物理演示實驗教學改革的思路與實踐復旦大學物理教學實驗中心課件

發(fā)自512地震重災區(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)發(fā)自512地震重災區(qū)的自強之聲

申辦第六屆全國高等學校物理1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)濟管理學院毛強物理演示實驗教學改革

的思路與實踐西南科技大2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，達到驗證和詮釋物理原理，利于學生構建物理模型，加深對物理理論的理解與記憶的目的。傳統(tǒng)物理演示實驗教學模式3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。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)。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4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。物理演示實驗教學改革的思路5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)象和物理模型與日常生活的關系，注意其再現(xiàn)自然現(xiàn)象和構建模型的方法及手段的巧妙，思考其擴展應用。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6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)一種應用功能2.層次化:每個模塊中的實驗包含基礎的內(nèi)容、傳統(tǒng)的方法及綜合應用的內(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模塊的三大特點7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模塊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8物理演示實驗教學的模塊化1.模塊的功能化:模塊的功能化能培養(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1.模塊的功能化:9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。我們在物理演示實驗和設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模塊的功能化教學的10物理演示實驗教學的模塊化在觀摩有關實驗后，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，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在觀摩有關實驗后，在校外參觀時11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)的基礎內(nèi)容及基本方法，也有綜合應用性內(nèi)容及現(xiàn)代高新科技手段。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:12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。

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2.模塊的層次化:13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3.模塊的多元化:14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，也能促使具有相關專業(yè)知識的大學生思考如何將所學理論知識應用于實際，解決實際問題，開發(fā)社會需要的產(chǎn)品。物理演示實驗教學的模塊化15物理演示實驗教學改革的效果通過模塊化的物理演示實驗教學不但能改變當前物理理論教學“有理無物”的現(xiàn)狀，促進物理教學的深化。而且能達到“激發(fā)興趣、啟發(fā)聯(lián)想、誘發(fā)靈感、引發(fā)創(chuàng)新”的目的我們不但對本校師生，而且對中小學生、社會各類人士開放，對提高學生綜合素質(zhì)及科技普及均收到極佳效果物理演示實驗教學改革的效果通過模塊化的物理演示實驗16發(fā)自512地震重災區(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)發(fā)自512地震重災區(qū)的自強之聲

申辦第六屆全國高等學校物理17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)濟管理學院毛強物理演示實驗教學改革

的思路與實踐西南科技大18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，達到驗證和詮釋物理原理，利于學生構建物理模型，加深對物理理論的理解與記憶的目的。傳統(tǒng)物理演示實驗教學模式19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。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)。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20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。物理演示實驗教學改革的思路21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)象和物理模型與日常生活的關系，注意其再現(xiàn)自然現(xiàn)象和構建模型的方法及手段的巧妙，思考其擴展應用。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22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)一種應用功能2.層次化:每個模塊中的實驗包含基礎的內(nèi)容、傳統(tǒng)的方法及綜合應用的內(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模塊的三大特點23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模塊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24物理演示實驗教學的模塊化1.模塊的功能化:模塊的功能化能培養(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1.模塊的功能化:25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。我們在物理演示實驗和設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模塊的功能化教學的26物理演示實驗教學的模塊化在觀摩有關實驗后，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，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在觀摩有關實驗后，在校外參觀時27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)的基礎內(nèi)容及基本方法，也有綜合應用性內(nèi)容及現(xiàn)代高新科技手段。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:28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。

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2.模塊的層次化:29物理演示實驗教學的