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初中物理实验教学的作用及存在的问题与对策
初中物理实验教学的作用及存在的问题与对策
襄阳市第三十五中学王芬胡大志
摘要:
物理学是以实验为基础的自然科学，物理概念、物理规律是从实际问题中抽象、概括出来的,而物理实验对于建立物理基本概念和理论及加强对基本概念和基本理论的理解有着不可取代的作用。
本文通过多年的教学实践研究总结出物理实验教学的意义和作用，凸显初中物理实验教学的重要性；着重指出了目前初中物理实验教学存在的问题,并针对问题提出了一些可行的解决方案。
关键词:
初中物理实验教学能力问题
一、初中生开展物理实验活动的意义和作用
实验，是自然科学研究的重要方法，也是自然学科教学的重要手段。
初中物理实验活动的开展主要是为了激发学生学习科学的兴趣,提高学生的科学素养，通过实验活动培养学生的实验技能并学会科学研究方法,通过实验活动逐步提高学生的实践操作能力和创新能力。
经过长期的教学实践，我认为初中生通过物理实验活动可以获得以下五个方面的能力:
1、培养学生识别和应用实验仪器的能力
学生识别和应用实验仪器的能力不仅是学生正确完成物理实验的保证，也是以后在工作和学习中必需的最基本的能力，如生活中各种测量工具的使用无不需要这方面的知识。
所以要让学生了解仪器的结构、仪器的安装方法、仪器的保养和维护、仪器的使用条件和注意事项，或按实际要求制作简单的实验装置等等。
尤其是初中学生刚接触物理实验仪器的时候要对学生进行这方面的能力培养，如刻度尺、温度计、天平、电流表电压表等，教师要着重引导学生识别仪器的规格和性能，察看铭牌或说明书，弄清测量范围、分度值、零刻度及其调节方法以及使用方法和注意事项。
掌握了这些知识，就能保证实验精确的完成和仪器安全的使用。
2、培养学生观察、分析能力
实验现象的观察分析是实验能力的重要体现。
学生良好的观察心理品质和观察分析能力是在实验过程中通过有针对性的培养逐步形成的。
教师在演示实验或指导示范性学生实验时，利用规范的操作，简洁恰当的语言、文字和图示，准确地展示实验现象，能使学生在观察时达到心明（目的明确）、眼亮（观察主要步骤和现象），分析归纳出实验结论。
例如，在观察水沸腾的实验时，要明确提出以下观察目标：
开始加热时杯底和杯壁会出现许多小气泡，沸腾前这些小气泡将会怎样变化？
水沸腾时小气泡将会怎样变化？
水温变不变？
将沸腾的水停止加热，水是否继续沸腾？
引导学生明确观察目标，有目的、有秩序的进行观察，避免观察时手忙脚乱。
由于温度计测量时存在误差以及大气压对沸点的影响，水的实际沸点不一定是100℃，这时，教师应要求学生实事求是地记录数据，并分析、评估实验数据。
许多自然现象和实验中的物理现象，有时是稍纵即逝。
只有认真、仔细地观察，才能捕捉到所要观察的现象；只有深入细致地观察，才能发现细微的变化和隐蔽的特征。
在实验观察中，要提倡眼脑并用，把观察和思维紧密结合起来。
3、培养学生的实验操作能力
学生的实验操作能力的高低对他们今后的工作和学习有着重要的影响。
生活中小到照明电路的安装，各种物体质量的测量，大到交通运输和生产劳动都需要这方面的能力，所以新课标把培养学生的实验操作能力作为素质教育中很重要的一个方面。
物理实验本身就是一个操作过程，学生分组实验，每个人都有动手操作机会；演示实验，可让部分学生配合教师一起完成，条件许可时，还可将演示实验改为学生实验由学生们自己去完成；课外小实验更是学生操作的天地，像学过量筒、弹簧测力计、天平等知识后，可布置小实验让学生利用自制的天平、量筒、橡皮筋测力计来测测质量、体积、力的大小等等，我想学生的积极性一定会很高，效果一定会更好。
