2025年高考普通物理實(shí)驗教學(xué)研究

摘要：本文針對現今普通物理實(shí)驗教學(xué)存在部分內容陳舊、方法與手段落后的問(wèn)題，論述了普通物理實(shí)驗教學(xué)現代化改革的必要性及改革措施。從研究普通物理實(shí)驗教學(xué)面向21世紀關(guān)于學(xué)生知識結構、能力結構、素質(zhì)結構的培養目標入手，以充分發(fā)揮學(xué)生的主體性、主動(dòng)性和創(chuàng )造性為根本，做到：強調基本、培養能力、循序漸進(jìn)、注重創(chuàng )新，讓學(xué)生學(xué)會(huì )學(xué)習，以更新教育觀(guān)念，形成新的實(shí)驗教學(xué)理念為先導，構建了適應新時(shí)期師范教學(xué)特點(diǎn)和未來(lái)人才需求的普通實(shí)驗教學(xué)課程體系。
　　
　　關(guān)鍵詞：普通物理實(shí)驗；現代化；改革；
　　
　　一：普通物理實(shí)驗教學(xué)中引入現代化手段的優(yōu)點(diǎn)
　　
　　隨著(zhù)計算機技術(shù)逐漸走進(jìn)學(xué)校，走進(jìn)課堂，計算機輔助教學(xué)以其靈活、生動(dòng)、形象的文字、聲音、圖片和動(dòng)畫(huà)等豐富多彩的表現形式，使物理實(shí)驗教學(xué)內容化難為易，化靜為動(dòng)，化抽象為具體，有助于學(xué)生掌握重點(diǎn)、突出難點(diǎn)，啟迪思維，引發(fā)興趣，進(jìn)而鞏固知識，發(fā)展能力和提高素質(zhì)。改變了傳統的實(shí)驗教學(xué)模式，促進(jìn)教師教育觀(guān)念的轉變，通過(guò)人機交互、信息共享，開(kāi)拓了學(xué)生的視野，很好地培養了學(xué)生的創(chuàng )造性思維能力。
　　
　　一方面，將現代技術(shù)合理地溶入普通物理實(shí)驗中，既可體現現代技術(shù)的作用，使學(xué)生學(xué)到并掌握先進(jìn)的實(shí)驗技術(shù)，又不影響實(shí)驗的基本技能訓練。實(shí)驗過(guò)程清晰明了、直觀(guān)方便、實(shí)驗精度高。既縮短了學(xué)生所學(xué)知識與現代實(shí)驗技術(shù)的距離，又可提高學(xué)生實(shí)驗的興趣。另一方面，教育裝備和教育技術(shù)手段的現代化必將帶動(dòng)師資建設、教育思想的現代化，帶來(lái)教學(xué)模式、教學(xué)內容的新突破，信息技術(shù)與各種常規電教媒體在教學(xué)中的廣泛應用，必然會(huì )促進(jìn)教學(xué)思想、教學(xué)方法與教學(xué)內容的改革，促進(jìn)教師去積極探索，開(kāi)展現代教育技術(shù)應用的課題研究。二：普通物理實(shí)驗教學(xué)現代化改革措施
　　
　　1強調基本、培養能力
　　
　　著(zhù)名物理學(xué)家愛(ài)因斯坦在《教育論》一文中指出：“發(fā)展獨立思考和獨立判斷一般能力，應始終放在首位。而不應把獲得專(zhuān)業(yè)知識放在首位，個(gè)人掌握了他的學(xué)科基礎理論，并且學(xué)會(huì )了獨立思考和工作，他必定會(huì )找到自己的道路，而且比起那種主要以獲得細節知識當其培養內容的人來(lái)說(shuō)，他一定會(huì )更好地適應社會(huì )的進(jìn)步和變化”。在普通物理實(shí)驗中為了使學(xué)生在掌握基本知識、基本技能基礎上培養創(chuàng )新精神與工作能力，我們首先從課程的內容和體系入手，打破以力、熱、電光為順序的教學(xué)體系，建立以技能、方法、能力、創(chuàng )新為主線(xiàn)的教學(xué)內容。
　　
　　2教學(xué)內容的改革
　　
