中学物理实验教学目标的分类、测量与评价初探

物理实验教学目标的制订和实施，是中学物理教学改革的重要组成部分，也是中学物理教学由应试教育转向素质教育的重要的改革实践。实验教学目标对实验教学起到导向、反馈和调节作用。它有利于实验教学目的明确化，实验能力培养的具体化；有助于提高实验考试的科学性，保证实验教学效果评价的客观性和有效性，从而有助于改进实验教学。大面积提高实验教学的质量，促使广大学生更好地达到教学大纲的基本要求。实验教学目标既是实验教学的出发点和归宿，也是实验教学测量和评价的基本依据。因此，如何制订实验教学目标，如何对学生实验教学目标达到的程度进行测量和评价，是一个值得研究的重要课题。

一、中学物理实验教学目标的分类和要求

物理实验教学是中学物理教学的重要组成部分。通过实验教学应使学生掌握实验的基本理论、方法和操作技能，并具备一定的科学素养，初步养成良好的实验习惯。因此，物理实验教学目标不应仅仅局限在操作领域，还应包括认知领域和情感领域。根据我国中学目前的实际情况，我们对中学物理实验教学目标提出如下的分类和要求。

（一）认知领域的实验教学目标

有关实验原理、方法、步骤，实验仪器的工作原理和读数方法，误差分析和实验的设计等各项理论知识都属于认知领域。这一领域的教学目标又可分为四个层次。

1．知道──指的是能记住学习过的实验内容。它是对实验内容、实验过程的回忆和识别。主要包括：

（1）知道基本仪器的用途、主要构造及各部件的作用。

（2）记述基本仪器的操作方法。

（3）记住测定基本物理量的实验目的、方法、简单的步骤和结论。

（4）知道实验中要观察的对象及基本现象，记住现象说明的基本问题。

2．理解──指的是能初步理解实验的原理、步骤、方法、操作规程、注意事项以及要点，主要包括：

（1）懂得常用仪器的构造原理和读数方法。

（2）理解重要实验的原理。即明确实验中所运用的物理知识和所要观察的物理现象，以及所要观测的物理量，知道观察和测量的方法。

（3）能够对观察的现象和测量的结果，运用所学的物理知识进行正确地判断、解释和分析。

3．掌握──指的是能运用学过的实验知识和方法，去解决新情况下的简单问题。主要包括：

（1）会设计实验步骤，会选择实验仪器，并会用不同的方法进行实验。

（2）会通过观察、分析、计算得出结论，并用来解释其它有关简单的问题。

（3）会对实验结果进行分析，找出在教材范围内影响测量结果准确性的因素。

（4）能根据要求，写出完整的实验报告。

4．评价──是指对有关的重要实验，掌握其设计思想，提出改进的方法，并能设计一些新的实验。主要包括：

（1）能够正确理解实验目的、原理、方法与步骤之间的关系。

（2）能对实验误差进行简单地分析。

（3）能够指出一个实验系统产生错误的原因。

（4）理解一个实验系统的局限性，并力求寻找改善的方法。

（5）根据实验的结果，提出新的假设，设计出新的实验方案。

（二）操作领域的实验教学目标

有关仪器的使用及实验过程中的观察与操作技能都属于操作领域。这一领域的教学目标又可分为四个层次：

1．模仿操作──是指能在教师讲解或示范下进行的动作。这一层次的动作机械，协调性差，意识参与程度不深。主要包括：

（1）知道实验中所用基本仪器的名称和实验的操作方法，操作规程和读数方法，并能比较正确的读出测量的示数。

（2）能明确观察对象的主要特征及其变化的条件。

（3）能用适当的语言对观察到的现象进行描述。

（4）能重复教师的示范操作。

2．意识操作──是指学生完全在独立意识控制下进行的操作。这一层次的操作，动作不够熟练，但能独立地完成操作过程，并在规定时间内完成实验任务。主要包括：

（1）能按照基本仪器的操作步骤和规程，对基本仪器进行调试和操作。即做到“会拿”、“会放”、“会调”、“会接”、“会读”。

（2）能按照实验目的和要求，正确地选择仪器和器材，对仪器和器材能进行正确地组装，并使仪器布局合理，便于观察、读数和操作。

（3）对组装好的实验装置，能按照实验内容和步骤，按一定的程序进行正确地调试和操作。

（4）会正确地选择观察目标，准确地观察、读数，独立地设计表格，认真无误地记录实验数据。

（5）能够排除简单仪器的故障，并了解产生故障的原因。

（6）实验完毕后，能对实验仪器和用具进行整理。

