優化高職物理實驗教學　科學實施綜合素質教育

韓瑞功

物理是一門以實驗為基礎的自然科學，其理論來源于科學實踐，其發展有賴于科學實驗，實驗在物理學科教學中起著舉足輕重的作用。高等職業院校的物理教學應加強和重視實驗教學、優化實驗教學，通過實驗，加深學生對知識內容的理解、掌握和運用，培養學生良好的邏輯思維、創造性思維、發展性思維等多種思維能力，培養學生的實驗操作能力、觀察能力、分析能力、推理能力、表達能力、應用知識能力、自我組織能力、創新能力、研究發明創造能力等諸多方面的能力，培養學生科學研究的精神、方法和科學的態度，從而全面提高高職學生的綜合素質。

轉變教育觀念，確立正確的育人觀

教師教育觀念的轉變、認識的提高，是實施高職物理教學綜合素質教育的前提。只有教師轉變教育思想，才能帶動教育內容、教育方法和育人模式的變革。教師的教育思想不轉變，即使有先進的教學內容、設備和手段，仍然不能在教育實踐中發揮其應有的作用。

目前，仍有不少教師對高職綜合素質教育缺乏比較深刻的理性認識，無論是教育思想、教育觀念，還是教學方法和教學手段，都缺乏一種全方位的、新的、帶有前沿變革性的認識，應試教育的負面影響并沒有完全從高職教師的思想觀念中消失，“用什么就教什么”的現象仍然存在。對實驗教學，有的教師很不重視，甚至嫌麻煩而直接不做實驗，采取“黑板上實驗”“講實驗”“背實驗”“課件放實驗”“電視欣賞實驗”等方式來教學實驗內容，更談不上實驗教學的優化了。教學的實踐使人深深體會到：只有轉變高職教育教學觀念，樹立正確的育人觀，牢固樹立“為生產、建設、服務、流通等一線培養合格的中、高級應用性技術人才”這一培養目標，充分認識到高職物理實驗教學的重要性，才能通過教學實踐改革，探索出適合高職物理教學及至整個高職基礎、專業學科實驗教學的創新模式。

學生學習觀念的轉變，也是優化高職物理實驗教學的關鍵所在。學生是學習的主體，學生不重視實驗，不注重能力、素質的自我培養，優化高職物理實驗教學就不可能落到實處。在高職實驗教學過程中，常常可見到有的學生對實驗抱著一種“玩”的態度，不按實驗要求，不聽教師講解，不練習操作技能，只顧擺弄儀器，亂加藥品；有的學生不動手操作，只當觀眾；有的學生只是為完成實驗而實驗，為追求實驗數據而實驗，缺乏必要的研究和創新。這些歸根到底就是學生的學習觀念問題。為了轉變學生的學習觀念，筆者和同事定期舉行學生技能自我培養的專題講座；組織學生參觀工廠、車間、操作流程和學院的綜合實訓基礎；組織學生結合高職物理課堂教學開展實驗能力、學習研究方法大討論；積極協同學院設備處，實施開放實驗室課外活動。除此之外，還組織實驗操作技能階段和分階段考試，并把它制度化，定期舉行，納入學生高職物理綜合成績評定，以促使學生重視實驗技能的學習。

鉆研教材，設計適合高職學生學習實際的探索性實驗

教學信息論指出：教學過程是一個信息交換的過程。教學信息的交換過程包括對教學信息的輸入、儲存、變換處理、輸出、反饋和控制的過程。其中，信息的變換處理是整個信息交換過程中的最關鍵環節。信息論認為：“輸入的信息并不是外界的全部信息，而輸出的信息也不會與輸入的信息完全相同。外界信息都不是不折不扣地取得的，它要通過儀器內部的變換能力來取得，然后，信息才能轉換成可用于以后各個階段演繹的新形式。這種演繹在動物和機器中都是有效于外界的。”可見，在信息過程中的信息“變換”是決定信息在以后各個階段中“有用”或“有效”與否的關鍵環節，即學生能力、素質的形成環節。因此，教學質量能否優化，在于能否強化教學信息過程中“變換”這一中心環節。

傳統的實驗教學方法，大多屬于驗證性實驗教學。驗證性實驗教學，雖有其長處，但它淡化了學生接受知識過程中的“變換”環節，對學生能力、素質培養的不足顯而易見；它注重于對已學知識的驗證，削弱根據實驗現象去探索、發現科學規律這一方面素質的培養；它會造成學生帶著思維定勢去觀察實驗現象，把實驗現象的觀察變成是預定結果的尋找，使學生不注意細致、全面、實事求是地去觀察實驗現象的每一變化，不能很好地培養觀察能力。同時，這種教學方法也沒有充分利用學生的年齡特點和知識認知規律，忽視學生的好奇心理和參與意識，不能很好地體現學生的主體地位，不能充分激發學生的求知欲望和學習興趣。為了更好地進行高職物理實驗教學，加強學生素質的培養，筆者認真鉆研高職物理教材，分析學生的年齡特征和個性品質，根據知識的認知規律和學生已有的知識技能，結合學院現有的教學設施、實訓基地，分階段進行探索性實驗的實踐。

探索性實驗教學就是把教材中的知識內容，根據教學目的，設計成探索性程式，讓學生做實驗，通過對實驗現象的觀察、分析、推理，探求知識的本質，從而培養實驗操作技能、觀察能力、分析推理能力、創新能力，培養邏輯思維、創造性思維和發展性思維，培養探索精神、嚴謹的科學態度和社會責任感，加深學生對知識的應用理解。它挖掘靜態信息交換過程中“活”的信息去強化教學過程中的“變換”，達到教學效果的進一步優化。

