智能鞋方案

1浅谈新课程背景下中学物理实验教学资源的开发与利用湖南省怀化市湖天中学（418000）杨青春《全日制普通高中物理新课程标准》强调：“课程资源是决定课程目标能否达成的重要因素之一。充分利用现有的课程资源，因地制宜，多渠道、多方式地开发新的课程资源，是切实提高教学效益、促进课程改革实施的重要途径。”科学合理地开发和利用课程资源既是落实新课程标准的需要，也为新课程的推广和实施提供了有力的保证。物理学是一门以实验为基础的学科，“实验是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径，也是物理课程改革的重要资源。（《全日制普通高中物理新课程标准》第四部分第四小节）”。物理实验对落实教学的三维目标有其独特的、不可替代的作用。然而，当前不少学校为应付高考，高中物理实验仍停留在黑板上“讲”实验。尤其是边远落后地区，高中物理实验教学资源的开发与利用非常落后，高中物理实验教学资源非常匮乏。本文结合笔者多年高中物理实验教学的实践，对如何开发和利用高中物理实验教学资源谈些浅见，以就教于方家。一、高中物理实验教学资源的开发对高中物理实验教学资源的开发，新课标提出了切实可行的指导性建议：一是要建立开放性实验室；二是倡导利用日常器具做实验；三是信息技术要进入物理实验室。笔者认为，实验资源的开发可以包括对原有实验的再设计和创造性地使用；对新的实验工具的开发和运用；对实验教学功能的研究；运用实验改进学习训练的内容和方式等等。通过实验资源的开发，提升理念，转变教学行为；创设情境，激发学习兴趣；积累素材，实现资源共享。1．联系生活实际，丰富实验教学资源“实验室的课程资源不仅限于实验室的现有设备，学生身边的物品和器具也是重要的实验室资源。利用日常器具做实验，不但具有简便、直观等优点，而且有利于学生动手，发展学生的实验技能，培养学生的创新意识。”物理学习要联系实际、贴近生活，引导学生关注生活，观察日常生活中的物理现象，那些最常见的生活现象、最普通的日常用品都可以成为非常好的实验资源，利用身边的物品进行物理实验，这种做法本身就是一种创新。在物质资源比较匮乏的时期，朱正元教授曾提出“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的主张，现在实验室条件已经得到了极大的改善，但新课程倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，提倡学习方式多样化，这样仅靠实验室的有限器材是不能满足课改需要的，因此我们更应提倡学生用“坛坛罐罐”来做实验。朱正元教授说：“不要迷信只有工厂制造的仪器才是仪器。”例如，在机械波这节中，实验中准备好音叉和用绳子系好的乒乓球，用小锤子敲击音叉，将绳子系好的乒乓球放在音叉旁，可以清楚看到乒乓球在来回运动。这实验简单、效果却非常明显，可以很好说明音叉在振动，声波是振动在介质中传播，音叉是声源。我们身边的体育器具都是很好的实验资源。例如：在比较电磁波和机械波时，为了增强实验的趣味性和直观性，在教学中对其进行了改进，可以利用旧手机装入不透气的塑料袋内,用一根细线扎紧并密封好，2然后把它慢慢浸没于水槽中。再拨打该手机号码，学生可以听到手机铃声响起。不仅可以说明电磁波可以在液体中传播，还能说明声波可以在液体中传播。此外还可将手机放在容器中，将容器中的空气抽完，再拨打该手机号码。结果是学生听不到手机铃声，但手机拿出后发现有未接来电。这就很好说明电磁波可以在真空中传播，声波不可以在真空中传播。在实验的基础上进行解释，学生比较容易理解，也让学生感受到高科技并不那么神秘，激发学生的求知欲、点燃学生思维的火花。2．运用数字化实验工具，丰富实验教学资源“重视将信息技术应用到物理实验室，加快中学物理实验软件的开发和应用，诸如通过计算机实时测量、处理实验数据，分析实验结果等。”随着信息技术的发展，网络、多媒体、传感器等资源和工具正被逐步利用到课堂教学中，中学物理实验教学的内容和方式都在不断的创新和发展。