新課程背景下高中物理實驗資源的開發

摘要：新課程提倡開發和利用豐富的物理實驗資源，本文在分析物理實驗資源開發現狀的基礎上，結合教學實踐，提出了開發與利用物理實驗資源的十條途徑，并構建了共享物理實驗資源的網絡平臺。

關鍵詞：物理實驗；課程資源；新課程；開發和利用

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2009)4(S)-0060-3

新課程倡導學生“自主、合作、探究”的學習方式，這對物理實驗資源的開發和利用提出了新的要求。下面結合筆者的實踐，就物理實驗資源的開發和利用作一粗淺的探討，供同行參考。

1 物理實驗資源的界定及分類

要開發和利用物理實驗資源，就應明確物理實驗資源的含義，建立物理實驗資源的分析框架，以便對物理實驗資源進行分類，規劃開發和利用的渠道。

1.1 物理實驗資源的界定

物理實驗資源是指有利于實現物理教學目標，在實驗教學設計、實施和評價過程中可利用的各種資源的總和。包括物質的，人力的；校內的，校外的；傳統的教材、圖書館和現代信息網絡等。

1.2 物理實驗資源分類

按照不同的標準對物理實驗資源可以進行不同的分類。如：按功能特點分，可分為素材性物理實驗資源和條件性物理實驗資源；按空間分布分，可分為校內物理實驗資源和校外物理實驗資源等；按呈現方式分類，可分為實物物理實驗資源、文本物理實驗資源、信息化物理實驗資源等。應指出的是，不管按何種方式分，分類都是相對的，現實中的物理實驗資源并無明顯的界限，它們是互相交叉的。

2 物理實驗資源開發與利用的現狀

2.1 現有實驗資源滿足不了新課程需要

根據《普通高中物理課程標準》，物理新教材選編了大量的物理實驗，它體現了物理是以實驗為基礎的特點，也突出了科學探究的物理新課程理念。但學校現有物理儀器是按照舊教材配備的，滿足不了新課程背景下數量繁多、形式多變、探究性的物理實驗教學的要求。

2.2 物理實驗室資源使用效率不高

實驗室的儀器、模型只用于教材上有限的演示實驗和學生實驗，使用率不高，學生在實驗室內活動的時間少，探究學習機會更少。此外物理實驗往往與生活脫節，可供學生參與的課外實驗不多。

2.3 忽視課堂中動態生成的實驗資源

課堂實驗教學中，學生或教師的一個錯誤，不同意見的碰撞、突發性事件等，這很可能是一個不可多得的實驗資源。但這常常會打破教學預設，有時可能會使教學計劃無法及時完成，或讓教師處于尷尬的境地。因此，很多老師常常忽視課堂中可動態生成實驗資源的開發，而且當可動態生成的實驗資源出現時，也盡量回避，這其實反映了教師的課堂觀、學生觀有待改進。

2.4 忽視信息化物理實驗資源的開發

物理實驗資源不僅僅是儀器、設備等硬資源，還包括多媒體技術、計算機技術、網絡信息技術等先進教學技術提供的軟資源。

2.5 學生呼喚豐富的物理實驗資源

我們對本校927名高一學生進行調查后發現，絕大多數學生對物理實驗很感興趣。88.7%的學生希望教師盡量多做演示實驗，82.6%的學生喜歡探究性實驗，79.5%的學生希望學校能進一步增加探究物理實驗室的實驗項目，延長探究物理實驗室的開放時間。

3 物理實驗資源開發與利用的途徑

3.1 從生活用品和學習用品中開發物理實驗資源

“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”是已故著名物理教育家朱正元教授的名言。利用學生身邊的物品和器具做實驗，不但具有簡便、直觀等優點，而且有利于學生動手，發展學生的實驗技能，培養學生的創新意識。