3．定型操作──是指对重要的实验仪器和重要的实验经过，通过多次练习，已经达到比较熟练程度的操作。这一层次的操作，动作比较熟练，且操作过程的时间短，质量高。

（1）能够熟练地调试和操作仪器。

（2）能在较短的时间内组装好仪器。

（3）能对组装好的仪器放为熟练地进行调试和操作。

4．创新──是指在提高学生实验探索能力的基础上，要求他们有创新的意识。

（1）能改进实验装置和实验手段。

（2）能独立进行实验和实验设计。

（3）能根据实验的目的设计出新的实验方案，并能在操作过程中对原实验方案的合理性、科学性进行检验。

（4）在课外实验活动中，能应用在课堂物理实验中学到的物理知识，独立思考，以设计出新的实验方案，并动手操作。

（三）情感领域的实验教学目标

有关实验中的动机、态度、习惯、兴趣等都属于情感领域。动机──知道做实验的意义，并有做好实验的愿望。

态度──在实验过程中，具有尊重事实，专心致志，严肃认真，一丝不苟的科学态度。

习惯──实验前有预习的习惯，认识仪器的习惯，实验过程中有严格按规范操作的习惯，认真观察现象、记录数据的习惯，手脑并用、随时思考的习惯，爱护仪器、注意安全和整洁的习惯，并养成用实验手段研究物理问题的习惯。

兴趣──对实验有浓厚的兴趣，强烈的追求，具有克服困难的坚强意志。

品格──树立为科学献身，为人类造福的远大理想，培养为科学真理奋不顾身，勇往直前的优良品格。

以上我们提出的物理实验教学目标的分类、分层次的要求，是对实验教学的总体要求。

具体到每一个单元、每个实验不可能都达到这些要求，应当根据具体内容和学生可接受的程度，提出适当的明确具体的实验教学目标，且易于操作，便于实施。

需要指出的是，以上我们对实验教学中提出的认知领域和操作领域的教学目标的层次要求中，前三个层次是达标性的，是对学生实验能力的基本要求，最后一个层次是发展性、提高性的，是对实验能力的较高要求。至于情感领域的教学目标是对学生实验素质、实验素养提出的要求，这些要求是长期的，教师应当有意识地在每个实验中加以训练和培养。

二、实验考试的内容

为了发挥考试对实验教学的正确导向作用，实验考试的内容应与实验教学目标一致，应着重考查学生对基本的实验知识和基本的实验操作技能的掌握程度，其重点应加强对学生选择仪器、组装仪器、使用仪器的能力的考查，并渗透实验习惯的考查。

（一）实验原理的表述考查学生能否根据实验课题运用已掌握的物理知识阐明实验的理论根据，其中也包含有对测量仪器的工作原理、同定性实验的设计思想的考查。

（二）实验器材的选取考查学生能否根据实验对象及各测试项已确定所需器材的名称、规格、数量，能否装配、调试仪器，是否会使用有关工具观察、测量和读数，其仪器的选取是否适当，装配仪器的布局是否合理等。

（三）实验步骤的设计和编排考查学生能否根据实验对象，测试项目和使用的器材，设计编排实验步骤，其实验步骤的编排是否科学有序，实验过程的设计是否科学合理，技术细节是否严密可行，方法是否得当。

（四）动手操作的熟练程度考查学生实验操作是否规范熟练，对现象的观察是否准确，数据记录是否正确，表格的设计是否简明清晰，处理偶发事件和排除故障是否机动灵活。

（五）数据处理和结论分析考查学生能否根据实验对象和所测量的数据找出普遍特征，形成规律或验证某些规律，能否依据数据处理的方法（包括数据的取舍、计算、制表、填表、读图、作图等）分析数据，能否根据对数据的分析推断出合理的结论，能否从观察的现象中导出定性的结论，能否恰当地用文字或数字表述和报告实验结果。

（六）实验误差的分析和实验方法的研究考查学生能否分析测量工具和测量过程中的误差及其产生的原因，能否在教材范围内找出影响测量结果准确性的因素，或故意设计一些不规范的操作或提供一些不够精确的数据，请学生辨析和纠正等。

以上各项考核内容，可根据各阶段的教学目标和要求，作适当的选择。每次考核的内容可以有所侧重，多次考核的结果应能全面反映学生的实验能力和达到实验教学目标的程度。

三、实验考核的方式

（一）试卷型

它是由教师把实验的基本理论、观察和操作技能，根据实验教学目标编成试题，组成书面试卷，由学生进行笔答，从答卷的成绩评判学生实验能力的高低。这种考核方式简单易行省时经济，但这种考核方式没照顾到实验考试的特殊性，不能全面反映学生实际操作技能的水平。

