时间:2022-10-25 01:16:40
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二、实验员专业化、管理规范化
实验室教师必须具有良好的职业道德修养,有广泛的实验专业知识,具有科学的实验室管理知识,要会管理、会准备实验、会协助任课教师辅导实验、会维修保养仪器设备、会自制教具。《甘肃省教育厅关于加强中小学教育装备工作的意见》中指出要进一步加强教育装备队伍的建设:实验室管理人员必须是专职的,高级中学不少于3人,初级中学不少于1人,小学可有兼职人员,保证实验室管理人员的专业性。实验室管理人员必须要定期地、有计划地、有目的地进行培训,保证实验室管理人员的整体素质水平。学校在评职称等方面要把实验室管理人员同任课教师同等对待,以保证实验管理人员队伍的稳定性。实验室教师首先应该了解四个行业标准(《小学数学、科学教学仪器配备标准》《中小学理科实验室装备规范》《教学仪器管理制度》《初中实验室仪器操作规范》);其次还应该会进行实验室管理,主要包括实验室各项管理制度的建立、仪器的科学存放、仪器的保养维修及安全防范措施、仪器账目的管理及使用、实验室的整体环境及管理、实验室工作的职责分工及管理。实验室教师只有熟悉各种制度,才能做到仪器存放科学、规范、安全、美观、方便;账目清楚,仪器性能熟悉,才能更好地为实验教学服务。
三、实验室工作与实验教学相结合
1.充分利用现有实验室资源教材的多元化导致了同一实验的多样化,也就导致了实验用具的不同化。例如,在有的教材中,凸透镜成像实验是使用光具盘来做的,而我们学校只有光具座,那么用光具座来代替光具盘做透镜实验就是不二的选择。又如,教师在展示什么是凸透镜时,我们利用的是从报废的投影仪上拆下的镜头。在资源不足的情况下,充分利用现有实验室资源是新课程所提倡的。
2.多摸索实验技巧
许多实验方法不仅提供给我们化解疑难实验所需的知识和技术窍门,更重要的是还可以给我们智慧的启迪和激励,使对实验敏感、勤于思考的人获得创造性地解决问题的能力。例如,在“压缩气体做功能使物体内能增加”的实验中,利用空气压缩引火仪压缩气体体积做功来点燃棉花。这个实验一般很难做成功。经过多次实验,我们发现实验成功的关键是:用力下压时要快、脱脂棉不能放的太多、最好用撕毛的擦镜纸代替脱脂棉。又如,“固体分子引力”实验中,演示分子引力一般采用的是将两个铅圆柱体块压紧在一起后不易拉开的方法。这样一来,对实验的要求就高了。具体做法是:首先,要将两铅块接触面的氧化层用刀刮去,要注意向同一方向用力并尽量将接触面刮平,对两铅块施压时不要采用两个接触面对压的方法,而是要将两铅块慢慢相对用力推压,逐渐增大两铅块的接触面。这样压好以后,一般可以承受10N的拉力,而且拉开铅块后,从其面上的印痕可以看出,两铅块压紧时的接触面积一般都很小,因此足以说明是分子间的引力在起主要作用。
3.转变实验方式
(1)变演示实验为分组实验。在课堂教学中,学生是主体,教师只是起了引导学生自主学习的主导作用,因此只要实验室条件允许,我们就尽可能把实验器材多准备几套,把演示实验变为分组实验,使每一个学生都能参与到实验中来。
(2)变验证实验为探究实验。在物理教材中有很大一部分实验是验证性的,对于已经知道结果的实验,学生普遍没有太大兴趣,而且也存在记忆不深刻的弊病。如果把教材中的验证实验放在结论前做,变验证为探究,那么就能很好地调动学生学习兴趣。
(3)变课内实验为课外实验。由于上课时间有限,一些与常见的物理现象有关的实验和复杂的实验就没时间做,多数情况下就由做实验改为教师讲实验了。针对这一现象,我们采取的方法是面向全体学生开放实验室,学生可以利用课余时间到实验室,把课内没时间做的实验放到课外时间完成。
4.改进实验
(1)化小为大,变微观为宏观。例如,我们可以利用激光笔来演示厚木板的微小形变。把激光笔固定在木板上,当木板发生微小形变时,激光投在墙上的光斑就会发生明显移动。又如,在“光沿直线传播”实验中,光在空气和水中的传播路径一般无法观察到,为了显示出光在空气和水中的传播路径,我们采用激光笔作为光源,让激光通过充满烟雾的玻璃瓶或滴有牛奶的纯净水,这时就会看到一束笔直的光线通过空气或水中。当然我们也可利用幻灯机或投影仪把实验现象进行放大。
(2)化夷为险,变静态为动态。在保证安全的前提下,把平淡无奇的实验改为惊险刺激的游戏,或把静态的实验变为动态实验,加深学生印象。探究“平面镜成像规律”时,可让一小球慢慢滚向镜面,这时,可看到小球和球的虚像分别由透明玻璃的前方和后方以相同的速度接近镜面,并同时到达。
(3)化凡为奇,使无趣变有趣。我们要改进实验设计,在实验原理不变的前提下,用有趣味的实验代替无趣的、常见的实验,以引起学生兴趣。比如,讲“水是热的不良导体”时,可演示“煮不死的鱼”(试管倾斜放置,试管底部有鱼,用酒精灯加热试管上端)。在探究“摩擦起电”现象中,可用会跳舞的乒乓球引入新课,具体操作是;把乒乓球放在一个平面上静止不动,用皮毛摩擦塑料壳钢笔杆,然后让它靠近乒乓球,移动钢笔杆,乒乓球也会跟着动,就像乒乓球伴着钢笔杆的指挥在跳舞。
二、化学实验教学中的方法改进
化学科学的每一项成就都离不开实验。化学实验教学可以帮助学生学习元素化合物知识,形成化学概念,获得理论的感性认识,并通过抽象思维形成理性认识,而通过实验又可以验证和巩固概念、理论,使之发展和深化。化学实验是培养学生自学能力的重要手段,为培养学生实事求是、严谨认真的科学态度和科学方法提供了极好的机会,对促进学生非智力因素的发展、辩证唯物主义世界观的形成、陶冶思想情操都具有非常重要的作用。因此笔者认为在中学化学实验教学中应当注重以下几点。
1.培养学生的观察能力
学生的观察能力不是自发进行的,要靠教师引导、启迪,逐渐培养而成。首先在教学中要让学生明确观察在化学实验中的作用及提高观察能力的意义,要经常要求学生预先做好观察的准备,提出明确的观察任务,制定进行观察的计划,掌握所必须的具体方法。这样有助于启发学生有目的、有计划的观察,提高了观察的效率,使学生的智力技能在良好的非智力品质的配合下迅速提高;其次是教师要根据观察对象的特征,有意识的训练学生协调运用多种感官进行观察,从而提高观察质量;再有就是指导学生学会既全面、又分清主次的观察。既全面又分清主次地进行观察,就是要求既要重点观察主要现象,又不遗漏观察次要现象;既要观察到明显的现象,又要迅速地发现不易发现或容易消失的现象,经常这样要求学生,可以培养出学生敏锐的观察能力;再还有就是指导学生将观察和思维结合,提高分析和解决问题的能力。观察的目的是探索和发现问题,达到对事物及其变化规律的认识。观察能力能引起思维能力的发展。观察越丰富、越准确,认识就越深刻,思维也就愈加活跃、广阔。观察力同时也能提高学生的判断能力。敏锐的观察力有助于对复杂的材料进行对比、分析,提高自己判断是非、区分本质和非本质的能力。教师应有意识的设计一些课题或者针对一些实验的异常现象,引导学生将观察和思维紧密结合,从而提高学生分析和解决问题的能力。总之,良好的观察能力是在实践中经过一定的训练而形成的。实验教学为培养和发展学生的观察能力提供了良好的途径,教师必须在教学中有意识的培养和发展学生的观察能力。
2.培养和发展学生的创新能力
培养和发展学生的创新能力,最重要的是要通过实验,让学生独立思考、大胆操作,在亲自实践的活动中培养和发展自己的创新精神。但是,通过教育实习和见习的亲身体会,以及一些走上讲台的化学教师的介绍,目前中学的学生实验课中,一般做法是将实验目的、内容预先按实验报告顺序列于黑板上。这严重影响了学生思维的发挥,不利于学生创新能力的发展。如果改为根据实验特点提出课题要求,引导学生运用所学知识,根据实验目的及内容,选择仪器药品,设计实验方案,然后进行实验操作。这种教学方式有助于发展学生思维的创造性,又能获得良好的实验教学效果。
3.培养学生的辩证唯物主义观
马克思说:“化学可以称为研究物体由于量的构成的变化而发生的质变的科学。”可见,化学与辩证唯物主义有着密切的联系。但是在中学化学实验教学中对学生进行辩证唯物主义教育经常被忽视了。在中学化学实验教学中,不管是教师的教还是学生的学都会受到一定的世界观和方法论的影响,特别是辩证唯物主义物质观、对立统一规律和量变与质变规律。对学生进行辩证唯物主义观点教育,就是要使学生把辩证唯物主义当作科学的世界观和方法论来理解,并用来指导当前的学习,以帮助他们找到解决问题的途径,指引他们沿着正确的方向前进。化学实验教学中对学生进行辩证唯物主义基本观点教育,有助于提高学生对实验的兴趣,提高实验效果,培养和发展学生的能力。
参考文献:
[1]纪图雅.中等职业学校化学实验教学中学生思维训练研究[D].内蒙古师范大学,2005.
