,能运用物理知识及科学探究方法解决一些问题。这是对学生的实验能力提出了 总体的要求,要求学生能运用所学知识自主解决生活中的一些问题。

在课程标准的具体目标中也会找到关于对实验目标的要求:在知识与技能目标的 要求中,提出了认识实验在物理学中的地位和作用,掌握物理实验的一些基本技能, 会使用基本的实验仪器,能独立完成一些物理实验;在过程与方法目标的要求中,提 出了经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物理问 题,验证物理规律。参加一些科学实践活动,尝试经过思考发表自己的见解,尝试运 用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题。具有一定的质疑能 力,信息收集和处理能力,分析、解决问题能力和交流、合作能力;在情感态度价值 观目标中,提出了有参与科技活动的热情,有将物理知识应用于生活和生产实践的意 识,勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

可以看出实验教学目标是物理课程教学的目标下的一个子目标,与具体目标一样 包含着三维的教学目标。在实际的教学中,老师可以对不同的实验分别从知识与技能、 过程与方法、情感态度与价值观这三个方面来制定实验教学目标。

3・1・2高中物理实验教学内容

作者总结了人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书《物理》中的实验内容, 本套教材分为必修和选修两部分,中学的物理实验是贯穿在物理教学内容之中的,这 为学生更好地掌握物理知识和物理规律提供了一种有效的方法,更是锻炼学生动手和 动脑能力的有效途径。中学实验涉及到了力学、电磁学、光学、热学实验,以下主要 列出了力学部分和电磁学部分的学生实验内容(见表3-l)o

表3-1力学和电磁学学生分组实验

 

实验名称

学 实 验

用打点计时器测速度

探究小车速度随时间变化规律

研究自由落体运动

探究求合力的方法

探究加速度与力、质量的关系

研究平抛运动

验证机械能守恒定律

探究碰撞中的不变量

探究单摆周期与摆长的关系

电 磁 学 实 验

模拟电场线

测绘小灯泡的伏安特性曲线

探究道题电阻与其影响因素的定量关系

测定电池的电动势和内阻

探究电磁感应的产生条件

验证楞次定律

探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系

观察光敏电阻的特性

测量光照强度

3.1.3高中物理实验教学方式

 

训练中学生的实验技能,是中学物理教学中的一项重要任务。并且对中学生实验

技能的培养也没有停留在单一的学生实验上,中学物理实验教学方式有以下几种形

式:

1. 演示实验:教师在课堂上的演示实验,是为课堂教学的目的要求服务的,主要有展 示现象、引入课题、建立概念、推导原理、验证规律、叙述性实验等类型。教师各种 类型的演示实验,不论是在实验设计、仪器使用、规范操作、数据处理、实验素养方 面都对学生有直接的影响。在作者研究的高中物理教材中,教师的演示实验就有102 个,演示实验是大量的,成为高中物理实验教学中的主要教学方式。

2. 边学边实验:又称随堂实验,是师生各用一套仪器,台上台下相呼应,分别动手做 实验,共同讨论得出结论的一种教学形式。这种形式对帮助学生明确做实验的一般过 程和基本要求,对实验技能的入门训练是特别有效的。边学边实验的程序一般是:先 把仪器发给学生,并介绍实验的目的、步骤、读数方法、注意事项。随后叫学生跟着 教师一步一步进行实验,并记录数据,分析结论。

3. 学生分组实验:要求学生在实验室独立完成。对培养学生的实验技能、实验修养和 科学态度等方面具有重要作用。教师应树立以学生为主的的思想,对学生进行一丝不 苟的严格的训练。学生实验可分为四类:

(1) 仪器使用性实验,这类使用基本仪器的实验,约占学生实验的四分之一,包括对 刻度尺、天平、电流表、电压表、滑动变阻器、秒表、游标卡尺、螺旋测微器等基本 仪器的使用。

(2) 验证性实验,这类实验是让学生通过动手实验来证明已学物理规律的正确性。目 的是要让学生理解所要验证的物理规律的内容及其成立的条件,要让学生善于区别理 论结果与实验结果,明确误差和错误的区别。例如,教材中的“验证机械能守恒定律”。

(3) 探究性实验,新的课程标准中明确了对学生探究能力的培养,在教材中也安排了 不少探究性实验。这类实验通常是在学习物理规律之前,模拟科学家发现真理的方式, 让学生自己动手,走学生实验的捷径,从中领会和掌握科学探究的一种方法。例如, 教材中的“探究加速度与力、质量的关系”、“探究产生感应电流的条件”等等。

(4) 应用性实验,这类实验一般有应用物理规律测定物理量。这类实验的特点,就是 实验前必须搞清楚实验原理,实验中要加强学生动手动脑、独立实验的综合性技能训 练,通过这类实验训练,使学生善于将理论应用到实际中去。例如,教材中的“测量 电路中的电流和电压”、“光控灯开关”等等。

4. 课外实验,是物理课堂教学的重要补充,也是课内实验的延伸。有两种基本形式: 一种是家庭小实验,学生按照确定的实验内容、要求和方法,利用自然环境或家用器 具进行安装配制,在课外时间独立完成的一种实验;另一种是充分发挥实验室仪器设 备的作用,利用课外时间开放实验室,学生在教师指导下进行实验。对于高中生可安 排一些课外实验,开放实验室让学生去做,用以解决学生遇到的疑难问题,培养学生 探求真理的科学精神。例如,在教材的课后安排了一些“做一做”实验,学生可根据 自己的时间安排和兴趣来进行课外实验。

5. 实验课题研究,物理实验的“课题研究”教学模式,是以鼓励学生提出问题为中心 的交互式教学体系。在每册教材的最后安排了课题研究的题目,供教师和学生参考, 选择适合自己的研究题目进行学习。例如,在必修1中的“电在我家中”,必修2 “潮汐现象”等等。

3・1・4高中物理实验技能要求

1. 高中物理课程标准三维目标中对实验技能的要求

物理实验是高中物理教学中的重要内容。共同必修模块中的物理实验,是《标准》 对高中学生最基本的实验要求。在必修和选修模块中,都程度不同地体现了对物理实 验的进一步要求。高中物理新课程标准的第二部分中课程具体目标分别在“知识与技 能”、“过程和方法”、“情感态度与价值观”列出了对高中生的物理实验技能要求。

(1) “知识与技能”方面对学生实验技能的要求有:

1) 具有初步的实验操作技能,会使用简单的实验仪器和测量工具,能测量一些基 本的物理量;2)会记录实验数据,知道简单的数据处理方法,会写简单的实验报告, 会用科学术语、简单图表等描述实验结果。

(2) “过程与方法”方面对学生实验技能的要求有:

1)经历观察物理现象的过程,能简单描述所观察物理现象的主要特征,有初步的 观察能力;2)通过参与科学探究活动,学习拟订简单的科学探究计划和实验方案;3) 能从物理现象和实验中归纳出简单的科学规律,有初步的分析概括能力。

(3) “情感态度与价值观”方面对学生实验技能的要求有:

1)具有对科学的求知欲,乐于参与观察、实验、制作、调查等科学实践活动;2) 在实验的过程中,有克服困难的信心和决心,有主动与他人合作的精神;3)养成

实事求是、尊重自然规律的科学态度。

可见,新课程标准对中学生物理实验能力的基本要求有八个指标:观察实验能力、 基本操作能力、信息处理能力、创新能力、投入的情感态度、意志毅力、合作能力、 自我认知能力。新课程标准对物理实验能力的基本要求无疑将对我们研究与培养学生 的实验技能提供了全新的视野和有益的启示。

2. 高中物理课程标准科学探究中物理实验技能要求

在高中物理课程各个模块中都安排了一些典型的科学探究性物理实验。高中物理 新课程标准明确规定了高中学生应该在科学探究性物理实验中所要达到的实验技能 要求(见表3-2 )o

表3-2高中生科学探究和物理实验技能要求

科学探究要素

对科学探究及物理实验能力的基本要求

提出问题

能发现与物理学有关的问题;从物理学的角度较明确地表述这 些问题;认识发现问题和提出问题的意义

猜想与假设

对解决问题的方式和问题的答案提出假设

对物理实验结果进行预测;认识猜想与假设的重要性

制定计划与设

计实验

知道实验目的和已有条件,制定实验方案

尝试选择实验方法及所需要的装置与器材

考虑实验的变量及其控制方法;认识制定计划的作用

进行实验与收

集证据

用多种方式收集数据

按说明书进行实验操作,会使用基本的实验仪器 如实记录实验数据,知道重复收集实验数据的意义 具有安全操作的意识;认识科学收集实验数据的重要性

分析与论证

对实验数据进行分析处理;尝试根据实验现象和数据得出结论 对实验结果进行解释和描述;认识在实验中进行分析论证是很 重要的

评估

尝试分析假设与实验结果间的差异

注意探究活动中未解决的矛盾,发现新的问题

吸取经验教训,改进探究方案;认识评估的意义

交流与合作

能写出实验探究报告;在合作中注意既坚持原则又尊重他人 有合作精神;认识交流与合作的重要性

 

作者由高中物理课程标准的三维目标和科学探究中对学生实验技能的要求,对学 生的实验技能做出了如下层次的划分:

(1) 养成良好的实验习惯,包括爱护仪器、遵守安全操作规则和尊重实验事实的习 惯等

(2) 能够掌握常用基本仪器的构造、原理和使用,能正确使用仪器进行观察、测量 和读数;

(3) 能够掌握中学有关实验的一般原理和实验方法;

(4) 会正确记录实验数据,并能进行运算和分析,以得出正确的结论;

(5) 了解误差概念,并学会初步的误差计算和分析;

(6) 会写一般的实验报告;

(7) 对实验的成败得失进行交流

(8) 对课题研究部分能进行独立的研究学习和实验

3.1.5高中物理实验考核方法

在现阶段的高中物理实验教学中,对高中物理实验的考核,主要体现在书面考核 的试卷中,凡能纳入书面考核中的内容,都尽量放入书面考试中去。书面考核内容主 要包括高中物理教材的学生实验和演示实验的部分知识,同时可能涉及到测量工具的 使用方法和读数等方面的知识。学生实验知识的考核内容包括:实验目的、原理、所 需的实验器材,实验的操作步骤,实验实物图的连接,实验注意点,数据处理和分析, 实验结论,实验思考题等。演示实验知识的考核内容包括:实验目的、实验器材名称 及使用方法,实验现象及注重问题,实验结论等。把实验知识同其它物理知识编成一 份考核内容比较系统的试卷,并在规定的时间内要求学生独立完成。书面考核结束后, 教师进行阅卷,根据试卷成绩老师对学生的实验能力给出分数。

高中物理实验的考核方法忽略了对学生操作技能的测试,只是通过书面的形式来 评定学生的实验水平是片面的。

3・2大学物理实验研究

3.2.1大学物理实验的教学目标

作为21世纪的理工科大学生,不仅要掌握比较深厚的基础理论和专业理论知识, 还应在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能等方面受到较系统的训练,加深对 物理学基本概念和基本规律的理解和掌握,培养良好的科学素质、创新精神和实践能 力。

物理实验课是学生必修的独立开设的一门基础实验课,是学生进入大学后接受系 统实验方法和实验技能训练的开端,是理科专业对学生进行科学实验训练的重要基础 课程。

1. 大学物理实验课的具体目标是:

1) 通过对实验现象的观察、分析,研究物理现象、验证物理规律和对物理量进 行测量,掌握常用基本物理实验仪器的原理和性能,学会正确使用、调节和读数,了 解一些物理量的测量方法。

2) 培养和提高学生的科学实验能力

1) 自行阅读实验教材或资料,做好实验前的准备;

2) 借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器;

3) 运用物理学理论对实验现象进行初步分析和判断;

4) 学会对实验进行误差分析和不确定度评定的基本方法,正确记录和处理实验数 据,绘制曲线,说明实验结果,撰写合格的实验报告;

5) 完成简单的设计性实验,为以后独立设计实验方案和解决新的实验课题创造条 件;

6) 提高进行科学实验工作的综合能力,包括实际动手能力、分析判断能力、独立 思考能力、革新创造能力、归纳总结能力、口头表达能力等。

(3) 培养和提高学生的科学实验素养,使学生具有理论联系实际和实事求是的科 学作风,严肃认真的工作态度,主动研究的探索精神和遵守纪律、爱护公共财物的优 良品德。

3.2.2大学物理实验的教学内容

本论文研究的大学物理实验教材共有5篇内容,第1篇为物理实验的基本知识、 2篇为力学和热学实验、第3篇电磁学实验、第4篇光学实验、第5篇综合设计实 验,共有实验64个。作者结合本论文研究内容一主要是研究高中与大学物理实验教 学衔接的问题,因此作者列出了苏州大学理工科学生力学和电磁学部分的预备实验和
基础实验(见表3-3)。

表3-3力学和电磁学部分的预备实验和基础实验

 

力学实验

电磁学实验

预 备 实 验

长度、时间、质量的测量

分压、限流电路的连接

单摆测重力加速度

模拟法测绘静电场

气垫实验验证牛顿第二定律

简单示波器的使用

气垫实验验证动量守恒定律

电表的改装

础 性 实 验

长度和密度的测量

模拟法测绘静电场

杨氏模量的测定

电子元件伏安特性的测量和修正

摆的研究

用直流电桥测量电阻

气垫实验

油滴实验一电子电荷量的测定

扭摆法测定物体的转动惯量

灵敏电流计的研究

弦振动的研究

电势差计及其使用

液体表面张力系数的测定

示波器

用落球法测液体的粘度系数

霍尔效应测感应强度

受迫振动的研究

交流电桥

弹簧阵子振动周期的研究

电介质介电常数的测量

3.2.3大学物理实验教学方式

 

作者研究的苏州大学理工科专业物理实验教学方式主要有:

1. 学生分组实验教学

物理实验作为一门独立的学科,有自身的研究对象、构成内容、研究方法、发展 历史,有它的学科基础,有与其它学科的关系,有区别与别的学科的自身特点和规律。

大学物理实验包含《力热实验》、《电磁学实验》、《光学实验》、《公共物理实验》 和《近代物理实验》等系列课程,其中《力热实验》、《电磁学实验》、《光学实验》和 《近代物理实验》等四门课程是对物理本科专业独立开设的主干课程,分三年教学, 贯穿于四年的本科教学过程。物理实验的教育对于培养高层次、高素质的创新人才和 其他管理人才都十分必要。大学生在自己动手实验的过程中,锻炼提高了自己的实验 能力,包括基本量具、仪器及工具的使用,按步骤完成操作,撰写实验报告;设计实 验记录的表格,分析物理实验现象和实验数据,运用误差理论分析物理实验;排除实 验故障;根据实验要求设计物理实验等能力。同时大学生还逐步掌握了如何用实验的 方法研究物理现象与规律,理解和掌握有关的课程内容和重要的物理概念,掌握基本 物理量的测量方法,掌握基本的实验技能。

学生分组实验是大学物理实验教学的主要形式,因为大学物理实验教学主要是培 养学生自己动手实验、自己设计实验和自己解决实验问题的能力。

2. 演示实验教学

演示实验是指为配合教学内容以教师(或教师与少数学生)为主要操作者进行表 演和操作示范的实验。它是物理实验教学中的一种广泛、常见的形式,演示实验的引 入使课堂多了一个信息源,它不仅通过其实验现象本身吸引学生的注意力,高效地向 学生传授知识,而且潜移默化地传递着科学的思维方法和理念;同时,演示实验的引 入也改变了课堂的空间结构,丰富了教师的肢体语言,活跃了课堂气氛,融洽了师生 关系,促进了教学活动的顺利开展。

物理演示实验按实验目的以及实验中对思维和技能要求的不同可分为验证性演 示实验(通过实验检验理论)、应用性演示实验(知识的应用、技能的训练)和探索性 演示实验(通过实验得出规律);按实验内容的侧重点不同,可分为展示物理现象的演 示实验、阐述物理概念的演示实验和揭示物理规律的演示实验等。

3. 开放式实验教学

物理实验是人们根据研究和学习的目的,利用物理仪器和设备,人为地控制或模 拟物理现象,排除各种偶然的、次要的因素的干扰,突出主要因素,在有利的条件下 重复地去研究物理现象及其规律的实践活动。|

开放式物理实验教学的关键词是“开放”。“开放”是解除禁锢、封锁、限制、禁 令之意。“开放式教学”是一种思想、一种理念,它是相对于传统的、单一的、封闭 的教学方式的弊端提出来的。在不排斥传统教学优点的基础上,以先进的教育理念和 实验教学观念为指导,采用先进的运行机制和管理方式,在教学中建立开放的系统,

1宋善炎.物理教学论[M].长沙:湖南师范大学出版社,2002.152.

