物理演示實驗教學改革的思路與實踐

1、發(fā)自512地震重災(zāi)區(qū)的自強之聲申辦第六屆全國高等學校物理實驗教學研討會的報告,西南科技大學理學院 四川綿陽(中國科技城),物理演示實驗教學改革 的思路與實踐,西南科技大學物理實驗中心 毛 祥 慶 西南科技大學經(jīng)濟管理學院 毛 強,傳統(tǒng)物理演示實驗教學模式,傳統(tǒng)的物理演示實驗教學主要是配合物理理論教學，通過隨堂演示或獨立開課，生動形象的再現(xiàn)物理現(xiàn)象

2、，達到驗證和詮釋物理原理，利于學生構(gòu)建物理模型，加深對物理理論的理解與記憶的目的。,傳統(tǒng)物理演示實驗教學的不足,不能充分發(fā)揮物理演示實驗教學的綜合 功能，而且相當部分學生基于好奇看熱鬧， 課后未能產(chǎn)生激勵效應(yīng)。物理演示實驗內(nèi)涵十分豐富，它所覆蓋的知識面幾乎涉及所有自然科學領(lǐng)域，所包含的信息量是其它課程難以比擬的，是對學生進行綜合素質(zhì)培養(yǎng)及對社會公眾開展科技普及的重要環(huán)節(jié)。,物理演示實驗教學改革的思路,從培養(yǎng)學生發(fā)散思維和創(chuàng)新能力

3、出發(fā)，在物理演示實驗教學中開展模塊化教學。其教學的目的和效果不僅限于觀察物理現(xiàn)象、構(gòu)建物理模型、理解物理原理，而首先是通過紛繁多彩的演示實驗激發(fā)興趣、啟發(fā)聯(lián)想。引導學生學習解決問題的思路 和方法。,物理演示實驗室,物理演示實驗室的一幅最醒目的標語首先向?qū)W生提出的問題是：“失去聯(lián)想人類將會怎樣？”，有些（不是所有）學生回答：“失去聯(lián)想人類就會失去創(chuàng)造和發(fā)展！”。因而我們在整個物理演示實驗教學中非常注重啟發(fā)學生聯(lián)想，聯(lián)想演示的物理現(xiàn)象和

4、物理模型與日常生活的關(guān)系，注意其再現(xiàn)自然現(xiàn)象和構(gòu)建模型的方法及手段的巧妙，思考其擴展應(yīng)用。,物理演示實驗教學的模塊化,模塊的三大特點1.功能化: 一個模塊中的多個實驗實現(xiàn)一種應(yīng)用功能2.層次化: 每個模塊中的實驗包含基礎(chǔ)的內(nèi)容、傳統(tǒng)的方法及綜合應(yīng)用的內(nèi)容、現(xiàn)代的方法3.多元化： 一個模塊中即有演示實驗，又有觀摩實驗，影象實驗，仿真實驗，操作實驗，趣味玩具,物理演示實驗教學的模塊化,1.模塊的功能化 長度測量演示模塊

5、 細絲直徑測量—并繞累積法 劈尖干涉法 單絲衍射法 彎曲法測楊氏模量 拉伸法測楊氏模量 磁致伸縮實驗 激光、微波、超聲測距 駐波演示實驗?zāi)K 弦駐波 電磁波駐波 水駐波 聲波駐波 火焰駐波 駐波管法測吸聲系數(shù) 溫度測量 光通訊（可見與不可見）模塊,物理演示實驗教學的模塊化,1.模塊的功能化: 模塊的功

6、能化能培養(yǎng)聯(lián)想習慣和發(fā)散思維.使其在認識和解決一個問題時能調(diào)動和搜尋多種思路及方案,通過類比和對比,在特定條件下,選擇最佳途徑.更能在諸多方案的 內(nèi)函和外延中提取精髓,產(chǎn)生創(chuàng)新. 示例 激光、微波、超聲測距,物理演示實驗教學的模塊化,模塊的功能化教學的成果示例 :激光、微波、超聲測距 美國PASCO公司提供的動力學實驗系統(tǒng)，不但是積木組合式的開啟系統(tǒng)，而且采用了先進的傳感器、計算機接口及軟件。我們在物理演示