[2]余跃平.试论初中学生化学思维能力培养[J].成都教育学院学报,2006.
化学是一门以实验为基础的学科。搞好实验教学,不仅可以激发学生的学习兴趣,帮助学生形成正确的化学概念,抽象总结出规律性理论,培养观察能力和实验能力,提高实验技能;还能培养学生实事求是的科学态度、科学的学习方法,启迪学生的创新思维能力。但传统的实验教学基本上上“照方抓药”,不得越“雷池”一步,缺乏对学生创新能力的培养,这与未来社会对综合型人才、复合型人才、创造型人才的需要已不相适应。因此,在实验教学中,深化实验改革,培养学生创新能力已迫在眉睫。
一、变验证性实验为探索性实验。
传统的实验模式是采用教师讲授化学知识,然后通过实验验证其正确性。例如在讲Al的两性时让学生观察这一奇特实验:一铝制的盛饮料的易拉罐内充满CO2气体,然后往罐内注入NaOH溶液,立即用胶布将罐口密封,一段时间后可能会出现什么现象?首先,易拉罐向内凹,变瘪,接着瘪了的罐体重新又鼓起来了。前面的现象一般很容易解释,这是因为学生很容易从固有的思维定势出发,即分析物质发生变化时,只从加入的物质来考虑,只分析NaOH与CO2反应,就易得出前一个变化的解释。为什么会现后面的现象?深入思考,不难得出这是因为容器本身Al与NaOH也会反应并放出H2。这样的探索活动对学生的观察能力、思维能力、实验能力和科学态度的培养并举,使学生真正“学会实验”,并为将来的“发明创造”打下良好的基础。
二、变封闭式实验为开放性实验
同其他事物一样,化学的发展不是静止的,而是无止境的。人类对化学问题的认识有一定的阶段性,对某些问题不可能有完善的答案。例如,学习Na2O2时讲到它可用于潜艇等的供氧,为什么?它解决了哪些问题?可否用已学的其他的物质替代?通过讨论,学生不仅巩固了课堂知识,又理会理论应用于实践应综合考虑各种因素。再如学习CO2性质时,可与实践生活相联系创设情境:与同学出去游玩,来到一个人迹罕至的山洞前,洞前都是枯枝败叶,这时你对这个山洞十分好奇,你是否会进去?若会,你是否要采取措施才进去?若有,采取哪些措施?引入开放性实验,其意义不在于立即得到一个明确的结论,而在于激发学生不断探索、追求,在一定条件下得到相对满意的结论,这才符合科学发展的规律。
三、由“传统型”的实验教学向“集约型”的实验教学方向发展
在实验教学中,有的教师只注重实验操作要点的掌握、实验现象的描述、实验结论的得出,较少顾及环境污染问题,使学生形成“做化学实验受毒害是不可避免的,实验室向周围环境排放有毒物质是合情合理”的错误认识。因此,必须改革传统化学实验教学方向,向“集约型”的化学实验教学方向发展。在实验教学中,尽量让学生从反应原理的选择、装置的设计、尾气的吸收、废液废渣废气的处理等方面参与实验。如在做CO还原CuO的实验时,首先预习点拨:1、CO还原CuO还要在什么条件下进行?2、反应后排出的尾气有哪些成分,能否直接排放到空气中?引导学生积极思考,认真讨论最后学生可以比较快地说出两种方法:1、把它用酒精灯烧掉;2、用一个袋子将它收集起来。
由“传统型”实验教学向“集约型”实验教学的改革,这对于培养学生的创新能力,增强学生的环保意识大有裨益。
我们还把课内和课外融为一体,把演示实验和学生实验统筹安排,把小制做、小发明、实验竞赛、专题讲座适时调整。在实验上把科学知识、生活知识全面考虑、互相渗透,把获取知识、科学观察、独立操作、培养实验技能、发挥聪明才智安排于合理的结构中,充分发挥了各部分互相联系、互相作用的整体功能。
经过几年的实践探索,我了比较优化的物理实验教学框架,下面就是这个框架的要点。
一、进行多项实验活动,建立立体交叉体系
如前所述,物理实验教学总的效果并不等于各个要素效果的机械总和。物理实验教学的各个要素分为由课内到课外,由演示实验到学生自制教具和学具等六个方面。在实验中,我们把这六个要素进行综合,认为课堂教学、学生实验、教具学具的制做、小发明和小创造、实验竞赛、专题讲座六个要素组成的实验教学系统的总功能不是各个部门各自直接地、单独地体现出来的。而是通过它们之间的特殊联系间接地、综合地表现出来。例如,在《浮力》这一章的实验教学中,我们首先让学生自制学具——一个茶水杯,几块形状不相同的木块,一块铁皮。
在课堂教学中,教师利用演示实验,调动学生的积极性,激发学生兴趣,并根据教学进度,不断提出问题,如,形状不同的物体受到的浮力相同吗?铁皮放在水里,它一定会沉入水底吗?同一物体分别放在水里、煤油里,它露在液面上的体积相同吗?等等。课堂提出问题,要求学生利用自制的学具在课外活动分小组进行实验,回答上面提出的问题。学生通过自己做实验得出正确的结论,兴趣很高,增添了学生积极进行实验的信心。在学完了这一章以后,教师还进一步提出,浮力在生活、生产中的运用有哪些?一公斤的水能浮起二公斤的物体吗?装在船里石头,卸一部分在水池子里,水面会上升吗?等问题。要求学生通过观察生活或自己动手回答问题。这样,通过课内、课外,演示实验和自己动手做实验的有机联系,学生既学到了物理知识,又会运用于生活,更重要的是培养了学生利用物理实验解决实际问题的能力。这些效果只有通过整体结构这个实验教学体系才能取得。单靠演示实验,学生实验在有限的时间内是难以达到的。因此,每个学期,根据教材进度制定教改方案,确定总体目标,建立配套的组织和确定专人负责。
使各个部分为达到这个目的要求而采取相应的措施。从而发挥整体结构的优势。
二、抓好课堂内的实验教学,寓实验课改革于趣味之中
实验教学能否达到最优目的,系统各部分能否协调运转,关键的问题是看我们在课堂教学中能否引起学生较大的兴趣。如果学生对实验感到乏味,那是难以达到目的的。兴趣的培养必须是通过多种途径,多种形式综合进行。物科是一门实验科学,我们把中学物理的42个学生实验,700多个演示实验,逐一,在揭示物理规律的原则下,每一个实验都做一些趣味性改进。如在演示水的不善于传热的实验时,把事先准备好的小鱼放到试管底部,然后在试管上部加热使水沸腾时,鱼却在管底没有什么异样。学生感到十分惊奇。从而引起了学生的兴趣,增添了学生学习知识的积极性。为了充分发挥学生的主体作用,在演示实验时,我们吸收少数学生参加演示实验,为做学生实验时培养了一批骨干。这样在演示实验时,同学们观察十分认真,收到良好的效果。
