实验教学模式

2006年9月浙江省全面实施新课程，综观高中物理新教材，关于实验内容及方式方法有许多新的改变和拓展，本文就新课程下如何构建高中物理实验教学模式作以探索。

1新课程加强了实验教学，提升了实验教学地位 物理实验在物理教学中占有重要的地位，它既是物理教学的基础，也是物理教学的内容、方法、手段，在新课程标准的物理教学中倡导学生自主学习、研究性学习，加强科学探究，《课程标准》第三部分专门列入一项——科学探究及物理实验能力要求，列表说明探究要素和基本要求，所以实验在物理教学中的地位不但没有削弱，还大大加强了，因为实验既能为学生的自主学习、科学探究打下基础，又能为学生的自主学习、科学探究提供物质的保证，在学生智能结构的发展中占有重要的地位。实验在新课程中笔者认为有3个特点：

1）实验与其他教学内容紧密结合，不再规定“必做”实验。凡是《课程标准》要求“通过实验”教学的内容都安排了实验；将原来实验中的演示实验和学生实验融合在内容标准之中，使它们成为有机的整体，不再单独列出。

2）实验内容明显增多，有示范性实验、探究性实验、演示实验、分组实验、“做一做”小实验，另外还设计了以实验为背景的“问题与练习”、“课题研究”栏目，而且学生分组实验和探究性实验完全安排在课堂教学中进行，进一步确立了物理知识体系与实验的依赖关系，凸显实验教学的重要，真正做到还给学生实验探索空间，由静态变为动态，由独立变为合作，由观察者变为探索者，由单纯动脑变为手脑并用，调动学生实验的积极性。

3）新教材没有对实验的具体做法、使用的器材等做硬性的规定，这样便于因地制宜开展实验教学，便于提出不同实验方法，有利于实验设计，使师生更注重实验的科学思想，而不是记忆实验器材、步骤等条文，不过分强调实验数据的精确和操作技能，而是更注重实验设计，因为实验设计的思想更能提高学生的心智技能。

物理课程标准的理念改变了物理实验教学的目标、性质和模式，从单纯为了学习知识验证理论及学习操作技能，转变为以全面地培养学生科学素养为目标的课程，实验教学对于实现“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维教学目标有独到作用。

2学生所需的实验教学 以往的高中物理实验教学在实现上述重要的教学功能上存在诸多问题，其中一个问题就是缺乏对学习的主体——学生的实验心理需求的研究。也就是说，教师往往根据教学和应试的要求，少有考虑到学生对实验的喜好与厌恶的心理需求，来安排实验教学。以至于在高中物理实验教学中充斥着他主性的、机械的、乏味的、缺少探究性的教学范式。课题组认为，要有效发挥物理实验在“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”等方面的教学功能，实验教学应当研究学生的心理需求。笔者和同事10月中旬对1所重点中学和1所普通中学的高一至高三年级583人的有效调查，其中关于实验教学现状和期望调查如下。 2.1问卷的主题与指标 研究采用问卷、座谈及数据分析相结合的方法。综合考虑了调查研究的效果、信度与可操作性，课题组把“高中生对物理实验的心理需求”的主题分解为如下6个问题：

a.你从高中现在的物理实验课中所取得的最大收获是什么？ b.你喜欢做现在的物理实验吗？ c.你最不喜欢的是哪一类实验？ d.你希望将来做怎么样的物理实验？ e.做实验之前，你希望教师多讲解还是少讲解？ f.你喜欢教师讲授来进行实验的教学还是较自主地来做实验？ 根据这些问题，课题组拟定了封闭性问题组成的问卷。(说明：高一开始实施新课程，高二高三使用老教材）

2.2调查的数据和分析 1）关于通过物理实验课取得的最大收获一项，物理实验课使得他们解决实际问题的能力得到提高，探索新事物的欲望得到增强，重点和普通中学高二高三有近80%的学生没选这2项，而这2项(实践能力和创新精神）正是目前素质教育所大力强调和重视的内容。有15%以上的学生认为收获甚微。我们认为：这一问题的回答是客观的，当前教学片面注重知识的传授，忽视能力和兴趣的培养；学校的工作主要是为了提高升学率而展开的，不是以全面提高学生的素质为出发点。

2）关于学生对目前物理实验的喜欢程度，高一明显比高二高三的比例高。我们认为：这是新教材中实验内容、呈现方式的变化所引起的，增加了探究性实验内容，调动了学生实验探索的积极性。

3）关于最不受学生欢迎的实验，3个年级有超过70%的学生最不喜欢事先知道实验结果的实验和实验现象不容易观察到的实验。我们认为：前一项比例高说明学生更加希望自主地学习，他们不愿被动地接受现成的实验，而是希望做一些事先结果未知的实验，因为这些实验能够发挥他们的主观能动性，满足他们自主学习的愿望和他们的好奇心。所以实验具有探究性学生会感兴趣；后一项说明有相当一部分高中生在做实验的过程中缺乏耐心，意志力不强。 4）关于学生对将来物理实验的期望这一问题，学生对物理实验要与实际生活相联系的呼声最高，其次学生对探索性实验和能自己动手进行设计、制作的实验也表现出了相当的热情。我们认为：学生已不满足于那些脱离实际和主动性受到限制的实验，希望物理实验课有所改变，改变的方向是贴近实际生活，与时代保持同步，同时能激发学生的探索欲望和满足其好奇心。