根据学生的实际需要及兴趣特点设计和组织教学,达到传授知识、

培养能力、提高素质的多维目标,注重对学生探索精神、科学思维、创新能力的培养。

开放式物理实验教学不仅仅是实验室时间和空间上的开放,它涉及物理实验教学 的整个过程,是整个物理实验教学系统的改革。要求物理实验管理人员、教师、技术 人员以及学生的思想观念都需要很大的转变。

值得注意的是,在大学物理实验实验教学的过程中,学生分组实验是主要的教学 形式。

3.2.4大学物理实验的技能要求

大学物理实验的教学目标和任务可以通过不同的实验项目、实验内容和实验方法 等来实现,所以各高等院校在教学中更充分有了自主性,弘扬各校的教学特色,苏州 大学理工科专业学生所使用的物理实验教材就具有自己的教学特点。作者对实验教学 内容中必须涉及的领域和知识点作了系统的了解。从知识体系来看,大学物理实验课 程应包括普通物理实验和近代物理实验,即包括力学实验、热学实验、电(磁)学实验、 光学实验和近代物理实验。

1. 具体的实验技能要求包括以下几个方面:

(1) 掌握测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的基本能力

根据定义,误差是指测量值和真值之差,这通常是无法知道的;而不确定度是表 征被测量的真值在某个量值范围的一个评定,显然后者更能表示测量结果的性质,因 此用不确定度来评价测量质量,在国内外已经被普遍地采用.要求学生掌握测量误差 与不确定度的基本概念,能逐步学会用不确定度对直接测量和间接测量的结果进行评 估。在这里,不仅要求学生掌握传统常用的实验数据处理方法,还要求学生学会应用 计算机通用软件处理实验数据的基本方法。

2) 掌握基本物理量的测量方法

在大学物理实验中强调对长度、质量、时间、热量、温度、湿度、压强、压力、 电流、电压、电阻、磁感应强度、光强度、折射率、电子电荷、普朗克常量、里德堡 常量等常用物理量及物性参数的测量,并强调要注意加强数字化测量技术和计算技术 在物理实验教学中的应用。

(3) 了解常用的物理实验方法,并逐步学会使用

正确的科学思想及由此产生的科学方法是科学研究的灵魂。大学物理实验中包含 着极其丰富和精彩的物理思想及解决问题的途径与方法,这些思想和方法已经超过了 各个具体的实验而具有普遍的指导意义在培养学生的创新思维、设计能力和创新能力 中有重要的意义。

大学物理实验中列举了比较法、转换法、放大法、模拟法、补偿法、平衡法和干 涉、衍射法,以及在近代科学研究和工程技术中广泛应用的其他方法。这些实验方法 既是物理实验常用的基本方法,也是各学科科学实验中常用的基本方法。要求学生通 过物理实验课程系统了解并逐步掌握常用的物理实验方法,包括在在近代科学研究和 工程技术中不断产生和广泛应用的其他方法。

(4) 掌握实验室常用仪器的性能,并能够正确使用

实验仪器是实验设计思想、实验方法和实验技术的集成,是测量物理量、发现物 理规律和验证物理规律的必备工具,并且在各学科实验、现代科学研究和工程技术中 不断得到广泛的应用;随着现代科学技术的发展,以先进的科学思想、科学方法和科 学技术产生的设备和仪器不断涌现,并且在当代科学研究与工程技术中发挥着重要的 作用。因此,在力、热、电、光、近代物理实验领域的常规测量仪器的基础上,学校 也应引导学生掌握常规、通用仪器的性能,并能正确使用的前提下,根据条件在物理实 验课中逐步引进在当代科学研究与工程技术中广泛应用的现代物理技术。

(5) 掌握常用的实验操作技术

实验的操作技术是实验技能的重要组成部分,学生掌握常用实验操作技术的能力 也是学生实践能力的重要标志。大学物理实验列举了力学、热学、电学、光学、近代 物理实验中的常规操作技术,要求学生能够正确使用仪器,正确组建和调整实验系统, 能够对常见实验系统故障进行分析、判断和排除等。

2、实验能力培养基本要求

大学物理实验主要是培养学生独立实验的能力、分析与研究的能力、理论联系实 际的能力、创新能力,其具体内容如下:

(1)独立实验的能力一一能够通过阅读实验教材、查询有关资料和思考问题,掌握实 验原理及方法、做好实验前的准备;正确使用仪器及辅助设备、独立完成实验内容、 撰写合格的实验报告;培养学生独立实验的能力,逐步形成自主实验的基本能力。

2) 理论联系实际的能力一一能够在实验中发现问题、分析问题并学习解决问题的科 学方法,逐步提高学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力。

(3) 分析与研究的能力——能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知 识对实验结果进行分析、判断、归纳与综合。掌握通过实验进行物理现象和物理规律 研究的基本方法,具有初步的分析与研究的能力。

4) 创新能力一一能够完成符合规范要求的设计性、综合性内容的实验,进行初步的 具有研究性或创意性内容的实验,激发学生的学习主动性,逐步培养学生的创新能力。

3.2.5大学物理实验的考核办法

以苏州大学为例,来说明大学“物理实验”课程成绩评定及评分标准,如下:

1. 教师应认真批改实验报告,批改时须指明具体错误,根据需要写出简短评语,并 在每份实验报告首页的成绩栏中给出成绩(百分制),最后签上汉语全名和日期。

2. 每个实验预习、操作成绩采用等级记分制(A、B. C、D、E)o等级记分制与相应 的九档、五级、百分制的关系列表如下(供参考):

表3-4大学物理实验考核表

九档分制

优+

优-

良+

中+

及格

不及格

五级

及格

不及格

百分制

100-98

97-90

89-85

84-80

79-75

74-70

69-65

64-60

59-0

等级

A+

A

 

B+

B

c+

C

D

E

3. 对预习、操作、实验报告进行综合评定后,给出每个实验的总成绩(采用百分制, 预习占20%;操作占40%;实验报告占40%);符合要求(即认真预习并做好预习报告、 操作正常、实验报告规范)记80〜84,操作或报告分析讨论优异者,教师可酌情适当 加分,但需从严掌握。每次实验有两个实验项目,必须分别给分,每个实验的成绩登 记在成绩考核表上。

4. 学期总成绩采用百分制,由平时成绩(占70%)、实验笔试或操作考试成绩(占 30%)共同构成。总成绩不及格者应重修“普通物理实验”,缺考者若系缓考的学生, 随下一学期课程考试补考,然后决定成绩,否则考试成绩按0分计。

5. 成绩评定有关规定:

① 学生在实验前必须认真预习,按要求格式写好预习报告,否则不准做实验。预习 马虎,无原始数据表格等应酌情降档。

② 实验不操作仅记录数据者,损坏仪器者(除照章赔偿外)均应降级。操作能 力

差和操作时不善于分析判断者应降档。

③ 实验报告应按实验室要求格式书写,存在以下问题时,必须扣分:有效数字 错 误、计算错误、不能正确表达实验结果、不进行小结、讨论太简单、不列数据表格、 作图不符合要求等,一般每项降一档,迭加累计。

④ 凡抄袭报告者,抄袭及被抄袭者实验成绩均为0分。不符合要求的实验报告一 律退回订正或重做,补交后成绩降一级,不补交者成绩以0分计。

⑤ 实验报告无故迟交,成绩降一档(在相应备注中注明)。

⑥ 凡具有医生出具的病假条或相应学院院长签名的事假条者,所缺实验由教师另行 安排补做,补做后给分。无故缺席者,该实验以0分计,不予补做。

3.3高中物理实验和大学物理实验的比较

高中物理实验是贯穿在教材之中的,而大学物理实验是学生必修的独立开设的一 门基础实验课,是学生进入大学后接收系统实验方法和实验技能训练的开端,是对学 生进行科学训练的重要基础课程。

3.3.1实验教学目标的比较

在新的课程标准中,高中物理实验教学目标是贯穿在三维教学目标中的,所以作 者在研究高中物理实验教学目标时,也分别从知识与技能、过程和方法、情感态度价 值观三部分加以阐述的。与大学物理实验教学目标相比较,高中物理实验教学目标更 注重基础性;大学物理实验更强调的是学生的自主性研究,更着重于培养学生的分析 与研究能力、理论联系实际的能力以及创新能力,所以说咼中物理实验是完成大学物 理实验教学目标的基础。下面以实例来说明:

1)在高中物理实验中有“探究加速度与力、质量的关系”,这个实验的教学目 标是:要求学生认真看书,明确用比较的方法测量加速度;探究加速度与力、质量的 关系;作出Q-F、Q-丄的图像。通过这个实验学生对加速度与力、质量的关系有了 m

一定的掌握,进而掌握牛顿第二定律。

在大学物理实验中有这样的实验“验证牛顿第二定律”,这个实验的而教学目标 是:掌握气垫导轨的调节和操作方法;在气轨上测定滑块的速度和加速度,验证牛顿 第二定律;学会使用毫秒计。

比较这两个实验的教学目标可以发现:在大学物理实验中所使用的仪器改变,但 是基本的理论方法是不变的,还是以高中所掌握的实验方法为基础;同时大学物理实 验更强调了学生自身的动手能力,要求学生自己对气垫导轨进行调节和操作;在高中 的实验参考资料中对数字计时器做了详细的介绍,学生也有一定的了解,所以学生对 于毫秒计也已有所了解。

(2)在学习“液体的表面张力”时,高中阶段有演示实验,其教学目标是:让 学生能直观感受表面张力的存在;只要求学生知道表面张力是表面层分子间的分子力 为引力。

在大学物理实验“液体表面张力系数的测定(焦利称法)”的教学目标是:掌握 用焦利称测量微小力的原理和方法;了解液体表面的性质,测定液体表面的张力系数。

比较两阶段的教学目标可以发现,高中物理实验对液体表面张力的研究,只是处 在一个初步认识的层次,对其形成的原因也没做进一步的解释;而在大学阶段不仅要 求学生对液体表面的性质做出理论解释,还要求学生测定液体表面张力系数。高中物 理实验是大学物理实验的基础,大学物理实验是高中物理实验的升华。

可见,完成高中实验教学的目标为大学物理实验的学习做了铺垫,可以让学生更 好的适应大学物理实验的学习,完成大学物理实验教学的目标。

3.3.2实验教学内容的比较

首先,作者总结了人民教育版高中教材中的所有实验,同时结合苏州大学理工科 学专业学生所使用的物理实验教材列出的实验,总结了大学生在低年级所要学习和掌 握的实验,两者进行了对比。中学物理实验的项目个数、实验内容和课时数相对于大 学物理实验的是较少的,并且在理论知识之后。每个实验项目一般涉及到的知识点不 多,用到的数学知识也较为基础,总体来说中学物理实验与大学物理实验相比难度较 小。而大学物理实验项目个数、实验内容及课时数较多,具有知识难度大、跳跃性大、 综合性强,并且是一门独立开设的课程。实验内容覆盖面广,甚至有的实验同时涵盖 了力学、热学、电磁学、光学等物理学中多个部分,在深度和广度上都有加深和拓展, 并且与高等数学知识的结合比较紧密,实验类型的差别也很大,中学物理实验多是基 本仪器的了解、使用和验证性实验,而大学物理实验的类型多样,有基础性实验、综 合性实验、设计性实验和研究性实验等。

在中学物理实验中,有“描绘两点状电极形成静电场的等势线”实验,大学物理 实验中有“用模拟法测绘静电场”的实验内容;中学有对“金属电阻特性的研究”, 大学物理实验有对“热敏电阻特性的研究”;中学物理有“测绘小灯泡的伏安特性曲 线”,大学物理实验则有“电子元器件伏安特性的测量”;中学有对偏振光知识的讲解, 大学有偏振现象的观察和分析;中学有对出现在“肥皂液薄膜上干涉条纹的观察”, 在大学物理实验中有“牛顿环干涉现象的研究和测量”;中学课本介绍了光纤技术并 有全息照相的观察,大学物理实验中有“全息照相的实验”;中学物理实验有对液体 表面张力的观察,如“观察肥皂膜”,而大学物理实验则有“液体表面张力系数的测 定实验”,类似情况不胜枚举。可以看出高中物理实验与大学物理实验有着密不可分 的联系。

3.3.3实验教学方式的比较

中学物理实验就是学生模仿教师的演示或照着黑板的步骤按部就班地进行操作, 操作结束后,教师提出有关实验结果性问题让学生思考。而大学物理实验教师一般不 会讲解太多,学生要学会怎样提出问题、分析问题和解决问题。课后要认真完成实验 报告,实验报告部分的思考题和讨论分析要求学生利用图书馆、网络、实验室等多渠 道查阅参考资料才能完成。在这种富有研究性、探索性的大学物理实验学习过程中, 不仅需要学生有学习的积极性和主动性,而且还要有创造性。

3.3.4实验技能要求的比较

大学和中学毕竟是两个不同的学习阶段,其教学的侧重点各不相同。作者通过比 较两阶段的实验技能要求可发现:中学阶段强调的是掌握一些基本的实验知识、实验 方法和实验技能,熟悉基本实验仪器的使用,使学生通过实验更深刻地理解物理规律 和概念。而在大学阶段,除上述要求以外,着重要求训练学生的动手、动脑能力,培 养学生分析问题、解决问题的能力;要求学生以研究者的身份去做实验;对学生创新 能力的培养也有要求。由此看来,大学物理实验教学是在中学实验教学的基础上,提 出了更高的要求。

1、 基本仪器的使用要求比较

高中阶段要求学生能够掌握常用基本仪器的构造、原理和使用,能正确使用仪器 进行观察、测量和读数;在大学阶段除了要求学生掌握常用仪器的性能,正确使用仪 器外,还强调学生应该学会逐步引进在当代科学研究与工程技术中广泛应用的现代物 理技术。可见,大学阶段对学生使用基本仪器提出了更高的要求,并且强调了学生联 系实际的能力。

2、 数据处理要求的比较

高中物理实验要求学生学会正确记录实验数据,并能进行运算和分析,以得出正 确的结论,了解误差概念,并学会初步的误差计算和分析,这是对高中学生在处理数 据方面做出的基本要求;而在大学阶段,不仅要求学生掌握传统常用的实验数据处理 方法,还要求学生学会应用计算机通用软件处理实验数据的基本方法,要求学生学会 用不确定度对直接测量和间接测量的结果进行评估。可见,只有学生在掌握高中物理 实验数据处理方法之后,才能更好更快的进入大学物理实验的学习。

3、 实验操作能力比较

在高中阶段的物理实验中,大多数学生是在按照课本中制定的方法或老师操作的 步骤来进行实验的,对自行设计实验的实践不多;在大学阶段,要求学生能够通过阅 读实验教材、查询有关资料和思考问题,掌握实验原理及方法、做好实验前的准备; 正确使用仪器及辅助设备、独立完成实验内容、撰写合格的实验报告,要求学生能独 立完成实验,逐步形成自主实验的基本能力,能够完成符合规范要求的设计性、综合 性内容的实验,进行初步的具有研究性或创意性内容的实验。可见,在大学物理实验 中对学生的实验能力提出了更高的要求,对学生的自主实验能力、创新能力也提出了 更高的要求。

以上作者只是对实验技能的三个方面做了比较研究,但是通过这三方面的比较研 究可以看出高中物理实验是大学物理实验学习的基础,只有在高中物理实验完成较好 的前提下,大学物理实验才能顺利有效的开展,学生的实验能力才能更好的得到发展。

3.3.5实验考核方法的比较

在以上分别对高中和大学物理实验考核方法的研究中,可发现高中物理实验的考 核方法还没有形成自己的考核体系,考核方法比较单一、片面,不能很好的、公平的 来反映学生的实验能力;通过作者对大学“物理实验”课程成绩评定及评分标准的研 究,可以发现大学物理实验的考核方法相对于高中阶段的实验考核方法是较为完整、 系统的,可以从不同方面来反映学生的实验水平,对学生的实验水平得到相对公平的 评定,但是它也存在一些不足,例如在评价学生预习情况时,很难界定学生是否很好 的进行了实验预习。

通过以上对高中和大学物理实验教学的对比研究可以得出:大学物理实验的完成 是以高中物理实验的掌握为基础的。大学物理实验的教学目标、教学内容、教学方式、 实验技能的要求以及考核方式,对大学生提出了更高的要求。


第四章 高中物理实验教学现状的调查研究

4.1高中物理实验教学现状调查

4・1・1高中物理实验教学现状的调查(教师问卷)

4.1.1.1调查目的及意义

通过对中学物理教师的调查了解中学物理实验教学的现状。从学校实验室的配备 情况方面来获得学校对物理实验教学是否重视;从教师在物理实验教学时所采取的方 式来掌握物理教师对实验的态度、在物理实验教学上的不足及所面临的困难,同时还 可以了解物理教师自身的实验素养(自制实验教具、开展课外实验)如何、教师是否 考虑了学生今后的发展;并以具体实验为例来了解物理教师是否具有中学物理实验与 大学物理实验相衔接的意识。此调查将为本论文能提出有价值的教学建议提供参考。 4.1.1.2调查对象

本调查所选的研究对象来自苏南地区星级学校的有经验的部分中学物理教师,他 们对中学物理实验教学的现状有比较好的认识和了解。

4.1.1.3调查问卷编制及施测

问卷的编制:

结合调查的目的,本人在对中学物理实验进行系统分析,走访经验丰富的教师了 解在物理实验教学上的困难及中学生的物理实验能力如何,并研究物理教学期刊中的 相关教学资源,初步了解目前中学物理实验教学的现状的基础上编制的问卷。问卷包 括教师对实验的态度、教师自身的实验素养、学生实验能力等方面。在问卷的最后一 部分本人列出了高中物理实验的大部分实验和综合设计性实验课题研究,来了解物理 实验的开展情况。初试试卷经有经验老师审阅后,根据他们的反馈意见对问卷进行了 修改,最终形成了此问卷。

此问卷的双向细目表(见表4-1):

表4-1问卷调查双向细目对照表

学校实验室概况

学校所属地

1

实验室配备情况

45

实验教学课时

6

实验材料的准备

789

实验教学方面

课外实验

1011

自制实验

17

课本中的实验及对学生

要求

121315161819

212224

实验改进方法

142526

课题研究(实验)

2731

教师对实验的态度

23

基本仪器的使用(学生)

23

与大学物理实验的联系

202829

高中部分物理实验考查

30

问卷的施测:

2009年7月份进行了问卷调查,发放试卷50份,收回有效问卷40份。

4.1.1.4调查结果

下面是教师调查问卷的调查结果统计表,其中第23题(中学生基本实验仪器的使 用情况)、第30题(高中部分物理实验调查)、第31题(课题研究(实验))单独列 出表格。

1.物理教师实验教学调查问卷结果统计表(见表4-2):

表4-2中学物理教师实验教学调查结果统计表(40人)

选项

题号

A

B

C

D

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

1

87. 5%

35

12. 5%

5

 

 

 

 

2

95%

38

5%

2

0%

0

 

 

3

30%

12

17. 5%

7

47. 5%

19

5%

2

4

0%

0

2. 5%

1

67. 5%

37

30%

12


5

2. 5%

1

5%

2

67. 5%

27

25%

10

6

12. 5%

5

17. 5%

7

52. 5%

21

17. 5%

7

7

47. 5%

19

52. 5%

21

 

 

 

 

8

10%

4

90%

36

 

 

 

 

9

0%

0

5%

2

85%

34

10%

4

10

15%

6

62. 5%

25

20%

8

2. 5%

1

11

5%

2

60%

24

25%

10

10%

4

12

7. 5%

3

47. 5%

19

45%

18

 

 

13

25%

10

75%

30

0%

0

 

 

