中外物理实验教学比较研究.doc

中外物理实验教学比较研究自上个世纪以来影响世界的四次学习和教学理论变革都肇始于西方国家美国、英国、德国等国也藉此奠定了其教育发达国家的地位．对西方国家中学物理实验教学观念与行为策略的研究可以提供我国物理教学以有益启发．众所周知物理学由实验和理论两部分组成．其中物理学实验是人类认识世界的一种重要手段是进行科学研究的基础．这一点在基础教育中表现的尤为明显．本文将围绕西方物理实验教学的基本理念及具体行为策略两方面展开论述．1西方国家物理实验教学理念当前美国在新课程标准推动下的教学创新运动中指出学校要反复强调体验性的学习；其课堂教学实践也证明学生学习任何学科都是“从做中学”学得最好而不是听别人如何说[1]．建构主义者认为知识是个人在与经验世界的对话中建构的．从做中学可以形成个体主观性的个人知识在教师的指导下通过遵循科学研究传统的历史完成“个体知识”向相对真理性的“客观知识”的转变．美国创新教学研究同时指出对于科学科而言这意味着做实验和实地调查自然环境和污染问题等等[1]．由此可见实验教学在美国具有突出的地位．在美国中学物理教学中只要教师能够用实验说明的一般就不用语言说明这样就增加了实验的数量；同时教师鼓励学生根据自己的兴趣和知识基础来设计实验自由的研究、提问采集和分析数据验证假设和写实验报告；最后美国理科教师在传授知识之前鼓励学生观察思考和实验这样一节课中往往先做实验有时甚至大部分时间在做实验[2]．而在英国科学学属于三门核心课程之一因而科学教学备受重视在科学教学中以“科学探究”为其首要特色．在英国国家课程中学生探究的过程大致是：确定研究课题——拟定初步计划——查找文献资料——修改研究课题——制定研究方案——选择实验设备——观察实验现象——读取实验数据——分析实验结果——写出实验报告——反思研究过程[3]．在这一探究过程中以实验设计、操作、数据记录、分析为核心通过实验加深学生对科学知识的理解经历科学发现的过程在潜移默化中建立学生科学认识论和方法论的“认知结构”以培养学生的科学素养．德国教师也历来重视物理实验德国物理学界流传着这样一种说法：“没有演示实验的一堂课是不可想象的”．一般每堂课要做2到3个演示实验[4]．2西方国家物理实验教学行为策略研究欧洲文艺复兴以前物理学没有能够奠定其科学的地位这与其思辨而非实证的传统有关．出于对经院哲学的憎恶达·芬奇指出：“科学如果不是从实验中产生并以一种清晰的实验结束便是毫无用处的充满谬误的”[5]．此后伴随着实验在科学研究中的巨大成功l9世纪30年代甚至诞生了视观察和实验为唯一可靠知识来源的实证主义哲学虽然这一哲学在20世纪下半叶逐渐为人们所抛弃但物理学特别是经典物理学以实验为基础其理论必须能够经受住实验的检验这一物理科学理论的本质特征始终没有改变．作为物理科学发祥地的西方国家因此在实验教学上极具其历史传统特色．与我国相比主要表现在三个方面．2．1立足于生活和社会取材于简单物品物理学原本就是一种以数学为工具对经验世界加以建模的方式因而来源于生活服务于社会．经典物理学实验大多不需要现成仪器可直接从日常生活用品中取材．如美国中学提倡用低成本的、随手可得的东西做物理实验一支笔、一张纸、一枚硬币、一个可乐瓶、一个鸡蛋………经过教师匠心独运的设计就可以用来做各种实验．如同美国一样英国也极为重视科学探究活动但在科学活动设计中所有活动对器材的依赖程度都不高大部分只需要一些可以直接从日常生活及周围环境中取来的东西[3]．又如在德国中学物理课堂中为了说明大气压的存在教师以一个空的和另一个注入少量水的易拉罐同样加热使水沸腾随后分别把两个易拉罐浸入水中前者毫无动静而贮水的一个顷刻间变成一个干瘪的罐[4]．这样的物理演示实验在潜移默化中培养了学生的动手能力使他们知道物理学和生活、社会密不可分使用最简单的东西就可以探索自然的奥秘而不是必须使用精密的仪器在专门的教室中才能进行物理学的研究．反观我国物理课堂演示实验教师使用自制仪器的为数寥寥大多数教师直接使用仪器站配发给学校实验室的仪器完成教材中规定的实验即可不再为说明物质世界的规律而自主开发实验和实验器材其中一条充分的理由就是物理教师教学工作备课量大没有额外的精力和时间．事实上一位中学物理教师每周约上l2一l6节课相比英国物理教师每周30节课而言并不算多．另外全国各地(包括经济发达的沿海地区)物理教师一直在不同场合抱怨仪器不够先进、齐全互相攀比学校有几台实物投影仪、几个多媒体教室．而在经济超级大国——美国比较昂贵的仪器如迈克尔孙干涉仪、x光机、大型激光器等也由学区统一购买统一使用并非每所学校都配备齐全．2．2保持实验的探究性本色我国的实验从行为主体的不同可以划分为演示实验与学生实验两类．演示实验由教师当堂操作对现象进行观察或记录数据经分析推理或数据处理得出对自