总之，应尽量多给学生亲自动手动脑的机会，这对提高学生的操作能力是很有帮助的。
4、培养学生的整理分类能力
实验结束后要让学生养成仪器归位的好习惯并引导学生对记录的数据进行整理,学会利用制成的表格、图像等进行分析。
例如：
在“探究熔化和凝固的实验”时，可要求学生设计实验记录表格，将测温时间和测得的温度记录在表格中，并按实验数据在坐标格中做出温度随时间变化的图像。
再根据表格中记录的数据和所作图像，分析归纳出该物质在熔化与凝固过程中的特点。
如果在实验过程中有机引导学生根据事物的异同进行分类、取舍，从而了解和评价各种实验方案的优劣,或许能做出更优化的改进。
5、培养学生的创新能力
目前的物理教科书倡导的是探究式学习，书中所安排的“探究”表现最为突出。
过去的实验，学生所做的工作很少，题目是由教材定的，结论多是已知的，方案是教材或教师决定的，甚至步骤也在实验报告册中陈述得一清二楚。
学生只是按部就班地操作、读数和记录。
这根本不利于培养学生分析和解决实际问题的能力。
现在大多数实验只是给学生提供了科学探究的七个环节，甚至部分实验简单到只是给学生抛出一个课题，而把实际要做的具体工作留给了学生，这样学生就有了足够的思考问题，解决问题的空间。
学生动脑动手能力得到很好培养。
实验中，学生可应用所学的知识和已有的器材或手边的简单器材，甚至自制的器材，设计多种实验方案，写出实验方法和步骤，并对每一种实验方案和步骤进行总结和比较，既活跃了学生的创新思维培养了创新精神，又使学生的应变能力分析能力得到训练和发挥。
如“探究焦耳定律”的实验中，课本介绍的是用温度计示数高低来反映电热的多少，学生也可以用两端开口的玻璃管或在不同的金属丝上涂上石蜡等方案来完成这个实验。
其实，学生主动提出自己的见解然后用具体实验解决问题的过程，就是创造性能力的培养过程。
二、初中物理实验教学存在的主要问题及原因分析
当前，我国基础教育最为突出的弊端之一，就是忽视对学生动手能力的培养，这个问题在初中物理教学过程中也非常突出。
由于多种原因，初中物理教学的实验基础还不够牢固，大部分学校的物理实验教学长期以来未得到应有的重视，加上升学考试的压力，不少学校和教师并不十分重视物理实验教学，以至于实验物质条件不足，实验教学人员匮乏等。
分析原因主要存在以下三个方面：
1、实验教学条件方面的原因
目前很多学校的物理实验仪器还比较老旧、实验设施也很缺乏。
虽然部分学校经过“普九”对物理实验仪器进行了配备，但跟新教材相比是还不够配套。
大部分实验设备还是前几年“普九”、“普实”验收时根据老教材的实验配备的。
比如，在新课程改革中，许多演示实验已调整为探究实验，以人教版为例，“平面镜成像的特点”原为演示实验，在新教材中已变为探究实验。
而且探究实验增至39个，因此，新课程中创新探究实验仪器的缺口很大。
教学仪器设备的陈旧、缺乏与老化无法适应新课程的教学要求，教师无法进行必要的演示实验，学生无法动手探究。
再加上经费的原因部分易损易耗仪器得不到及时修理或补充，致使实验教学无法正常开展或很少开展;另外，不少学校的物理教师业务素质不够过硬，加之班额过大，学生分组探究实验做起来很难，往往达不到预期效果，一些实验探究活动并不能让每个学生进行，还是由教师一人或者教师同几个学生一起在教室里演示。
因此，资源的匮乏影响了实验教学的顺利开展。
2、教师方面的原因
实验教学离不开教师这个组织者，但很多物理教师受传统教学模式的影响，思想落后，观念陈旧，认识不到实验教学的重要性，使得物理实验很少开展或者根本不做。
例如表现在以下几方面：
⑴.受“应试教育”的影响，有些教师对实验教学存在认识上的误区，不愿意开展实验教学。
往往把学生分组探究实验变为演示实验、或变学生实验为教师讲实验，甚至将实验习题化，学生来背实验。
