初中物理教学随堂实验的实践与探究

　　摘要：我国多年来受应试教育的影响，使教师和学生在思想上、观念上存在着重理论、轻实验;重实验结论、轻实验过程的倾向。针对目前课堂教学中普遍存在的问题，如演示实验通常由教师独揽，学生没有动手操作机会;用“做实验题”代替“做实验”等现象，本文参考了国内外文献资料中的相关理论和经验，在教育学、心理学理论的指导下，紧密结合我国初中物理教学实际情况，系统地对初中物理随堂实验进行了深入探究。

　　本研究采取实验法，采用随机化等组后测设计，辅以调查法，选取初中两个班各40名学生作为被试。在对照班采用传统物理教学法，即演示实验由教师操作，学生只是看;在实验班教师针对不同的教学内容要求，部分实验由教师做演示，部分演示实验在教师指导下，由学生自己动手在课上完成，体现以学生为主体，以教师为主导的新型教学理念。在此过程中，教师要做好实验指导，引导学生讨论，通过分析、归纳、总结，由学生得出结论。利用计算机Microsoft Excel软件对被试学生实验前、中、后期物理成绩以及问卷调查情况等数据作了统计处理，并根据数据进行了独立大样本平均数差异显著性检验分析。

　　从实验结果看出，实验班的学习成绩、问卷结果均高于对照班，由此可以得出以下结论：在初中物理教学中要加强随堂实验，增加学生动手操作的机会，使学生手脑并用，这样有利于课堂上学生的广泛参与，使课堂具有高效性，同时能够提高学生的学习兴趣和学习成绩，长期坚持下去，定能实现学生综合素质的提高。需要注意的是，随堂实验并不能完全替代演示实验和学生分组实验，而应使它们三者成为优化结合的整体。为便于教师操作，文中列举了初中物理教学中能够实施随堂实验的具体内容，提出了随堂实验的设计和指导原则，指出了初中物理随堂实验可以培养学生哪些能力。

　　本文为广大一线教师提供了如何加强课堂实验教学和实施素质教育的一条有效途径，操作性强，可供借鉴。由于本研究的被试仅涉及到两个班的几十名学生，实验期限短，教师和学生对于这种新的教学方式也正处在逐步摸索的阶段，有待于今后对初中物理随堂实验在深度、广度方面继续进行实践与探究。

　　关键词：初中物理随堂实验，教学效果，实验能力，手脑并用，素质教育

　　一、问题的提出

　　物理学是一门实验学科，是有利于培养学生动手能力和创新精神的一门重要的科学课程。在物理学发展史中，每个概念的建立、每个定律的发现，都有其坚实的实验基础。实验在物理学的发展中有着巨大的意义和推动作用[1]。然而，在当前学生的学习中，物理成为最难学的学科，因此如何通过实验激起学生的学习兴趣并使学生的学习兴趣持久，是物理教学的关键所在。而在对信息的接收率上听实验、看实验、做实验有着明显差异。心理学家经研究认为：听可以记住10%的信息;看可以记住30%的信息;动手可以记住90%的信息。正所谓“听了，我知道;看了，我记得;做了，我理解。”[2]演示实验由教师操作，学生只是观看，看后不久通常大多数实验内容忘记了，留有印象的只是支离破碎的片断。而采用随堂实验教学，学生亲自动手操作实验，在物理环境中学习物理，充分发挥了学生的主体性，符合从“实践――理论――实践”的辨证认识规律。因而相对于其它教学方法，特别是相对于传统的灌输教学来讲，更能紧紧抓住学生的思维，也激发了学生学习物理的兴趣。这正是本研究的目的所在。

　　改变单一的灌输式的教学方法，是教育教学改革的关键。物理随堂实验显著的优点是广泛性、参与性、高效性，采用随堂实验教学，学生亲自动手操作实验，在探究过程中发现、控制物理现象产生的条件，并透过一些现象认识道理、分析原因，改变头脑中已有的不正确的认识，从而促使学生思维正确地发展，大大提高了分析、推理和综合的能力。随堂实验的实施，符合了当前教育改革的要求，增加动手机会，真正让学生参与到物理思维活动过程中来。这需要教师有意识地安排，不能只是走形式、走过场，要真正让学生动起来，既动手又动脑，手脑并用，以提高学习兴趣，启发学生思维，增强探索精神，培养观察能力，掌握实验技能，养成良好科学习惯，学会研究科学的方法.