探索性程式的設計是探索性實驗教學的關鍵。教學信息論指出：教師根據教學的目的要求、教材內容的處理和學生認識特點、心理特點、思維特點對教材做主觀設計，并以語言和邏輯順序做改造，是對知識信息體系的重新組合。在這確定性知識信息的組合形式的變換過程中，直接關系到這變換了的信息能否成為“可用于以后各個階段演繹的新形式”。探索性程式的設計關系到能否在教學過程中實施綜合素質教育，培養學生的各種能力。為更好地優化實驗教學，探索性程式的設計必須體現出目的性、科學性、層次性、探索性。

例如：對《磁場磁感應強度》的教學，實驗內容可以如此設計：

1）先讓學生做陰極射線偏轉的實驗（此實驗教材中沒有。因學生熟知電場對帶電粒子有偏轉作用，能很好地說明問題）。

2）從帶電粒子的偏轉實驗現象中可得出電場對帶電粒子的作用以及與作用程度大小的因素（不要求寫具體的物理過程分析）。

3）分析陰極射線有組成特性（計算機模擬顯示），得出帶電粒子發生偏轉的原因；分析磁場的基本特征（計算機模擬顯示），得出磁場的本質特性。

4）設疑：磁場為什么會對帶電粒子有力的作用？其作用的本質是什么？

5）讓學生做顯示運動電荷在磁場中運動情況的實驗（變動教材中實驗的前后順序。因學生得到實驗結果的操作很簡單，很容易成功，且現象與前一個實驗基本一樣），指出實驗要觀察的要點、要分析的本質、產生這種現象的根源。

6）分析實驗現象，得出教材上的3個結論。寫出電荷電場力與磁場力相等的方程式。

7）學生討論、歸納，得出結論。

在教學過程中，教師的作用是啟發、引導、點撥，必須突出學生的主體作用。采用探索性實驗教學，能充分利用學生的好奇心理和參與意識，強調學生的主體作用，激發學生的求知欲望。通過學生動手做實驗、觀察不同的實驗現象、開動腦筋思考、分析實驗結果、與其他同學交流等，促使學生各方面的素質得到鍛煉和提高，為研究性學習、探索性實驗教學改革打下堅實的實踐基礎。

積極應用CAI組織實驗教學

把計算機多媒體輔助教學（CAI）等先進教學手段應用于實驗教學過程中，也是優化實驗教學的一條重要途徑。在高職物理實驗教學過程中，促使學生知識內化，培養學生的自組織能力，是一個重要環節。采用現代教學手段，把微觀問題宏觀化，抽象問題具體化，變被動為主動，變生硬的課堂聽講為動手實際操作，大大增強教學的直觀性，能有效地幫助學生分析實驗現象，理解物質運動變化的本質原因，把感性認識上升到理性認識，達到實驗教學的優化。例如：在《帶電粒子在電場和磁場中的運動》的教學中，把帶電粒子在磁場中的運動、電子偶、螺旋運動、磁聚焦的原理應用計算機模擬顯示出來，教學效果會很好。

對于實驗時間太長、安全隱患大、設備昂貴等不可能讓學生做的實驗，采用現代教學手段進行組織教學，能帶動學生的思考與創新，特別是對學生科學研究思維的形成、良好的個性意志品質培養、人與自然的和諧都具有良好的作用。例如：在電磁學的教學中，除了讓學生做好畢奧－薩伐爾定律和帶電粒子在磁場中偏轉實驗外，還可以播放電子比荷（е/m）的測定、質譜儀、回旋加速器、霍耳效應等高科技實驗原理和實驗設備以及實驗結論、應用的錄像。當學生接觸到這些高科技實驗時，會感到科學的東西并不是多么奇妙，對它的研究都得需要人們付出艱辛的代價，在感到驚奇之余，會倍感學習的重要性，倍感學習方法的重要，也會被科學家的奉獻精神所感動。這些實驗錄像會給學生留下深刻的印象，甚至會影響到學生的一生。

高職物理實驗復習課的教學，重點在于幫助學生重現實驗知識，把學生的思維升華到更高層次，特別是創造性思維和研究性策略是教學的重點。采用現代教學手段，能大大增加教學密度，培養學生應用實驗知識解決實際問題的能力，培養學生的創造性思維，為實際操作水平的提高打下堅實的基礎。例如：實驗復習課《力學實驗》的教學，首先把力學各實驗儀器及裝置做成影片，再把它們的功能分別加以介紹。課堂上，把它們打亂順序放影出來，并提出實驗設計題目，讓學生邊看圖邊思考。然后，讓學生借助放映片段把這些裝置按實驗儀器需求設計出針對性實驗裝置，開展課堂討論活動。學生熱情高漲，積極參與討論，在大量的思維交流過程中互相啟迪，很好地培養了創造性思維，提高設計實驗的能力，奠定探索性實驗深化改革的基礎，為未來的實驗教學打下基礎。

計算機多媒體輔助教學（CAI）等先進教學手段，在優化課堂教學，實施高職綜合素質教育中起著不可估量的作用。但事物都是一分為二的，計算機多媒體輔助教學（CAI）等先進教學手段也有其不足，它不可能代替學生實驗。在實驗教學中，學生實驗是根本，現代教學手段是輔助。學生的實驗技能只有在實驗過程中才能得到真正的提高。

高職教育的最大特點是操作實踐能力的培養。發展學生的思維，創新學生思維，拓展學生思維是高職教學優化永恒的主題。

（作者單位：山東濰坊科技職業學院）