高中新課程改革實(shí)驗(yàn)成果現(xiàn)代教學(xué)手段在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用初探

西青區(qū)高中新課程改革實(shí)驗(yàn)成果現(xiàn)代教學(xué)手段在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用初探現(xiàn)代教學(xué)手段在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用初探1.1題目陳述物理教學(xué)中，各種物理實(shí)驗(yàn)以其直觀性、形象性為學(xué)生提供了豐富的感性材料，使其充滿著趣味性、思維性、挑戰(zhàn)性、探索性和創(chuàng)造性，能有效激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲[1]。實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲得知識(shí)和能力的重要手段，具有傳授知識(shí)、培養(yǎng)技能等多方面的作用[2]。實(shí)驗(yàn)是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)，是落實(shí)物理課程目標(biāo)、全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，也是物理課程改革的重要資源[3]。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力、觀察能力、獨(dú)立分析問題和解決問題的能力以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新意識(shí)[4]。物理教學(xué)應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生從身邊熟悉的自然現(xiàn)象和生活現(xiàn)象，探索和認(rèn)識(shí)物理規(guī)律，并盡量把認(rèn)識(shí)到的知識(shí)和研究方法與生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用聯(lián)系起來，體會(huì)物理學(xué)在社會(huì)進(jìn)步中的作用。[5]在物理教學(xué)中合理運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段，將會(huì)為物理教學(xué)注入新的活力。為提高高中物理教學(xué)質(zhì)量，高中物理教學(xué)手段必須在傳統(tǒng)教學(xué)手段的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代化教學(xué)手段，使傳統(tǒng)的教學(xué)手段和現(xiàn)代化教學(xué)手段得到有機(jī)的結(jié)合，以取得優(yōu)化教學(xué)的目的。1.2理論依據(jù)1.2.1高中物理新課程理念在課程目標(biāo)上要求注重提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；在課程內(nèi)容上體現(xiàn)時(shí)代性、基礎(chǔ)性、選擇性；在課程實(shí)施上注重自主學(xué)習(xí)，提倡教學(xué)方式多樣化。1.2.2奧蘇貝爾有意義學(xué)習(xí)理論奧蘇貝爾認(rèn)為學(xué)校中的學(xué)習(xí)應(yīng)該是有意義的接受學(xué)習(xí)和有意義的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，但他更強(qiáng)調(diào)有意義的接受學(xué)習(xí)，認(rèn)為它可以在短時(shí)間內(nèi)使學(xué)生獲得大量的系統(tǒng)知識(shí)，這正是教學(xué)的首要目標(biāo)。奧蘇貝爾主張把知識(shí)與能力統(tǒng)一在學(xué)生良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)上，豐富了教學(xué)論的思想，對(duì)我國當(dāng)前教學(xué)改革中如何處理好傳授知識(shí)與發(fā)展能力問題有指導(dǎo)意義[6]。1.2.3建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，要求學(xué)生成為信息加工的主體、知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者，要求教師成為學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)意義的幫助者、促進(jìn)者。在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下，“發(fā)現(xiàn)式教學(xué)”成為學(xué)生掌握學(xué)科內(nèi)容的基本方法和重要的一種教學(xué)策略。但不是所有的教學(xué)內(nèi)容都適合于運(yùn)用發(fā)現(xiàn)式教學(xué)，奧蘇貝爾所提倡的“傳遞——接受”式教學(xué)仍不失為一種最經(jīng)濟(jì)、最便捷、最有效的教學(xué)方式[7]。在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)將奧蘇貝爾的理論和建構(gòu)主義理論結(jié)合起來，取長補(bǔ)短，提高教學(xué)效率[8]。1.3現(xiàn)代教學(xué)手段在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用探究1.3.1現(xiàn)代教學(xué)手段在高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探究（1）利用實(shí)物投影設(shè)備提高演示實(shí)驗(yàn)的可見度實(shí)物投影儀可以改變演示實(shí)驗(yàn)的觀察角度、放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、在演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的同時(shí)進(jìn)行觀察。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程簡單，側(cè)重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察分析的演示實(shí)驗(yàn)，在需要提高可見度時(shí)，可以先考慮實(shí)物投影，操作起來比較簡單，而且效果明顯。