三、以学生实验为主要,培养学生实事求是的学风
通过演示实验调动了学生的积极性,同学们跃跃欲试,但由于课堂时间限制只能吸收少数参加。在这种情况下,学生对学生实验就非常重视了。我们除了让学生做完课本上的学生实验外,还通过制做教具、学具,把许多演示实验也改成学生实验,给学生提供了自己动手动脑的机会。如演示浮力的大小,电流强度跟电压的关系等实验。在实验过程中,我们除了要求学生用的态度做好实验外,更重要的是要求学生写出实验报告,这是将感性知识上升为理性认识的一项重要工作。通过认真检查学生的实验报告,促使学生在实验过程中,正确理解原理,明确实验目的,认真设计步骤,详细记录数据,实验结果。特别是一些实验出现了误差后,要求学生认真讨论,分析产生误差的原因。使学生逐步形成了一种严肃认真,一丝不苟的学风。
四、把课外活动纳入实验教学的范围是实验教学改革的重要环节
为了从多方面培养学生做物理实验的兴趣,在学生掌握了一些基本实验技能后,应按统一计划,组织好课外活动,配合课堂实验教学,具体措施,一是根据教材实验特点和青少年的心理要求,精心设计课外活动的内容。做到既注意内容和形式的统一,又注意活动的趣味性。保证两课的内在联系。二是抓好落实,一学期的实验内容要事先确定,建立活动小组,安排好辅导老师,以保证课外活动经常化、制度化。
例如:在液压机前,借来油压千斤顶,利用课外活动操作给学生看并让学生自己操作,在学了光学后,指导学生自制望远镜、潜望镜等等。这样把课内和课外内容衔接好,课内课外就能相互补充。
此外,利用课外活动这块阵地,我们还举行了许多别开生面的专题讲座、专题答辩会、信息讲座、小制作、小发明等,对促进实验教学起到了很好的作用。
五、举办综合性实验竞赛,将知识性、趣味性、科学性和群众性融为一体
为了巩固实验教学的质量,使课外活动具有更大的吸引力,每学期定时举办两次规模较大的实验竞赛活动。如:每学年秋季,当初三学生学完了电学知识后,举行一次“自制直流电路接线板”的竞赛活动,要求在规定的时间内,同时用串、并混联把三个灯泡接亮,?方法是以班编队,每队若干人。举行物理实验60m接力赛。分别接力领取试题,画电路图,安装,读数,优胜者给予奖励。在这一活动中,初三学生人人动手就地取材,自己设计安装,自己测试评价,当电路接通,小灯泡以各种明暗程度发光时学生们都欢呼雀跃。这样既增加了学生学好电学知识的信心,又培养了学生集体主义的思想和设计能力。特别是有自卑心理的差生,当发现自己能够设计比较合理的电路图,迅速安装电路时,一种我不比别人差,我能学好物理的自信心油然而生。除了在初三年级举行外,还在二年级和高中一年级进行“小制作”,“小发明”竞赛活动,五分钟的实验操作竞赛活动,一分钟实验题竞赛活动。
2优化生物化学实验教学内容的策略
2.1定性与定量实验相结合
作为一门实验性学科,生物化学应该包含定性与定量实验才是完整的研究方法。定性分析就是运用物理、化学的手段,对生物活性分子进行“质”的分析,再通过归纳和演绎、抽象与概括、分析与综合等方法,对获得的各种信息进行思维加工,由表及里、去伪存真,以了解生物大分子的存在形式。定量实验是以定性实验为基础的研究活动,研究生物大分子的性质、组成和影响因素之间的数量关系,收集精确的数据,然后进行统计分析。定性和定量结合研究有助于学生对生物大分子赋予意义的基础上产生正确的认知和准确的定位,认识生物分子运行、变化的本质规律,揭示其结构与功能的内在联系。生物化学实验内容包括对糖、脂质、氨基酸、蛋白质、酶、维生素、核酸、激素等生命分子的研究,还包括物质代谢与生物氧化实验,实验方法涵盖滴定、蒸馏、离心、分光光度比色、各种层析技术(薄层、凝胶、离子交换、亲和层析)、色谱技术(气相、高效液相色谱)、电泳、荧光、旋光法等。显然,相比于大学一年级开设的无机及分析化学实验已稍显复杂,是一门从基础实验过渡到专业实验的专业基础课。凭借这门课程学生初次认识到上述生物分子,依据循序渐进的原则,在有限的课时内选择有代表性的实验内容。例如我们在实际教学中,关乎生物分子的提取、分离、纯化、鉴定等内容选作定性实验,这些多为经典实验,一般占25%;而定量测定多为综合性实验,内容涉及基本知识在解决实际问题中的应用,一般占65%;另有10%的实验为定性与定量相结合的实验,内容多为探究性实验。学生通过实验,从特定的性质洞察这些物质的存在,从精确的数据了解它们在生物体内相互制约、相互转化的过程,根据质和量的统一促进学生对生物分子的全面认识,培养学生严谨的科学态度。
2.2验证性与探究性实验相结合
人们曾一度广泛提倡要摒弃验证性实验,认为只有大量开设综合性和创新性的探究实验才能培养出社会需要的人才。这种做法是违背教学规律的。探究性生物化学实验是探索生物大分子的未知性质,了解它们的组成、生物转化和变化特征,以及在机体内与其他分子的联系等的一种实验,受学生已知知识和技能的限制。验证性生物化学实验是指为了验证生物分子已被广泛认识的性质、概念、理论,通过演示再现其事实,强调其科学性。验证性实验可以把学生从懵懂状态引入生化知识的殿堂,有利于在较短的时间内获得更多的知识,继承研究方法,规范化、程序化的训练学生的实验技能,起到承上启下的作用。一些经典的验证性实验甚至可以激发学生的学习兴趣,有的验证性实验还可以发挥潜在的作用,例如利用前人的研究成果应用到一个确定的问题上比探究如何获得新成果要重要得多。所以在大力提倡探究性实验教学的同时不可随意摒弃验证性实验。我们需要做的是正确处理好继承和发扬的关系,把内容单一、彼此孤立的实验有机的结合起来,设立系列实验,实施层次化教学。例如,利用“3,5-二硝基水杨酸定糖法”测定马铃薯中还原糖含量是一个经典的验证性实验,如果利用该法测定马铃薯中总糖含量就在原来基础上增加了一个非还原糖的水解过程,再依据其还原性测定总糖,这就成为一个综合性实验;如果利用该法比较几个同学的唾液淀粉酶活力,这就需要定义一个“酶活力单位”,掌握底物与酶专一性、温度和pH对酶活性影响等知识的基础上,将糖和酶的作用加以拓展。显然,这个验证性实验很自然地过度到了探究性实验,提高了学生的学习兴趣。探究性实验就像这样通过具体实验来回答一个感兴趣的问题,激发学生的好奇心,培养科学探究能力。再如根据三聚氰胺事件、艾滋病、地沟油等时事关注热点,探讨相关的研究工作、提出解决方案、设计创新实验,引导学生跳出课本的局限,拓展学生的思维和知识面,并利用所学知识解决实际问题。如果说验证性实验是传授知识和方法,那么创新性探究实验是传播一种科研思想,甚至是一种科研精神和社会责任。
