自主实验激活学生的学习动力

发布者：佛山市教育局电教站发布时间：2012-09-27 14:48

                        佛山市南海区丹灶镇金沙中学   何丽兴


     摘要:在课改深化的今天，在课堂教学过程中已经渗透了新课程理念元素，“满堂灌、一言堂，学生只是被动地接受”的现象已有了一定程度的改变，但课堂依然是教师在掌控，学生尚未真正成为学习的主人。在考试成绩决定一切的指挥棒下，教师仍然不放心把课堂交给学生，依然是教师预设好内容、步骤、问题等，课堂仍然围绕着教师的讲授，教师依然是在牵引着学生，控制着学生。教师过分的预设忽视了学生的自主建构和自我体验。于是我校物理科组响应教育部的“十二五”重点课题“运用现代教育技术装备促进基础教育实践教学模式的改革与创新研究”开展了“自主实验在物理教学中的应用”的子课题研究。现在正开展第一阶段“学生自主实验能力的培养”的研究。
    关键词:实验教学、自主实验、实验能力、创新意识

                                  实验教学的现状
    中学物理实验教学受应试教育的影响，普遍存在着重理论轻实验的思想，教学方法普遍采用讲授法，有的老师甚至认为学生不会动手做实验不要紧，只要会动笔考实验就行。由此而引发了“做实验不如讲实验”，“讲实验不如背实验”的荒谬作法，出现了学生实验变成演示实验，演示实验变成不做实验的现象，相当数量的老师不做或少做实验，放弃了运用实验的直观教学方法，这一现象严重妨碍了培养具有创新能力的人才。再由于教师不愿在实验教学方案的设计上下功夫、花时间，导致实验教学方法形式单一、陈旧；单纯为了完成教学任务而安排实验，对学生实验能力的培养显得没有计划、没有目的、缺乏系统性. 更令人担忧的是由于仿真实验室的出现，许多理化教师动手实验能力在退化，课堂上用视频、动画代替实验的现象已经成为现代教学的一大特色，在光影下培养出的“实验高手”，可以在考试中得高分，但在动手方面他们的弱势就突显出来。
                                  明确自主实验的意义
    物理学是一门以观察、实验为基础的科学。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地加以思索和总结得到的。实验就是在人工控制条件下使物理现象重复出现供人们观察的工作，通过实验，能够对物理事实获得具体的明确的认识，有助于理解物理概念和规律。初中学生对物理实验有着强烈的好奇心，渴望多做实验，以激发学生对物理知识的好奇心，引导学生根据实验现象来达到理解物理规律的目的。
自主实验就是实验主体的人自立、自为、自律的学习。学习的自立性、自为性和自律性是实验主体的人自主性的三个方面的体现，其中，自立性是自主学习的基础，自为性是自主学习的实质，自律性则是自主学习的保证。这三个特性都说明了同一个思想：实验主体的人是自己学习的主人，学习归根结底是由学习主体自己主导和完成的。自主实验教学是以学生自主实验为手段，规划老师的教学行为，最大限度内实现学生是学习的主体，主导和完成物理知识的学习。
                                 学生自主实验能力的实践
    一、培养学生的观察能力
    观察是获得知识的最基本途径，也是最基本的环节，更是思维的基础。俄国著名的科学家门捷列夫曾经说过；“科学的原理起源于实验的世界和观察的领域，观察是第一步，没有观察就不会有接履而来的前进”。任何实验都离不开观察，物理实验更是如此。通过观察获取的实验现象能激发学生的兴趣，启迪学生求知的欲望，从而提高学生的智力和能力，所以观察能力的培养与提高是整个实验教学中能力培养和提高的首要前提。学生观察能力的培养不是自发形成的，要靠教师的诱导，启迪。
    首先，培养学生观察兴趣，明确观察的重要性。学生在观察活动开始时，往往带有一种极强的诱惑感和好奇心，喜新奇，好热闹，而这种好奇心正是兴趣爱好的原动力。但仅凭好奇心是不够的，是无法观察好物理实验活动的。教师在教学中，必须抓住学生“好奇心”这种心理特征，变好奇心为观察兴趣，进而转化为求知欲望。为了提高学生的观察兴趣，明确观察的重要性，可以给学生讲中外科学家的故事，介绍自然界中各种奇异的现象，做有趣的科学实验等。例如，在学生刚接触实验课时，介绍从苹果落地的启示中，牛顿发现了万有引力定律；从水壶中的蒸汽不停冲击水壶盖的观察中，瓦特发明了蒸汽机。科学家们正是从这些最简单的最微不足道的物理现象的观察中，作出了震撼世界的发明和创造，由此大大激发学生的观察兴趣，更加懂得观察的重要性。
其次，指导学生制订周密的观察计划，明确观察目标。学生在开始观察时，往往会感到不着边际，无从下手。因此，要指导学生制订周密的观察计划，确定好观察对象，拟订出常规观察项目和特殊观察项目，明确观察要点和目标，并从物理实验的现象中获得关于物质的组成、结构、性质及其变化等方面的感性认识。