14

15%

6

60%

24

22. 5%

9

2. 5%

1

15

0%

0

52. 5%

21

42. 5%

17

5%

2

16

20%

8

65%

26

15%

6

0%

0

17

12. 5%

5

72. 5%

29

15%

6

 

 

18

22. 5%

9

37. 5%

15

27. 5%

11

12, 5%

5

19

40%

16

60%

24

0%

0

 

 

20

10%

4

52. 5%

21

37. 5%

15

 

 

21

0%

0

22. 5%

9

75%

30

2. 5%

1

22

2. 5%

1

22. 5%

9

75%

30

0%

0

24

2. 5%

1

32. 5%

13

65%

26

 

 

25

15%

6

55%

22

30%

12

 

 

26

12. 5%

5

70%

28

17. 5%

7

 

 

27

17. 5%

7

57. 5%

23

25%

10

0%

0

28

32. 5%

13

52. 5%

21

15%

6

 

 

29

20%

8

60%

24

20%

8

 

 

 

2.物理教材中课题研究(实验)调查结果统计表(见表4-3):

表4-3中学物理教师对课题研究(实验)处理形式调查结果统计表

课题研究

实验名称

没做

电在我家中

20%

80%

社会生活中的电磁波

12. 5%

87. 5%

家庭中的热机

5%

95%

太阳能综合利用的研究

5%

95%

研究遥控器

0%

100%

自行车中的物理知识

35%

65%

数码相机的使用

20%

80%

霍尔效应

10%

90%

怎样把交流变成直流

7. 5%

92. 5%

研究建筑石材的放射性

7. 5%

92. 5%

 

3. 中学生对基本仪器掌握情况调查结果统计表(见表4-4):

表4-4中学生对基本实验仪器掌握情况调查结果统计表

选项

A

B

C

刻度尺

87. 5%

12. 5%

0%

游标卡尺

20%

12. 5%

67. 5%

千分尺

15%

17. 5%

67. 5%

电磁打点计时器

45%

45%

10%

天平

77. 5%

17. 5%

5%

弹簧秤

80%

20%

0%

电流表

67. 5%

32. 5%

0%

电压表

65%

35%

0%

示波器

0%

12. 5%

87. 5%

电阻箱

67. 5%

30%

2. 5%

滑动变阻器

27. 5%

62. 5%

10%

万用表

2. 5%

40%

57. 5%

双缝干涉仪

0%

10%

90%

 

4. 物理教师对教材中的实验采取的实验教学方式调查结果统计表(见表4-5):

表4-5中学教师对高中部分实验所采取的实验形式调查结果统计表

验形式(比例)

实验乔

没做

演示实 验

课堂探究实 验(边学边实 验)

课外实 验

学生 分组 实验

观察物体下落情况

2. 5%

67. 5%

30%

0%

0%

观察桌面微小形变

12. 5%

72. 5%

12. 5%

0%

2. 5%

观察物体在不动和运动时的拉力变化情况

20%

40%

27. 5%

5%

7. 5%

钢球在磁铁吸引下怎样运动

20%

55%

17. 5%

5%

2. 5%

感应起电

7. 5%

77. 5%

7. 5%

0%

7. 5%

电场线模拟

17. 5%

65%

5%

2. 5%

10%

研究导体通电时的发热规律

52. 5%

35%

10%

0%

2. 5%

观察直线电流磁感线的形状

27. 5%

67. 5%

5%

0%

0%

影响安培力大小的因素

17. 5%

60%

20%

0%

2. 5%


电子束在磁场中的偏转

5%

90%

5%

0%

0%

观察交流的波形

15%

67. 5%

2. 5%

0%

15%

变压器的作用

25%

52. 5%

17. 5%

0%

5%

开关闭合、断开时的自感现象

2. 5%

87. 5%

10%

0%

0%

用示波器观察调幅波

47. 5%

45%

2. 5%

0%

5%

观察石蜡在云母片、玻璃上融化时所形成 的形状

57. 5%

37. 5%

0%

2. 5%

2. 5%

观察在玻璃罩内的气球在抽去罩内气体时 的变化

82. 5%

15%

0%

2. 5%

0%

模拟气体压强

82. 5%

17. 5%

0%

0%

0%

温差电现象

87. 5%

12. 5%

0%

0%

0%

电荷之间的相互作用

32. 5%

62. 5%

5%

0%

0%

测量太阳电池的内阻

75%

20%

2. 5%

2. 5%

0%

电容器充放电

35%

55%

10%

0%

0%

磁场对通电导线的作用

7. 5%

80%

12. 5%

0%

0%

两条通电导线之间的作用

27. 5%

67. 5%

5%

0%

0%

模拟条形磁体的磁感线

17. 5%

70%

12. 5%

0%

0%

研究感应电动势的大小与哪些因素有关

30%

52. 5%

15%

0%

2. 5%

电容器对交变电流的作用

37. 5%

50%

12. 5%

0%

0%

整流前后的电压波形

70%

25%

5%

0%

0%

观察全反射现象

5%

67. 5%

27. 5%

0%

0%

水波的衍射、干涉

17. 5%

70%

12. 5%

0%

0%

光的干涉

15%

57. 5%

7. 5%

5%

15%

单缝衍射花样

20%

67. 5%

7. 5%

2. 5%

2. 5%

用计数器测放射性

82. 5%

17. 5%

0%

0%

0%

静电屏蔽

25%

72. 5%

2. 5%

0%

0%

研究影响平行板电容器电容大小的因素

42. 5%

50%

7. 5%

0%

0%

测量导体电流和电压

32. 5%

25%

20%

2. 5%

20%

研究路端电压

17. 5%

47. 5%

12. 5%

2. 5%

20%

晶体二极管“或”门电路

67. 5%

25%

5%

0%

2. 5%


用计算机观察声音的波形

77. 5%

20%

0%

2. 5%

0%

沿绳传播的波

22. 5%

70%

7. 5%

0%

0%

波的叠加

35%

55%

10%

0%

0%

蜂鸣器音调的变化

80%

20%

0%

0%

0%

用白光做双缝干涉实验

17. 5%

47. 5%

2. 5%

5%

27. 5%

观察全息照片

90%

10%

0%

0%

0%

观察光电效应

55%

40%

5%

0%

0%

用打点计时器测速度

5%

12. 5%

12. 5%

0%

70%

探究小车速度随时间变化的规律

2. 5%

10%

22. 5%

0%

65%

测量重物下落的加速度

5%

7. 5%

20%

0%

67. 5%

探究加速度与力、质量的关系

2. 5%

17. 5%

20%

0%

60%

验证机械能守恒定律

2. 5%

10%

12. 5%

0%

75%

探究平抛运动在竖直方向和水平方向的特 点

2. 5%

30%

30%

0%

37. 5%

探究产生感应电流的条件

10%

47. 5%

30%

0%

12. 5%

探究变压器两个线圈的电压关系

35%

50%

15%

0%

0%

用油膜法估测分子的大小

40%

12. 5%

2. 5%

5%

40%

观察肥皂膜上棉线圈的变化

55%

37. 5%

2. 5%

2. 5%

2. 5%

测量电路中的电压和电流

20%

27. 5%

7. 5%

2. 5%

42. 5%

用多用电表测内阻

7. 5%

20%

7. 5%

2. 5%

62. 5%

研究安培力的方向

32. 5%

50%

17. 5%

0%

0%

用霍尔元件测量磁感应强度

77. 5%

12. 5%

5%

0%

5%

验证电磁感应现象实验

27. 5%

40%

12. 5%

2. 5%

17. 5%

探究变压器的电压跟匝数的关系

37. 5%

42. 5%

15%

0%

5%

研究力矩平衡的条件

77. 5%

17. 5%

2. 5%

0%

2. 5%

研究压力与活塞横截面积的关系

85%

10%

0%

0%

5%

测量玻璃的折射率

12. 5%

20%

2. 5%

0%

65%

探究凸透镜成像规律

70%

12. 5%

0%

2. 5%

15%


光偏振的实验研究

42. 5%

42. 5%

10%

2. 5%

2. 5%

静电感应

30%

60%

10%

0%

0%

测绘小灯泡的伏安特性曲线

2. 5%

7. 5%

7. 5%

0%

82. 5%

探究导体电阻与其影响因素的定量关系

15%

12. 5%

25%

0%

47. 5%

测定电池的电动势和内阻

2. 5%

7. 5%

12. 5%

0%

77. 5%

研究单摆周期与摆长的关系

10%

12. 5%

25%

0%

52. 5%

用双缝干涉测量光的波长

22. 5%

35%

2. 5%

5%

35%

借助传感器用计算机测速度

87. 5%

7. 5%

0%

2. 5%

2. 5%

用悬挂法测重心

35%

40%

5%

10%

10%

地电流实验

97. 5%

2. 5%

0%

0%

0%

制作简易的无线话筒

97. 5%

2. 5%

0%

0%

0%

用光敏电阻判别光照的强弱

57. 5%

22. 5%

15%

0%

5%

自制不倒翁

95%

2. 5%

0%

2. 5%

0%

设法用激光笔比较水和油的折射率

92. 5%

5%

0%

2. 5%

0%

透过单缝观察灯丝,有何现象

50%

10%

15%

7. 5%

17. 5%

用传感器观察电容的充放电

72. 5%

22. 5%

5%

0%

0%

验证环形电流的磁场

67. 5%

30%

2. 5%

0%

0%

摇绳能产生电吗?

82. 5%

7. 5%

0%

10%

0%

操场上声音的干涉

90%

0%

2. 5%

7. 5%

0%

用羽毛做光栅衍射实验

65%

17. 5%

2. 5%

12. 5%

2. 5%

捕捉电磁波

80%

12. 5%

2. 5%

5%

0%

 

4・1・2高中物理实验教学现状的调查(学生问卷)

4.1.2.1调查的目的和意义

通过对中学生的调查了解中学生的实验学习情况。一方面从中学生的角度了解学 校的实验办学情况、了解中学物理教师的实验教学情况;另一方面就是对中学生的实 验能力的全面调查,按照新的课程标准规定高中生在物理实验中要达到的要求,分别 从学生的动手观察能力、分析论证能力、总结能力、编写实验报告的能力、交流与合 作能力、创新能力这六个方面来设计问卷,掌握学生的实验能力。通过此问卷的调查, 掌握中学生在实验方面的不足与困难,为本论文教学建议的提出提供了宝贵的参考资 料。

4.1.2.2调查对象

本问卷的调查对象选择的是刚进入大学的新生,由于刚入校的大学新生还没有经 过大学课程的系统学习,他们的知识储备和实验水平还处在高中时的水平。因此,对 他们进行调查研究可了解高中的实验教学现状。

4.1.2.3调查问卷的编制及施测

问卷的编制:

结合本次调查的目的,作者研究了中学物理实验,并探访了经验丰富的中学物理 教师,来了解中学生的实验能力的现状,作者还参考了相关的期刊资源,了解中学物 理实验。此问卷的调查内容涉及到了学校和教师对实验的态度及做法、实验教学目标、 实验内容、实验教学方法、实验技能、实验考核方法等方面。初试试卷经本专业老师 审阅后,作者根据老师们的反馈意见对问卷进行了修改,最终形成了此问卷。 此问卷的双向细目表(见表4-6):

表4-6问卷调查双向细目对照表

调查内容

题号

(1)学校实验室 情况

①学校所处环境

12

②学校对实验的准备情况

3-8

③学校对实验的态度

16

2)物理教师所 采取的教学形式 及自身素质

②教师创新意识

111441

③教师对实验的态度

15

实验 学习 现状 调查

实验方法考查

91013

实验教学内容考查

37—4042

实验教学目 标、技能考查

1)心智技能

17—2632-34

2)操作技能

1227 — 3135

36434546

实验考核方法考

实验课程的评价形式

44

实验课程的评价标准

47

 

问卷的施测:

2009年10月对苏州大学物理科学与技术学院一年级的学生进行了问卷调查,发
放问卷240份,收回有效问卷200份。

4.1.2.4调查结果

对于中学生的物理实验现状问卷调查结果,作者从以下几方面进行了结果统计:

1. 中学实验室配备情况调查结果统计表(见表4-7):

表4-7学校实验室情况的调查结果统计表

\选项 题号\

A

B

C

D

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

1

28

14%

172

86%

 

 

 

 

3

5

2. 5%

28

14%

125

62. 5%

42

21%

4

8

4%

44

22%

119

59. 5%

29

14. 5%

5

28

14%

83

41. 5%

74

37%

15

7. 5%

6

125

62. 5%

75

37. 5%

 

 

 

 

7

60

30%

140

70%

 

 

 

 

8

12

8. 6%

17

12. 1%

87

62. 1%%

24

17. 2%

16

16

8%

73

36. 5%

87

43. 5%

24

12%

 

2. 实验教学方式调查结果统计表(见表4-8):

表4-8物理教师的实验教学现状调查结果统计表

飞项 题X

A

B

C

D

E

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

9

80

40%

107

53. 5%

10

5%

3

1. 5%

 

 

10

8

4%

27

13. 5%

68

34%

87

43. 5%

10

5%

11

70

35%

83

41. 5%

40

20%

7

3.5%

 

 

13

12

6%

58

29%

71

35. 5%

59

29. 5%

 

 

14

106

53%

94

47%

 

 

 

 

 

 

15

66

33%

100

50%

34

17%

 

 

 

 

41

33

16. 5%

92

46%

43

21. 5%

32

16%

 

 


3. 中学生进行物理实验现状调查结果统计表(见表4-9):

表4-9中学生物理实验现状调查结果统计表

题号

卷项

A

B

C

D

E

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

实验 态度

17

11

5. 5%

16

8%

132

66%

41

20. 5%

 

 

学生

12

16

8%

58

29%

57

28. 5%

47

23. 5%

22

11%

分组

19

162

81%

29

14. 5%

8

4%

1

0. 5%

 

 

实验

30

123

61. 5%

77

38. 5%

 

 

 

 

 

 

实施

31

174

87%

26

13%

 

 

 

 

 

 

实验

18

16

8%

47

23. 5%

73

36. 5%

50

25%

14

7%

报告

24

55

27. 5%

128

64%

13

6. 5%

3

1. 5%

1

0. 5%

完成

25

22

11%

104

52%

62

31%

11

5. 5%

1

0. 5%

情况

26

21

10. 5%

116

58%

42

21%

2

1%

19

9. 5%

故障

20

46

23%

98

49%

37

18. 5%

19

9. 5%

 

 

排除

21

33

16. 5%

31

15. 5%

123

61. 5%

13

6. 5%

 

 

 

22

17

8. 5%

97

48. 5%

86

43%

 

 

 

 

分析

23

40

20%

104

52%

52

26%

4

2%

 

 

总结

28

170

85%

30

15%

 

 

 

 

 

 

能力

29

79

39. 5%

12

6%

54

27%

55

27. 5%

 

 

交流

能力

32

120

60%

80

40%

 

 

 

 

 

 

 

33

43

21. 5%

97

48. 5%

60

30%

 

 

 

 

34

15

7. 5%

93

46. 5%

92

46%

 

 

 

 

35

132

66%

68

34%

 

 

 

 

 

 

36

147

73. 5%

53

26. 5%

 

 

 

 

 

 

43

30

15%

85

42. 5%

38

19%

47

23. 5%

 

 

 

45

15

7. 5%

86

43%

80

40%

19

9. 5%

 

 


 

46

34

17%

166

83%

 

 

 

 

 

 

实验

评价

44

28

14%

58

29%

59

29. 5%

55

27. 5%

 

 

47

63

31. 5%

137

68. 5%

 

 

 

 

 

 

实 验 内 容

37

144

72%

41

20. 5%

15

7. 5%

 

 

 

 

38

144

72%

56

28%

 

 

 

 

 

 

39

80

40%

58

29%

62

31%

 

 

 

 

40

126

63%

63

31. 5%

11

5. 5%

 

 

 

 

 

4. 中学生对基本仪器掌握情况的调查结果统计表(见表4-10):

表4-10中学生对基本实验仪器使用情况调查结果统计表

实验仪器

A

B

C

刻度尺

100%

0%

0%

游标卡尺

76. 5%

23%

0. 5%

千分尺

51%

28%

21%

电磁打点计时器

77%

20%

3%

天平

96%

3%

1%

弹簧秤

97. 5%

2. 5%

0%

电流表

92. 5%

7. 5%

0%

电压表

92. 5%

7. 5%

0%

示波器

2%

14%

84%

电阻箱

68%

28%

4%

滑动变阻器

91%

9%

0%

多用电表

20%

68%

12%

双缝干涉仪

2%

38%

60%

 

4.2高中物理实验教学现状调查结果分析

对于教师问卷和中学生问卷的调查结果,作者从以下几方面进行了总结分析:

1. 中学物理实验室建设还不充分

1)实验室的面积不是非常的充分,并且城乡差距较大。从统计的结果(见表 4-2和表4-7)中可以看出有60%以上的老师和学生都反映中学的物理实验室面积是 不充分的。

(2) 实验室器材准备不充分,一些实验无法进行。统计结果显示有60%以上的老 师和学生认为实验室的器材不能满足中学物理实验的需求。

(3) 实验的教学课时不足。仅有17. 5%的教师认为学校安排的课时可以完成全部 的实验,实验教学可以很好的进行;只有7. 5%的学校安排的实验教学课时能完成全 部实验。可见,中学的物理实验教学课时的安排是非常不充分的。

(4) 学校对物理实验教材和材料的准备基本充足。在教师问卷调查结果中,有 52. 5%的教师所在的学校有自己专门的实验教材;在学生问卷调查结果中,有62. 5% 的学生所在学校有自己的实验教材,并且有70%的学生认为学校准备的实验资料也是 很充分的。通过两份问卷的调查可以看出,学校在准备实验方面做得还是较好的。

2. 物理教师和学生对实验的态度不积极

从教师自身的角度考查,有95%的教师认为物理实验在物理教学中的地位很重 要,认为开展物理课是为了培养学生动手动脑习惯,提高解决物理问题的能力,帮助 学生更好的理解知识,激发学生学习物理的兴趣。但是从学生的角度来考查,有33% 的学生认为教师对实验没有足够的重视,只是为高考做准备。

学生对待实验的态度也是参差不齐的,有13. 5%的学生对实验是不认真的,觉得 实验可有可无;有66%的学生对实验的态度是一般,只是按照老师的要求来完成实验, 不会主动去思考实验、做实验;只有12%的学生对待实验的态度是认真的,并且能很 好的完成实验及做一些课外实验。

从以上数据可以看出,教师虽对实验较为重视,但是采取的方式有所欠缺,致使 大部分学生对实验的态度一般,不能很好发挥实验的作用。

3. 物理实验教学方式比较单一

(1) 从教师角度考查得出,仅有2. 5%的教师会经常给学生做课外实验;仅有10% 的教师会经常的利用身边的器材来进行实验教学;对于物理教材中的“做一做”实验, 仅有5%教师会经常做;仅有15%的教师经常会自制实验教具来开展实验教学;仅有 2. 5%的教师会有较多机会让学生进行探究实验,以便培养学生的探究能力。

对教材中的课题研究(实验)部分,教师开课率也是比较低的(见表4-3),结果 显示,有80%以上的教师对于课本中的课题研究部分都是没有做得,即使小部分做得 教师,他们所采取的形式也是非常简单的,没有按照课题研究的标准来进行,有教师 在问卷的后面写出的课题研究方式:“理论分析、总结归纳、学生研究性学习”,“小 组讨论交流,但未整理成稿”。

对于教材中的实验作者还进行了部分实验的调查(见表4-5),结果显示,教师所 采取的实验教学方式主要还是演示实验,对于一些基本学生实验(例如探究加速度与 力、质量的关系、验证机械能守恒、用多用电表测电阻等)教师主要还是采取了以学 生分组实验的形式,对于探究实验方式教师采取的较少,还有大多数实验教师是没有 进行的。

(2) 从学生的角度考查得出,有80%的学生认为教师所采取的实验教学方式过于 单一,主要采用演示实验的教学方式,并且学生认为教师的创新意识不够。

从以上的调查结果分析中可以得出,物理教师还没能学会观察和利用自身周围的 资源来开展实验,实验教学方式比较单一,自身科研素质还有所欠缺。

4. 实验教学目标和内容的确定不明确

调查发现,学生在做实验的时候“功利心”很强,因为学生发现考试的时候很少 考实验目的,通过长期的“经验积累”学生做实验的目的渐变为:尽快得到数据,把 实验赶快做完。甚至有些同学,不惜篡改数据,以期拟合出要求的近似结论.

