關(guān)注課程資源的開發(fā)和利用是新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的一大特色,積極開發(fā)和有效利用課程資源是物理新課程實施的重要保障,實驗教學(xué)是物理課程改革的重要環(huán)節(jié),也是落實課程目標(biāo),全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑,也是物理課程改革的重要資源。物理實驗的開發(fā)和利用有利于提高物理教育質(zhì)量和全面實現(xiàn)物理課程目標(biāo)。因此物理教師應(yīng)有強烈的課程資源意識,努力開發(fā)和有效利用物理實驗教學(xué)資源,本文就物理實驗教學(xué)資源及其開發(fā)策略作一些粗淺的探討。
一、物理實驗教學(xué)資源的含義和分類
教學(xué)是課程改革實施的重要途徑,物理實驗教學(xué)資源是課程資源的重要組成部分。因此要知道物理實驗教學(xué)資源的內(nèi)涵,應(yīng)先搞清楚課程資源的含義。目前一般認(rèn)為,課程資源有廣義和狹義之分。廣義的課程資源是有利于實現(xiàn)課程目標(biāo)的各種因素,或者指課程設(shè)計、實施和評價等整個課程編制過程中一切可利用的人力、物力及自然資源的總和。它包括:教科書、教師和學(xué)生的教學(xué)用書、科技圖書、錄像帶、視聽光盤、計算機教學(xué)軟件、報刊、互聯(lián)網(wǎng)、圖書館、實驗室、專用教室、實踐基地,以及校外的博物館、展覽館、科技館、公共圖書館、電視節(jié)目、工廠、農(nóng)村、科研院所、家庭和社會中的各種資源。狹義的課程資源僅指形成課程的直接因素來源,比較典型的有教材、學(xué)科知識等。新一輪基礎(chǔ)教育課程改革所倡導(dǎo)的課程資源的開發(fā)和利用指的是相對廣義的概念。因此,物理實驗教學(xué)資源是指有利于實現(xiàn)物理教學(xué)目標(biāo),在實驗教學(xué)設(shè)計、實施和評價過程中可利用的各種資源的總和。它包括物質(zhì)的,人力的;校內(nèi)的,校外的;傳統(tǒng)的教材、圖書館和現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)等。因此,物理教師應(yīng)強化教學(xué)資源意識,樹立新的課程資源觀,因地制宜地開發(fā)和利用物理實驗教學(xué)資源,確保物理實驗教學(xué)目標(biāo)及整個物理教學(xué)目標(biāo)的順利完成。按照不同的標(biāo)準(zhǔn)對物理實驗教學(xué)資源進(jìn)行不同的分類,如表1所示。
分類
實驗教學(xué)資源類型
特點
示例
功能特點
素材性教學(xué)資源
物理實驗教學(xué)素材的直接來源。
實驗活動指南、課標(biāo)、教材、軟件、教師、學(xué)生等。
條件性教學(xué)資源
不是物理實驗教學(xué)的直接來源,但制約著實驗教學(xué)的實施水平。
實驗室、儀器、經(jīng)費投入等。
空間分布
校內(nèi)教學(xué)資源
可以經(jīng)常使用,較方便。
實驗室、圖書館、科技館。
校外教學(xué)資源
具有補充性、拓展性,可彌補校內(nèi)資源的不足。
家庭、大學(xué)、科研所、工廠等。
呈現(xiàn)方式
文字資源
容易獲得。
教材、參考書、期刊等。
實物資源
直觀、具體。
實驗室、掛圖、儀器等。
信息化資源
智能化、虛擬化、容量大。
軟件、網(wǎng)絡(luò)、電子書籍等。
應(yīng)該指出的是,以上分類是相對的,現(xiàn)實中的物理實驗教學(xué)資源并無明顯的界限,它們是互相交叉的。如校內(nèi)的教學(xué)資源、校外的教學(xué)資源都可以包括素材性教學(xué)資源,也可以包括條件性教學(xué)資源。下面介紹幾類典型的物理實驗教學(xué)資源:
1.物理教材
物理教材既是教師開展實驗教學(xué)活動的基本素材,也是學(xué)生進(jìn)行實驗探究學(xué)習(xí)活動的主要材料。它主要包括:教科書、教師教學(xué)參考書、學(xué)生實驗用書、掛圖、投影片、音像教材、電子教材等。其中,物理教科書是物理實驗教學(xué)資源的核心部分,但不是教材的全部。新課程理念提倡教師由過去的“教教科書”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝媒炭茣?,圍繞教科書多渠道、多方式地設(shè)計開發(fā)豐富多彩的實驗教學(xué)內(nèi)容,充分體現(xiàn)物理新課程的目標(biāo)和理念,突出實驗在科學(xué)探究中的獨特作用;形象的實驗讓學(xué)生體驗前人的探索過程,對物理事實、概念或規(guī)律等通過形象的、具體的、明確的、感性的實驗獲得,而不是“聽”物理,“背”概念、定律。
2.物理實驗室
物理實驗室是物理實驗教學(xué)重要的條件性資源,是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)的場所,是實施物理實驗教學(xué)的重要保障。新課程對物理探究活動提出了較高的要求,要求每個學(xué)生都動手實驗。因此學(xué)校應(yīng)高度重視物理實驗室的建設(shè)和投入,實現(xiàn)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化,管理規(guī)范化。
3.社會課程資源
社會化物理實驗課程資源是校內(nèi)物理實驗教學(xué)資源的重要補充,也是人們經(jīng)常忽視的一類教學(xué)資源。社會化物理實驗課程資源主要包括:報刊、電視、科技館、博物館、公共圖書館,以及工廠、社區(qū)、農(nóng)村、家庭、高等院校和科研院所等。當(dāng)前學(xué)校物理教育對社會化的物理教學(xué)資源關(guān)注不夠,造成大量的社會化的教學(xué)資源的浪費。新課程特別強調(diào)積極發(fā)掘和利用校外課程資源,同時為了讓所有的學(xué)生受到良好的科學(xué)教育,除了利用學(xué)校教育的主渠道外,還要因地制宜有效地、充分地利用和開發(fā)社會教育資源,逐步建立校內(nèi)、外課程資源的轉(zhuǎn)化機制,實現(xiàn)課程資源的廣泛交流與共享。
4.網(wǎng)絡(luò)信息化資源