    最后，引导学生学会科学的观察方法。在物理实验教学中，除了培养学生观察兴趣，帮助学生制订观察计划，以及明确观察目标外，教师还必须引导学生学会进行观察的具体方法。在课题的实践中，总结出以下几种方法：
    1、比较观察法，比较就是在观察中区分客体，确定客体的异同，从而促进思维活动。由于事物与事物之间，现象与现象之间总是既有联系又有差别，因此总有可比之处。教师在教学过程中，注意将物理现象分析比较，善于在相同事物和现象中，通过比较找出它们之间的不同点；在不同事物和现象中，通过比较找出它们之间的相同点。如观察用电流表测电流，用电压表测电压，比较两表的构造，最小刻度及实验操作的异同点。又如观察直流电动机和直流发电机的构造、工作原理、能量的转化的相同点和异同点。
    2、顺序观察法：即先观察什么，后观察什么，按照一定排列顺序进行观察。
    3、分步观察法：对于一些复杂的物理现象，应按照所制定的观察计划，引导学生按照一定的实验步骤，一步一步地仔细观察。
    4、整体观察法：其观察程序为先由整体到部分，再由部分到整体。整体观察法强调学生综合运用眼、耳、手、鼻、舌等各种感觉器官进行观察，不遗漏重要的“细节”；在观察对象的各个部分时注意跟对象整体联系，在整体观点指导下，观察各个部分时，重点观察主要部分，但又不放弃对次要部分的观察如发电机工作原理，电磁感应现象实验法等。
     5、重点观察法：即抓住事物本质的核心的关键部分或现象进行观察，培养学生观察的“选择性”。引导学生注意收集反映物理现象的本质特点的信息，依据观察的目的，区别哪些是该观察的，哪些是不必要观察的。在观察物质时，引导学生根据观察提纲确定观察的重点项目；在观察装置时，引导学生根据观察的目的确定优先观察核心部分；在观察实验操作时，引导学生特别注意对关键性的、重要的、以及不易观察的操作进行重点观察；在观察物理现象和图表模型时，引导学生观察能反映事物本质的现象或部分，不受无关现象或部分的干扰。
    6、归纳观察法；归纳法是在获得许多个别事物的知识的基础上，概括出事物的一般原理的方法，是从个别到一般的推理形式和思维方法。这个方法也可以运用到物理实验观察中，即从一个个的现象观察中，先得出一个个结论，然后归纳出一般的规律。
   二、合理利用物理教材上的教师演示实验改为学生演示实验或分组实验，培养学生的自主实验能力，激发学生的创新意识。
    课本有许多的演示实验，物理演示实验具有形象真实、生动有趣的特点，能为学生在形成物理概念、得出物理规律前营造出活生生的物理情景，使学生感受倍深。心理学研究表明：人的动作记忆效率比语言文字记忆效率要高好几倍。“百闻不如一见，百看不如一做”说的就是这个道理。传统的课堂教学、演示实验，通常是“教师演示，学生看”，但是很多实验学生根本看不清，特别是后边的学生。不同程度地限制和阻碍了学生智能和潜能的发展，直接影响学生实验心理素质的提高。因此，我们在开展课题实践的过程中，对物理教学中的实验进行了一些改革：
     1、引导学生利用课本做好实验。指导学生做好教材中安排的实验，这样做有利于培养学生正确使用教科书的好习惯，养成尊重科学好品质。这个阶段主要使学生知道怎样进行物理实验。初中阶段学生做实验时，其动机和目的往往是有不确定性的，实验中经常会出现一些违反操作规范的事，教师注意发现学生实验中出现的各种问题并及时进行指导，形成良好的实验习惯，培养学生严谨的科学作风。
     2、把课本上的部分演示实验改成学生演示或学生分组实验，养成勤动手的好习惯。学生实验能力的培养是一项长期的工作，应贯串在整个物理教学过程中，只要有可能就让学生参与。在课堂教师演示实验中也要尽可能创造机会让学生动手，例如，在《流体的压强与流速的关系》一节教学中的“吹硬币”“吹水成喷雾”等实验中，让学生上讲台来演示，教师一边引导学生把实验做成功，一边引导其他学生观察现象，同时提出问题：“看到什么现象？是什么作用把硬币抬起来？是什么力把水吸引上来并成为雾状？”引起学生的兴趣，并让学生试着回答。这样自然而然地把学生带进了这节课的情景中。又例如，“声的产生”中的音*实验、“摩擦起电”实验等就请学生做；将其中的一些演示实验改成学生分组实验，如平面镜成像特点实验、决定导体电阻大小的因素实验等。
     做好教材中的小实验；让学生参与教师准备和整理实验器材，使学生有更多的接触实验器材的机会，以便了解器材的性能、用途。处理好实验性的习题，准备好相关的实验器材，让学生亲自动手做，进行观察从中得出结论。使课室、讲台成为师生教学互动的平台，增加学生动手的机会，大大增强了学生学习的积极性和主动性。