有的老师有时会为了 “顺利”地完成实验的目的,而帮助学生按照标准步骤迅 速完成实验,或在“实验课之前先把理论给学生讲一遍,这样也不能达到实验教学目 的的要求。

对于实验的内容的安排,大部分教师主要是参考物理教材,同时学校还开发出了 自己的物理实验教材,这样就大大补充了物理实验的内容。

5. 物理实验实施现状不乐观

(1)从教师调查问卷的结果显示,在实验课开始之前,有75%的教师认为学生 在实验前,应对实验装置的工作原理有基本了解,有22. 5%的教师会经常在实验前检 查学生的预习情况,有75%的教师认为学生对实验原理的掌握还可以。可见,在实验 之前的准备中,教师对实验器材和实验原理的掌握还是较为重视的,但是对于学生实 验预习报告的考查,做得还不到位。

在进行实验课时,有45%的教师比较关注学生对实验的看法,经常让学生说出自 己对于某些实验的看法和观点,在学生遇到障碍时,有40%的教师在学生遇到困难时 只会给予学生必要的启发,让他们自己动手完成实验,有60%的教师会给予学生指导, 必要时帮助他们完成实验。可见,部分教师在实验课上,还是比较注重学生对实验的 一些想法,但是在处理学生遇到的实验障碍时,做得还不是很好,没有给与学生自己 处理问题的机会,这样对学生实验能力的锻炼是极为不利的。

在对实验改进方面,仅有22. 5%的教师会较多的利用计算机来进行实验教学、处 理数据、分析实验结果,仅有12. 5%的教师经常会对课本上的实验步骤或方法进行创 新或改进。从以上数据可以看出,中学物理教师对计算机的掌握是远远不够的,大部 分的中学物理教师不能根据自身所处的实际环境对实验的实施方法进行切实的改进, 这也反映出教师自身的创新意识不够。

(2)从学生问卷调查结果显示,学生预习实验的比率较低,只有8%的学生每次 实验之前都会预习;对实验目的的掌握有27. 5%的学生对所做过的实验都很明确;对 实验原理仅有11%的学生能掌握全部实验的实验原理;有58%的学生多数情况下能独 立完成,但是也会参考或抄写别人的实验报告;遇到实验故障时,91.5%的学生会请 教老师或同学,自己不能解决;20%的学生每次都能按照读数的规则进行实验数据的 获取,对实验数据能很好的整理;60%的学生能跟同学交流实验的经验;对于实验的 创新,仅有21. 5%的学生对做过的实验有过新的设计思想。

从以上数据可得出,学生对实验的预习是很不充分;学生对实验目的和原理还不 能很好的掌握;学生独立完成实验的能力不够,学生学习实验的主要方式就是:按照 固定的实验步骤、操作规程完成实验;中学生自己解决实验问题、分析总结实验的能 力比较差,中学生的创新能力不够,只会按照事先安排好的步骤进行,没有自己去设 计实验的意识。

(3) 中学生基本实验仪器掌握情况调查结果显示,从教师的角度(见表4-4)可看 出,中学生对基本实验仪器掌握最好的是:刻度尺、天平、弹簧秤、电流表、电压表、 电阻箱;掌握较好的是:滑动变阻器;掌握不好的是:游标卡尺、千分尺、示波器、 万用表、双缝干涉仪。从学生的角度(见表4-10),可得出学生对一些基本常用的仪 器掌握比较好,但是对于多用表的使用学生掌握不好;对于双缝干涉仪不会使用的学

生占了大部分。这说明学生对一些中学不常用实验仪器、先进仪器掌握不好。总之学 生对于基本实验仪器的掌握还是不够的,还需要多加练习。

4.3中学生物理实验能力状况调查研究

4・3・1调查的目的和意义

为了更好的了解大学生在做大学物理实验前的实验能力及所具有的不足,本人针 对大学新生设计了一份高中实验测试题目的问卷。通过分析大学新生所做实验试题, 来掌握和了解他们在学习大学物理实验之前的实验储备能力,是否能很好的进入大学 实验的学习,此次调查可以为大学物理实验教学的建议提供一定的参考价值。

4.3.2调查对象

此次调查的对象是随机抽取了苏州大学理工科专业大学新生,这些学生是刚踏入 大学校园,已经经过了中学物理实验的学习,具有一些基本的实验能力,选他们作为 研究对象比较具有针对性,通过了解中学生的物理实验能力,可以很好的掌握大学生 在学习大学物理实验前的的实验状态。

4・3・3调查问卷的编制及施测

问卷的编制:

结合本次调查的目的,本人研究了中学物理实验,并探访了经验丰富的中学物理 教师,来了解中学生的实验能力的现状,本人还参考了相关的期刊资源,了解中学物 理实验。此问卷设计了五个实验题目,包括力、热、电方面的实验,分别从学生对基 本仪器的使用及读数、排除实验错误、分析数据、画图、设计实验电路图、总结实验 结论、分析实验误差等方面来考察学生的。初试试卷经有经验的老师审阅后,本人根 据他们的反馈意见对问卷进行了修改,最终形成了此问卷。

此问卷的双向细目表(见表4-11):

表4-11中学生实验能力测试卷双向细目表

基本仪器的使用及读数能力

一、(1)

排除实验错误能力

—、(2)

分析实验及分析数据能力

一、(3)二、(1 );三;五、1)

画图能力

二、(2)四、2)

设计实验电路图能力

四、1

总结实验结论能力

2)、①

分析实验误差能力

二、(3)2)、②

 

问卷的施测:

2009年10月下旬随机抽取了苏州大学物理科学与技术学院100位大学新生对其 进行了问卷测试,发放试卷100份,收回有效问卷82份。

4.3.4调查结果分析

下面是此次问卷调查的结果统计表,其中第三题为热学题目,有的学生没选学, 所以第三题的百分比是算的所做学生的百分比(见表4-12、表4-13)o

表4-12中学生实验能力调查问卷结果统计表

题号

人数

比例

人数

比例

(1)

50

61%

32

39%

(2)

36

44%

46

56%

(3)

36

44%

46

56%

(1)

58

71%

24

29%

(2)

55

67%

27

33%

(3)

10

12%

72

88%

 

10

21%

38

79%

(2)

65

74%

17

21%

(2)

57

70%

25

30%

表4-13中学生实验能力调查问卷结果统计表

题号

部分对

人数

比例

人数

比例

人数

比例

四、(1)

0

0%

21

26%

61

74%

五、1)

46

56%

26

32%

10

12%

五、2)、①

23

28%

44

54%

15

18%

1.学生对基本仪器的使用及读数的调查结果及分析(一、(1))

第一大题的(1)是选取了基本实验仪器(游标卡尺),来考察了学生的使用情况。 结果有61%的学生能准确读出了游标卡尺的示数;有39%的学生没能正确读出,出错 的原因大致有:有的同学还不能清楚游标卡尺的最小刻度是怎样来确定的;有的同学 有效数字位数搞错;还有一部分同学是根本就忘记了游标卡尺是如何进行读书的,这 部分同学对中学的基本实验仪器的掌握不牢固。以上调查结果显示,相当部分的学生 对基本仪器的使用还不过关,存在的问题比较多,这就需要在进行大学物理实验之前, 需对学生进行一些基本实验仪器使用的培训。本题目的设计只是对游标卡尺的考察, 其他基本实验仪器没有设计到,但是,从此题的调查中可以看出大学新生对中学基本 实验仪器的使用是不乐观的。

2. 排除实验错误(一、2))

此题是考察对电学实验排除故障的考察,旨在考察学生的学生发现问题的能力。 从结果来看,44%的学生可以找出问题所在,但是有56%的学生不能找出故障在哪, 中学生对实验故障的排除能力是不够的。本题同时是对电学实验的内接法和外接法的 考查,结果也说明大部分的学生对于这两种方法的选择,还没有搞清楚,对实验方法 没有掌握好。

3. 分析实验及分析数据(一、3);二、1);三;五、(1))

第一大题的(3)是对基本物理知识在实验中的应用的考查,这也测试了学生把 基本物理知识运用于实验的能力。有44%的学生作对了此题,56%的学生没能给出正 确的结果,结果显示学生把基本物理知识运用于实验的能力是不足,缺乏与实际相联 系的思想。在问卷上有的学生列出了解题的步骤,他们的基本思路是正确的,但是结 果确是错误的,这也说明一部分同学在处理实验数据方面,计算能力是不过关的。这 就要求在学习大学物理实验之前,需要对大学生进行必要的实验基础课的开设,以弥 补学生在实验中所存在的不足。

第二大题的(1)考查的是学生对匀加速运动基本知识在实验中的应用情况。此 题是让学生对打点计时器打出的纸带进行分析,算出物体运动的加速度。学生对本题 掌握较好,有71%的学生做对,同时也有29%的学生还没有掌握好。其出错的原因主 要是学生在计算的过程中出错,导致实验结果的错误。

第三大题是一个热学题目,大部分学生在中学时没有选学此部分内容,本题只是 对做该题的同学做了统计。有79%的学生没能做对,21%的学生做对了该题。结果显 示,学生对中学中的热学知识掌握不好,对热学实验的掌握更是不足,这与现今的高 考形式是有着密切的联系的,有的学生反映高考不考,学了没用;还有的学生反映, 即使是学了也只是简单讲解,而没有进行真正的实验活动。

第五大题的(1)是考察学生分析实验的能力。这个题目是在中学是比较常见的, 也是学生基本实验之一,即“研究加速度与力的关系”,只不过在问卷中它是与DIS 联系起来了,刚看到此题有的同学不知如何下手,但是自己认真分析,就会发现与我 们平时所做的实验是类似的。全做对的同学有56%,部分做对的有32%,只有12% 同学做错,数据说明学生对实验的分析能力还是较好的。出错的同学主要是由于表达 不够严密;没有找出实验中的不变量是什么。

4. 画图(二、2);四、(2))

第二大题中的(2)和第四大题中的(2)是对学生画图能力的考查。对于二大题 中的(2)有67%的同学作的很好,没有任何错误;也有33%的学生没能画好此题的关 系图像。第四大题中的(2)有79%的学生按照标准画好了变化曲线,但是有21%的学 生没能画出。从上面两题来看,学生对画图掌握较好,这也考察了学生在平时的实验 习惯,大部分同学的实验习惯较好,但是也有接近33%的学生没能很好掌握画图的要 求,只是按照自己的方式去胡乱画,主要错误有:坐标轴上没有相应的坐标数字,凭 空想象画出图线;在图像上没有标出给出列表中的坐标点;每一格的分度值设置的不 合理。

5. 设计实验电路图(四、(1))

此题是与光敏电阻相联系,让同学设计实验电路的题目,从结果来看,学生做得 效果不好。没有人能完全做对;也只有26%的同学部分作对,出错的主要原因是光敏 电阻的符号大家不知道;有74%的同学完全做错,设计的实验电路根本就没有光敏电 阻。通过本题的调查可以发现,学生对设计实验的掌握是很差的,他们根本没有思路, 不能很好的找出实验所需的实验器材,也不能设计出相应的电路图。

6•总结实验结论(五、2)①)

此题有28%的学生完全做对;54%的学生回答不全面,没能说出得出此结论的实 验条件;只有18%的同学回答错误,没有回答出要点,主要是他们没能很好的理解此 实验。结果说明,大部分同学在得到实验数据之后,通过自己作图分析,还是能够得 出实验结论的,少部分同学缺乏此方面的锻炼。

7.分析实验误差(二、3);五(2)②)

第二大题的(3)考查的是实验误差的分析能力,此题没有选项参考,是让学生 自己来分析。仅有12%的学生能够正确找出产生实验误差的原因,有88%的同学不能 找到原因。出错的原因主要是有的学生没有好好分析实验,自己凭空想象,随便给出 一个误差原因,没有联系实际。

第五大题的(2)②是给出选项让同学来选择实验误差。这个题目做得相对好一 点,有70%的同学做对,30%的学生做错。给出选项之后,学生的做对率升高,这也 反映了学生自己动脑分析问题能力的不足,不能独立解决实验中的问题。这也从另一 方面反映了中学生过于依赖老师,不愿自己动脑的坏习惯,这对培养他们的实验能力 是不利的。

本次调查是以测试卷的形式,让学生完成以此来掌握学生在基本仪器的使用及读 数、排除实验错误、分析数据、画图、设计实验电路图、总结实验结论、分析实验误 差等方面的不足,通过对结果的分析大学新生确实在以上几方面存在不足,为以后开 展大学物理实验提供了可靠的参考资料。

4.4评定中学生实验操作能力的实践研究

在2009年10月份,作者参加了本专业同学对苏州大学物理科学与技术学院2009 级30名大学新生电学实验能力的评定活动,并且对新生的实验操作进行评分,本次 测验也进行了录像。因为本次活动选择的是刚进入大学的新生,他们还没有经过大学 课程的训练,所以可以把他们作为中学生来进行研究。下面就是本人根据录像、测验 中对新生实验操作的实际观察,总结出的学生在实验操作中的所存在的问题。

此次测验活动共有四个实验:描绘灯泡的伏安特性曲线、改装电压表、用万用表 测二极管的电阻、测定两节干电池的电动势和内阻。

在做实验的过程中学生主要存在以下几个方面的问题:

1. 不能按照实验的需要来选择实验器材

例如在做“测定电源的电动势和内阻”的实验时,给出的实验器材有两节干电池、 开关、导线若干、滑动变阻器、电阻箱、电压表、电流表,按照实验的要求选择两节 干电池、开关、导线、滑动变阻器、电压表及电流表即可,但是在我评定的所有同学 都是给出什么仪器就全部用上,没有真正去理解本实验的目的,没有优化选择实验器 材的意识。

2. 实验操作不熟练

在本次调查中,本人发现大部分学生对实验仪器的操作是不熟练的。做这四个实 验的学生都存在这样的特点,就是连接一个然后停顿下来,其实这些实验学生应该是 熟练掌握的,但是大部分的学生还没有达到这种要求。例如在做“测定电源的电动势 和内阻”的实验时,对于两节干电池是怎样连接起来的,有的学生不知道,甚至是用 手按着两节干电池完成实验的;有一个学生在做此实验时,对于所有仪器上的接线柱 不认识,她说:“他们以前做实验时用得导线都是带夹子的那种,当她拿到这样的导 线时,不知道怎样连接了”;在做“改装电压表”的实验时,有些学生对电阻箱就不 认识了,更不可能熟练连接电路图了。

3. 不能排除实验故障

在本次调查中,为了了解学生排除实验故障的能力,在做“描绘小灯泡的伏安特 性曲线”的实验时,故意给出了一条坏的导线。实验过程中能找出故障的学生是很少 的,大部分同学都是在指导老师的帮助下才找到了问题所在,对于意外的实验故障学 生还没有完全的能力去解决。这说明学生做得中学实验过少,在跟学生谈话中,本人 也了解到有些学生在中学时,就连基本的学生实验也没能实际的操作过。

4. 基本仪器不会使用

“用万用表测二极管的电阻”的实验主要是考查学生使用万用表的能力如何及能 不能准确找到二极管(对二极管的特点掌握如何),在实验前需对万用表进行机械调 零,几乎所有的学生没有这一步;实验前还需将万用表红黑表笔短接进行调零,所有 的学生没有这一步;在换挡之后还需对万用表进行短接调零,没有学生是这样做了; 在万用表使用完之后,需把万用表调到“OFF”档或是电压的最高档,只看到有一个 学生是这么做了。

5. 实验习惯不好

在做实验时大部分学生都存在这样一个问题,就是在摆放实验仪器时,没有考虑 到读数方便的问题,大部分学生在实验桌上摆放的仪器比较乱,没有次序。这也反映 出学生缺乏实验方面的训练。例如在做“测定电源的电动势和内阻”的实验时,对于 电流表和电压表的摆放,就应该放在能很好读数的位置,部分学生没有注意这个问题, 放在了身体的一侧,甚至是歪着身体去读数,这样读数的结果怎么回事准确的呢。在 实验完成之后,部分学生没有整理实验仪器的习惯,任由实验仪器摆放在那,等告诉 他们要整理仪器时,才会想起来,做实验没有良好的习惯更不会有严谨的态度来做实 验了。

