時間：2022-10-16 18:42:12
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇物理實驗設(shè)計論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
[論文摘 要] 在物理實驗教學(xué)中強化素質(zhì)教育，突出科學(xué)實驗思想、科學(xué)實驗方法、科學(xué)實驗精神、獨立實驗?zāi)芰Α⒖茖W(xué)探究能力、實驗設(shè)計能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以提高實驗教學(xué)的整體品質(zhì)和素質(zhì)教育價值。
物理實驗中蘊含著大量素質(zhì)教育的內(nèi)容。我們在物理實驗教學(xué)改革中，以“突出素質(zhì)教育，強化能力培養(yǎng)”為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮實驗課程的素質(zhì)教育功能，將素質(zhì)教育與實驗教學(xué)融為一體，圍繞素質(zhì)教育目標，重新審視每個實驗，確立每個實驗素質(zhì)能力培養(yǎng)的具體要求，將素質(zhì)教育落實到每個實驗教學(xué)中，從以下幾方面強化學(xué)生素質(zhì)與能力的培養(yǎng)。
一、科學(xué)實驗思想、科學(xué)實驗方法、科學(xué)實驗精神的培養(yǎng)
在實驗教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的實驗思想、實驗方法，倡導(dǎo)科學(xué)的實驗精神和實事求是的科學(xué)態(tài)度，重點突出以下幾個方面的教學(xué)。
（1）每個實驗的基本設(shè)計思想。
（2）實驗中用到的科學(xué)實驗方法。常用的科學(xué)實驗方法有控制變量法、對照實驗法和等效替代法等。這些名詞對于學(xué)生可能比較陌生，我們會結(jié)合具體實驗內(nèi)容進行講解，變抽象為具體。
（3）基本的實驗測量手段和實驗技能。物理實驗的基本訓(xùn)練目標就是讓學(xué)生掌握基本的實驗測量手段和實驗技能。
（4）物理理論與物理實驗的聯(lián)系，物理實驗之間的相互聯(lián)系。每次實驗前我們都會介紹本次實驗的物理原理。例如“磁感應(yīng)強度的測定”，可以結(jié)合電磁感應(yīng)展開教學(xué)，并且引入通電螺線管內(nèi)部磁場的計算公式，學(xué)生通過實驗操作進一步深刻理解并驗證該公式。理論與實驗的結(jié)合能起到事半功倍的效果，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
（5）與實驗相關(guān)的物理實驗史料、物理學(xué)家和發(fā)明過程介紹，在潛移默化中將素質(zhì)教育落到實處。
（6）嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度、規(guī)范的實驗操作、正確的實驗數(shù)據(jù)處理能力。這些科學(xué)工作者的基本素質(zhì)，都應(yīng)該從中學(xué)物理實驗開始培養(yǎng)，為他們今后開展科學(xué)工作打下基礎(chǔ)。
二、獨立實驗?zāi)芰涂茖W(xué)探究能力的培養(yǎng)
充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)其獨立實驗?zāi)芰涂茖W(xué)探究能力，做到在教師引導(dǎo)下資料由學(xué)生查，儀器由學(xué)生看，實驗由學(xué)生做，問題由學(xué)生提，思路由學(xué)生想，疑難由學(xué)生議，錯誤由學(xué)生析。
（1）創(chuàng)設(shè)問題情境。要求每位學(xué)生實驗前認真閱讀實驗教材，了解實驗?zāi)康模斫鈱嶒炘恚軌蚪鉀Q兩個重要問題：做什么？怎么做？針對不同實驗，我們還會創(chuàng)設(shè)一些有特色的問題情境，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并通過互動了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況，以便上課時做到有的放矢。
（2）每個實驗設(shè)有探究性思考題，從理論性探究、實驗性探究、改進性探究、拓展性探究、應(yīng)用性探究等方面引導(dǎo)學(xué)生開展實驗探究。
（3）每個實驗配套必要的儀器設(shè)備說明書，倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生對實驗故障進行自我診斷與排除，培養(yǎng)動手與動腦相結(jié)合的能力。
（4）將內(nèi)部封閉的實驗儀器拆解展示，便于學(xué)生觀察內(nèi)部構(gòu)造，了解工作原理，避免“暗箱操作”。
（5）尊重學(xué)生興趣和個體差異，設(shè)必做與選做實驗，部分實驗設(shè)必做與選做內(nèi)容。學(xué)生可自主選擇，量力而行，以提高素質(zhì)和培養(yǎng)能力為目的，因材施教。
三、實驗設(shè)計能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新意識，使學(xué)生掌握實驗研究的基本方法，提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。
（1）介紹物理實驗在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用，拓展學(xué)生知識面和創(chuàng)新思路。
（2）針對每個實驗，提出實驗中存在的問題并分析原因。
（3）針對每個實驗，提出改進和優(yōu)化設(shè)想，或考慮有無其他測量方法或手段。這個要求相對比較高，我們往往先讓學(xué)生尋找一些難度適中的問題進行研究。此時多采用研究小組形式，每個小組解決一個問題，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)團隊合作精神。
（4）提出實驗所用原理、方法、設(shè)備的應(yīng)用設(shè)想。我們最提倡的一句話就是：學(xué)以致用。不同的學(xué)生，個好不同，往往對同一個實驗所用的原理、方法、設(shè)備有著不同的認識。正因為如此，他們會從不同角度提出不同的應(yīng)用設(shè)想。而這些天馬行空的設(shè)想，往往就是創(chuàng)新的開始。
（5）理論聯(lián)系實際，提出解決實際問題的實驗設(shè)想和設(shè)計。學(xué)生在這個過程中學(xué)會實驗設(shè)計，更學(xué)會交流和分享。