2.3“静态”和“动态”实验相结合
《生物化学》教科书由“静态”和“动态”两部分知识构成,所谓“动态”就是新陈代谢,简称代谢,是生物体表现其生命活动的重要特征。作为实践环节的生物化学实验,往往偏重于静态部分内容,即对生物大分子的定性定量研究方面的训练比较重视,而忽视了代谢调控部分的研究。这也许是因为实验课时不好掌握,实验所需的环境条件不易控制造成的。然而,从知识完整性来考虑,这是片面的,因为生物大分子在生命体内都不是孤立存在的,彼此之间有着错综复杂的关系,它们也不是静止不变的,不停地发生着化学变化,不断得到自我更新。所以,在生物化学实验内容中应该包含一定比例的“动态”实验,通过实验使学生明白生物大分子是生命的物质基础,其特殊运动体现着生命现象,生命是生物大分子的存在形式,而且代谢使生物大分子以一定的有序性处于稳定的状态中,一旦代谢紊乱,稳定的生物分子体系就要向无序发展,机体就会病变。按照物质转化的方向,“动态”知识应该掌握两对重要的概念,即物质的分解和合成代谢过程,能量的释放和供给过程。鉴于此,生物化学实验要有的放矢涉及这方面的内容,以引导学生学会综合思考问题。例如,以“肌糖原的酵解作用”实验为代表了解在缺氧条件下经过一系列的酶促反应,最后转变成乳酸,并供给组织能量;利用琼脂糖凝胶电泳分离检测乳酸脱氢酶同功酶,可以作为某些代谢紊乱或炎症疾病诊断的依据之一。
2.4实验的“正结果”与“负结果”
传统的教学模式总是希望学生得到正确的实验结果,于是,实验前总是给学生设计好各种操作流程,学生完全“照单抓药”,无需多加思索就能够获得预计的结果,毫无悬念,以至于学生提不起精神做实验,也无以挖掘学生的创新潜质。为了改变这种状况,我们在实际教学过程中通过创设问题情境,甚至适当设置“陷阱”,使学生明确探究发现的主题,然后设计实验实施方案,在实验过程中通过自己的思考和实践解决疑难问题,以提高学习兴趣,促进知识的融会贯通。例如在“2,6-二氯酚靛酚法测定维生素C含量”实验中,故意选择紫葡萄、沙棘、西红柿等作为实验材料,在它们的提取液中含有色素类物质,给滴定终点的观察造成困难,这就要求学生自己去寻找方法解决问题。有的同学选用陶土或活性炭脱色,有的同学选择脂溶性溶剂(加1mL氯仿)萃取色素,这就很好地排除了对水相滴定终点的干扰。为了解决由于白陶土或活性炭吸附,或者氯仿萃取对维生素C造成的误差,同学们进一步测定已知标准维生素C样品的回收率来校正未知样品的结果。一个普通的验证性实验通过更换实验材料调动起学生探究的积极性,使得一个“负结果”的实验方法得以延伸和完善。此外,在实验操作步骤中有意设置漏洞,留下一块空白,在学生现有知识的基础上给予一定的提示,同学们为了规避潜在的风险,自觉地认真预习实验项目,甚至查阅文献资料,这种效果远胜于硬性强调预习的重要性。例如在“血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳”实验中,血清是一个混合的蛋白质样品,其中各种蛋白质的等电点大多在pH4.0~7.3之间,在pH8.6的缓冲液中均带负电荷,在电场中都向正极移动。因此,点样端应该置于电泳槽的负极端。在以往的教学中反复强调这一点,总有学生放反薄膜。现在我们只把原理讲清楚,不强调具体怎么操作,那些放反薄膜的同学势必得不到实验结果,这种失败他将会牢牢记住,再给一次重做的机会,获得成功之后的喜悦不言而喻。实践表明,得到一个“负结果”所起的作用远大于顺利地得到“正结果”,至少学生可以在失败中引起警觉和反思,进而主动探求解决方案。
演示实验的最终目的,是要通过学生观察、思考,加强物理概念、规律的理解,认识物理过程,学会科学方法.因而不论采用怎样的教学方式与形式,都必须实事求是,因材施教.
1、配合讲解,层层深入
进行实验演示时,教师应根据教学内容的需要和学生心理状况,给演示配以适当的启发引导,并在能使学生接受的条件下层层深入.例如:在演示“机械波的形成”,讲解波向外传出振动形式这一特性时,要引导学生观察每一个质点的起振形式有何共同之处,否则大部分学生仅仅能看见波峰与波谷这个振动形式向外传播这一单方面的结论.
2、直观简明,形象生动
实验教学对于学生来说应力求形象生动.这不仅能吸引学生观察,而且也便于学生直觉思维.如在“超重和失重”的教学中,可采用如图1装置:等臂杠杆右侧固定小型电动机B、缠绕在电动机转轴上的细线系着的物块C.杠杆左侧固定着平衡物A.开始物块C不动时,杠杆平衡;当物块C在电动机牵引下向上加速运动时,杠杆右侧会明显向下倾斜,出现超重现象;反之便为失重现象.现象直观明了,学生记忆深刻.
3、适当设疑与激发兴趣
演示时,还应该利用中学生的好奇心,激发学生的兴趣,培养学生思维的探求性.如:学习“伏安法测电阻”,学生在初中就学过了原理,做过了实验,面对两种电路,在他们原有的认知中是等价的.为了能把学习引向深入,可以采用大型示教电表,分别用两种电路去测量同一只大电阻的阻值,悬殊的测量结果,造成一种强烈刺激,学生的思维迅速地被激发.
二、与教学要求相适应的策略
即使是同样的实验装置、器材,在不同的教学阶段,需有不同的实验教学层次与之适应.
1、与知识深度相适应
例如演示“光的折射现象”时,在初中,只要演示说明“折射角随入射角的增大而增大”这一现象.而在高中物理为引入折射率n的概念,则在演示得到一系列的入射角i与折射角r的实验数据后,通过层层分析探究,最终目的是让学生在参与实验探求中,对折射率这一描述介质光学属性的物理量加深理解.