以計算機為代表的信息化資源具有信息量大、智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化等特點,為物理實驗教學(xué)提供了更方便快捷和更豐富的信息來源,成為物理實驗教學(xué)的新資源,是其他教學(xué)資源無法代替的。比如,利用多媒體技術(shù)可以模擬演示常規(guī)的教學(xué)手段很難準(zhǔn)確反映,而且學(xué)生接受困難的抽象的物理概念、規(guī)律、定理、微觀和宏觀的現(xiàn)象、物理知識、物理過程通過實驗重新模擬演示;通過網(wǎng)絡(luò)訪問世界各地的物理實驗教學(xué)站點、物理實驗教學(xué)資料數(shù)據(jù)庫等;利用校園網(wǎng)建立實驗教學(xué)案例、參考文獻(xiàn)、檢測評價等數(shù)據(jù)庫和虛擬實驗室等;通過信息的共享、交流、反饋等方式,為師生提供大量的實驗教學(xué)資源,使物理實驗教學(xué)不只局限于課堂和學(xué)校,而是在更為廣闊的空間發(fā)展。也更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識和技能,培養(yǎng)學(xué)生收集信息、處理信息、傳遞信息的能力。
5.教師和學(xué)生
上述各類資源屬于物化的物理實驗教學(xué)資源。在新課程中,教師和學(xué)生成為一種人力資源開始被關(guān)注。長期以來,物理教師一直被看做是物理實驗教學(xué)資源的利用者,但教學(xué)實踐證明,教師不僅僅是教學(xué)資源的開發(fā)利用者,同時也是一種重要的教學(xué)資源。教師既決定了教學(xué)資源的鑒別、開發(fā)、積累和利用,也是教學(xué)資源的重要載體,他本身就是課程實施的基本條件資源。教師的素質(zhì)狀況決定了物理實驗教學(xué)資源的范圍、利用和開發(fā)的程度及發(fā)揮水平。因此,在物理實驗教學(xué)資源的開發(fā)過程中,要始終把教師隊伍的建設(shè)放在首位,通過對物理教師這一重要資源的開發(fā),帶動其他教學(xué)資源的優(yōu)化發(fā)展。此外,實驗室技術(shù)人員及管理人員也是實驗教學(xué)的資源。
學(xué)生是物理實驗教學(xué)的主體,在實驗教學(xué)中具有能動性,能對物理實驗加以理解和體驗;無論是課堂實驗還是課外實驗,他都是實驗教學(xué)資源開發(fā)的重要組成部分。
二、開發(fā)物理實驗教學(xué)資源的策略
教師不僅要認(rèn)識物理實驗教學(xué)資源的含義、分類,更要掌握合理開發(fā)和利用實驗教學(xué)資源的策略,逐步形成開發(fā)物理實驗教學(xué)資源的能力,促進(jìn)自身的專業(yè)化發(fā)展。
1.重視物理實驗室的建設(shè)
物理教學(xué)中演示實驗和學(xué)生實驗,都能夠使學(xué)生對物理事實獲得具體的、明確的認(rèn)識,是理解概念和規(guī)律的必要基礎(chǔ)。觀察和實驗是對培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實驗技能,培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度,引起學(xué)習(xí)興趣,具有不可替代的重要作用。物理實驗室是實施探究教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新精神、全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)場所,也是教師開展實驗教學(xué)研究的陣地。近幾年來中學(xué)物理實驗室建設(shè)有了較大的改善。其建設(shè)模式和儀器設(shè)備基本上是按照現(xiàn)行教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求配備的;新課程標(biāo)準(zhǔn)下的物理實驗,從內(nèi)容、數(shù)量到形式都有較大的改革,把過去很多固定模式、統(tǒng)一裝置、驗證性的實驗改為探究性實驗,要求學(xué)生根據(jù)實驗問題做出假設(shè),自選器材設(shè)計實驗,然后進(jìn)行實驗,得出結(jié)論;淡化了演示實驗與學(xué)生實驗的界限,強調(diào)學(xué)生親自動手做實驗,這對物理實驗室提出了更高的要求。為此教育行政管理者要鼓勵教師和實驗室管理人員將多媒體技術(shù)應(yīng)用在物理實驗中,及時補充低值易耗品,不斷更新儀器設(shè)備,為物理實驗探究活動創(chuàng)造基本的物質(zhì)條件。大力加強演示和學(xué)生實驗;學(xué)校和教師應(yīng)根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求安排足夠的學(xué)生實驗和演示實驗;大限度地利用實驗室現(xiàn)有的器材,力求利用多年閑置的器材開發(fā)新的實驗;充分地開發(fā)和利用實驗室的豐富課程資源,盡快向?qū)W生開放,鼓勵學(xué)生主動做課外實驗。實驗室的課程資源不局限于實驗室的現(xiàn)有設(shè)備,大家身邊的物品、器具和玩具也是重要的實驗室資源。因此倡導(dǎo)教師、實驗室管理人員和學(xué)生要充分利用日常生活中廉價的器具和材料制作簡易的實驗儀器,這些儀器既具有簡便、直觀等優(yōu)點,又能解決儀器的短缺問題,彌補實驗經(jīng)費的不足,豐富實驗教學(xué)資源;又有利于學(xué)生動手,發(fā)展學(xué)生的實驗技能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識;增強學(xué)生節(jié)約和環(huán)保意識。比如可用可樂瓶、易拉罐、飲料瓶、吸管、電視機、玩具等生活中常見的物品來做物理實驗。此外,還應(yīng)加強對實驗室技術(shù)和管理人員的培訓(xùn),提高業(yè)務(wù)水平,同時鼓勵教師和實驗室管理人員將多媒體技術(shù)應(yīng)用在物理實驗中,加強實驗室管理,實現(xiàn)管理科學(xué)化,如建立實驗室規(guī)章制度、實驗教學(xué)管理制度、實驗室檔案等。
2.進(jìn)行物理實驗的改革與創(chuàng)新
根據(jù)普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn),物理新教材選編了大量的物理實驗,它體現(xiàn)了物理是以實驗為基礎(chǔ)的特點,也突出了科學(xué)探究的物理新課程理念。但無論是從實驗的普遍適應(yīng)性,還是從體現(xiàn)地方特色,或者從教材本身存在的問題(如現(xiàn)象不太明顯,探究性不突出)來看,新教材還需要進(jìn)一步的改進(jìn)、完善,甚至要重新設(shè)計一些有助于學(xué)生理解難點知識和密切聯(lián)系社會、生活實際的實驗。這是物理實驗教學(xué)資源開發(fā)的重點所在。