（6）指導(dǎo)學(xué)生改進實驗設(shè)計，提供實驗器材，助優(yōu)秀學(xué)生實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計。
（7）改革實驗評價手段，將實驗論文、課程作業(yè)、提問數(shù)量與質(zhì)量、動手能力、實驗設(shè)計等作為評定實驗成績的重要依據(jù)，使整個評價體系更科學(xué)、更合理，而且能促進學(xué)生實驗設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的提高。
（8）選拔優(yōu)秀學(xué)生參與開放實驗教學(xué)與管理，擔(dān)任實驗科普教育志愿者。
以上是我們在中學(xué)物理實驗教學(xué)中的一些改革嘗試。實踐表明，物理實驗教學(xué)中強化素質(zhì)與能力的培養(yǎng)，有利于突出實踐性環(huán)節(jié)中的素質(zhì)教育，提高物理實驗教學(xué)的整體品質(zhì)和素質(zhì)教育價值。
[參考文獻]
傳感器與中學(xué)物理實驗的整合能否取得成效，很大程度上取決于研究者和物理教師在此過程中所采取的策略是否有效，取決于是否體現(xiàn)了兩者整合的發(fā)展特點和趨勢。開展策略研究的目的不僅僅在于開展有效教學(xué)，同時還要起到引領(lǐng)該研究領(lǐng)域不斷發(fā)展的作用，即兩者整合的策略研究必然要超越教學(xué)實施的層面，要在制度和理論層面起到積極的引領(lǐng)作用。
傳感器教學(xué)是新課程改革的重要內(nèi)容，結(jié)合新課程改革開展有效的策略研究符合新課程改革的理念。我們認為，在傳感器教學(xué)過程中的策略主要包括利用傳感器開展實驗探究，針對中學(xué)物理實驗內(nèi)容開展全面系統(tǒng)的研究，開展中學(xué)物理實驗設(shè)計以及結(jié)合傳感器和中學(xué)物理實驗開展教研活動等幾個方面。有效的策略將會對傳感器與中學(xué)物理實驗整合的研究起到積極的促進作用。
一、開展探究教學(xué)——改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)方式
開展探究教學(xué)策略是指在傳感器與中學(xué)物理實驗整合過程中，以傳感器為操作平臺，以探究為教學(xué)方式的研究策略。實驗探究教學(xué)是指在教師引導(dǎo)下，學(xué)生運用已有的物理知識和技能，通過自己設(shè)計實驗方案、進行實驗操作、處理和分析數(shù)據(jù)、解決物理問題和探索結(jié)論的一種教學(xué)模式。實驗探究模式一般包括“提出問題——實驗設(shè)計——實驗探究——獲得結(jié)論”等環(huán)節(jié)和過程[1]。開展物理實驗探究教學(xué)可以改變傳統(tǒng)教學(xué)過程中過于強調(diào)物理知識和技能的傾向，有利于提高學(xué)生實驗的興趣，有利于提高學(xué)生的實驗技能，促進學(xué)生積極主動地參與到學(xué)習(xí)過程中來，使之在經(jīng)歷科學(xué)探究的過程中學(xué)會學(xué)習(xí)和思考，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神、參與意識、合作能力、實踐能力和創(chuàng)新能力等。這就要求教師在開展實驗探究教學(xué)的過程中，著力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造學(xué)生主動參與的氛圍，充分調(diào)動學(xué)生參與實驗探究教學(xué)的積極性和主動性[2]。
新課程改革之后，實驗探究已經(jīng)成為實現(xiàn)新課程目標的重要手段和內(nèi)容。物理實驗探究教學(xué)不僅要求教師具有探究的意識，還要求為教師配備基本的實驗器材和實驗平臺。由于我國缺乏實驗探究的傳統(tǒng)，很多中學(xué)一線教師在開展實驗探究的過程中往往會遇到實驗器材或技術(shù)上的困難，因此，將傳感器應(yīng)用于物理實驗探究教學(xué)是一個行之有效的策略。傳感器能夠精密準確地探測、感受外界信號，并將之轉(zhuǎn)變成電信號，教學(xué)使用的傳感器具有操作簡便、數(shù)據(jù)圖像準確清晰的特點，而且品種齊全。我國目前中學(xué)和高校使用的傳感器主要包括美國PASCO公司生產(chǎn)的PASCO傳感器系統(tǒng)和上海朗威DISLab傳感器系統(tǒng)，這兩套系統(tǒng)基本都涵蓋了中學(xué)物理所涉及到的實驗種類和實驗內(nèi)容。將傳感器技術(shù)應(yīng)用于物理實驗探究教學(xué)中，實驗操作簡單方便，可以為學(xué)生和教師開展探究節(jié)省大量時間，學(xué)生不必從實驗器材上考慮實驗的可行性與可操作性，而且實驗數(shù)據(jù)的采集和分析非常精確，圖像清晰，學(xué)生可以集中精力思考實驗探究的方法和思路，為實驗探究設(shè)計方案，完成實驗探究的過程。這也符合實驗探究的真正目的，可以更加有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
以傳感器為平臺開展實驗探究的策略，可以有效地促進傳感器與中學(xué)物理實驗整合的有效性，可以有效地改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)的方式，學(xué)生不再是一味聽教師講、看教師做，而是要積極主動地猜想、假設(shè)并實驗證明，對實驗的事實加以分析并獲得結(jié)論。這必將有利于學(xué)生物理實驗?zāi)芰Φ奶岣撸龠M傳感器與中學(xué)物理實驗整合的研究。
二、開展系統(tǒng)研究——使中學(xué)物理教師得以借鑒
傳感器與中學(xué)物理實驗的整合研究已經(jīng)成為物理新課程改革的重要內(nèi)容和理念，是科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)與物理實驗課程整合的重要突破口，對于提高學(xué)生的動手實踐能力、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)以及創(chuàng)新思維能力有著重要的作用。國外在這方面的研究經(jīng)驗和我國的現(xiàn)實狀況都顯示出我國傳感器與中學(xué)物理實驗整合的做法缺乏系統(tǒng)性，沒能從整體的視角加以研究。
