2025年高考普通物理實驗教學研究

摘要：本文針對現(xiàn)今普通物理實驗教學存在部分內(nèi)容陳舊、方法與手段落后的問題，論述了普通物理實驗教學現(xiàn)代化改革的必要性及改革措施。從研究普通物理實驗教學面向21世紀關于學生知識結構、能力結構、素質結構的培養(yǎng)目標入手，以充分發(fā)揮學生的主體性、主動性和創(chuàng)造性為根本，做到：強調(diào)基本、培養(yǎng)能力、循序漸進、注重創(chuàng)新，讓學生學會學習，以更新教育觀念，形成新的實驗教學理念為先導，構建了適應新時期師范教學特點和未來人才需求的普通實驗教學課程體系。
　　
　　關鍵詞：普通物理實驗；現(xiàn)代化；改革；
　　
　　一：普通物理實驗教學中引入現(xiàn)代化手段的優(yōu)點
　　
　　隨著計算機技術逐漸走進學校，走進課堂，計算機輔助教學以其靈活、生動、形象的文字、聲音、圖片和動畫等豐富多彩的表現(xiàn)形式，使物理實驗教學內(nèi)容化難為易，化靜為動，化抽象為具體，有助于學生掌握重點、突出難點，啟迪思維，引發(fā)興趣，進而鞏固知識，發(fā)展能力和提高素質。改變了傳統(tǒng)的實驗教學模式，促進教師教育觀念的轉變，通過人機交互、信息共享，開拓了學生的視野，很好地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維能力。
　　
　　一方面，將現(xiàn)代技術合理地溶入普通物理實驗中，既可體現(xiàn)現(xiàn)代技術的作用，使學生學到并掌握先進的實驗技術，又不影響實驗的基本技能訓練。實驗過程清晰明了、直觀方便、實驗精度高。既縮短了學生所學知識與現(xiàn)代實驗技術的距離，又可提高學生實驗的興趣。另一方面，教育裝備和教育技術手段的現(xiàn)代化必將帶動師資建設、教育思想的現(xiàn)代化，帶來教學模式、教學內(nèi)容的新突破，信息技術與各種常規(guī)電教媒體在教學中的廣泛應用，必然會促進教學思想、教學方法與教學內(nèi)容的改革，促進教師去積極探索，開展現(xiàn)代教育技術應用的課題研究。二：普通物理實驗教學現(xiàn)代化改革措施
　　
　　1強調(diào)基本、培養(yǎng)能力
　　
　　著名物理學家愛因斯坦在《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。而不應把獲得專業(yè)知識放在首位，個人掌握了他的學科基礎理論，并且學會了獨立思考和工作，他必定會找到自己的道路，而且比起那種主要以獲得細節(jié)知識當其培養(yǎng)內(nèi)容的人來說，他一定會更好地適應社會的進步和變化”。在普通物理實驗中為了使學生在掌握基本知識、基本技能基礎上培養(yǎng)創(chuàng)新精神與工作能力，我們首先從課程的內(nèi)容和體系入手，打破以力、熱、電光為順序的教學體系，建立以技能、方法、能力、創(chuàng)新為主線的教學內(nèi)容。
　　
　　2教學內(nèi)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(guī)律的新實驗教學體系。提高綜合型和設計型實驗的比重，增設一批富有時代氣息（如計算機數(shù)據(jù)處理，智能化儀表應用方面等）的前沿高新實驗，和一些應用技術方面的綜合實驗。把反映新技術和學科新進展的內(nèi)容及時補充進去。從大學一年級到四年級，實驗的次數(shù)應逐年遞減，而實驗內(nèi)容和每個實驗所需時間應有所增加，實驗的綜合性越來越高；隨著年級的升高，學生自己設計的實驗內(nèi)容應越來越多，而教師的指導應越來越少。教師交給學生一個完整的實驗任務，實驗方案的設計、儀器的安排，都由學生自己動手，自己設計并獨立完成。使學生通過不同層次的實驗教學實踐，掌握基本實驗方法和操作技能，加深對物理基本概念和物理新效應的理解，培養(yǎng)學生設計動手能力、創(chuàng)新意識和科學素質，達到具有初步進行綜合科學實驗的能力。在實驗方法和測量手段上，無論保留傳統(tǒng)實驗或新增實驗，要有側重的把傳感技術、應用電子技術和計算機應用技術恰當?shù)匾�入到有關的實驗中去，以利于實驗手段的改進和教學內(nèi)容的深化。只有這樣，才能全面激發(fā)學生學習的積極性和自覺性，使學生能真正學到有利于自己成長的知識，并能為社會所用。
　　
　�。�2）隨著儀器設備的改進更新，實驗內(nèi)容的優(yōu)化調(diào)整，必須建立起新的課程體系，便之形成框架，既有教學模型，又有教學方案，并采取靈活多樣的教學方式，實行開放式教學。在課堂上，教師要盡量采用現(xiàn)代化的教學手段，注意及時誘導和啟發(fā)學生，鼓勵他們在實驗當中多動腦筋，遇到問題多問幾個為什么？實驗教學除了繼續(xù)采取行之有效的傳統(tǒng)的實驗教學方法以外，對某些傳統(tǒng)的實驗教學手段也要改進。
