一、背景说明
新一轮的课程改革,中学课程从过去的“教学大纲”转向现在“课程标准”,它对课程目标、课程基本理念、科学内容、课程实施和课程评价等,都提出了全新的理念,没有课程资源的广泛支持,再美好的课程改革设想也很难变成实际教育成果,因为课程资源的丰富性和适切性程度决定着课程目标的实现范围和实现水平。中学物理课程标准中的很多教学内容要求通过科学探究活动来学习,而科学探究活动的实施离不开必要的科学仪器,因此实验室的资源是物理课程资源中最重要条件性的资源,是落实中学物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径。这也对物理实验室课程资源的开发和利用提出了新的要求,如何因地制宜地开发和利用物理实验室课程资源,已成为课程改革实施的一个当务之急的重要问题。
二、现状分析
目前,许多学校对实验教学都十分重视,花费许多资金建立起现代化的物理实验室,计算机、多媒体技术和网络设备等现代教育技术设备也进入了实验室,建设发展速度很快,但从观念到应用还普遍比较盲目,实验室仍多以 “仓库式的管理、简单化的服务、粗放式的实验”为主。物理实验室课程资源的开发与利用存在以下不足:
1、没有从课程资源角度看待、利用、开发物理实验室。实验室里仪器、模型等摆放有序,但大多数放在橱柜里缺少生机,学生只能看、不能动,与“实验”室有点名不符实。实验室使用率也不高,学生在实验室内活动的时间少,探究学习机会更少。
2、学校现有物理仪器是按照教育部颁发的《中学理科教学仪器配备目录》配备的,满足不了新课程背景下数量繁多、形式多变、探究性的物理实验教学的要求。
3、在物理实验室的建设管理上没有充分利用现代信息技术手段,管理水平低下,影响了物理实验室作为重要的课程资源在物理教学中地位。
4、忽视了对物理实验室软资源的开发建设,物理实验室可利用的资源不仅仅是仪器、设备等硬资源,还包括多媒体技术、计算机技术、网络信息技术等先进教学技术提供的多媒体资料、计算机课件、网络资源等。
三、基本原则
1、创新性原则
实验室应该成为教师教学创新的“工作室”教学是科学也是艺术,其魅力在于教学手段和教学方法的创新。实验及实验教学的创新是物理教学创新的核心。在学生刚接触物理学习时,教师就要从培养学生的科学素养着眼,从发展学生的创造性思维能力着手,从指导学生学会学习着力,以“探究性学习”为核心,用任务驱动或行为引导的方式来组织学生“做中学”,积极地构建跨学科、跨知识领域的综合学习模式。这就要求教师从身边的“坛坛罐罐”中找出其蕴涵的物理知识,根据教学需要,认真加工,精心设计,在“拼拼凑凑”中优化实验,改革教学方式和方法。
2、开放性原则
教学实践活动具有开放性,学习的时空得到全面的拓展,教学内容也不再机械式地按部就班。开放性原则是指在课程资源的开发与利用过程中,要以开放的心态对待人类创造的一切文明成果,以开放的目光审视周围的一切事物,不局限于教材、课堂和学校,要尽可能开发与利用有利于教育教学活动的一切可能的课程资源。 在实验教学过程中教师如何拓展学生视野,启发学生思维?如何向学生提供经验,帮助学生进行正确的判断?如何帮助学生整理思路,分析实验方案的可行性和实验结论的可靠性?如何提醒学生在实验中应注意的问题,纠正不规范的实验操作,预防事故的发生?如何为学生提供必要学习资源?如何组织学生及时评价自己的学习?等等。要解决这一系列问题,只有让学生的物理学习回归到他们自己的生活环境中去,在“坛坛罐罐”中体验物理过程,在“拼拼凑凑”中积累学习经验。我们物理教师如何从容不迫地应对教学活动中的新要求、新挑战?唯一的出路是教育创新。所以,物理实验室成为教师教学创新的“工作室”既是时代的要求,也是物理教师专业发展的要求。
3、个性原则
在物理教学中要渗透人文教育,强调科学的育人功能,关注学生的人性发展,强调人与自然、社会和谐发展的现代意识。物理实验室不同于普通教室,是物理教学的专用场所,因此实验室是物理学科文化建设的一个主阵地。 课程资源的开发与利用应从实际出发,发挥地域优势,强化学校特色,区分学科特性,展示教师风格,扬长避短,突出个性。课程资源的开发与利用本身就是一项极具创造性的实践活动,没有个性,也就失去了创造性,这是课程资源开发与利用需要特别加以注意的问题。
4、针对性原则
课程资源的开发与利用必须在明确课程目标的前提下,认真分析与课程目标相关的各种各类课程资源,认识和掌握其各自的性质和特点。课程资源的开发与利用要针对本地、本校的实际,发挥地域优势,突出学校特色;要针对学生的情况,满足学生的兴趣爱好和发展需求;要针对教师,考虑教师群体的情况,与教师教育教学水平。
四、基本途径