为了强化学生在机器人方面的实践环节,首先需要构建机器人实验平台。让学生在课堂教学中了解机器人的基本组成、工作原理等,而学生的综合分析能力和解决问题的能力只能通过实践才能得到锻炼及提升。学生通过课堂教学了解机器人的基本组成、工作原理等,通过实践锻炼提高综合分析能力和解决问题的能力。依托西安交通大学机械基础实验教学中心的资源,将现有的实验教学机器人资源进行整合,构建机器人实验教学平台,包括:开放源代码的固高等国产机器人;具有示教手持盒的日本生产的商业机器人MOTOMAN-SK16、川崎RS10N等工业机器人;进行二次开发、能够组合使用的博时机器人。在机器人实验教学中,为学生的实践环节提供了足够的教学资源。
1.2改革实验教学体系,丰富实验层次
目前的实验教学体系多数为实验教师针对某一点进行实验教学。但是机器人本身具有实践性强、学科融合范围广的特点,机器人实验已经不能仅仅依靠单独的一个实验进行支撑,需要与机械结构、轨迹规划、系统控制、传感器等技术进行融合。目前开展的机器人实验往往着重于某一方面,不同的教师由于个人研究方向不同,或者专业限制,往往开展实验项目侧重自己的方向。但在本科教学中,还需要注重学生知识面的扩展,学生应全面地了解各个方面,开拓学生的眼界,因此机器人实验应增加“广度”。系统级的机器人实验是一种全新的实验形式,它将机械结构分析、建模、传感器技术、机械控制等多学科融合。在实验项目实施中,学生以团队形式进行实验,分工明确,为学生应用多种学科知识提供了平台,培养了学生创新和团队协作能力。在结构部分,小型的博时串联机器人拆装与建模分析、慧鱼模型搭建机器人;在机器人结构实验方面,以六自由度模块化可拆装串联机器人为平台,学生可自由搭建2~6自由度五种组合方式机器人系统。该机器人各关节内部结构多样化,采用了同步齿形带传动、谐波减速传动、行星减速传动、锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等多种传动方式。每一模块均为透明封装,可直观看到内部传动结构及运动形式,并可将其拆装至螺钉级。通过机器人本体装拆实验可以提高学生对机构中各种传动原理的直观认识,锻炼学生的装配能力,并以此了解零件加工工艺与特点,增强学生对机构运动形式实践的动手操作能力。慧鱼模型是一套由机械构件、传感器、控制部件组成的机电产品。在控制部分,现有的实验仪器分为商业机器人及科教公司研发机器人。商业机器人技术成熟,使用可靠,但控制源代码不开放;科教公司研发机器人源代码开放,但设备使用可靠性较差,因此实验内容需要对两种实验设备进行调整,克服两类实验设备各自的缺点,让两者互补,形成对学生的全面培养。学生在对已有的机械工业中常见机器人使用后,工业中的手持器可供学生直接操作,将教学理论与工业实践并重,学生可以直接通过控制使用了解机器人的基本轨迹规划等,将注意力集中到机器人实验的主要问题中。科教公司研发的机器人源代码开放,学生在学有余力的情况下,能够进行二次开发,将机器人控制技术与传感器技术等相结合,提高学生兴趣,培养学生的创新能力。
1.3教学方法的改革,提高学生兴趣
机器人广泛应用在各个工业领域,实验教学与其中机械部件包括连杆、齿轮、马达、涡轮等,一般工程机械制造所需要的零部件在模型中都能找到,模型中的零件可以在短时间内插装和拆卸,为学生想象力插上了翅膀,在对实际机器人拆装后,组建属于自己的机器人,提高学生兴趣,增强学生对于传动知识的理解。工程应用是互相联系,密不可分的。以实验室中固高柔性制造系统为例,机器人在中间起到了仓储、上下料作用,完全实现了自动化控制,因此在机器人实验的开发中应联系工程背景,提高学生兴趣。实验体系包括常见的机器人运动学实验、动力学分析实验、轨迹规划实验,并且需要让学生明白机器各个部分的组成,因此在实验授课时,控制类教师与机械设计类教师应联合开发机器人实验,使学生将课程中学习的知识运用到实验中,加强理论与实践的结合。在学生使用中,学生可以先从柔性制造系统进行认知机器人广泛应用在各大工业领域,然后进行机器人的拆装,了解机器人的各个组成部分,随后进行自己控制机器人的运动轨迹,对运动轨迹进行规划。在学生全面了解机器人知识后,在综合实验中,学生可以选择偏结构方面的实验,如用慧鱼模型搭建机器人;也可选择偏控制方面实验,如机器人的视觉系统的开发;也可将二者结合,设计出新的机器人结构、系统等。这是一个从认知到实践的过程,符合人的一般认知规律。机器人学科具有更新快的特点,作为教师在教学时不仅需要给学生技术指导,更应该着重培养学生对机器人技术发展趋势的了解,培养学生的创新意识,让学生尽可能参与实验的各个环节,增加学生的主观能动性,包括实验问题的提出、实验机器人的确定、实验程序(路线)的设计以及分析总结等。只有在实验过程中,学生团队精神、创新能力、动手能力等素质才能得到培养。
1.4考评方法的改革,突出培养学生能力
目前对学生的考核较为单一,仅是考核学生最终的实验结果,不仅不能督促学生对实验结果等进行合理分析,而且对于学生在实验中的操作也忽略了,这对于机器人实验考评而言是不合理的,机器人实验作为一门实践性很强的课程,没有一个唯一确定的答案。机器人结构分析实验可以培养学生空间想象的能力,关注细节的能力,机器人轨迹规划则涉及到数学在实际生活中应用的能力,而软件编程涉及规划能力。它反映了学生的空间想象和规划能力,对新事物的敏感度、以及完成任务的执行力。因此改革学生的实验考评体系非常必要。合理的考评方式不仅能使学生掌握机器人的相关知识,而且能对学生在后期机器人研究中起到一个引导作用。目前机器人实验教学的成绩评定中遇到的突出问题,即做为项目存在的机器人实验在学生评价体系中不应该规定学生的研究范围,而应该对学生综合能力进行考察,这就需要一个多元化和标准化的考核方式。在机器人实验中,学生以小组为单位,互相配合实验,在考核过程中,学生在实验中的过程考评应该占到非常重要的地位。为了避免教师的主观影响,学生应该进行互评,将学生互相之间的评价纳入考核方法。
二、研读学生,发挥其主观能动性
由于听力障碍,聋生感知速度较慢,语言识记能力差,但他们的视觉优势是非常明显的,聋生可以不受噪音干扰,用眼睛感知事物,他们的观察非常细致,思维形象性较正常学生强。例如,在学习“透镜”这一节,实验凸透镜对光线有汇聚作用,凹透镜对光线有发散作用。将凸透镜和凹透镜都正对着太阳,问学生在光屏上能观察到什么,实验简单易操作,学生参与性很高,焦距测量的问题也迎刃而解,让学生主动参与到实验中来,激发了学生的学习兴趣,学生的动手能力也得到了培养。又如,在讲“密度”一节,准备一个杯子,放一个冰块,然后倒满水。提问学生当冰融化后,杯内的水会溢出来么。有一部分学生说水会溢出来,另一部分学生说不会溢出来。增加了趣味性,更是激发了学生的学习兴趣,提高了教学效率。
三、改进实验,培养聋生的发散思维
思维的发展水平直接影响学生的学习效果,尤其是聋生,思维更是关键。物理是一门逻辑思维强的学科,教学中,教师要巧设问题,引导学生深入、发散、灵活思考,提升教学效果。
1.引导学生对实验现象和实验结果进行猜想
郭沫若说“:教学的目的是培养学生自己学习,自己研究,用自己的头脑来想,用自己的眼睛看,用自己的手来做这种精神。”例如,在研究金属导体的电阻与哪些因素有关时,在实验进行前,先要求学生对有可能发生的现象或者结果先进行猜想,之后再做实验,启发引导学生猜想导体的电阻可能与哪些因素有关,鼓励学生进行大胆的猜想,然后再利用实验对学生做出的各种预测进行检验。
2.改验证性实验为探索性实验
验证性实验更能激发学生的兴趣,但许多学生,尤其是听力有障碍的学生,在学习过程中只是被动地接受,丧失了探索的乐趣。探索性实验,让学生充分地动脑、动手,发挥了学生的主体作用,从而有利于学生思维能力的提高。如,在教学“验证机械能守恒定律”的实验之前,可先不进行相关规律的教学,将实验教学移到规律教学之前,改验证性实验为探索性实验,过程如下:先准备相关实验器材,让学生按照要求让重物做自由落体运动,利用打点计时器记录重物的运动情况;然后,选定纸带让学生进行分析,分别计算纸带上任意三点0、1、2所对应的动能、重力势能,并算出三点的机械能,学生根据一系列数据分析讨论就可以得出机械能守恒定律;最后,师生共同讨论重物在下落过程中系统机械能守恒的原因:物体在运动过程中只有重力做功,动能和重力势能相互转化,系统机械能守恒。