所以，一时间，“做实验不如讲实验，讲实验不如背实验，背实验不如考实验”成了很多教师的所谓“经验之谈”。
⑵．有些实验准备很费功夫。
像我们学校班级过多，班额又大，再加上缺少专业的实验员，教师必须亲去准备要做的实验，由于负担过重就很少有时间和精力去研究实验教学。
还有些教师怕做起实验来浪费时间，影响教学进度，而考试时又不考学生实验操作过程，即使对学生进行实验考查也不影响笔试成绩,这也成了老师不愿做实验的理由。
⑶．很多物理现象比较简单、学生的确是司空见惯，老师总觉得没有做实验的必要，上课时，只是列举身边的一些实例和现象而不愿意让学生通过实验来直接感受。
⑷.随着现代信息技术的发展，很多教师学习使用了多媒体教学。
但以多媒体为辅助的教学手段却喧宾夺了主，部分教师有了多媒体就丢掉了实验教学。
甚至有些技高的教师则通过Flash动画“做”实验，即不动手演示也不愿指导学生进行实验探究，理由是实验可能存在风险，不容易测出理想的“数据”，而Flash动画则不然，一切尽在掌握之中，数据要多理想有多“理想”，画出的实验图像要多标准有多“标准”。
即省时、又省力、还省心，何乐而不为？
因此个别教师在“实验教学”中自然对多媒体产生一种依赖心理。
⑸.另外,为了便于实验管理和减轻教师的工作负担,不少教师往往预先选择好实验仪器，要求采用划一的实验目的、实验器材,并设计好统一的实验步骤,学生按教师设计好的模式进行实验，从而得出一致的实验结果。
有时候甚至为了应付实验开出率的完成情况检查,走过场式地进行实验,严重地挫伤了学生探究自然和学习科学技术的兴趣和热情，这样的实验教学效果可想而知,更不用说要培养学生的实践操作能力和创新思维了。
3、学生方面的原因
尽管大多数的初中生对实验有浓厚的兴趣，也乐于动手实践，在实验中也表现得积极主动，但总体上来说，由于受到各方面因素的制约，再加上初中学生实验能力较低，因此初中物理实验教学质量往往并不是很理想，这也是很多教师不愿做实验的原因之一。
部分学生由于对实验器材不太了解，往往怕弄坏，存在着害怕心理，所以，在实验课上，表现得拘谨、紧张、不敢动手、怕弄坏仪器，给实验教学带来了障碍。
还有部分学生没有养成良好的实验习惯，在实验中不遵守规则，不按操作要求做实验，造成仪器损坏，从而影响实验正常开展。
也有部分学生错误地认为“实验太费时，考试又不考动手操作”，没有必要花费太多时间，因而实验课上经常做些其它的事情，甚至缺课，觉得有时间还不如多做几道物理题。
由于学生对物理实验不够重视，再加上平时动手机会又少，导致实验能力不强，甚至不敢实验，所以也对实验教学造成不利影响。
三、改变实验教学现状的对策
1、加大投入、改善实验教学条件
⑴.完善各项制度，确保实验顺利开展。
学校应建立健全对实验教学的资金投入制度，在教育经费中画出一定的资金用于实验教学，并落实到位，确保专款专用，及时更新仪器设备及定期补充易耗品，并且制定实验教学的管理监督制度，使实验教学不流于形式。
⑵.加强业务学习，为实验做好充分准备。
定期对教师进行业务能力的培训，并采用循环制教学，尽量减小班额，适当减轻物理教师的工作负但，让他们有足够的时间和充沛的精力进行实验教学活动和研究。
我认为，每次开展实验活动前都要做好实验探究的准备工作，无论是开展什么实验，之前教师的教学必须为学生的学习活动做好足够的知识储备，同时教师必须课前为学生作好实验的物质准备，使物理实验保质保量的开展。
2、改革考试制度，增强师生对实验的重视程度
近几年的中考命题虽然加大了对实验的考查力度，从实验的数量上和所占的分数比例上都有所体现，但考查的内容上仍是认知领域的笔试考核，仍是纸面上的实验操作，由于中考题无法直接考查学生的动手实验，学生的操作能力并不能真正在有限的卷面上完全反映出来，因此科学探究的精神无法得到体现。