開展系統(tǒng)研究策略是指在將傳感器與中學(xué)物理實驗整合過程中，要有整體的研究思路，結(jié)合義務(wù)教育階段和高中階段的物理實驗要求和設(shè)置，從力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等專題角度開展全面而系統(tǒng)的研究，為中學(xué)物理教師開展傳感器的教學(xué)提供理論指導(dǎo)和借鑒。從已有的研究中發(fā)現(xiàn)，我國現(xiàn)有的整合研究以案例為多，而且實驗的類型多以驗證性實驗或測量性實驗為主，缺乏系統(tǒng)地將傳感器應(yīng)用于中學(xué)物理實驗的做法。由于中學(xué)階段經(jīng)費有限，很多中學(xué)沒有能力購置傳感器設(shè)備，所以我國的傳感器與實驗整合的研究主要集中在高校，相對系統(tǒng)的研究主要以碩士畢業(yè)論文的形式呈現(xiàn)，中學(xué)一線教師的系統(tǒng)研究相對較少。這在很大程度上限制了中學(xué)物理教師參與傳感器研究的工作，也無法為廣大中學(xué)物理教師提供系統(tǒng)而足夠的示范，無法達到傳感器應(yīng)用于中學(xué)物理實驗的理想價值。
因此，我們應(yīng)該系統(tǒng)地對傳感器與中學(xué)物理實驗整合加以研究，既結(jié)合案例研究，又要涵蓋中學(xué)物理實驗的整體，將義務(wù)教育和高中教育階段的物理實驗內(nèi)容通過傳感器開展全面的研究，并將研究內(nèi)容和研究成果以適當?shù)男问秸故境鰜恚瑸橹袑W(xué)一線物理教師和高校實驗研究人員提供必要的借鑒和指導(dǎo)。同時，在研究過程中要具有更為廣泛的研究視角，從理論探討到策略分析，從模式建構(gòu)到資源開發(fā)，從實驗設(shè)計到實驗探究等方面進行系統(tǒng)的研究。系統(tǒng)研究的策略要求我們要緊密結(jié)合義務(wù)教育階段和高中階段的物理課程標準和實驗內(nèi)容要求，利用傳感器有針對性地開展全面的實驗設(shè)計與研究，以便為中學(xué)物理教師開展傳感器教學(xué)提供案例觀摩和參考，促進傳感器與中學(xué)物理實驗的整合。唯有此才能實現(xiàn)傳感技術(shù)與物理實驗整合的系統(tǒng)化和全面化，才能為中學(xué)物理教師提供更直接、全面的指導(dǎo)。通過系統(tǒng)研究，可以促進傳感器技術(shù)在中學(xué)物理教學(xué)中的有效應(yīng)用，使傳感器成為中學(xué)物理實驗教學(xué)中重要而常見的操作平臺。
三、開展實驗設(shè)計——提高實驗設(shè)計與開發(fā)能力
中學(xué)物理實驗的設(shè)計和研究能力是物理實驗教學(xué)的重要目標和內(nèi)容，也是傳感器與中學(xué)物理實驗整合的重要策略之一。中學(xué)物理實驗設(shè)計是一種介于基礎(chǔ)教學(xué)實驗和實際科學(xué)實驗之間的、具有對科學(xué)實驗全過程進行初步訓(xùn)練的實驗教學(xué)方式，學(xué)生根據(jù)物理實驗原理和要求，運用已學(xué)過的實驗方法，結(jié)合實驗器材，設(shè)計出合理的實驗方案并加以實施的過程[3] 。中學(xué)物理實驗設(shè)計涉及到對物理實驗原理的深刻理解，實驗器材的合理選取，實驗步驟的設(shè)計和安排，實驗操作的合理進行，以及實驗數(shù)據(jù)的分析處理、實驗結(jié)論的得出等一系列過程，這些對于學(xué)生創(chuàng)新思維能力、動手操作能力、小組合作和交流能力的培養(yǎng)都有十分重要的作用。
將傳感器系統(tǒng)作為開展實驗設(shè)計的操作和研究平臺，可以有效提高學(xué)生的實驗設(shè)計與研究能力，促進學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。一般的數(shù)字傳感器由計算機接口、傳感器和軟件三部分組成。其中傳感器用來采集數(shù)據(jù)，將各種外界信號轉(zhuǎn)換成電腦可以識別的電信號，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口在電腦軟件中顯示即時的實驗數(shù)據(jù)。運用傳感器開展的實驗設(shè)計，學(xué)生通過自己查閱和搜集資料自行推證有關(guān)理論，自行設(shè)計實驗方案，自行選擇實驗器材，獨立地進行操作和測量，對學(xué)生實驗設(shè)計和研究能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有不可估量的作用。
在傳感器與中學(xué)物理實驗整合過程中，教師要盡可能多地為學(xué)生創(chuàng)造開展物理實驗設(shè)計的機會，使學(xué)生在完成中學(xué)物理實驗的過程中感受傳感器的優(yōu)點和科學(xué)技術(shù)的魅力，體會實驗設(shè)計的重要價值。教師要有步驟地引導(dǎo)學(xué)生由易到難地開展實驗設(shè)計，初級階段的實驗設(shè)計題目和內(nèi)容可以完全由教師決定和完成，之后可以是教師跟學(xué)生合作完成，高級階段的實驗設(shè)計則主要由學(xué)生自行完成。教師要鼓勵學(xué)生積極參與實驗方案設(shè)計的過程中來，大膽地提出自己的設(shè)計思想，針對同一物理實驗設(shè)計多種解決方案，鼓勵學(xué)生運用多種證據(jù)對自己的實驗方案進行論證，提出完善和改進的建議等。
例如，在牛頓第二定律的實驗過程中，我們利用PASCO傳感器對之進行了重新設(shè)計和改進。傳統(tǒng)的牛頓第二定律實驗是用沙桶帶動小車運動，通過打點計時器在紙帶上打點來分析和研究。但此方法要求沙桶質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，而且打點計時器打點過程對實驗亦有影響。為此，我們在研究過程中利用運動傳感器來分析加速過程的實驗數(shù)據(jù)，并且將沙桶（我們用砝碼代替）自身的加速度問題也考慮進去，不再忽略沙桶自身的影響，實驗效果非常準確[4]，參與的學(xué)生和教師的實驗設(shè)計能力也得到了提升。
四、開展教研活動——促進教研意識與能力發(fā)展
在新課程改革背景下，教師的教學(xué)活動與研究活動是密切相關(guān)的，教師已經(jīng)不是傳統(tǒng)的教書匠，一個教師不僅要把書教好，即把知識和技能傳授給學(xué)生，還要教會學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，學(xué)會思考和研究。這就需要教師具備基本的教學(xué)研究意識，在完成知識教學(xué)的同時，要開展一定的教學(xué)研究工作，掌握教學(xué)研究的基本方法，將教學(xué)經(jīng)驗層次的問題升華為更高層次的理論問題，從而提升研究的能力和水平。