5）关于调查中的后2个问题，重点和普通中学大多数学生认为做实验前教师尽可能简短地讲一些重要事项，大部分内容让学生自己去思考并完成，更乐于运用自主探究式教学。我们认为：高中生的独立意识已经相当强了，他们中的大多数人希望做实验时能够按照自己的想法去做，不希望教师过多的关照他们。在实验教学上学生亟需自主性和探究性。我们觉得过去中学物理实验教学的基本原则没有得到充分的体现，从教学内容到教学方式没有给学生留出足够的发展空间。就分组实验来说，教材从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项，写得面面俱到。每次实验课教师还要用相当长的时间根据教材讲实验目的、原理，，，然后学生照着现成的实验步骤或跟着教师动几下，取几个数据，实验就算完成了。往往是一个班的学生同一时间做同一个实验，用同一种方法、相同的仪器，并都要在规定时间内做完，得出同一结论，这样导致部分学生看别人怎么做，自己就怎么做，还有极少数学生只看不动手做，也不留心观察，不记录有关数据，更谈不上去思考了。这种体现了以教师为中心的传统的讲授式实验教学模式，在一定程度上限制了学生的主动性与积极性，难以激发他们独立思考的兴趣和激情，不利于提高学生发现问题和解决问题的能力，不利于学生创新思维方法的形成，不利于学生智能的发展。处于新时期的高中生对条条框框的、已知结果的实验兴趣不大，而现在新课程已经实施，这种教师讲什么学生照着做什么的实验教学模式已经不适合了，学生也希望实验多点自主多点探究，中学物理实验教学应走出原有的误区，汲取新课程理念，进行大胆的改革和尝试。

3新课程下实验教学模式构想和实施 建构主义提倡在教师指导下的以学习者为中心的学习，教师要为学生创设良好的学习情境，提供多样化的信息来源，学生应该认识到自己拥有解决问题的自主权，通过独立探究、合作学习等方式，努力使自己成为知识的积极建构者，逐步提高自控能力，学会自主学习。可见，这种理论对于新课程下的实验教学具有实际的合乎实验教学特点的指导意义。

《物理课程标准(实验）》认为：科学探究是一种学习方式，是学习目标，也是学习内容；教学中对学生探究行为的设计是提高探究能力的关键，如要提高制定计划和设计实验的能力，就要让学生去优选实验方法，去选择实验器材，去分析和控制变量，去评价现有的方案；科学探究的行为应渗透在整个物理教学中；学生的自主探究和教师的合理指导相结合，学生在科学探究中需要有自主性。以往的物理实验教学有2个重大的失误：

a.对物理实验是物理教学的基础及其重要性认识不够，把物理实验仅仅当成可有可无的教学内容； b.忽略了物理实验是一种重要的探究方法和培养学生科学态度与价值观的有效手段。在物理教学充斥着教师“讲实验”，学生“听实验、看实验、练实验”机械学习现象。实验的教育功能未能得到应有的发挥。为了改变这种状况，笔者在实践中尝试了高中物理自主探究实验教学新模式，构建了该教学模式的基本理论，并取得了较好的教学效果。

1）高中物理自主探究实验教学内涵。高中物理自主探究实验教学模式以促进学生的“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”为根本目的，以自主学习理论、探究教学理论为基本依据，在教师的引导下，创设实验问题情境，激发学生提出问题，让学生运用已有的知识和技能，充当新知识的探索者和发现者的角色，通过自主设计实验方案，自己摸索操作方法，自主拟定实验步骤，自行探究实验结论，并通过评价与交流，促进学生知识、能力与态度的和谐发展。这是一种以自主学习为核心，以探究为主线的实验教学模式。其基本流程见图1。

2）高中物理自主探究实验教学模式的三维坐标系解读 其中自主性分局部自主、部分自主、完全自主。了探究形式为互动探究、局部探究、合作探究、自由探究、定向探究和完整探究，探究要素为7个。如果把实验类型、实验教学模式和实验资源建立3个维度，每个坐标轴的坐标表示该维度的类型、成分和实验手段，见图2，x代表实验类型，y代表实验教学模式，z代表实验资源 借助该模型，在三维坐标中引入点A，A表示某个实验教学活动，坐标分别为x，y1，z1，其中y和z坐标可以有多个，在“自主—探究”模式流程下完成实验。点A是广泛的，可以是一个教学过程，可以是实验中某个环节，也可以是某个单元，应围绕教学目标3个维度——知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观来进行，其中“做一做”小实验、科技竞赛、课题型实验、开放实验室、研究性学习实验类型更能体现自主性和探究性。自主的实质是内在地或自我驱动地选择、参与学习。首先教师要创设实验问题情境，激发学生兴趣、动力，设定教学目标和要求。然后实验方案学生可以自主选择，也可以独自创立制定新的实验方案，自主拟定实验步骤，自行选用实验器材，自己摸索操作方法，自行探求实验结论，自己撰写实验研究报告。如果可以，学生实验不再分组，每人独立地完成每个实验，每个同学都有动手的机会，真正使学生从实验中找出学习物理的兴趣，从实验中找出实验的方法与实验步骤，学会如何设计实验和改进实验，使学生养成用实验探究物理规律的良好习惯，使学生从局部自主、部分自主向完全自主过渡。

探究包含提出问题、猜想与假设、制定计划、收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等7个环节。探究形式分互动探究、局部探究、合作探究、自由探究、定向探究和完整探究等。局部探究是突出深究的某个或某几个要素，教师可以根据教学的具体需要，灵活采用；定向探究是在教师提供大量的指导和帮助下完成的，是探究的低级阶段；自由探究是定向探究的延伸和发展，教师的作用越来越小，学生的独立性越来越强；从师生作用看可进行互动探究、合作探究。