新的技术和工具只有在不断使用过程中才能更好地掌握它的使用方法，才能设计出更好的实验、开发出更多的功能。信息技术应用在高中阶段的教学实践中取得了不少经验，有很多突破和创造性的发展，但在中学物理教学中的实践研究还不是很理想，需要我们在教学过程中不断实践和运用。传统的物理实验是学生获取物理知识最直接的手段、最真实的经验和最好的感性材料，是培养学生基本实验技能的途径。数字化实验在延续传统的同时超越传统，是传统实验的拓展和延伸。数字化实验与传统实验的整合应能够服务于学科教学，适应学生的认知水平，以发挥最优化的教学效果。教学活动中，我们可以使传统实验仪器与DIS实验系统相互配合，发挥各自优势。例如在“自感现象”的教学中，几十年来都在使用一种成品教板，由实验电路图1和图2分别演示通电自感和断电自感。用灯泡演示自感现象不能确切反映电流和电压变化的过程，电流较小时灯泡不能发光。灯泡无极性，不能显示电流的方向。另外，实验器材规格匹配性不好，实验现象的可见度低等缺点也会使实验效果不理想。数字化实验系统用传感器采集电流、电压，能实时保持实验数据并显示稳定的图像，有效克服了上述缺憾。笔者根据图3所示的电路，用两个电压传感器分别测量两个支路的电压，获得了图4所示的图像，图像清晰显示了通电自感和断电自感过程中两支路电3压的变化。我们还可以在支路中接入电流传感器，分析电流的变化情况。这样，我们在教学活动中可以先通过传统实验仪器引导学生观察现象，获得感性认识，激发探究欲望，然后借助数字化实验系统深入探究自感现象的特点和规律。另外，我们可以将传感器与传统实验装置进行组合，借助原有实验装置的结构原理，发挥数字化实验的优势。例如在探究弹簧振子的运动规律时，可引导学生对弹簧振子的物理模型进行拓展，分析水平方向单弹簧振子、水平方向双弹簧振子及竖直方向的弹簧振子等。研究水平方向弹簧振子的运动可用气垫导轨（或轨道小车），将气垫导轨的滑块（或小车）上固定位移传感器的发射器作为振子，振动过程中轨道小车的阻尼振动较气垫导轨的滑块更加明显。研究竖直方向弹簧振子的运动时，可直接将位移传感器的发射器作为振子。这样的实验数据依然来自传统的实验装置，只是数据采集和分析处理的手段借助数字化实验系统得到显著改观。3．制作并使用视频素材，丰富实验教学资源在物理教学中，实验起到了许多积极的作用，但有些传统的实验有较大的局限性。如有的可见度小；有的演示现象瞬息即逝；有的实验需要很长的时间无法在课堂上完成；有的限于条件，演示效果很差；传统的教学挂图所提供的只是静止的画面，对讲解现象的过程很不适用；有些物理实物模型本身又不易拆开，工作时各部分的情况不容易看清楚等等。正因为这些局限性，使学生对许多物理知识的理解造成一定困难，应根据教学需要不断改进、开发和创造性地使用实验资源。在教学实践中，制作并创造性地使用视频素材，取得了较好的效果。（1）增加实验的可见度，让全体学生参与实验的观察。实验过程中我们都希望可见度比较大，特别在一些实物演示实验中，如可视程度小，往往只有派学生代表或前排学生观察，而大部分学生在课堂上处于旁观者的状态，部分学习习惯较差的学生会游离于教学之外，课堂纪律也难以控制，因此很多实验我们需要增加可见度。如在演示薄膜干涉实验中，由于薄膜较小且易破，学生普遍看不到实现现象。我们可以通过实物展台或把相关实验拍摄成视频，把原来可视程度比较小的实验仪器局部放大，全体学生都可以在大屏幕上观察实验现象或读数的变化，大大增强了实验效果。4（2）放慢实验的过程，让稍纵即逝的现象完美呈现。在物理实验中，有些现象瞬息即逝，学生比较难观察，通过制作视频素材，可以把实验的过程放慢，让学生充分地感受实验的变化过程。如，演示观察红蜡块的运动的实验过程中，我们经常采用传统的实验方法，将红蜡块放在盛满水的玻璃管中，直接拿到教室进行实验。这个实验的中红蜡块体积较小，学生不太容易观察，我们可以在实验里用上气垫导轨，将玻璃管固定在气垫导轨上，用摄像机把该实验过程拍摄下来，运用正常播放并结合慢放的手段，把这个实验过程在大屏幕上呈现，实验具有震撼力，效果得到了很大地提高。