3.引导学生设计实验
物理实验教学,从18世纪德国、法国建立了学校的演示实验室,教师经常用昂贵的仪器演示生动的现象,从此便开始了世界上的物理实验教学,成为物理教学中重要的教学手段和有效的教学形式。
近年来中考物理试卷对实验的考查,已从简单的背诵实验知识转向考查对实验的思想、原理、方法的理解上,重在考查学生的实验能力和综合分析能力。但是实验题的得分率都不高,反映了目前在中学物理教学中,实验教学是一个薄弱的环节。许多物理教师都不同地只重视理论的讲授和解题能力的培养,而忽视了对学生动手能力的培养。不少学校教学经费不足,仪器设备陈旧简陋,地方陕小拥挤,严重制约了实验教学的正常开展,对于大纲规定的实验,不仅开出率低,而且演示实验的作用和地位还在低水平下徘徊,使学生实验动手能力普遍较低。近几年我国中学生实验素质较差。又如1990~1995年期间,国家教委仪器研究所对一万余名学生进行实验能力测试,结果是我国中小学生实验动手能力几乎都不及格。说明了我国中小学生实验动手能力普遍较差。因此,为了培养学生的实验技能、观察能力、思维能力和科学的思维方法,提高他们发现问题、分析问题和解决问题的能力,进一步提高学生学习物理的兴趣和爱好,调动他们的学习积极性,发挥非智力因素的能动作用,引导他们从小爱科学、学科学,激发他们树立敢于攀登科学高峰的雄心壮志,缩小与世界先进国家实验教学的差距,我们应进一步改善实验条件,改革实验教学,直观形象地为学生提供感性认识。
二、怎样改革物理实验教学
1、重视实验教学,加强能力培养。
目前,学生普遍感到物理“难学”,其原因之一就是物理教学中缺乏实验。而一些经济发达的国家,他们非常重视物理实验教学和研究问题的方法,如日本初中物理的课时数只有75课时,但安排的学生实验却有20个,演示实验有130个,并且绝大多数都是研究性实验,基本形成以实验为中心的课堂体系。可见,他们的学生在实验方面得到训练和能力培养比我国的学生多得多,他们学生的实验心理素质比我国中学生强。因此,在当前我国中学教育由应试教育向素质教育转变过程中,我们对物理实验教学,必须引起高度的重视,为了研究好这些课题,教师必须研究教材中哪些地方学生感到抽象、容易混淆、接受困难,并结合教学实际,研究解决的方法,努力开发一些直观的演示,同时在教学中引进近代物理学的某些思想方法和现代科学的新成就,例如“分子间作用力”的演示,可在两只乒乓球间夹上一段弹簧,球的外侧套上橡皮筋,平衡时,引力等于斥力;增大球距时,引力大于斥力;缩小球距时,引力小于斥力。这样不仅培养学生对物理的学习兴趣,更多地拓宽学生视野丰富他们的想象,而且能有效地提高了学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。
2、变验证性实验为探索性实验。
中学物理实验可分为验证性实验和探索性实验,而大部分是验证性实验。验证性实验是对知识的正确与否加以验证,巩固和加深对基本规律和基本原理的认识。但是,对学生在学习物理的科学方法和科学态度方面不能得到锻炼,也不利于培养学生主动探索物理规律的能力,而探索性实验对培养学生思维能力、创造能力、自学能力、观察实验能力及解决实际问题的能力有独到的作用。正如爱因斯坦所说:“对真理的探索比占有更加宝贵”。
因此,在教学中可把一些验证性的实验变为探索性的实验。在实验教学中,要尽量再现实验的设计过程,多让学生想想:“为什么要这样做?”“换种方法行不行?”以此渗透物理思想,启迪学生思路。让学生用实验探索和理论探研两种方法自我进行推证,在推证过程中学生就自然而然地对核定的研究对象、成立条件、使用范围、注意事项搞得一清二楚。让学生由学知识变为主动探索自然规律,对知识学得更扎实更牢固,同时使学生受到科学方法的熏陶。
3、合理运用多媒体,优化演示实验教学。
[关键词]职高物理实验教学现状改革对策
物是一门以实验为基础的,回顾物理学产生和的过程,可以看出物理实验自始至终都占有极其重要的地位。无论是经典物理学的建立和发展,还是物理学的进展都与物理实验息息相关。可以预言,未来物理学的发展一定离不开物理实验。在职业高中的各门基础课程中,物理课在提高学生的科学素质方面起着无可替代的作用,实验在物理教学中更是占有着举足轻重的地位。加强实验教学,提高物理教学效果和开发学生创造能力,在加强素质的今天,显得更加突出,尤为重要。
1实验在物理教学中的地位和作用
在新的职业高中物理教学大纲中,已明确指出:"观察现象、进行演示和学生实验,能够使学生对物理事实获得具体的、明确的认识,这是理解概念和的必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验能力,培养实事求是的科学态度,引起学生兴趣,具有不可代替的重要作用?quot;可见没有物理实验,很难达到物理教学目的。
回顾物理学产生和发展的过程,可以看出物理实验自始至终都占有极其重要的地位。所有的物理知识,都是在实验的基础上建立起来的。物理实验作为物理教学的基本手段,有其特殊的教学功能。
1)通过实验可以使物理教学联系实际,引起学生兴趣,引导学生发掘,激发其求知欲望,从而调动他们学好物理的主动性和积极性,引导他们热爱科学。
2)通过加强实验,不仅可以使学生具备一定的感性认识,更重要的是使学生进一步理解物理概念和定律是怎样在实验基础上建立起来的,从而有效地帮助学生形成概念,导出规律,掌握理论,正确而深刻地领会物理知识。
3)通过实验培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力;培养学生良好的实验以及基本的实验能力和动手能力,并且在此基础上进一步培养他们的独立工作能力和创新能力。
4)通过实验培养学生从事科学应当具备的严格的科学态度,科学的思维方法,严谨的科学作风,逐步学会物理研究中基本的科学方法。
鉴于实验教学的地位和作用,我们不仅应该重视实验,而且应该在理论教学中认真贯彻以实验为基础的原则。
2职业高中物理实验教学的现状
随着素质教育的进一步深化,我们国家不少专家学者和广大物理教师对职业高中物理实验的重要性的认识和感受逐步加深,物理实验教学改革也正在密锣紧鼓地进行着。但是应看到,到现在为止,物理实验教学的现状在我们国家还是不容乐观的。
1)职业高中物理实验教学的基本情况。据抽样调查,现在有些职业高中对专业课的实验要求普遍较高,投入的资金也很足,而作为基础课的物理实验却普遍重视不够。不少学校的物理实验数目达不到教学大纲的要求,甚至有相当一部分学校基本上一个学生实验都不做。即使有的学校按要求完成了,但是实验教学的效果往往不理想。
2)学校和教师受传统教育的,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。加之的飞速发展,多媒体进入课堂,使得部分教师过分追求,迷恋多媒体的模拟实验,让学生看看了事,不重视让学生看实物,实际操作.总而言之,相当数量的教师不做或少做实验,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.这样教出来的学生一遇到实物就束手无策,不知道如何动手。
3)由于认识上的不足,教师在实验教学的组织上、在教学过程中、在物理成绩的考核上都存在着问题。例如:由于教师不愿在实验教学方案的设计上下工夫、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。同时对?quot;引导学生积极、主动地学习,培养学生独立思考的能力和习惯"的指导思想不够明确,教师在实验教学中一手包办现象严重,学生最多只是机械模仿,缺少动手和动脑的机会,能力得不到相应的提高。
4)实验教学模式僵化,物理实验教学的基本原则没有得到充分的体现,教学方式呆板.从教学到教学方式没有给学生留出足够的空间.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.然而每次实验课教师还要花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.这样做实验,收获不大.再说,现阶段往往是一个班的学生同一时间做同一个实验,用同一种、相同的仪器,都要在规定时间内做完,得出同一结论,这样就有可能导致部分学生看别人怎么做,自己就怎么做,特别是两人合做时,有极少数学生只看不动手,也不留心实验观察,不记录有关数据,更谈不上去思考.这种教学模式不利于提高学生发现和解决问题的能力,不利于引导学生突破思维定势这个思维障碍,不利于学生创新思维方法的形成,不利于学生智能的发展。