45从中学角度分析中学与大学物理实验教学衔接存在的问题

作者分别以学生问卷、学生实验能力测试卷、评定中学生实验操作能力活动的形 式,对高中物理实验教学现状及中学生实验能力做了详细的调查,并对调查的结果进 行了分析和研究,作者总结出以下几方面的不足:

1. 学校没有给予物理实验课足够的重视

学校的硬件支持是完成中学物理实验教学的前提,通过调查发现学校的实验室面 积是不足的。实验室是完成实验教学的前提,在实验室准备不足的情况下,实验教学 是不可能顺利进行的;学校配备的实验器材也是不足的,有的学校是不能完成全部的 实验教学,有的学校甚至只能完成一部分或是很少的实验,这样的实验教学是不可能 发展学生的实验能力的;做实验是需要投入足够时间的,否则做实验就失去了它本身 的意义。通过调查发现学校安排的教学课时是不足的,大多数学校只能完成大部分实 验,更有甚者只能完成一些基本而实验或是很少的实验,这样就会导致一些教师为了 节省时间,用“讲实验”代替了 “做实验”。另一方面,限于目前的高考方法,实验 操作考试未能真正纳入考试范围,试卷上仅仅是实验理论题及实验设计题目。这样的 考试方式就会也导致一些学校将实验内容筛选以后,把重要的实验拿到黑板上讲解, 学生只需记住要点即可。

学校的校本实验教材匮乏。通过调查发现还有大部分学校没有自己的校本教材, 这样就会使一些学校不能根据自身的特点来进行一些即使可行的实验,浪费实验资 源。即使有的学校已经开发出了自己的实验教材,但在实施方面做的也是很不够的。 课本实验和校本实验有效结合,才会发挥出实验教学的真正作用。

2. 实验教学目标方面

作者在第三章的研究中分别从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观方面 对物理实验教学目标提出了相应的要求,调查结果显示,在高中阶段对新课标中要求 的实验教学目标的完成不容乐观。

(1) 在完成“知识与技能实验教学目标”中的不足

在对基本实验仪器掌握目标方面,高中生对其构造原理掌握不好,甚至有的学生 不了解其构造原理,只是记住了基本仪器的操作方法及读数方法;在对掌握测定物理 量的方法上,高中生掌握不够全面,只是对基本的测量方法掌握较为熟练,对个别测 量方法不会运用,甚至是不知道。

在对实验现象的观察目标方面,高中生能较为准确的记录下所需的实验现象,但 是让他们运用所学的物理知识来解释实验现象时,就存在一定的困难,甚至有的学生 不知道实验所涉及到哪些物理知识。

在实验操作目标方面,大部分学生能按照课本中给出的实验步骤完成实验,通过 观察、分析、计算得出结论,但是学生在自己设计实验步骤、选择实验仪器、用不同 的方法进行实验的方面存在不足,学生表现出“无从下手”。

在对误差分析目标方面,高中生还不能准确找到产生实验误差的原因,对实验中 出现的故障不能及时排除,大多数学生要考同学和老师的帮助,才能顺利解决问题, 依赖性较强。

(2) 在完成“过程与方法实验教学目标”中的不足

由于学生在做物理实验时只是机械的重复课本中所列的步骤,没有融入自己的看 法和思想,所以很难能感受和体验到实验中的科学思想和方法的形成过程,也不能够 对实验中的重要思想方法有明确的意识。

在进行实验时,教师对学生提出的实验问题是具体的,让学生注意观察什么物理 现象,这样的教学限制了学生的思维,不能实现让学生自己在观察和操作中发现并提 出问题的目标。

(3) 在完成"情感态度与价值观实验教学目标"中的不足

高中生对实验具有较强的好奇心和兴趣,并且具有较强的实验探索欲望。但是, 在完成实验后,学生对实验所反映的社会价值思考较少,实验对学科发展的认识也较 少。

3. 实验教学内容方面

在新课标中要求“在高中物理教学中,应该重视学生对物理实验的理解。在观察 演示实验时,不仅要学生关注所观察的现象,同时要让学生理解该物理现象是用来说 明什么问题和怎样说明问题的。应该尽量让学生了解实验装置的工作原理。在进行学 生实验时,应该让学生在明确实验目的、理解实验原理的前提下独立操作实验。”

对于力学部分的学生分组实验,大部分学校的学生都能按照要求完成。但是,对 于电磁学部分的学生分组实验,学生完成的情况不是很好,例如实验“观察光敏电阻 的特性”大部分学生都没有做过;对于光学、热学部分的学生分组实验完成情况更是 不好。

对于演示实验内容完成方面,大部分教师能够根据本校的实际情况完成演示实 验,但是在演示实验所起到的效果方面不是很明显,这主要是因为教师的演示实验方 法过于传统,不能发挥演示实验的作用。

一些与传感器、计算机相联系的实验以及课题研究部分,学生都没有深入细致的 进行实验与研究,甚至是从来都没有接触过。

4. 实验教学方法方面

新课标中要求让学生参与到科学探究实验当中,教师应该积极开发适合教学的实 验项目,充分利用实验资源做实验,但是在调查中发现不少教师缺乏这样的意识,在 实验的安排中教师的活动占据了大量的时间,学生对实验要解决的问题缺乏思考,自 主性活动受到限制。有的老师对实验更是不重视,实验内容让学生自己看,让学生自 己做实验,教师实验教学方法简单,教师的主导作用没有体现出来,学生实验成功的 少,失败的多,这两种方法都忽视了学生的主体作用和对学生的创新能力的培养。

教师的实验教学方法比较单一,主要是进行演示实验,除了完成基本的学生分组 实验之外,教师很少会安排探究实验、课外实验、小制作等,不能很好培养学生的主 动探究实验的能力。

5. 实验技能方面

通过调查发现,中学生的实验技能是比较差的,与新课标中对中学生的实验技能 要求相差较远。

首先,基本仪器的使用掌握不好。学生对螺旋测微器的使用方法掌握不熟练,不 能很好的理解最小刻度的确定;学生对万用表的使用方法几乎不会,在使用前不对其 进行校准,在实际的操作中不能根据实际的测量来正确选择档位等;有的学生还没有 见过电阻箱,更不用说对它的使用了;在调查中发现学生对示波器基本不能掌握,最 基本的调式都不会。

第二,学生对实验原理和实验方法的掌握不好。调查结果显示,学生对几个基本 的学生实验的原理及方法掌握较好,但是对其他实验掌握很差。在做实验前,学生几 乎是对实验的原理和方法一无所知,只是在课上简单的重复教师列出的实验步骤,完 成实验。对实验方法的掌握,学生只是了解几个基本常用的,对其他的方法根本就不 知道。

第三,学生对实验的分析、得出结论的能力有所欠缺。学生所做的实验大部分都 是验证性实验,对这些实验学生都能记录数据、得出相应的结论。但是对于一些探究 性实验及课题研究,学生就不能很好的进行分析及得出正确的结论。

第四,学生的误差分析、排除故障的能力不足。在以上的调查研究中可以发现, 中学生的误差分析能力很差,不能找出造成实验误差的原因,进而也就不能对实验进 行可行的改进;由于中学生对教师的依赖性,所以在排除实验故障方面也需改进。

第五,中学生实验报告的完成情况不好。大部分的中学生不能自己独立完成实验 报告,抄写他人报告的现象很多;即使是完成了实验报告,学生也只是在应付作业。

第六,学生的实验习惯不好。大部分学生在完成实验时,不能将实验仪器整理摆 放好,做完实验赶紧走人的现象严重。

6. 实验考核方法方面

新课标要求“把学生在活动、实验、制作、探究等方面的表现纳入评价范围,不 以书面考试为唯一的评价方式;应重视评价学生的科学探究能力、实验能力、分析和 解决问题的能力,以及在科学探究与学习过程中,应用物理学研究方法、数学工具的 能力。提倡客观记录学生提出的问题以及在理论学习、物理实验、小论文、小制作和 科学探究等活动中的表现,关注学生的观察和实验的能力、提出问题的能力、做出猜 想和假设的能力、收集信息和处理信息的能力、交流的能力等。”但是,在调查中发 现大多数的学校都没有一套合理的实验评价体系,只是通过书面考试的形式对学生的 实验能力做出评价,有失公平性。

作者研究总结存在以上不足的原因如下:

(1) 实验教学目标不明确。学生在做实验之前不能明确实验的目标及原理,做实验 的过程中学生完全处在被动的地位,不能发挥其主动性。这样就会导致学生过于依赖 教师,自己不能真正的去完成实验;学生实验预习不好,这样就不能对所要做得实验 有一定的了解,不能熟悉实验仪器的使用,导致实验进行不顺利,不能很好的解决遇 到的困难。

(2) 实验教学内容安排不合理。在学生所做的实验内容中,主要还是验证性实验, 学生在根据实验现象和实验数据,大部分能得出相应的实验结论,但是对实验的分析 能力不够。学生对于探究实验和课外实验接触较少,这样限制了学生的实验能力的发 展,不能很好的掌握使用新的实验方法、新的实验仪器。学生不能独立完成实验报告。 实验报告是对所做实验的总结和反思的过程,但是学生没有很好的来做,参考别人的 实验报告或是抄写实验报告的现象比较普遍。

(3) 实验教学方法不恰当。教师在物理实验教学的过程中“重理论,轻操作”的思想 较为严重,教师所常用的教学方式就是讲实验,这主要是高考形式的影响,很多教师 和学生很难摆脱这种思想的束缚。这样学生对实验也没有引起足够的重视,只是在机 械地重复教师所教的实验步骤,限制了学生自主探究及创新意识能力的发展。

(4) 教师对实验成绩的评定没有评价的标准。教师在对学生实验成绩评定时,没有 标准的评价方式,只是根据学生的实验成绩或根据平时的学习成绩来评定学生的实验 能力。有的教师从来就没有对学生的实验能力进行评价,看重的只是学生的考试成绩。

(5) 学校对实验不重视,实验条件准备不充分。学校在实验仪器的配备、教学课时 的安排、自主教材的研发等方面,没有起到积极带头的作用。学生接触先进实验仪器 的机会不多,并且由于科室的限制实验操作及探究实验训练很少,导致学生创新意识 的缺失,不能对实验进行很好的分析和总结,实验报告也只是应付或是直接抄写别人 的。

通过以上分析,可以得出这样的结论:高中生所完成的物理实验与新课标中对实 验的要求还有很大差距,这就造成了中学生在进入大学后不能很快、很好的适应大学 物理实验的教学,造成了高中物理实验教学和大学物理实验教学衔接的缺失。


第五章大学物理实验教学现状的调查研究

5.1大学物理实验教学现状的问卷调查

5・1・1调查的目的和意义

为了了解大学物理实验教学现状,本人设计了此问卷。本问卷主要是想了解大学 生在大学物理实验学习中有哪些不足、困难以及自己所获得的收获,为更好的解决中 学和大学物理实验之间的衔接缺失提供必要的参考。

5.1.2调查对象

作者是选取了苏州大学理工科专业三年级的学生。因为他们经过一个多学期实验 学习,对低年级的实验现状有着自身的体会和了解,通过对他们的调查可以掌握低年 级学生实验学习的现状,为衔接措施的提出提供必要的参考。

5・1・3调查问卷的编制与施测

问卷的编制:

结合本次调查的目的,作者研究了大学物理实验,并探访了经验丰富的大学物理 实验教师,来了解现在大学生的实验能力的现状,作者还参考了相关的期刊资源,了 解大学物理实验。此问卷包括客观题和主观题两个类型的题目,其中客观题涉及到了 大学的预备试验及开放实验室的状况如何、经过大学物理实验学习之后大学生对实验 的兴趣如何、大学物理实验目标、实验技能、实验内容、实验方法;主观题主要是让 学生写下对物理实验的看法感受及合理的实验考核方法。初试试卷经有经验的老师审 阅后,作者根据他们的反馈意见对问卷进行了修改,最终形成了此问卷。

问卷的双向细目表(见表5-1):

表5-1大学物理实验教学现状问卷调查双向细目表

大学生的实验兴趣

114151623

实验

目标、

技能 考查

实验预习

678

课上表现

91718192021

课后反思

11222627

对物理实验研究方法、数据处理方法掌握

2425

基本实验仪器的掌握

28

实验教学方法

教师对实验的教法

101213

实验内容、

考核方法

具体实验的掌握

29—37

对实验的看法和想法

38—41

是否注意与高中物

理实验的衔接

预备实验、开放实验室状况

2345

 

问卷的施测:

2009年10月下旬随机抽取了苏州大学理工科专业三年级学生110名,对其进行 问卷调查。发放问卷110份,收回有效问卷89份。

5・1・4调查问卷的结果分析

1. 大学生的物理实验兴趣调查结果分析(见表5-2)

表5-2大学生物理实验兴趣调查结果表

题号'\

A

B

C

D

E

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

1

28

31%

54

61%

7

8%

 

 

 

 

14

41

46%

32

35%

8

9%

4

5%

4

5%

15

34

38%

31

35%

24

27%

 

 

 

 

16

15

17%

41

46%

8

9%

12

13%

13

15%

23

47

53%

42

47%

 

 

 

 

 

 

设计本部分的目的主要是想了解一下在经过这一年多的实验学习,学生的实验兴 趣发生了怎样的变化,这可以从另一个侧面反映出大学物理实验进行的效果。

问题1是考查了学生对实验的兴趣。有31%的学生对物理实验不感兴趣,认为做 实验就是在浪费时间;有61%的学生对实验还是感兴趣的,能够独立完成每一个实验; 还有8%的学生对实验是非常感兴趣的,除了完成要求的实验之外,还会在课外自己 去实验室做实验。调查结果显示,大部分的学生对实验还是感兴趣的,并且还有部分 同学自己能利用课外时间主动去做实验,这是值得学习的;但是也还有一部分学生对 实验的认识不对,觉得做实验没什么作用,浪费时间,学生会有这样想法的原因大致 有:首先,学生没有认识到物理实验的作用,认为做实验对他们的学习没有任何帮助, 完全就是在浪费时间;其次,实验课的上法太形式化,没有达到实验的真正目的,这 也会使学生产生厌烦心理。

问题14、15和16考查的是学生对实验的看法。有46%的学生认为自己能亲自动 手做实验是非常重要的,有35%的学生认为比较重要,这对他们的发展是很有帮助的; 虽然是这样,但是有38%的学生与中学阶段相比,实验兴趣降低了;有35%的学生认 为自己对物理实验的兴趣没什么变化;只有27%的学生认为经过大学物理实验的学 习,物理实验兴趣是提高了。以上数据显示,虽然大部分学生能够认识到物理实验自 己动手的重要性,并且所有的同学都能找到“学习物理为什么做实验? ”的原因(问 题16),但是学生的兴趣还是降低了,说明在大学物理实验的学习中肯定存在着不足。

在问题23中,有53%的同学认为实验的考核方法是不合理的,这也影响到了学 生对实验的兴趣,公平的考核方法才能调动学生做实验的积极性。

以上分析可以总结出,学生学习物理实验积极性不足的原因大致有:学生自身对 实验的认识不足;物理实验的教法太形式化,不能很好的发挥学生的主动性;考核方 法的不合理。

2. 实验目标、技能调查结果分析

(1)大学生物理实验完成情况调查结果分析(见表5-3)

表5-3大学生物理实验过程进行情况调查结果统计表

题号

A

B

C

D

E

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

实验

预习

6

10

11%

40

45%

37

41%

2

3%

 

 

7

28

31%

54

60%

7

9%

 

 

 

 

8

13

14%

76

86%

 

 

 

 

 

 

上 表 现

9

24

27%

65

73%

 

 

 

 

 

 

17

7

8%

39

44%

37

41%

6

7%

 

 

18

19

21%

45

50%

16

18%

3

3%

6

8%

19

41

46%

41

46%

5

6%

2

2%

 

 

20

5

6%

41

46%

43

48%

 

 

 

 

21

49

55%

20

22%

12

13%

8

10%

 

 

课后

反思

11

43

48%

36

40%

10

12%

 

 

 

 

22

2

2%

15

17%

56

63%

16

18%

 

 

26

11

12%

53

59%

20

22%

5

7%

 

 

27

9

11%

12

13%

24

27%

20

22%

24

27%

作者主要是从学生的实验预习、实验课上的表现、课后反思这三个方面进行了调 查研究。

在预习阶段方面,本人主要是对实验原理的预习和实验仪器的预习进行了考查。 在问题8中,有86%的学生认为实验预习是非常重要的,对他们能顺利开展实验做了 很好的前期工作,只有14%的学生认为实验预习对他们不重要,也不愿浪费时间去预 习。问题6考查的是对实验原理的预习情况,有41%的学生能理解大部分,只有3% 的学生通过自己的预习能全部掌握实验原理,还有45%的学生能掌握很少,11%的学 生根本就没有预习。通过问题6的调查可以看到,大部分的学生是预习了实验,但是 预习的效果是比较差的。问题7是对预习实验仪器方法的调查,有60%的学生只是通 过看实验课本来了解实验仪器的,只有9%的学生是除了看课本之外还自己去查相关 资料、书籍,还有31%的学生根本就不知道做实验时所需要的实验仪器,问题7调查 数据显示,大部分学生在做实验之前还是对实验仪器有所了解,少部分学生根本就不 知道实验时的仪器。

通过以上调查本人总结出学生在预习阶段存在的问题:虽然大部分的学生认识到 了预习实验的重要性,但是在预习实验时的认真程度不够;预习的方法比较单一,大 部分学生都只是在看课本,对于课外的一些资源没能很好利用。基于以上两个问题的 存在所以大学生预习实验的效果是很差的,需要很好的改正。

