新课程背景下高中物理实验资源的开发

2009-05-25陈勇刚

物理教学探讨 2009年4期

关键词：物理实验课程资源新课程

摘要：新课程提倡开发和利用丰富的物理实验资源，本文在分析物理实验资源开发现状的基础上，结合教学实践，提出了开发与利用物理实验资源的十条途径，并构建了共享物理实验资源的网络平台。

关键词：物理实验；课程资源；新课程；开发和利用

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148(2009)4(S)-0060-3

新课程倡导学生“自主、合作、探究”的学习方式，这对物理实验资源的开发和利用提出了新的要求。下面结合笔者的实践，就物理实验资源的开发和利用作一粗浅的探讨，供同行参考。

1 物理实验资源的界定及分类

要开发和利用物理实验资源，就应明确物理实验资源的含义，建立物理实验资源的分析框架，以便对物理实验资源进行分类，规划开发和利用的渠道。

1.1 物理实验资源的界定

物理实验资源是指有利于实现物理教学目标，在实验教学设计、实施和评价过程中可利用的各种资源的总和。包括物质的，人力的；校内的，校外的；传统的教材、图书馆和现代信息网络等。

1.2 物理实验资源分类

按照不同的标准对物理实验资源可以进行不同的分类。如：按功能特点分，可分为素材性物理实验资源和条件性物理实验资源；按空间分布分，可分为校内物理实验资源和校外物理实验资源等；按呈现方式分类，可分为实物物理实验资源、文本物理实验资源、信息化物理实验资源等。应指出的是，不管按何种方式分，分类都是相对的，现实中的物理实验资源并无明显的界限，它们是互相交叉的。

2 物理实验资源开发与利用的现状

2.1 现有实验资源满足不了新课程需要

根据《普通高中物理课程标准》，物理新教材选编了大量的物理实验，它体现了物理是以实验为基础的特点，也突出了科学探究的物理新课程理念。但学校现有物理仪器是按照旧教材配备的，满足不了新课程背景下数量繁多、形式多变、探究性的物理实验教学的要求。

2.2 物理实验室资源使用效率不高

实验室的仪器、模型只用于教材上有限的演示实验和学生实验，使用率不高，学生在实验室内活动的时间少，探究学习机会更少。此外物理实验往往与生活脱节，可供学生参与的课外实验不多。

2.3 忽视课堂中动态生成的实验资源

课堂实验教学中，学生或教师的一个错误，不同意见的碰撞、突发性事件等，这很可能是一个不可多得的实验资源。但这常常会打破教学预设，有时可能会使教学计划无法及时完成，或让教师处于尴尬的境地。因此，很多老师常常忽视课堂中可动态生成实验资源的开发，而且当可动态生成的实验资源出现时，也尽量回避，这其实反映了教师的课堂观、学生观有待改进。

2.4 忽视信息化物理实验资源的开发

物理实验资源不仅仅是仪器、设备等硬资源，还包括多媒体技术、计算机技术、网络信息技术等先进教学技术提供的软资源。

2.5 学生呼唤丰富的物理实验资源

我们对本校927名高一学生进行调查后发现，绝大多数学生对物理实验很感兴趣。88.7%的学生希望教师尽量多做演示实验，82.6%的学生喜欢探究性实验，79.5%的学生希望学校能进一步增加探究物理实验室的实验项目，延长探究物理实验室的开放时间。

3 物理实验资源开发与利用的途径

3.1 从生活用品和学习用品中开发物理实验资源

“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”是已故著名物理教育家朱正元教授的名言。利用学生身边的物品和器具做实验，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。

案例：欹器

在《重力基本相互作用》一节的教学中，教师可向学生介绍我国古居民在生产实践中创造的欹器。欹器的制作是利用了质量不均匀物体重心变化的原理。教师介绍完原理后可用PPT打出故宫博物院里陈设的1895年“光绪御制”铜质鎏金欹器照片，并向学生展示用一次性纸杯自制的欹器，学生想不到这么奇妙的欹器还能自制，兴趣一下子被激发起来了，这时教师顺势向学生介绍欹器的制作方法，让同学们课后去自制。

除了日常生活用品，学生身边的学习用品，如笔、尺、透明胶、橡皮等都可以作为实验资源。

3.2 利用玩具开发物理实验资源

许多玩具是利用物理原理制成的，具有“新”、“奇”、“美”、“疑”、“趣”的特点，恰当地把玩具运用于教学，可以提高学生学习的兴趣，有助于培养学生的观察、分析和创新能力。

案例：电离子魔幻球

现在有些礼品商店有一种电离子魔幻球，外观是高强度材料制作的玻璃球壳，玻璃球中央是一黑色球状电极。通电后，在电板上出现呈辐射状的辉光，绚丽多彩，光芒四射，当用手触摸球壳时能产生明亮的弧线，这些弧线扭向手指并跟随着手指移动起舞极富动感。在教学中可把电离子魔幻球作为教具在绪论课或电场新课中演示，可取得很好的效果。