　　二、理论基础

　　物理学习理论指出：在学习中，学生从物理环境中实际受到的作用小于物理环境施加的全部作用，但学生对物理环境的反作用大于他从物理环境中受到的作用[3]。即不仅要重视学生从物理环境中获得感知，更要重视学生对物理环境的反作用所引起的环境的改变。在有效益的物理教学中，通过师生教与学的劳动，将使输入的信息增值，学生向环境的输出将大于输入。尽管学生不能获得物理环境发出的全部信息，但是学习的过程可以弥补这一不足，最后得到比环境信息还要多的信息。提高物理教学的效益，除了加强感知，更关键的是设法增大学生对物理环境的反作用。而能使学生与物理环境相互作用最频繁、最直接、最迅速的形式是物理实验。实验能创设真实的物理环境，能使物理现象在人为控制的条件下发生和重演。实验是物理学习的基础。实验中的观察和动手操作是使学生与物理环境相互作用增强的主要因素。动手操作是物理实验的基本特征，实验能力的核心是动手操作的能力。如何加强动手操作的能力，是我们面临的主要问题。中学物理随堂实验因此应运而生，可以很好的解决这一问题，充分实现以学生为主体，增加学生动手机会，让每个学生都能在课堂上行动起来，既动手又动脑，提高能力、发展水平。

　　物理课程是中学阶段对学生进行科学教育的一门重要的基础课程。物理学是一门基本概念和规律性都很强，同时又能有效地培养学生逻辑思维和分析推理能力的自然学科。物理学的学科特点决定了观察和实验不仅是物理教学的基础，也是引发学习兴趣，使学生主动获取知识、发展能力，提高科学素质的基本途径，从某种意义上，中学生对物理实验的态度是决定物理学习成效的主要因素之一，也必将对学生未来志向的选择产生重要影响。

　　学习物理这门课程，除要学生掌握基本原理之外，还应掌握学习研究这门学科的态度和方法，就是要使学生“学会怎样去学习”，以实现更广泛的迁移。

　　按照物理教学规律，教师应在施教与学生认知过程中，启发调动学生学习兴趣和学习的积极性，参与到物理概念的建立，物理定律的总结，以求达到使学生在迅速掌握知识的同时，发展智力，提高动手实验能力，提高素质。

　　美国教育心理学家布鲁纳(J.S.Bruner)所大力提倡的教学方法是“发现法”，认为通晓一门学科，不但要掌握这门学科的一般原理，而且还要掌握学习这门学科的态度和方法。他说“掌握某一学术领域的基本观念，不但包括掌握一般原理，而且还包括培养对待学习和调查研究，对待推测和预感，对待独立解决难题的可能性的态度。”即原理迁移外，还有态度和方法的迁移，这是一种更广泛的迁移。“发现法”并不是科学家的发明创造，而是一种学习方法。正如布鲁纳所说“发现不限于那种寻求人类尚未知晓之事的行为，正确的说，发现包括着用自己的头脑亲自获得知识的一切形式”。一个科学规律的发现，要有社会历史的继承，要经过一个漫长的探索过程。学生的学习不可能都从零开始，从感性知识自己寻求到科学的规律就是发现。一个困难的问题如果从简单的问题开始，逐渐增加难度，学生就可以自己找出解决问题的方法。在学习过程中应让学生自己摸索一套学习方法，不应把困难问题的答案直接交给学生。这完全符合结构主义教育的观点。

　　发现的学习与单纯听教师讲授有很大不同。教师与学生处于合作的状态。学生不仅只是听讲，也参加讲述，在讲述过程中进行材料的处理和内部操作。学生可以成为主角，进行论述。学生不只是接受教师结论，还具有可资选择的不同方法。而且学生对接受的内容可以加以评价。在中学物理教学过程中采用的随堂实验，正是基于发现法的理论上加以实施的。

　　发现(法)的学习动力是对学习的兴趣和好奇心。一个重要的因素是伴随发现时的兴奋感，即当学生在自己探索到科学规律时所产生的一种自信感。

　　“兴趣是最好的老师”。 我国现在八、九年级的学生年龄一般均在13.　14岁左右，正值少年向青年过渡的时期，他们思维敏捷、求知欲强，易于接受新鲜事物，富有上进心和探索精神，“好奇、好动、好胜”是他们的天性。八年级学生在刚开始学习物理时，大都对物理表现出浓厚的兴趣。这主要是因为他们已经在日常生活中了解到天上的人造卫星、航天飞机，地上的汽车、火车，水中的潜水艇，种类繁多的家用电器等等，无不与物理知识密切相关。强烈的好奇心使他们产生获取物理知识的求知欲，不稳定的好胜心又使他们萌发想当科学家、工程师的理想。另一方面，绪论课中涉及的亲切而新颖的物理现象和引人入胜的演示实验，更使他们产生浓厚的兴趣。但是这种直觉兴趣是不稳定的，随着物理知识的深入学习，一部分学生感到实际情况与自己原有的想象有很大不同，有很多内容是陌生的、抽象的，与人造卫星、电视机等相差甚远。如果这时他们的成绩不够理想，兴趣就会迅速下降，严重的甚至失去学好物理的信心。而初中物理实验形象生动、容易做成，而且富有动手操作和探索因素，能够迎合学生的年龄心理，是初中学生吸收信息最有效的一种形式。所以把两者巧妙的结合起来，相互作用，就能触发学生心理活动的潜力，增强学生学习的积极性。