在课上阶段主要是考查学生的表现。通过问题9的调查发现,有73%的学生能认 真听老师的讲解,积极思考老师提出的问题;还有27%的学生没听老师的讲解,不知 老师在讲什么。说明大部分学生在课上还是能认真听老师讲解,积极去思考老师提出 的问题,希望能更好的理解实验,能顺利完成实验;但是也存在少部分学生不听老师 讲解、课下也没预习,所以在做实验时就会不知如何下手、困难重重。问题18、19 和20是考查学生独立操作实验的能力如何,在问题18中,有21%的学生认为在实验 过程中对老师的依赖性很大,有50%的学生认为对老师的依赖性比较大;还有18% 学生认为对老师的依赖性一般;仅有3%的学生对老师的依赖性很小,8%的学生对老 师几乎没有依赖性,通过本调查可以发现,总体上学生在实验过程中对老师的依赖性 还是很大的,只有个别学生对老师没有依赖性,这与中学的教学方式是有着很大关系 的。问题20中,学生在做实验遇到困难时,有94%的学生的做法是和同学商量或是 请教老师解决;只有6%的学生在遇到困难时是自己解决的,这种情况说明学生自己 解决问题的能力太差,还不能适应自己做实验的环境。学生在实验失败时,也不能找 到很好的办法解决。通过问题19的调查可以发现,有46%的学生是凑实验数据,来 得到实验结论的;有46%的学生会重复做实验,寻找失败的原因;还有6%的学生是直 接将失败的结果写在实验报告上,不去思考失败的原因;还有2%的学生是抄写别人 的实验结果交差。通过问题17的调查发现,在获得实验数据时,大多数学生能按照 规定进行处理,得到实验结论。问题21是调查学生在做完实验时,如果还没到下课 时间,他们是如何利用余下的时间的。有55%的学生选择的是马上离开实验室,觉得 在实验室呆着也没事干;有22%的学生留下来只是完成实验报告,在课下他们不愿花 太多时间在写实验报告上;有13%的学生会帮助其他同学完成实验,只有10%的学生 留下来继续操作研究仪器或是思考其他相关问题。

通过对本阶段的调查本人总结出了学生存在以下几方面的问题:由于课下没预 习,所以课上不知老师所讲的实验,在实验时也不知道该怎样操作仪器;学生还不能 改掉中学时的学习习惯,对老师的依赖性太强;在实验失败时,不能通过自己的能力 来解决,几乎所有的学生得需要同学或老师的帮助,并且不能积极去寻找失败的原因, 而是通过凑数据、抄写他人的实验数据来完成实验;学生在做实验时缺乏主动性,从 完成实验后学生的做法可以看出,只有10%的学生会再去思考实验,熟悉仪器。

在课后反思阶段,本人主要是从学生是否再实验、如何完成实验报告、是否反思 了实验方法和思想这三方面来调查的。问题11和27就是针对学生是否再实验的方面 而提出的,在问题11中,对于实验课本上老师没讲到过的实验,有48%采取的态度 是置之不理,有40%的学生只是简单看看,没有去实验室亲自做一下的想法,只有12% 的学生会通过看课本、查资料,并去实验室亲自做一下;在问题27中,对于在课上 不能很好完成的实验,只有11%的学生会经常到开放实验室再去做一下,其余学生都 没有经常到开放实验室,有的学生甚至不知道有开放实验室。做完实验完成实验报告 是对学生的基本要求,大三学生已经经过了一年多物理实验的学习,通过26题的调 查发现仅有12%的学生每次都能独立完成实验报告,其余学生都存在参考别人的或抄 写别人的情况,完成实验报告就是应付公事,失去了实际的意义。对于物理思想和方 法的体会,只有2%的学生会在完成实验后,积极去思考本次实验的优点和不足,有 80%的学生有时候会思考,还有18%的学生从来都不会去思考。

通过调查本人总结出了在本阶段学生存在的问题:大部分学生没有课后再做实验 的习惯,对开放实验室不够了解;不能独立完成实验报告,存在抄写实验报告的情况; 对物理实验的思想和方法,不能很好的去理解和掌握。

(2) 大学生对物理实验研究方法、处理方法掌握情况的调查结果分析(见表5-4)

表5-4大学生对物理实验研究方法、处理方法掌握情况的调查结果统计表

题^\

A

B

C

D

E

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

人数

比例

24

0

0%

30

34%

26

29%

23

26%

10

11%

25

6

7%

33

37%

39

44%

11

12%

 

 

通过对本部分的调查发现,有66%的学生对实验基本的研究方法是没有掌握的, 只有34%的学生对实验研究方法是比较熟悉的,这说明大学生对实验研究方法还没有 掌握,不能灵活运用;还发现只有7%的大学生对实验数据的处理方法能完全掌握, 37%的能基本掌握,其余的大学生只是部分掌握。调查结果说明大学生对实验基本的 方法和数据处理方法还没有达到要求水平,还需要进一步的训练。

3)大学生基本仪器掌握情况调查结果分析(见表5-5)

表5-5大学生基本仪器掌握情况调查结果统计表

仪器

A

B

C

人数

比例

人数

比例

人数

比例

气垫导轨

21

23%

47

54%

21

23%

直流电源

44

49%

40

45%

5

6%

电流表与

电压表

53

59%

33

37%

3

4%

多用电表

35

39%

49

55%

5

6%

示波器

7

8%

68

76%

16

14%

分光计

11

13%

58

65%

20

22%

通过表7,可以发现大学生对中学时常用的实验仪器能很好的使用了,但是对于 在大学实验中用到的仪器不能很好掌握,比如示波器、分光计。对于在大学经常用到 的实验仪器,学生还需要再加强练习,这需要老师的指导和学生自己的努力。

3. 物理实验教学方法的调查结果分析(见表5-6)

表5-6物理实验教法调查结果统计表

选项

题号

A

B

C

人数

比例

人数

比例

人数

比例

10

36

40%

50

56%

3

4%

12

46

51%

32

36%

11

13%

13

9

10%

49

55%

31

35%

 

通过调查主要是了解老师是如何来讲解大学物理实验的。问题10的调查结果显 示,有40%的学生反映老师的做法就是“先讲解实验原理,然后演示一下实验过程, 最后让学生自己做”,有56%的学生反映老师的做法是“先讲解实验原理,然后讲一 下实验的主要步骤和注意事项,最后让学生自己做”,这两种做法都不能很好发挥学 生的主观能动性,都是学生在被动的接受实验的做法,按部就班的来做实验,没有了 自己的想法和主见;只有4%的学生认为老师的教法是发挥了学生的自主性。在调查 中还发现,有90%的学生认为在讲解物理课时,物理老师做一些演示实验同样会对学 生的实验有很大帮助,但是51%的老师是从来不做演示实验的,36%的老师只是偶尔 做一下,只有13%的老师会经常做一些演示实验。

本人总结在老师的教法上存在的问题:大学老师的教法和中学老师的教法没什么 区别,都是让学生按照固定好的实验步骤来进行实验,导致学生实验兴趣降低;物理 教学时演示实验过少,使知识的学习与实验脱节。

4. 对实验教学内容的掌握情况调查结果分析(见表5-7)

表5-7大学生所做基本实验掌握情况调查结果统计表

选项

题号、

A

B

C

人数

比例

人数

比例

人数

比例

29

50

56%

29

33

10

11%

30

47

54%

30

34%

12

12%

31

61

69%

28

31%

 

 

32

42

47%

47

53%

 

 

33

54

61%

32

36%

3

3%

34

54

61%

35

39%

 

 

35

27

30%

62

70%

 

 

36

34

38%

43

48%

12

14%

37

42

47%

47

53%

 

 

通过对本部分的调查发现,大部分学生在实验时通过自己或是同学老师的帮助, 都能得出实验数据,但是对思考题的认识不足,没能积极去思考,不能得到思考题的 正确答案。

5. 大学生对实验认识的调查结果分析(38—41)

本问卷的主观题是从预备实验对大学生有哪些帮助、做实验的主要困难、实验的 考核方法及对实验课的建议这四个方面来设计的。以下就是作者总结出的我校大学生 的看法和想法:

⑴学生认为写预习报告太过形式化,太浪费时间,预习没有进行好,导致对实验仪器 不熟悉,不能发挥自己的动手能力,只能是老师做什么就跟着做什么。

⑵学生认为自己所学的知识与实验的进程脱节,导致自己在预习时不能很好的理解实 验原理,甚至是老师讲完之后也不能理解,实验原理不能很好的理解,那么做实验也 就不能顺利进行下去,学生难免会出现“跟在老师后面,老师教什么学生做什么”的 现象。有的学生写下了这样的话:“实验和我们的科目应结合起来,感觉现在的实验 太形式化了。”这是值得深思的问题。

⑶实验仪器的偏差大,不能很好的进行实验,学生的兴趣自然也就降低了;并且学生 在遇到实验故障时,不能找到原因。

⑷实验的考核方法虽然是比较完善,但在实施时太过形式化,不能对学生的实验兴趣 起到促进作用。例如在预习阶段,只是看学生有没有写预习报告,对学生预习的怎样 也没有评定,导致学生只是单纯的在抄预习报告。

⑸有的学生提出这样的看法:“预备实验没有针对性,太多的重复了高中的实验”。预 备实验的设置,本来是为学生学习大学物理实验做准备的,但是预备实验的选择也要 有针对性,不能只是拿出几个高中实验,让学生做一下,这会给学生造成厌烦心理, 不能真正达到预备实验的目的。

⑹学生普遍反应作实验的时间太短,不能很好的掌握实验的原理、仪器的使用及对一 些思考题也来不及验证。有的学生写出:“做实验不要太多,每次实验的时间要更久 些,以便我们能全面了解该实验的做法、意义,深入了解实验器材的用途”,可以看 出学生还是渴望做实验的,只是一些做法让学生失去了积极性,才会存在那么多的问 题;通过调查还发现学生普遍要求要自己去设计实验,虽然在大学的基本实验阶段, 但是学生还是要求要有自己真正参与实验的机会,不想再像中学时,哪怕是自己独立 完成一个实验,这也是对自己的一种鼓励和肯定。有的学生提出了自己的观点:“让 学生自己设计实验,实验课不能作为研究型课程,实验课就没多大作用了”。实验课 作为研究性课程,那就要充分发挥大学生的主动性,给他们真正参与到实验中来的机 会,这样实验课才会展现它的作用。

6. 是否注意与高中物理实验教学衔接(见表5-8)

表5-8大学预备实验及开放实验室情况调查结果表

题号

A

B

人数

比例

人数

比例

2

19

21%

70

79%

3

15

21%

55

79%

4

42

47%

47

53%

5

15

36%

27

64%

问题2和3是对学校为大学生准备预备实验的调查,结果有79%的学生认为学校 为其准备了预备实验,并且在这些同学中有79%的学生可以顺利完成预备实验,还有 21%的同学不能完成预备实验;有21%的同学认为学校并没有为其准备预备实验,他 们也没有参加过预备实验的培训。从上面的调查数据,可以看出大部分的大学生还是 能参加预备实验的培训,并且也能够很好的完成,为以后进入大学物理实验的学习做 好准备。但是其中也有不足,例如还有21%的同学认为学校并没准备预备实验供他们 学习,没有参加过培训。大学是为每个大学生提供学习的地方,对每个人都是公平的, 现在每所大学都有自己的实验体系,预备实验也肯定是为学生开出的,没有参加预备 实验培训的同学是自己还没有重视实验在学习中的作用,没有主动参加过预备实验, 学校应在学习大学物理实验之前做一些相关工作,以提高学生学习实验的积极性。

问题4和5是对学校开放实验室的调查,有53%的学生认为学校没有开放实验室, 在大学的两年时间内没有进入开放实验室,也不知道有开放实验;有47%的学生说学 校有开放实验室,但是也只有36%的学生进入并且学习,还有64%的学生没有进入学 习过。从以上的数据可以看出,虽然学校的开放实验室是有了,但是学生对实验室的 利用率太低,这是对实验资源的浪费,学校应对“如何充分利用开放实验室”这个 问题做一下深刻的思考。

从以上调查可以发现,学校在开设预备实验和开放实验室时,并没有太多的考虑 与高中物理实验衔接的问题,学生在进行实验时,没有得到应有的训练,为以后大学 物理实验的进行埋下了障碍。

5.2大学物理实验课堂观察研究

作者在研究生期间荣幸的成为了苏州大学理工科专业大学一年级学生《普通物理 实验》的授课教师,作者所讲授的实验是《牛顿环》、《迈克尔逊干涉仪》,利用此次 机会本人对大学生的实验学习情况进行了总结。以下是作者总结出的大学生在实验过 程中所存在的问题:

1. 实验预习方面

在开始实验之前,本人都会让学生把他们的预习报告交上来,然后检查他们的预 习情况。没有同学不交预习报告,但是他们的预习效果却很不好。例如,提问这样一 个问题“谁能说一下牛顿环的曲率半径是怎样计算出来的? ”,这是学生自己预习就 可以掌握的,但是结果没有人能说出来;“在迈克尔逊干涉仪的原理和结构中为什么 要加一个补偿板呢? ”,没有学生能说出原因,说明学生对形成干涉的条件掌握不好。 他们的预习报告也只是简单的抄写了一下书本,没有自己的观点。可见,学生交预习 报告不等于他们就很好的预习实验了。像这样简单的抄写课本,应付检查的做法是毫 无实际意义的。在让学生交出实验报告时,有的学生抱怨“为了写预习报告,浪费了 我好几个晚上呢”,预习实验成为学生的负担,这样的预习一点作用也没有。

2. 实验原理不清楚,不知牛顿环曲率半径公式是如何得出的

掌握实验原理是做好实验的前提,可是本人发现有一部分学生不能掌握牛顿环的 实验原理,这说明学生对中学物理知识掌握不牢固,不能与大学实验相结合,牛顿环 曲率半径公式的得出是运用了中学的物理知识猜得出的。但在本人提问“明暗条纹形 成的条件是什么” “形成干涉的条件是什么”的时候,大部分学生的反映是熟悉, 但是忘了,没有学生能正确说出,这样的问题不能掌握的话,是不可能掌握好牛顿环 实验原理的。对于迈克尔逊的原理图没有很好的理解。主要表现在:对补偿板的作用 不明确;对形成干涉的光线经过的路程不是很明确。

3. 实验仪器不会使用

对于显微镜学生在中学时,就应该很熟悉了,但是学生对于移测显微镜的调节还 是掌握不好。有的学生说:“没见过,不会使用。”“问他显微镜见过吗?见过。”这反 映了学生不能把相似仪器的使用联系起来,不会自己思考,只是单纯的来依靠老师, 老师告诉怎样使用,学生就照着老师的样子来使用,不会自己去变通。在实验过程中, 有的同学问视场中为什么是一片漆黑啊?结果移测显微镜上的反射玻璃片没有对准 钠光灯,没有光线照射在牛顿环上,是不可能观测到实验现象的;还有在做迈克尔逊 干涉仪实验时,有的同学调不出条纹,不知道该调哪些螺丝。这说明学生没有转化为 自己主动的行为来做实验,没有很好掌握实验仪器,老师没说到得问题,自己就不会 解决了。

4. 记录读数的方法不正确

牛顿环的读数是要求把每条暗条纹的内外切读数对应起来的,这样才可以计算出 条纹的直径。但是在实验中还是会有的学生把读数记错位置,导致结果不正确。学生 在读数时按照原来记录数据的习惯,导致了此次实验记录数据的错误。在计算结果的 时候,也会有学生把数量级搞错,计算能力很不扎实。

5. 在遇到实验难题时,总是询问老师不会自己解决

在上面的几个方面中,也可以看出学生对老师的依赖性较强。在学生不能找到牛 顿环的条纹时,他们就开始寻求老师的帮助,自己不能去解决问题。对于调出的条纹 不清楚时,没有学生会想到调节移测显微镜的焦距,当告诉学生时才会动手去做,学 生没有自己去思考问题的意识。

6. 存在凑数据的现象

在看到大部分学生已经做完实验时,没做完的学生就开始慌了,不能安心做实验, 就出现了凑数据,或者直接拿过同学的数据来抄的现象。这说明学生的实验心理素质 不好,没有明确做实验的目的。

7. 实验报告书写不规范

在交上来的报告中,对实验原理的书写,大都来自书本或者直接抄写黑板上的, 没有根据自己的理解来总结实验原理的习惯;数据处理不规范,在大多数报告中没有 数据处理的过程,抄袭他人实验数据的现象较多;对于思考问题的回答大都是抄写他 人的,没有新颖的观点,基本一样。

8. 实验完毕不整理实验仪器

大部分学生在实验完毕之后,不整理实验仪器。牛顿环就摆放在外面,钠光灯不 知道用完之后关掉,迈克尔逊干涉仪不知道用罩子找起来,这些情况可以反映出学生 的实验习惯是很不好的,还需要加强训练。

通过以上调查研究分析可知,在大学阶段学生对于大学物理实验的掌握还有很大 的不足,急需完善。

5.3大学物理实验教学存在的不足及原因分析

通过本章的研究,可以得出我校低年级大学生在物理实验学习及能力方面所存在 的不足:

(1) 物理实验预习不充分。主要表现在大学生对实验原理不明白,在老师提出问 题时不能积极思考作出正确的回答;实验操作过程中只是按照老师所教的实验步骤来 完成实验,不能有自己对实验的想法;预习报告的完成只是简单的抄写课本,不能起 到任何作用,应付作业。

(2) 实验仪器的使用掌握不牢固。例如通过对“分光计的使用”调查研究发现, 大学生对分光计的使用普遍不好。在利用分光计测棱镜的顶角中,实验教师已经向学 生讲解了分光计的调节及使用的注意事项,但是再一次利用分光计来测定光栅的波长 时,学生对分光计的调节已经忘掉了。掌握好实验仪器的使用是完成物理实验的基本 能力,但是调查发现大学生掌握不好,上面只是列举了 “分光计”的例子来说明。

(3) 实验创新能力不够。主要表现为学生在进行实验的过程中实验的研究方法不 够灵活,只是按部就班的来完成实验教师所教的实验步骤,不能提出自己完成实验的 改进方法;对实验数据的处理方法掌握不充分,在教师讲完数据处理方法之后,有的 学生还是不能明白,还得再次询问同学,让其帮助完成。