物理實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新既包括從新的視角對原有的實驗進(jìn)行思考,找出缺陷或不足,給予矯正,也包括根據(jù)一定的實驗?zāi)康模ㄟ^探究來確定實驗儀器、裝置和操作方案等。物理實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新一般有下面幾種情況:
(1)實驗方式的改進(jìn)與創(chuàng)新
觀察和實驗是研究物理、學(xué)好物理的基本方法。據(jù)美國心理學(xué)家布魯納的發(fā)現(xiàn)法理論:教學(xué)過程應(yīng)是在教師的啟發(fā)、引導(dǎo)下,讓學(xué)生親自去發(fā)現(xiàn)問題,探索問題,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)的習(xí)慣和能力。探索性實驗可以極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,通過實驗也可使學(xué)生掌握研究物理規(guī)律的方法,從小培養(yǎng)科學(xué)的思維習(xí)慣、思想方法。因此,在教學(xué)中如果有些演示實驗所需器材簡單,可將某些演示實驗或驗證性實驗有意識改為學(xué)生隨堂操作的探索性實驗。
例如,筆者在講授“玻意耳定律”一節(jié)內(nèi)容時將演示實驗和學(xué)生實驗“合二為一”。上課前筆者布置了一個探究性的問題:在常溫常壓下,氣體的壓強與體積有何關(guān)系?要求學(xué)生根據(jù)這兩節(jié)內(nèi)容設(shè)計實驗。上課時將學(xué)生分成每二人一組進(jìn)行探索研究,教師穿梭在學(xué)生中引導(dǎo)、點撥,后由學(xué)生將實驗結(jié)果匯總分析。很快學(xué)生就得出ρ1V1=ρ2V2。在此全過程中學(xué)生思維活躍,精力集中,創(chuàng)造了一種近距離的物理意境。學(xué)生學(xué)得懂,記得清,印象深刻。效果比以前用兩節(jié)課教學(xué)更好。這樣既節(jié)約了時間,又再現(xiàn)了科學(xué)的探索過程;同時增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高了學(xué)生的觀察能力和實驗操作能力;使學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力都得到了發(fā)展,也可適應(yīng)近幾年來高考中新增的設(shè)計性實驗。
(2)實驗裝置和實驗方案的改進(jìn)與創(chuàng)新
教學(xué)中為了幫助學(xué)生理解某些物理原理,盡管教材中沒有規(guī)定做實驗,也可以設(shè)計一些操作方法簡單易行的實驗,對有些難于理解的物理概念或基礎(chǔ)理論,除了教材中規(guī)定的實驗外,還可以設(shè)計一些新實驗。如果所涉及的物理知識比較抽象,思維能力的要求較高,及對日常生活中一些物理現(xiàn)象的解釋,可設(shè)計、開發(fā)一些有創(chuàng)意的實驗。通過實驗使學(xué)生感受到如何抓住重點,因陋就簡地設(shè)計實驗,學(xué)習(xí)設(shè)計實驗的一些基本方法。
例如,完全失重是一個較難理解的物理概念,許多學(xué)生對于這一特殊情景發(fā)生的物理現(xiàn)象[如:做拋物運動的物體(包括水層間的壓力為零)],總感到疑慮。為了解決這個問題可以做下面的實驗:
將易拉罐裝滿水,在側(cè)面打一個小孔,水自然會從孔中流出來(圖1)。再讓易拉罐自由下落,就會驚奇地發(fā)現(xiàn),處于在下落過程中水不再從孔中射出(圖2)?,F(xiàn)在,再在罐的底部開一小孔,再讓易拉罐自由下落,水還會流出嗎?實驗結(jié)果水仍然不會從孔中射出(圖3)。然后再把底部有孔的易拉罐豎直(或斜向上)拋,水還會流出嗎?常規(guī)的思維是水必然會從孔中直射下來。但實驗結(jié)果水仍然不會從孔中流出來(圖4)。
做了上述實驗后,學(xué)生對完全失重有了真切的感受,也有助于學(xué)生解決今后牽涉到的失重的習(xí)題。
(3)實驗手段的改進(jìn)與創(chuàng)新
要想獲得好的實驗效果,多樣化的實驗手段是必不可少的。對某些物理實驗條件不易控制,或存在某種干擾而無法演示;實驗效果不佳;實驗時有危險;實驗所需時間太長;實驗時動態(tài)變化太快無法看清實驗過程,只能看到后的結(jié)果,而結(jié)果也很難反映原理,用傳統(tǒng)的教學(xué)手段也很難表現(xiàn)“動”和“變”的結(jié)果。這時可先做實驗或利用數(shù)碼相機預(yù)先拍攝后與多媒體結(jié)合來演示相關(guān)的實驗或模擬實驗(模擬過程要盡可能接近于物理真實),并將實驗過程進(jìn)行重放、定格、縮放、慢鏡頭,讓學(xué)生觀察物理過程的全部。還可以對某些研究對象太大(如天體運動)或太?。ㄈ绶肿拥臒徇\動);微觀展示如a粒子散射、晶體結(jié)構(gòu)等;運動的絕對性和相對性原理、物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電子繞核旋轉(zhuǎn)、核反應(yīng)、微小形變、布朗運動、電源內(nèi)部電子和離子的移動,電動勢的方向,電容器充放電的過程,兩球碰撞時無壓縮,后恢復(fù)過程中兩球速度、加速度的變化等都可以通過多媒體技術(shù)進(jìn)行情景創(chuàng)設(shè),實驗過程的模擬,物理進(jìn)程的速度調(diào)節(jié),微小過程的放大,實驗現(xiàn)象的動態(tài)分析。利用以計算機為基礎(chǔ)的多媒體技術(shù)將其制成教學(xué)軟件,在課堂上放映,也能取得很好的效果。
(4)小實驗的開發(fā)
物理教學(xué)中有許多課外小實驗、小制作,如果教師引導(dǎo)得當(dāng),學(xué)生主動去做會獲得意想不到的效果;這些課外小實驗、小制作既具有器材簡單易得、現(xiàn)象明顯、節(jié)約、安全等優(yōu)點,又具有良好的教學(xué)功能和教學(xué)效果,是當(dāng)今實驗教學(xué)改革的重要方向。新課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)物理實驗的探究活動,要求為學(xué)生創(chuàng)造動手做實驗的機會,同時提倡物理實驗的綠色化、安全化。因此,物理教師和實驗室人員應(yīng)結(jié)合教材內(nèi)容因地制宜地積極開發(fā)物理教學(xué)中的課外小實驗、小制作。