二、高中物理实验教学资源的利用高中物理教学资源的日益丰富，既为新课程标准的实施提供了便利，也为实验教学的开展提供了选择的余地，然而面对日益增多的教学资源，一味盲目照搬，并不能达到预期的效果，科学合理地利用高中物理实验教学资源首要的是对不断丰富的资源库进行优化整合。实验教学资源的优化整合是多维度的，可以从形式、内容、工具、方法等多方面进行优化整合，通过整合优化教学方法、完善学习方式，落实课改理念，从而培养学生学习物理的兴趣、科学探究的意识和能力。同时在实践中可以积累更多的素材和经验，通过各种形式的交流，与更多的教师实现资源共享，推动实验教学的发展。1．优化整合演示实验与学生探究实验，突出教学重点培养学生的探究意识和能力，是中学物理教学的重要组成部分。物理概念、规律学习过程中我们越来越注重让学生自己去体验和发现，通过探究实验，归纳总结出规律，建立物理概念。课堂设计以情景—探究（体验）—应用为主线，每一堂课的教学重点，往往通过实验研究和总结得以突出，方法得以落实。通过教学实践，我们感觉到，把学生探究实验和教师演示实验有机优化整合，更能突出教学重点，取得较好的教学效果。如：探究作用力与反作用力的关系的教学过程中，学生在充分讨论的基础上进行实验，如教师提供给学生几组弹簧秤进行对拉的体验活动，并记录实验数据，学生通过分析，可以初步得出结论。然后教师再运用DIS实验系统做验证牛顿第三定律的实验，（如图5），直观的图像对学生的视觉冲击是较大的，使学生可以实时观察到物体间的相互作用的大小、方向、变化的关系。然后对物理图象分析处理，并结合学生实验测量的数据进行比较，对牛顿第三定律概念的形成和理解有较大的作用。图5又如验证胡克定律的实验教学过程中，以学生分组实验作为教学的主线，教师再运用DIS实验系统做胡克定律的实验，对形成图像进行分处理，跟前述一样，结合学生所做的实验，得出实验结论。2．优化整合传统实验与数字化实验，突破教学难点5信息技术的发展，使中学物理实验工具也发生了变革，各种传感器的应用使传统实验中的测量技术得到了发展，如DIS实验系统。传统实验工具和数字化实验工具各有特点，传统实验工具经过几代人的使用和改进，设计巧妙合理，操作简单明了；DIS实验系统集实验数据采集、显示、分析、处理等功能于一体等。DIS实验系统之所以能较好地融入到中学物理实验教学中并得以不断地发展，正因为它与传统实验的有机优化整合，可以弥补原有实验中的不足，创新实验设计思路，使物理实验教学得到更好地发展。如：向心力与角速度的关系，中学学生对此不太容易理解，运用DIS实验系统可以比较快速、直观地让学生观察到力和角速度的关系图象，降低了理解的难度，突破了教学难点。又如：在“探究加速度与拉力的关系的实验中，运用DIS实验系统直接进行实验，学生可以看到直观的图像，从而可以直观地观察加速度与力的关系。3．优化整合课内实验和课外实验，改革作业的形式和内容新课程强调培养学生的创新精神和实践能力，以学生为本，改进学习训练方式、完善学习评价。如何落实减负增效，对学生课外作业的研究和实践也是我们需要积极探索的问题。比如结合活动卡上的一些实验活动，或者布置“长作业”，让学生进行实验设计和探究，学生可以利用生活中的一些废旧物品来动手实验和探究，在研究过程中可以更深入理解物理概念和规律，对培养学生理论联系实际、物理学习的兴趣都非常有效。同时还可以把学生课外实验中的一些实验方案、收集的一些实验数据，作为课堂教学的资源，拓宽了课堂教学的时空，优化整合了课内外的实验资源，改变了作业的内容和形式，使学生的兴趣和能力及探究意识得到培养。如：小型直接电动机的制作，要求学生按照通电导线在磁场中受到的磁场力（即安培力）的原理去进行设计；又如学习了光的全反射概念后，让学生分组探究生活中的奇怪的光现象等。实验资源的开发与优化整合并不是要一味地追求信息技术手段的运用，不是为优化整合而优化整合，而是要结合我们的教学实际，使物理实验在教学中激发学生学习物理的兴趣，培养科学探究的意识和养成自主学习的习