中深入随着基础教育课程改革和新课程标准的实施,以创新教育为核心的素质教育正在各学科教学展开。作为教学实践重要基地和学生素质教学重要课堂的实验室,在新课改背景下充分发挥作用,是值得认真思考的重要课题。 传统的实验教学依附于理论教学,是理论教学的补充、验证和延伸,除了安排教材规定的实验项目外,很少扩展实验项目。同时由于实验器材、实验时间或其他条件的限制,往往把学生分成若干实验小组,一人动手操作实验,其他同学从旁协助或看着实验,而轮不到动手的机会。更多的是老师严格按照教学大纲和教学计划的内容布置实验,讲解实验内容、原理和步骤,学生按照老师事先安排好的实验步骤和要求按部就班地操作、观察、书写实验报告。为改变这种传统的实验教学,我们应充分发挥实验室的角色,充分利用现有仪器设备,建开放实验室。
1、充分利用现有仪器设备,建开放实验室
在新课程的教材中介绍了许多小实验,这就需要学生课后自己动手去探索、去总结;学生对教师的演示实验感兴趣想做一下;或者他们自己制定了研究的课题,需要我们帮忙解决器材问题,这些都需要开放实验室给学生提供必要的场所和帮助。我们实验室在每天的下午的16:15—16:55对学生开放。我们在了解学生实验的原理、方法后,为其提供实验的器材,并在适当时给予必要的辅导。例如:高一学生要进行课题研究“蚂蚁爬行的平均速度”,由于蚂蚁在爬行过程中时快时慢、爬爬停停,爬行线路也很复杂,看似毫无规律,可通过测定平均速度来粗略描述它爬行的快慢。学生们做这个实验兴趣很高,他们捉来了好几只蚂蚁,我根据他们的需要提供了秒表、尺、铁架台、酒精灯、金属杆。做实验时,一开始蚂蚁不按直线四处乱爬,我和学生们一起设法用两把直尺为蚂蚁设了一条走道,规定了它们的行进路线,比较方便的测出了蚂蚁爬行的s和t。在做到“热锅上的蚂蚁”实验时,要在一端加热的金属杆上,研究蚂蚁逃生的平均速度,起先我为学生提供了一根可拆卸螺丝刀上的金属杆,实验时发现由于这根金属杆的横截面太小,蚂蚁上去就会摔下来,后我建议学生改用钢皮尺,实验取得了预想的效果。学生在实验过程中获取知识,提高自己,创新能力在不断的实践活动中得到提高。
2、充分利用身边细小物品,建家庭实验室
过去的实验室阵地,主要局限于校内,但是现有实验室的课程资源,也已满足不了新课程背景下数量繁多、形式多变、探究性的物理实验教学的要求,有的探究性实验和调查必须到校外尤其是家庭才能完成。因此,要求学生各自进行家庭实验是实施新课标的需要。学生可以把自己的书房或卧室作为实验室,把书桌作为实验桌,把自己收集的细小物品简单制作成实验仪器或从学校实验室零时借用仪器,这样就可以进行一些家庭实验。例如:利用扁的葡萄酒瓶可以自制成弹性形变实验器;利用可乐瓶、打气筒、气门芯等做水火箭实验;利用溜溜球做向心力实验;利用玩具激光发射器、大头针做泊松亮斑实验等。家庭实验室是物理实验室阵地的延伸,学生制作的各式各样的实验器材不但可以丰富了实验室的课程资源,而且培养了学生的创新意识,全面提高了学生的科学素养。
3、充分利用闲置报废仪器,建探究实验室
我们学校由于建校历史长,有大量报废仪器(有些因使用年限到而报废)和一些因课程改革而闲置的仪器,而这些淘汰下来的仪器,弃之可惜,用之无处,又占用仪器室。这些仪器存在一个突出的特点是使用功能已经变化尽可以“开膛剖肚”,展示其内部结构,给学生以感性上的认识,我们用挑选部分仪器建立探究实验室。例如:将报废的显微镜剖开,了解其光学结构;将七十年代的电子管示波器拆开,观察示波器的内部结构,了解其工作原理;让学生拆卸报废的各类电表、表头,更清楚的了解电表及表头的工作原理等。学生对整个过程充满新鲜感,单调的物理实验变得具有趣味性,学生的实践动手能力和创新思维能力得到明显提高。
4、充分利用现代化技术,建网络实验室
我们在传统物理实验室的基础上,利用先进的计算机技术、网络通信技术、多媒体技术等相关的信息,加工处理传播技术,将现实物理实验室中的各种实验资源进行处理建立网络实验室。物理网络实验室是集网上实验管理、实验室教务管理、实验室仪器设备管理、实验室资料管理、实验室开放管理为一体的实验室管理系统。网络实验室具有以下优点:
a、网络实验室改变了传统实验室繁杂的管理方法,引进了现代化的管理手段,使实验室达到了自动化运行,信息化管理和无纸化办公的目的,对实验室提高工作效率,降低运行成本起到了至关重要的作用。
b、网络实验室建成物理实验课件和积件库、安装了仿真物理实验室,与现代远程物理实验网站物理园等链接,使实验教学内容得到了扩充,以前无法涉及的实验领域也能涉及,但不必用大量的资金去添置实际设备,给实验教学本身以更大的自由度。
c、网络实验室上发布实验指导材料,如实验录像、挂图、文字材料等,使学生在做实验之前就对实验设备和内容有深刻的了解,从而提高实验教学效果和减少不必要的仪器设备损失;发布仪器设备的信息、实现网上实验预约,使学生了解实验室现有仪器设备,学生可以方便的提交探究实验方案,给予学生更大的学习空间,激发他们的想象力、创造力,同时也为教师的实验教学带来方便。
当然,物理实验室课程资源的开发与利用绝不仅限于上述这四大方面。作为一项崭新的实践活动,我们必须不断学习、交流、实践,创造性地开发多种课程资源渠道。