以上实验教学的现状,极大地着物理教学质量,与物理教学目的、改革的要求和物理实验教学重要地位很不相称,与发展对人才的要求很不适应。
3促进实验教学改革的几个配套措施
我们应当看到当前职业高中物理实验教学薄弱,是有很多方面的原因。在问题、解决问题的时候也应从这些方面进行,应针对职业高中物理实验教学现状,从素质教育的高度,从这些制约因素出发,进行职业高中物理实验教学改革,使实验教学能充分发挥其在素质教育中的特殊作用。那么要加快实验教学改革的步伐,首先要抓好几个配套措施:
3.1转变观念
职高学校上至领导,下到学生,对基础课普遍不够重视,认为可有可无。职业高中物理实验教学的现状在很大程度上与观念有关,要促进实验教学改革,转变观念是关键问题。
教育是培养人的一种大行动,应该要从家庭、学校、社会来统一考虑。我们不能把物理实验教学的现状单单的归咎于物理教师,其实不少教师是深知物理实验的重要性,而且也曾经设想或尝试采用较好的教学方法,但迫于各方面的压力,教学课时上的限制,最后不得不放弃。因此要转变观念,就要转变整个社会的观念。要让学校和教师,特别是社会上的人们认识到教育不能追求暂时的表面的效果,不能急于求成,而要着眼于未来,特别要着眼于学生在未来社会的作用与价值。教育不能带有功利性,而要为社会培养真正的人才。
学校领导树立了新观念,观念端正了,才能在课程设置、经费投入、师资调配和其他相关方面充分考虑到物理实验教学的实际需要,并在一定程度上对实验教学改革给予保证。同时也只有让学生、家长知道素质教育的重要性,使他们从以前单单追求短期学生成绩和升学率的片面认识中转变过来。这样才能给广大物理教师一个广阔的发挥才干的空间,使他们能自由地投身于物理实验教学改革中去,充分发挥主观能动性,在教学中大胆采用创新教学方法。只有这样得到各方面的大力支持,物理实验教学的改革才能大步向前迈,才能改进现状。在物理实验教学上,以教师为中心的教育观,把物理实验教学作为教师传授知识、学生巩固和理解知识的辅助教学手段。于是,有的时候会出现忽视实验教学,或出现认为可有可无的情况。以学生发展为中心的教学观,则把物理实验教学作为整个物理教学过程的一个重要环节,启发学生主动地获取知识,培养和发展学生的能力。因此,改变传统的教育观,树立新的教育观念,实施素质教育,就要不断提高对实验教学基础地位的认识,从提高实验教学的效果,激发学生兴趣,提高学生的能力出发,认真改进、大力加强实验教学,把实验教学真正移到以实验为基础上来。职业高中物理教师树立了这个教育观后,教师就会千方百计地重视实验教学,努力做好实验。
3.2改革教材。
要推进实验教学的改革,应改革现行的教材。改革的主要思想是,教材应重视学生实验能力的培养,应体现以实验为基础的学科特色。在物理教学中,注意让学生通过自已动手实验学习物理知识。
1)现行有关实验的教材甚少,有关部门集这方面的专家学者根据各种实验教学类型编出相应的物理实验教材,供学生用书,并作为教师教好实验的用书。编成一个由正规的学生实验、实验练习题、课后随堂小实验以及课后小制作等组成的系列实验教材。当然还要适当增加一些能提高学生操作技能和拓宽知识面的课外读物。
2)对于学生实验应有一套专门的正规的实验教程。这个教程能与课本独立开来,有培养学生阅读能力和自学能力,提高实验技能,掌握思维等功能。这一教程的编写应注意以下几个方面:
一)要让学生上好实验课,预习是非常重要的环节。教程应根据实验布置一些预习思考题,让学生在阅读中思考,加深对原理的理解。例如:在"匀变速运动的"实验中可提出:1)根据纸带上的点,能判断小车的运动性质吗?什么情况下作匀速运动,匀加速运动,匀减速运动?什么情况下作加速运动,减速运动?2)为什么我们不一定从运动物体刚刚运动时打出的点作为起点,而从中间某一个作为起点?这样做有什么好处?在纸带上可以把任一个点选作起点(不一定从第一个点选起),为什么?3)两个连续的记数点怎样选择?是不是选两个相邻的点?为什么我们常用打点计时器打五个点的总时间为时间间隔,而不是逐点选取?4)通过纸带上打下的点怎样加速度?怎样计算即时速度?学生通过预习能做到实验前心中有数。只有让学生先动脑筋,课上才会动手。
二)实验教材应突出学生的主体地位,教程应在实验的各个阶段(实验前、实验中、实验后)对提出一系列富有启发性的,或根据需要,提出学生不易回答的问题。同时启发学生提出问题,问题一经提出,实验的目的也就很清楚了,学生也会带着问题做实验,在实验时、解决问题。
三)教程在介绍实验器材不要像"抓方"一样罗列在学生的面前,让学生机械地搬用;而是应该用"开方"的方法引导学生根据实验目的和实验原理来选取实验器材。使学生明白为什么要选用这些器材进行实验以及除了老师提供的器材外还可以选用哪些器材来代替。同时可以用例子来鼓励学生自制仪器进行实验,可以让学生收集我们日常生活中常见的物品,来替代原有的器材做各种实验。
四)现在很多学生很希望能亲自参与设计实验。教程要特别注意处理好统一要求与学生的个性化的矛盾冲突。在规定学生完成一定的实验计划和要求的前提下,教程可以鼓励、引导学生不拘泥于教程中的做法,可以进行一些创新改进,或自己另外设计不同的方案或者自己提出实验研究课题,设计实验方案,独立或与同学合作进行实验。
五)教材应对学生实验提出明确、具体的要求,要让学生带着一定的任务来做实验。有了具体要求,学生实验时才有矩可循。当然提出的要求要循序渐进,在不同阶段,提出的要求应有所不同,在刚开始做实验时可以只提出简单要求,循序渐进,然后逐步提高。当然教程在编写实验时也应注意分出层次:开始几个实验可以详细的给出实验的各个环节,例如:实验原理、实验目的、实验步骤、数据表格、实验报告的书写模式等。先让学生打好基础,养成按一定程序有条不紊地进行实验的习惯;以后的实验就不再这样,而是逐步引导学生在理解实验原理和内容的基础上,自己独立地列出实验步骤、自制实验表格等,从而提高学生的实验能力和素养。
3)利用多种有效渠道增加实验在教材(区别于上述的实验教程)中的比重,尽可能的增加学生动手实验的机会。例如:在教材中可以适当增加一些有趣的实验来引入课题,激发学生愿望;或增加一些简便易做的课堂实验,使学生利用手边的学习用品或生活用品就能自己动手实验,观察现象。这样既可以使学生多动手做实验,又有利于学生理解知识。又或者在各章节后面的阅读材料或开?quot;小实验"栏目介绍有趣的实验等,这也会大大提高学生的动手能力和学习积极性,加深对知识的理解。多数学校仪器设备不足,物理实验教学受到限制。为了在仪器设备不足的条件下加强实验,。教材也可重点安排不必使用专门仪器、简单易做的课堂实验、实验性习题和课外小实验、小制作,并把一些过去由教师演示的实验,改为既可以演示又可以由学生自己动手做的实验,供教师选择。还可鼓励学生结合所学物理知识自己设计一些实验。不要单单采用陈述性的语言,而应该多一些启发性,比较生动的言语或问题来编写实验。例如在编写时可以通过设置一些类?quot;看一看"、"问一问"、"想一想"、"做一做"等环节来促使和引导学生多观察、多发问、多动脑、多动口、多动手,逐步培养学生能力。
4)由于我国地域辽阔,人口众多,各地区文化不平衡的国情,试图只有一个大纲,一套教材的做法是行不通的。所以国家教委提出"在统一基本要求、统一审定的前提下逐步实现教材的多样化,以适应各类地区、各类学校的需要。"因此,对于我们的实验教材也可采取这样的做法,即经批准,各地区可以根据本地区的具体情况,分别制定出实验教学计划并编写与己相适应的实验教材。这样就给予了不同地区学校一定的自由度,使他们因地制宜地搞好实验教学。
5)教材改革是一个长期过程,随着、形势的发展,旧的矛盾解决了,新的矛盾又会产生。知识不断在更新,教育也应该要有新的、新的知识,因此,不断教材在使用中存在的,随时注视国外教材的最新动向,每隔一定时间对教材作一次较大的修订,可以使教材不断更新、不断适应新的教学要求。例如:教材改革要对于一些陈旧过时,或者说明问题不够直观,又或者在说明问题时出现漏洞的演示实验必须剔除或者改进,添加一些已经解决了困难的物理疑难实验等。同时在改革教材添加与生活、的联系紧密的实验课题,应反映物理的变革,让学生多了解近、物理方面的重大实验成果,知道这些成果对人类发展的重大作用从而激发他们物理的极大兴趣,并且重视物理实验。同时也让学生知道多一些新的知识。
