一、實驗教學的概念1、國外在使用德國德語的國家,實驗教學是“”;在使用德國德語的國家,實驗教學被稱為“”。V.N.等人覺得中學實驗這一術語是指在中學環境中,中學生接觸具體物體或二手的數據(例如天文相片和虛擬實驗等),來觀察和理解物質世界的經歷()。這種活動既包括中學生個人的實驗、小組或班級的演示實驗,也包括持續數周的探究或項目研究(),以及在校外進行的相關活動。在韋氏大辭典中,的詞組是為了闡明未知事物所進行的活動或過程;的詞組是進行科學實驗或研究的地方或建筑物;的詞組是使事情顯得顯著、易懂的活動、過程或手段。2、國內俄羅斯人、耶穌會士利瑪竇(,1552-1610)于明朝(1582年)來華,借此為標志,我國的西學東漸活動開始,西方的科學技術知識開始傳入中國,我國也步入近代科學的萌芽階段。
在西學東漸的大背景下,大量的科學專著被帶到中國,并通過口授或則翻譯為國人了解。在這一過程中,科學術語也急劇翻譯過來。在我國數學學發展初期,對其影響最深的是由江南制造局翻譯的《物理學》。這本書是法國的化學學家飯盛挺造編繪,騰田豐八和王季烈翻譯的。這是中國第一部全面系統的數學學書籍,我國的“物理學”這一術語也是在這本書中開始被使用的。在這本書中,被譯為“試驗”。在倒幕運動推進下,1862年清政府籌建了京師同文館,1866年同文館增設天算館,1888年增設格致館,此后數學學在各級各種中學開始開課講授。在解放前,我國科學教學方式受到日本杜威的影響,陶行知的思想具有代表性。在此期間,自制簡單儀器的思想也已出現(解放后,這一思想由朱正元等推廣)。查找中國刊物全文數據庫和20世紀我國中中學數學學科課程標準和教學大剛發覺物理實驗研究方法,在解放前演示實驗被稱為“表演實驗”或“示教實驗”,直至解放后1956年,“演示實驗”這一術語才出現在學校數學教學大綱中,與此同時,其它的尊稱也驟然消失。雷樹人最早使用演示實驗這一術語。教學實驗術語的變化誘因可能是在解放后,教育界全面學習蘇俄,“演示實驗”可能是由日語翻譯而至的。
在解放后對我國數學教育界影響較大的是前南斯拉夫的茲那敏斯基,他的專著《中學化學教學法》對我國教學論教材的結構影響深遠。與此同時,在前南斯拉夫教育思想的影響下,課外實驗這些實驗類型也在教學中出現。3、實驗教學的概念數學實驗是有目的、有計劃地運用儀器、設備,在人為控制條件下,使化學現象反復重現,進而進行認真觀測,獲取大量資料的一種科學研究方式。化學實驗的主要特征有二:一是可控性,二是可重復性。在數學教學中做的化學實驗是數學教學實驗,新課程重視科學探究,實質上是講求真正彰顯數學學研究過程和技巧的化學實驗。化學實驗教學在新課程施行中占有重要地位。二、實驗教學的現況1、國內實驗教學現況—“行動上的巨人,思想上的矮子”(1)博士論文情況羅星凱的《實驗室情境下中學生學習的研究—一個建構主義的視角》;李春密的《高中生化學實驗操作能力的發展研究》;朱敏的《虛擬實驗與教學應用研究》;傅騫的《實驗技能測評手動化理論與應用研究》;張偉的《“非常規”物理實驗教學理論與實證研究》;王鑫的《多普勒效應綜合開放實驗室教學系統的建構》。(2)《課程?教材?教法》綜述《課程?教材?教法》創刊于1981年,已有29年的歷史,它是基礎教育各門學科理論研究的前沿陣地。
2008年4月26日,借助南京師范學院圖書館注冊號查詢中國刊物全文數據庫。在刊名中輸入“課程教材教法”,之后在篇名中輸入“實驗”進行二次查詢,共有312篇文章。其中有關實驗教學的文章共66篇,而篇名中包含有“演示實驗”的只有一篇物理實驗研究方法,即2007年葉歆和李春密的《主體性化學探究演示實驗教學策略的建構》。對這66篇文章按學科進行統計,其結果為化學31篇、化學23篇、生物5篇、數學2篇、心理2篇、小學自然2篇、地《課程?教材?教法》中與實驗有關文章的分類統計表分類內容總量新型實驗研究探求性實驗(84、88、99、00、01)、邊學邊實驗(92、97)、對比實驗(97)、“非常規”物理實驗(07)、差異性實驗(08)10教材、大綱研究中學物理教材(81)、中師數學(88)、初中數學(96)、高中數學大綱(97)、高中數學教材(98)、初中生物(99)、中學物理(06)、實驗物理(07)實驗資源的開發和借助自制教具(86)、電腦模擬(94)、教育技術(99)、微型實驗(07)、生物實驗資源(07)實驗功能創新思維能力(87)、思維訓練(90)、實驗能力(94)、能力(94)、實驗教學目標(96)、科學素養(99)、能力(99)、創新能力(01)、化學實驗思維能力(04)、設計實驗能力(07)10實驗教學教學(83、85、85、96)、設計(85)、實驗練習課和備考課(86)、分組實驗(86)、地理實驗(87)、生物實驗(87)