西部高师基础物理实验教学“五步法”教学论文
论文摘要：要真正缩短东西部地区基础物理及实验教育教学的差距，应该从“源头”改革，从高师院校特别是西部地区高师院校的基础物理实验教学研究课程改革着手。；并探索性地实践了利用传统、经典实验设备“加” 数字化信息系统实验设备，双管齐下，对基础物理实验教学研究课程作具“地方特色”地改革，分五个步骤快速有效地培养适宜西部贫困地区的中学物理教师；使贫困地区的“特殊”生源在较短时期内转变观念，积极主动学习、实践。努力实现基础物理实验教学跨越式提升；早日使“东”、“西”部地区的教育事业得到平衡发展打下了一定的基础。
论文关键词：基础物理传统实验,数字化实验,师范院校,地域性,生源特色
西部少数民族贫困地区的基础物理教育教学特别是物理实验教学的现状不容乐观。从坐落在云、贵、川三省交界处乌蒙高原上的昭通师专的生源情况，就能窥见一斑：随着高校年年扩招，地方院校特别是师范专科学校99﹪以上的学生来自农村、半山区、山区。由于诸多原因，绝大多数在中学没有做过或只做过极少数基础物理实验，为了应对各类考试，教师们多采取在黑板上讲实验、画实验，要求学生背实验等方式“完成”实验教学。笔者到过市、县、乡各级学校作过调研，调查显示：80﹪的学生在中学没有真正使用过最基本、常用的物理实验的工具和仪表,如游标卡尺、千分尺、物理天平等。中学物理教学的评价最终落脚在升学考试的上线率和进入重点学校的比例上，造成学生潜意识中认为实验无非是“应考”，由于认识偏差加之物理实验基础太差，多数学生进入师专后对物理实验总是消极应付，普遍认为基础物理实验简单，甚至认为即使有一天真正需要进行实验教学：只要有仪器设备，照着书就做了，不会有什么问题。师范生具有这样的认识、理念，也就必然会造成“恶性循环”，笔者认为这是西部少数民族贫困地区基础物理教育教学质量难于提高的根本原因之一。
众所周知，师范院校是教育大业的工作母机。要真正改变物理教学特别是实验教学的现状，提高西部少数民族贫困地区的基础物理实验综合水平，实现跨越式提升；尽早缩短与发达地区的差距；使“东”“西”部地区的教育事业得到平衡发展，显然必须从“源头”上下工夫，也就是要从师范院校做起。不彻底改变高师院校学生对基础物理实验教学的认识，不改进对他们的训练措施，不真正提升他们的实验综合素质，所有的愿望都只能是空中楼阁，现状就不可能得到改善。
笔者在教学实践中长期关注这个问题，逐步探索出一套比较有效的方法，使大多数学生能在较短时期内转变观念，深入学习、实践。具体方法是对“基础物理实验教学研究”这门课程作具有“地方特色”的改革。本文仅就针对具有地域性和生源特色的教学对象的实施方案、步骤及具体做法作一总结，以求获得专家、同行不吝赐教。
1第一步：“刺痛”学生促其改变观念
在正式学习本课程之前，用问卷方式了解学生在中学做过哪些实验，随机测试他们使用基础物理实验中常用仪器、工具的能力，在对学生的实验素质作初步了解的基础上，精心设计“陷阱”为难学生，让他们真正感受到中学物理实验不容易做好，更不容易教好，必须下工夫学习、钻研。
具体做法是有针对性地安排几个实验，让学生按照说明书或中学教参独立完成。例如：
按说明书安装物理天平；按初中教材要求完成晶体熔化过程中温度保持不变的实验（如海波的熔化过程）；汽化过程；测透镜焦距；用千分尺测微小长度；按照初中教材连接电路；按不同要求组装滑轮组；起电；用一根绳演示横波。在实际教学中所有学生都出现这样那样的问题。如：未将物理天平调水平就开始安装，缺乏保护“刀口”、“指针”的意识，不知道吊耳要挂在横梁的刀口上；使用千分尺把棘轮拧得咔咔直响；对光学元件缺乏基本的保护意识，不管是否光学面随手就拿，发现有污渍要么用嘴吹，要么在衣服上蹭一下；电路连接不规范，不会正确使用滑动变阻器。一些实验如海波熔化和横波演示实验等没有学生能够完成。
教师根据对学生实验情况的记录，一一进行点评，并用一些资料、图片展示发达地区中学物理实验的教学情况和创新成果。让学生明白：现代人的科研、工程、生活等方方面面离不开常规的基本仪器仪表，正确使用它们是现代人的基本素质。中小学教师应该在这方面具备扎实的基本功，必须熟悉常见仪器的性能、构造，熟练掌握仪器的使用方法和禁忌事项。通过这一步教学，大多数学生对基础物理实验课程的认识和态度都有了不同程度的改变。
2第二步：明确学习目标，理清课程线索
在上一步“准备工作”的基础上，教师用两个课时从理论的角度较系统地对本门课程的目的、任务、所涉及的内容和要求作概述。帮助学生明确学习这门课是为了掌握适应基础教育改革和发展所需要的、从事中学物理教学所必需的物理实验与研究的基础知识、基本理论、科学方法和基本技能；在学习过程中要加强准教师的实验技能和实验教学技能训练；要认识到实验教学在人才培养中的作用；研究物理实验教学的几种基本形式，即：演示实验、学生分组实验、边教边实验、课外实验与制作。理清本门课程的学习线索。