例如,利用常用物品(如可樂瓶)可以做很多有趣的實驗,如自由落體運動和堅直上拋運動中的完全失重現(xiàn)象、反沖運動、水流星、靜電除塵、音叉共鳴、研制水“火箭”等;利用玩具(如牛頓“秋千”、碰碰球等)可以做碰撞實驗;利用家用電器(如電視機)可以做許多有趣的實驗:電荷之間的作用、電子的掃描和視覺暫留、電子的掃描的周期等;利用新穎材料(如激光筆)做奇妙的反射演示實驗現(xiàn)象。
三、加強物理實驗教學(xué)與信息技術(shù)整合
現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用給物理教學(xué)帶來了深刻的變革,同時也為物理教學(xué)資源的開發(fā)和優(yōu)化提供了前所未有的機遇。學(xué)校應(yīng)創(chuàng)造條件,加強物理實驗教學(xué)與信息技術(shù)的整合。首先,重視將信息技術(shù)應(yīng)用到物理實驗室,加快物理實驗軟件和實驗教學(xué)多媒體課件的開發(fā)。如通過計算機實時測量、處理實驗數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果,逐步建立數(shù)字化的實驗室。多媒體課件與文字教材、投影片等傳統(tǒng)的教學(xué)資源相比,它具有表現(xiàn)力強、交互性好、信息量大等優(yōu)點,有利于創(chuàng)設(shè)形象、生動的物理實驗教學(xué)情景,模擬那些復(fù)雜或不安全的實驗過程,從而激發(fā)學(xué)生的實驗探究興趣。但是,目前這類資源較為缺乏、零散,難以滿足物理實驗教學(xué)的需要。因此物理教師應(yīng)與計算機專業(yè)人員合作,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點和教學(xué)需要,盡可能開發(fā)實驗教學(xué)的多媒體課件。其次,要抓好物理實驗教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)。教師應(yīng)當(dāng)積極參與本校校園網(wǎng)的建設(shè),不斷補充物理實驗教學(xué)研究新成果的有關(guān)信息,豐富校園網(wǎng)上的物理實驗教學(xué)資源,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)基于網(wǎng)絡(luò)下的自主學(xué)習(xí)環(huán)境,讓學(xué)生學(xué)會獨立學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí);充分利用電子書籍、電子期刊、數(shù)據(jù)庫、數(shù)字圖書館、教育網(wǎng)站和電子論壇等網(wǎng)上物理教育信息資源,使實驗教學(xué)媒體從單一媒體向多種媒體轉(zhuǎn)變;使教學(xué)活動從信息的單向傳遞向雙向交換轉(zhuǎn)變;使學(xué)生從單獨的學(xué)習(xí)向合作學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。
四、編寫物理實驗教學(xué)資料
近幾年來,我國廣大物理教師對實驗教學(xué)改革,尤其是實驗儀器、實驗方法的改進(jìn)做了大量的探索,取得了不少成果。為此教師在物理實驗教學(xué)中應(yīng)根據(jù)教材內(nèi)容,結(jié)合學(xué)生和學(xué)校的實際,從圖書、期刊、網(wǎng)絡(luò)等資源中精選適當(dāng)?shù)奈锢韺嶒灲虒W(xué)內(nèi)容,精心編寫有關(guān)指導(dǎo)學(xué)生開展實驗探究活動的教學(xué)設(shè)計及實驗改進(jìn)、創(chuàng)新等方面的實驗教學(xué)參考資料,以實現(xiàn)物理實驗教學(xué)資源的共享,為提高物理實驗教學(xué)質(zhì)量服務(wù)。
五、結(jié)合身邊的生活實際開發(fā)實驗教學(xué)資源
家庭、學(xué)校、社會都有大量學(xué)生感興趣的物理問題,物理實驗教學(xué)資源的開發(fā)一定要因地制宜,緊密結(jié)合身邊的生活實際使學(xué)生關(guān)心身邊的物理現(xiàn)象,善于從物理的角度來看待自然界中豐富多彩的現(xiàn)象,讓學(xué)生切實感受到物理廣泛應(yīng)用于生活及社會的各個領(lǐng)域。如家庭中新型電器、炊具中的物理原理;公共設(shè)施、交通工具中某些裝置的物理原理;新型通信工具,等等。教師應(yīng)選擇與學(xué)生生活聯(lián)系密切的素材用于教學(xué)。課堂教學(xué)中,教師可以選擇可樂瓶、易拉罐、飲料瓶、吸管、電視機、玩具等生活中常見的物品來做物理實驗。學(xué)生的課后作業(yè)也應(yīng)該因地制宜地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注周圍的生活,如游樂場中的物理,車站、碼頭上的物理,超級市場中的物理等。把這些與學(xué)生的生活密切相關(guān)的事物引入物理實驗課,增加學(xué)生對物理課的親切感。
六、關(guān)注學(xué)生在實驗教學(xué)資源開發(fā)中的作用
實驗教學(xué)資源的開發(fā)并不是教師的專利,學(xué)生也是實驗教學(xué)資源的開發(fā)者。從這一角度看,學(xué)生也是物理實驗教學(xué)的重要資源。教師應(yīng)抓住時機,因勢利導(dǎo),創(chuàng)設(shè)實驗問題情景,激發(fā)學(xué)生的參與意識,使學(xué)生有所發(fā)展,有所發(fā)現(xiàn),有所創(chuàng)造,充分發(fā)揮學(xué)生在實驗教學(xué)資源開發(fā)中的作用。這不但能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實驗探究能力,同時也能開發(fā)和積累更多的新的實驗教學(xué)資源。
例如,筆者在準(zhǔn)備講授“光的衍射”時,上課前布置了一些探究性的問題,如你用什么辦法能觀察到光的衍射,請設(shè)計相應(yīng)的實驗。上課時不但課堂氣氛活躍,而且學(xué)生設(shè)計的實驗也讓筆者大吃一驚:有利用人體來完成的,如瞇起眼睛看燈就可以觀察到衍射,將中指和食指相互靠近也可以觀察到衍射;有利用身邊的日常用品的,如用兩支緊靠的鉛筆平行于日光燈可以觀察到衍射,在導(dǎo)電紙或黑紙上打一些光滑的孔徑小于0.5mm為宜的微圓孔,點光源可用黑紙將普通燈泡遮住,在黑紙上開一小孔,孔對準(zhǔn)燈絲。通過小孔觀察3m處的點光源便能看到一圈圈彩色的小孔衍射圖樣。用刀片在暴光膠片的膠面上劃一條狹縫,注意不要將膠片切斷。通過狹縫觀察較遠(yuǎn)處的日光燈,可看到單縫衍射條紋。用兩張中間開孔的硬紙板夾住一片羽毛,通過羽毛觀察點光源,若在晚上,可觀察遠(yuǎn)處的路燈或車燈,都能看到漂亮的光柵衍射條紋。取一張光盤,將激光指示器發(fā)出的光以較大的入射角照射到光盤上,讓反射光照射到白色的天花板上,便能觀察到一道明暗相間的反射衍射條紋;有利用實驗器材的:用游標(biāo)卡尺的兩腳間的細(xì)小的狹縫觀察較遠(yuǎn)處的日光燈,即可看到單縫衍射條紋。
