初中物理教师实验操作技能现状与对策研究

刘开双

长阳县教育研究与教师培训中心，湖北 长阳443501

物理学家奥斯特曾说：“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，因为归根到底所有的科学进展都是从实验开始的。”电流的磁效应就是他从课堂演示实验中发现的，从此揭开了电和磁之间的关系。笔者在近几年的区域学科研训工作中，一直关注着初中物理教师的实验技能，及对待实验的态度，并于去年秋季举行了全县首届初中物理教师实验技能竞赛。本文主要针对这次活动中参赛教师在实验操作方面存在的问题进行分析，初步探讨提高教师实验技能的策略。

一、实验操作竞赛中出现的问题

这次竞赛，教师操作的实验都是从义务教育《物理课程标准》要求的学生必做实验中选取的，从活动现场实际操作来看，器材组装不熟练、实验步骤不科学、仪器使用不恰当、操作细节不注意、实验误差不控制等问题比较突出。下面以具体实验为例进行分析。

例1：测量滑轮组的机械效率

问题：（1）滑轮组组装的段数不合要求（题目要求组装一个重物由四段绳子吊着的滑轮组）。（2）弹簧测力计拉动的方向不对，由于组装的问题，导致用测力计在向下拉绳子的自由端。

评析：滑轮组的组装对于学生而言是一个难点，但对教师而言应该不是难事。一个人组装滑轮组，如果挂在铁架台上不好做，可以先在平台上组装好后挂起来。从理论上说，这个实验中绳子自由端向上拉和向下拉都可以，都能测机械效率。但从教师现场操作来看，向下拉绳子出现了几个问题：测力计移动较小的距离就碰到了桌面，无法继续拉动，使钩码上升的高度很小，对钩码上升的高度和测力计移动距离的测量不合理；向下拉测力计，用手拉测力计的尾部拉环，则测力计的外壳和弹簧自身的重力都会对实验结果产生影响。为减小误差和方便测量，这个实验最好是匀速竖直缓慢向上拉动测力计来使钩码升高。

例2：探究平面镜成像的特点

问题：（1）在玻璃板前面点燃一支蜡烛，要求先“观察它在玻璃板后面的像”，然后拿一支外形相同但没点燃的蜡烛，竖立在玻璃板后面移动，直至它和像重合。教师在操作时忽略了观察成像这一环节。（2）测量物距和像距时没有估读。

评析：观察和实验都是物理学研究的基本方法。观察往往是人们认识客观世界、获得感性认识的初始，早期，天文学的哥白尼学说就是以天文观察为基础而建立起来的。虽然教师知道玻璃板后面有像，也知道成像的特点，但应像指导学生一样，先观察成的像，再进一步研究成像特点。平面镜成像特点中的物距和像距相等是精准而不是粗略的，测距时应通过估读进行精确测量。

例3：验证阿基米德原理

问题：（1）将铝块浸入水中时不够轻缓，导致有水溅出。（2）由铝块换用大小不同的铁块重做实验时，小桶壁上的水没有擦干。

例4：比较不同物质吸热的情况

问题：（1）没有记录初温就开始加热。（2）加热过程中读数时用手把温度计往眼前拉，使温度计的玻璃泡时不时碰到了容器壁。

例5：探究凸透镜成像的规律

问题：在调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度时，没有将它们相互靠近后调整，不便观察。

例6：探究杠杆的平衡条件

问题：（1）所用的杠杆上有两个方便挂钩码的塑料滑块，在调节杠杆两端螺母，使杠杆在水平位置平衡时，没有将这两个滑块放在杠杆两端等距或紧靠中点的位置后再调节杠杆平衡。（2）教师在操作过程中，基本上是先确定好一侧钩码的数量和力臂的大小后，根据平衡条件，在心中算出另一侧某一力臂时应挂的钩码数，或者据拿的钩码数算出力臂，“又快又准”地让杠杆平衡。

评析：例3 到例6 这几个实验中出现的多数问题，是没有注意操作过程或基本仪器使用中的细节。实验操作的规范性非常重要，教师是学生模仿的对象，教师须注意实验过程中每个细节，不仅教会学生知识、技能，更要为学生树立严谨求实的榜样。实验6的要求是“探究”而不是验证，应该是根据随机的实验数据经过分析得出平衡条件，是先有现象再有结论，经历像科学家一样的从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。可是，按照教师的操作，实际上是在验证实验结论。其中反映出不同的科学思想和教学思想，重知识结论轻获取知识的过程。

例7：测量固体和液体密度

问题：（1）使用天平时，当砝码掉在桌面上后，直接用手去拿砝码；直接用手移动游码；取砝码时从大到小地取；同一实验中用天平测量下一个物体的质量时，没有把游码先回零再加减砝码。（2）对准确测量盐水密度的方法不清，先把杯中盐水的一部分倒入量筒，读了体积，才发现步骤有问题，又将量筒中的盐水倒回烧杯测总质量，然后按正确步骤操作，但量筒壁上已有了盐水，增大了误差。

