初中物理实验教学与自制教具研究综述

(1.北京市第三十五中学 高中部，北京 100032;2.首都师范大学 基础教育发展研究院，北京 100048)

实验是物理学的重要组成部分，在初高中物理教学中有着特殊的地位和作用.我们聚焦于中外初中物理实验教学的理论和实践研究，进行了系统的综述.经学术期刊网检索查询，我们共查阅了2001—2011年“课改十年”中发表的逾610篇文献.在仔细研读的基础上，我们梳理了如下相关主题.

1 我国初中物理实验实施现状研究

涉及物理实验实施现状的论文的关注点主要包括：在物理实验教学中培养学生创新和动手能力、渗透STS教育，提高实验教学的有效性等.

徐凤先指出：有相当数量的学校，由于长期受应试教育思想的影响和现实条件的制约，物理实验处于“讲起来重要，做起来次要，考起来少要”的状态，导致实验教学成为中学物理教学的薄弱环节.采用“以讲代做，演示代分组”的教学方式大有人在，实验室和仪器设备使用率低下，造成教育资源严重浪费.亦有论者则指出：教学现状中学生实验开出率较低；探究实验开出率较高，但教学效果欠佳；实验仪器较为欠佳，自制仪器少.

由上可见，实验课程的实施是由实验设备条件与教师的教学态度共同决定的，只有好的设备而不进行充分利用也可能造成课程开展的不顺利.而我国初中物理实验教学实施的情况和主要制约因素又是怎么样的呢？这亦须需实地的调查访谈来搜集相关资料，完成课程实施现状的具体调研.

总体而言，不同地域的城镇与农村的初中物理实验条件存在不小的差异，总体来讲城镇的实验设备水平优于农村学校，但与新课标的要求相比较还有一定差距.这必然是影响学生物理实验技能提高的因素之一.然而，现在有关初中物理实验条件的调研还不是很深入，是实验设备跟上了新课标的水平而没有达到物尽其用，还是条件欠缺，抑或是仪器设备的条件对学生的实验能力影响并不大？这些问题都需要做出深入调研.

2 我国物理实验教学中的“自制教具”研究

“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”是我国中学物理教学传统的开创者之一朱正元先生的名言.中学物理自制教具也是我国老一辈物理教学研究与实践者开创的物理实验教学重要而优秀的传统.文革前江苏师院物理系的演示实验和自制教具在全国很有影响，朱先生回忆说：“在文革前，我设计了一套用马粪纸代替金属，用塑料筷当绝缘体，将包香烟的铝纸作导体，以泥巴作底座所做成的静电仪器，其实验效果不亚于正规仪器”，1966年暑期在北京举行的世界四大洲物理讨论会上受到了各国科学家的注意.一位智利科学家在用它成功地完成了十多个静电实验后，连声赞扬中国科学家的创造精神.

对于自制教具，朱老师提出了明确的要求：“简单、明了、尺寸大.”朱先生解释说：“简单能够省工省料，符合勤俭原则；明了就是重点突出，一目了然；尺寸大是便于全班同学可见.”根据这样的指导思想设计的自制教具深受有关部门和广大师生的欢迎.

文革前老一辈的物理教学专家对于自制教具的制作都甚为重视.此后，越来越多的教育研究者开始研发自制教具，并将自己的成果通过书籍、刊物等系统地展现出来.尤其近几年，教师自制教具技能的比赛也越来越正规.其中，受到多数物理教育界人士一致认可的专著有刘炳昇先生等主编的《中学物理实验教学与自制教具》，该书从物理实验与科学素质教育、物理实验方法、开发物理实验的教学功能、改进教学仪器和自制教具的创新方法及中学物理创新性实验专题研究五个方面，将物理实验的理论层面与制作教具的技术层面紧紧相扣，介绍了多种开发自制教具的方法.更值得一提出的是，刘先生等人还将多媒体技术融入了创新性实验专题研究.

