高中物理教學(xué)論文取其精華有效整合新人教版

1、取其精華 有效整合基于數(shù)字化信息系統(tǒng)的高中物理實驗教學(xué)研究摘要 我們在充分肯定數(shù)字化信息系統(tǒng)的實驗優(yōu)勢的同時也要看到它的不足之處，在教學(xué)過程中教師要充分發(fā)揮數(shù)字化信息系統(tǒng)的優(yōu)勢，揚長避短，合理拓展，才能實現(xiàn)數(shù)字化信息系統(tǒng)與物理教學(xué)的有效整合。關(guān)鍵詞 數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗 DISLab 物理教學(xué)數(shù)字化信息系統(tǒng)以其數(shù)據(jù)的自動采集和智能化處理的突出優(yōu)勢進(jìn)入中學(xué)物理課堂，促進(jìn)了物理教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。但在實際教學(xué)中，教師切末對數(shù)字化信息系統(tǒng)過于依賴，要在充分認(rèn)識它的優(yōu)點和不足的基礎(chǔ)上加以合理利用，從而有效整合教學(xué)資源，提高課堂效率。一、數(shù)字化信息系統(tǒng)應(yīng)用于物理實驗教學(xué)的辨證思考數(shù)字化信息系統(tǒng)是對傳

2、統(tǒng)教學(xué)儀器的改進(jìn)和延伸。引入數(shù)字化信息系統(tǒng)后的物理實驗，數(shù)據(jù)依然來自傳統(tǒng)的實驗裝置，而其強大的數(shù)據(jù)采集和分析功能又是傳統(tǒng)儀器無法實現(xiàn)的。但是，我們在驚嘆數(shù)字化信息系統(tǒng)帶來的這一技術(shù)革新的同時，也不能忽視它的不足和負(fù)面影響。從數(shù)字化信息系統(tǒng)自身考慮中學(xué)物理實驗的目的是化枯燥為生動，化抽象為具體。在實驗過程中，我們要力求儀器簡單、過程明了、現(xiàn)象直觀，降低無關(guān)因素干擾。實踐表明，學(xué)生在運用DIS系統(tǒng)做實驗的過程中，常常被儀器本身的新奇所吸引，但是儀器本身的復(fù)雜性非一兩句可以說清楚，這勢必給學(xué)生帶來干擾。從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律考慮學(xué)生知識的形成和掌握是通過學(xué)生與研究對象之間的一系列相互作用實現(xiàn)的。而這一過程

3、往往是從觀察和感知研究對象的外顯特征開始的，這將有利于學(xué)生認(rèn)識和把握物理現(xiàn)象的條件和要素，為實現(xiàn)以物理實驗方式對研究對象進(jìn)行更為深入的探究提供具有感性意義上的認(rèn)知支撐。1在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步體察和感悟研究對象的基本要素，運用多種思維方式，多角度、全方位地分析研究。數(shù)字化信息系統(tǒng)精確的數(shù)據(jù)采集和強大的數(shù)據(jù)分析功能雖然提供了準(zhǔn)確的實驗結(jié)果，但是在一定程度上影響學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建立。影響學(xué)生感受真實的物理情景例如：在“研究雙縫干涉”的實驗中，傳統(tǒng)實驗可以讓學(xué)生觀察到真實的干涉圖樣。但是用光強傳感器采集光強分布，再利用計算機顯示形成的光強分布圖，這并非真實的實驗現(xiàn)象，務(wù)必給學(xué)生增加疑問。影響學(xué)生掌握科學(xué)的

4、實驗方法首先，數(shù)字化信息系統(tǒng)在一定程度上使“移動鼠標(biāo)”替代了實驗操作，讓使用軟件替代了觀察、記錄、公式計算、作圖分析等基本的實驗操作，這可能會使學(xué)生重結(jié)果而輕過程。另外，該系統(tǒng)迅速的數(shù)據(jù)處理功能，避免了學(xué)生在使用傳統(tǒng)實驗儀器時可能遇到的問題，從這個角度來看，傳感器的使用則可能影響學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的訓(xùn)練。從學(xué)生對知識的建構(gòu)考慮建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，強調(diào)學(xué)習(xí)是學(xué)生通過新舊知識經(jīng)驗間反復(fù)的、雙向的相互作用建構(gòu)自己知識的過程，因此在教學(xué)中應(yīng)該重視學(xué)生新舊知識的聯(lián)系。2但是在某些情況下數(shù)字化信息系統(tǒng)較傳統(tǒng)的實驗儀器，影響學(xué)生新舊知識之間的聯(lián)系。如：在“研究加速度和力的關(guān)系”實驗中，傳統(tǒng)做

