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1、1 创创意性物理演示意性物理演示实验实验的开的开发发 成果成果总结总结成 果 完 成 人：杨杨巨巨环环、郝向朋、郝向朋、赵赵立新、初立新、初胜胜、 、赵赵春芳春芳课题课题指指导导： ：东东北北师师范大学教授范大学教授 韩长韩长明、刘春光明、刘春光2一、一、现实现实背景及意背景及意义义（一）新（一）新课课程理念下的程理念下的创创意性演示意性演示实验实验物理学是一门以实验为基础的科学，物理新课程理念下对演示实验有了新的认识，中学物理课程教学活动，不应强调借助与电脑制造虚拟环境。应尽可能在亲近生活的、有新创意的演示来进行课堂教学，让每个学生都能在真实情景中体会有所体会和思考。 物理课程标准提倡师生利
2、用身边随手可得的物品进行创新实验，这不仅可以锻炼教师的创新能力，培养学生的创新意识，而且让学生深切地感受到科学的真实性，感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。让学生真正经历从自然到物理，从生活到物理的认识过程。新的课程框架必修课程总量精简，强调实验与研究训练的重要性。近几年大多数学校的学生基础试验设施明显不足已经开始表现出来。很多中学的物理实验仪器设备是按旧教材体系配置的，陈旧、功能单一，其数量和性能已不能满足物理教学实验的要求。新课标的实施迫切需要对创意性演示实验的开发。（二）、国内外研究状况（二）、国内外研究状况1、国外重视创意性演示实验的开发。理科学生的动手能力、实践能力和实验技能的培
3、养是无法单靠黑板或屏幕来达到的，创新能力的培养更有赖于实践。在欧美等发达国家中，虽然现代教育技术水平较高，但仍热衷于创意性演示实验的开发。在美国，电视节目上经常制作一些趣味创意性实验指导学生。加州大学长滩分校的乔治教授和戈特伯教授精于低成本光学演示实验。3在英国当教师要接受制作和表演低成本实验的技能培训。2、我国对创意性演示实验认识当今在物理教学改革中，提倡利用创意性演示实验来激励学生的学习动机，培养动手实践能力，激发创新思维已成为一种共识。东北师大韩长明教授用塑料瓶制作的简易教具系列，构思巧妙，制作精美，趣味性强这说明了我国物理教育界在创意性演示实验研究设计等方面取得成就，但因创意性演示实验
4、制作时耗时多，而对它的开发在中学还没有得到应有的重视。（三）开（三）开发发意意义义： ：真正丰富物理教学资源，有利于新课改；提高物理教师专业素质；提高学生自学能力。目前物理教学必须克服的两种倾向：一是把演示实验看成可有可无的辅助手段，不在演示实验上投入精力，用笔头画实验、口头讲实验；二是认为创意性演示实验制作麻烦，而多媒体教学设备，形象逼真操作方便，将电脑模拟实验作为解决问题的策略。电脑模拟代替演示实验。这两种倾向会导致物理数学化。如果师生依赖于虚拟的世界，学生可能被快速电灌了知识，却没有了真正的生活体验和创新能力。教师以新代旧、以实代虚、设计出一些创意性演示实验，并让学生通过观察分析，归纳总
5、结或验证物理定律和规律，可以帮助学生加深对物理概念的理解，巩固已有知识，领悟科学的思想和精神。教师也设计过程中也是训练自身能力过程，对于每个设计项目，设计者都要搜集资料，设计方案和对实验安装调试，同时还要将实验装置4和教材结合起来。这些要求促使每位研制人员不断拓宽知识面，在实践中增长才干，提高自己的理论水平和技术水平，研究能力也会明显增强。使教师团体协作精神得到提高。二、概念的界定二、概念的界定创意性演示实验指的是有新意、取材方便的演示实验。取材于：平常身边随手可得的用品；实验室旧器材；现成的非专用的仪器；自制的实验器材来充实实验室器材。“开发”是一种实践过程。包括自制教具制作、教学模式探索。
