中美中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較
一、美國(guó)中學(xué)物理教師對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視問題
筆者之一曾在美國(guó)考察訪問過八所中學(xué)，給筆者留下深刻印象的是：美國(guó)中學(xué)物理教師普遍很重視實(shí)驗(yàn)。他們一般都有自己的專用教室，各班學(xué)生輪流來上課。教室里四周靠墻的桌子上，常常擺了一圈演示實(shí)驗(yàn)儀器。教室旁邊還有一間準(zhǔn)備室，準(zhǔn)備室里也放滿了教師的各種教具與實(shí)驗(yàn)器材。這些演示教具和實(shí)驗(yàn)器材大多是教師自己設(shè)計(jì)制作的。許多自制的實(shí)驗(yàn)器材構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果良好。例如，ＲＯＹＡＬ中學(xué)的貝克爾先生設(shè)計(jì)的將沉重的長(zhǎng)方木從中點(diǎn)水平支起來，用塑料的高爾夫桿套經(jīng)毛皮摩擦后吸引長(zhǎng)方木一端使之水平旋轉(zhuǎn)的靜電實(shí)驗(yàn)；磁鐵在豎直的銅管中緩緩下落的渦流阻尼實(shí)驗(yàn)，塑料瓶中裝有界限明顯的兩色液體的模仿龍卷風(fēng)的實(shí)驗(yàn)；數(shù)字顯示不同物體的溫度的實(shí)驗(yàn)等；ＶＡＮＮＵＹＳ中學(xué)的羅伯特先生用蘋果和南瓜在教學(xué)樓頂上做的自由落體實(shí)驗(yàn)；自制木頭飛機(jī)在鐵絲上滑行投彈的平拋實(shí)驗(yàn)及“射擊猴子”實(shí)驗(yàn)；ＳＡＮＦＥＲＮＡＮＤＯ中學(xué)的克朗代爾博士的水流反沖實(shí)驗(yàn)，用玩具槍在不同角度做的斜拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)器材大部分是他們自己掏腰包購(gòu)買材料，不惜時(shí)間精力制作起來的，表現(xiàn)了美國(guó)中學(xué)物理教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視和敬業(yè)精神。他們通常一天５節(jié)課，另一節(jié)用于備課和批改作業(yè)等，天天如此，還有的周課時(shí)達(dá)到３０多節(jié)的。即便如此，他們也是想方設(shè)法設(shè)計(jì)各種教具及實(shí)驗(yàn)器材以改進(jìn)教學(xué)。
值得一提的是“射擊猴子”問題，這在中國(guó)的中學(xué)物理課本上也有：樹上吊著一只猴子，有一管獵槍的槍口直接對(duì)準(zhǔn)猴子，獵槍開火的一瞬間，猴子從樹上掉下，問槍彈能否擊中猴子。我國(guó)的有關(guān)報(bào)刊曾專門對(duì)此問題進(jìn)行過討論，稿件幾乎全是從理論和計(jì)算方面來證明或是討論的。而在美國(guó)，筆者先后四次看到不同的美國(guó)教師用實(shí)驗(yàn)回答這個(gè)問題。最精密的實(shí)驗(yàn)是加州洛杉磯大學(xué)（ＵＣＬＡ）的霍夫曼博士設(shè)計(jì)的用激光瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)距離射擊，在猴子快要落地時(shí)命中的演示實(shí)驗(yàn)。最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)是上面提到的羅伯特先生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)：他用一根３米長(zhǎng)的塑料管做為獵槍，用木頭削制子彈，猴子用電磁鐵吊在空中，電磁鐵開關(guān)用一導(dǎo)線連至塑料管口。他從管子另一頭瞄準(zhǔn)猴子，用嘴使勁一吹，子彈飛出管口，斷開電源，猴子落下，飛出的子彈恰好擊中下落的猴子。如此簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，就能得到良好效果。這一“射猴”例子生動(dòng)地說明了美國(guó)中學(xué)物理教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度。
美國(guó)教師認(rèn)識(shí)到，實(shí)驗(yàn)教學(xué)比起直接講述來，確實(shí)要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力，而且在得到結(jié)論方面常常反不如直接講述來的簡(jiǎn)潔而明確。但物理科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，學(xué)生從物理實(shí)驗(yàn)中所獲得的感性認(rèn)識(shí)，探索能力和動(dòng)手技巧等，不是直接講述所能給予的，而且物理實(shí)驗(yàn)在增加物理教學(xué)的趣味性方面，也有它不可替代的作用。所以，雖然在美國(guó)中學(xué)物理教材中一般并沒有列舉需要作什么樣的物理實(shí)驗(yàn)，教學(xué)大綱上也沒有規(guī)定這部分內(nèi)容［１］，但美國(guó)中學(xué)物理教師普遍很重視實(shí)驗(yàn)，這已成為一種風(fēng)氣和共識(shí)。
二、關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性及多樣性
在我國(guó)比較正規(guī)的中學(xué)中，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性及實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)越，顯然是大部分美國(guó)中學(xué)所不及的。筆者曾看過他們的一份實(shí)驗(yàn)講義，上面列舉了七，八個(gè)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容涉及力學(xué)，電磁學(xué)，聲學(xué)，熱學(xué)等多項(xiàng)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性及與教學(xué)內(nèi)容的緊密配合方面，顯然不如我們的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。曾到中國(guó)中學(xué)訪問過的美國(guó)教師對(duì)中國(guó)中學(xué)中實(shí)驗(yàn)設(shè)備的齊全、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的充足感到十分羨慕。他們說：“中國(guó)的中學(xué)是很富裕的�！彼悦绹�(guó)學(xué)生
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