初中物理实验教具的研发、改进和利用

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　　一、问题提出的背景
　　目前，在应试教育的影响下，物理实验教学难以发挥应有的作用。许多教师觉得做实验是一件很麻烦的事，实验课上的学生很难控制，认为“做实验不如看实验，看实验不如讲实验”，所以很少让学生动手做实验，更不愿花时间研究实验教学，只把实验课当成收集数据、验证理论、应付考试的工具。学生实验基本上是“教师讲、学生做、教师示范、学生模仿”，把学生当成被动的接受者，重结果而轻过程，为了得到期望的结果，甚至修改实验数据，没能使学生养成实事求是的科学态度，更没能让学生学到解决问题的科学方法。新课程指出，物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样的教学方式帮助学生学习物理知识和技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度和科学精神，因此，物理实验教学迫切需要改革。
　　目前初中物理教科版教材中编入了大量的实验，有演示实验、学生分组实验，还有家庭实验室里的小实验、小制作等，减少了一些验证性实验，增加了更多的探究性实验，提倡将演示实验尽量转化为学生的随堂实验，同时提倡学生在教师的指导下进行探索性实验，强调突出培养学生的创新精神和实验能力，提倡“引导学生质疑、调查、探究、在实践中学习”。从我们这几年在教学实践中对该教材的使用情况来看，其中还存在许多问题，例如：有些实验因为自身设计、器材或实际教学条件的局限，效果不够理想；从物理实验的意义和作用来看，教材里有的内容完全可以改成演示实验，必要时还须加入一些演示实验；从教师的实际教学情况来看，即使是同一套实验器材，教学设计理念不同、执教的教师不同，产生的效果也往往不同。基于以上原因，我们提出了“物理实验教具的研发、改进和利用”这一课题。
　　二、需要解决的问题及解决方法
　　1. 从学生角度看，学生不喜欢枯燥的课堂，不喜欢只听教师讲实验，课堂参与度随着所学内容难度的增加越来越低。物理本身有些知识逻辑性很强，一些抽象晦涩难懂的知识，仅凭课堂的讲述及简单的演示实验和学生分组实验很难达到预设的效果。按照这样的教学方式，学生学习物理的积极性和热情会越来越低，这不是高效课堂所要的状态。学生学得累，教师教得累，收获非常少。有问题不怕，想出解决问题的办法才是关键。因此我们全体物理教师坐下来开会研究，决定将物理实验作为主阵地。每一个问题的研究都不是一蹴而就的，都需要经过长期的实践和积累，“物理实验教具的研发、改进和利用”共经历了三个阶段：器材维修阶段、开发与改进实验器材阶段和学生自主研发阶段。
　　（1）维修器材阶段：我校建校比较早，上级统一给学校配备的实验器材都有 30 多年的历史了，实验器材老化、锈蚀、损毁的现象比较普遍。随着课程改革的不断深化，把学习的主动权还给学生已经成为高效课堂追求的目标。而物理是以实验为基础的学科，显然现有的实验配备已经不能满足现在的课堂教学要求。根据学校现状，全体物理教师充分利用现有资源重新整理实验室，对一部分器材进行了焊接、更换零部件、重新组装、去锈等一系列的维修工作。最终，教师把几乎已经报废的实验器材再次应用到了课堂上，学生们用着维修过的古老的实验器材都会啧啧感叹，作为教师的我们非常欣慰。但是，光靠维修、改装旧器材还是不能满足学生课堂实验的需求，于是我们又陷入了新一轮的思考中。
