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西部高師基礎物理實(shí)驗教學(xué)“五步法”教學(xué)論文
論文摘要：要真正縮短東西部地區基礎物理及實(shí)驗教育教學(xué)的差距，應該從“源頭”改革，從高師院校特別是西部地區高師院校的基礎物理實(shí)驗教學(xué)研究課程改革著(zhù)手。；并探索性地實(shí)踐了利用傳統、經(jīng)典實(shí)驗設備“加” 數字化信息系統實(shí)驗設備，雙管齊下，對基礎物理實(shí)驗教學(xué)研究課程作具“地方特色”地改革，分五個(gè)步驟快速有效地培養適宜西部貧困地區的中學(xué)物理教師；使貧困地區的“特殊”生源在較短時(shí)期內轉變觀(guān)念，積極主動(dòng)學(xué)習、實(shí)踐。努力實(shí)現基礎物理實(shí)驗教學(xué)跨越式提升；早日使“東”、“西”部地區的教育事業(yè)得到平衡發(fā)展打下了一定的基礎。
論文關(guān)鍵詞：基礎物理傳統實(shí)驗,數字化實(shí)驗,師范院校,地域性,生源特色
西部少數民族貧困地區的基礎物理教育教學(xué)特別是物理實(shí)驗教學(xué)的現狀不容樂(lè )觀(guān)。從坐落在云、貴、川三省交界處烏蒙高原上的昭通師專(zhuān)的生源情況，就能窺見(jiàn)一斑：隨著(zhù)高校年年擴招，地方院校特別是師范專(zhuān)科學(xué)校99﹪以上的學(xué)生來(lái)自農村、半山區、山區。由于諸多原因，絕大多數在中學(xué)沒(méi)有做過(guò)或只做過(guò)極少數基礎物理實(shí)驗，為了應對各類(lèi)考試，教師們多采取在黑板上講實(shí)驗、畫(huà)實(shí)驗，要求學(xué)生背實(shí)驗等方式“完成”實(shí)驗教學(xué)。筆者到過(guò)市、縣、鄉各級學(xué)校作過(guò)調研，調查顯示：80﹪的學(xué)生在中學(xué)沒(méi)有真正使用過(guò)最基本、常用的物理實(shí)驗的工具和儀表,如游標卡尺、千分尺、物理天平等。中學(xué)物理教學(xué)的評價(jià)最終落腳在升學(xué)考試的上線(xiàn)率和進(jìn)入重點(diǎn)學(xué)校的比例上，造成學(xué)生潛意識中認為實(shí)驗無(wú)非是“應考”，由于認識偏差加之物理實(shí)驗基礎太差，多數學(xué)生進(jìn)入師專(zhuān)后對物理實(shí)驗總是消極應付，普遍認為基礎物理實(shí)驗簡(jiǎn)單，甚至認為即使有一天真正需要進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)：只要有儀器設備，照著(zhù)書(shū)就做了，不會(huì )有什么問(wèn)題。師范生具有這樣的認識、理念，也就必然會(huì )造成“惡性循環(huán)”，筆者認為這是西部少數民族貧困地區基礎物理教育教學(xué)質(zhì)量難于提高的根本原因之一。
眾所周知，師范院校是教育大業(yè)的工作母機。要真正改變物理教學(xué)特別是實(shí)驗教學(xué)的現狀，提高西部少數民族貧困地區的基礎物理實(shí)驗綜合水平，實(shí)現跨越式提升；盡早縮短與發(fā)達地區的差距；使“東”“西”部地區的教育事業(yè)得到平衡發(fā)展，顯然必須從“源頭”上下工夫，也就是要從師范院校做起。不徹底改變高師院校學(xué)生對基礎物理實(shí)驗教學(xué)的認識，不改進(jìn)對他們的訓練措施，不真正提升他們的實(shí)驗綜合素質(zhì)，所有的愿望都只能是空中樓閣，現狀就不可能得到改善。