3.3提高教师自身素质。
战斗在教育第一线上的教师是实施教育的直接参与者,要真正运用好物理实验,使之对提高教学质量发挥出独特的作用,需要教师具备的实验教学的素质,既要有物和实验知识,又要有教育学、心理学和教学法的知识,还必须脚踏实地亲手实践。
科学在发展,教育也要发展,没有一成不变的。作为一名物理教师要通过不断的学习使自己的实验教学能力和知识水平提高,使自身具备良好的实验能力和实验技能;要有钻研和创新精神,例如对物理中的疑难实验进行专题学习和研究、改进一些实验等;也应接受新的教育理论、新的教育思想,指导自己的教学实践。同时各地区教育部门应组织力量定期对在职教师进行培训或组织在职教师进修。其他教育教学方面的培训在有些地区已经开展,但针对物理实验方面的相对较少。可以进行针对物理教师在物理实验中对实验的设计,实验测量的操作技巧,设计、改进实验以及排除故障的创造性能力,实验考核的命题能力等方面的培训,此外通过举行各级研讨会,提供物理教师间交流与探讨的机会,从而相互促进。
3.4重视实验教学目标的实施
1)确定实验教学指导思想,强化实验教学目标
在职高物理实验教学过程中确定以实验为基础,用实验来展开激发学生的实验兴趣,发挥学生参与教学的主动性和积极性,培养学生操作实验、设计实验的实践能力和创造能力.加强实验教学的研究,尽量把验证性实验改为探索性实验,把演示实验改为边讲边实验,通过挖掘教学内容的学术性,有机地把课内探索延伸到课外。总之,尊重科学,实事求是,面对群体,以实验创新教育为前提,使学生达到掌握物理实验技能和科学,养成科学态度,学会运用实验手段解决物理问题的能力为指导思想,强化实验教学目标,要求学生在实验的全过程中自始至终抓好"七个正确":其一,选择仪器正确;其二,安装调试实验装置正确;其三,操作规程正确;其四,观察方法正确;其五,测量读数正确;其六,处理数据正确;其七,实验结论正确。
2)探索改革实验教学模式,发挥主导、主体功能
大力探索改革不适应新时期形势的职高物理实验教学模式,建立起按科学设计实验教学程序、优化实验教学过程、指导实验方法、培养创新能力的"引导-探索-实验-掌握"教学模式。这种教学模式应充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位。教师充分相信学生,使学生主动参与实验.课本让学生看,实验让学生做,思路让学生想,疑难让学生议,错误让学生析。让学生独立设计实验,利用物理实验,发挥学生的主观能动作用,最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性。变单向信息传递为双向式、多向式信息传递与交流,教师在课内讲重点、关键点和注意点,发挥好主导调控作用.主要方式是采取提问、答疑、讨论、观察实验现象、动手操作等.在实验中,加强对学生实验方法和创新能力的培养。
按教学大纲规定必做的分组实验,采用一人一组,总体安排,并将学生分成三种类型:第一类是理解能力差,反应较慢,动作缓慢;第二类是思维敏捷,动作粗糙;第三类是独立思考,动手能力强。不管哪类学生整个实验过程全部由学生自己独立完成,教师必要时答疑引路。另外还要改革实验报告的书写,实验报告不要求统一的格式,只要求与物理教学相联系,写出本实验成功的关键、有何不足。
3)改革,加大实验考核力度
以前我们在物理考考试中,在检查学生实验部份的掌握情况时,基本上只局限于书面考试,关于实验能力、特别是实验操作技能的考试很少,导致出现学生背实验、纸上谈实验的状况实验考核极不全面。职高物理实验考试总体要求是把考和考操作结合起来,全面反映学生实验课的基本要求;不论哪类学生考试的原则都是把考实验和做实验结合起来。考试成绩由平时考核成绩、理论考试成绩、操作考试成绩几个部分组成,三者的比例为2∶2∶6。平时考核包括上课到位率、认真程度、实验报告的书写等三个方面;理论考试可全面考查学生掌握实验基础知识的广度与深度;方法是在期中、期末考试卷中加大实验理论题的比例。操作考试是根据教学大纲的要求把实验操作能力要达到的教学目标加以分解,并按实验内容难易程度将考试分解为考基础实验,一般以大纲中规定必做的实验为主,时间一般安排在每学期期中、期末前两个星期内。另外对2)中第二、三类学生还要增加综合性和设计性实验的考试,所谓综合性实验考试是将不同的实验进行组合,综合解决较复杂的,要求学生利用本实验手段去解决新的问题。考设计性实验时,根据教师提出的实验目的要求,学生自行设计实验方案,完成实验,时间安排在课外制作课上进行,它主要考察学生的创造能力。
3.5开展丰富多彩的第二课堂活动
1)把课外活动纳入实验教学的范围是实验教学改革的重要环节,为了从多方面培养学生做物理实验的兴趣,在学生掌握了一些基本实验技能后,应按统一计划,组织好课外活动,配合课堂实验教学,具体措施,一是根据教材实验特点和青少年的心理要求,精心设计课外活动的内容。做到既注意内容和形式的统一,又注意活动的趣味性。保证两课的内在联系。二是抓好落实,一学期的实验内容要事先确定,建立活动小组,安排好辅导老师,以保证课外活动经常化、制度化。把课内和课外内容衔接好,课内课外就能相互补充。此外,利用课外活动这块阵地,我们还举行了许多别开生面的专题讲座、专题答辩会、科技信息讲座、小制作、小发明等,对促进实验教学起到了很好的作用。
2)举办综合性实验竞赛,将知识性、趣味性、性和群众性融为一体。为了巩固实验教学的质量,使课外活动具有更大的吸引力,每学期定时举办规模较大的实验竞赛活动。
3)引导学生日制学具、教具,参加"小发明、小制做"活动,培养创造型人才引导学生进行发明创造,参加自制学具、教具的活动,一方面可以巩固课内实验所学的知识和初步掌握的基本实验技能,更重要的是培养了学生的创造能力。在这个活动中,学生们大胆设想认真设计,精心操作,这是传统的教学过程无法达到的。引导他们自做学具、教具,鼓励他们创新。在这一活动中,应始终坚持真(原理科学)、新(设计新颖,采用新技术)、美(设计简单合理,主次分明),在整个活动中形成以学生为主体,并由一批骨干队伍带动,到全班学生纷纷动手,大大提高了学生的实验技能和理论水平,丰富了学生的课外活动的内容。
3.6实现两个保证
职业高中物理实验教学改革,还有赖于一个系统目标、各方面的政策、经费投入等的保证。例如:改变实验室的管理方式,经常性地对学生开放实验室,提供第二课堂阵地,鼓励学生根据的需要或教材中的"小制作"等自行设计一些验证性或探索性实验。可是实验室要向学生开放,是有一定的困难的。困难在于支付包括有关人员工资、水电等等在内的一切费用,没有足够的经费去支持实验室向中学生开放。因此,资金的保证很重要。国家要设立专门经费来支持特别是落后地区学校的实验室建设,支持实验教学。同时我们也看到在不少地方学校由于实验仪器、设备问题,基本实验还做不全,却拨大量资金用于大兴土木、用于购买电教设备,去提高表面的教育设施。例如有的学校的物理实验楼装修得很漂亮,实验室的外在硬件设施都很好,可?quot;内在"--实验器材却很缺少,很落后。因此学校应把有限的经费用在最基本的教学需要上为好,给实验教学的顺利开展提供一定的保证,少一些形式上的东西。
还有,教学上学生实验的时间太少,学生能够用于自由支配,根据自己的爱好去做些小实验搞些小发明并进行思考钻研的时间被学校设置的课程和布置的作业充斥掉了。因此,物理实验教学改革的推动还有赖于学校对学生在这方面时间上的保证,增加实验的比重。
结束语可以相信,只要切实地抓好制约物理实验教学改革的几个配套措施,通过广大物理教师、工作者的共同努力,职业高中物理实验教学改革的步伐将进一步加快,实验教学的现状将得以改变。
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1.安忠、刘炳升中学物理实验教学研究高等教育出版社
2.张民生中学物理教育学上海教育出版社
3.赵凯华对中学物理教学改革的意见和建议(1)物理教学探讨2000,4(1)