初中物理實驗教學與自制教具研究綜述

(1.北京市第三十五中學 高中部，北京 100032;2.首都師范大學 基礎教育發展研究院，北京 100048)

實驗是物理學的重要組成部分，在初高中物理教學中有著特殊的地位和作用.我們聚焦于中外初中物理實驗教學的理論和實踐研究，進行了系統的綜述.經學術期刊網檢索查詢，我們共查閱了2001—2011年“課改十年”中發表的逾610篇文獻.在仔細研讀的基礎上，我們梳理了如下相關主題.

1 我國初中物理實驗實施現狀研究

涉及物理實驗實施現狀的論文的關注點主要包括：在物理實驗教學中培養學生創新和動手能力、滲透STS教育，提高實驗教學的有效性等.

徐鳳先指出：有相當數量的學校，由于長期受應試教育思想的影響和現實條件的制約，物理實驗處于“講起來重要，做起來次要，考起來少要”的狀態，導致實驗教學成為中學物理教學的薄弱環節.采用“以講代做，演示代分組”的教學方式大有人在，實驗室和儀器設備使用率低下，造成教育資源嚴重浪費.亦有論者則指出：教學現狀中學生實驗開出率較低；探究實驗開出率較高，但教學效果欠佳；實驗儀器較為欠佳，自制儀器少.

由上可見，實驗課程的實施是由實驗設備條件與教師的教學態度共同決定的，只有好的設備而不進行充分利用也可能造成課程開展的不順利.而我國初中物理實驗教學實施的情況和主要制約因素又是怎么樣的呢？這亦須需實地的調查訪談來搜集相關資料，完成課程實施現狀的具體調研.

總體而言，不同地域的城鎮與農村的初中物理實驗條件存在不小的差異，總體來講城鎮的實驗設備水平優于農村學校，但與新課標的要求相比較還有一定差距.這必然是影響學生物理實驗技能提高的因素之一.然而，現在有關初中物理實驗條件的調研還不是很深入，是實驗設備跟上了新課標的水平而沒有達到物盡其用，還是條件欠缺，抑或是儀器設備的條件對學生的實驗能力影響并不大？這些問題都需要做出深入調研.

2 我國物理實驗教學中的“自制教具”研究

“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”是我國中學物理教學傳統的開創者之一朱正元先生的名言.中學物理自制教具也是我國老一輩物理教學研究與實踐者開創的物理實驗教學重要而優秀的傳統.文革前江蘇師院物理系的演示實驗和自制教具在全國很有影響，朱先生回憶說：“在文革前，我設計了一套用馬糞紙代替金屬，用塑料筷當絕緣體，將包香煙的鋁紙作導體，以泥巴作底座所做成的靜電儀器，其實驗效果不亞于正規儀器”，1966年暑期在北京舉行的世界四大洲物理討論會上受到了各國科學家的注意.一位智利科學家在用它成功地完成了十多個靜電實驗后，連聲贊揚中國科學家的創造精神.

對于自制教具，朱老師提出了明確的要求：“簡單、明了、尺寸大.”朱先生解釋說：“簡單能夠省工省料，符合勤儉原則；明了就是重點突出，一目了然；尺寸大是便于全班同學可見.”根據這樣的指導思想設計的自制教具深受有關部門和廣大師生的歡迎.

文革前老一輩的物理教學專家對于自制教具的制作都甚為重視.此后，越來越多的教育研究者開始研發自制教具，并將自己的成果通過書籍、刊物等系統地展現出來.尤其近幾年，教師自制教具技能的比賽也越來越正規.其中，受到多數物理教育界人士一致認可的專著有劉炳昇先生等主編的《中學物理實驗教學與自制教具》，該書從物理實驗與科學素質教育、物理實驗方法、開發物理實驗的教學功能、改進教學儀器和自制教具的創新方法及中學物理創新性實驗專題研究五個方面，將物理實驗的理論層面與制作教具的技術層面緊緊相扣，介紹了多種開發自制教具的方法.更值得一提出的是，劉先生等人還將多媒體技術融入了創新性實驗專題研究.

在物理新課程改革的背景下，內蒙古師范大學張偉提出了“非常規”物理實驗的概念，他從資源利用與開發的視角，將物理實驗分為兩大類：“非常規”物理實驗和常規物理實驗，并基于情景學習理論提出了生態化物理教學理念.劉炎松老師基于此著成了《物理實驗創新研究——“非常規”物理實驗設計制作能力培養》，該書詳細地介紹了“非常規”物理實驗方案與器具開發設計及制作技巧.