虽然近几年中考活动中有“理、化、生”实验操作技能的考查，但它只是中考录取的一个参考而已，不能增加师生对它的重视程度。
主要表现在：
⑴考查的内容狭窄而且公开。
在考试前，各校学生基本上都知道考查的内容，有的学校和教师甚至将考查中的实验操作步骤印发给学生，学生只需背一背就行，实验操作的考查意义就失去了。
⑵考查内容片面、单一。
实验操作考查应该是对整个实验过程的考查，包括所有实验内容，从设计到操作过程到最后的实验报告的完成，但分解到各个给分点的无非是部分最基本的操作而已。
⑶考查评分流于形式。
考察时一名教师同时监考几名同学操作，教师对每名学生每项的操作正确与否很难做到准确细致，只能依据学生最后对实验结论的得出的正确与否来确定，而实验的结论，学生在实验操作前就已经知道，也就是说，即使学生不会做该实验，他也能得出正确的结论。
因而，教师依此给出评分只是一种形式。
如果把实验操作考试真正纳入中考的有机组成部分，从出题到监考最后到评分做到保密、科学、慎重、规范，必定会引起老师和学生对实验教学的足够重视。
我认为实验考查形式应该灵活多样，比如根据情境提出问题、进行猜想与假设、设计方案、设计表格、得出结论等全面进行考查。
这就要求我们在平时的教学中，要注重过程的探究、方法的培养。
这看起来好像有点应试教育的味道，但学生重视了实验，增强了动脑动手和实践操作能力，难道不是素质教育的体现吗？
我觉得为了不再让实验教学流于形式，考试制度适当改革是迫在眉睫的。
4、转变教师的教学观念
新课程标准指出：
“义务教育阶段的物理课程要让学生学习初步的物理知识与技能，经历基本的科学探究过程，受到科学态度和科学精神的熏陶”；课标还规定，“它是以提高全体学生的科学素质、促进学生的全面发展为主要目标的自然科学基础课程”。
而要让学生经历基本的科学探究过程，受到科学态度和科学精神的熏陶，没有物理实验是很难达到物理教学的培养目标的，因为所有的物理知识，都是在实验的基础上建立起来的。
物理实验是初中物理教学的有机组成部分，在提高物理教学的效果与效率、培养学生的科学方法与能力等方面有着积极的作用与意义。
初中阶段要求学生掌握必要的文化科学知识和基本技能，具有一定的自学能力、动手操作能力，以及运用知识分析和解决问题的能力，初步具有实事求是的科学态度、掌握一些简单的科学方法……因此，教师应从单纯注重传授知识转变为引导学生学会学习、学会生存、学会交流、学会做人，让学生成为学习的主人，一味被动的学习是培养不出具有创新能力的人才的。
在学习过程中要重视学生自身的经验和自我发展，教师要为学生的实验探究活动提供真实的学习环境，使实验探究活动要有一定的趣味性和隐蔽性。
既要使广大学生都乐于探究，又要使学生有探究的欲望，要让他们感到不探究就有可能得出错误的结论，或者不探究就不知道问题的答案在哪里。
教师可通过设置问题启发学生的思维，使学生对实验有更多的探究内容。
教师心中有了新课程意识，就能把实验教学与学生的发展需要联系起来。
这样的实验有利于学生思维的培养和学生智力的发展以及解决物理学习中的问题，更有利于创新思维方式的形成。
5、创造条件，多给学生动手机会
⑴.多把实验向课外延伸。
为了解决教学时间和教学目标的矛盾，在教学中有针对性的将一些需要长时间探究才能有结果的实验从课堂可以适当延伸到课外。
例如学习“阿基米德原理”探究浮力的大小由哪些因素决定时，教师可以布置学生课外开展各种迷你小实验，如用废旧牙膏皮制作小船、用饮料瓶制作潜水艇等等。
或者利用星期六星期日两天时间安排学生收集一些实验用的物品，如旧玩具、生活物品、毛边材料等，利用这些材料开发一些低成本的实验。