筆者在教學(xué)實(shí)踐中長(cháng)期關(guān)注這個(gè)問(wèn)題，逐步探索出一套比較有效的方法，使大多數學(xué)生能在較短時(shí)期內轉變觀(guān)念，深入學(xué)習、實(shí)踐。具體方法是對“基礎物理實(shí)驗教學(xué)研究”這門(mén)課程作具有“地方特色”的改革。本文僅就針對具有地域性和生源特色的教學(xué)對象的實(shí)施方案、步驟及具體做法作一總結，以求獲得專(zhuān)家、同行不吝賜教。
1第一步：“刺痛”學(xué)生促其改變觀(guān)念
在正式學(xué)習本課程之前，用問(wèn)卷方式了解學(xué)生在中學(xué)做過(guò)哪些實(shí)驗，隨機測試他們使用基礎物理實(shí)驗中常用儀器、工具的能力，在對學(xué)生的實(shí)驗素質(zhì)作初步了解的基礎上，精心設計“陷阱”為難學(xué)生，讓他們真正感受到中學(xué)物理實(shí)驗不容易做好，更不容易教好，必須下工夫學(xué)習、鉆研。
具體做法是有針對性地安排幾個(gè)實(shí)驗，讓學(xué)生按照說(shuō)明書(shū)或中學(xué)教參獨立完成。例如：
按說(shuō)明書(shū)安裝物理天平；按初中教材要求完成晶體熔化過(guò)程中溫度保持不變的實(shí)驗（如海波的熔化過(guò)程）；汽化過(guò)程；測透鏡焦距；用千分尺測微小長(cháng)度；按照初中教材連接電路；按不同要求組裝滑輪組；起電；用一根繩演示橫波。在實(shí)際教學(xué)中所有學(xué)生都出現這樣那樣的問(wèn)題。如：未將物理天平調水平就開(kāi)始安裝，缺乏保護“刀口”、“指針”的意識，不知道吊耳要掛在橫梁的刀口上；使用千分尺把棘輪擰得咔咔直響；對光學(xué)元件缺乏基本的保護意識，不管是否光學(xué)面隨手就拿，發(fā)現有污漬要么用嘴吹，要么在衣服上蹭一下；電路連接不規范，不會(huì )正確使用滑動(dòng)變阻器。一些實(shí)驗如海波熔化和橫波演示實(shí)驗等沒(méi)有學(xué)生能夠完成。
教師根據對學(xué)生實(shí)驗情況的記錄，一一進(jìn)行點(diǎn)評，并用一些資料、圖片展示發(fā)達地區中學(xué)物理實(shí)驗的教學(xué)情況和創(chuàng )新成果。讓學(xué)生明白：現代人的科研、工程、生活等方方面面離不開(kāi)常規的基本儀器儀表，正確使用它們是現代人的基本素質(zhì)。中小學(xué)教師應該在這方面具備扎實(shí)的基本功，必須熟悉常見(jiàn)儀器的性能、構造，熟練掌握儀器的使用方法和禁忌事項。通過(guò)這一步教學(xué)，大多數學(xué)生對基礎物理實(shí)驗課程的認識和態(tài)度都有了不同程度的改變。
2第二步：明確學(xué)習目標，理清課程線(xiàn)索
在上一步“準備工作”的基礎上，教師用兩個(gè)課時(shí)從理論的角度較系統地對本門(mén)課程的目的、任務(wù)、所涉及的內容和要求作概述。幫助學(xué)生明確學(xué)習這門(mén)課是為了掌握適應基礎教育改革和發(fā)展所需要的、從事中學(xué)物理教學(xué)所必需的物理實(shí)驗與研究的基礎知識、基本理論、科學(xué)方法和基本技能；在學(xué)習過(guò)程中要加強準教師的實(shí)驗技能和實(shí)驗教學(xué)技能訓練；要認識到實(shí)驗教學(xué)在人才培養中的作用；研究物理實(shí)驗教學(xué)的幾種基本形式，即：演示實(shí)驗、學(xué)生分組實(shí)驗、邊教邊實(shí)驗、課外實(shí)驗與制作。理清本門(mén)課程的學(xué)習線(xiàn)索。