在傳感器與中學(xué)物理實驗整合過程中開展教研活動是提高整合層次和水平的重要策略，這不僅有利于教師提升自己的研究能力，還可以更加有效地帶動學(xué)生參與科研過程，提高研究能力。教師要緊密圍繞傳感器與中學(xué)物理實驗教學(xué)有意識地發(fā)掘一些問題，緊密圍繞傳感器與中學(xué)物理實驗的整合研究，保證教研活動的完整性和目標的指向性，使這種教研活動成為物理教師改進中學(xué)物理實驗手段、提高實驗效率、體會科技發(fā)展、開展實驗探究、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要手段和方式。結(jié)合傳感器與中學(xué)物理實驗開展教學(xué)研究的內(nèi)容比較廣泛，可以從理論上進行一些探討。例如，國內(nèi)外傳感器教學(xué)的進展和現(xiàn)狀、傳感器的重要性、將傳感器與物理實驗整合的方式方法等。也可以結(jié)合具體的實驗案例開展一定的實驗研究與分析，例如實驗驗證動能定理的研究[5]、單擺的實驗設(shè)計[6]、動量定理的實驗設(shè)計與研究[7]等。在動量定理的實驗研究過程中，我們將不易測量的合外力沖量通過力傳感器測出，將動量的變化用運動傳感器測出，兩者進行比較即可分析出沖量和動量變化的關(guān)系。在研究過程中，教師不僅提高了教研的意識和能力，還積極引導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)研究的意識，教給他們基本的研究方法，這對參與研究的學(xué)生起到了積極的引導(dǎo)作用，提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)研究能力。通過教研活動的開展，可以促進教師專業(yè)能力和學(xué)生科研能力的發(fā)展，為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。
傳感器與中學(xué)物理實驗的整合是物理新課程提倡的重要內(nèi)容和理念，體現(xiàn)了物理課程與科學(xué)技術(shù)的結(jié)合，也體現(xiàn)了物理課程內(nèi)容的選擇性和前沿性，其整合研究已經(jīng)成為我國中學(xué)物理實驗改革和研究的重要課題。策略更具普遍意義和方法論意義，開展有效的策略研究將會非常有效地促進傳感器與中學(xué)物理實驗整合的研究。
參考文獻
[1] 劉茂軍.用數(shù)據(jù)采集器實施“實驗探究”教學(xué)的理論與實踐.教學(xué)研究，2011（2）.
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[3] 劉茂軍.中學(xué)物理實驗設(shè)計思想方法拾萃.物理教師，2012（1）.
[4] 劉茂軍，劉惠蓮，肖利.基于傳感器的牛頓第二定律實驗設(shè)計與研究.中學(xué)物理教學(xué)參考，2012（11）.
[5] 劉茂軍，趙志剛，肖利.實驗驗證動能定理的研究.中小學(xué)實驗與裝備，2007（4）.
（一）課題來源
物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的課程，物理實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。作為一名物理師范生掌握好中學(xué)物理實驗是最基本的要求，在中國《普通高中物理課程標準》中對通過物理實驗培養(yǎng)學(xué)生的能力也有明確要求。然而，當我們走進實驗進行中學(xué)物理實驗探究時才發(fā)現(xiàn)，在實驗探究方面我們?nèi)匀淮嬖谥芏鄦栴}。比如：在我們高中的學(xué)習(xí)中有一部分實驗沒有開設(shè)；有些實驗儀器不會操作；探究實驗不能按照步驟進行；缺少嚴謹?shù)目茖W(xué)探究精神；數(shù)據(jù)記錄也有不規(guī)范之處等。我們在高中物理的學(xué)習(xí)中物理實驗并沒有像《課標》所要求走進我們的課堂教學(xué)之中。但是，實驗是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)，是落實物理課程目標，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，做好物理實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重中之重。我國物理教材實驗部分的編寫是否與我國《課標》要求相契合？通過現(xiàn)有物理實驗教學(xué)是否能達到對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)？這些問題急需我們來思考。
物理教材是物理教學(xué)的主要依據(jù)，做好教材中物理實驗的編寫是必然要求。面對我國現(xiàn)存的物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀，我們不妨嘗試對比國外優(yōu)秀教材中的實驗編寫，借鑒國外優(yōu)秀經(jīng)驗，為我國物理教材實驗部分的編寫提供一些支持。因此，我將選擇我國普通高中物理教科書（人教版）與美國高中物理教材《物理：原理與問題》中光學(xué)部分實驗進行對比研究。
（二）研究目的
通過此次對比研究發(fā)現(xiàn)中美兩國在《課標》要求方面存在的異同點，發(fā)現(xiàn)我國物理實驗中存在的問題，以便引起人們對我國物理實驗的思考和重視。對比美國教材光學(xué)部分實驗的開設(shè)形式、數(shù)量、實驗儀器及插圖等與我國教材之間的差異，找出美國教材中的存在的優(yōu)點，從而參考和借鑒國外優(yōu)秀教材中的優(yōu)秀實驗，為從事物理教學(xué)工作的廣大教師提供更加豐富、有趣的教學(xué)資源，為我國現(xiàn)有的物理實驗教學(xué)提供一些改進建議，也為我國的物理教材中實驗部分的編寫提供參考和建議。
（三）研究意義
通過對比中美兩國在《課標》要求方面存在的異同點，有助于發(fā)現(xiàn)我國在制定物理實驗《課標》時存在的問題。通過對光學(xué)實驗部分實驗的開設(shè)形式、數(shù)量、實驗儀器及插圖等多個方面進行對比，有利于為我國從事物理教學(xué)工作的廣大教師提供豐富的教學(xué)資源，有助于他們改進傳統(tǒng)的教學(xué)方式，使學(xué)生增加對物理的學(xué)習(xí)興趣。通過對比兩本教材中“光的偏振”這一具體實驗，有利于幫助我們?nèi)媪私饷绹骄繉嶒灥木唧w過程，有助于為我國的物理教材中實驗部分的編寫提供參考和建議，有利于學(xué)生更好的掌握有關(guān)科學(xué)知識，形成科學(xué)的思維方式，更好的培養(yǎng)符合時展的新型人才。
二、國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
