2025年高考普通物理實驗教學(xué)研究

摘要：本文針對現(xiàn)今普通物理實驗教學(xué)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(xué)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(xué)面向21世紀(jì)關(guān)于學(xué)生知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)目標(biāo)入手，以充分發(fā)揮學(xué)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(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，以更新教育觀念，形成新的實驗教學(xué)理念為先導(dǎo)，構(gòu)建了適應(yīng)新時期師范教學(xué)特點和未來人才需求的普通實驗教學(xué)課程體系。
　　
　　關(guān)鍵詞：普通物理實驗；現(xiàn)代化；改革；
　　
　　一：普通物理實驗教學(xué)中引入現(xiàn)代化手段的優(yōu)點
　　
　　隨著計算機技術(shù)逐漸走進學(xué)校，走進課堂，計算機輔助教學(xué)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(xué)內(nèi)容化難為易，化靜為動，化抽象為具體，有助于學(xué)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(zhì)。改變了傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，促進教師教育觀念的轉(zhuǎn)變，通過人機交互、信息共享，開拓了學(xué)生的視野，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。
　　
　　一方面，將現(xiàn)代技術(shù)合理地溶入普通物理實驗中，既可體現(xiàn)現(xiàn)代技術(shù)的作用，使學(xué)生學(xué)到并掌握先進的實驗技術(shù)，又不影響實驗的基本技能訓(xùn)練。實驗過程清晰明了、直觀方便、實驗精度高。既縮短了學(xué)生所學(xué)知識與現(xiàn)代實驗技術(shù)的距離，又可提高學(xué)生實驗的興趣。另一方面，教育裝備和教育技術(shù)手段的現(xiàn)代化必將帶動師資建設(shè)、教育思想的現(xiàn)代化，帶來教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容的新突破，信息技術(shù)與各種常規(guī)電教媒體在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，必然會促進教學(xué)思想、教學(xué)方法與教學(xué)內(nèi)容的改革，促進教師去積極探索，開展現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用的課題研究。二：普通物理實驗教學(xué)現(xiàn)代化改革措施
　　
　　1強調(diào)基本、培養(yǎng)能力
　　
　　著名物理學(xué)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(yīng)始終放在首位。而不應(yīng)把獲得專業(yè)知識放在首位，個人掌握了他的學(xué)科基礎(chǔ)理論，并且學(xué)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(xì)節(jié)知識當(dāng)其培養(yǎng)內(nèi)容的人來說，他一定會更好地適應(yīng)社會的進步和變化”。在普通物理實驗中為了使學(xué)生在掌握基本知識、基本技能基礎(chǔ)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(xué)體系，建立以技能、方法、能力、創(chuàng)新為主線的教學(xué)內(nèi)容。
　　
　　2教學(xué)內(nèi)容的改革
　　
　�。�1）必須建立適應(yīng)高等教育發(fā)展趨勢、符合人的認(rèn)知與成才規(guī)律的新實驗教學(xué)體系。提高綜合型和設(shè)計型實驗的比重，增設(shè)一批富有時代氣息（如計算機數(shù)據(jù)處理，智能化儀表應(yīng)用方面等）的前沿高新實驗，和一些應(yīng)用技術(shù)方面的綜合實驗。把反映新技術(shù)和學(xué)科新進展的內(nèi)容及時補充進去。從大學(xué)一年級到四年級，實驗的次數(shù)應(yīng)逐年遞減，而實驗內(nèi)容和每個實驗所需時間應(yīng)有所增加，實驗的綜合性越來越高；隨著年級的升高，學(xué)生自己設(shè)計的實驗內(nèi)容應(yīng)越來越多，而教師的指導(dǎo)應(yīng)越來越少。教師交給學(xué)生一個完整的實驗任務(wù)，實驗方案的設(shè)計、儀器的安排，都由學(xué)生自己動手，自己設(shè)計并獨立完成。使學(xué)生通過不同層次的實驗教學(xué)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(yīng)的理解，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計動手能力、創(chuàng)新意識和科學(xué)素質(zhì)，達(dá)到具有初步進行綜合科學(xué)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(cè)重的把傳感技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)和計算機應(yīng)用技術(shù)恰當(dāng)?shù)匾�入到有關(guān)的實驗中去，以利于實驗手段的改進和教學(xué)內(nèi)容的深化。只有這樣，才能全面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自覺性，使學(xué)生能真正學(xué)到有利于自己成長的知識，并能為社會所用。
　　