“非常規”物理實驗與自制教具關系密切.所以，自制教具是實施“非常規”物理實驗的重要基礎之一.自制教具一般指制作出有形的器具進行實驗，而“非常規”物理實驗則包括隨時用身體、四肢及徒手感知物理量及其變化或人體自身充當實驗器具來進行實驗.

在期刊數據庫資料中，也有不少論者對于自制教具有著自己獨特的見解，例如四川師范大學的王永剛碩士對于中學物理自制教具進行了研究，四川師范大學的徐斐研究了新課標下以自制教具促進物理探究實驗，天津師大的李明則研究了以自制教具促進物理探究實驗的發展，他們的研究均概括總結了自制教具的特點、內涵及開發現狀等.

3 國外中學物理實驗教學概況

實驗教學是伴隨著理科教學而誕生和發展的，至今已有200多年的歷史.相對來說，西方工業發達國家比較重視實驗教學.從上世紀60年代開始，西方各國為了提高科學教育的質量，紛紛進行實驗教學方面的改革.

在美國中學物理教學中，只要教師能夠用實驗說明的一般就不用語言說明.同時，理科教師在傳授知識之前，鼓勵學生觀察思考和實驗，一節課中往往先做實驗，有時甚至大部分時間在做實驗.并且美國中學提倡用低成本、隨手可得的器具做物理實驗.一支筆、一張紙、一枚硬幣、一個可樂瓶、一個雞蛋……經過教師匠心獨運的設計，就可以用來做各種實驗.

在英國，科學教學備受重視，在科學教學中以“科學探究”為其首要特色.如同美國一樣，他們也極為重視科學探究活動，但在科學活動設計中，所有活動對器材的依賴程度都不高，大部分只需要一些取自日常生活及周圍環境的物品.

在德國物理教學界流傳著這樣一種說法：“沒有演示實驗的一堂課是不可想象的”.一般每堂物理課要做2到3個演示實驗.

在日本有一個中學教師自愿組織起來的“山貓”學會，他們致力于開發隨手取材的實驗裝置，千方百計地激發學生的學習興趣和創造熱情，使教學充滿樂趣，從而成功地吸引了大批學生.

許多國外理科教育家都認同：實驗室在講授物理事實、原理、解題技巧等方面的作用不一定比課堂講授好，并要花費更多的時間與金錢，.但是他們期望用自己的設備作實驗，得到對科學更深刻、更持久的理解，從中體會實驗中的失敗和成功，體會體驗科學家探究的樂趣和沮喪.對于許多學生來說，要理解實驗和理論的相互關系，自己做實驗并討論自己所作的實驗是無可替代的.

由此可見，很多國家的科學教育非常重視實驗探究，在實驗課程的組織和設計上也都別具匠心，并且擁有很好的實驗條件.

相對于我國具有鮮明特色與傳統的“自制教具”，國際上通常把自制教具稱為“無花費”(Non-cost)或“廉價”(Low-cost)教具.這種稱呼只是指花費少，而不是指教具本身的使用價值.國外教育界的人士，非但不小看廉價教具，相反還非常推崇它.

美國的教師非常注重實驗教學，他們花很多功夫在物理實驗儀器的設計與制作上面.比如物理課本上“射擊猴子”一例，美國老師自己設計器具讓學生通過觀察得出結論，而我們的老師則多進行理論的推導.

不僅教師善于多動手自制教具，在國外的中學物理教學課堂上，教師還很重視學生自己動手自制儀器.例如英國Tom Decan著的中學物理教材中，他在講述胡克定律時，就要求學生用新的裸銅線自制彈簧秤.他要求每個學生用長為1米左右銅絲，在圓鉛筆上繞25～30圈后，每次用10克砝碼將彈簧拉長，做出記錄，以此來總結出胡克定律的基本思想.

4 總結與啟示

縱觀以上對中外初中物理實驗教學研究的梳理，雖然自制教具是我國物理實驗教學的優良傳統，然而我們了解到，現在一線教師由于缺少開發自制教具的經驗和指導等原因，對自制教具的開發關注度還有待提高，并且現在開發自制教具的一線教師的隊伍還不夠龐大.有鑒于此，我們希望初中物理實驗研究者可以為廣大一線教師提供更多可以借鑒的開發自制教具過程的經驗.

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