刘炳昇教授的教学思想中蕴藏着深刻的实验教学思想,研究他的实验教学思想对我们正在进行的课程改革具有重要的现实意义。刘炳昇针对现在普遍存在不做实验、少做实验、以动画、视频替代实验的现象,提出了物理教学必须以实验为基础的观点。笔者从5个方面来阐述刘炳昇“小实验,大智慧”的实验教学思想。

一、一种趋势

21世纪的今天,随着现代教育技术的发展,多媒体计算机课件进入了课堂,给传统的实验教学模式注入了新的活力。在物理实验教学中应用现代技术是时代性的反映与要求,将现代技术与物理实验整合是物理课程发展的一种趋势。通过运用多媒体技术可以优化、增强实验效果。在课堂教学中先做物理实验,再展示计算机动画,把主要现象尽可能清楚地表现出来,可谓锦上添花。

例如,电路中的电流流动、磁体周围的磁场等是物理教学的难点,原因是电流看不见,摸不着,一般的实验器材很难将现象演示清楚,另外,理论抽象,学生难以形成概念、掌握规律。利用多媒体计算机辅助教学手段,形象地演示电流的流动情况,内燃机的工作过程,磁体周围的磁场分布情况等,这些难以观察、抽象的教学内容,用多媒体就能达到较好的教学效果。

二、两种素养

1.激发好奇心和求知欲。人一生下来就有对外部世界的好奇心和求知欲,有在众人面前展示自我的欲望,即人人都有“求知欲”和“展示欲”,这是人的心理本能。但不可能一直保持和发展好奇心。教师如果对学生的“心理本能”不能理解、不够尊重,采用违背本能特点的错误教育行为,就会扼杀这种好奇心和求知欲。好奇心在一定条件下可以转化为求知欲,进而发展为对科学的兴趣。我们教育的任务就是利用孩子的本能让孩子自己去再利用、再延伸自己的本能,使学生的“求知欲”和“展示欲”能不断地迸发出来,成为学习的内驱力。物理实验能充分激发学生的好奇心和求知欲。

2.培养求真求实的科学态度。在物理教学中,要注重展示科学的客观真实性,培养学生求真求实的科学态度。在实验教学时,要求学生充分尊重实验事实;要求学生按照一定的程序规范操作,有目的、有计划地观察实验现象。当实验现象与自己所学理论不相吻合时,更要认真分析,寻找原因,大胆质疑,培养一丝不苟的求实态度。

三、三种观点

1.强化探究不应忽视基础性实验。一般来说,基础性实验以及技能训练性的实验比较乏味,但是进行这些实验是必要的。因为这些实验有助于学生理解重要的物理定律,巩固和发展实验技能,同时也使学生了解科学实验的主要过程和方法。在进行这些实验时,特别要注意激发学生的实验动机。让学生理解实验方案的巧妙之处,是激发动机的强有力的措施之一。因此,刘炳昇说:“我们应当继承传统学生实验的优点,关注物理实验的基本思想和技能要求:包括使用基本仪器的规范要求;测量与间接测量的思路;控制变量的方法;等效替代的方法;黑箱方法;处理与评价数据的技能;偶然发现的追踪等。”

2.赋予验证性实验以探索性内涵。验证性实验教学过程缺少探索性的问题引起了人们对验证性实验价值的怀疑。一些人认为因“验证性实验”不具有“科学探究”的功能,在大力倡导以“科学探究”为显着标志的学生学习方式转变的今天,验证性实验似乎已失去应有的生命力,于是,“改验证性实验为探索性实验”也就渐成时尚。其实,验证性实验不应受到责备,验证性实验作为一种重要的实验形式,无论在科学研究中还是在科学教育中都是不可或缺的,其作用也是任何其他类型的实验所无法替代的。因此,刘炳昇提出验证性实验教学的指导思想,反对用探索性实验替代验证性实验,他不否定验证性实验,而是要赋予它探索的思想:培养创新性的人才,需要让学生通过实验学习探索的思想和方法。

3.演示实验应精心设计。演示实验是教师为配合课堂教学而对学生所做的表演示范实验,演示实验具有趣味性、灵活性、直观性、简单性、时间性等特点。它是深受学生欢迎的实验形式,是教师施展教学艺术的独特方法。针对有些人提出的要尽量变演示实验为学生实验的观点,刘炳昇认为,加强演示实验与发挥学生的主体作用并不矛盾。他说:演示实验是物理实验教学的一个组成部分,做好演示实验,需要考虑学生的主动性的发挥,这种主动性的发挥不是形式上的动手,而是把观察和思维紧密结合起来。