　　
　　3開放性實驗
　　
　　在完成基本實驗的常規(guī)訓練后，已經(jīng)奠定了一定的基礎，這時可給學生留有較大的思維空間，可選擇一部分物理內(nèi)容較深、操作較復雜的實驗作為開放性實驗。一方面可解決學時偏少的矛盾，還可以根據(jù)學生個體情況因材施教，這一階段學生主要是自主學習。“教師之為教，不在于全盤授予，而在于相機誘導”。如做邁克耳遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用時，學生通過儀器考察等做等傾、等厚、非定域干涉的形成條件、花紋特點及變化規(guī)律，并測定光波波長，還可以隨時引導學生研究許多物理因素（如溫度、壓強、電場等）對光的傳播的影響，配上法布里——珀羅標準具還可以觀察多光束干涉。通過這樣的實驗訓練提高了學生科研素質及分析問題與解決問題的能力。
　　
　　4注意實驗手段和方法的先進性
　　
　　現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，為改進普通物理實驗教學創(chuàng)造了很好的條件，利用先進的手段和技術，可以攻克實驗的難點，擴寬實驗內(nèi)容，使學生更多的了解現(xiàn)代科學技術及應用，同時，實驗手段在很大程度上決定了實驗的效果，也為實驗教學新模式的構建提供了最有力的支持。計算機教學管理、計算機模擬和仿真、用微機控制實驗過程或采集實驗數(shù)據(jù)等計算機輔助系列，在實驗中被廣泛地運用，如“黑體輻射”、“全息照相”、計算機輔助教學等。
　　
　　5培養(yǎng)新模式
　　
　　建立一套適合普通物理實驗教學特點的考核制度和對學生成績的評價方法是實驗課教學改革的一個重要切入點，現(xiàn)代教學觀在教學評價上主張全面、整體、積極、有特點地評價學生的學習，以評價促進學生的發(fā)展，實驗考試的改革措施主要有以下幾點：一是豐富考試方式，根據(jù)教學內(nèi)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；基本實驗模塊采用口試或口頭報告、實際操作為主。二是改變學什么考什么的應試教育的模式。以往實驗課對學生的評價著重看學生對給定實驗題目的操作熟練程度、實驗效果及數(shù)據(jù)處理等，很多學生不惜偽造數(shù)據(jù)，應付考試�？荚囅拗屏藢W生的個性發(fā)展與能力的提高。新的考試內(nèi)容注重考查學生的實驗設計、方案的選取、查疑排難及解決實際問題和創(chuàng)新能力上，并貫穿于實驗課教學的全過程。很多題目是發(fā)散性的，書中沒有現(xiàn)成的答案，必須依靠平時的嚴格訓練、積極參與、主動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。三教學新理念
　　
　　創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力是新時代對人才最主要的內(nèi)涵要求，為此，需要改變實驗教學過程中過于強調(diào)教師和教材本位而忽視學生本位的傾向；教學中過于注重知識的驗證、傳授以及作為訓練實驗技能的手段而忽略過程與方法、能力與科學素養(yǎng)培養(yǎng)的傾向；改變單一拼盤式課程結構形式，構建與實驗教學自身規(guī)律和能力培養(yǎng)定位相適應的分階段、分層次、階梯式的模塊化教學新體系，改變并淘汰一些現(xiàn)代科學研究和生產(chǎn)實踐中已經(jīng)過的實驗內(nèi)容、方法和設備，補充一些代表當代物理學科發(fā)展的新內(nèi)容、新思維、新方法和新技術；改變千篇一律的封閉式、固定式的教學模式，實行開放式、個性化教學，為學生創(chuàng)設有利于發(fā)揮自身潛能各特長的環(huán)境和條件，鼓勵學生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學知識的意義建構，以充分發(fā)揮學生的主體性、主動性和創(chuàng)造性、有利于優(yōu)秀人才的脫穎而出。
　　
　　1基本實驗培養(yǎng)模塊的內(nèi)容
　　
　　精選教學大綱規(guī)定的必做實驗項目，目的是通過該模塊的訓練，使學生一方面達到大綱對本課程的基本要求，另一方面引導學生去追溯物理學家思考研究的源頭，學習前輩物理學家的科學創(chuàng)造方法、巧妙的設計思想和高超的實驗技能，錘煉學生創(chuàng)新的能力。在每一個實驗的原理敘述和步驟的實施過程中，不斷引導學生思考和討論問題，鼓勵學生擴展實驗內(nèi)容，啟發(fā)學生用批判、懷疑的態(tài)度去突破傳統(tǒng)觀念和常規(guī)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題。比如：在用氣軌測速度和加速度的實驗中，要求學生自己想辦法判斷用凸型遮光片好，還是用U型片好？如何精確測出即時速度的準確值？