　�。�1）必須建立適應高等教育發(fā)展趨勢、符合人的認知與成才規律的新實(shí)驗教學(xué)體系。提高綜合型和設計型實(shí)驗的比重，增設一批富有時(shí)代氣息（如計算機數據處理，智能化儀表應用方面等）的前沿高新實(shí)驗，和一些應用技術(shù)方面的綜合實(shí)驗。把反映新技術(shù)和學(xué)科新進(jìn)展的內容及時(shí)補充進(jìn)去。從大學(xué)一年級到四年級，實(shí)驗的次數應逐年遞減，而實(shí)驗內容和每個(gè)實(shí)驗所需時(shí)間應有所增加，實(shí)驗的綜合性越來(lái)越高；隨著(zhù)年級的升高，學(xué)生自己設計的實(shí)驗內容應越來(lái)越多，而教師的指導應越來(lái)越少。教師交給學(xué)生一個(gè)完整的實(shí)驗任務(wù)，實(shí)驗方案的設計、儀器的安排，都由學(xué)生自己動(dòng)手，自己設計并獨立完成。使學(xué)生通過(guò)不同層次的實(shí)驗教學(xué)實(shí)踐，掌握基本實(shí)驗方法和操作技能，加深對物理基本概念和物理新效應的理解，培養學(xué)生設計動(dòng)手能力、創(chuàng )新意識和科學(xué)素質(zhì)，達到具有初步進(jìn)行綜合科學(xué)實(shí)驗的能力。在實(shí)驗方法和測量手段上，無(wú)論保留傳統實(shí)驗或新增實(shí)驗，要有側重的把傳感技術(shù)、應用電子技術(shù)和計算機應用技術(shù)恰當地引入到有關(guān)的實(shí)驗中去，以利于實(shí)驗手段的改進(jìn)和教學(xué)內容的深化。只有這樣，才能全面激發(fā)學(xué)生學(xué)習的積極性和自覺(jué)性，使學(xué)生能真正學(xué)到有利于自己成長(cháng)的知識，并能為社會(huì )所用。
　　
　�。�2）隨著(zhù)儀器設備的改進(jìn)更新，實(shí)驗內容的優(yōu)化調整，必須建立起新的課程體系，便之形成框架，既有教學(xué)模型，又有教學(xué)方案，并采取靈活多樣的教學(xué)方式，實(shí)行開(kāi)放式教學(xué)。在課堂上，教師要盡量采用現代化的教學(xué)手段，注意及時(shí)誘導和啟發(fā)學(xué)生，鼓勵他們在實(shí)驗當中多動(dòng)腦筋，遇到問(wèn)題多問(wèn)幾個(gè)為什么？實(shí)驗教學(xué)除了繼續采取行之有效的傳統的實(shí)驗教學(xué)方法以外，對某些傳統的實(shí)驗教學(xué)手段也要改進(jìn)。
　　
　　3開(kāi)放性實(shí)驗
　　
　　在完成基本實(shí)驗的常規訓練后，已經(jīng)奠定了一定的基礎，這時(shí)可給學(xué)生留有較大的思維空間，可選擇一部分物理內容較深、操作較復雜的實(shí)驗作為開(kāi)放性實(shí)驗。一方面可解決學(xué)時(shí)偏少的矛盾，還可以根據學(xué)生個(gè)體情況因材施教，這一階段學(xué)生主要是自主學(xué)習。“教師之為教，不在于全盤(pán)授予，而在于相機誘導”。如做邁克耳遜干涉儀的調節和使用時(shí)，學(xué)生通過(guò)儀器考察等做等傾、等厚、非定域干涉的形成條件、花紋特點(diǎn)及變化規律，并測定光波波長(cháng)，還可以隨時(shí)引導學(xué)生研究許多物理因素（如溫度、壓強、電場(chǎng)等）對光的傳播的影響，配上法布里——珀羅標準具還可以觀(guān)察多光束干涉。通過(guò)這樣的實(shí)驗訓練提高了學(xué)生科研素質(zhì)及分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。
　　
　　4注意實(shí)驗手段和方法的先進(jìn)性
　　
