利用创新实验优化中学物理教学设计的实践探索

发布时间：2017-01-31 19:20

1 引言

在物理学的发展过程中物理实验是无处不在，每个物理概念、规律的建立更是离不开实验；从物理教材呈现的内容和物理的实际教学过程中都不难发现物理实验在物理教学中起着举足轻重的作用。因此，从优化物理实验设计开始去优化中学物理教学设计是理所当然的事。物理实验是人们根据研究目的，运用科学仪器设备，人为地控制、创造或纯化某种自然过程，使之按预期的进程发展，同时在减少干扰客观状态的前提下进行观测，以探究物理过程变化规律的一种科学活动1。本章首先通过介绍物理学史上的部分经典实验，了解物理实验设计中蕴含着的方法和技巧，提醒物理教师在进行教学设计时也可以利用一些巧妙的实验设计去优化物理教学设计；接着谈国内关于物理实验教学的研究现状，指出优化物理教学设计势在必行；最后通过自己的亲身经历与感悟，说明开展利用创新实验优化中学物理教学设计这一研究内容的初衷。
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2 物理教学设计的一般步骤

2.1 物理教学设计的特征

教学设计是教学系统设计的常用简称，关于教学设计的界定，由于受到教学设计研究与实践者背景的不同，往往会从不同的角度来理解和鉴定教学设计的概念，因此人们对教学设计的定义现在还尚未取得完全一致的认识，出现了多方面的陈述。如当代著名教学设计理论家西尔斯、史密斯、拉甘和家赖格卢特、当代教学设计大师加涅以及国内一些学者，他们分别从不同的方面指出了教学设计的重要特征，重视教学设计所包括的范围、特点以及性质。总结他们的界定，不难看出教学设计的基本特征是：①它是以优化教学效果为宗旨的教学理论；②它是提供最优教学方案的一种处方科学；③它强调运用系统方法。④它的理论基础主要是学习理论；⑤教学设计具有主动性和确定性的特征7。

2.2 物理教学设计的意义

在开展物理教学工作时进行教学设计有非常重要的意义：（1）有助于使得物理教学工作科学化。纵观现在中学物理教学现状，虽然相较传统的满堂灌教学模式有所转变，但仍有诸多不尽如人意的地方，如教学模式单一、教学内容脱离科技发展、教学方式古板、仍存有应试教育的思想等，导致以上现象的原因是教师在进行教学设计的过程中，仅仅是根据个人习惯和经验而进行教学设计，没有与学生心理发展特点、现代教育学等理论相结合。这样的课堂，与新课程标准要求的要全面提升学生的科学素养，培养学生创新能力和动手实践能力等不相符合。而进行教学设计，运用教学系统设计这个现代教学技术，成为连接教学理论和教学实践的桥梁。它可以克服以上困难，将我们的教学活动建立在系统方法的科学化基础上，使得教学工作科学化。（2）有助于把握改革物理课堂教学的关键。课堂教学是由诸多要素构成的系统（如：教师、教学内容、教学目标、教学策略、组织形式和学生等要素），因此需要用系统的方法和思想对其中的各个要素及其相互关系作出分析、判断和操作。这里系统的方法指在教学设计时从“教什么”开始，对学生、教学内容分析；再从“怎么教”入手，制定具体教学目标、有效的教学策略，选择恰当的教学手段具体直观的表达教学过程各要素之间的关系，对教学效果做出评价，根据反馈信息又返回去调控教学设计的各个环节，以利于新课标的达成。

3 优化中学物理教学设计的一般途径.........12

3.1 优化中学物理教学设计的先决条件 .....12
3.2 优化中学物理教学设计的一般途径 .......13
4 利用创新实验优化教学设计的实践探索...........19
4.1 利用创新实验优化“法拉第电磁感应定律”的教学设计 ..........19
4.2 利用自制教具优化“曲线运动”的教学设计 ....................28
4.3 利用自制教具优化“认识浮力”的教学设计 ....................34
5 结论与展望 ..........39

