课改十年中学物理实验教学回顾与展望

课改十年中学物理实验教学研究

回顾与展望

中国人民大学书报资料中心张海龙

引言

新世纪伊始，中国开展了旨在提高全民族科学素养的新一轮课程改革。此次新课程改革倡导科学探究的教学思想，重在培养学生的创新意识和实践能力。就物理学科而言，几乎所有的改革理念都紧紧的联系着物理实验。物理实验作为物理教学中的重要组成部分同时也是物理科学探究的重要思想和方法，对培养学生的科学素养具有重要的意义。因此，怎样改革实验教学，培养学生自主学习能力，培养科学探究的兴趣和能力成为课程改革的重点。十年来物理教育工作者和一线的物理教师致力于物理实验及教学的研究，积累了许多宝贵的经验和成果，本文基于文献角度对此做一梳理，以期对广大教育工作者今后的实验教学和研究工作有所助益。

一、常规实验：由验证性向探究性转变

由验证性实验教学向探究性实验教学的转变是是这一时期实验教学改革的一个重点，关于科学探究的若干要素如何渗透到实验教学中的研讨比较活跃。

谭崇宇对人教版高中物理课程标准实验教材必修和选修中的探究性实验做了系统研究，并针对部分有代表性的做了深入分析并给出了教学建议。曾路在《物理实验探究式教学案例分析》一文中通过具体案例介绍了物理探究式实验课教学的步骤。

广大教师遵循认知发展规律探索出一系列行之有效的实验探究教学模式，如杨仕明在《实验探究的教学模式》一文中介绍了实验—归纳探究、猜想—反驳探究、假说—演绎探究、问题—解决探究等探究模式及其应用案例。

同时，针对当下盲目探究、形式探究的问题，刘炳升在《新课程理念下物理实验创新的问题（三）——探究学习与接受学习的关系及实验教学设计》一文中辨析了探究学习与接受学习的辩证关系，并指出：实验是科学探究的重要思想和方法，中学物理实验教学的改革应当关注探究思想的介入，改变将实验的功能仅归于验证理论和培养动手技能的观点。但也必须看到，实验不是探究的惟一方法，理论探究也是不可少的，通常情况下实验、理论、教学需要相互结合起来。同时实验也不都是探究的，仪器使用、操作训练等类型的实验也是不可少的。

李珍臣在《验证性实验要改为探索性实验吗》一文中也对盲目探究提出质疑，在分析了验证性实验、探索性实验和判决性实验三类实验的历史作用的基础上指

出，要正确认识三类实验，根据学生的实际情况，结合教材内容合理安排中学物理实验。

二、实验资源开发如火如荼，“非常规实验”崭露头角，低成本实验开发进入高潮

针对常规实验，张伟等人在《非常规物理实验：有待深入开发的重要物理课程资源》一文中，首次提出“非常规物理实验”的概念并对其特点及教育价值进行了初步的探讨，并在《“非常规”物理实验概念探讨》一文中对非常规物理实验的概念内涵极其意义做了进一步阐述，其后，在《论“非常规”物理实验的教学地位》一文中，基于生态化教学理念，指出，“非常规”物理实验不是“可有可无”或“必要补充”，而是生态化物理教学的基础。

赵力红等人的《低成本，高智慧，深探究》系列文章将低成本实验资源的开发研究推向高潮。教师们开始注意利用身边物体做实验，激光笔、蜂鸣器、饮料瓶、注射器、电子打火机等等被广泛应用于物理实验，并有专门文章论述儿童玩具的实验价值，真可谓是物理实验无处不在，真正体现了课程标准倡导的“从生活走向物理，从物理走向社会”。基于此，复印报刊资料《中学物理教与学》2010年第12期专题介绍了低成本实验开发的相关成果。