试卷型考核方式，实验试题的编制是个关键，编得不好，易导致教师上课讲实验，学生考前背实验的不良后果。因此，在选择和编制试题时，除做到与实验教学目标一致，有一定的代表性和区分度外，还要坚持实践第一的原则，尽量在与实际操作技能有关的问题方面进行命题。

（二）操作型

它是由教师根据操作领域的教学目标进行命题，学生按试题要求进行操作。在操作过程中，教师进行观察或辅以“口试”，然后，按评分标准记录、评定成绩。这种考核方式注意了实验考试的特殊性，实践性强。只要组织得当，命题合理，能较全面地考核学生的操作技能。但这种考核方式工作量较大，也受仪器、设备、实验条件等因素的限制，且评分主观，随意性大。

（三）试卷和操作结合型

教师根据实验教学目标进行命题，由学生在实验操作的基础上，完成试卷，在操作过程中，教师按事先制定的评定量表和观察量表，进行适当的观察和记录，然后综合评定学生的成绩。

我们认为，根据我国目前的实际情况，对于小规模的实验考试，就实践性和可行性来说，这种考核方式是比较合理的。因为它能较全面地反映学生对实验理论和实验技能的掌握情况，并能对学生达到实验教学目标的程度作出较为准确的判断。

四、考核方法

考核方法可分为笔试部分和操作部分。

（一）笔试部分

以传统回答试卷的方式进行。笔试部分主要考实验的原理、方法、步骤、操作规程、设计思想、误差分析等。其试题可以编制成问答题、选择题、图解题、计算题等。

（二）操作部分

1．观察技能的考查

可以通过用实物演示、幻灯、投影、播放录像等方式进行。根据目标要求，观察部分的考核内容可以向学生显示具体的物理现象，让学生记述观察到的现象，或指出现象产生的条件，或判断现象变化的原因；也可以向学生显示具体的测量仪器或器材或实验装置，让学生说出仪器的构造、各部分的作用，读出仪器显示的数据，画出实验装置的结构图示，或进行演示操作，让学生指出操作中错误的地方，发现实验操作中疏漏的步骤或违反规则之处等。

2．操作技能的考查

让学生按指定的要求，选择器材，组装仪器；按指定的要求对实验装置进行调试，使之达到规定的状态；或按实验课题要求，设计出简要的实验步骤和数据记录表格，在规定的时间内进行操作和读数，并进行数据处理，在此基础上，完成实验报告，并回答有关问题。检查学生实验步骤的设计是否科学合理，表格设计是否简明，操作是否规范熟练，数据记录是否可靠，数据处理方法是否得当，结论是否正确，回答问题是否全面正确，并检查实验操作完毕后器材放置、整理的程度。

考试前，教师可根据操作领域的教学目标，编好若干实验操作题，并提供一定量的仪器设备，在学生全面准备的基础上，由学生抽签进行考核。试题要突出典型实验，题目的形式可以是操作式，排除故障式，读取数据式，设计实验方案式，选择仪器进行测量式等，题目按名称、仪器、要求等栏目，写成卡片并编号。评分原则主要看其过程是否规范，主要的标准要求是否达到。

总之，不管采用什么方式、方法进行实验考核，都要保证测验的可靠性和有效性。为此，在进行实验考核时，首先要明确规定考核的目标、内容、范围、要求、形式、步骤及评分细则；其次，对于操作型实验考核，要根据操作领域的行为目标和内容，准备好必需的仪器、用具等实验材料。第三，实验命题要注意科学性、代表性、全面性、实践性、针对性和可行性。要突出典型实验，要强调对实验理论和技能的全面考查。第四，要围饶考核目标进行命题。对于试卷型实验题应根据考查目标，结合常用题型的特点，合理选择题型。第五，要及时对考核结果进行讲评。

应该指出，物理实验教学目标的分类、测量与评价是我国中学物理教学中关于实验教学的测量与评价研究的新课题。近几年来，在理论上确立了实验教学在物理教育中的重要地位，使其成为物理教学过程中的中心问题之一。但应该看到，物理实验教学目标的分类与制定和实施的可操作性之间也还存在着一定的距离。如何根据我国的国情，制订出科学的切实可行的物理实验教学目标的分类和评价体系，仍需广大物理教学工作者结合实践加强理论研究，并在实践的基础上逐步加以提高和完善。

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