在新課改的大背景下，通過物理實驗培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要性已經(jīng)被人們所重視。我國各位專家學(xué)者對中美教材中的實驗部分進行了多層次的比較研究，探索更適合我國學(xué)生情況的物理實驗教學(xué)方式。現(xiàn)已有大量的關(guān)于中美高中物理實驗比較研究的文獻問世。
2006年11月祁映宏在《中美2套高中物理教材學(xué)生實驗的比較與研究》中，統(tǒng)計了中美高中物理教材中的學(xué)生實驗，對兩國教材學(xué)生實驗編寫的特點做了比較研究，提出學(xué)生實驗設(shè)計的認識觀和學(xué)習(xí)觀，最后特別強調(diào)了美國教材中的一些可借鑒之處，并對我國物理教材中學(xué)生實驗做出了反思與期待。
蘇州大學(xué)的沈國強在2010年比較研究了中美兩套物理教材的科學(xué)探究內(nèi)容異同。比較分析了兩國教材中的科學(xué)探究的數(shù)量、內(nèi)容、方式等，對“科學(xué)探究”活動的實施從教師和學(xué)生兩個角度進行調(diào)查，了解教師和學(xué)生對“科學(xué)探究”活動觀念的理解、具體實施情況，以及制約“科學(xué)探究”教學(xué)開展的主要因素。
延邊大學(xué)的陳雪對高中物理實驗教科書實驗部分分為表層結(jié)構(gòu)包括實驗數(shù)量分布、實驗體系結(jié)構(gòu)、實驗器材選擇、實驗插圖語言四個部分，和深層結(jié)構(gòu)科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)情感三部分進行了比較分析，并用定性和定量研究的方法，分別進行數(shù)量和文本分析比較。并根據(jù)結(jié)論對我國物理教科書實驗部分編寫提出建議。
劉建智和李蘭對一套美國高中物理教材（欄目名稱為《Physics Lab》）與我國人教版新課標高中物理教材中的實驗部分從實驗數(shù)目、實驗器材、實驗的編排與實施、語言分格及其他進行了比較，通過比較對我國在今后編寫或修改高中物理教材時應(yīng)適當增加實驗數(shù)目、實驗內(nèi)容與時俱進、適當增加光學(xué)與原子物理部分的模擬實驗、增加探究性實驗的數(shù)目，并增加實驗的開放性、體現(xiàn)“以人為本”的教育理念。
李蘭在研究了前人已有的結(jié)論與成果之上，以中美兩國高中物理教材歷次改革與發(fā)展為背景，對兩國物理課程標準進行了比較分析，并對中美兩國高中物理教材實驗部分的設(shè)置在實驗數(shù)目、實驗編排、實驗器材、實驗插圖、實驗語言，以及基本科學(xué)概念、科學(xué)實驗過程、科學(xué)情感態(tài)度等方面進行了比較分析。
華中師范大學(xué)教育碩士戚靜芳在對中美兩國高中物理主流教材比較的文獻進行分析的基礎(chǔ)上，比較研究了兩國教材中物理實驗的總論、實驗形式、試驗數(shù)量和具體實驗內(nèi)容等，用文字、圖表等形式列舉其異同點，并歸納出各自特色。通過比較發(fā)現(xiàn)了兩套教材實驗總數(shù)多、實驗形式多樣化、對科學(xué)過程和方法的關(guān)注、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識等方面的相似性。同時看出兩國教材在實驗與學(xué)習(xí)內(nèi)容的融合度、不同形式實驗數(shù)量、對探究過程的設(shè)計、對實驗材料的使用、與生活實際的聯(lián)系以及對研究能力的培養(yǎng)等方面的區(qū)別。
郭麗麗構(gòu)建了教材中物理實驗的比較模型。從實驗內(nèi)容、實驗設(shè)計和實驗呈現(xiàn)方式三個方面對人教版物理教材和《物理：原理與問題》中的物理實驗進行了靜態(tài)比較研究，并根據(jù)比較研究得到的結(jié)論，對我國物理教材中實驗部分的編寫從實驗內(nèi)容的選取、實驗的設(shè)計和實驗的呈現(xiàn)方式三方面提出建議。
西南大學(xué)課程與教學(xué)論碩士研究生蘇蘊娜在《中美澳高中物理教科書實驗設(shè)置比較研究》中，從實驗的選擇、實驗的編寫體例和實驗的呈現(xiàn)方式三個維度對中美澳三套高中物理教科書中的實驗進行了定量統(tǒng)計以及定性分析，強調(diào)物理實驗對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)起到關(guān)鍵的作用。
印曉明和陳坤從培養(yǎng)學(xué)生“核心素養(yǎng)”的角度，對中美高中主流物理教材在“光學(xué)”部分編排進行對比，提出從“知識”走向“智慧”、從重視物理“實驗”到進行科學(xué)“實踐”、以學(xué)科“融合”提升“綜合”思維的理念，提高學(xué)生理科學(xué)習(xí)的“自我生長能力”，將培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)“核心素養(yǎng)”的目標落到實處，為學(xué)生的終身發(fā)展、應(yīng)對現(xiàn)代社會和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定良好的基礎(chǔ)。
南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院的陸雪嬌以“拋體運動”為例，對中美兩國常用的兩種高中物理教材的實驗呈現(xiàn)方式和實驗內(nèi)容進行比較分析，發(fā)現(xiàn)實驗呈現(xiàn)形式的總體差異，以及中國教材中還存在缺少探究性實驗，實驗器材、實驗內(nèi)容的選擇不夠貼近生活，實驗缺乏創(chuàng)意等問題。
高赫男和石紅選取了中國人教版物理教材和美國《物理：原理與問題》為研究對象，對中美兩國高中物理教材實驗的數(shù)量、器材、欄目、插圖及語言等方面進行比較研究，利用文字、圖形或表格等形式描述其異同點。
三、相關(guān)概念界定
（一）物理實驗
物理實驗是學(xué)習(xí)物理的重要方法和手段，是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。物理實驗是高中物理教學(xué)的重點。在人教版普通高中物理教材（2010年版）中，對教材中的物理實驗根據(jù)它們在物理學(xué)和物理教學(xué)中的地位、難易程度、用時長短、學(xué)校的器材條件，分為了：學(xué)生實驗、實驗、演示、做一做以及問題與練習(xí)。