3第三步：用传统实验设备训练学生基本实验能力
3．1利用库存量大和报废设备训练学生拆装能力
在学生经历了“错误”的挫折后，可安排四个课时由教师导引，让学生认识常用的物理实验基本仪器的型号、常见符号标志，构造原理、安装和调试、使用方法和注意事项，利用报废的器材训练学生拆、组装能力，加深对器材的感知。通过这一个环节，学生能够较全面地了解中学物理常用的几十种仪器、工具，培养了学生正确使用基础物理实验中常用仪器设备的能力，抓牢传统实验中基本功的训练；并特别注意把握“师范”这条主线，将师范生必须掌握的'演示实验教学的基本要求、教学策略和技巧，以及学生分组实验的基本特征与基本要求等贯穿始终。一般安排十八个课时左右用传统设备和方法完成的实验，实验内容既要兼顾传统、经典、里程碑性质的实验，同时又要考虑加强基本的、常用的仪表工具的操作训练。如：测几种物质密度；用几种量具测长度；演示滑动摩擦力；演示探究浮力、液体压强；演示光的反射、折射、平面镜成像、透镜成像；滑轮、滑轮组、机械效率；演示海波熔化过程；测物质的比热；串并联电路及小灯泡功率的测定；演示机械能转化与守恒；安装直流电动机模型；用示波器观察不同声音的波形；打点计时器的使用等。
实验过程中教师可随机要求学生演示某仪表的使用或简述某实验的关键点；实验结束前通常留十分钟左右随机抽查，让学生就一二种仪器或工具的构造、使用方法或注意事项作简要说明，教师作补充更正。
本步骤旨在强化传统的实验方法和手段的训练，将其作为本门课程的教学重点之一，以弥补中学物理实验底子太薄的先天不足。经过反复训练，教会学生正确使用基本仪器、仪表、工具，培养他们眼、耳、鼻多种观察能力，养成勤于动手动脑的习惯，简洁准确地记录数据并能用公式、图象等方法处理数据，能对数据求平均值、求最大值、求最小值、计算不确定度，并作出完整的实验报告。在学习训练的过程中始终围绕“作为未来的教师将来如何开展教学”这一主线，要求他们从中学教师的角度对所做实验进行分析，探讨教学方法，提出自己观点。
4、第四步，用数字化信息系统实验设备使学生感受实验教学的时代性与先进性
为使学生切身感受具有时代性与先进性的教学理念，并对当前应用越来越广的数字化信息系统实验设备特点有所认识和了解，首先让学生了解数字化实验设备（DIS）的概貌：一般由传感器、数据采集器、计算机、“实验包”及相关数据处理软件等构成；“智能化”的数据采集器自动把整个实验过程中物理量的变化通过高采样率完整的记录下来，存储在数据文件中；数据采集器提供了反馈输出，可以通过附加一些器材，通过回控使得整个实验的操作过程实现自动化。然后介绍各种传感器的使用方法和注意事项。
接下来通常安排十个左右的学时让学生使用“SID”实验设备做8—12个实验。在熟悉各种传感器的使用方法和功能，熟悉相关软件的正确使用的基础上，选6—8个实验与传统做法作出详细比较，写出分析报告，特别要求指出各自的优势和劣势。在此过程中教师根据不同实验引导学生逐步认识数字化信息系统实验设备显著的优点：实验过程“可视化”、实验设计“重点化”、数据采集“智能化”、数据处理“智能化”、教学过程“现代化”；而其缺陷与不足是形成对电脑的过分依赖，操作者缺乏基本技能的训练和对物理过程的深刻感知。
数字化信息系统实验设备的缺陷对西部贫困少数民族地区的学生而言也许更为明显，但从发展的角度来看，它给未来的中小学教师打开了一扇窗，预留了进一步学习发展的“接口”。
5第五步：带领学生改进实验、自制教具，鼓励学生开发创新
在让学生了解设计、开发、制作教具、演示实验仪器的程序的基础上，教师采用一些老旧、残损或做得十分粗糙简陋但设计理念不失巧妙的仪器如：J2169动势能演示器、J2147物体形变演示器、J2424楞次定律演示器、向心力实验仪、碰撞实验仪、液体表面张力演示器等，让学生研究其原理、设计思路；鼓励学生模仿、设法改进或另辟蹊径；带领他们结合教育实习或试讲设计制作一些简单实用的教具，能使他们受益终生。
通过长期的关注和近几年的践行、改进，以及毕业生反馈的信息，说明上述方案和措施是有成效、令人鼓舞的。由于观念改变，大多数学生改变了对基础物理实验的漠然，他们积极主动地利用所在学校已有物理实验设备教学，还有一些毕业生想方设法地自制教具、用具；特别是充分利用生活中常见物品演示物理现象和辅导中小学生开展青少年科技活动，取得不菲的成绩。笔者希望高师院校携起手来，不懈努力，早日使基础物理实验教育教学形成良性循环的喜人态势。
参考文献
1 张德启,李新乡等。物理实验教学研究[M]。科学出版社2005,8。
2 杜英磊,赵永飞 基础物理实验课程体系和实验内容改革的初步尝试[J]。 物理实验,1998-cqvip.com
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