一、物理實驗教學(xué)資源的含義和分類
教學(xué)是課程改革實施的重要途徑,物理實驗教學(xué)資源是課程資源的重要組成部分。因此要知道物理實驗教學(xué)資源的內(nèi)涵,應(yīng)先搞清楚課程資源的含義。目前一般認(rèn)為,課程資源有廣義和狹義之分。廣義的課程資源是有利于實現(xiàn)課程目標(biāo)的各種因素,或者指課程設(shè)計、實施和評價等整個課程編制過程中一切可利用的人力、物力及自然資源的總和。它包括:教科書、教師和學(xué)生的教學(xué)用書、科技圖書、錄像帶、視聽光盤、計算機教學(xué)軟件、報刊、互聯(lián)網(wǎng)、圖書館、實驗室、專用教室、實踐基地,以及校外的博物館、展覽館、科技館、公共圖書館、電視節(jié)目、工廠、農(nóng)村、科研院所、家庭和社會中的各種資源。狹義的課程資源僅指形成課程的直接因素來源,比較典型的有教材、學(xué)科知識等。新一輪基礎(chǔ)教育課程改革所倡導(dǎo)的課程資源的開發(fā)和利用指的是相對廣義的概念。因此,物理實驗教學(xué)資源是指有利于實現(xiàn)物理教學(xué)目標(biāo),在實驗教學(xué)設(shè)計、實施和評價過程中可利用的各種資源的總和。它包括物質(zhì)的,人力的;校內(nèi)的,校外的;傳統(tǒng)的教材、圖書館和現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)等。因此,物理教師應(yīng)強化教學(xué)資源意識,樹立新的課程資源觀,因地制宜地開發(fā)和利用物理實驗教學(xué)資源,確保物理實驗教學(xué)目標(biāo)及整個物理教學(xué)目標(biāo)的順利完成。按照不同的標(biāo)準(zhǔn)對物理實驗教學(xué)資源進(jìn)行不同的分類,如表1所示。
分類
實驗教學(xué)資源類型
特點
示例
功能特點
素材性教學(xué)資源
物理實驗教學(xué)素材的直接來源。
實驗活動指南、課標(biāo)、教材、軟件、教師、學(xué)生等。
條件性教學(xué)資源
不是物理實驗教學(xué)的直接來源,但制約著實驗教學(xué)的實施水平。
實驗室、儀器、經(jīng)費投入等。
空間分布
校內(nèi)教學(xué)資源
可以經(jīng)常使用,較方便。
實驗室、圖書館、科技館。
校外教學(xué)資源
具有補充性、拓展性,可彌補校內(nèi)資源的不足。
家庭、大學(xué)、科研所、工廠等。
呈現(xiàn)方式
文字資源
容易獲得。
教材、參考書、期刊等。
實物資源
直觀、具體。
實驗室、掛圖、儀器等。
信息化資源
智能化、虛擬化、容量大。
軟件、網(wǎng)絡(luò)、電子書籍等。
應(yīng)該指出的是,以上分類是相對的,現(xiàn)實中的物理實驗教學(xué)資源并無明顯的界限,它們是互相交叉的。如校內(nèi)的教學(xué)資源、校外的教學(xué)資源都可以包括素材性教學(xué)資源,也可以包括條件性教學(xué)資源。下面介紹幾類典型的物理實驗教學(xué)資源:
1.物理教材
物理教材既是教師開展實驗教學(xué)活動的基本素材,也是學(xué)生進(jìn)行實驗探究學(xué)習(xí)活動的主要材料。它主要包括:教科書、教師教學(xué)參考書、學(xué)生實驗用書、掛圖、投影片、音像教材、電子教材等。其中,物理教科書是物理實驗教學(xué)資源的核心部分,但不是教材的全部。新課程理念提倡教師由過去的“教教科書”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝媒炭茣?,圍繞教科書多渠道、多方式地設(shè)計開發(fā)豐富多彩的實驗教學(xué)內(nèi)容,充分體現(xiàn)物理新課程的目標(biāo)和理念,突出實驗在科學(xué)探究中的獨特作用;形象的實驗讓學(xué)生體驗前人的探索過程,對物理事實、概念或規(guī)律等通過形象的、具體的、明確的、感性的實驗獲得,而不是“聽”物理,“背”概念、定律。
2.物理實驗室
物理實驗室是物理實驗教學(xué)重要的條件性資源,是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)的場所,是實施物理實驗教學(xué)的重要保障。新課程對物理探究活動提出了較高的要求,要求每個學(xué)生都動手實驗。因此學(xué)校應(yīng)高度重視物理實驗室的建設(shè)和投入,實現(xiàn)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化,管理規(guī)范化。
3.社會課程資源
社會化物理實驗課程資源是校內(nèi)物理實驗教學(xué)資源的重要補充,也是人們經(jīng)常忽視的一類教學(xué)資源。社會化物理實驗課程資源主要包括:報刊、電視、科技館、博物館、公共圖書館,以及工廠、社區(qū)、農(nóng)村、家庭、高等院校和科研院所等。當(dāng)前學(xué)校物理教育對社會化的物理教學(xué)資源關(guān)注不夠,造成大量的社會化的教學(xué)資源的浪費。新課程特別強調(diào)積極發(fā)掘和利用校外課程資源,同時為了讓所有的學(xué)生受到良好的科學(xué)教育,除了利用學(xué)校教育的主渠道外,還要因地制宜有效地、充分地利用和開發(fā)社會教育資源,逐步建立校內(nèi)、外課程資源的轉(zhuǎn)化機制,實現(xiàn)課程資源的廣泛交流與共享。
4.網(wǎng)絡(luò)信息化資源
以計算機為代表的信息化資源具有信息量大、智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化等特點,為物理實驗教學(xué)提供了更方便快捷和更豐富的信息來源,成為物理實驗教學(xué)的新資源,是其他教學(xué)資源無法代替的。比如,利用多媒體技術(shù)可以模擬演示常規(guī)的教學(xué)手段很難準(zhǔn)確反映,而且學(xué)生接受困難的抽象的物理概念、規(guī)律、定理、微觀和宏觀的現(xiàn)象、物理知識、物理過程通過實驗重新模擬演示;通過網(wǎng)絡(luò)訪問世界各地的物理實驗教學(xué)站點、物理實驗教學(xué)資料數(shù)據(jù)庫等;利用校園網(wǎng)建立實驗教學(xué)案例、參考文獻(xiàn)、檢測評價等數(shù)據(jù)庫和虛擬實驗室等;通過信息的共享、交流、反饋等方式,為師生提供大量的實驗教學(xué)資源,使物理實驗教學(xué)不只局限于課堂和學(xué)校,而是在更為廣闊的空間發(fā)展。也更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識和技能,培養(yǎng)學(xué)生收集信息、處理信息、傳遞信息的能力。