　　（2）研发与改进实验器材阶段：正当我们苦思不得其解的时候，2009 年暑期，我们迎来了曙光。王文忠教研员调入我区指导物理教学工作后，了解了松北区物理教学的现状，同时也看到了九十五中物理组的困惑和努力钻研的精神，给我们指出了新的方向――开发与改进。他告诉我们：“维修老化器材仅仅是初级，甚至是低级手段，作为物理教师，应该主动研发实验教具，研发在课堂上具有时效性的实验器材，既可以是效果很明显的演示实验器材，也可以是能使学生高效完成分组实验的器材。这种做法能大大弥补实验器材不足的缺陷。”有了这个理念的引导，我们重新确立了努力的方向。在接下来的时间里，全体物理组成员努力创新、研发实验器材、改进实验器材，并在短短3年时间里尝到了甜头，取得了一些成绩。
　　（3） 学生自主研发阶段：看到老师们自制的实验教具，学生们的热情也被点燃了，他们希望和老师一样拿出自己的作品，一批又一批“小科学家”涌现出来了。他们模拟教材中家庭实验室的小制作、小发明，并在课堂上展示；他们不满足于照搬照抄，还借助网络、书籍，通过与老师交流等不同的手段，认真学习、仔细研究，创作出了属于自己的原创作品。他们的这些成果不仅应用到了物理教学课堂中，还获得了不同级别的奖项，开拓了视野，激发了创作欲望和潜力。
　　2. 从课堂教学角度看，课堂死气沉沉，没有生机活力，学生学得无趣，教师教得也累。学校物理室实验器材能满足简单的演示实验和学生分组实验，但远远达不到我们理想中的高效、充满生机的课堂效果。教育家们说，理想的课堂是学生们智慧迸发的集散地，是学生们的思维不断得以提高的，学会思考、学会动手动脑的集散地。而我们的课堂离理想的境界还有太大的距离。学生是课堂的主人，于是我们把教师的教案改成导学案，导学案的设计思想依据《课程标准》和学生的认知规律，对学生的学习有引导性，注重对学生动手、动脑和表达能力的培养，达到人人参与课堂，人人有事做，让学优生吃饱，让学困生踮起脚就够得着的效果。将教材中的图片变成演示实验，把演示实验变成分组实验，最大限度地加深学生对所学知识的理解，并且更好地应用到生活中。
　　3. 从教师自身的角度看，长期拘泥于常规的教学模式，无论怎么积累时间，都是重复昨天的故事，学生没有质的飞跃，教师更没有教学能力、教学方法、教学智慧的提高。作为新世纪的年轻物理教师，我们有接受新知识的渴望和勇于改革创新的勇气，更有不怕吃苦的精神，我们想进步，想创新，其目的都是希望我们的劳动付出在学生们的身上能体现出更高的价值。我们不想做那种没有智慧、没有效率的教师，我们想让我们的劳动换来学生能力的提高，为学生的终身学习打好基础。为此，学校鼓励教师参加培训和学习，几年来，派出多位教师外出学习、交流，我们的教师在各级各类比赛中也屡获嘉奖，并将丰富的经验和教学方法传授给同行，如王晓雪和安丽丽两位教师在“国培”中进行了讲座，王莹和申志超两位教师做了省级示范观摩课。 　　三、取得的主要成绩
　　1. 实验操作技能大赛方面：2010年5月，王晓雪、白宝彦两位教师在哈尔滨市物理实验操作技能大赛中获奖；2012年5月，教师王莹在哈尔滨市实验教学技能大赛中获奖。
　　2. 自制实验教具和成果展示方面：2010年10月，教师王娇的作品《液体压强的神奇效果》 获国家级奖项；2012年12月，教师鲁云杉的作品《关于液体压强的定量自制研究》获国家级奖项；2013年12月，教师王莹的作品《交流电和直流电的区别研究》获市级奖项；2012 年 7 月，教师白宝彦的作品《光学器材制作》获市级奖项；2013 年 7 月，教师白宝彦的作品《水气压计》被评为市级论著。
　　3. 学生作品方面：教师白宝彦指导的学生作品“争当小实验家”在全国少年儿童科学体验活动黑龙江赛区的比赛中获省级优秀指导奖；教师王莹指导的学生作品在 2013 年“哈尔滨科技四小”展评活动中获优秀指导奖。
　　4. 通过对初中物理自制教具和实验教学有效性的研究，结合我校开展的高效课堂，我们参加了区、市级及以上的公开课、示范课等展示活动，九十五中的物理教学发生了飞跃的变化，有力地推动了我校课堂教学模式和学生学习方式的改革，主要表现在：