7、實驗和設(shè)計性物理實驗中均采用，收到很好的效果。比如其中的運動傳感器，是一個基于超聲波脈沖技術(shù)測量目標位置的探頭（集發(fā)射與接收于一體），可根據(jù)使用者需要固定在運動物體上，相對于靜止物體測量出其相對距離隨時間的變化，則可測出物體運動的速度，加速度等有關(guān)物理量，而且可用作超聲定位 激光測距、微波測距我們采用影象實驗讓學生了解。,物理演示實驗教學的模塊化,在觀摩有關(guān)實驗后，在校外參觀時發(fā)現(xiàn)某企業(yè)使用的激光定位系統(tǒng)，因激光束的方向性太強

8、，很難找準目標，特別是在運動狀態(tài)及空間有微小障礙時。他們在物理演示實驗中對超聲、微波、激光等三種測距（影象）的優(yōu)劣及適用范圍有所了解，觀察到演示的超聲測距探頭聲束發(fā)散角較大且可調(diào)，遇到微小障礙繞射能力強。因而回校后立即到演示實驗室用現(xiàn)成設(shè)備試驗成功后，又制作了一套超聲定位系統(tǒng)，現(xiàn)正進一步完善接受企業(yè)的鑒定。,物理演示實驗教學的模塊化,2.模塊的層次化: 每個模塊中即有古老傳統(tǒng)的基礎(chǔ)內(nèi)容及基本方法，也有綜合應(yīng)用性內(nèi)容及現(xiàn)代高

9、新科技手段。 如細絲直徑測量：既有小學生也能理解的并繞累積測量的演示，也有劈尖干涉、單絲衍射等測量方法的演示。用帶CCD的讀數(shù)顯微鏡將同樣直徑的細絲并繞圖象、劈尖干涉圖象及相關(guān)數(shù)據(jù)和公式顯示在屏幕上。,物理演示實驗教學的模塊化,2.模塊的層次化: 兩相互垂直的簡諧振動合成（李薩茹圖形）演示，既采用了最直觀形象的機械繪圖儀，又有開啟式的激光掃描繪圖儀，同時在開啟式的示波器——電子束實驗儀上演示。

10、 讓學生了解前人如何由淺入深的探索大自然的奧秘，又如何在創(chuàng)造中發(fā)展。以利于培養(yǎng)學生發(fā)散思維和聯(lián)想習慣，引發(fā)其創(chuàng)新的欲望。,物理演示實驗教學的模塊化,3.模塊的多元化: 模塊中除傳統(tǒng)的演示實驗外，配有學生可參與的操作實驗、觀摩實驗、計算機仿真實驗、影象實驗、趣味玩具等。使學生在有限的時間和空間中獲得更大信息量，而且在實驗經(jīng)費和設(shè)備投入始終跟不上科技發(fā)展的情況下，能使學生盡快了解最新成果，開闊思路，活躍思維。另一方面可操作的

11、實驗或觀摩實驗不是每個學生都能輪到動手的，爭先恐后的參與更加激發(fā)了學生的興趣，往往是在課程結(jié)束時還意猶未盡。,物理演示實驗教學的模塊化,將磁懸浮轉(zhuǎn)輪、碰撞轉(zhuǎn)球（演示完全彈性碰撞）、發(fā)光陀螺（演示角動量定理與進動）、手動多普勒火箭（美國PASCO公司產(chǎn)品）等趣味玩具加入物理演示實驗,不但使中小學生及成人感興趣，也能促使具有相關(guān)專業(yè)知識的大學生思考如何將所學理論知識應(yīng)用于實際，解決實際問題，開發(fā)社會需要的產(chǎn)品。,物理演示實驗教學改革的效果,