_中学物理实验教学与自制教具_学习建议_一_刘炳升

收稿日期:2000-09-04作者简介:刘炳升(1939 ),男,江苏南京人,南京师范大学物理系教授,主要从事科学教育和物理实验教学研究.第20卷第2期大 学 物 理Vo l.20N o.22001年2月COL L EGE PHYSICS Feb.2001中学物理教师继续教育中学物理实验教学与自制教具 学习建议(一)刘炳升(南京师范大学物理系,江苏南京 210097)摘要:介绍中学物理教师继续教育专业必修课教材 中学物理实验教学与自制教具 一书编写的指导思想、教学内容和学习要求,并说明了该书第一章的主要观点.关键词:物理实验教学;科学素质;自制教具中图分类号:G 451.2;O 4-33 文献标识码:C 文章编号:1000-0712(2001)02-0039-03 遵照教育部师范司关于中学物理教师继续教育的要求,我们编写了 中学物理实验教学与自制教具 ,作为全国中学物理教师继续教育专业必修课教材,现已由上海教育出版社出版.本文将介绍这本教材编写的指导思想、学习内容和要求,并对学好这门课程提出一些建议.本书是基于面向21世纪中学物理实验教学改革的要求而编写的.当前,我国基础教育领域正在开展全面实施素质教育的变革,其核心是培养具有创新意识和实践能力的劳动者和专业人才.作为科学教育的重要课程 中学物理,负有培养学生科学素质的重要使命.近年来,中学物理教学改革取得不少成绩,但与时代的要求仍有很大差距,其中物理实验教学是更为薄弱的环节.在不少学校,教师采用的教学方法基本上是 口授、耳听、笔写 ,学生与丰富的物理现象和事实的相互直接作用的机会甚少,应试成了学习物理的出发点和归宿.由于许多物理概念和规律不是在手脑并用的科学过程中形成的,学生缺少分析物理问题的思维表象,因此,不会分析物理图景和物理过程,学生的物理知识变成了僵死的东西.由于学生年复一年地埋头于书山题海之中,面对着绝对理想化、模型化的题目,进行着毫无实际意义的演绎训练,越来越远离物理学的本来面目和科学方法,致使学生的思维能力得不到均衡的发展,形象思维、直觉性思维和发散性思维能力薄弱.由于忽视主动获取信息、处理信息、交流信息和评价信息能力的训练,因此学生缺乏独立学习、独立思考的习惯,大胆提出问题和创新意识更是十分薄弱.这与培养学生创新精神和创造能力的目标是背道而驰的.为了改变这种状况,使学生的学习建立在自主探究活动的基础上,必须重视和改善物理实验教学,在这里,教师的观念和素质是十分重要的.我们在编写这本书中,有两条主线,也就是两个重要的指导思想:一是使中学物理教师对物理实验的意义有更深层次的理解,认识物理实验对提高学生科学素质有不可替代的作用;二是帮助教师们掌握改进物理实验、创新自制教具和开发物理实验教学功能的思路和方法.在创新教育观的指导下,物理实验、自制教具的创新,物理实验教学模式和方法的创新,是提高物理实验教学质量的关键.因此,我们力求把培养教师的创新意识和开拓创新的思路作为本书的指南.本书共有五章:第一章,物理实验与科学素质教育,重点在从素质教育的角度重新审视物理实验的地位和作用,从更深层次认识物理实验的意义.第二章,物理实验方法,重点介绍一些指导中学实验的数据处理、误差分析的方法,以及运用这些理论设计和研究中学物理实验的方法.第三章,开发物理实验的教学功能,从激发学习兴趣、提高感知效果、学习科学方法、训练科学思维、联系生活、社会等方面介绍开发实验功能的思路.第四章,改进仪器与自制教具的创造技法.本章从创造学的角度,结合一些具体的实例,介绍应用创造技法改进物理实验仪器、自制教具和实验教学的思路和方法.这些创造技法,主要是缺点列举法、希望点列举法、联想和移植创造法、替代法和模拟法等等.第五章,创新性实验研究,介绍了一些对中学物理教学影响较大的新的实验技术、方法和典型实验,如应用电火花计时器和描迹仪的学生实验,计算机辅助物理实验、黑箱探索性实验、闪光照相技术在实验中的应用等.这是一门物理实验与教学论结合的课程,有很强的实践性,既要学习一定的实验技术(如实验设计、使用仪器、数据处理等),又要学习一定的实验教学技术(如教学设计、演示实验和指导学生实验等),因此,本门课的教学一定不要 纸上谈兵 ,需要结合中学物理的实际选做一定数量的实验,并对某些案例展开讨论.另外,学习本课程的重点目标在促进实验教学的创新,既要有利于改变那种轻视学生实验的中学教学模式,又要有利于改善学生的实验学习活动,为学生提供多种形式的探索活动的机会,使学生的创造力得到发展.因此,教师在本课程的学习中,不要只局限于某些技术问题和个别实验,希望能领悟创新实验教学的思想和打开创新的思路,学习创新的方法.物理实验及教学、自制教具的创新并不是高不可攀的事情,深入中学物理教学第一线的教师,最了解学生,也最能理解教学的实情,因此,在实验创新领域里一定会大有可为.我们希望这本书能对教师进行创新性的实验教学起到抛砖引玉的作用.下面,我们将对每一章的教学提出一些具体的要求和说明.第一章物理实验与科学素质教育可以说是全书的灵魂篇,它的中心思想是,在物理教学中,物理实验对学生科学素质的培养有不可替代的作用.在当前的物理教学中,普遍存在这样一种观念: 只要能听懂,就不必让学生看懂和做懂(看演示实验和自己动手做实验) .做演示,亲自做实验,要花去更多的时间、更多的精力、更多的金钱,既然能听懂,为什么还要做实验呢?