开放型实验室活动在中学物理教学中的作用

开放型实验室活动在中学物理教学中的作用

徐政龙

Abstracts

In this paper, the necessity of the opening laboratory activity in high school students is discussed. The teaching conditions of the opening laboratory activity are put forward. The development of the activity and the role of opening laboratory activity are elaborated.

Keywords

Opening laboratory, laboratory activity, experiment and observation.

一. 问题的提出

物理学的发展过程实际上是科学思维和科学民主化的过程。实验是物理学的核心方法。从实验中进行推理的思维方法，引导着假设的形成，其理论上的预言也可用实验来证实。伽利略和牛顿是“实验哲学”的开创者，他们开创了实验这样一个科学体系中的核心方法。

中学物理中观察和实验为学生的物理概念和思维的形成及系统发展提供了出发点，也为学生的推理和预见提供了检验的场所。

在广泛开展素质教育的今天，开放实验室为学生的观察和实验活动提供了途径。但这种活动的必要性、条件、如何开展活动及作用等问题常常是中心议题。

二．开放实验室的必要性

而今的教师对演示实验一般不会忽视。在考试的指挥棒指点下，学生的分组实验也不会少做。然而，诸多的因素往往把实验和观察挤在一边，或使实验的效果起不到应有的作用。如下原因便是常见的因素：

1. 由于学校规模大,班级多,或者实验室另有用途,开设的实验往往没有及时做,在课堂学习几天后再做分组实验,使学生降低了对实验的新鲜感和兴趣,从而降低了实验的效果。

2. 由于有时仪器不足，开设的实验组数不足，班级学生人数太多，常有五十多人，同组内常有2～3人,而实验常由一人做,其余者轮不到动手的机会。

3. 在分组实验中，学生没有做好预习，学生对实验的目的、器材、原理、步骤不够清楚；操作中损坏了仪器；教师讲得太多，学生动手的时间不够，以致实验来不及做就下课了，实验只好草草收场。

4. 对教师演示实验，由于现象不明显，或者仪器太小，学生的视线受到阻挡，或者学生偶然开小差，或者现象发生的时间太短，造成部分学生对现象观察不仔细，印象不深刻。

5. 太多的考试、测验、检查，把学生的思想集中在书面教材的学习上，相对地削弱了动手操作实验。而复习往往只复习理论，不复做实验。

6. 实验常是被动的，学生从来没有主动地提出自己动手做实验的要求，不管是演示实验还是分组实验，都是课本和教师安排的，学生没有自主权也没有时间决定做实验，这就剥夺了学生自主探索的机会和权力。

7. 没有一个良好的体制对实验考核评价。如教师的教学任务是把课本内容授完，而对实验是否做了没有要求。这就造成了使教师完成授课任务中偷工减料的可能性。

三．开放型实验室活动的构想

除了为教师提供必要的演示实验和按大纲要求开设的学生实验外，还定期为学生开放，进行观察和实验活动。

1．让学生按自己的要求参观实验室，参观实验仪器和装备。

2．让学生在教师的指导下，做教师做过的演示实验，或重做学生分组实验。

3．让学生在教师的监督下，自主地做课本内外的各种实验。可以自己列出实验器材，自己设计和装置实验，其实验操作过程不受教师限制。教师鼓励学生自主提出问题，自主设计实验，自主探索问题，最后自主解决问题。教师充当学生的导师。

4．提倡学生把校内和校外的器材如玩具、体育用具、电工工具、家用工具等带进学校组装自己想要的仪器，进行实验观察。

5．让学生带着学校的仪器到工厂、农村和自然界里去进行实验观察。各种有机器设备的工厂车间、农村水电设施等，尤其是发电厂、变电站、电信部门等是进行物理实验和观察的好场所，是真正的开放型实验室。

四．开放型实验室的教学条件

理论研究指出，在实验室活动中，如果学生能如愿找到一个兴趣相合的同伴按自己的要求探究他们感兴趣的问题并找到答案，他们不仅能获得知识和技能的满足，而且还能树立起追求科学真理的信心，对物理学进行有意义地学习。

下列教学条件为学生的开放型实验室活动成为可能。

1．软件设施

(1)学校应为学生进入开放型实验室活动创设机会。例如，应有时间和课程安排上的保障，应使学生感到这种活动没有课业负担。

（2）应让学生自己组建实验小组，并确保组内人员的平等参与权。

（3）学校应为教师满足购物的资金。

（4）学校应安排多名教师跟实验教师一起准备器材，并指导、监督和管理学生的活动。学校也应对教师的工作给予大力支持，对取得的成绩给予鼓励。

（5）教师应进行这方面的职业培训和学术交流。

（6）允许学生自带玩具、体育用具、劳动工具、家庭用具进实验室，也允许学生出借实验室的一些器材。

（7）对学生的实验室活动作出适当评价，把活动情况作为行为表现和学习成绩的一部分。

2．硬件设施

（1）为学生获得学习物理学的手脑并用的技能，使学生全心进行实验室活动，这就需要足够多的仪器设备，一切可用的仪器装备都应成为实验室活动的对象。

（2）应有足够空旷的实验空间，可让学生在组与组之间自由走动。这一方面要有足够大的实验室面积，另一方面，同时开设的实验组数应适当的少。

（3）虽然简单的仪器也可获得优良的实验效果，但改进这些仪器并尽量采用最新颖最现代化的高级仪器设备，更可吸引学生的注意力，并且更能培养学生的技能。电脑模拟不应代替实验，但尽可能多地应用电脑可以补充和扩展实验。

