中学实验教学研究
一、实验教学的概念
1、国外
十九世纪初期，科学开始进入学校。从那时起，实验教学就在科学教材中占有重要的地位。在使用美国英语的国家，实验教学是“laboratory activities”；在使用英国英语的国家，实验教学被称为“practical activities”。在科学进入课堂的将近200年时间里，实验在科学教育中使用的很频繁，以至于人们感觉对这一术语没有必要进行定义。学校实验包涵着一系列丰富的内涵。V.N.Lunetta等人认为学校实验这一术语是指在学校环境中，学生接触具体物体或二手的数据（例如天文照片和虚拟实验等），来观察和理解物质世界的经历（The terms have meant experiences in school settings where students interact with materials to observe and understand the natural world）。这些活动既包括学生个人的实验、小组或班级的演示实验，也包括持续数周的探究或项目研究（project），以及在校外进行的相关活动。
在韦氏大词典中，experiment的词义是为了揭示未知事物所进行的活动或过程；laboratory的词义是进行科学实验或研究的地方或建筑物；demonstration的词义是使事情变得明显、易懂的活动、过程或手段。
2、国内
意大利人、耶稣会士利玛窦（Matteo Ricci,1552-1610）于明末（1582年）来华，以此为标志，我国的西学东渐活动开始，西方的科学技术知识开始传入中国，我国也进入近代科学的萌芽阶段。在西学东渐的大背景下，大量的科学著作被带到中国，并通过口授或者翻译为国人了解。在这一过程中，科学术语也随之翻译过来。在我国物理学发展早期，对其影响最深的是由江南制造局翻译的《物理学》。这本书是日本的物理学家饭盛挺造编著，腾田丰八和王季烈翻译的。这是中国第一部全面系统的物理学书籍，我国的“物理学”这一术语也是在这本书中开始被使用的。在这本书中，experiment被译为“试验”。
在洋务运动推动下，1862年清政府设立了京师同文馆，1866年同文馆增设天算馆，1888年增设格致馆，自此物理学在各级各类学校开始开课讲授。在解放前，我国科学教学方法深受美国杜威的影响，陶行知的思想具有代表性。在此期间，自制简单仪器的思想也已出现（解放后，这一思想由朱正元等推广）。查找中国期刊全文数据库和20世纪我国中小学物理学科课程标准和教学大刚发现，在解放前演示实验被称为“表演实验”或“示教实验”，直到解放
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后1956年，“演示实验”这一术语才出现在中学物理教学大纲中，与此同时，其它的称呼也随之消失。雷树人最早使用演示实验这一术语。教学实验术语的变化原因可能是在解放后，教育界全面学习苏联，“演示实验”可能是由俄语翻译而来的。在解放后对我国物理教育界影响较大的是前苏联的兹那敏斯基，他的著作《中学物理教学法》对我国教学论教材的结构影响深远。与此同时，在前苏联教育思想的影响下，课外实验这种实验类型也在教学中出现。
3、实验教学的概念
（1）物理实验是有目的、有计划地运用仪器、设备，在人为控制条件下，使物理现象反复再现，从而进行认真观测，获取大量资料的一种科学研究方法。物理实验的主要特点有二：一是可控性，二是可重复性。在物理教学中做的物理实验是物理教学实验，新课程注重科学探究，实质上是注重真正体现物理学研究过程和方法的物理实验。物理实验教学在新课程实施中占有重要地位。
（2）在生物学教学活动中，以实验作为重要教学内容的教学，称为生物学实验教学。具体说是指根据生物学的教学目的、学生的认知水平、教学条件，有目的地安排、设计一些类似科学实验的模式、程序，在规定的较短时间内进行实验操作，以达到实验目的要求的教学实践活动。（陈继贞等，生物学实验教学研究，科学出版社，2004年6月）。
（3）化学实验是实验者根据化学实验目的，运用一定的科学仪器和设备等物质手段，在人为的控制实验条件、变革实验对象的条件下，通过实验观察获得各种化学科学事实的一种研究方法。在化学教学中，化学实验是学生学习化学知识、训练化学实验技能、培养以实验能力为主的多种能力的实践性教学活动和方法手段。（文庆城，化学实验教学研究，科学出版社，2003年9月）。