　　（1）改变了课堂教学方式
　　结合我校推行的高效课堂的教学模式，通过实验教学有效性的研究和实践，改变了课堂教学的面貌，使课堂教学方式产生了变革.学生的学习效率和综合素质得到了很大提高，个性特长得到了充分发挥。
　　（2）学生的实验探究意识和探究能力明显增强
　　通过实验探究式教学，激发了学生的探究热情，培养了学生的探究意识和探究能力。学生进行创造发明和技术革新的意识增强，特别是通过丰富多彩的课外实践活动，如小实验、小发明、小制作等，动手能力和发明创造能力明显增强。
　　（3）教师的实验教学水平和能力明显提高
　　通过实验教学有效性的研究，一是提高了教师处理教材和合理利用实验教学资源的能力，即教师能根据学生探究性学习的需要，合理地组织教学内容。二是提高了教师研究学法的热情和能力，在实验探究学习的研究中，最重要的是要激发学生对实验探究的兴趣和热情，使他们能积极主动地去探究和体验，这就要求教师不但要研究每节课教什么，怎么教，还要研究学生怎么学。三是提高了教师自身的实验探究精神和探究能力，不具有探究精神的教师是很难培养出具有探究精神的学生的，所以在实验探究教学中，教师要和学生一起学习、一起成长。四是提高了教师的科研水平。几年来，物理组的每位教师结合自己的实际教学和研究撰写了多篇论文，并将科研成果更好地应用于教学、指导教学。
　　（4）促进了组内成员的个人专业发展
　　组内 7 个成员中，中学一级教师三人，市级骨干教师一人，区级骨干教师三人。
　　在2008年到2011年间，组内6位教师的论文和论著分别获得市级、省级、国家级奖项；从2009年到2011年，组内共有5位教师在各级各类公开课比赛中获得不同级别的奖项；仅2011年一年，组内5位教师的7篇教学设计分别获得省级和国家级奖项。
　　四、体会和感想
　　经过几年的探索，我校“物理实验教具的研发、改进和利用”课题得到了多方支持，我们为了当初的梦想付出了很多，也收获了很多，几年的研究历程给了我们深深的体会：
　　1. 教育要改革、模式要创新、教育科研必须先行。
　　2. 要通过加强初中物理实验教学有效性的探究这种新型的学习方式，运用发散思维、求异思维，在民主和谐的探究环境下，培养学生的创新精神和实践能力。
　　3. 引导学生涉身社会，关注社会物理、经济、科技和社会生活中的热点问题，并运用所学知识探究、讨论，寻求解决办法、培养实践能力。
　　五、存在的问题与思考
　　1. 由于受考试制度的限制，实验活动目前还未能在课堂上全面展开，特别是九年级下学期，因学业水平测试的压力，课后的探究性实验活动常常由于时间不充分而无法正常进行。迫切希望新的评价制度能够解决这一矛盾。
　　2. 要在课堂上大量开展探究性实验活动，实验仪器要尽可能配套，取用方便。如完全靠课后、课前的自备、自制，费时并且费精力，很难实现。
　　3. 由于受时间和精力的限制，对某些小组和学生来说，教师的引导和参与往往不能真正到位，教学效果受到一定的影响。这个问题我们还没有真正解决好，需要大家共同探讨。
　　4. 随着活动的不断开展，有的学生的学习兴趣得到提升，但同时部分学生的能力呈下降趋势，这个现象需要全体教师继续研究，不断努力克服，我们还有很长的路要走。
　　作为一名物理教师，一定要有思想、善于钻研，一个没有思考能力的教师，教学一定是盲目的。没有条件我们就创造条件，没有教具就自制教具，没有实验室就在班级进行实验，没有分组的实验器材就帮助学生准备分组实验，我们没有追求名利，有的是对业务执着的追求和对教育事业无悔的付出。我们的目标与方向很明确，就是努力、钻研、奉献、创新！
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