3.3 从人体体验中开发物理实验资源

物理是一门实验学科，把人体尤其是自己作为实验资源，有利于让学生体验到实验探究的乐趣和学习成功的喜悦，并使学生热爱探究的情感得到培养。

案例：手是性能优异的传感器

我们的手其实是一个性能优异的传感器，在进行摩擦力的新课教学中，可以让学生把手放在桌上，手压桌面并拖动手，感受在手压桌面施力不同时摩擦力的大小和方向，从而体会摩擦力产生的条件。

另外，判断传送带上物体的静摩擦力的方向是教学中的一大难点，究其原因是多个方面的，但我认为学生缺少体验是一个重要的方面。对此，可让学生拿出自己最重的一本书（如：汉语大词典），体验当手平放并匀速、变速运动以及当手斜放并匀速、变速运动时，手和词典的相对运动趋势，可以轻松地判断出静摩擦力的方向。

3.4 从实验室器材中开发物理实验资源

物理实验室有丰富的实验器材，我们要最大限度地利用实验室现有的器材，改进实验或开发新的实验。开放实验室，有条件的话要建立探究物理实验室，鼓励学生主动做课外实验，培养学生的实践能力和创新精神。

案例：圆锥体“上”滚实验的改进

圆锥体“上”滚实验是一个非常好的实验，它既能引起学生对物理的极大兴趣，又能给学生留下悬念。但这一实验的器材是由厂家生产的，有的学生怀疑器材内有机关，尤其是那个圆锥体，学生会觉得是否是用什么特殊材料制成的？对此，我们可对这个实验进行改进，圆锥体用两个大号可乐瓶的前面部分对接组成，滚动的轨道可用普通铁棒架在几本书上做成。

3.5 从课外科技活动中开发物理实验资源

物理教学应当是开放的，培养学生的科学素养仅仅依靠课堂是不够的，应当向课外延伸。我校物理组开展“牛顿杯”科技活动已有十二年历史，在活动开展的过程中积累了不少经验，逐步形成了纸张搭桥系统、水火箭系列、鸡蛋系列、孔明灯系列、物理知识表演系列、创造发明系列等深受学生喜欢的系列课外科技活动。通过科技活动，学生开阔了视野，发挥了自己的特长，培养了创新的意识和实践能力。

案例：废纸桥模制作

报纸在我们的眼中是很“脆弱”的，事实一定如此吗？我们组织了废纸桥模制作比赛，要求学生用100张废旧报纸做一座桥模，比赛谁做的能承受更大的压力？结果一位同学做的桥模竟能承受一位女同学的体重。

3.6 从媒体中收集信息化物理实验资源

信息化物理实验资源是指师生在教学中可以利用的各种信息物理实验资料。这些资料主要来自图书报刊、音像资料、广播、电视和网络等。因此，学校图书馆要增加科普读物、专业书籍、报刊的种类和数量，扩大音像资料和计算机多媒体教学软件的收藏量。另外，电视也是一个重要的实验资源来源渠道，这需要我们做有心人，当有好的有关物理实验资料时，立即把资料录下来。

值得指出的是，随着网络的普及以及网络内容的日益丰富，网络已经成为信息化物理实验资源的重要来源。可以收集到的文本、录像、课件等多样化的信息化物理实验资源。

3.7 利用现代信息技术开发信息化物理实验资源

实物仪器的实验虽然能够满足教学的一定需求，但不能完全满足教学中实验的要求，如：教学中涉及到的实验种类繁多，并不是所有的学校都能够提供所有的实验所要求的条件。这时虚拟实验系统就能很好地解决这一问题。

虚拟实验系统是应用虚拟现实技术来仿真实际物理实验的计算机应用系统。虚拟实验系统的开发平台可分为通用开发平台和专用开发平台两种，通用开发平台常见的有authorware和flash，缺点是要做出高水平的虚拟实验系统需要开发者具有较高的编程水平，专用开发平台有金华科仿真物理实验室等，缺点是有些实验不能仿真。笔者曾用authorware和3dmax 开发成功一套高中物理学生实验系列网络课件，该课件获全国第三屇计算机多媒体与网络物理教学研究成果评比一等奖。

利用信息技术开发信息化物理实验资源还有一个重要的方面是数字信息系统实验室（DIS），在高中教学中引入DIS必将会对课堂教学带来深刻的变化，促进信息技术与物理学科教学的整合。

3.8 捕捉动态生成的物理实验资源

在课堂教学中，动态生成的实验资源，是十分宝贵的。教师要善于捕捉、放大教学过程中动态生成的瞬间，并有效地加以利用。

案例：谁先到达终点以下一道习题，学生错误率很高。实践表明，要提高答题正确率，除了教师要给学生讲清讲透外，把这一习题的情景用实验演示出来，学生答对率就大大提高了。