4 利用创新实验优化教学设计的实践探索

4.1 利用创新实验优化“法拉第电磁感应定律”的教学设计

法拉第电磁感应定律教学的困难在于,如何更好地引导学生理解感应电动势与磁通量变化率成正比的关系，并得出定律的数学表达式。教材中没有涉及过多的实验去分析，查阅相关文献，对于本节实验的改进设计有很多。如：王乐福在物理教学这一期刊中发表的名为“法拉第电磁感应定律”课堂教学创新实验设计一文中，采用的是利用运动学实验与电磁感应结合进行定量的实验探究，探究感应电动势与变化时间、磁通量变化量间的比例关系。受此启发，在直接测量磁通量变化的时间存在困难，因此采用了转换的思想，在实验过程中没有直接测出磁通量变化的时间，而是通过测线圈下摆的高度间接的测磁通量变化的时间。另外的改进之处是灵敏电流计在测量感应电流的过程中摆动较快无法准确的读数，改用 DIS 实验系统准确记录每个时刻线圈中产生的感应电动势的大小；用手控制实验中线圈或磁铁的运动比较麻烦，为了解放出我们的双手，将线圈制成摆的形式，这样线圈便可自由摆动，无需用手操作。

4.2 利用自制教具优化“曲线运动”的教学设计

由于学生生活经验的局限性，对于教材中砂轮演示，学生生活中并不常见，课堂演示又存在危险，因此学生很难通过联想砂轮猜测曲线运动速度的方向。再加上教材呈现的实验探究，看似简单，，实际操作可行度较低。在探究物体做曲线运动时在某一位置的速度方向的实验中，小球的速度控制不好会被窄缝卡住；印泥在白纸上印记不明显；白纸随时需要更换不方便。在探究曲线运动的条件时，很难让钢珠起初做直线运动。以上因素导致教师在曲线运动的实际教学中,尝试教材提供的实验探究时心有余而力不足，结果使得学生对本节知识一知半解，不利于后续内容的学习。考虑到学生的这些基本情况及所处的环境，可以利用现在小朋友使用的磁性画板记录带有磁性的磁珠轨迹，以方便的探究曲线运动速度的方向；在磁性面板上加入学生生活中玩过的愤怒的小鸟游戏，让学生在玩中探究曲线运动的条件，便可制作出一个曲线运动探究仪，用此创新实验教具进行演示现象明显、趣味性强、与生活联系紧密，很能激起学生的学习欲望又突破了教学难点。
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5 结论与展望

从物理学科本身的特点出发，紧紧抓住物理是一门以实验为基础的学科这样一个特点，立足于利用创新实验，并将其融入课堂教学设计，以达到优化教学设计的目的。从所做的研究工作以及实践结果来看，确实达到了预期的效果。本文结合教学设计的相关理论和自身实践经历，提出了从教材内容分析上、根据学生情况、利用当地文化特色三个方面对物理实验进行改进和创新，并将其用于课堂教学设计，以达到优化教学设计的目的。结合相关理论和查阅相关文献，笔者对中学物理教材中涉及到的实验进行了大胆的创新和试验，并将其用于实际的教学设计过程中，接受实践的考验。确实，利用创新实验优化中学物理教学设计取得了一定的实际教学效果。在提升了学生学习物理的兴趣和帮助学生对相关知识的理解上做出了一点尝试，也为提升学生科学探究的意识和创新能力方面提供了一定的参考。其中的一些创新实验教具在实践中获得了一些肯定。如：法拉第电磁感应定律验证仪的设计获得了全国第六届大学生与研究生自制教具与设计实验展评“一等奖”，利用此创新实验进行的教学设计在全国第六届大学生与研究生物理教学技能展评中获得“一等奖；曲线运动探究仪的设计获全国第七届大学生与研究生自制教具与设计实验展评“一等奖”，将此创新实验融入教学设计在全国第七届大学生与研究生物理教学技能展评中获得“一等奖。

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参考文献（略）

本文编号：239529