(4) 实验操作过程不能独立完成。例如在“迈克尔逊干涉仪的使用”这个实验中, 能独立完成调节的学生几乎没有,遇到问题时要么向教师询问,要么就让同学帮忙, 依赖性较强;在遇到实验故障时,不能找到出现的原因,更不可能自己来排除实验故 障了;由于对整个实验的不熟悉,所以学生在对实验误差进行分析时也是不充分的, 甚至是找不到产生误差的根本原因。

(5) 实验报告及思考题的完成是不理想的。在批阅学生的实验报告时,可以发现 有的学生是抄写的,在整个报告中不能发现有自己独立完成的部分;对于思考题的回 答,有的是错误的有的直接抄写的其他同学的。

(6) 实验的态度不够端正。通过学生对实验预习报告、实验操作过程的完成、实 验报告的完成的研究,可以了解到大学生对物理实验的兴趣是不够积极的。并且有的 学生在不能完成实验时,凑实验数据的现象很严重。

作者分析了存在以上不足的原因如下:

(1) 中学阶段的物理实验学习的不足是造成大学生物理实验学习及实验能力不足 的重要原因。通过第四章的研究,可以看出中学阶段的实验教学及中学生的实验学习 现状都是不尽人意的,这就不能为中学生在进入大学后物理实验的学习做好充分的准 备,造成学生对进入大学后的实验学习的动手能力的生疏、惧怕,不能在实验过程中 发展学生的思维。

(2 )低年级大学生不能很快适应大学阶段制定的物理实验教学目标及实验技能培 养目标。中学阶段所列出的物理实验教学目标主要是培养学生基本的实验素养,完成 对中学生的基本实验技能的培养,但是中学生在完成实验教学目标时出现了缺失,不 能达到目标要求,所以在进入大学后就不能很好的适应大学阶段所制定的更高层次的 实验教学目标。

(3) 实验教学内容安排欠缺合理性。在预备实验的安排上太多重复了中学实验内 容,这让学生觉得没有新意,丧失了对实验的兴趣,并且有的学生反映预备实验根本 就没参加过;由于大学物理实验教学的特点,物理实验教学的进程与物理知识的学习 出现脱节。很多同学反映在做实验时有的理论知识根本还没学习过,就开始做实验了, 对实验原理的理解有一定的难度,这让学生接受实验有一定的难度。

(4) 实验教学方法有待改进。大多数教师都采用了先对实验原理、实验操作步骤 及注意事项讲述一遍,然后再让学生开始实验。这种做法限制了学生自己动手的能力, 增强了对教师的依赖性,也不利于学生的创新思维的训练。

(5) 实验仪器老化、实验时间过短都会限制学生实验能力的培养。实验仪器是完 成实验的保障,但是实验仪器过于老化或者是实验仪器维修不及时都会对实验的完成 产生不好的影响;有的学生反映实验时间较短,这样就不能及时完成实验,不能很好 的领会实验思想,也不能提出自己对实验的看法及改进建议。

(6) 实验考核方法没有落到实处。实验考核虽然对学生平时的操作有所考察,但 是在平时的评分中老师不可能对每个学生的操作情况作出正确评判;对学生的预习情 况的考察仅凭预习报告给出评分,这样做有欠合理性。

第六章中学和大学物理实验教学衔接的教学建议

解决中学和大学两个阶段物理实验教学的衔接问题,作者认为应分别对中学和大 的实验教学提出建议,这样才能更好的解决问题,才能使中学生和大学生在各自的物 理实验学习过程中得到应有的发展。以下是作者针对两个阶段提出的教学建议。

6.1中学物理实验的教学建议

6.1.1学校应加强对物理实验教学的重视

首先,学校应保障实验课时的充裕。只要有充足的时间来研究实验,学生就可以 充分的把自己的创新思想投入到实验中去。这样对于一些比较难做的实验,学生就会 有时间来思考、消化,真正能体会到实验过程的艰辛及乐趣。

第二,学校应对实验课的实施制定明确的规章制度。保障教师实验教学和学生实 验学习的质量。

第三,学校应灵活选择适合自己的实验教材和实验仪器。在实际教学中作者认为 学校搞好实验教学应有所不同,应该善于因材施教,因地制宜。对于经济条件不好的学 校,实验器材比较短缺,就应该想方设法的去创造条件,确保实验教学任务的完成。可 以根据实际情况,甚至利用一些废旧的实验仪器、材料进行一些小实验,还可以利用学 校淘汰的废旧仪器设备,让学生进行拆卸、组装练习,通过动手实践,使学生熟悉仪器、 了解仪器,更深入地理解实验的原理与方法。这样不但加深了学生对知识的理解,更进 一步做到了理论与实践的联系。

6.1.2中学物理实验教学目标的细化制定

实验是研究物理最基本的方法,中学物理教学的主要任务就是培养学生的观察能 力、实验能力。实验的教学目标对物理实验的教学起着导向、反馈和调节作用,是物 理实验教学的出发点和归宿,同时又是实验教学评价的基本依据。所以,正确合理的 制定实验教学目标是非常重要的。实验教学目标是物理教学总目标下的一个子目标, 根据高中物理课程标准的要求,物理实验教学目标的制定可包含有三维的教学目标, 即物理实验的知识与技能目标、物理实验的过程与方法目标、物理实验的情感态度与 价值观目标,构成三维立体结构,组成一个有机的整体。

依据课程标准教师在实验之前可以制定合理详细的实验目标,包括从知识的掌 握、技能的培养、实验过程的实施、实验方法的掌握及改进等,这些都可以制定出要 求学生在实验过程中达到详细的实验目标。依据以上内容教师可以根据不同实验的要 求制定出合理的三维实验教学目标。

物理实验知识与技能目标的制定包括实验的知识、实验方法、实验的实施步骤、 实验仪器的工作原理读数方法、误差理论及如何设计实验等内容;物理实验技能目标 的制定可包括仪器的使用、实验过程中观察现象的能力和操作能力等内容。

物理实验过程和方法目标的制定包括实验方法和思想的认识、发现实验过程中的 问题及解决问题的能力、提出自己的合理改进实验的方法的能力等内容。

物理实验的情感态度价值观目标的制定有对待实验的态度、与同学交流合作的意 识等内容。

通过实验目标的细化制定可以使学生在实验的过程中有着明确的目标,这样才会 更容易的发现学生实验能力的不足,对实验的教学起到很好的反馈作用。

实验教学目标的达成应当通过实验的手段,让学生发现规律验证理论,同时熟悉 和掌握仪器的使用方法,也就是说要让学生理解为什么要用这些仪器,为什么要这样 去做,为什么要这样去尝试,还有没有其他的做法也可以达到同样的效果、区别又在 哪里等等。在实验中,教师的作用是帮助学生理解、掌握实验方法和思想,并引导他 们用不同的方法达到同样的目的,让实验变得有趣,让学生的在实验过程中得到应有 的成就感,而不是偏离实验目的或者根本不管实验目的把实验当成一种负担和任务。

6.1.3中学物理实验教学方法的改进

1. 发挥演示实验的作用,注重学生自主建构知识

建构主义强调以学生为中心,要求学生由外部刺激的被动接受者和知识灌输对象 转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者。下面以演示实验为例进行说明:

大多数的物理教师在进行演示实验时,会采取类似的方法,先提出问题然后自己 再进行演示,引导学生观察什么,使学生处于被动地位,缺乏对实验的热情和探究的 欲望,这样会使学生的思维仅限于老师提出的那几个问题上,不能真正意义上培养学 生的观察能力。因此我们应让学生自主参与实践活动,参与到自主建构知识的过程中 来。下面是英国物理“机械波的传播”这一课堂实录中的演示实验部分。

讲台前面放了一张大桌子,教师取直径约为15cm,原厂约为20cm的螺旋弹簧在 桌子上演示波的传播、横波和纵波,让学生到讲台前来观察。教师分别左右摆动了弹 簧和前后推拉了弹簧,第一步让学生看现象,第二步要学生在观察后能提出两个以上 的问题,教师并没有提示要注意观察什么。

学生会到座位,踊跃地提出问题。有的说为什么有时是凸凹前移,有时是疏密前 移?有的说波向前移动快慢与什么有关,等等。

教师总结:凸凹前移的波,质点的振动方向与传播方向互相垂直,我们称它为纵 波。波传播有一定的快慢,这是我们接着要讨论的问题。

在做演示实验时教师并没有先提出问题,引导学生观察什么,而是由学生自主观 察,并发现问题,发现问题的过程,本身也是自主建构知识的过程。英国物理教师进 行实验教学的方法值得我们借鉴和学习。

2. 把课本中部分实验变为学生分组实验,发挥其主体作用

传统教学中,大多数教师都是按照实验目的、过程、方法先讲解一边,把所观测 到的现象和结论总结出来,然后让学生依葫芦画瓢地重做一遍实验。由于教师讲得太 细,学生就会失去对实验的神秘感及探索欲望,必然调动不起学生思维的积极性和兴 趣,也就会扼杀了学生的创造性。只有让学生自己去做去想,才能真正让学生获得真 实的体验,才能真正培养学生的能力。因此教师可选用一些演示实验、课外小实验变 为学生分组实验,让学生进行自主探究,获得实验结论,同时在探究过程中培养了学 生的综合实验素养及交流合作的精神。把部分实验变为学生实验这就要求老师具有较 高的实验素养,能利用生活中易得的器材来开发学生实验,让学生尽可能多的参与到 实验中来,给他们更多的实验机会,来不断增强他们的实验技能。

3. 深入开发物理课外实验教学课程资源

学生除了利用实验室的器材完成课本实验外,还可以利用熟悉的生活易得物品、 人体或人体局部,开发进行一类体现自创性、体验性、趣味性、简易性、生活化的物 理实验教学活动。学生自创实验更注重了学生的亲身体验和感受,有利于学生对知识 意义的主动建构,进一步培养学生从生活中发现问题、解决问题的能力。物理实验器 材来源广泛,如塑料袋、易拉罐、打点滴所用的瓶子、针管等等的生活垃圾。日常生 活中的坛坛罐罐也都可以作为我们做实验的器材:如用毛刷演示摩擦力的方向,用笔 尖、小刀演示压强,筷子提米、纸锅烧开水等等。这些实验器材特别,设计思路简单, 操作方便,不仅给学生们带来了强烈的感官效果,还极大地激发了学生的学习兴趣, 培养了他们从生活中发现新问题的意识。

自创物理实验是利用学生日常生活中、触手可及的物品开展的简易实验教学活 动,学生固有的好奇心与求知欲通过科学的引导,被极大的激发出来。由于探究的事 物在生活中容易获得,没有实验戒律的限制,可以真正实现按照学生自己的意愿自主 进行摸索,生成具有个体特征的知识结构,体现出学生主体的个性、独特性与创造性。 而这种宽松的学习、实验环境,在平时的物理实验室教学中是很难得的,有利于学生 知识的自主建构。

4. 发挥高中物理课本中实验课题研究的功能

作者总结的人教版高中物理教材中,必修和选修课本的最后都列出了课题研究, 总共有十个,这为物理教师开展课题研究活动提供了良好的素材。作者认为中学教师 应该重视实验课题研究的学习,把课题研究融入到物理实验的学习中,又由于课题研 究学习具有开放性的特点,它可以从不同层面来发展学生的思维,提高学生的实验技 能。教师在实施课题研究时可分为以下几个方面:

(1) 选择进行课题研究的实验题目。根据教学进度教师可以给学生推荐实验课题或 者学生自己对感兴趣的实验课题进行选择。实验课题有以下三种形式:1)增加演示实 验的创造成份,改演示实验为探索性实验。2)增加分组实验的未知性,改“验证、 测量”性实验为探索性实验。3)促进知识迁移,解决实际问题的探索性实验。

学习物理的目的是学以致用,现在的物理教学常常是理论和实际相脱节,使学生 感到学习物理乏味枯燥。为了改变这一现象教师可以把科学理论与生动而丰富的实际 联系起来,以利于培养学生学习物理的兴趣,增强知识的迁移能力和解决实际问题的 能力。为此教师可选择一些与教材内容联系密切的实验,由学生探究、解释。

2) 查阅参考文献。学生可以到图书馆查阅文献,可以在网上搜索有关的最新信息, 教师也可以为学生提供有关参考书。

(3) 设计实验方案。学生在查阅资料的基础上按课题要求选择合适的实验方法和实 验仪器,确定设计方案,并要求写出操作流程,绘制数据表格,确定数据处理方法。

(4) 实验实践。实验过程由学生独立完成,教师原则上不给学生具体指导,在保证 实验安全和不损坏仪器的前提下放手让学生自己摸索,让学生在反复实践和屡遭挫折 中体会发现的艰辛和创造的喜悦。

(5) 综合分析讨论。每个实验课题完成后,教师需以平等研讨的方式引导学生就设 计方案优化、实验现象分析等问题进行分析和思考。还可提出与本课题原理相似,但 限于实验室条件无法实际操作的思考实验课题,进一步开阔学生的思维。

(6) 实验课题报告及答辩。学生的实验课题要求按学术论文的基本格式完成。实验 课题报告包括:D课题名称;2)摘要及关键词;3)课题设计要求;4)选用仪器;5) 计方案;6)数据表格及处理。

(7) 实验课题讨论。对于实验课题报告完成优秀的学生,组织他们上台进行课题答 辩,一方面强化学生对实验课题研究所学知识和技能的掌握,另一方面可对课题实验 中遇到的疑难问题进行总结和拓展。

6.1.4中学物理实验考核方式的完善

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,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。

在新课程标准中倡导评价方式的多样化。要对形成性评价和终结性评价给予同等 重视,使发展变化过程成为评价的组成部分。物理教师要在教育、教学的全过程中采 用多样的开放式的评价方法,如采用笔试、实验操作、课题研究、行为观察、成长记 录档案、活动表现评价等方式评价学生。物理教师与学校要积极探索科学、简便易行 的评价办法。

中学物理实验考试总体要求是把考理论和考操作结合起来,全面反映学生实验课 的基本要求;所有学生考试的原则都是把考实验和做实验结合起来。考试成绩由平时 考核成绩、理论考试成绩、操作考试成绩几个部分组成。

平时考核内容包括上课到位率、认真程度、实验报告的书写等三个方面;理论考 试可全面考查学生掌握实验基础知识的广度与深度。平时成绩的评定可建立学生学习 的记录档案,收集和分析能够反映学生实验学习过程、结果的资料,客观、公正地评 价学生实验学习的关键,在学生的实验学习档案中,要收录物理实验学习的重要资料, 例如:学生自己对实验提出的疑难问题及思考;在实验中的出色表现,通过自己的努 力解决的实验困难;设计巧妙的小发明、小制作等,采取此种方法可以客观、公正地 对学生平时的表现进行评价。

操作考试是根据教学大纲的要求把实验操作能力要达到的教学目标加以分解,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。

另外对学生还要增加综合性和设计性实验的考试,所谓综合性实验考试是将不同 的实验进行组合,综合解决较复杂的问题,要求学生利用本实验手段去解决新的问题。 对设计性实验进行考察时,根据教师提出的实验目的要求,学生自行设计实验方案, 完成实验,时间安排在课外科技制作课上进行,它主要考察学生的创造能力。评分原 则看学生的操作规范性、科学性和准确性。

6.2大学物理实验的教学建议

6.2.1提高大学生对物理实验的重视程度

1.提高大学生对物理实验的认识

对大学新生开展重视物理实验的教育。在物理实验绪论课中讲解实验理论的同 时,还应着重强调物理实验课的地位和作用,对物理科学发展的重要贡献;重点介绍 历史上一些著名的物理实验,女口:密立根油滴实验、伦琴X射线实验、粒子散射实验 等,引起大学生对物理实验的兴趣;列举获得诺贝尔物理学奖的物理实验的情况,让

学生对物理实验产生一种神秘感,进而会积极地去研究和探索;介绍当代社会就业形 式中对大学生动手能力和实践能力的要求,让大学生尽快树立起忧患意识,进而更加 积极的投入到大学的学习生活中来。以此改变学生过去在中学轻视物理实验的惯性思 .从而达到使学生重视物理实验的目的。I

2.重视实验前的引导

在开始大学物理实验教学之前,就应让学生树立起自己解决问题的意识。在阅读 理解实验原理的基础上,如何将实验内容用实验手段显现出来?如何选用和正确使用 仪器和器材?需要测哪些物理量?通过什么实验方法获取所需数据?实验中获得的 数据可能出现什么情况?如何正确处理数据?出现问题应从哪些方面查找原因等等。 在学生进行大学物理实验学习初期,就要有意识地通过典型实例进行全面示范分析, 让学生明白实验不只是利用仪器采集数据,还包含实验设计思路、实验环境、实验方 法、测量方法、数据处理方法等的拟定,并鼓励学生在以后的实验实践中不断学习、 总结、提咼、创新,以提咼自己的实验素质和能力。

同时可以建设“实验预备区”,让学生真正有机会来体验怎样学习大学物理实验。 利用大学已有的或将被淘汰的实验设备,开设一些与中学物理实验和大学物理实验均 有关联的实验,构成“实验预备区”,提供大学新生做实验的机会,以熟悉常用仪器 的构造及使用,提高实验动手能力,弥补中学实验不足的缺憾。具体实验项目的确定 应围绕做好中学和大学物理实验的衔接教学为目标,根据学生情况及大学物理实验室 具体条件而定。

6.2.2合理安排实验教学内容

6.2.2.1重视物理知识的衔接

高中物理实验内容与大学物理实验内容在很大程度上有着密切的联系,因此我们 应重视中学物理知识与大学物理的衔接以此来促进大学物理实验与中学物理实验的 衔接。

根据有关教育心理学理论,若能在教学中有机地结合相关中学物理知识,学生又 接触到了自己熟练的旧知识,倍感熟悉亲切,会很快消除对大学物理实验的陌生恐惧

1杨昌权,孟桂菊.大学一年级物理实验教学的对策[门•大学物理实验,2007 感,消除“升级台阶”带来的畏难情绪,带着“旧友相逢”似的感情,带着好奇, 带着探究的情趣迅速进入正常良好的学习状态,学习积极性大大提高,能有力地促进 大学物理实验的教学,提高教学质量。但教师一定要把握好中学物理实验与大学物理 实验之间的延伸关系,采用对比方法,把两个不同阶段处理问题的不同点讲清楚,消 除中学学习定势的逆向负迁移。