关于常规实验的改进、自制教具和实验装置的文章大量涌现，且有不少自制教具获发明专利，这一领域的研究可谓是蔚为壮观。

三、现代信息技术和现代实验技术的应用，推动了实验教学的发展

《基础教育课程改革纲要（试行）》指出：课程改革要“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式学生的学习、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有利的学习工具”。用信息技术改造某些已有的实验，增加原来不能做的实验，这是大势所趋。现代信息技术和现代实验技术的应用，极大地推动了实验的发展，也极大地提高了实验教学的质量。传感器技术、计算机技术、摄影摄像技术、多媒体技术、网络技术等进入实验教学领域，已使或将使实验教学的面貌发生大的变化。

1. 数字化信息实验系统(Digital Information System Laboratory)大显身手

DISLab安装有传感器、数据采集器和软件，三者共同构成了数据采集的数字化和自动化、数据处理和数据分析的智能化的现代化实验教学平台。数字化信息实验系统，以其方便、迅速的数据采集功能和强大的数据处理功能，在实验探究中大显身手。它可以测定过去难以直接测定的物理量，也可以显示一些无法演示的物理过程，实时采集、处理数据，迅速得出结论，大大拓展了实验研究的视界，发挥出巨大的教育功能。它有利于使学生了解现代实验技术的思想方法；有利于解决教学中的难点实验；有利于提供更多的探究实验课题；有利于学生进行某些探究实验设计和探究技能的训练。复印报刊资料《中学物理教与学》曾于2010年第9期和2011年第10期专题呈现了数字化信息实验系统应用于中学物

理实验教学的相关研究。

2.常用软件（如EXCEL等）应用到实验数据处理环节

早在2003年，北京四中的刘彬生老师即以系列文章，以讲座的方式，介绍了如何运用EXCEL处理实验数据，旨在通过浅显而又详细的讲解，帮助这些老师一步一步地学会使用通用的软件处理实验数据，然后再去指导学生。此后陆续有文章对EXCEL的数据处理功能应用于实验数据处理做进一步开发。

同时，虚拟实验、仿真实验开发也进入起步阶段。

3.对技术应用于教育的理性认识

如同技术应用于社会具有双刃性一般，技术应用于教育，也有它的双刃性。刘炳升在《新课程理念下物理实验创新的问题（二）——实验技术的创新及其与传统实验手段的关系》中指出：教育是以人的发展为目标的，因此应用新技术必须考虑学生的心理特点、认知特点、具体目标等因素，与纯科学研究有所不同，泛用现代技术有时对我们教学是不利的。例如，现代技术有自动化的特点，如果用在恰当的地方，可以提高实验的效率，但如果不恰当的使用，就可能削弱学生的思维活动和动手活动。因此，在新课改的实验教学中，一方面要大力提倡使用现代技术，充分发挥和利用现代技术的优势，优化实验教学，同时也要处理好现代技术与学生特点及传统实验间的关系。

四、实验教学功能被重新审视，学生能力培养受到高度重视

1.随着新课程改革的深入，教师对实验的教学功能的认识不再局限于是验证结论，获取知识，而是向全面培养学生各种能力的方向发展

北京四中的刘长铭老师在《充分认识中学物理实验的教育功能》一文指出，中学物理实验是以实际现象为起始的完整的研究和解决问题的过程。独立地完成一个实验相当于完成一项“微型工程”，从设计、实施，到最终的分析、评价、检验，涉及运用多种方法研究和解决各种各样的实际问题，其中包括处理不可预料的事件在内。因此，科学实验能力是综合能力，中学实验教学在培养学生的能力上是全方位的。实验教学中应注意培养学生运用综合的、系统的方法分析和解决问题的能力、统筹兼顾、全面规划的设计能力、严谨的科学态度、数量的感悟能力和速算能力、操作各种实验仪器的能力等等。李桂福在《对物理实验教学在新课程中作用的再认识》阐述了实验对于学生观察能力、操作能力，创造性思维能力和实践能力的提高的重要作用，等等。

2.教师和教育工作者开始从学生的认知层面来研究实验

易其顺教授相继发表了《从物理学习的认知过程看物理实验研究》《从物理学习的认知过程看阿基米德原理系列探究实验的设计》，为物理实验研究提供了