、思維定勢(88)、生物實驗(90)、調研(91)、實驗教學規范(93)、自然(94)、心理學(95、95)、實驗變式(98)、數學實驗(03、07)19教學方式實驗引導探求(89)實驗探究(95)、主體性化學探究演示實驗策略(07)實驗教學療效及其評價心態(00)、實驗與探究能力評價(07)、教師培養高師實驗教學(84)、高師教法實驗(87)、高師物理實驗教學研究(06)實驗室的建設和管理建設(83)、建設(83)、2、國外實驗教學研究的現況《》中有關實驗文章的統計剖析韓國的《科學教育》雜志復刊于1916年,是最早專門研究科學教育的刊物,對該刊物文章的研究能窺探美國實驗教學研究的歷史和現況。
對《科學教育》()刊物從1930年到現今的論文進行檢索(在上海師范學院圖書館電子資源庫中,沒有1930年前的數據)。在題名中輸入“”,共有46篇文章;輸入“”,共有195篇文章。三者隨年代的變化情況見右圖,其中系列1為題目富含“”的論文,系列2為“”的論文。演示實驗研究和實驗室教學研究數目統計表年代三十四十五十六十七十八十九十世紀初總計演示實驗實驗室953、我國實驗教學研究的優點和存在的不足在實踐中探求出多種實驗類型對實驗教學功能進行了詳實的研究研究內容從寬泛到具體文章類型從經驗總結到理論研究實驗教學策略缺少細致的研究忽略對中學生學習、教學療效的研究班主任專業化發展研究不足中外實驗研究交流缺少第三實驗研究的基本方式一、實驗研究的基本技巧1、明確實驗的目的、內容和要求;2、認真研究實驗原理;3、確定實驗關鍵;4、對實驗裝置、器材和實驗條件提出要求并進行選擇5、明確操作要點和注意事項。二、實驗原理的科學性和可行性1、原理的正確性(1)、不能弄虛做假,制作假象,誤導中學生。
但可采取一定的必要的技術手段。(2)、原理無錯誤,但容許有偏差。2、原理的準確性原理與教學中須要說明的問題要一致。3、原理的可行性1)、設計的實驗方案從原理上講并沒有錯誤,但在施行過程中遭到裝置、器材、實驗條件等限制,而未能施行。2)、有些實驗似乎在科學性上并沒有錯誤,但其主要的實驗原理中學生不易理解,或還未學到。(3)、原理無誤,中學生也易理解,但運用教學中,把她們放到一起才會出現邏輯錯誤。第四實驗技巧和實驗方案1、實驗歸納法這是一種由某些到通常的認識方式。其特性是,實驗在前,推論在后,實驗就是探求規律的主要手段。這些實驗人們常稱為探求性實驗。2、實驗驗證法這是一種推理、判斷在前,實驗驗證在后的研究方式(即演繹法)。實驗驗證法是與想像、推理、判斷等思維方式緊密結合上去的方式,是人們的認識能力充分發展的表現。3、理想實驗的方式理想實驗是人們腦子中想像的實驗,是一種思維活動,是在已有實踐的基礎上,經過推測、判斷得出理想條件下的化學規律的方式。用相同的實驗方式解決不同實驗中相同的問題(四)實驗技巧和實驗方案的選擇原則儀器裝置簡單明了,便于搭配和制做。
現象清晰,療效顯著,便于操作,安全可靠,重復性好。緊密結合課堂教學。中學生容易接受。剖析和把握儀器的結構、原理和性能1、分析儀器的結構和把握儀器的工作原理2、了解儀器的技術參數和通常用途3、了解儀器的調整方式和與剖析其作用和原4、分析儀器的結構原理與改進和自制儀器(1)、改進方案要有理有據。(2)、改進方案必須著力可行。剖析和了解材料的特點和用途1、了解材料的特點和作用及合理應用2、擴大材料的應用范圍實驗裝置和實驗器材的選擇1、實驗器材的選擇(1)、器材的特點,如機械硬度、尺寸大小、物理和物理等性能參數。(2)、加工便捷、經久耐用。2、實驗儀器的選擇(1)、儀器盡可能簡單、明了、直觀。(2)、合理選擇儀器的精度。(3)、所選儀器要保證滿足實驗條件。第六實驗條件的選擇和實驗操作(一)實驗條件的選擇1、根據實驗原理選擇實驗條件。2、根據儀器技術指標(參數)選擇實驗條件。3、根據偏差理論選擇實驗條件。4、根據理論圖線選擇實驗條件。實驗操作1、操作根據。2、操作的具體要求。第七、計算機在學校化學實驗教學中的應用(一)、用計算機處理數據(二)、計算機模擬化學實驗1.課堂演示,加強中學生的直觀覺得2.構建數學模型3.詮釋宏觀或微觀世界4.顯示實驗的中間過程5.取代危險性較大的實驗演示(三)用計算機采集處理數據1、工作原理傳感模擬量線性放大電路A/D轉換器模擬通道數字量A/D轉換器I/O通道取樣原理圖2、斷電自感的取樣實例4、用力傳感研究瞬時力的問題實驗一、測量最大靜磨擦力和最大靜磨擦系數實驗二、沖量實驗第八新課程理念下的化學教學評價“評價”原意為評論貨物的價值,今亦泛稱評判人物或事物的價值(辭海,第1111頁)。教學評價就是按照教學目標,通過多種方法系統地收集各類信息,對教學療效做出價值判定,并對教學進行必要調整和為教育決策提供根據的過程。