案例：欹器

在《重力 基本相互作用》一節的教學中，教師可向學生介紹我國古居民在生產實踐中創造的欹器。欹器的制作是利用了質量不均勻物體重心變化的原理。教師介紹完原理后可用PPT打出故宮博物院里陳設的1895年“光緒御制”銅質鎏金欹器照片，并向學生展示用一次性紙杯自制的欹器，學生想不到這么奇妙的欹器還能自制，興趣一下子被激發起來了，這時教師順勢向學生介紹欹器的制作方法，讓同學們課后去自制。

除了日常生活用品，學生身邊的學習用品，如筆、尺、透明膠、橡皮等都可以作為實驗資源。

3.2 利用玩具開發物理實驗資源

許多玩具是利用物理原理制成的，具有“新”、“奇”、“美”、“疑”、“趣”的特點，恰當地把玩具運用于教學，可以提高學生學習的興趣，有助于培養學生的觀察、分析和創新能力。

案例：電離子魔幻球

現在有些禮品商店有一種電離子魔幻球，外觀是高強度材料制作的玻璃球殼，玻璃球中央是一黑色球狀電極。通電后，在電板上出現呈輻射狀的輝光，絢麗多彩，光芒四射，當用手觸摸球殼時能產生明亮的弧線，這些弧線扭向手指并跟隨著手指移動起舞極富動感。在教學中可把電離子魔幻球作為教具在緒論課或電場新課中演示，可取得很好的效果。

3.3 從人體體驗中開發物理實驗資源

物理是一門實驗學科，把人體尤其是自己作為實驗資源，有利于讓學生體驗到實驗探究的樂趣和學習成功的喜悅，并使學生熱愛探究的情感得到培養。

案例：手是性能優異的傳感器

我們的手其實是一個性能優異的傳感器，在進行摩擦力的新課教學中，可以讓學生把手放在桌上，手壓桌面并拖動手，感受在手壓桌面施力不同時摩擦力的大小和方向，從而體會摩擦力產生的條件。

另外，判斷傳送帶上物體的靜摩擦力的方向是教學中的一大難點，究其原因是多個方面的，但我認為學生缺少體驗是一個重要的方面。對此，可讓學生拿出自己最重的一本書（如：漢語大詞典），體驗當手平放并勻速、變速運動以及當手斜放并勻速、變速運動時，手和詞典的相對運動趨勢，可以輕松地判斷出靜摩擦力的方向。

3.4 從實驗室器材中開發物理實驗資源

物理實驗室有豐富的實驗器材，我們要最大限度地利用實驗室現有的器材，改進實驗或開發新的實驗。開放實驗室，有條件的話要建立探究物理實驗室，鼓勵學生主動做課外實驗，培養學生的實踐能力和創新精神。

案例：圓錐體“上”滾實驗的改進

圓錐體“上”滾實驗是一個非常好的實驗，它既能引起學生對物理的極大興趣，又能給學生留下懸念。但這一實驗的器材是由廠家生產的，有的學生懷疑器材內有機關，尤其是那個圓錐體，學生會覺得是否是用什么特殊材料制成的？對此，我們可對這個實驗進行改進，圓錐體用兩個大號可樂瓶的前面部分對接組成，滾動的軌道可用普通鐵棒架在幾本書上做成。

3.5 從課外科技活動中開發物理實驗資源

物理教學應當是開放的，培養學生的科學素養僅僅依靠課堂是不夠的，應當向課外延伸。我校物理組開展“牛頓杯”科技活動已有十二年歷史，在活動開展的過程中積累了不少經驗，逐步形成了紙張搭橋系統、水火箭系列、雞蛋系列、孔明燈系列、物理知識表演系列、創造發明系列等深受學生喜歡的系列課外科技活動。通過科技活動，學生開闊了視野，發揮了自己的特長，培養了創新的意識和實踐能力。

案例：廢紙橋模制作

報紙在我們的眼中是很“脆弱”的，事實一定如此嗎？我們組織了廢紙橋模制作比賽，要求學生用100張廢舊報紙做一座橋模，比賽誰做的能承受更大的壓力？結果一位同學做的橋模竟能承受一位女同學的體重。

