利用几何画板辅助高中物理实验教学的实践研究

发布时间：2016-03-18 10:44

1 绪论

在一线的教学实践中，高中各类物理实验教学都有一些难点存在，主要包括：1）传统演示实验的局限性。传统的演示实验由教师在讲台上操作, 学生在座位上观察, 这种演示方法具有很大的局限性，如实验的可见度比较差, 有些实验现象甚至只有坐在讲台周围的几名同学能观察得到，大部分同学却看不清晰，尤其是一些实验细节。这样在实验时如果让每个学生到讲桌前轮流观察, 就会耗用太长的时间,也可能实验现象已经发生了变化，最终导致教学目标很难完成；同时由于受各种实验条件的限制，在教学中很难通过实物实验向学生直观的演示一些宏大的（例如火箭发射、天体的运动）、微观的（例如电子的跃迁、布朗运动等）、以及一些太快的、太慢的物理过程。2）学生实验的设计瓶颈。由于学生实验的规模受到空间的限制不能过大，，受到学生知识和技能水平的限制实验步骤及实验探究设计的不能太过复杂、操作技术要求不能太高，受到课时和教学任务的限制实验时间不能太长，同时还要保证实验的安全性和实验的成功率，这些限制使得实验教学的探究过程不容易控制甚至是难以完成任务。

............

2 多媒体技术在高中物理实验教学中应用的现状分析

2.1 多媒体技术在高中物理实验教学中应用的研究现状

我国对信息技术与课程的整合也非常重视，在 2001 年 7 月颁布的《国家基础教育课程改革纲要(试行)》中对信息技术与课程整合进一步做出了明确的要求，提出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，推动信息技术与学科课程的整合，不断实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供教育环境和有力的学习工具”。②从此以后各级教育部门有规划地通过各种方式系统的推进信息技术与课程整合，信息技术在各级各类学校各学科开始得到广泛推广；但是，尽管国际上自 80 年代中期以后信息技术应用的主要模式逐渐由 CAI 转向 CAL，但是在我国似乎并没有感受到这种变化——不仅从 80 年代初期到 90 年代中期是如此，甚至到了今天，我国绝大多数学校的信息技术教育应用模式仍然主要是 CAI。③因此多媒体技术作为辅助教学和学习手段的研究，仍然有着十分重要的意义。

2.2 多媒体技术在高中物理实验教学应用中存在的问题

这么多的理论和实践研究作指导，多媒体信息技术在高中物理实验教学中是否已广泛的应用并且解决了实验教学的困难。通过与身边的同事以及通过电话和网络与同行交流，笔者发现：目前许多信息技术工具在物理教学中使用并不十分广泛，尤其是一些欠发达地区。那么多媒体信息技术与高中物理实验教学有效整合的困难在哪里？为了了解计算机软件在高中物理实验中使用情况，弄清应用中的难点以及造成使用难点的原因，同时了解不同类型的实验课正在运用的教学模式，笔者对我校的部分教师进行了访谈(见附录 A 访谈提纲)。本次访谈对象为我校 8 位高中物理教师，其中两位是从教近 25 年的中学高级物理教师，两位是从教 15 年左右的高级教师，还有两位从教 8—10 年的中级教师及 2 位从教不满 5 年的年轻教师。访谈目的是了解高中各类物理实验教学的一般方法及多媒体辅助高中物理实验教学的情况。以下是访谈总结：在谈及各类实验的侧重点时各位老师观点一致，均认为演示实验的重点是培养学生的观察分析能力，也有些演示实验是为了引入课题引起学生的兴趣；学生分组实验更注重培养学生的科学探究能力以及操作动手的能力，而实验专题复习时更注重学生用物理知识解决实际问题的能力。

3 几何画板辅助高中物理实验教学的适切性 ............................. 10

3.1 物理实验的特点................. 10
3.2 几何画板的特点......... 11
3.3 几何画板在高中物理实验教学中的应用现状............................ 12
3.4 几何画板辅助高中物理实验教学的理论基础............................ 13
3.5 几何画板辅助高中物理实验教学的原则................................ 16
4 几何画板辅助高中物理实验教学模式的构建 ........................... 17
4.1 教学模式................... 17
4.2 高中物理实验分类.................... 18
4.3 几何画板辅助不同类型实验教学的模式构建............................ 19
5 利用几何画板辅助高中物理实验教学的实践研究............................ 33
5.1 研究目的........... 33
5.2 研究设计........... 33
5.3 实践过程.................. 33
5.4 实践结果.......................... 34

5利用几何画板辅助高中物理实验教学的实践研究

5.1 研究目的

在构建了利用几何画板辅助高中物理各类实验教学的模式后，如何将其实施应用于教学实践，是该研究主要思考的问题。本研究的目的在于检验所构建的利用几何画板辅助高中物理实验教学模式的基本功能及应用价值，以利于后续的改进和完善。

5.2 研究设计
采用准实验方法，选择两个班级作为对照，选取相同教材，同一教师任教，在高二学年的上学期，对适宜的内容，实验班尽可能采用几何画板辅助模式进行教学，而对照班采用传统教学方法，通过测试分析教学效果，对比几何画板辅助模式和传统教学方法在教学效果上的差异。选取我校高二（17）、高二（8）两个理科班为研究对象，其中高二（17）为实验班，高二（8）为对照班；两个班级是在高二开学理科分科时根据高一年级的成绩及高二入学考试成绩划分的平行班，两班基本情况接近（入学成绩、男女比例、年龄等）。两班按入学学籍号排列取 50 名。使用的实验教材为人教版高中物理选修 3-1 的部分和 3-2 部分，由于这部分内容是恒定电流、磁场、电磁感应以及交变电流，实验非常多（参照附录A），几乎每个知识点都有相关实验，因此测试成绩与实验教学效果有相关性。测试材料为阶段性考试（月考和周练），并在实验中注意观察学生的学习行为态度等实验中的表现情况。

......

6 研究结论与不足

6.1 研究结论

（1）几何画板功能强大，几何画板能直观地再现物理过程；能定量的分析物理量的变化规律；能打破物理实验演示在时间和空间的限制，动态的演示或快或慢或大或小的实验现象；将几何画板用于高中物理实验教学，能够解决高中物理各类实验教学中遇到的困难。（2）从几何画板辅助高中物理实验的教学模式的构建及在实践中的应用来看，这些模式的应用能够改善高中物理实验教学中 “试题实验模式”和“说明书实验模式”广泛存在的现状。由于几何画板简单经济，基本操作不多；研究的过程中，几位参与的同事较短时间的学习就能上手；因此，即使没有编程基础，也可以制作适合教师自己课堂的课件，有利于发挥教师的创造性，也有利于在物理教学中推广。

6.2 研究不足之处

本研究还存在许多不足：（1）在有效性的研究中由于变量比较多，可能会对实验结果造成一定的影响，实验中还应细化评价方式，从多角度，多个层面分析教学效果，由于预先没有对评价指标没有量化，因此有些评价只能定性分析。（2）本研究是以我校高中物理实验教学情况为基础展开研究的，我校实验室虽然基础硬件配备良好，但是班级多，人数多；所以实验教学器材、多媒体教室相对不足；因此更深层次的学生探究实验无法大面积开展。同时我校处于欠发达地区，教学改革起步较晚，实验教学中的问题相对比较突出；因此本研究结论的适用广泛程度还有待进一步研究。

.........

参考文献（略）

本文编号：35007