　�。�2）隨著儀器設(shè)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(xué)模型，又有教學(xué)方案，并采取靈活多樣的教學(xué)方式，實行開放式教學(xué)。在課堂上，教師要盡量采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，注意及時誘導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，鼓勵他們在實驗當(dāng)中多動腦筋，遇到問題多問幾個為什么？實驗教學(xué)除了繼續(xù)采取行之有效的傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法以外，對某些傳統(tǒng)的實驗教學(xué)手段也要改進。
　　
　　3開放性實驗
　　
　　在完成基本實驗的常規(guī)訓(xùn)練后，已經(jīng)奠定了一定的基礎(chǔ)，這時可給學(xué)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(fù)雜的實驗作為開放性實驗。一方面可解決學(xué)時偏少的矛盾，還可以根據(jù)學(xué)生個體情況因材施教，這一階段學(xué)生主要是自主學(xué)習(xí)。“教師之為教，不在于全盤授予，而在于相機誘導(dǎo)”。如做邁克耳遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用時，學(xué)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(dǎo)學(xué)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(biāo)準(zhǔn)具還可以觀察多光束干涉。通過這樣的實驗訓(xùn)練提高了學(xué)生科研素質(zhì)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(xué)技術(shù)的發(fā)展，為改進普通物理實驗教學(xué)創(chuàng)造了很好的條件，利用先進的手段和技術(shù)，可以攻克實驗的難點，擴寬實驗內(nèi)容，使學(xué)生更多的了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及應(yīng)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(xué)新模式的構(gòu)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(xué)等。
　　
　　5培養(yǎng)新模式
　　
　　建立一套適合普通物理實驗教學(xué)特點的考核制度和對學(xué)生成績的評價方法是實驗課教學(xué)改革的一個重要切入點，現(xiàn)代教學(xué)觀在教學(xué)評價上主張全面、整體、積極、有特點地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)，以評價促進學(xué)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(xué)內(nèi)容和要求的不同，采用多種形式。例如基礎(chǔ)理論模塊采用筆試為主；基本實驗?zāi)�塊采用口試或口頭報告、實際操作為主。二是改變學(xué)什么考什么的應(yīng)試教育的模式。以往實驗課對學(xué)生的評價著重看學(xué)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(xué)生不惜偽造數(shù)據(jù)，應(yīng)付考試。考試限制了學(xué)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(xué)生的實驗設(shè)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(xué)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(yán)格訓(xùn)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(xué)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(xué)過程中過于強調(diào)教師和教材本位而忽視學(xué)生本位的傾向；教學(xué)中過于注重知識的驗證、傳授以及作為訓(xùn)練實驗技能的手段而忽略過程與方法、能力與科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的傾向；改變單一拼盤式課程結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)建與實驗教學(xué)自身規(guī)律和能力培養(yǎng)定位相適應(yīng)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(xiàn)代科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中已經(jīng)過的實驗內(nèi)容、方法和設(shè)備，補充一些代表當(dāng)代物理學(xué)科發(fā)展的新內(nèi)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，實行開放式、個性化教學(xué)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)有利于發(fā)揮自身潛能各特長的環(huán)境和條件，鼓勵學(xué)生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學(xué)知識的意義建構(gòu)，以充分發(fā)揮學(xué)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(xué)大綱規(guī)定的必做實驗項目，目的是通過該模塊的訓(xùn)練，使學(xué)生一方面達(dá)到大綱對本課程的基本要求，另一方面引導(dǎo)學(xué)生去追溯物理學(xué)家思考研究的源頭，學(xué)習(xí)前輩物理學(xué)家的科學(xué)創(chuàng)造方法、巧妙的設(shè)計思想和高超的實驗技能，錘煉學(xué)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(dǎo)學(xué)生思考和討論問題，鼓勵學(xué)生擴展實驗內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)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(xué)生自己想辦法判斷用凸型遮光片好，還是用U型片好？如何精確測出即時速度的準(zhǔn)確值？