《課標》要求學(xué)生通過實驗，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運用物理知識和科學(xué)探究方法解決一些問題；認識實驗在物理學(xué)中的地位和作用，掌握物理實驗的一些基本技能，會使用基本的實驗儀器，能獨立完成一些物理實驗。
物理實驗已經(jīng)滲透到物理教材中的各個部分，包括了課后習(xí)題部分。本文中所選的物理實驗是光學(xué)部分實驗，有中國教材中的學(xué)生實驗、實驗、演示、做一做，以及美國教材中光學(xué)實驗部分的起步實驗、迷你實驗、物理實驗。
（二）物理教材
教材是教學(xué)過程中的四個基本要素之一，其含義隨著科學(xué)技術(shù)的進步和發(fā)展，也不斷發(fā)展和壯大。目前，從廣義來講，教材是教師和學(xué)生據(jù)以進行教學(xué)活動的一切材料，包括工具書、掛圖、圖表和其他教學(xué)輔助用具，也包括教學(xué)程序軟件包；幻燈片、電影片、音像磁盤等。從狹義來講，教材是指教科書，也稱課本，它是依據(jù)課程標準編制的、系統(tǒng)反映學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)用書。
本文中的物理教材是指按照物理課程標準等綱領(lǐng)性文件的規(guī)定，根據(jù)教學(xué)目標和學(xué)生的認知規(guī)律組織編寫的出版社正式出版發(fā)行的高中物理教學(xué)用書。
（三）科學(xué)探究
在物理學(xué)史中，運用科學(xué)方法的第一人當屬伽利略。他提出的科學(xué)方法為我們的科學(xué)探究提供了依據(jù)。所謂“科學(xué)方法”就是經(jīng)驗（以實驗和觀察的形式）與思維（以創(chuàng)造性構(gòu)筑的理論和假說的形式）之間的動態(tài)的相互作用。伽利略所用的科學(xué)方法包括：設(shè)計實驗（以檢驗特定的假設(shè)）、對現(xiàn)實世界條件進行理想化（以消除任何可能掩蓋主要效應(yīng)的次要效應(yīng)）、限制探究范圍（每次只考慮一個問題）、定量方法。
科學(xué)探究指的是學(xué)生們用以獲取知識、領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念、領(lǐng)悟科學(xué)家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。探究是一種有多側(cè)面的活動，需要做觀察；需要提出問題；需要查閱書刊及其他信息源以便弄清楚什么情況已經(jīng)是為人所知的東西；需要設(shè)計調(diào)研方案；需要根據(jù)實驗證據(jù)來檢驗已經(jīng)為人所知的東西；需要運用各種手段來搜集、分析和解讀數(shù)據(jù)；需要提出答案、解釋和預(yù)測；需要把研究結(jié)果告之于人。探究需要明確假設(shè)，需要運用判斷思維和邏輯思維，需要考慮可能的其他解釋。學(xué)生們在學(xué)習(xí)探知自然界的科學(xué)方法時將會參與科學(xué)探究活動中的某些方面的工作，但是學(xué)生們也應(yīng)該培養(yǎng)自己從事完整的探究活動的能力。
在我國現(xiàn)在的高中物理課標中規(guī)定的科學(xué)探究需滿足七個要素，分別是：提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作。
（四）科學(xué)素養(yǎng)
所謂有科學(xué)素養(yǎng)是指了解和深諳進行個人決策、參與公民事務(wù)和文化事務(wù)、從事經(jīng)濟生產(chǎn)所需的科學(xué)概念和科學(xué)過程。即對日常所見所歷的各種事物能夠提出、能夠發(fā)現(xiàn)、能夠回答因好奇心而引發(fā)出來的一些問題；對已有能力描述、解釋甚至預(yù)言一些自然現(xiàn)象；能讀懂通俗報刊刊載的科學(xué)文章，能參與就有關(guān)結(jié)論是否有充分根據(jù)的問題所作的社交談話；能識別國家和地方?jīng)Q定所賴以為基礎(chǔ)的科學(xué)問題，并且能提出有科學(xué)技術(shù)根據(jù)的見解來；能根據(jù)信息源和產(chǎn)生此信息所用的方法來評估科學(xué)信息的可靠程度；有能力提出和評價有論據(jù)的論點，并且能恰如其分地運用從這些論點得出的結(jié)論。
四、學(xué)位論文的主要研究內(nèi)容及可行性論證
（一）主要研究內(nèi)容
本論文的主要研究內(nèi)容有以下幾點：
1．通過查閱文獻研究明確中美兩國《課標》對物理實驗的要求，并對相關(guān)概念進行界定，了解我國各位專家學(xué)者對中外物理教材及實驗編寫的對比分析。并通過問卷及訪談等方法，了解本地區(qū)高中學(xué)校光學(xué)實驗課程的開設(shè)情況。聯(lián)系我國《課標》對此部分的要求，對比本地區(qū)的高中學(xué)校在光學(xué)實驗課程開設(shè)是否與《課標》要求相契合。
2．歸納、整理出中美兩國《課標》對物理實驗的要求，對比兩國《課標》要求的異同點。
3．對中美兩國物理教材中的實驗總論部分詳細閱讀，并總結(jié)歸納，對比兩國實驗總論，發(fā)現(xiàn)其優(yōu)缺點。
4．整理中美兩國教材中光學(xué)部分實驗，從實驗形式、內(nèi)容及數(shù)量分布、插圖等方面進行對比，發(fā)現(xiàn)各自特點，得出結(jié)論。
5．并對兩國教材中“光的偏振”這一具體實驗案例，按照教材編排要求進行完整的實驗探究。根據(jù)自己在實驗中的觀察、體會以及通過本實驗對該知識的理解和掌握情況等方面，進行對比分析，發(fā)現(xiàn)美國教材在實驗編排中的優(yōu)點。
6．根據(jù)對中美兩國《課標》對物理實驗的要求，以及兩國教材中光學(xué)部分的實驗對比，得出相應(yīng)結(jié)論，并根據(jù)結(jié)論為我國物理實驗的編寫及實驗教學(xué)方面提出一些建議。
（二）可行性論證
1．現(xiàn)已經(jīng)有很多位專家學(xué)者就“中外高中物理實驗對比”這一課題進行了研究，以有大量的期刊文獻和學(xué)位論文存在，能夠為本人提供參考，為本研究奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。
2．通過大學(xué)的學(xué)習(xí)以及教學(xué)實踐，本人熟讀了我國物理《課標》的內(nèi)容，理解了《課標》對物理實驗的要求以及通過物理實驗培養(yǎng)學(xué)生怎樣的能力。
3．在實習(xí)期間能與學(xué)生面對面交流，通過與學(xué)生的交流能有效避免學(xué)生的排斥心理，進而來了解所在學(xué)校有關(guān)物理實驗的開設(shè)情況以及學(xué)生對物理實驗的期望，能保證得到較為準確的信息。