四、四种能力

1.物理实验能培养学生的数学能力。物理实验结果的表示方法有图解法和方程表示法。而这2种表示方法都需要有一定的数学知识。

(1)图形表示法。把实验结果用函数图形表示出来。图形能直观地反映出实验过程中变量之间的变化进程和连续变化的趋势。精确地描制图线,分析图线,能从图线中找出物理规律。这对学生的数学能力是一种培养。

(2)方程表示法。方程式是中学生应用较多的一种数学形式,利用方程式表示实验结果,不仅在形式上紧凑,而且也便于作数学上的进一步处理。

2.物理实验能培养学生的思维能力。物理实验教学和学生思维活动是密不可分的,通过实验教学可以培养学生思维,让学生参与知识的形成过程,接受物理思想方法的教育。通过实验教学中问题的提出与讨论,可以培养思维的独立性;通过实验教学中正确处理局部与整体的关系,可以提高思维的深刻性;通过实验教学引导学生从单向思维趋向多向思维,可以提高思维的灵活性;通过实验教学处理静态思维与动态思维的关系,可以提高思维的广泛性。

3.物理实验能培养学生的提问能力。不论是教师的演示实验还是学生分组实验,只要仔细观察、积极思考,总有取之不尽的提问素材。教师通过有趣的演示和分组实验,可以让学生仔细观察、比较,引导学生提出问题,并不断完善问题。

4.物理实验能培养学生的创新能力。创新能力的培养是物理实验的重点和难点,是实验的关键所在。创新能力要求和谐的教学环境,牢固的知识基础和科学的创造性思维,要求以教师的创新示范为前提,学生的主动求新求异为根本。许多科学创造发明都源于科学实验,而个性发展的特征是标新立异,这是培养创造性的重要因素,在科学发明创造中也起着举足轻重的作用。在物理实验教学中教师可以通过让学生对实验现象的猜想,让学生设计实验方案,让学生改进实验等,培养学生的创新能力。

五、五种重视

1.重视小实验、小制作。小实验、小制作是物理实验探究教学的有效补充和延伸,是物理知识应用于生活实际的具体体现。小实验、小制作等取材容易、贴近生活、直观明了、便于操作,不仅能加深学生对所学知识的理解,而且能极大地提高学生学习物理的兴趣,锻炼学生的动手制作能力和独立操作能力,从而发展智力,促进创新能力的形成。

2.重视自制教具。自制教具是教师和学生,利用简便易行的方法,就地取材,自己动手制作的教具。自制教具不是简陋的教具,随手取材和自制教具的实验不是权宜之计。自制教具时,我们应考虑教育性、科学性、简易性、直观性、实用性、参与性等原则。自制教具不但对提高教学质量有好处,而且对教学方法的改革和人的素质培养也有好处。这就要求我们从改革、创新、质量、素质培养的高度来看待自制教具的积极作用。

3.重视“非常规”物理实验。“非常规”物理实验是指有目的地选择和利用实验室之外的其他“存在物”及利用其创造新结构开展的一类体现自创性、体验性、趣味性、简易性、生活化的物理实验教学活动。“非常规”物理实验并不是“非科学”和“无目的”,恰恰相反,它追求科学本质、崇尚科学精神,注意培养学生的科学素质,追求丰富的教育内涵和课程目标的达成。“非常规”物理实验更注重学生的亲身体验和感受,有利于学生对知识意义的主动建构,促进学生形成技能;有助于创设源于生活的真实的探究情境,为学生经历科学探究过程创造条件;有利于培养学生的科学情感。

4.重视物理玩具。许多玩具是由物理原理设计而成的,能呈现物理现象,显现物理规律,其鲜艳的色彩、神奇的现象、巧妙的设计、精美的外观能牢牢抓住学生的目光,活跃课堂的气氛,能够起到实验仪器所不能替代的作用,使学生在好奇中愉快地学习物理。

5.重视综合实践活动。每册苏科版教材都有2~3个综合实践活动,不少教师对于综合实践活动不够重视。综合实践活动是让学生走出课堂的一种体验式学习方式。综合实践活动有助于学生获得正常社会生活所必需的生活技术以及价值观和信念,增强学生对社会的使命感和责任感。改变学生“只在课堂学,不到实践中做”的弊端,并从社会体验入手,促进学生的个性社会化。