　　
　　2綜合與設(shè)計實驗?zāi)�塊
　　
　　是培養(yǎng)學(xué)生完成從查找資實，擬定和實施實驗方案，準(zhǔn)備儀器，直至設(shè)計編寫實驗報告的“準(zhǔn)科學(xué)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(fù)雜性，但注重選擇設(shè)計性強、測量方法多、思考余地大的實驗，并以科學(xué)探究的理念為指導(dǎo)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(shè)備，推薦參考書目和資料，引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生主動、積極地去思考、探索、研究和設(shè)計，雖然有些實驗的設(shè)計和實施過程是已知的，但對學(xué)生來說，卻是一次“新發(fā)現(xiàn)和新創(chuàng)造”，學(xué)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(zhuǎn)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，非線性力學(xué)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(shè)計的。該模塊的培養(yǎng)是整個課程體系改革的核心和學(xué)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(xué)校實驗教學(xué)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(shù)的運用、原有實驗裝置的改進等。此模塊面向全體同學(xué)，但不做統(tǒng)一要求，學(xué)生可根據(jù)自己的實際情況和水平自主選擇，目的是使學(xué)生接受真實教學(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(shè)計、編寫科研報告和有關(guān)論證報告的格式，促進學(xué)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(xué)、教學(xué)與科研以及教科書與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)前沿之間的距離。實踐表明，優(yōu)秀學(xué)生或特長突出的學(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）著力改變“照方抓藥”的被動式教學(xué)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(xué)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(xué)生在實驗教學(xué)中的主體地位和所學(xué)知識的意義建構(gòu)。例如，雖然基本技能、實驗?zāi)�塊的訓(xùn)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、毅力和實事求是的科學(xué)態(tài)度，深刻理解和領(lǐng)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(shè)計思想和科學(xué)方法是非常必要的。而在綜合性與設(shè)計性實驗中，教師的責(zé)任是通過所設(shè)計的課程把學(xué)生引入到實驗學(xué)習(xí)的情境中，讓學(xué)生成為實驗的探索者。一輪實驗結(jié)束后，都要進行階段性小結(jié)，每次小結(jié)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、質(zhì)疑、爭辯。例如：物理學(xué)發(fā)展史上諸多實驗對物理學(xué)的發(fā)展起了重要的推動作用，我們要求學(xué)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(xué)，使其受到科學(xué)方法的熏陶和科學(xué)精神的培養(yǎng)。例如：伽利略的斜面實驗、電磁感應(yīng)實驗、光電效應(yīng)實驗、a離子散射實驗、邁克耳孫干涉實驗等。
　　
　　4突出學(xué)生的主體性，讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)
　　
　　過去，由于某些客觀與主觀因素，教學(xué)中常常是以教師為中心，在某些程度上抑制了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)精神。久而久之，會使學(xué)生養(yǎng)成待教師給知識，而不是通過學(xué)習(xí)主動獲取知識。這種讓學(xué)生被動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式已不適應(yīng)未來社會的發(fā)展要求，必須建立起以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，成為學(xué)習(xí)的主人。為此，我們采取了以下措施：
　　
　�。�1）實驗前讓學(xué)生充分預(yù)習(xí)
　　
　　在預(yù)習(xí)中提出問題、發(fā)現(xiàn)問題，為了使預(yù)習(xí)具有可檢查性，要求學(xué)生填寫預(yù)習(xí)報告，實驗過程中我們側(cè)重對學(xué)生預(yù)習(xí)中的存疑問題進行解答，用這種方法培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，善于在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。
　　
　　（2）積極培養(yǎng)目標(biāo)
　　
　　及時發(fā)現(xiàn)人才，使動手能力、表達(dá)能力較強的學(xué)生先學(xué)后教，參與一些教學(xué)活動，如準(zhǔn)備實驗、簡單的儀器維護及實驗輔導(dǎo)等。另外，還有目的地選擇一些演示實驗讓學(xué)生自“編”自“演”，開展“兵教兵”教學(xué)活動。這樣，既減輕了教師負(fù)擔(dān)，調(diào)動學(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，又使實驗教學(xué)變得活潑有趣，收到了很好的效果。
　　
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