4、实验教学的作用
教学实验和科学实验在本质上有许多共同之处。教学实验是有选择地把一部分研究或探索物理现象和规律的实验和事实，在集中的时间内显现给学生、教给学生。它既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段。实验在物理教学中的地位和实验本身的特点，决定了它在物理教学中起着重要的作用。主要表现在以下几方面：
（1）．激发学生的兴趣和求知欲
中学生有着强烈的好奇心和求知欲，而物理实验具有真实、直观、形象和生动的特点，易于激发学生的兴趣。学生观察老师做实验，自然会产生自己动手的欲望。看到实际的物理现象和情景，学生会产生探其究竟、发现现象背后的规律的求知欲望。
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（2）．创设有效学习环境、促进学生对知识的掌握
物理概念和规律是从大量的具体事例中抽象出来的。实验可以提供精心选择的、经过简化和纯化了的感性材料，能使学生对物理事实形成明确具体的认识。“我听了，会忘记；我看了，能记住；我做了，才理解。”这是对实验与掌握知识的关系的通俗概括。让学生进入实验情景，在教师的引导下，通过观察、实验、操作等亲身实验体验，主动去探索新知识、获得新知识，是使学生牢固掌握知识的有效途径，也是教师突破教学重点难点、提高教学质量的重要保证。
（3）．训练学生的科学方法
物理学是一门以实验为基础的自然科学，许多科学方法是在物理实验中形成的，如控制变量法、图像法、归纳法等等。在实验教学中，通过让学生经历观察、思考、合理测量、处理数据、分析与论证等过程，切身体会实验科学的研究过程和研究方法，有助于学生提高科学探究能力，加深对所学知识的信任度和理解力；可以使学生逐步掌握和运用各种实验方法和手段；同时有利于培养学生科学的观察习惯、正确的操作方法和实事求是的科学态度。
（4）．培养学生的实验能力
物理实验教学有助于培养各方面的实验能力。通过观察实验现象、可以培养学生敏锐的感知和观察能力；通过亲自动手，可以培养学生的操作能力，包括基本仪器的使用、数据的读取、仪器设备的组装、故障的排除等；通过分析和处理实验数据，进行比较、判断和推理，可以培养学生的思维能力；通过设计实验，可以培养学生的创新能力。
（5）．培养学生的科学态度和情感
实验除了对知识的掌握、技能的提高和方法的学习有明显的作用之外，对非智力因素的培养也有显著的作用。实验不仅能培养学生实事求是的科学态度，而且有助于学生产生热爱科学、尊重科学规律、勇于克服困难、想要进行科学探索的情感。
总之，通过实验教学，可以使学生的科学素养得到全面发展。
如上所述，实验在中学物理教学中有着十分重要的地位和作用。在中学阶段，物理实验教学的任务主要有以下几方面：
（1）获取和巩固物理学的理论知识，学会测量某些物理量。 （2）学会使用基本物理仪器。 （3）明确进行物理实验的一般规范。
（4）能按要求正确完成实验操作，分析和处理所得实验数据。 （5）学习操作物理实验仪器、观察物理现象的基本技能、技巧。 （6）学习和初步运用误差理论。
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（7）明了观察和实验手段研究物理现象的基本程序。 （8）培养学生在物理实验中的观察、思维和操作能力。 （9）使学生端正实验态度，养成良好习惯，培养探索精神。 （10）使学生感受学习物理的乐趣，激发求知欲和动手操作兴趣。
二、实验教学的现状
1、国内实验教学现状—“行动上的巨人，思想上的矮子”
实验教学研究涉及到实验教学的方方面面，研究人员的层次丰富，研究成果的数量庞大，同时成果的档次也有差别，为了能高效地确定我国实验教学研究的现状，选择博士论文和代表性的期刊做为研究对象。在期刊中，选择《课程?教材?教法》、《物理实验》和《实验教学与仪器》三份对实验研究有代表性的期刊，《课程?教材?教法》是基础教育理论研究水平较高的期刊，而《物理实验》主要是面向高等教育物理实验教学人员，《实验教学与仪器》主要是面向基础教育实验教学教师，由于对三份期刊的文献分析有相同的结果，在此只呈现《课程?教材?教法》这一期刊的结果。由于查找范围狭窄，在研究中肯定会出现挂一漏万的现象；然而从中可以窥视我国实验教学研究的形状。