4．本人對該課題存在濃厚的興趣，能夠?qū)ξ乙院髲氖挛锢斫虒W(xué)工作提供支持與幫助，能豐富課堂內(nèi)容，形式多樣，讓我有信心完成此次研究，為我提供了動力。
五、論文進度安排及預(yù)期達到的目標
（一）準備階段（2018年10月—2018年11月）
1．確定選題。
2．查閱大量有關(guān)該課題研究的文獻資料，了解我國專家學(xué)者對于該課題的研究進展情況，為自己的研究提供一些思路，避免重復(fù)勞動、偏離主題。
3．分析資料設(shè)計初步撰寫方案，提交老師指導(dǎo)，根據(jù)老師指導(dǎo)意見進行方案的調(diào)整，按照方案執(zhí)行。
（二）實施階段（2018年12月—2019年2月）
1．選取人教版普通高中物理教科書，梳理出高中教材中的光學(xué)部分的實驗。
2．選取翻譯版美國物理教材《物理：原理與問題》，梳理出光學(xué)部分的實驗。
3．設(shè)計調(diào)查表，選擇寧夏本地部分高中學(xué)校，調(diào)查對光學(xué)部分實驗的開設(shè)個數(shù)和開設(shè)形式。
4．撰寫開題報告，并提交指導(dǎo)老師批閱，根據(jù)老師修改意見，再次進行修改，完成開題報告。
5．找到美國《國家科學(xué)教育標準》和中國《普通物理課程標準（2003）》，歸納總結(jié)出有關(guān)物理實驗的要求。
6．回收調(diào)查表，對得到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，利用準確數(shù)據(jù)分析寧夏本地部分高中學(xué)校對物理光學(xué)部分實驗的開設(shè)情況，了解本地物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀。
（三）總結(jié)與論文形成階段（2019年3月—2019年5月）
1．將相關(guān)資料進行匯總，書寫論文提綱，完成大體框架。
2．根據(jù)兩國教材要求進行“光的偏振”實驗探究，并回答相關(guān)問題。
3．根據(jù)論文提綱，完成論文初稿，請老師進行指導(dǎo)和修改。
4．根據(jù)老師的修改意見，重新整理有關(guān)資料，對論文初稿進行反復(fù)修改，完成修改版。
5．再次請老師指導(dǎo)修改，完成論文撰寫。進行，請老師審閱。
6．論文定稿。
六、研究過程中可能遇到的困難及解決的途徑
（一）本課題研究過程中可能遇到的困難
1．我國高中物理教材光學(xué)部分實驗形式多、個數(shù)也多、設(shè)置在不同的模塊，在整理的過程中很容易漏掉一些實驗。
2．在調(diào)查本地高中學(xué)校光學(xué)部分實驗開設(shè)情況中，個別老師存在不重視、不認真回答的情況，學(xué)生也會有抵觸心理，會使得到的數(shù)據(jù)不準確。
3．由于美國沒有專門的物理課程標準，所以在進行對美國《課標》物理實驗要求歸納時，可能存在不準確，概括不全面的情況。
4．在對比結(jié)論與建議時，認識不到位，會過分將自己的感情帶入，使得得到的結(jié)論過于簡單，語言過分學(xué)生化，不能聯(lián)系學(xué)生的實際情況得到普遍的結(jié)論。
（二）解決的途徑
1．在歸納總結(jié)教材中的實驗時，要細心，力求全部都被歸納。將自己的總結(jié)反復(fù)進行核對，做到歸納全面。
2．在進行調(diào)查時，對同一所學(xué)校要選擇不同的老師和學(xué)生進行調(diào)查。老師可以選擇物理實驗室管理老師和物理學(xué)科任課教師，從不同的方面進行調(diào)查。深入學(xué)生，與學(xué)生聊天，增加學(xué)生的信任，避免學(xué)生產(chǎn)生抵觸心理，盡可能使調(diào)查數(shù)據(jù)真實可靠。
3．美國的《國家科學(xué)教育標準》中，涉及從幼兒園到高中的整個階段所有學(xué)科的標準內(nèi)容，并沒有提到過多的物理實驗內(nèi)容標準，其將物理實驗歸納與科學(xué)探究之中，所以要找到有關(guān)科學(xué)探究的要求進行總結(jié)歸納。
4．進行學(xué)習(xí)，從教學(xué)實踐中了解學(xué)生的實際需求，從有利于學(xué)生發(fā)展的角度出發(fā)，提出建議。
七、參考文獻
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關(guān)鍵詞:物理實驗素質(zhì)體現(xiàn)
實施素質(zhì)教育的高中物理實驗教學(xué)是面向全體高中學(xué)生,以物理知識教學(xué)為骨干,以科學(xué)素質(zhì)教育為核心的全方位的教學(xué)。物理實驗在培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)方面有著不可替代的作用：
首先，實驗教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生識別和應(yīng)用實驗儀器的能力
學(xué)生識別和應(yīng)用實驗儀器的能力不僅是學(xué)生正確完成物理實驗的保證，也是以后在工作和學(xué)習(xí)中必需的最基本的能力，如生活中各種測量工具的使用無不需要這方面的知識。
開始幾次學(xué)生分組實驗，實驗儀器都是學(xué)生首次接觸，如刻度尺、天平、電壓表等，教師要著重指導(dǎo)學(xué)生識別儀器的規(guī)格和性能，察看銘牌或說明書。弄清：（1）測量范圍；（2）最小刻度；（3）零點及其調(diào)節(jié)方法；（4）使用方法。只有掌握以上四點，才能保證實驗精確的完成和儀器、人身的安全。
其次、實驗教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力
學(xué)生的實驗操作能力的高低對他們今后的工作和學(xué)習(xí)有著重要的影響。生活中小到照明電路的安裝，各種物體質(zhì)量的測量，大到交通運輸和生產(chǎn)勞動都需要這方面的能力。所以教學(xué)大綱把培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力作為素質(zhì)教育中很重要的一個方面。
物理實驗本身就是一個操作過程。學(xué)生分組實驗，每個人都有操作機會；在演示實驗中，可讓部分學(xué)生配合教師一起完成實驗，條件許可時，將演示實驗改為學(xué)生實驗；課外小實驗更是學(xué)生操作的天地，如在學(xué)習(xí)量筒、彈簧秤、天平等知識后，可布置小實驗自制天平、量筒、橡皮測力計等，學(xué)生的積極性一定會很高，效果一定會更好。總之，應(yīng)盡量多給學(xué)生親自動手動腦的機會，因此邊實驗邊教學(xué)對提高學(xué)生的操作能力是很有幫助的。
高中物理實驗教學(xué)如何滲透素質(zhì)教育呢？