学生在实际探究时不但可以学到相关的物理知识，而且还能体会物理知识在日常生活中的广泛应用。
在小制作过程中学生很容易对知识有新的认识和发现以及新的感悟，也很容易有一些新的问题提出来，甚至还会闪现出成人无法想到的新奇的想法。
⑵.注重合作探究。
尽量将演示改为合作探究实验，可培养学生的合作交流能力和实践能力。
教师的演示实验往往因为可见度不够而影响了教学效果，使看不清楚的学生失去了兴趣和热情。
为了能更好地培养学生的动手能力和观察能力，增强学生的参与和合作意识，适应《新课标》实施合作学习，注重学生实践能力培养的要求，我觉得应尽量将一些演示实验改为师生共同参与操作的协同实验，或在教师指导下由学生合作完成的实验，使学生始终保持积极参与的热情。
比如惯性实验、覆杯实验、电阻的大小与哪些因素有关的实验等,学生动手动脑的机会增加了,实验技能也就随之提高了。
把演示改为学生参与的“表演”，由学生合作共同完成，充分发挥学生的主体作用，轻松完成了实验内容。
再如讲“光的直线传播”时,让学生利用投影仪手影模仿马、狗、鸭、兔等动物形象;讲“大气压强存在”时,可以让学生做马德堡半球实验;讲“做功和内能的改变”时,让学生做压缩空气引火和摩擦薄壁金属管,使管内乙醚内能增加,把塞子冲开实验;讲电学时,让学生连接演示实验电路等。
通过教师指导,学生参与实验,活跃了课堂气氛，加深了学生对所学知识的理解。
另外书中还有一些实验完全可以由学生合作探究来完成。
如在做“用滑动变阻器改变灯泡亮度”的实验中,告诉学生变阻器有四个接线柱,但只需将两个接入电路,然后让学生去连接,去探究。
在学生探索研究的基础上再总结规律,哪两个接线柱接进去是有效的,可以改变电阻,是怎样改变电阻的?
哪两个接进去不能改变电阻,为什么不能改变电阻?
这样连接的实质是什么?
通过这样的探究实验,将学生从知识的被动接受者变成了知识的主动发现者,调动了学生的学习兴趣和热情,发挥了学生的主体作用。
⑶.适当增设开放创新性实验。
增设开放性实验，给学生更多的思维活动空间，能培养学生的创新精神和实践能力。
为了给学生更广的实验活动空间，教师可在学生的分组实验中选择一些进行开放，这样可以启发学生的发散思维，培养学生的思维品质。
如：
在“测量液体密度”的实验中，当学生完成分组实验后，教师可提出：
在只有天平、玻璃杯、纯水的情况下，如何设计实验才能测量酒精的密度？
再由学生分组讨论、思考、制定此实验的方法和步骤；教师在讲授欧姆定律一章后，可给学生提供电流表、阻值已知的定值电阻、开关、电源、导线若干，要求测量未知电阻的阻值，留给学生足够的实验活动空间，让学生自己设计出一个可行的实验方案和步骤；也可以多给一些实验仪器，由学生自行挑选其中的一些仪器来完成自己设计的实验，如学生通过做“测定小灯泡功率”实验后，可布置：
只有电压表，无电流表，其它仪器自选，测定标有3.8V的小灯泡的额定功率，这个实验的目的是，在给定条件下，让学生自己设计实验方案来完成实验操作，这极有利于培养学生的创造性操作能力。
增加实验的开放性，概括起来包括：
（1）器材的开放性:
实验时不提供器材,靠学生自己选用或自制器材,完成实验，可用到课内学过的器材,也可用到课外的一些物品作为实验器材。
（2）空间的开放性:
实验可以在校内完成,也可以在家里和户外完成。
（3）实验方法的开放性:
有的实验有多种方法可以完成,可为学生提供更为广阔的天地。
6、成立物理兴趣小组，为学生广拓探究天地
课外物理兴趣小组活动是对课堂知识的有益补充,为学生提供了思考、动手实践的广阔天地,激发了学生的灵感,发挥了学生的主体创造性,能让学生体验成功的喜悦。
我觉得兴趣小组的活动要密切联系实际,解决一些实际问题。
例如,让兴趣小组同学探究自行车的物理学问题，比如说自行车由哪些部件构成?