（1）博士论文情况
2008年4月26日，利用国家图书馆的公共目录查询系统对学位论文中有关教学实验的研究进行检索。选中学位论文，在正题名中输入“实验”，共有27162篇论文。再进行二次检索，在论文专业中输入“教育学”，有17篇论文，与教学实验有关的博士论文是罗星凯的《实验室情景下学生学习的研究——一个建构主义的视角》；在论文专业中输入“心理学”，有144篇论文，与教学实验有关的博士论文是李春密的《高中生物理实验操作能力的发展研究》；在论文专业中输入“教育技术学”，有14篇论文，与教学实验有关的博士论文是朱敏的《虚拟实验与教学应用研究》和傅骞的《实验技能测评自动化理论与应用研究》；在论文专业中输入“课程”，有44篇论文，与教学实验有关的博士论文是张伟的《“非常规”物理实验教学理论与实证研究》和王鑫的《多普勒效应综合开放实验室教学系统的建构》。
利用北京师范大学学位论文检索系统，在论文题目中输入“实验”，共有博士论文31篇，其中有3篇与实验教学有关。他们是傅骞的《实验技能测评自动化理论与应用研究》、李春密的《高中生物理实验操作能力的发展研究》和张伟的《“非常规”物理实验教学理论与实证研究》。
《实验室情景下学生学习的研究——一个建构主义的视角》是在我国教育专家、北京师范大学顾明远教授指导下，由罗星凯于1999年完成。本研究通过临床观察和问卷相结合的方
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法，从“思”和“行”两个方面，揭示了学生关于科学实验研究本质的认识图示和解决实验情景问题的主要障碍与特殊模式。该研究以建构主义的视角揭示了实验室教学的巨大投入与其实际效果的落差，为实验室教学实践和实验教学研究指出了方向。
《高中生物理实验操作能力的发展研究》是在我国教育心理学专家、北京师范大学林崇德教授的指导下，由李春密于2002年完成。该研究根据操作能力的理论，结合物理实验操作的实际，提出了实验操作能力的结构模型。并以该模型为基础，设计学生、教师调查问卷。通过调查揭示了高中学生物理实验操作能力的现状和发展规律。这一研究为理解操作能力的本质、把握学生实验操作能力的发展规律、学生实验操作能力的培养提供了理论依据。
《实验技能测评自动化理论与实践研究》是在我国教育技术专家、北京师范大学何克抗教授的指导下，由傅骞于2004年完成。该研究在分析纸笔测试、实验报告、表现性评价和检核表等形式实验技能测评的局限性基础上，指出了研究基于计算机的自动化测评的必要性。本研究以化学实验技能为切入点，开发出虚拟化学实验室平台，实现了实验技能测评的自动化，为实验技能的教学和测评提供了新的思路。
《“非常规”物理实验教学理论与实证研究》是在我国物理教育专家、北京师范大学郭玉英教授的指导下，由张伟于2007年完成。本研究根据物理实验教学的实践，通过专家访谈和问卷调查界定了“非常规”物理实验。该研究在理论上理顺了“非常规”实验、自制实验和低成本实验之间的关系，在实践中对“非常规”物理实验的制作、设计、教学提供了建议。
《虚拟实验与教学应用研究》是在华东师范大学张际平教授的指导下，由朱敏于2006年完成。该研究包括理论和实践两个层面。在理论层面，以混合式学习理论为基础，对虚拟实验进行了分析；在实践层面，以大学物理实验为例，开发出“温度传感器特性的研究”，并以此为基础调查了虚拟实验的使用情况，为虚拟实验的教学提出了建议。
《多普勒效应综合开放实验室教学系统的建构》是在华南师范大学肖化教授的指导下，由王鑫于2007年完成。
（2）《课程?教材?教法》综述
《课程?教材?教法》创刊于1981年，已有29年的历史，它是基础教育各门学科理论研究的前沿阵地。2008年4月26日，利用北京师范大学图书馆注册号查询中国期刊全文数据库。在刊名中输入“课程教材教法”，然后在篇名中输入“实验”进行二次查询，共有312篇文章。其中有关实验教学的文章共66篇，而篇名中包含有“演示实验”的只有一篇，即2007年叶歆和李春密的《主体性物理探究演示实验教学策略的建构》。本研究以主体性教学理论为依据，把探究式教学扩展到演示实验中，提出一种新型的教学策略。这一研究为演示实验的
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