3第三步：用傳統實(shí)驗設備訓練學(xué)生基本實(shí)驗能力
3．1利用庫存量大和報廢設備訓練學(xué)生拆裝能力
在學(xué)生經(jīng)歷了“錯誤”的挫折后，可安排四個(gè)課時(shí)由教師導引，讓學(xué)生認識常用的物理實(shí)驗基本儀器的型號、常見(jiàn)符號標志，構造原理、安裝和調試、使用方法和注意事項，利用報廢的器材訓練學(xué)生拆、組裝能力，加深對器材的感知。通過(guò)這一個(gè)環(huán)節，學(xué)生能夠較全面地了解中學(xué)物理常用的幾十種儀器、工具，培養了學(xué)生正確使用基礎物理實(shí)驗中常用儀器設備的能力，抓牢傳統實(shí)驗中基本功的訓練；并特別注意把握“師范”這條主線(xiàn)，將師范生必須掌握的演示實(shí)驗教學(xué)的基本要求、教學(xué)策略和技巧，以及學(xué)生分組實(shí)驗的基本特征與基本要求等貫穿始終。一般安排十八個(gè)課時(shí)左右用傳統設備和方法完成的實(shí)驗，實(shí)驗內容既要兼顧傳統、經(jīng)典、里程碑性質(zhì)的實(shí)驗，同時(shí)又要考慮加強基本的、常用的儀表工具的操作訓練。如：測幾種物質(zhì)密度；用幾種量具測長(cháng)度；演示滑動(dòng)摩擦力；演示探究浮力、液體壓強；演示光的反射、折射、平面鏡成像、透鏡成像；滑輪、滑輪組、機械效率；演示海波熔化過(guò)程；測物質(zhì)的比熱；串并聯(lián)電路及小燈泡功率的測定；演示機械能轉化與守恒；安裝直流電動(dòng)機模型；用示波器觀(guān)察不同聲音的波形；打點(diǎn)計時(shí)器的使用等。
實(shí)驗過(guò)程中教師可隨機要求學(xué)生演示某儀表的使用或簡(jiǎn)述某實(shí)驗的關(guān)鍵點(diǎn)；實(shí)驗結束前通常留十分鐘左右隨機抽查，讓學(xué)生就一二種儀器或工具的構造、使用方法或注意事項作簡(jiǎn)要說(shuō)明，教師作補充更正。
本步驟旨在強化傳統的實(shí)驗方法和手段的訓練，將其作為本門(mén)課程的教學(xué)重點(diǎn)之一，以彌補中學(xué)物理實(shí)驗底子太薄的先天不足。經(jīng)過(guò)反復訓練，教會(huì )學(xué)生正確使用基本儀器、儀表、工具，培養他們眼、耳、鼻多種觀(guān)察能力，養成勤于動(dòng)手動(dòng)腦的習慣，簡(jiǎn)潔準確地記錄數據并能用公式、圖象等方法處理數據，能對數據求平均值、求最大值、求最小值、計算不確定度，并作出完整的實(shí)驗報告。在學(xué)習訓練的過(guò)程中始終圍繞“作為未來(lái)的教師將來(lái)如何開(kāi)展教學(xué)”這一主線(xiàn)，要求他們從中學(xué)教師的角度對所做實(shí)驗進(jìn)行分析，探討教學(xué)方法，提出自己觀(guān)點(diǎn)。
4、第四步，用數字化信息系統實(shí)驗設備使學(xué)生感受實(shí)驗教學(xué)的時(shí)代性與先進(jìn)性
為使學(xué)生切身感受具有時(shí)代性與先進(jìn)性的教學(xué)理念，并對當前應用越來(lái)越廣的數字化信息系統實(shí)驗設備特點(diǎn)有所認識和了解，首先讓學(xué)生了解數字化實(shí)驗設備（DIS）的概貌：一般由傳感器、數據采集器、計算機、“實(shí)驗包”及相關(guān)數據處理軟件等構成；“智能化”的數據采集器自動(dòng)把整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中物理量的變化通過(guò)高采樣率完整的記錄下來(lái)，存儲在數據文件中；數據采集器提供了反饋輸出，可以通過(guò)附加一些器材，通過(guò)回控使得整個(gè)實(shí)驗的操作過(guò)程實(shí)現自動(dòng)化。然后介紹各種傳感器的使用方法和注意事項。