3.6 從媒體中收集信息化物理實驗資源

信息化物理實驗資源是指師生在教學中可以利用的各種信息物理實驗資料。這些資料主要來自圖書報刊、音像資料、廣播、電視和網絡等。因此，學校圖書館要增加科普讀物、專業書籍、報刊的種類和數量，擴大音像資料和計算機多媒體教學軟件的收藏量。另外，電視也是一個重要的實驗資源來源渠道，這需要我們做有心人，當有好的有關物理實驗資料時，立即把資料錄下來。

值得指出的是，隨著網絡的普及以及網絡內容的日益豐富，網絡已經成為信息化物理實驗資源的重要來源。可以收集到的文本、錄像、課件等多樣化的信息化物理實驗資源。

3.7 利用現代信息技術開發信息化物理實驗資源

實物儀器的實驗雖然能夠滿足教學的一定需求，但不能完全滿足教學中實驗的要求，如：教學中涉及到的實驗種類繁多，并不是所有的學校都能夠提供所有的實驗所要求的條件。這時虛擬實驗系統就能很好地解決這一問題。

虛擬實驗系統是應用虛擬現實技術來仿真實際物理實驗的計算機應用系統。虛擬實驗系統的開發平臺可分為通用開發平臺和專用開發平臺兩種，通用開發平臺常見的有authorware和flash，缺點是要做出高水平的虛擬實驗系統需要開發者具有較高的編程水平，專用開發平臺有金華科仿真物理實驗室等，缺點是有些實驗不能仿真。筆者曾用authorware和3dmax 開發成功一套高中物理學生實驗系列網絡課件，該課件獲全國第三屇計算機多媒體與網絡物理教學研究成果評比一等獎。

利用信息技術開發信息化物理實驗資源還有一個重要的方面是數字信息系統實驗室（DIS），在高中教學中引入DIS必將會對課堂教學帶來深刻的變化，促進信息技術與物理學科教學的整合。

3.8 捕捉動態生成的物理實驗資源

在課堂教學中，動態生成的實驗資源，是十分寶貴的。教師要善于捕捉、放大教學過程中動態生成的瞬間，并有效地加以利用。

案例：誰先到達終點以下一道習題，學生錯誤率很高。實踐表明，要提高答題正確率，除了教師要給學生講清講透外，把這一習題的情景用實驗演示出來，學生答對率就大大提高了。

如圖1，甲球以初速度v0沿光滑水平面運動，乙球以初速度v0開始沿光滑凹形曲面運動，凹形曲面的初、末端在同一水平面上，且凹形曲面與水平面的水平長度相等，則它們滑行的時間相比（ ）

A．甲較長 B．乙較長

C．相等 D．無法確定

3.9 開發校本課程充實物理實驗資源

開發適合本地本校乃至每個學生需要的課程資源，是新課改對于學校和教師的必然要求。鑒于此，針對不同的學生，可根據學生的情況，開設不同類型的校本課程。對于喜歡動手的學生我校開設了“探究性物理實驗”的校本課程。

我校的“探究性物理實驗”校本課程，主要包括以下幾個板塊：

（1）測量類實驗；

（2）探究類實驗；

（3）設計制作類實驗；

（4）社會實踐與科技參觀。

在校本課程的實施過程中，我們發現學生的智慧是無窮的，尤其在設計制作類實驗的教學中更為突出。

3.10 利用社區、家庭資源開發物理實驗資源

物理來源于生活，又應用于生活。社區、家庭中有大量的與物理教學相關的課程資源，如果我們能夠合理利用，對激發學生的學習興趣，拓展學生的知識面大有好處，甚至影響學生對高校專業的選擇。

4 結束語

新課程為開發實驗資源提供了一個富有彈性的平臺和廣闊的發展空間。從這里起飛，我們將在課程改革的這片藍天上自由翱翔。

參考文獻：

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［6］玩具在中師物理實驗中的教育功能.http://ygyz.net/wl/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=133

(欄目編輯王柏廬)