　　現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為改進(jìn)普通物理實(shí)驗教學(xué)創(chuàng )造了很好的條件，利用先進(jìn)的手段和技術(shù)，可以攻克實(shí)驗的難點(diǎn)，擴寬實(shí)驗內容，使學(xué)生更多的了解現代科學(xué)技術(shù)及應用，同時(shí)，實(shí)驗手段在很大程度上決定了實(shí)驗的效果，也為實(shí)驗教學(xué)新模式的構建提供了最有力的支持。計算機教學(xué)管理、計算機模擬和仿真、用微機控制實(shí)驗過(guò)程或采集實(shí)驗數據等計算機輔助系列，在實(shí)驗中被廣泛地運用，如“黑體輻射”、“全息照相”、計算機輔助教學(xué)等。
　　
　　5培養新模式
　　
　　建立一套適合普通物理實(shí)驗教學(xué)特點(diǎn)的考核制度和對學(xué)生成績(jì)的評價(jià)方法是實(shí)驗課教學(xué)改革的一個(gè)重要切入點(diǎn)，現代教學(xué)觀(guān)在教學(xué)評價(jià)上主張全面、整體、積極、有特點(diǎn)地評價(jià)學(xué)生的學(xué)習，以評價(jià)促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，實(shí)驗考試的改革措施主要有以下幾點(diǎn)：一是豐富考試方式，根據教學(xué)內容和要求的不同，采用多種形式。例如基礎理論模塊采用筆試為主；基本實(shí)驗模塊采用口試或口頭報告、實(shí)際操作為主。二是改變學(xué)什么考什么的應試教育的模式。以往實(shí)驗課對學(xué)生的評價(jià)著(zhù)重看學(xué)生對給定實(shí)驗題目的操作熟練程度、實(shí)驗效果及數據處理等，很多學(xué)生不惜偽造數據，應付考試�？荚囅拗屏藢W(xué)生的個(gè)性發(fā)展與能力的提高。新的考試內容注重考查學(xué)生的實(shí)驗設計、方案的選取、查疑排難及解決實(shí)際問(wèn)題和創(chuàng )新能力上，并貫穿于實(shí)驗課教學(xué)的全過(guò)程。很多題目是發(fā)散性的，書(shū)中沒(méi)有現成的答案，必須依靠平時(shí)的嚴格訓練、積極參與、主動(dòng)思考和日積月累才能完成，靠突擊、背誦是不行的。雖然對知識的濃度要求不高，但對思路方法要求較高。三教學(xué)新理念
　　
　　創(chuàng )新精神和創(chuàng )新能力是新時(shí)代對人才最主要的內涵要求，為此，需要改變實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中過(guò)于強調教師和教材本位而忽視學(xué)生本位的傾向；教學(xué)中過(guò)于注重知識的驗證、傳授以及作為訓練實(shí)驗技能的手段而忽略過(guò)程與方法、能力與科學(xué)素養培養的傾向；改變單一拼盤(pán)式課程結構形式，構建與實(shí)驗教學(xué)自身規律和能力培養定位相適應的分階段、分層次、階梯式的模塊化教學(xué)新體系，改變并淘汰一些現代科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中已經(jīng)過(guò)的實(shí)驗內容、方法和設備，補充一些代表當代物理學(xué)科發(fā)展的新內容、新思維、新方法和新技術(shù)；改變千篇一律的封閉式、固定式的教學(xué)模式，實(shí)行開(kāi)放式、個(gè)性化教學(xué)，為學(xué)生創(chuàng )設有利于發(fā)揮自身潛能各特長(cháng)的環(huán)境和條件，鼓勵學(xué)生對知識的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現和對所學(xué)知識的意義建構，以充分發(fā)揮學(xué)生的主體性、主動(dòng)性和創(chuàng )造性、有利于優(yōu)秀人才的脫穎而出。
　　
　　1基本實(shí)驗培養模塊的內容