它们的作用是什么?
具体如下：
⑴自行车有哪些部件是利用杠杆来工作的?
它们属于哪类杠杆?
⑵自行车哪些部件是对摩擦的应用?
如何增大或减小摩擦?
⑶如何利用自行车来估测一段距离?
⑷体验自行车在上坡、下坡时的状态,有哪些能量转换?
⑸自行车的车座形状什么样？
有什么好处？
⑹自行车尾灯是什么样的结构？
它有什么作用？
学生通过观察自行车的构造和工作过程,同时查阅一些资料,结合学过的物理知识,加深了学生对课本知识的理解和应用,使学生感到学习的知识来自于生活并服务于生活，凸现从生活走向物理从物理走向社会的新课程理念。
根据学生所掌握的知识程度，可精心设计趣味实验让学生课外完成，如课本中“纸盒烧开水”、“自制分度值是厘米的刻度尺”、“自制杠杆”、“潜望镜”、“制作模型照相机”、“电铃”、“楼梯开关”“筷子提米”等。
这些小实验、小制作，有很强的趣味性和知识性，十分贴近学生的生活，符合初中学生好奇、好问、好动、好学的心理特征。
学生在动手完成各种小实验、小制作过程中，思维异常活跃，学习欲望高涨，参与意识增强。
教师要鼓励学生做好这些课外小实验、小制作，并有意识地在教学中加以讲评。
通过这些实验，既能激发学生的学习兴趣，锻炼学生的动手能力，又能帮助学生破除迷信，树立科学的人生观和价值观。
另外，物理兴趣小组参加社会实践活动，也是学生了解自然,接触社会的自主学习方式，如了解一个家庭中的用水用电情况并提出合理化建议;城市的热岛效应的形成原因调查并提出缓解方案；参观工厂和科技馆或深入农村进行调查研究等等。
我认为社会实践活动也是一种很好的人文教育,如环境问题,能源问题,噪声问题等,体现了以人为本,贴近生活和社会,是培养能力,激发学习兴趣的重要教学手段之一。
总之,初中物理是物理教育的启蒙阶段，它更应该发挥物理学科优势,利用实验教学,培养学生的创新精神和创造力。
初中物理实验的最终目标是:
激发并保持学生的学习兴趣,通过探索物理现象,揭示物理规律,并指导其应用于生产生活实际,培养学生终身的探索乐趣,良好的思维习惯和初步的科学实践能力。
作为一名物理教师在日常的教学中，要不折不扣的遵循新课程标准的教学思想要求，引导学生去探究，在探究过程中，一边学，一边做实验，并成立课外活动小组，完成课本中的“想想做做”，“动手动脑学物理”等小实验，以及对在课堂内不能完成的实验进一步改进。
我们要朝物理实验教学的终极目标去努力探索,利用手边的教材和身边的各种实验器材,不断改进教学方法和手段,根据学生的生理和心理特点,因材施教,达到“授人以渔”和培养能力的目的。
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