5.教師和學(xué)生
上述各類資源屬于物化的物理實驗教學(xué)資源。在新課程中,教師和學(xué)生成為一種人力資源開始被關(guān)注。長期以來,物理教師一直被看做是物理實驗教學(xué)資源的利用者,但教學(xué)實踐證明,教師不僅僅是教學(xué)資源的開發(fā)利用者,同時也是一種重要的教學(xué)資源。教師既決定了教學(xué)資源的鑒別、開發(fā)、積累和利用,也是教學(xué)資源的重要載體,他本身就是課程實施的基本條件資源。教師的素質(zhì)狀況決定了物理實驗教學(xué)資源的范圍、利用和開發(fā)的程度及發(fā)揮水平。因此,在物理實驗教學(xué)資源的開發(fā)過程中,要始終把教師隊伍的建設(shè)放在首位,通過對物理教師這一重要資源的開發(fā),帶動其他教學(xué)資源的優(yōu)化發(fā)展。此外,實驗室技術(shù)人員及管理人員也是實驗教學(xué)的資源。
學(xué)生是物理實驗教學(xué)的主體,在實驗教學(xué)中具有能動性,能對物理實驗加以理解和體驗;無論是課堂實驗還是課外實驗,他都是實驗教學(xué)資源開發(fā)的重要組成部分。
二、開發(fā)物理實驗教學(xué)資源的策略
教師不僅要認(rèn)識物理實驗教學(xué)資源的含義、分類,更要掌握合理開發(fā)和利用實驗教學(xué)資源的策略,逐步形成開發(fā)物理實驗教學(xué)資源的能力,促進(jìn)自身的專業(yè)化發(fā)展。
1.重視物理實驗室的建設(shè)
物理教學(xué)中演示實驗和學(xué)生實驗,都能夠使學(xué)生對物理事實獲得具體的、明確的認(rèn)識,是理解概念和規(guī)律的必要基礎(chǔ)。觀察和實驗是對培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實驗技能,培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度,引起學(xué)習(xí)興趣,具有不可替代的重要作用。物理實驗室是實施探究教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新精神、全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)場所,也是教師開展實驗教學(xué)研究的陣地。近幾年來中學(xué)物理實驗室建設(shè)有了較大的改善。其建設(shè)模式和儀器設(shè)備基本上是按照現(xiàn)行教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求配備的;新課程標(biāo)準(zhǔn)下的物理實驗,從內(nèi)容、數(shù)量到形式都有較大的改革,把過去很多固定模式、統(tǒng)一裝置、驗證性的實驗改為探究性實驗,要求學(xué)生根據(jù)實驗問題做出假設(shè),自選器材設(shè)計實驗,然后進(jìn)行實驗,得出結(jié)論;淡化了演示實驗與學(xué)生實驗的界限,強調(diào)學(xué)生親自動手做實驗,這對物理實驗室提出了更高的要求。為此教育行政管理者要鼓勵教師和實驗室管理人員將多媒體技術(shù)應(yīng)用在物理實驗中,及時補充低值易耗品,不斷更新儀器設(shè)備,為物理實驗探究活動創(chuàng)造基本的物質(zhì)條件。大力加強演示和學(xué)生實驗;學(xué)校和教師應(yīng)根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求安排足夠的學(xué)生實驗和演示實驗;大限度地利用實驗室現(xiàn)有的器材,力求利用多年閑置的器材開發(fā)新的實驗;充分地開發(fā)和利用實驗室的豐富課程資源,盡快向?qū)W生開放,鼓勵學(xué)生主動做課外實驗。實驗室的課程資源不局限于實驗室的現(xiàn)有設(shè)備,大家身邊的物品、器具和玩具也是重要的實驗室資源。因此倡導(dǎo)教師、實驗室管理人員和學(xué)生要充分利用日常生活中廉價的器具和材料制作簡易的實驗儀器,這些儀器既具有簡便、直觀等優(yōu)點,又能解決儀器的短缺問題,彌補實驗經(jīng)費的不足,豐富實驗教學(xué)資源;又有利于學(xué)生動手,發(fā)展學(xué)生的實驗技能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識;增強學(xué)生節(jié)約和環(huán)保意識。比如可用可樂瓶、易拉罐、飲料瓶、吸管、電視機、玩具等生活中常見的物品來做物理實驗。此外,還應(yīng)加強對實驗室技術(shù)和管理人員的培訓(xùn),提高業(yè)務(wù)水平,同時鼓勵教師和實驗室管理人員將多媒體技術(shù)應(yīng)用在物理實驗中,加強實驗室管理,實現(xiàn)管理科學(xué)化,如建立實驗室規(guī)章制度、實驗教學(xué)管理制度、實驗室檔案等。
2.進(jìn)行物理實驗的改革與創(chuàng)新
根據(jù)普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn),物理新教材選編了大量的物理實驗,它體現(xiàn)了物理是以實驗為基礎(chǔ)的特點,也突出了科學(xué)探究的物理新課程理念。但無論是從實驗的普遍適應(yīng)性,還是從體現(xiàn)地方特色,或者從教材本身存在的問題(如現(xiàn)象不太明顯,探究性不突出)來看,新教材還需要進(jìn)一步的改進(jìn)、完善,甚至要重新設(shè)計一些有助于學(xué)生理解難點知識和密切聯(lián)系社會、生活實際的實驗。這是物理實驗教學(xué)資源開發(fā)的重點所在。
物理實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新既包括從新的視角對原有的實驗進(jìn)行思考,找出缺陷或不足,給予矯正,也包括根據(jù)一定的實驗?zāi)康模ㄟ^探究來確定實驗儀器、裝置和操作方案等。物理實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新一般有下面幾種情況:
(1)實驗方式的改進(jìn)與創(chuàng)新
觀察和實驗是研究物理、學(xué)好物理的基本方法。據(jù)美國心理學(xué)家布魯納的發(fā)現(xiàn)法理論:教學(xué)過程應(yīng)是在教師的啟發(fā)、引導(dǎo)下,讓學(xué)生親自去發(fā)現(xiàn)問題,探索問題,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)的習(xí)慣和能力。探索性實驗可以極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,通過實驗也可使學(xué)生掌握研究物理規(guī)律的方法,從小培養(yǎng)科學(xué)的思維習(xí)慣、思想方法。因此,在教學(xué)中如果有些演示實驗所需器材簡單,可將某些演示實驗或驗證性實驗有意識改為學(xué)生隨堂操作的探索性實驗。
例如,筆者在講授“玻意耳定律”一節(jié)內(nèi)容時將演示實驗和學(xué)生實驗“合二為一”。上課前筆者布置了一個探究性的問題:在常溫常壓下,氣體的壓強與體積有何關(guān)系?要求學(xué)生根據(jù)這兩節(jié)內(nèi)容設(shè)計實驗。上課時將學(xué)生分成每二人一組進(jìn)行探索研究,教師穿梭在學(xué)生中引導(dǎo)、點撥,后由學(xué)生將實驗結(jié)果匯總分析。很快學(xué)生就得出ρ1V1=ρ2V2。在此全過程中學(xué)生思維活躍,精力集中,創(chuàng)造了一種近距離的物理意境。學(xué)生學(xué)得懂,記得清,印象深刻。效果比以前用兩節(jié)課教學(xué)更好。這樣既節(jié)約了時間,又再現(xiàn)了科學(xué)的探索過程;同時增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高了學(xué)生的觀察能力和實驗操作能力;使學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力都得到了發(fā)展,也可適應(yīng)近幾年來高考中新增的設(shè)計性實驗。
(2)實驗裝置和實驗方案的改進(jìn)與創(chuàng)新
教學(xué)中為了幫助學(xué)生理解某些物理原理,盡管教材中沒有規(guī)定做實驗,也可以設(shè)計一些操作方法簡單易行的實驗,對有些難于理解的物理概念或基礎(chǔ)理論,除了教材中規(guī)定的實驗外,還可以設(shè)計一些新實驗。如果所涉及的物理知識比較抽象,思維能力的要求較高,及對日常生活中一些物理現(xiàn)象的解釋,可設(shè)計、開發(fā)一些有創(chuàng)意的實驗。通過實驗使學(xué)生感受到如何抓住重點,因陋就簡地設(shè)計實驗,學(xué)習(xí)設(shè)計實驗的一些基本方法。
例如,完全失重是一個較難理解的物理概念,許多學(xué)生對于這一特殊情景發(fā)生的物理現(xiàn)象[如:做拋物運動的物體(包括水層間的壓力為零)],總感到疑慮。為了解決這個問題可以做下面的實驗:
將易拉罐裝滿水,在側(cè)面打一個小孔,水自然會從孔中流出來(圖1)。再讓易拉罐自由下落,就會驚奇地發(fā)現(xiàn),處于在下落過程中水不再從孔中射出(圖2)?,F(xiàn)在,再在罐的底部開一小孔,再讓易拉罐自由下落,水還會流出嗎?實驗結(jié)果水仍然不會從孔中射出(圖3)。然后再把底部有孔的易拉罐豎直(或斜向上)拋,水還會流出嗎?常規(guī)的思維是水必然會從孔中直射下來。但實驗結(jié)果水仍然不會從孔中流出來(圖4)。
做了上述實驗后,學(xué)生對完全失重有了真切的感受,也有助于學(xué)生解決今后牽涉到的失重的習(xí)題。
(3)實驗手段的改進(jìn)與創(chuàng)新
要想獲得好的實驗效果,多樣化的實驗手段是必不可少的。對某些物理實驗條件不易控制,或存在某種干擾而無法演示;實驗效果不佳;實驗時有危險;實驗所需時間太長;實驗時動態(tài)變化太快無法看清實驗過程,只能看到后的結(jié)果,而結(jié)果也很難反映原理,用傳統(tǒng)的教學(xué)手段也很難表現(xiàn)“動”和“變”的結(jié)果。這時可先做實驗或利用數(shù)碼相機預(yù)先拍攝后與多媒體結(jié)合來演示相關(guān)的實驗或模擬實驗(模擬過程要盡可能接近于物理真實),并將實驗過程進(jìn)行重放、定格、縮放、慢鏡頭,讓學(xué)生觀察物理過程的全部。還可以對某些研究對象太大(如天體運動)或太?。ㄈ绶肿拥臒徇\動);微觀展示如a粒子散射、晶體結(jié)構(gòu)等;運動的絕對性和相對性原理、物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電子繞核旋轉(zhuǎn)、核反應(yīng)、微小形變、布朗運動、電源內(nèi)部電子和離子的移動,電動勢的方向,電容器充放電的過程,兩球碰撞時無壓縮,后恢復(fù)過程中兩球速度、加速度的變化等都可以通過多媒體技術(shù)進(jìn)行情景創(chuàng)設(shè),實驗過程的模擬,物理進(jìn)程的速度調(diào)節(jié),微小過程的放大,實驗現(xiàn)象的動態(tài)分析。利用以計算機為基礎(chǔ)的多媒體技術(shù)將其制成教學(xué)軟件,在課堂上放映,也能取得很好的效果。
(4)小實驗的開發(fā)
物理教學(xué)中有許多課外小實驗、小制作,如果教師引導(dǎo)得當(dāng),學(xué)生主動去做會獲得意想不到的效果;這些課外小實驗、小制作既具有器材簡單易得、現(xiàn)象明顯、節(jié)約、安全等優(yōu)點,又具有良好的教學(xué)功能和教學(xué)效果,是當(dāng)今實驗教學(xué)改革的重要方向。新課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)物理實驗的探究活動,要求為學(xué)生創(chuàng)造動手做實驗的機會,同時提倡物理實驗的綠色化、安全化。因此,物理教師和實驗室人員應(yīng)結(jié)合教材內(nèi)容因地制宜地積極開發(fā)物理教學(xué)中的課外小實驗、小制作。
例如,利用常用物品(如可樂瓶)可以做很多有趣的實驗,如自由落體運動和堅直上拋運動中的完全失重現(xiàn)象、反沖運動、水流星、靜電除塵、音叉共鳴、研制水“火箭”等;利用玩具(如牛頓“秋千”、碰碰球等)可以做碰撞實驗;利用家用電器(如電視機)可以做許多有趣的實驗:電荷之間的作用、電子的掃描和視覺暫留、電子的掃描的周期等;利用新穎材料(如激光筆)做奇妙的反射演示實驗現(xiàn)象。
三、加強物理實驗教學(xué)與信息技術(shù)整合