例如，在演示曲線運(yùn)動(dòng)的速度的方向與軌道的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生從側(cè)面觀察，就是前面的學(xué)生也很難觀察到速度與軌道的關(guān)系，而用實(shí)物投影儀俯視投影該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都能清楚地看到小球離開軌道時(shí)的軌跡與軌道是相切的，大大提高了該實(shí)驗(yàn)的可見度。（2）利用數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等實(shí)錄手段提高演示實(shí)驗(yàn)的可見度讓學(xué)生參與當(dāng)堂演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)錄，可以促進(jìn)學(xué)生主體性的發(fā)揮，增加實(shí)驗(yàn)的可信度，同時(shí)配以計(jì)算機(jī)大屏幕投影，又可以提高實(shí)驗(yàn)的可見度。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程比較復(fù)雜，要對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行觀察和分析，特別是在需要展示物體在連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，為了提高可見度，利用數(shù)碼相機(jī)連拍是一種較為理想的選擇。讓學(xué)生參與當(dāng)堂演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)錄，可以促進(jìn)學(xué)生主體性的發(fā)揮，增加實(shí)驗(yàn)的可信度，同時(shí)配以計(jì)算機(jī)大屏幕投影，又可以提高實(shí)驗(yàn)的可見度。例如，在演示“平拋運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓學(xué)生利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能拍攝下來，在屏幕上回放，可以看出各個(gè)時(shí)刻兩個(gè)小球都在同一高度，使學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性十分信服。（3）利用傳感器與真實(shí)演示實(shí)驗(yàn)結(jié)合，提高演示實(shí)驗(yàn)的可見度在演示實(shí)驗(yàn)中，把傳感器通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接，把測量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)圖1過計(jì)算機(jī)的運(yùn)算短時(shí)間內(nèi)在屏幕上顯示出所測量物理量的數(shù)值及其隨時(shí)間的變化規(guī)律。對(duì)于用傳統(tǒng)儀器難以直接測量的物理量的測量、需要迅速反映出物理規(guī)律的演示實(shí)驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)、傳感器與演示實(shí)驗(yàn)整合能夠提高可見度、增強(qiáng)實(shí)效性。例如，在演示牛頓第三定律時(shí)，連接數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)的USB接口；將圖2兩個(gè)力傳感器與數(shù)據(jù)采集器連接；傳感器接入后，軟件“Datastudio”自動(dòng)啟動(dòng)；點(diǎn)擊“設(shè)置”按鈕，力傳感器復(fù)選框中分別取“力，推正”和“力，拉正”兩項(xiàng)，將取樣率設(shè)置為“50HZ”；從左側(cè)“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)中拖拽“力，拉正2”至圖表中；點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，雙手同時(shí)均勻向兩側(cè)用力（如圖1），得到圖2所示的圖線[9]。學(xué)生能夠直觀的觀察到在變化中作用力和反作用力的大小關(guān)系，令學(xué)生信服。圖1圖2（4）利用錄像媒體提高演示實(shí)驗(yàn)的成功率，彌補(bǔ)演示實(shí)驗(yàn)的不足甲乙丙圖4圖3運(yùn)用傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)手段，在課堂上，有的實(shí)驗(yàn)無法演示，有的實(shí)驗(yàn)難度大不易成功，有的實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長而又觀察不清。利用錄像媒體將做好的演示實(shí)驗(yàn)錄制下來在課堂上播放，可以快放、慢放、放大、縮小、倒放、停格、快速選擇。教師可以根據(jù)畫面的情況作適當(dāng)?shù)奶崾?，把教材中抽象的知識(shí)化為較形象的知識(shí)、較理性的知識(shí)化為較感性的知識(shí)，從而提高教學(xué)效果。例如，在講解質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，播放紅蠟塊的運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)（如圖3）的錄像并適時(shí)提示，使學(xué)生理解物體同時(shí)參與兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的情況。然后補(bǔ)充一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，用一塊三角板，在銳角處訂一枚羊眼螺絲，取一根細(xì)繩子，一端系粉筆，細(xì)繩穿過螺絲眼。讓一學(xué)生按住繩子的一端，另一學(xué)生輕按住粉筆，教師沿著黑板槽的底邊勻速平移三角板，分別按圖4所示三種情況演示，在黑板上畫出粉筆運(yùn)動(dòng)的軌跡（合位移）[10]甲乙丙圖4圖3（5）利用多媒體課件對(duì)無法演示的物理過程進(jìn)行模擬，彌補(bǔ)演示實(shí)驗(yàn)的不足由于受到時(shí)間、空間以及實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)器材等因素的限制，有一些宏觀、微觀的物理過程、微觀現(xiàn)象通過演示實(shí)驗(yàn)難以向?qū)W生展示。這些過程、現(xiàn)象既看不見又摸不著，講述時(shí)枯燥無味，抽象空洞，利用多媒體課件模擬實(shí)驗(yàn)，化小為大（或化大為?。?