5、法是運用氣墊導(dǎo)軌、光電門進(jìn)行研究，通過測量滑塊通過兩個光電門的速度和時間間隔，計算加速度。而利用加速度傳感器則可以直接測出加速度。從建立知識點之間的聯(lián)系的角度看“加速度”是連接運動學(xué)和動力學(xué)的橋梁，傳統(tǒng)實驗方法體現(xiàn)了“加速度”概念的形成過程，既可幫助學(xué)生回顧加速度的物理意義加速度是描述物體運動快慢的物理量，又可以將新舊知識聯(lián)系起來力決定加速度，加速度決定速度變化快慢，故合外力影響物體的運動狀態(tài)。但是如果用加速度傳感器，則失去一次建立新舊知識聯(lián)系的機會。從物理實驗的考核形式考慮目前，物理實驗考核多以筆試為主，且多以傳統(tǒng)實驗儀器的使用為基礎(chǔ)，從不影響學(xué)生成績的角度考慮，數(shù)字化信息系統(tǒng)的推廣將受到很

6、大阻力。二、數(shù)字化信息系統(tǒng)與物理實驗教學(xué)的整合在運用數(shù)字化信息系統(tǒng)進(jìn)行實驗教學(xué)的過程中，教師應(yīng)充分考慮該系統(tǒng)的優(yōu)劣，根據(jù)具體的實驗內(nèi)容進(jìn)行取舍、優(yōu)化，研究如何讓數(shù)字化信息系統(tǒng)揚長避短。立足課堂教學(xué)，進(jìn)行有效拓展物理課堂是物理教學(xué)的主陣地，任何教學(xué)方式的改進(jìn)都應(yīng)該首先能夠服務(wù)于課堂教學(xué)。運用數(shù)字化信息系統(tǒng)這一現(xiàn)代化的教學(xué)技術(shù)平臺，必須考慮如何既滿足新課程教學(xué)要求，又能與傳統(tǒng)實驗儀器很好地兼容。在順利完成教材要求的實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對實驗進(jìn)行拓展，引導(dǎo)學(xué)生鍛煉多維思維能力。我們可以從多個角度對原有實驗進(jìn)行拓展，發(fā)揮數(shù)字化信息系統(tǒng)的優(yōu)勢。對軟件功能的拓展教學(xué)通用軟件的即插即用、并行采集、多模顯示、公

7、式計算、圖線擬合等功能本身就具有很強的拓展性。這里主要分析對教學(xué)專用軟件功能的拓展。學(xué)生在專用軟件的使用過程中可以學(xué)會“一物多用”，體驗“殊途同歸”。3基于教學(xué)專用軟件強大的擴展功能，我們可以借助一個軟件做多個實驗，同樣也可以一個實驗采用多種做法，這樣有利于從多側(cè)面、多角度研究物理現(xiàn)象，探究物理規(guī)律。對教學(xué)儀器的擴展首先，是對傳統(tǒng)儀器的繼承和改進(jìn)。我們既要提倡運用現(xiàn)代化信息技術(shù)，又要重視和發(fā)展傳統(tǒng)的簡易的實驗手段和方法。而運用數(shù)字化信息系統(tǒng)可以在利用傳統(tǒng)儀器的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。比如：研究彈簧振子運動規(guī)律的實驗（如圖1），歐姆定律實驗（如圖2）等都沿用傳統(tǒng)的實驗儀器。其次，是對傳統(tǒng)儀器的超越

8、。比如，用位移傳感器的發(fā)射器代替彈簧振子（如圖1），用位移傳感器做自用落體運動（如圖3）等實驗，用傳感器代替實驗器件，產(chǎn)生了奇妙的效果。再如，研究歐姆定律（如圖2），單擺測重力加速度等實驗，將數(shù)字化信息系統(tǒng)與傳統(tǒng)裝置相結(jié)合，從而對實驗過程進(jìn)行了優(yōu)化。另外，積極開發(fā)基于數(shù)字化信息系統(tǒng)的儀器，如：向心力演示儀（如圖4）、平拋演示儀、安培力演示儀等。對實驗原理的拓展實驗原理，體現(xiàn)著物理思維，因此對實驗原理的拓展，有利于訓(xùn)練學(xué)生的思維能力。如，描繪單擺的振動圖象的實驗中用電壓變化來代替位移變化，是一種典型的橫向思維方式。在水槽中注入2厘米深的自來水，A、B、C分別是三跟粗銅絲，作為電極（如圖5），A、

