中外物理实验教学比较研究

自上个世纪以来，影响世界的四次学习和教学理论变革都肇始于西方国家，美国、英国、德国等国也藉此奠定了其教育发达国家的地位．对西方国家中学物理实验教学观念与行为策略的研究，可以提供我国物理教学以有益启发．
　　众所周知，物理学由实验和理论两部分组成．其中，物理学实验是人类认识世界的一种重要手段，是进行科学研究的基础．
　　这一点在基础教育中表现的尤为明显．本文将围绕西方物理实验教学的基本理念及具体行为策略两方面展开论述．
　　1 西方国家物理实验教学理念
　　当前，美国在新课程标准推动下的教学创新运动中，指出学校要反复强调体验性的学习；其课堂教学实践也证明，学生学习任何学科都是“从做中学”学得最好，而不是听别人如何说[1]．建构主义者认为，知识是个人在与经验世界的对话中建构的．从做中学，可以形成个体主观性的个人知识，在教师的指导下，通过遵循科学研究传统的历史，完成“个体知识”向相对真理性的“客观知识”的转变．美国创新教学研究同时指出，对于科学科而言，这意味着做实验和实地调查自然环境和污染问题等等[1]．由此可见，实验教学在美国具有突出的地位．在美国中学物理教学中，只要教师能够用实验说明的一般就不用语言说明，这样就增加了实验的数量；同时，教师鼓励学生根据自己的兴趣和知识基础来设计实验，自由的研究、提问，采集和分析数据，验证假设和写实验报告；最后，美国理科教师在传授知识之前，鼓励学生观察思考和实验，这样一节课中往往先做实验，有时甚至大部分时间在做实验[2]．
　　而在英国，科学学属于三门核心课程之一，因而科学教学备受重视，在科学教学中以“科学探究”为其首要特色．在英国国家课程中，学生探究的过程大致是：确定研究课题——拟定初步计划——查找文献资料——修改研究课题——制定研究方案——选择实验设备——观察实验现象——读取实验数据——分析实验结果——写出实验报告——反思研究过程[3]．在这一探究过程中，以实验设计、操作、数据记录、分析为核心，通过实验加深学生对科学知识的理解，经历科学发现的过程，在潜移默化中建立学生科学认识论和方法论的“认知结构”，以培养学生的科学素养．
　　德国教师也历来重视物理实验，德国物理学界流传着这样一种说法：“没有演示实验的一堂课是不可想象的”．一般每堂课要做2到3个演示实验[4]．
　　2 西方国家物理实验教学行为策略研究
　　欧洲文艺复兴以前，物理学没有能够奠定其科学的地位，这与其思辨而非实证的传统有关．出于对经院哲学的憎恶，达·芬奇指出：“科学如果不是从实验中产生，并以一种清晰的实验结束，便是毫无用处的，充满谬误的”[5]．
　　此后，伴随着实验在科学研究中的巨大成功，l9世纪30年代，甚至诞生了视观察和实验为唯一可靠知识来源的实证主义哲学，虽然这一哲学在20世纪下半叶逐渐为人们所抛弃，但物理学，特别是经典物理学以实验为基础，其理论必须能够经受住实验的检验这一物理科学理论的本质特征始终没有改变．作为物理科学发祥地的西方国家因此在实验教学上极具其历史传统特色．
　　与我国相比，主要表现在三个方面．
　　2．1立足于生活和社会，取材于简单物品
　　物理学原本就是一种以数学为工具，对经验世界加以建模的方式，因而来源于生活，服务于社会．
　　经典物理学实验大多不需要现成仪器，可直接从日常生活用品中取材．如美国中学提倡用低成本的、随手可得的东西做物理实验，一支笔、一张纸、一枚硬币、一个可乐瓶、一个鸡蛋………经过教师匠心独运的设计，就可以用来做各种实验．
　　如同美国一样，英国也极为重视科学探究活动，但在科学活动设计中，所有活动对器材的依赖程度都不高，大部分只需要一些可以直接从日常生活及周围环境中取来的东西[3]．
　　又如在德国中学物理课堂中，为了说明大气压的存在，教师以一个空的和另一个注入少量水的易拉罐，同样加热，使水沸腾，随后分别把两个易拉罐浸入水中，前者毫无动静，而贮水的一个顷刻间变成一个干瘪的罐[4]．
　　这样的物理演示实验在潜移默化中培养了学生的动手能力，使他们知道物理学和生活、社会密不可分，使用最简单的东西就可以探索自然的奥秘，而不是必须使用精密的仪器，在专门的教室中才能进行物理学的研究．
　　反观我国物理课堂演示实验，教师使用自制仪器的为数寥寥，大多数教师直接使用仪器站配发给学校实验室的仪器，完成教材中规定的实验即可，不再为说明物质世界的规律而自主开发实验和实验器材，其中一条充分的理由就是物理教师教学工作备课量大，没有额外的精力和时间．事实上，一位中学物理教师

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