在物理新课程改革的背景下，内蒙古师范大学张伟提出了“非常规”物理实验的概念，他从资源利用与开发的视角，将物理实验分为两大类：“非常规”物理实验和常规物理实验，并基于情景学习理论提出了生态化物理教学理念.刘炎松老师基于此著成了《物理实验创新研究——“非常规”物理实验设计制作能力培养》，该书详细地介绍了“非常规”物理实验方案与器具开发设计及制作技巧.

“非常规”物理实验与自制教具关系密切.所以，自制教具是实施“非常规”物理实验的重要基础之一.自制教具一般指制作出有形的器具进行实验，而“非常规”物理实验则包括随时用身体、四肢及徒手感知物理量及其变化或人体自身充当实验器具来进行实验.

在期刊数据库资料中，也有不少论者对于自制教具有着自己独特的见解，例如四川师范大学的王永刚硕士对于中学物理自制教具进行了研究，四川师范大学的徐斐研究了新课标下以自制教具促进物理探究实验，天津师大的李明则研究了以自制教具促进物理探究实验的发展，他们的研究均概括总结了自制教具的特点、内涵及开发现状等.

3 国外中学物理实验教学概况

实验教学是伴随着理科教学而诞生和发展的，至今已有200多年的历史.相对来说，西方工业发达国家比较重视实验教学.从上世纪60年代开始，西方各国为了提高科学教育的质量，纷纷进行实验教学方面的改革.

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.同时，理科教师在传授知识之前，鼓励学生观察思考和实验，一节课中往往先做实验，有时甚至大部分时间在做实验.并且美国中学提倡用低成本、随手可得的器具做物理实验.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.

在英国，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.如同美国一样，他们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，大部分只需要一些取自日常生活及周围环境的物品.

在德国物理教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”.一般每堂物理课要做2到3个演示实验.

在日本有一个中学教师自愿组织起来的“山猫”学会，他们致力于开发随手取材的实验装置，千方百计地激发学生的学习兴趣和创造热情，使教学充满乐趣，从而成功地吸引了大批学生.

许多国外理科教育家都认同：实验室在讲授物理事实、原理、解题技巧等方面的作用不一定比课堂讲授好，并要花费更多的时间与金钱，.但是他们期望用自己的设备作实验，得到对科学更深刻、更持久的理解，从中体会实验中的失败和成功，体会体验科学家探究的乐趣和沮丧.对于许多学生来说，要理解实验和理论的相互关系，自己做实验并讨论自己所作的实验是无可替代的.

由此可见，很多国家的科学教育非常重视实验探究，在实验课程的组织和设计上也都别具匠心，并且拥有很好的实验条件.

相对于我国具有鲜明特色与传统的“自制教具”，国际上通常把自制教具称为“无花费”(Non-cost)或“廉价”(Low-cost)教具.这种称呼只是指花费少，而不是指教具本身的使用价值.国外教育界的人士，非但不小看廉价教具，相反还非常推崇它.

美国的教师非常注重实验教学，他们花很多功夫在物理实验仪器的设计与制作上面.比如物理课本上“射击猴子”一例，美国老师自己设计器具让学生通过观察得出结论，而我们的老师则多进行理论的推导.

不仅教师善于多动手自制教具，在国外的中学物理教学课堂上，教师还很重视学生自己动手自制仪器.例如英国Tom Decan著的中学物理教材中，他在讲述胡克定律时，就要求学生用新的裸铜线自制弹簧秤.他要求每个学生用长为1米左右铜丝，在圆铅笔上绕25～30圈后，每次用10克砝码将弹簧拉长，做出记录，以此来总结出胡克定律的基本思想.

4 总结与启示

纵观以上对中外初中物理实验教学研究的梳理，虽然自制教具是我国物理实验教学的优良传统，然而我们了解到，现在一线教师由于缺少开发自制教具的经验和指导等原因，对自制教具的开发关注度还有待提高，并且现在开发自制教具的一线教师的队伍还不够庞大.有鉴于此，我们希望初中物理实验研究者可以为广大一线教师提供更多可以借鉴的开发自制教具过程的经验.

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