     其实，学生都喜欢表现自我，希望得到同学的认可和老师的赞扬。抓住学生的这个优点，放心的让他们尝试、鼓励他们去尝试，加上老师有针对性的引导，增强了他们对知识的认知能力和理解能力，从而激发他们学习的兴趣、积极参与课堂教学，提高他们实验能力和表达能力起到不可忽略的作用。
     3、用简单器材做好实验。做好物理实验，对于物理学习是有很大帮助的，做好物理实验是需要一定的物理实验器材，但物理实验有时是用简单的器材就可说明问题，例如学习“物体间力的作用是相互的”这部分内容时，就让学生通过拍桌子感到手疼来体会。引导学生经常用身边的物品设计实验，如用铅笔和小刀做压强实验；用雪碧瓶做液体压强与深度关系的实验；用平底玻璃杯做证明大气压存在实验；用小药瓶做物体的浮沉实验；用水和玻璃做光的色散实验；利用课室的门做力的作用效果与力的大小、力的方向、力的作用点有关的实验等，这样有利于培养学生自主实验的能力和创新意识，可充分利用资源开发新产品。
     4、在教学过程中增加一些新实验，使物理概念、规律等由抽象变为直观。例如：在“电磁感应”一节的教学中，演示完“感应电流的产生”的实验后，在增加“感应电流的方向与哪些因素有关”的实验，让学生观察：当改变磁极位置时，灵敏电流计指针偏转方向的变化；再观察：当闭合导体切割磁感线的方向改变时，灵敏电流计指针偏转方向的变化；以及当磁极位置和闭合导体切割磁感线的方向同时改变，灵敏电流计指针偏转方向是否变化。通过上述三个实验，用直观的物理现象，引导学生仔细、准确地进行观察，然后引导学生讨论、研究、对比、总结出感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线的运动方向有关，而且当磁场方向和导体切割磁感线的运动方向同时改变时，感应电流方向不改变。最后训练学生用科学的语言描述，并解释所观察到的现象，从而顺理成章地得出结论。可见，在教学过程中增加需要的实验，不仅能让抽象的物理知识变得直观易懂，又能加深理解和掌握物理概念和规律，同时可领略物理学的思想，培养科学态度和科学方法。
    三、加大设计性实验力度，增强探究性，激活创新思维
    教材中属于验证性、测量性的实验较多。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。学生只需依葫芦画瓢地被动实验。这样的结果是，学生失去对实验的“神秘”和探索欲望，思维单一、呆板，缺乏灵活性和创新性。如果教师能选取一些灵活性、变通性大的问题，积极创设情境，鼓励学生发散思维，进行多方位、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，从而激活创新思维。
    例如：用“天平、量筒测液体密度”的实验中，列出了学生设计的三种实验方案。
   方案一A．用天平称出烧杯的质量m1；B．用烧杯取适量的被测液体称出总质量m2；C．将烧杯中的液体倒入量杯中，读出液体的体积V；D．用公式算出液体的密度ρ液。
    方案二A．在烧杯中盛被测液体，称出杯和被测液体的质量m1；B．把烧杯中的液体倒入量筒中一部分，记下量筒中的液体体积V；C．称出烧杯及杯中剩下液体的质量m2；D．用公式计算液体的密度ρ液。
    方案三A．将适量的液体倒入量筒测出体积V；B．用天平测出空烧杯的质量m1；C．再将量筒中的液体倒入烧杯，放在天平上测出总质量m2；D．用公式计算液体的密度ρ液。
　要求学生通过分析，选取一种最好的方案，并通过实验验证。
    这样，让学生去设计实验，通过实验现象去解决问题，在解决问题的过程中，不仅使学生最大限度地获得物理基础知识和基本技能，沟通了知识间的联系，更重要的是，培养了学生的自主实验的能力和创新精神。
    四．在实验教学中适当运用多媒体
    利用常用仪器、教具进行演示是一种最基本的手段，而应用多媒体课件可以使学生真正体会到物理学科的学习方法，提高学生观察及分析问题的能力。并让学生能清楚地看到明显的现象，直观地感悟到变化的规律。
    如：凸透镜成像这一实验，在课件的演示中能让学生直观地感悟到，像距与物距的变化过程。从而得出“物近像远像越大”这一规律，并让学生直观地看到特殊点成像的规律（物距等于两倍焦距时，像与物等大，物距等于像距）。从而让学生得到逼真的模拟，使学生认识加强、理解透彻。
    在开展课题《自主实验在物理教学中的应用》的研究、实践过程中，通过上述的一系列改革活动，更好地激发学生的探索欲望，提高了学生的实验观察能力、动手能力，进一步调动学生自主探索研究的积极性，激活学生自主学习的动力。

参考文献
[1]李洪贵. 物理教学中的微机辅助演示与实际实验
[2] 《课程·教材·教法》
[3]乔际平《基础教育现代化教学基本功》（中学物理卷）首都师大出版社1997年
[4]杨景辉，开展设计性物理实验培养学生创新能力，《大众科技》2006年