9、B之間加上9V電壓，在水槽中形成勻強電場，B點在水槽正中，擺球的平衡位置與B點對應(yīng)，將軟導(dǎo)線連接大頭針后穿過擺球作為擺線，大頭針浸入水中（如圖6），當(dāng)擺球擺動時，大頭針與電極B之間的電壓變化對應(yīng)B點的位移，因此所測得的電壓變化曲線可看作擺球位移的變化曲線（如圖7）。實驗?zāi)康牡耐卣乖谕瓿沙Ｒ?guī)實驗內(nèi)容的前提下，教師可以結(jié)合平時練習(xí)中遇到的問題對實驗?zāi)康倪M(jìn)行拓展，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究。比如，在完成測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗后，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步研究電源的輸出功率和電源效率，驗證理論。實驗條件的拓展比如：在探究合外力、質(zhì)量和加速度三者之間的關(guān)系的實驗中，當(dāng)滿足m«M時，沙桶的重力可看作小車受到

10、的合外力，在此條件下，得出了牛頓第二定律。我們可以繼續(xù)探究當(dāng)實驗條件不滿足m«M時，實驗圖象變化的原因。再如：在研究牛頓第三定律時，用兩個力傳感器完成互拉、互壓的演示后，可以讓兩個力傳感器與磁鐵連接，研究磁力的相互作用，進(jìn)而得出接觸力和非接觸力都滿足牛頓第三定律。實驗過程的拓展比如，可以利用數(shù)字化信息系統(tǒng)研究位移、速度、加速度關(guān)系，從勻速運動開始，逐漸改變條件，讓學(xué)生觀察x-t，v-t圖象的變化，分析尋找規(guī)律。物理模型的拓展借助數(shù)字化信息系統(tǒng)強大的智能化功能，結(jié)合教學(xué)難點，設(shè)計物理模型進(jìn)行自主探究。比如，研究原來靜止于斜面上的物體所受摩擦力隨著斜面傾角的增大將如何變化等實驗，訓(xùn)練學(xué)生

11、的動態(tài)思維能力。4利用第二課堂，激發(fā)創(chuàng)新能力正如陶行知先生所說：“處處是創(chuàng)造天地，天天是創(chuàng)造之時，人人是創(chuàng)造之人。”借助數(shù)字化信息系統(tǒng)的優(yōu)勢，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維。因為正常的課堂教學(xué)有相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，所以可以開展第二課堂進(jìn)行實驗探究。作為第一課堂的延續(xù)，第二課堂具有第一課堂無法替代的作用。開辟信息渠道，完善知識結(jié)構(gòu)第二課堂使學(xué)生了解現(xiàn)代科技新成就、新動態(tài)，擴大知識面，有效彌補了物理教材滯后于當(dāng)代科技發(fā)展水平的缺陷，并且為學(xué)生提供了豐富、生動的感性材料，有利于對第一課堂知識的鞏固和深入。鍛煉動手能力，全面提高素質(zhì)第二課堂鍛煉學(xué)生的觀察、操作、實驗?zāi)芰?，誘發(fā)創(chuàng)造性思維。并且可以指導(dǎo)學(xué)生自制與實

12、驗系統(tǒng)兼容的儀器裝置，構(gòu)建新的物理模型。進(jìn)行德育教育，培養(yǎng)優(yōu)良品質(zhì)第二課堂的開展，可以培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作，追求真理等優(yōu)秀品質(zhì)，利于學(xué)生形成良好的情感、態(tài)度和價值觀。開發(fā)校本課程，整合優(yōu)勢資源開發(fā)校本課程，是新課程改革的一個重要組成部分。把握當(dāng)代科技熱點與課程知識的聯(lián)系，開發(fā)具有趣味性、創(chuàng)新性的課程資源，可以更大程度的提高信息技術(shù)與物理學(xué)整合的能力。5五、結(jié)論從中學(xué)物理教學(xué)的實際考慮，既要訓(xùn)練學(xué)生的基本的實驗?zāi)芰?，又要為學(xué)生自主探究留有足夠的時間和空間，就需要正確處理傳統(tǒng)實驗與數(shù)字化信息系統(tǒng)的關(guān)系。筆者認(rèn)為，兩者應(yīng)同時并重，長期共存，互為補充，相輔相成。在教學(xué)中要明確，數(shù)字化信息系統(tǒng)是一種新型的實驗工具和教學(xué)工具，是教學(xué)的載體，是為學(xué)生主體服務(wù)的。相信只要一切從學(xué)生實際和學(xué)生發(fā)展出發(fā)，循序漸進(jìn)的開展教學(xué)實踐，就能使教師的教學(xué)理念、學(xué)生的學(xué)校方式和現(xiàn)代化的信息系統(tǒng)達(dá)到完美結(jié)合