　　三、研究方法与模式

　　在初中物理的教学中，根据教材和教学大纲的要求，教师需要在课堂上做一些演示实验，尤其在初中阶段安排的演示实验数量较多。演示实验具有生动、直观、形象的特点，极易引起学生的直接兴趣。但有时演示实验限于条件，经常由于人多，学生看不见或看不清楚影响了实验效果的发挥。而通常演示实验由教师操作，虽准确、成功率高，但对于学生而言给学生的印象不是很深，学生很想亲自做，这与中学生的好奇、好动的性格是密切相关的。尤其初中刚开始学习物理的阶段，打好基础很重要。作为教师应积极创造条件将演示实验改为随堂实验，边学边实验，以适应中学生心理发展的需要。让学生动手在新课之前做实验，为学新课作好感性知识的准备。而学生积极参与实践活动，不仅有助于理论联系实际，掌握实验操作技能，而且能培养学生对科学实验的兴趣，严谨求实的科学态度和科学精神，发展学生的观察、思维和创造力。但教师要注意使学生明确实验目的要求和做法，提高学生实验的自觉性，加强实验过程中的指导，使每个同学都积极投入实验。与演示实验和学生分组实验相比，随堂实验有其显著的优点：一是“广泛性”，无论定性的物理概念还是定量的物理规律，都可以教师一边演示学生一边完成;二是“参与性”，随堂实验可以使教师的主导作用和学生的主体作用充分发挥，使学生积极参与到实践中;三是“高效性”，随堂实验可以大大提高课堂效益，提高课时利用率，优化课堂教学。虽然随堂实验可以在某些方面弥补演示实验和随堂实验的不足，以学生活动为主，学生处于主体地位，但它不能完全替代前两种实验。因此，在考虑实验教学时，不是把所有的演示实验和学生分组实验都改为随堂实验，而是相辅相成，使之成为优化的整体，这是随堂实验选题的指导思想，也只有突出随堂实验的特点，才能很好地发挥它的教学功能。应当选择那些必须通过学生自己动手实验、而又需要及时得到教师指导或学生间相互启发来达到一定教学目的的课题，同时应当考虑所选实验的规模不要太大，仪器不要过于复杂，仪器数量比较充足，技术要求不要过高，准备时间不宜过长等。

　　随堂实验教学过程是以学生为主的边学边实验的过程，可以有教师的讲解、演示实验、学生的讨论和动手实验等活动，活动形式多样。学生思维和操作能力的差别将使过程中的复杂程度加大，因此搞好这种类型的实验教学设计是十分重要的。

　　随堂实验教学过程设计的基本内容是：确定教学目标和教学策略，选择实验内容和形式，选择合适的教学媒体，构思教学过程，编写教学方案。

　　教师对学生活动的指导，关键在于对学生思维活动的指导。教师可以用启发式的语言，由浅入深地提出一个个思考问题，或者创造生疑的情境，由学生发现问题。当一个问题解决时，又出现一个新的问题，这样不断的激励，又不断地使学生得到满足，从而使学生的思维在实验活动中不断深入发展。有时也可以把教学程序编成实验工作的指令，发给学生，以指导学生的实验活动。教师发挥引导作用的关键是努力创设学生间相互交流的情境。无论使教学环境的设置、实验小组的组织、教学过程的指导，都应当努力营造一种既能激发认知冲突、又有利于引起相互交流、相互切磋、相互协作、取长补短的教学氛围。在这里，教师的观念是很重要的。如何对待课堂秩序，围绕着探究的问题，小组成员间几乎是不受约束的争论，应当提倡，而不是抑制;对待学生中的有创见的“怪题”、甚至错误，应当有一种宽容、理解和爱护的情感。如何评价学生实验的结果也是一个重要的问题，实验中出现的失误和某些误差过大的结果，不一定是坏事，不顺利的事件能为学生提供了锻炼的机遇，许多的能力往往就是在这种曲折的过程中发展起来的。

　　教师在教学中应注意使教学内容和教学方法与学生不同发展水平上的认知结构相适应。在能力培养方面，除了继续提高学生的观察、实验能力外，在讲述概念和规律的过程中，更注意培养学生初步的分析、概括能力，通过分析物理事实，找出共同特征，从而概括出概念和规律。发展学生的抽象思维和概括能力，培养学生严格科学思维及创新思维能力，提高学生的素质。