　　
　　精選教學(xué)大綱規定的必做實(shí)驗項目，目的是通過(guò)該模塊的訓練，使學(xué)生一方面達到大綱對本課程的基本要求，另一方面引導學(xué)生去追溯物理學(xué)家思考研究的源頭，學(xué)習前輩物理學(xué)家的科學(xué)創(chuàng )造方法、巧妙的設計思想和高超的實(shí)驗技能，錘煉學(xué)生創(chuàng )新的能力。在每一個(gè)實(shí)驗的原理敘述和步驟的實(shí)施過(guò)程中，不斷引導學(xué)生思考和討論問(wèn)題，鼓勵學(xué)生擴展實(shí)驗內容，啟發(fā)學(xué)生用批判、懷疑的態(tài)度去突破傳統觀(guān)念和常規方法的束縛，激發(fā)思維與聯(lián)想，用新的方法和手段去分析和解決問(wèn)題。比如：在用氣軌測速度和加速度的實(shí)驗中，要求學(xué)生自己想辦法判斷用凸型遮光片好，還是用U型片好？如何精確測出即時(shí)速度的準確值？
　　
　　2綜合與設計實(shí)驗模塊
　　
　　是培養學(xué)生完成從查找資實(shí)，擬定和實(shí)施實(shí)驗方案，準備儀器，直至設計編寫(xiě)實(shí)驗報告的“準科學(xué)實(shí)驗”全過(guò)程。該模塊在選題上不突出實(shí)驗內容的深度和復雜性，但注重選擇設計性強、測量方法多、思考余地大的實(shí)驗，并以科學(xué)探究的理念為指導進(jìn)行內容的重新編排和編寫(xiě)，只提出情境、問(wèn)題、實(shí)驗基本要求或提供儀器設備，推薦參考書(shū)目和資料，引導并啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)、積極地去思考、探索、研究和設計，雖然有些實(shí)驗的設計和實(shí)施過(guò)程是已知的，但對學(xué)生來(lái)說(shuō)，卻是一次“新發(fā)現和新創(chuàng )造”，學(xué)生會(huì )在這種“模仿創(chuàng )新”的實(shí)驗過(guò)程中親身體驗、感悟和反思，內化了書(shū)本知識和方法，強化了能力的轉化，提高了素質(zhì)。例如：密度的測定（固體、液體、空氣），彈簧振子的研究，非線(xiàn)性力學(xué)系統的混沌現象研究，光的衍射實(shí)驗等二十幾個(gè)實(shí)驗都是這樣設計的。該模塊的培養是整個(gè)課程體系改革的核心和學(xué)生能力要求的最低線(xiàn)。
　　
　　3研究與創(chuàng )新性實(shí)驗培養模塊
　　
　�。�1）主要來(lái)源于生產(chǎn)和生活實(shí)踐，大中學(xué)校實(shí)驗教學(xué)的實(shí)際問(wèn)題或科研課題，
　　
　　包括疑難問(wèn)題的解決、新儀器的研制、新技術(shù)的運用、原有實(shí)驗裝置的改進(jìn)等。此模塊面向全體同學(xué)，但不做統一要求，學(xué)生可根據自己的實(shí)際情況和水平自主選擇，目的是使學(xué)生接受真實(shí)教學(xué)與科研環(huán)境的熏陶和鍛煉，初步掌握科學(xué)研究的方法以及設計、編寫(xiě)科研報告和有關(guān)論證報告的格式，促進(jìn)學(xué)生的科技創(chuàng )新活動(dòng)和團隊精神與協(xié)作能力的形成，縮短教與學(xué)、教學(xué)與科研以及教科書(shū)與現代科學(xué)技術(shù)前沿之間的距離。實(shí)踐表明，優(yōu)秀學(xué)生或特長(cháng)突出的學(xué)生對此興趣較大，使其潛能得到了充分的挖掘并脫穎而出。
　　