也就是说实验能否被讲解所替代,这是一个需要解决的问题.本章从调查学生能力的现状出发,也请教师们去做一些调查,看看现在学生能力存在的问题是什么?想一想存在问题的原因又是什么?书中调查的问题并不是个别的现象,实际上它是学生自身知识能力结构问题的反映.而学生知识能力结构的品质又是和学生的学习活动模式有关.试想,学生成天做习题,能够形成很好的分析和解决实际问题能力吗?就获得知识来说,只通过听讲和练习的渠道,能达到更为深刻和持久的理解吗?本章中,从三个方面分析说明了物理实验对培养学生科学素质的不可替代作用.每方面的主要观点如下:1)实验对培养学生的科学兴趣有不可替代的作用,这是因为:实验具有生动、形象的特点,有利于激发学生的好奇心和求知欲;实验是一种有目的的、操作性很强的实践探索活动,既能满足学生的操作欲望,又能培养学生的探索兴趣;实验活动形式多样,能为各种学生提供全面而又有利于发展个性特长的条件.2)实验对培养学生的实践意识有不可替代的作用.这是因为:实验中信息的获得必须通过学生自己的观察; 假设和猜想必须通过实验的验证.3)实验对培养学生的创新精神和实践能力有不可替代的作用.实验中蕴藏着极其活跃的因素,随时会出现许多学生意想不到的问题,对于活化学生学习的知识和训练思维大有益处.为了说明上述观点,书中举了一些实验的例子.如,我们做如图1所示的水顶球的实验,乒乓球在水束的上方旋转,可以上升到2m 以上的高度而不掉下来.各种层次的人对这种现象都十分感兴趣.恐怕没有任何其它手段(包括三寸不烂之舌、电视录像和计算机等)所能替代.现在许多老师都在讨论以学生为主体,要做到这一点从本质上来说,应当把学生的内部动机激发出来.现在,不少地方,在物理学习中,一味地用考试的方法和分数奖惩的手段,使学生与物理学习处于对立状态,其结果难于形成持久的学习动机,喜爱物理学的人越来越少.这对科学教育工作者来说,不能不说是一种悲哀.书中还举了一个如图2所示的例子,两支点燃的图1蜡烛,一高一低,欲用一只透明的可乐瓶制的罩子将它40大 学 物 理 第20卷图2们罩起来,问哪一支蜡烛先熄灭?绝大多数学生回答: 低的先熄灭 .也有少数人说高的先熄灭,但说不清理由.为什么说低的先灭呢?学生回答,因为二氧化碳不助燃,二氧化碳比空气重,它将沉于下方,因此低的先熄灭.但实验的结果却是高的先熄灭.学生感到惊奇和不可思议.似乎他们的论据是正确的,推证的逻辑也是正确的,为什么实验的结果却否定了这种判断呢?原来,他们把 二氧化碳比空气重 作为判断的论据,但却忽视了这一论据的条件,那就是必须保持相同温度,而实验中的二氧化碳是在燃烧中产生的,它的温度远比周围空气的温度高.这里学生所获得的不仅是知识,而且是思维的方法.实验中出现意想不到现象的例子是数不胜数的.正因为实验如此之 活 ,学生学习获得的知识才不会僵死.除此之外,要理解理论与实践的关系,要培养起实事求是的态度和精神,离开了学生的亲自的实验是不可能的.希望教师们在学习这一章时,认真地思考一下,为什么我们多年来一直强调物理教学要以实验为基础,而实际教学中又长期处于薄弱的状态?我们提出 不做实验的物理教学是没有完成教学任务的教学,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. 你对此有何看法?参考文献:[1] 刘炳升主编.科技活动创造教育原理与设计[M ].南京:南京师范大学出版社,1999.(上接35页)[2] 伽利略.关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话[M ].上海自然科学哲学著作编译组译.上海:上海人民出版社,1974.1~3.[3] M aurice A.Finocchiaro.The Galileo Affair [M ].Berke -ley:University of California Press,1989.263,263~268,271~272,276,277~278,287,278,290.[4] Richard J.Bl ackw ell.Galileo,Bellarmine,and the Bi ble[M ].Notre Dame:University of Notre Dame Press,1991.5~27,84,130,53~85,152.The examination of dialogue on the two chief systems,Ptolemaic and CopernicanCU I Jia -ling,LIU Shu -yong(Department o f P hysics,Capital N ormal U niversity,Beijing,100037,China)Abstract:T he process of how Dialogue w as censored by the church w as described.And the au -thor tries to unfold the strictness of society and activity of Galileo at that time.Key words:dialogue;Galileo;Copernicus system;the inquisition41第2期 刘炳升: 中学物理实验教学与自制教具 学习建议(一)。