現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用給物理教學(xué)帶來了深刻的變革,同時也為物理教學(xué)資源的開發(fā)和優(yōu)化提供了前所未有的機遇。學(xué)校應(yīng)創(chuàng)造條件,加強物理實驗教學(xué)與信息技術(shù)的整合。首先,重視將信息技術(shù)應(yīng)用到物理實驗室,加快物理實驗軟件和實驗教學(xué)多媒體課件的開發(fā)。如通過計算機實時測量、處理實驗數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果,逐步建立數(shù)字化的實驗室。多媒體課件與文字教材、投影片等傳統(tǒng)的教學(xué)資源相比,它具有表現(xiàn)力強、交互性好、信息量大等優(yōu)點,有利于創(chuàng)設(shè)形象、生動的物理實驗教學(xué)情景,模擬那些復(fù)雜或不安全的實驗過程,從而激發(fā)學(xué)生的實驗探究興趣。但是,目前這類資源較為缺乏、零散,難以滿足物理實驗教學(xué)的需要。因此物理教師應(yīng)與計算機專業(yè)人員合作,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點和教學(xué)需要,盡可能開發(fā)實驗教學(xué)的多媒體課件。其次,要抓好物理實驗教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)。教師應(yīng)當(dāng)積極參與本校校園網(wǎng)的建設(shè),不斷補充物理實驗教學(xué)研究新成果的有關(guān)信息,豐富校園網(wǎng)上的物理實驗教學(xué)資源,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)基于網(wǎng)絡(luò)下的自主學(xué)習(xí)環(huán)境,讓學(xué)生學(xué)會獨立學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí);充分利用電子書籍、電子期刊、數(shù)據(jù)庫、數(shù)字圖書館、教育網(wǎng)站和電子論壇等網(wǎng)上物理教育信息資源,使實驗教學(xué)媒體從單一媒體向多種媒體轉(zhuǎn)變;使教學(xué)活動從信息的單向傳遞向雙向交換轉(zhuǎn)變;使學(xué)生從單獨的學(xué)習(xí)向合作學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。
四、編寫物理實驗教學(xué)資料
近幾年來,我國廣大物理教師對實驗教學(xué)改革,尤其是實驗儀器、實驗方法的改進(jìn)做了大量的探索,取得了不少成果。為此教師在物理實驗教學(xué)中應(yīng)根據(jù)教材內(nèi)容,結(jié)合學(xué)生和學(xué)校的實際,從圖書、期刊、網(wǎng)絡(luò)等資源中精選適當(dāng)?shù)奈锢韺嶒灲虒W(xué)內(nèi)容,精心編寫有關(guān)指導(dǎo)學(xué)生開展實驗探究活動的教學(xué)設(shè)計及實驗改進(jìn)、創(chuàng)新等方面的實驗教學(xué)參考資料,以實現(xiàn)物理實驗教學(xué)資源的共享,為提高物理實驗教學(xué)質(zhì)量服務(wù)。
五、結(jié)合身邊的生活實際開發(fā)實驗教學(xué)資源
家庭、學(xué)校、社會都有大量學(xué)生感興趣的物理問題,物理實驗教學(xué)資源的開發(fā)一定要因地制宜,緊密結(jié)合身邊的生活實際使學(xué)生關(guān)心身邊的物理現(xiàn)象,善于從物理的角度來看待自然界中豐富多彩的現(xiàn)象,讓學(xué)生切實感受到物理廣泛應(yīng)用于生活及社會的各個領(lǐng)域。如家庭中新型電器、炊具中的物理原理;公共設(shè)施、交通工具中某些裝置的物理原理;新型通信工具,等等。教師應(yīng)選擇與學(xué)生生活聯(lián)系密切的素材用于教學(xué)。課堂教學(xué)中,教師可以選擇可樂瓶、易拉罐、飲料瓶、吸管、電視機、玩具等生活中常見的物品來做物理實驗。學(xué)生的課后作業(yè)也應(yīng)該因地制宜地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注周圍的生活,如游樂場中的物理,車站、碼頭上的物理,超級市場中的物理等。把這些與學(xué)生的生活密切相關(guān)的事物引入物理實驗課,增加學(xué)生對物理課的親切感。
六、關(guān)注學(xué)生在實驗教學(xué)資源開發(fā)中的作用
實驗教學(xué)資源的開發(fā)并不是教師的專利,學(xué)生也是實驗教學(xué)資源的開發(fā)者。從這一角度看,學(xué)生也是物理實驗教學(xué)的重要資源。教師應(yīng)抓住時機,因勢利導(dǎo),創(chuàng)設(shè)實驗問題情景,激發(fā)學(xué)生的參與意識,使學(xué)生有所發(fā)展,有所發(fā)現(xiàn),有所創(chuàng)造,充分發(fā)揮學(xué)生在實驗教學(xué)資源開發(fā)中的作用。這不但能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實驗探究能力,同時也能開發(fā)和積累更多的新的實驗教學(xué)資源。
例如,筆者在準(zhǔn)備講授“光的衍射”時,上課前布置了一些探究性的問題,如你用什么辦法能觀察到光的衍射,請設(shè)計相應(yīng)的實驗。上課時不但課堂氣氛活躍,而且學(xué)生設(shè)計的實驗也讓筆者大吃一驚:有利用人體來完成的,如瞇起眼睛看燈就可以觀察到衍射,將中指和食指相互靠近也可以觀察到衍射;有利用身邊的日常用品的,如用兩支緊靠的鉛筆平行于日光燈可以觀察到衍射,在導(dǎo)電紙或黑紙上打一些光滑的孔徑小于0.5mm為宜的微圓孔,點光源可用黑紙將普通燈泡遮住,在黑紙上開一小孔,孔對準(zhǔn)燈絲。通過小孔觀察3m處的點光源便能看到一圈圈彩色的小孔衍射圖樣。用刀片在暴光膠片的膠面上劃一條狹縫,注意不要將膠片切斷。通過狹縫觀察較遠(yuǎn)處的日光燈,可看到單縫衍射條紋。用兩張中間開孔的硬紙板夾住一片羽毛,通過羽毛觀察點光源,若在晚上,可觀察遠(yuǎn)處的路燈或車燈,都能看到漂亮的光柵衍射條紋。取一張光盤,將激光指示器發(fā)出的光以較大的入射角照射到光盤上,讓反射光照射到白色的天花板上,便能觀察到一道明暗相間的反射衍射條紋;有利用實驗器材的:用游標(biāo)卡尺的兩腳間的細(xì)小的狹縫觀察較遠(yuǎn)處的日光燈,即可看到單縫衍射條紋。