6、 “演示实验”传统理解是教师实验演示、学生观察。本课题认为“演示实验”不仅是教师实验演示、学生观察，而且还包括学生演示、学生制作创意性演示实验分类：（1）物理现象、规律类演示（2）综合性演示（3）应用类演示。均为可见实物类演示，不包括创意性电脑模拟动画类演示。三、研究的内容三、研究的内容（一）、（一）、创创意性演示意性演示实验实验地位与作用、分地位与作用、分类类以及与以及与电脑电脑模模拟动拟动画效画效果差异。果差异。创意性物理演示实验是揭示物理现象和过程的一种方法，在物理教学中占有重要地位。它不局限于教材规定的演示实验。它是教师创造力的表现。1、创意创意性演示实验是物理教学中最具有活力的内容，
7、是物理教学中必须采用的有效方法。2、本课题研究表明：“创意创意性演示实验”在激发学生兴趣、创5造情景、加深理解、加强记忆、培养自学能力方面作用显著；在提高物理教学质量方面比“实验替代品-多媒体动画”更卓有成效。3、创意性演示实验分类：（1）物理现象、规律类演示（2）综合性演示（3）应用类演示。均为可见实物类演示，不包括创意性电脑模拟动画类演示。（二）、高中物理教学（二）、高中物理教学对创对创意性演示意性演示实验实验的要求的要求演示效果主要由两大方面决定：（1）演示仪器的性能；（2）操作演示的教师。对创意性演示仪器的五项要求:（1）针对性与科学性强：与物理内容对应性强，物理思想突出。（2）可见度
8、好、直观性强：用于教师课堂演示的仪器要考虑全班学生都能直接观察到。用于学生独立探究的演示仪器要现象明显。（3）结构简单：演示同一个物理内容，可以有几种不同的装置和方法，在达到同样的演示效果的前提下首选最简单的结构方案。（4）现象稳定性好：用于教师课上的演示要求仪器的可靠性、重复性好。（5）安全耐用：仪器要排除不安全、不卫生、不美观、不耐用等因素。使用好创意性演示仪器对教师的要求：（1）课前筹划：选择仪器、掌握方法、进行预演确保成功。（2）演示与讲解恰当配合：好的演示课替代教师对物理现象、过程的描述与解释，节省教师的语言。教师要抓好“演示”与“讲解”的时机，画龙点睛。6（3）积极创设思维情景：重
9、在培养学生的观察能力、思维能力。（三）、（三）、创创意性演示意性演示实验实验的开的开发发思路与思路与过过程程创意性演示实验的开发要求教师:物理基础知识扎实、有一定的实践经验，掌握物理学教学法的基本规律和最新成就。能努力把教育心理学知识和近代研究成果主动运用到演示实验教学中。重视在设计制作过程、演示过程中发现问题。创意性演示实验开发的基本步骤：第一、选题准确选题。第二、构思设计与加工制作。第三、在使用反思。1、怎样准确选题：第一、明确选题依据。 （1）物理教学重点难点需要：需要深化什么概念，需要创设什么情景？现象与哪些物理量有直接的联系对于测量型实验，被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示
10、；对于验证型实验，在相应的物理现象中，怎样的定量关系成立，才能达到验证现律的目的；对于探索型实验，在相应的物理现象中，涉及哪些物理量？（2）国内外演示仪器发展动向和中学理科教学仪器配备目录。第二、确保有创意的四新原则：（1）题目新：在教学中发现新颖的有待开发的演示内容。 （2）新方法：采用新方法来演示已有的旧实验内容，提高其演示效果。 （3）新改进：实验的主要方法基本不变，在具体结构上或某一局部有新的改进，使演示内容被充实。 （4）新视角：尽可能变教师演示为学生自主实验。2、构思设计：7（1）原理设计：原理科学，不能在操作过程中和演示结果上弄虚作假。草图设计简单初试筹备器材（2）选择器材思路：
11、第一种思路是依据方案，考虑该方案需要哪些装置，被测量与哪些物理量有直接的定量关系，这些物理量分别需用什么仪器来测定，从而确定整个实验需要哪些器材第二种思路由物品来设想可做的实验。譬如随处可见的纯净水瓶，取材方便，可以想到它的如下特点：瓶盖的密封性好，轻巧，质地“柔软”。绝缘性好，比玻璃安全等。例如：巧用纯净水瓶自制“静电除尘器”（如简图所示），演示后引发学生积极阅读、独立思考，效果甚佳。（3）制作：加工组装调试（四）、（四）、 创创意性演示意性演示实验实验在培养学生自学能力方面在培养学生自学能力方面的的应应用用物理课程必须改变过分强调知识传统和继承的倾向，让学生经历科学探索过程，改革以书本为主