（4）学校如果拥有装有天文望远镜的天文台，有地震仪的地震观察站，以及气象台站等将是最好的设施。学校应尽可能朝这方面努力。

（5）应确保实验室中人员和仪器设备的安全。即使没有教师监督的条件下，学生的人生安全有保障，仪器设备不会受到破坏。

五．我校开放实验室活动的尝试及其作用①

1． 开放实验室活动的意义

在全国公众对减负的大讨论后，人们认识到，学生需要减轻过重的作业量，减少过多的考试、测验、检查，减轻由此带来的心理和生理压力。与此同时，可在日常生活中，增加灵活机动的学习。学校采取措施，制定制度，增加开放图书馆、阅览室的时间，开放实验室，增加音、体、劳技等活动时间。实验室开放是最重要最有意义的一个组成部分。

开放实验室，让学生按自己的兴趣、爱好和愿望来做实验，有利于学生进行灵活渗透性学习，有利于学生参与物理实验的积极性和主动性，有利于提高学生对物理的兴趣，鼓励了他们的业余爱好。

2． 开放实验室活动的内容和做法

（1）定时活动

学校决定，每周六上午为活动时间，学生可随意进出图书馆、阅览室、实验室等进行自由活动。要进实验室的学生，通过 任课老师向实验室提出自己的要求，任课教师也可以添加一些要求，然后由任课教师和实验教师共同准备实验仪器。

（2）实验室展出实验仪器和设备，供学生参观。

教师介绍仪器的名称、原理、功能、用途等。由于我校历史悠久，储存的仪器很多，有各个时期生产，同种仪器有不同的型号，许多仪器学生没有见过，所以对学生来说，感到很新鲜，有吸引力。教师介绍过后，有些仪器教师用来向学生演示或表演，有些用来鼓励学生直接由自己动手操作摆弄，或当玩具玩一玩，或做专门的实验，让他们进行近距离地仔细观察，使学生产生极大的好奇心，人人争抢着动一动，做一做。

参观仪器设备的展示，有时还会学生萌发出创造发明的念头，无疑与参观专利展出有同样的作用，从而培养学生的创造心理。

（3）让学生模仿或重做教师的演示实验，或用不同的仪器和不同的方法做同一实验。

对于教师的演示实验，学生在课堂上往往带着看魔术的眼光观察，对实验的物理机制不甚理解。现在，学生亲自做演示实验，增加了对实验仪器的亲切感，消除了神秘感，也带着物理的眼光来观察现象。这样，对实验的物理机制理解得更深刻更全面。而且，学生很少思维定势，做同一实验往往富有创意，得到与教师不同的效果。这不但培养了学生的动手操作能力，也培养了学生的创造思维。

（4）展出学生的小制作、小实验、小发明，展出教师的自制教具仪器

例如，在课本内常有小制作、小实验、小发明，有些学生会自己动手制作，把作品带到学校，交给老师。教师因无暇顾及，忽视了他的作品，把它随意一放，过几天就扔了。这无意扼杀了学生发明创造的积极性，扼杀了成长中的“爱迪生”。展示学生的小制作、小实验、小发明，鼓励了学生的创造发明，培养了学生动手动脑的技能。

（5）让学生按自己的设计做分组实验

事先由学生写好联系单，把想要的器材告诉任课教师，任课教师再把联系单交给实验教师，然后由实验教师和任课教师共同准备器材。学生到时来实验室做自己设计的实验，教师在旁辅导和帮助。

学生通过做自己设计的分组实验，弥补了因课堂上实验失败造成的损失，进一步提高了操作技能，更加巩固地掌握了相关知识，更加重要的是重新树立了做物理实验和学习物理的信心。

（6）为研究性学习和探索性实验创造条件

物理课堂教学的一个改革趋势是“自主探索”型课堂，这跟研究性学习中课题研究的教学方向和目标是一致的。“自主探索”型课堂教学，就是要引导学生自己发现问题、提出问题、解决问题为线索的一种教学模式，最重要的是让学生自己发现问题、提出问题。因为发现问题、提出问题标志着学生独立思考，有所发现，有所创新，是向未知世界的挑战。教师应为学生的这种课堂教学创造条件。

① 通过实验创设问题情景

每堂物理课，都可以从实验开始，由教师演示或叫学生演示一个或几个实验，让学生观察现象，使演示产生的新现象与学生已有的旧知识发生矛盾冲突，问题由此产生。然后启发学生思考，去发现问题，再把发现的问题提出来。

② 用实验探索问题

在课堂教学中，师生可以用实验来探讨问题，一步实验演示，一步理论推导。实验演示与理论推导相结合，不断深入，逐步逼近最终的结论，解决问题。

③ 验证结论

把实验和理论推导获得的结论或公式再用实检验，这种检验可以在课堂上完成，但更适合在实验室里由学生自己去完成。

④ 开展研究性学习和探索性实验

研究性学习是新教材的重大创新，在这个课程中，实验是必不可少的一部分。

我校曾多次开展研究性学习，学生围绕研究课题展开活动，这些课题大多是来之“自主探索”型课堂上提出的问题。

例如，在“超重失重对生育性别影响”、“磁场对植物生长的影响”、“太阳能的利用”等课题研究中，学生自动要进行实验，实验室给予有力配合，为他们提供有关仪器和场地，并进行实验指导。尽管学生的研究很粗浅，效果不一定很理想，但学生通过自己提出和设计的实验进行研究，正是素质教育应该大力提倡的，值得我们去研究。

六．结论

实验室的活动在中学物理教学中是一个中心，这是由于学生必须构建他们的物理概念和思维。这种知识和技能不可能简单地由教师传授，而必须通过学生跟自然界和教师的长期相互作用中得到培养。开放型实验室活动就是为学生的这些能力的培养创造重要的条件。那种人为地把课堂教学和实验室中的实验观察活动相分离的做法，是物理教学中不应有的。

发表：省级获奖论文