接下來(lái)通常安排十個(gè)左右的學(xué)時(shí)讓學(xué)生使用“SID”實(shí)驗設備做8—12個(gè)實(shí)驗。在熟悉各種傳感器的使用方法和功能，熟悉相關(guān)軟件的正確使用的基礎上，選6—8個(gè)實(shí)驗與傳統做法作出詳細比較，寫(xiě)出分析報告，特別要求指出各自的優(yōu)勢和劣勢。在此過(guò)程中教師根據不同實(shí)驗引導學(xué)生逐步認識數字化信息系統實(shí)驗設備顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗過(guò)程“可視化”、實(shí)驗設計“重點(diǎn)化”、數據采集“智能化”、數據處理“智能化”、教學(xué)過(guò)程“現代化”；而其缺陷與不足是形成對電腦的過(guò)分依賴(lài)，操作者缺乏基本技能的訓練和對物理過(guò)程的深刻感知。
數字化信息系統實(shí)驗設備的缺陷對西部貧困少數民族地區的學(xué)生而言也許更為明顯，但從發(fā)展的角度來(lái)看，它給未來(lái)的中小學(xué)教師打開(kāi)了一扇窗，預留了進(jìn)一步學(xué)習發(fā)展的“接口”。
5第五步：帶領(lǐng)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗、自制教具，鼓勵學(xué)生開(kāi)發(fā)創(chuàng )新
在讓學(xué)生了解設計、開(kāi)發(fā)、制作教具、演示實(shí)驗儀器的程序的基礎上，教師采用一些老舊、殘損或做得十分粗糙簡(jiǎn)陋但設計理念不失巧妙的儀器如：J2169動(dòng)勢能演示器、J2147物體形變演示器、J2424楞次定律演示器、向心力實(shí)驗儀、碰撞實(shí)驗儀、液體表面張力演示器等，讓學(xué)生研究其原理、設計思路；鼓勵學(xué)生模仿、設法改進(jìn)或另辟蹊徑；帶領(lǐng)他們結合教育實(shí)習或試講設計制作一些簡(jiǎn)單實(shí)用的教具，能使他們受益終生。
通過(guò)長(cháng)期的關(guān)注和近幾年的踐行、改進(jìn)，以及畢業(yè)生反饋的信息，說(shuō)明上述方案和措施是有成效、令人鼓舞的。由于觀(guān)念改變，大多數學(xué)生改變了對基礎物理實(shí)驗的漠然，他們積極主動(dòng)地利用所在學(xué)校已有物理實(shí)驗設備教學(xué)，還有一些畢業(yè)生想方設法地自制教具、用具；特別是充分利用生活中常見(jiàn)物品演示物理現象和輔導中小學(xué)生開(kāi)展青少年科技活動(dòng)，取得不菲的成績(jì)。筆者希望高師院校攜起手來(lái)，不懈努力，早日使基礎物理實(shí)驗教育教學(xué)形成良性循環(huán)的喜人態(tài)勢。
參考文獻
1 張德啟,李新鄉等。物理實(shí)驗教學(xué)研究[M]�？茖W(xué)出版社2005,8。
2 杜英磊,趙永飛 基礎物理實(shí)驗課程體系和實(shí)驗內容改革的初步嘗試[J]。 物理實(shí)驗,1998-cqvip.com
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