　　
　　2綜合與設計實驗模塊
　　
　　是培養(yǎng)學生完成從查找資實，擬定和實施實驗方案，準備儀器，直至設計編寫實驗報告的“準科學實驗”全過程。該模塊在選題上不突出實驗內(nèi)容的深度和復雜性，但注重選擇設計性強、測量方法多、思考余地大的實驗，并以科學探究的理念為指導進行內(nèi)容的重新編排和編寫，只提出情境、問題、實驗基本要求或提供儀器設備，推薦參考書目和資料，引導并啟發(fā)學生主動、積極地去思考、探索、研究和設計，雖然有些實驗的設計和實施過程是已知的，但對學生來說，卻是一次“新發(fā)現(xiàn)和新創(chuàng)造”，學生會在這種“模仿創(chuàng)新”的實驗過程中親身體驗、感悟和反思，內(nèi)化了書本知識和方法，強化了能力的轉化，提高了素質。例如：密度的測定（固體、液體、空氣），彈簧振子的研究，非線性力學系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象研究，光的衍射實驗等二十幾個實驗都是這樣設計的。該模塊的培養(yǎng)是整個課程體系改革的核心和學生能力要求的最低線。
　　
　　3研究與創(chuàng)新性實驗培養(yǎng)模塊
　　
　　（1）主要來源于生產(chǎn)和生活實踐，大中學校實驗教學的實際問題或科研課題，
　　
　　包括疑難問題的解決、新儀器的研制、新技術的運用、原有實驗裝置的改進等。此模塊面向全體同學，但不做統(tǒng)一要求，學生可根據(jù)自己的實際情況和水平自主選擇，目的是使學生接受真實教學與科研環(huán)境的熏陶和鍛煉，初步掌握科學研究的方法以及設計、編寫科研報告和有關論證報告的格式，促進學生的科技創(chuàng)新活動和團隊精神與協(xié)作能力的形成，縮短教與學、教學與科研以及教科書與現(xiàn)代科學技術前沿之間的距離。實踐表明，優(yōu)秀學生或特長突出的學生對此興趣較大，使其潛能得到了充分的挖掘并脫穎而出。
　　
　　（2）著力改變“照方抓藥”的被動式教學模式，全面實施以培養(yǎng)創(chuàng)新意識、激發(fā)創(chuàng)新意欲望、實施創(chuàng)新行為、形成創(chuàng)新能力、塑造創(chuàng)新個性為教學主線的創(chuàng)新教育新模式。先是“扶著走”，再“牽著走”，最后“放手自己走”，凸現(xiàn)學生在實驗教學中的主體地位和所學知識的意義建構。例如，雖然基本技能、實驗模塊的訓練比較呆板、甚至有些乏味或苛刻，但對于提高學生的耐心、毅力和實事求是的科學態(tài)度，深刻理解和領會物理概念和規(guī)律，鞏固和發(fā)展實驗技能，了解實驗的主要設計思想和科學方法是非常必要的。而在綜合性與設計性實驗中，教師的責任是通過所設計的課程把學生引入到實驗學習的情境中，讓學生成為實驗的探索者。一輪實驗結束后，都要進行階段性小結，每次小結都是由學生親自操作、講解，其他同學可以補充、修改，也可以相互提問、質疑、爭辯。例如：物理學發(fā)展史上諸多實驗對物理學的發(fā)展起了重要的推動作用，我們要求學生以小組的形式對每個重要實驗的實驗過程，蘊藏的思維形式和研究方法，走過的曲折歷程挖掘出來并整理、匯編，以專題講座的形式傳授給全班同學，使其受到科學方法的熏陶和科學精神的培養(yǎng)。例如：伽利略的斜面實驗、電磁感應實驗、光電效應實驗、a離子散射實驗、邁克耳孫干涉實驗等。
　　
　　4突出學生的主體性，讓學生學會學習
　　
　　過去，由于某些客觀與主觀因素，教學中常常是以教師為中心，在某些程度上抑制了學生的主動學習精神。久而久之，會使學生養(yǎng)成待教師給知識，而不是通過學習主動獲取知識。這種讓學生被動學習的教學模式已不適應未來社會的發(fā)展要求，必須建立起以學生為主體，以教師為主導的教學模式，讓學生學會學習，成為學習的主人。為此，我們采取了以下措施：
　　
　�。�1）實驗前讓學生充分預習
　　
　　在預習中提出問題、發(fā)現(xiàn)問題，為了使預習具有可檢查性，要求學生填寫預習報告，實驗過程中我們側重對學生預習中的存疑問題進行解答，用這種方法培養(yǎng)學生學會學習，善于在學習中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。
　　
　�。�2）積極培養(yǎng)目標
　　
　　及時發(fā)現(xiàn)人才，使動手能力、表達能力較強的學生先學后教，參與一些教學活動，如準備實驗、簡單的儀器維護及實驗輔導等。另外，還有目的地選擇一些演示實驗讓學生自“編”自“演”，開展“兵教兵”教學活動。這樣，既減輕了教師負擔，調(diào)動學生積極參與，鍛煉了學生的“教”與“學”的能力和創(chuàng)造精神，又使實驗教學變得活潑有趣，收到了很好的效果。
　　
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