为了降低大、中学物理实验之间的台阶,顺利完成好中学向大学物理的衔接过渡, 在学生接触大学物理实验初期,需要精心组织实验前的预习,可安排学生提前到实验 室了解实验原理、方法及仪器的构造、操作和使用,做好数据表格。同时,在教师讲 解实验时可增添一些与实验有关的中学物理知识,这样可消除学生对大学物理实验学 习的恐惧感,增加其信心,完成大学物理实验的学习。

6.2.2.2合理编排实验内容

1•作者在调查中已经了解到大部分学生反映,在预备实验阶段有部分实验重复了 高中的实验,这样对学生来说,失去了一定的兴趣,对实验没有积极性。在不破坏原 有实验系统性的基础上,预备实验应有一定的新意。“长度的测量”实验的主要目的 是要求学生练习使用几种常用的仪器,米尺、游标卡尺、螺旋测微器等,从高中物理 实验的基础调查可知,大部分学生在高中阶段都已经接触过螺旋测微器等测量工具, 那么对于这些测量工具使用的训练可以归入“密度的测量”实验中;作为示波器的一 个应用,“声速的测定”实验可以归入“示波器的使用”实验中,以加深学生对李萨 如图形应用的认识。

对于相对简单的实验,例如“万用表的使用”“电场中等势线的描绘”“测定冰的 熔解热”和“液体粘滞系数”等实验的原理、操作都相对简单,可以列为选做实验学 生可以根据自己的兴趣自由选择是否选做。

2.在前面的调查中发现,学生所做的部分实验原理与理论知识学习的进度是脱节 的,这样让学生做起实验来比较费力,所以在安排实验内容时就应该考虑到这样的一 个现状,合理的安排实验内容,或者是实验教师可以在实验之前发给学生一些关于实 验原理的理论知识,教师讲解一下,这样让学生在接受实验原理时不会不知所措。针 对大学教材中误差理论与实验操作完全分开的情况,教师应该把这两部分多加综合。 其次要逐步加入设计型实验和与生产结合紧密的先进实验,以提高学生的设计能力、 创新能力和尽快步入社会的实践能力。

同时实验内容的编排还应考虑到学生的不同层次,围绕实验教学目的和学生的实 际情况,紧扣实验教学特点,一环扣一环,由浅入深,前后呼应。在学生课程安排上, 预备实验、基础实验、综合性实验、研究设计性实验等都要恰当地各占一定比例,这 样才能达到训练学生实验能力的目的。学生在实验学习过程中,不仅能独立完成单个 实验项目,还要重视各分立知识点间的综合联系及应用,使学生自觉地训练和培养实 验综合思维能力,有效提高学生综合应用实验知识、实验技术的能力,增强实验综合 素质。如给学生提供直流单臂电桥、直流稳压电源、电阻箱、热敏电阻、温度计、滑 线变阻器、电热杯、检流计等简单的实验仪器,通过实验设计,能完成对热敏电阻的 温度特性研究;学习并体会半导体温度计的制作原理和方法;学习半导体温度计的校 正方法等多个实验项目。利用这些普通基础仪器的组合进行测量研究实验,透明度好, 学生能更好地学习和探究体会到更多内涵,不仅使学生的学习兴趣大增,也对学生掌 握原理和提咼综合应用能力大有帮助。

6.2.3增加实验教学方法的多样性

6.2.3.1开放物理实验室

全天候开放物理实验室,学生可随时进入实验室进行测量操作和实验;提供器材、 场地等条件,供学生完成自行设计的实验项目。不仅调动学习积极性,还大大丰富了 学生的课余学习内容。实验室开放给学生创造了一个提前动手实践的机会,这是一个 理论到实践的第一过程,可以更加协调地加强教学环境中的“外部刺激”与作为认知 主体的学生内部心理过程之间的相互作用,最大限度地激发学生内部的学习心理要 求,充分发挥其学习主动性和积极性。

开放实验教学不再仅仅局限于过去常规教学的时间、空间和以班级为单位的教 学。教学将通过分阶段、分模块的合理安排,学生可以更加灵活地、多批次地进入实 验室学习,让那些相对较少的仪器更好地为学生服务,实现实验仪器更高的时间空间 利用率。通过开放,不但实验教学的时间延长了,还打破教学固定化模式的局限。学 生将以个体为单位进行实验,这一方式大大提高了仪器设备的利用率。实验开放有效 地避免了学生因为实验仪器不足,拥挤在一起做实验,甚至“听”实验现象的发生。 学生可以独立地拥有一套实验仪器进行实验,在独立思考、独立动手的氛围中得到提 咼。

开放教学是实现大学物理实验教学作用和价值的必要理念,是培养创新性人才的 有效途径。这样可以让低年级的大学生提前了解大学物理实验是怎样进行的,大学物 理实验对他们的要求是怎样的。

要做到教学时空的开放,包括教学时间和教学空间的开放,这样就可以把原本掌 握在固定课表和教师手中的时间解放出去了,学生可以通过多种途径、多种方式开拓 自己的见识,增长自身的知识,同时开展多空间的教学活动来辅助常规实验室教学, 这将有利于实验教学工作的发展。

要做到教学目标的开放,开放教学最突出的特点就是要打开束缚学生思想的枷 锁,培养他们的创新精神,促进他们综合能力的提高。所以开放教学在目标设计上更 要突出实现学生实验技能和创新思维、创新能力的目标。开放教学目标设计要突破一 维的局限(帮助理解、掌握物理学原理),向多维度发展(实验技能、综合素质、创新 能力和学生情感)。I

要做到教学内容的开放,实验教学内容的开放也要有层次性,对于低年级的大学 生来说,可以开出适合他们的预备实验和基础性实验,为大学物理实验的顺利开展做 一个热身,这样可以培养学生的实验意识,让学生养成良好实验习惯,要求学生学会 基本常用仪器的使用方法,这样可以弥补学生中学阶段之不足,并为学习后续实验奠 定必要基础。

最后,要做到教学方法的开放,在传统的实验教学中,教师大多都采用讲授式的 教学方式,其他教学方式运用比较少,大学物理实验更多的是培养学生的多维度的实 验能力,所以教师在这个教学过程中,应该指导学生大胆质疑,鼓励学生发表不同意 见和独创性的见解,给学生足够的时间和空间,激发他们的创造性思维。在这里可以 运用探究式教学,是一种“自学、探索、引导、研究”的综合性方法,突出学生的主 体地位。在大学的初级阶段,对一些较为简单、学生可以接受的实验可以采用这种方 式,可以让学生认识到大学物理实验是要培养自己的多方位能力。

1王莉•大学物理实验教学开放探讨⑴].上海师范大学,2007

6.2.3.2加强普通物理演示实验教学,增强学生的好奇心

演示实验要突出趣味性,必须注意同光、声、色彩的合理融合,从视觉和听觉方 面刺激学生的感官;注意新颖性与研究性相结合,激发学生的求知欲。同时,演示过 程中要注意提高学生的参与意识和主观能动性,增强学生动手能力是关键环节。所以, 应让学生自己来做演示实验,使他们有了表演和参与的机会,也有了发挥自己潜能的 舞台,学生的积极性被调动起来。

为了确保一个物理演示实验的成功,实验在技术实现时就要根据实验的目的和原 理,考虑实验环境影响因素,选择恰当的器材和装置,并按合理的步骤来进行。在普 通物理演示实验中,有许多解释物理概念规律的具体实验,其实验方法的构思巧妙、 设计新颖,往往会使学生能对此演示实验过目不忘,牢固掌握相关知识。在大学低年 级的物理学习中,教师可以根据课程的需要适当选择合适的实验来进行演示,为学生 以后能顺利适应大学物理实验的学习打下基础。

例如:落体法演示涡流或电磁感应

涡电流实质上就是由于电磁感应产生的感应电流,根据法拉第电磁感应定律,闭 合导体回路中的磁通量变化时,回路中就会产生感应电动势,如果回路的电阻较小, 则感应电动势将使回路中产生较大的感应电流。一般我们用下列方法来演示涡电流, 一是磁场不变,大块导体相对磁场运动,在大块导体中产生涡电流,如用可拆变压器 演示的阻尼摆实验;二是导体(如铝环)不动,利用交变磁场,在导体中产生涡电流, 如用可拆变压器演示的涡电流热效应实验。

落体法实验与上面介绍的传统的用可拆变压器做的实验相比,仪器简单、便于携 带、操作方便,现象解释也更容易。

器材与装置:约1米长的铝管1根,小的铝圆柱体和永磁圆柱体各1个。

演示步骤:将铝管竖直放置,将铝圆柱体从铝管上口放手后自由下落,铝圆柱体 很快(约半秒时间)到达铝管下口;将永磁圆柱体从铝管上口放手后自由下落,它到 达铝管下口的时间则较长。比较两次落体的快慢,来说明磁体与导体间有相对运动时 由于电磁感应出现的涡电流引起的电磁阻力。

本实验演示一种由于电磁感应而出现的现象,当永磁体从铝管中自由下落时,在 铝管中会因永磁体和铝管间有相对运动而感应电流,这个电流会产生阻碍磁体下落的 电磁阻力,因此磁体下落一定高度所需要的时间就变长了。

在演示实验中激发了学生的兴趣,增强了学生的探索研究实验的热情。

6.2.3.3增加学生探索性实验

大学物理实验教学的重点,要放在物理实验的设计思想、方法和仪器的选择以及 实验技巧和学生能力训练等方面,指导学生在深入细致地做好每个实验的基础上让学 生学会探索研究实验,逐步让学生学会将所学的相关理论知识与实验的物理思想、研 究方法和实验技巧等联系起来,并且在应用的基础上学会创新。|

但是在调查中发现绝大多数学生能够在教师的指导下,参照教材完成每一个实验 项目并能得出实验结果,但是归纳、灵活运用不同实验项目中的相同测量方法、相同 实验方法、相同数据处理方法的能力不太令人满意,尤其表现在设计实验的初步能力 普遍较差。原因在于目前大学物理实验课的教学内容和教学模式自觉不自觉地使学生 注重单个实验项目的完成及实验结果,忽视了对实验项目中遇到的实验知识、方法和 思想的系统化,忽略了对学生实验技术、技能等方面的训练。

为了让大学生能顺利适应大学物理实验教学,在低年级可适当安排一些和高中有 所联系的实验,让学生亲自动手来做,在实验过程中教师要强调实验所要达到的目的, 让学生真正体验大学物理实验,减少一些畏惧感。下面以伏安法测电阻为例来说明学 生实验能力的训练。2

1. 传统实验方法

目的:理解欧姆定律,会使用电流表和电压表测量电阻。并且合理设计电路,减小 由于接线方法造成的误差(称系统误差)。

电流表的外接法:图1所示是电流表的外接法,在这个图中电压表测量的是电阻 R两端的电压6,,电流表的读数/a=/v+4,被测电阻R,而通过测量7?=,

R A

很明显测量值偏小。产生误差的原因是因为电压表的分流作用。因此分流越小,误差 越小。所以这种方法适用于测量小电阻。即RRV,采用外接法。

1黄小华.重视实验技术技能的系统训练促进大学物理实验教学[门・中国现代教育装备,2008

2王静,王吉华.以伏安法测电阻为例谈大学中学物理实验教学的衔接J]•大学物理实验,2009

 

 

电流表的内接法:图2所示是电流表的内接法,在这个图中电流表的读数为

/a=4,电压表的读数uv =uA+uR,被测电阻R = b,而测量值尽则=偏大产生 IR IR

误差的原因是因为电流表的分压作用。因此分压越小,误差越小。所以该法适合于测 量大电阻,即RRa时采用内接法。

 

结论:用伏安法测电阻的依据是欧姆定律,所使用的测量仪器是电流表和电压表。如果 采用外接法,由于电压表的分流作用,从电流表获得的电流读数要比通过待测电阻的 电流大,电压表的内阻阻值越大于待测电阻阻值,其分流作用就越小,测量误差也就越 小。如果采用内接法,由于电流表的分压作用,电压表测得的电压值比待测电阻两端的 电压要大,电流表的内阻阻值越小于待测电阻阻值时,电流表的分压作用就越小,测量 误差也就越小。可是待测电阻的估计值多大才算是远大于电流表的内阻,可以采用电 流表内接?待测电阻的估计值多小才算是远小于电压表的内阻,可以采用电流表外接? 况且伏安法本来是用来测量未知电阻阻值大小的方法,现在却要首先知道未知电阻阻 值的大小,有悖常理。

2. 改进后的实验方法|

1王静,王吉华.以伏安法测电阻为例谈大学中学物理实验教学的衔接[J]•大学物理实验,2009

在学生熟练掌握实验原理和基本实验技能后,向学生提出明确的实验目标,改进 测电阻的实验方法。教师加以弓岩 学生独立探索、设计实验方案,最终完成实验目标。

a b c

图3

实验电路如图3所示,当单刀双掷开关K接b点时,电压表和电流表的读数分别 /和厶;当单刀双掷开关K接c点时,电压表和电流表的读数分别为/和厶。学生 分析认为,如果电流表的读数变化较小,说明电压表的分流作用可以忽略不计,单刀双 掷开关K应该接〃点,即电流表外接法;如果电压表的读数变化较小,说明电流表的分 压作用可以忽略不计,单刀双掷开关K应该接c点,即电流表内接法。怎样确定电流表 和电压表的读数大小的变化,从而选择合适的接法呢?

根据图1分析电流表外接法实验中的相对误差。待测电阻的测量值 =匕二仝匕。显然,测量值偏小。相对误差=

I Rv+R 1 R R Rv

根据图2分析在电流表内接实验中的相对误差。待测电阻的测量值

R^= — = R + Rao显然,测量值偏大。相对误差q二  =—o

I R R

当«1<直时,可以采用电流表外接法,反之就采用内接法。在与图3比较后得:当 匕二乞 y时,可以采用电流表内接法。

uc ic

实例:被测电阻10 Q。采用内接法时,电压表读数为0. 41V,电流表读数为22. 6mA;

采用外接法时,电压表读数为0. 24V,电流表读数为23. 7mA。根据公式°厂5 <九二^ uc ic

经过计算得知,罟”4,亍皿9。所以#>亍,应该采用电流

表外接法。实际连接电路测量,外接时电阻是10.1Q,而采用内接法电阻是18 Q o

通过伏安法测量电阻的实验,不仅将学生所学的前后知识紧密联系,而且增强了 学生对物理实验的学习兴趣,锻炼了学生独立思考的能力,提高了学生的设计能力、创 新能力、动手能力以及实践能力。

6.2.4切实执行实验考核方法

作者通过调查和自身的实践教学发现:(1)对预习情况的考查是靠交上来的书面 报告来给出成绩的,对学生预习的实际效果不能得到真实的了解;(2)操作过程的评 定有失合理性,仅仅是靠学生交上来的实验数据来评定实验操作的成绩,忽略了对学 生实验操作过程的评定,太注重实验结果的得出,这对学生是不公平的;(3)实验报 告的评阅也不能很好反映学生的实际掌握情况,有的学生甚至是抄袭他人的实验报 告;(4)期末考核只有笔试,太过注重理论知识的掌握,虽然在试卷中会出现关于实 验操作的题目,但也不能达到锻炼学生动手能力的目的。

针对以上问题作者认为:(1)对学生预习情况的考查一方面可从预习报告的完成 来考查;另一方面教师在讲解实验时,可提问有关问题让学生思考回答,对回答的情 况做一个详细记录,作为预习评定的一个因素。这样从两方面对学生预习的情况作出 评判,可以避免学生抄袭实验预习报告的现象,还可以督促学生真正进入到实验的学 习中来;(2)对实验操作的考查应从细处着手,对每个实验要列出所要达到的实验技 能要求的细目表,每个学生一份,教师在学生操作时进行观察给出每一项操作的分值, 这就要求在实验课上教师的数量要够,可对每个学生的操作成绩给出公平的评定;(3) 对学生交上来的实验报告,要从对实验原理和实验思想的认识、实验方法的改进、数 据处理、思考问题的回答这几方面来考查,这样会让学生在课外时间对实验进行研究 和思考,对实验有一个消化吸收的过程,对出现抄袭实验的现象给予严厉的处分;(4) 对期末考核的评定应从两方面来考核,一是笔试的测试,二是实验操作的测试,笔试 的考试内容可以从实验的原理、实验的思想、实验的方法、数据的处理、实验的改进 等多方面来进行考查,实验操作可以让学生抽签来得到自己进行操作的题目,对学生 的操作进行实际的实验操作考试。实验的总成绩由平时实验成绩(预习报告、操作、 实验报告)和期末考核成绩得出,其中平时成绩占50% (预习报告占20%、操作占50% 实验报告占30%),期末考核成绩占50% (笔试占40%、操作占60%),这样在每个环节 中增加实验操作所占的比重,才能真正达到增强学生动手实验的能力。

第七章结束语

本文通过文献研究,明确了实验在物理教学中重要作用及对学生物理实验技能的 要求,指出了培养学生动手实验能力的必要性,研究了中学物理实验和大学物理实验 的教学目标、教学内容、教学方法及考核方法,并分析了两者之间在这几方面的区别, 提出了研究中学与大学物理实验教学衔接的必要性。

在上述理论的指导下,本文分别对中学物理教师、中学生进行了问卷调查,通过 调查掌握高中物理实验教学现状,分析得出中学物理实验教学跟课程标准的要求还有 很大差距,这就造成了中学生进入大学后很难适应大学物理实验的一个重要原因;对 大学生进行问卷调查掌握大学物理实验教学的现状,得到大学生物理实验中存在以下 不足:物理实验预习不充分、实验仪器的使用掌握不牢固、实验创新能力不够、实验 操作过程不能独立完成、实验报告及思考题的完成是不理想的、实验的态度不够端正 等,进而得出中学和大学物理实验教学的衔接缺失,并对衔接缺失提出教学建议。

由于本人理论知识有限和实际教学经验的不足,对高中和大学物理实验教学衔接 的研究还不够深入和全面,本人以后还需进一步的研究和学习,提出更好的解决中学 和大学物理实验教学衔接的措施。


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附录<