　�。�2）著(zhù)力改變“照方抓藥”的被動(dòng)式教學(xué)模式，全面實(shí)施以培養創(chuàng )新意識、激發(fā)創(chuàng )新意欲望、實(shí)施創(chuàng )新行為、形成創(chuàng )新能力、塑造創(chuàng )新個(gè)性為教學(xué)主線(xiàn)的創(chuàng )新教育新模式。先是“扶著(zhù)走”，再“牽著(zhù)走”，最后“放手自己走”，凸現學(xué)生在實(shí)驗教學(xué)中的主體地位和所學(xué)知識的意義建構。例如，雖然基本技能、實(shí)驗模塊的訓練比較呆板、甚至有些乏味或苛刻，但對于提高學(xué)生的耐心、毅力和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，深刻理解和領(lǐng)會(huì )物理概念和規律，鞏固和發(fā)展實(shí)驗技能，了解實(shí)驗的主要設計思想和科學(xué)方法是非常必要的。而在綜合性與設計性實(shí)驗中，教師的責任是通過(guò)所設計的課程把學(xué)生引入到實(shí)驗學(xué)習的情境中，讓學(xué)生成為實(shí)驗的探索者。一輪實(shí)驗結束后，都要進(jìn)行階段性小結，每次小結都是由學(xué)生親自操作、講解，其他同學(xué)可以補充、修改，也可以相互提問(wèn)、質(zhì)疑、爭辯。例如：物理學(xué)發(fā)展史上諸多實(shí)驗對物理學(xué)的發(fā)展起了重要的推動(dòng)作用，我們要求學(xué)生以小組的形式對每個(gè)重要實(shí)驗的實(shí)驗過(guò)程，蘊藏的思維形式和研究方法，走過(guò)的曲折歷程挖掘出來(lái)并整理、匯編，以專(zhuān)題講座的形式傳授給全班同學(xué)，使其受到科學(xué)方法的熏陶和科學(xué)精神的培養。例如：伽利略的斜面實(shí)驗、電磁感應實(shí)驗、光電效應實(shí)驗、a離子散射實(shí)驗、邁克耳孫干涉實(shí)驗等。
　　
　　4突出學(xué)生的主體性，讓學(xué)生學(xué)會(huì )學(xué)習
　　
　　過(guò)去，由于某些客觀(guān)與主觀(guān)因素，教學(xué)中常常是以教師為中心，在某些程度上抑制了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習精神。久而久之，會(huì )使學(xué)生養成待教師給知識，而不是通過(guò)學(xué)習主動(dòng)獲取知識。這種讓學(xué)生被動(dòng)學(xué)習的教學(xué)模式已不適應未來(lái)社會(huì )的發(fā)展要求，必須建立起以學(xué)生為主體，以教師為主導的教學(xué)模式，讓學(xué)生學(xué)會(huì )學(xué)習，成為學(xué)習的主人。為此，我們采取了以下措施：
　　
　�。�1）實(shí)驗前讓學(xué)生充分預習
　　
　　在預習中提出問(wèn)題、發(fā)現問(wèn)題，為了使預習具有可檢查性，要求學(xué)生填寫(xiě)預習報告，實(shí)驗過(guò)程中我們側重對學(xué)生預習中的存疑問(wèn)題進(jìn)行解答，用這種方法培養學(xué)生學(xué)會(huì )學(xué)習，善于在學(xué)習中發(fā)現問(wèn)題、提出問(wèn)題。
　　
　�。�2）積極培養目標
　　
　　及時(shí)發(fā)現人才，使動(dòng)手能力、表達能力較強的學(xué)生先學(xué)后教，參與一些教學(xué)活動(dòng)，如準備實(shí)驗、簡(jiǎn)單的儀器維護及實(shí)驗輔導等。另外，還有目的地選擇一些演示實(shí)驗讓學(xué)生自“編”自“演”，開(kāi)展“兵教兵”教學(xué)活動(dòng)。這樣，既減輕了教師負擔，調動(dòng)學(xué)生積極參與，鍛煉了學(xué)生的“教”與“學(xué)”的能力和創(chuàng )造精神，又使實(shí)驗教學(xué)變得活潑有趣，收到了很好的效果。
　　
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