、化靜為動(dòng)、化抽象為具體，突破時(shí)空、微觀、宏觀對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的限制，將這些物理過程（或現(xiàn)象）生動(dòng)、形象地展示在學(xué)生面前，使學(xué)生通過觀察加深認(rèn)識(shí)，形成概念。例如，無法用演示實(shí)驗(yàn)演示三種宇宙速度，利用Flash動(dòng)畫模擬演示人造衛(wèi)星發(fā)射圖，使學(xué)生形象地理解了三種宇宙速度。在《追尋守恒量》中伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，無法用實(shí)際實(shí)驗(yàn)演示，利用Flash動(dòng)畫模擬演示，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)理想實(shí)驗(yàn)中的守恒量地理解。1.3.2現(xiàn)代教學(xué)手段實(shí)踐“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”理念的應(yīng)用探究（一）利用數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)實(shí)錄身邊實(shí)例，實(shí)現(xiàn)“從生活走向物理”鼓勵(lì)學(xué)生利用數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)收集身邊的物理現(xiàn)象，在課堂上與同學(xué)們一起分享，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，聯(lián)系生活實(shí)際，體現(xiàn)“從生活走向物理”的課程理念。例如，在學(xué)習(xí)《拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律》前讓學(xué)生利用手機(jī)或數(shù)碼相機(jī)收集身邊的拋體運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，引入新課時(shí)利用大屏幕在全班展示，大大的提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以學(xué)生為主體實(shí)現(xiàn)了“從生活走向物理”。（二）巧妙使用錄像媒體，創(chuàng)設(shè)物理情境，實(shí)現(xiàn)“從物理走向社會(huì)”利用錄像資源引入新課，加強(qiáng)物理課程與學(xué)生生活、現(xiàn)代社會(huì)及科技發(fā)展的聯(lián)系，體現(xiàn)“從生活走向物理”的理念，為學(xué)生進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)物理情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)。例如，《功率》的新課引入時(shí)播放錄像：挖土機(jī)與人掘土對(duì)比；人扛包與傳送帶運(yùn)包對(duì)比；拖拉機(jī)翻地與人手扶梨翻地對(duì)比，使學(xué)生體會(huì)功率與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，無處不在，研究做功的快慢有著重要的實(shí)際意義?？傊?，在新課程背景下，在奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)理論和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，在高中物理教學(xué)中利用現(xiàn)代教學(xué)手段，通過加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)和彌補(bǔ)演示實(shí)驗(yàn)不足使演示實(shí)驗(yàn)的重要作用得到了充分地發(fā)揮，通過創(chuàng)設(shè)物理情境實(shí)踐了“從生活走向物理，從物理走向生活”的新課程理念，在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和提高學(xué)習(xí)效率等方面發(fā)揮了積極地作用。參考文獻(xiàn)[1]創(chuàng)設(shè)問題情境激發(fā)探究興趣[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2005，34（8）：21-22.[2]張國增.構(gòu)建新課程理念下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2008，11：5-6.[3]普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2003：63.[4]都玉田.物理教學(xué)與學(xué)生科技創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2008，11：9-10.[5]張為善.致教師們.[J].普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教材（人教版）試教通訊，2006，5，物理專輯（一）：7-10.[6]陳琦.當(dāng)代教育心理學(xué)[M].北京師范大學(xué)出版社，2000.[7]趙錦英.從認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化學(xué)習(xí)理論看素質(zhì)教育的實(shí)踐[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢，2003.[8]閻金鐸.中學(xué)教師物理教育研究方法[M].北京：教育科學(xué)出版社，1999.[9]PASCO傳感器數(shù)字化探究物理實(shí)驗(yàn)手冊天津市宇博藍(lán)德科技有限公司.[10]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理必修2教師教學(xué)用書.[M].北京：人民教育出版社，2007.1.2006年9月教學(xué)設(shè)計(jì)《機(jī)械能守恒》榮獲市級(jí)二等獎(jiǎng)；2.2007年論文《自由落體運(yùn)動(dòng)教學(xué)中創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力培養(yǎng)初探》榮獲市級(jí)三等獎(jiǎng)；3.2009年論文《信息技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合初探》榮獲市