12、、实验为辅的教学形式提倡多样化教学，培养学生终身探索的乐趣，形成科学实践能力和创新思维能力 通过实验培养自学能力的新探索改革以书本为主、实验为辅的教学形式提倡多样化教学，培养学生终身探索的乐趣，形成科学实践能力和创新思维能力创意性演示实验是培养学生自学能力取之不尽的素材。在引导自学，比利用文字材料更快捷高效。8第一、构建培养自学能力的教学模式：实验创设情境出示新问题自学与探究精讲巩固回味有趣的创意性演示实验不仅能引起学生的认知冲突，唤醒其大脑中原有的“旧知识”并作好接纳“新知识”的准备，而且可以促进他们独立思考、自觉进入研究阶段，从感性上升到理性。使学生建立“观察发现独立思考解决问题”的学习过
13、程。第二、将创意性演示实验改为学生分组实验推动自学创造条件使学生由“看”变为“做”，以“做”推动思考，从而培养学生自觉探究能力。使学生主动参与知识获取的过程。例如将“单摆周期 T与哪些因素有关？”的演示实验改为学生分组探索实验，学生活动积极，实验过程即自学过程。再如，讲力的分解时，每人发一套简单仪器：砝码（50 克）一个、轻木棒一根（约 35 厘米、一端带一图钉）、橡皮条（气门芯）一根。让学生按图 4 组装好，使学生亲身体验力的效果：中指受拉力（同时看到橡皮条伸长）和手掌受挤压；如图 5 所示用另一只手将橡皮条一端从中指上取下，沿顺时针转动（保证木杆水平），学生体会到拉力、压力均变小；如图 6
14、 将橡皮条两端固定于木杆两端，用9手从靠近左端沿垂直杆方向拉橡皮条，让学生观察哪一段细？结果是短的那段细，为什么？引发学生积极思考，结果课堂气氛非常活跃。第三、拓展自学空间开放实验室（1）统一在课外活动时间开放实验室。学生在高三复习时学生自己设计发散性实验：如测定重力加速度 g 多种实验方法。（2）开放器材为学生课下分散实验提供简单仪器。学生可以从实验室借出简单仪器（严格履行管理手续），在教室独立实验探究，使学生有足够的实验时间，防止了“匆匆忙忙走过场”。例如，学习功率时，让学生借出秒表或用自备的电子表，估测出自己跑楼梯的额定功率。学生活动认真，不仅学会了秒表的读数、楼高及体重的估测，而且加深
15、了对功率的理解。再如，游标卡尺和螺旋测微器的使用，学生在统一分组实验后，读数仍会存在问题，允许学生将少量尺借出，便于他们在课下继续体会原理及读数方法。（3）改革学生分组实验方法变“仿”为“探”为了培养学生能动应变和创造思维能力，使学生成为分组实验的主人，须改掉传统的老师“讲”学生“仿”的做法。实行“自学探索练习自悟提高”的步骤，学生通过预习后直接面对仪器和提纲进行练实验中发现问题积极思考，达到用实验推动思维的目的；借助教师点拨，自悟、修正练习，达到思维推动实验的目的；最后通过对实验过程的认真总结，得到认识上的深化。此方法特别适应练习使用类分组实验，如：“练习用万用表测电阻”实验，可巧妙利用变阻
16、箱作被测电阻，由于变阻箱具有既能变阻值又可读数的特点，便于学生10自我检查、及时反馈，学生活动活而不乱。这样，学生动手、动脑机会多了，突出了学生的主体地位。实验的过程锻炼了自学能力。第四、 “习题实验化”：为了下大力气扭转“实验教学习题化”，尝试将创意性演示实验与习题的结合。将“习题实验化”是矫正学生“重解题轻实验”的有效方法，这样不仅可以降低习题的抽象性，而且能大大提高学生独立解题能力。例：从一个竖直圆的顶点 A，沿不同方向有许多光滑轨道，如图7 所示。比较小球分别由 A 点由静止沿不同轨道滑至圆周的 B、C、D 各点的时间（设直径 AC 为）。解题前，先让学生在“课外小实验”活动室（其中有很多备学生用或教师演示用的自制教具,并配有说明书）中完成如下实验：图中用自行车圈作圆周，用光滑细铁丝作弦，三个小球穿在铁丝上，将三个小球同时从顶点 A 处由静止释放，发现三个小球同时到达圆周（可听到同时撞击声）。学生对观察结果感到惊讶，推动思考：位移大的为什么会和位移小的下滑时间相同呢？加速度