评析：（1）不能用手拿砝码，这是使用天平的基本要求。游码在天平中相当于更小的砝码，可以说天平的精度就体现在游码上，夹持砝码和移动游码都要用镊子，以免手汗腐蚀它们，或造成它们生锈，降低天平的精度。（2）测盐水密度的合理方法是：测玻璃杯和盐水的总质量；将杯中盐水的一部分倒入量筒中读出其体积；称出烧杯及杯中剩下液体的质量；计算盐水的密度。这样设计方案，能有效规避因杯壁或量筒壁上附着盐水带来误差的问题。

二、出现问题的原因分析

上述问题，作为教师有许多是不应该出现的，或许有竞赛紧张的缘故，但从我们营造的活动氛围来说，紧张不是主要原因，结合平时的教学调研，我认为主要有以下三方面原因：

一是教师对实验教学认识不足。教师偶尔做演示实验，但关注的重点是通过实验过程和现象得出物理概念和规律，对操作本身关注不够。教师在指导学生分组实验时，动口的多，“指手画脚”的多，平时很少实际操作，没有养成良好的操作习惯。教师虽然都曾经经过了系统的专业知识学习，但如果不经常继续学习、思考和操练，时间长了，实验设计和操作技能就会下降。

二是实验资源闲置现象比较严重。现在多数初中学校建有科教楼及标准化实验室，但笔者在调研视导中发现，许多学校的演示和学生实验通知单、实验登记册、仪器借用登记不全，实验开出率不高，实验室资源利用不够。

三是学生学业考试中的实验探究题效度低，实验操作考查流于形式。长期以来，受应试和知识本位等思想影响，教师存在大量“讲”实验或用多媒体播放实验的现象，通过反复的书面拓展训练实验题，导致笔试中的实验探究试题不能真正考查学生的实验技能。还有，中考前的学生实验操作考查，用考前抽到的一个实验的操作情况，并不能真正反映学生平时的实验操作技能，而且评判教师都是本校的任课教师，评价难免有失公允，使实验操作考查信度低，甚至流于形式，对实验教学产生了副作用，教师平时很少去研究实验，对各个实验过程和简单仪器使用中的细节自然也就很少关注。

三、提升教师实验技能的措施

物理学是一门以实验为基础的科学，实验是物理教学重要的内容、方法和手段，实验教学是学生形成概念和掌握规律的基础，对培养学生的实践能力和科学素养具有重要意义。《物理课程标准》在课程目标中明确指出，学生应有初步的实验操作技能，会用简单的实验仪器，能测量一些基本的物理量等，要让学生达成这些目标，教师须先达到。教师的实验技能是其专业素养的一部分，教育部《中学教师专业标准》要求教师掌握所教学科内容的基本知识、基本原理与技能。要提升教师的实验技能，我认为可从以下三方面着手：

一是加大实验技能培训和实验管理的力度。各级教研和仪器装备部门可对教师进行实验专题的全员培训，培训教师可以从高校专业教师或实验能手中聘请，或者选送初中物理教师到高校进行跟岗培训。同时，仪器装备部门应定期对学校的实验室管理、实验教学和资源利用等方面的情况进行检查考核，促进学校重视实验，加大实验管理力度。

二是创新考试评价中的实验探究试题，增强实验操作考查的信度和效度。要创新笔试中的实验试题，关注实验过程，在实际情景中考查学生具体问题具体分析的能力，让认真做实验的学生答题时占优，避免学生靠死记硬背步骤、结论答题。实验探究试题还可以借鉴PISA 考试的命题方式，注重测试学生未来发展的潜能，关注学生的人文素养、运用知识的能力、探究能力、实践能力和情感态度，而不仅仅局限在鉴别学生当前掌握知识的状况。实验操作考查应回归实验教学本真，注重过程性、形成性、发展性，建立学生实验操作档案袋，记录平时做实验的表现和代表性的事实，采取自评、小组评与教师评等方式，将评价贯穿于每次实验之中，将学生平时做实验的情况按一定比例记入毕业时的操作考查成绩。

三是定期举行教师实验技能竞赛。竞赛包括基础实验、创新实验等内容，固定几年举行一次，自下而上地逐级进行，选拔实验技能优秀的教师并颁奖，获奖等级比照优质课竞赛同等对待，以赛促做、以赛促学、以赛促研，激发教师做实验、研究实验、创新实验的热情，营造物理教师想做、敢做、会做实验的氛围。

[1]夏彪，袁怀炳.初中物理教师实验技能现状及改进措施[J].教学仪器与实验，2013（8）.

[2]季涛.优化初中新课程物理实验教学的策略[J].物理学报，2007（6）.