一、發(fā)揮學(xué)生的主體作用
在知識經(jīng)濟條件下,國民素質(zhì)是綜合國力的重要內(nèi)容,特別是國民的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力,將是一個國家和民族發(fā)展和進步的靈魂。這種人才培養(yǎng)模式,要求我們在教學(xué)實踐中要重視學(xué)生的思維能力、科學(xué)創(chuàng)新能力、獨立工作能力、自我學(xué)習(xí)能力等綜合能力的培養(yǎng)。
1.讓學(xué)生主動地參與到知識獲取的過程中
素質(zhì)教育的顯著特點就是使受教育者能主動地學(xué)習(xí)、主動地發(fā)展,這就要求高中物理教師在實驗教學(xué)過程當中要充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用,要使學(xué)生積極地參與到知識的獲取過程當中,從物理現(xiàn)象的展示、實驗現(xiàn)象的發(fā)生開始,就要讓學(xué)生注意觀察、掌握現(xiàn)象的特征,開始認真地思考、猜想、判斷等一系列的思維活動,隨即引導(dǎo)學(xué)生動手進行實驗,讓他們親身去體會,試著透過現(xiàn)象抓住事物的本質(zhì)。這樣就能夠使學(xué)生自覺、主動地進入到知識獲取的過程之中。
2.課堂的時間和空間盡量多讓給學(xué)生
在空間上,教師要主動讓出自己長期以來一直牢牢控制的主導(dǎo)位置,給學(xué)生空間,讓他們?nèi)ニ伎肌⒂懻搯栴}、探索規(guī)律,從而獲取知識。在時間上,一節(jié)課僅有短暫的40分鐘,時間稍縱即逝,教師若放手讓學(xué)生動手實驗、去討論,就不能在規(guī)定的時間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù),這顯然是一個矛盾,要解決這個問題,教師就務(wù)必要控制好時間和課堂節(jié)奏,在環(huán)節(jié)安排上一定要科學(xué)合理。
二、發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用
要想在物理實驗課程當中更好的將素質(zhì)教育滲透進來,教師應(yīng)做到以下幾點:
合理處理好試驗教材,做到詳略得當,主次分明,本質(zhì)問題要突出強化,主要問題要單刀直入,防止拖泥帶水,在展示學(xué)習(xí)內(nèi)容時要充分、要展示出實用意義;教學(xué)思路要清晰,層次要清楚,過程要流暢,過渡銜接要自然、要精心設(shè)計;學(xué)生的認知水平要掌握清楚,實驗設(shè)計要實事求是、切合學(xué)生實際,提問要有技巧;課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)要嚴謹,前面的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)是后面的“鋪墊”,后面的知識應(yīng)是前面的延伸,做到一環(huán)扣一環(huán),環(huán)環(huán)緊扣。
要不斷變換教學(xué)手段和教學(xué)方法,充分發(fā)揮教師的情感作用,以情感調(diào)動學(xué)生的積極性,以情感強化學(xué)生對物理知識的認識。對實驗教學(xué)過程當中的突發(fā)事件要有所估計,有所準備,實驗的準備要十分充分,實驗環(huán)節(jié)必須交待清楚,實驗中必須力求做到成功,實驗現(xiàn)象要讓每位學(xué)生都能觀察到,觀察現(xiàn)象前必須告知觀察方向,下達好思考任務(wù)。
三、開展課外小實驗活動,培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力
高中物理試驗課本上除演示實驗和學(xué)生實驗外,還根據(jù)不同章節(jié)的知識特點確定了近20個課外小實驗,將其分布在三年內(nèi)完成仍顯不足。為此,可以聯(lián)系有關(guān)章節(jié)知識,另外增補一部分。
如在《動量》一章里可增設(shè)“用自來水觀察反沖運動”;在《電場》一章里可增設(shè)“靜電屏蔽現(xiàn)象的觀察”;在《光的色散》一節(jié)里可增設(shè)“室內(nèi)彩虹形成”等小實驗,平均每月至少有一個可做。還可將這30多個課外小實驗編成序列,按教材的特點分階段以課外實驗興趣小組為中心組織實施,每個小實驗盡量要求學(xué)生獨立設(shè)計,獨立操作,并獨立完成實驗報告。對于難一些的小實驗,教師可給予一定的提示與指導(dǎo),包括實驗原理、所需器材、操作與觀察要領(lǐng)等。
四、開展科技小制作和撰寫科技小論文活動,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力
將教材上與我們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣盥?lián)系較緊的知識做恰當?shù)財U展,引導(dǎo)學(xué)生在課外獨立完成科技小制作。如在學(xué)完電路知識后,學(xué)生可去完成“簡易熱得快自控電路設(shè)計與安裝”“節(jié)日閃爍彩燈電路的設(shè)計與安裝”和“多用電表組裝”等;學(xué)完“磁場”后,學(xué)生可去進行“指南針制作”等。
生動有趣的科技小制作和小論文撰寫活動,能夠極大地陶冶學(xué)生們的科學(xué)情趣,培養(yǎng)他們獨立思考、獨立創(chuàng)造、獨立幻想的能力,對他們養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度和良好的科學(xué)習(xí)慣打下了堅實的基礎(chǔ),對他們未來獻身科學(xué)的人生道路也有很大的啟迪。
參考文獻:
[摘 要]文章對如何發(fā)揮大學(xué)物理實驗課程來提高學(xué)生創(chuàng)新能力進行了探索和實踐，相關(guān)改革思路清晰，措施得力，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有促進作用。相關(guān)工作將對大學(xué)物理實驗課程在教學(xué)改革、科學(xué)研究、教學(xué)水平等方面的發(fā)展起到積極的推動作用。
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關(guān)鍵詞 ]創(chuàng)新能力；大學(xué)物理實驗；自主設(shè)計性實驗
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568(2014)35-0054-02
基金項目：本文系西北農(nóng)林科技大學(xué)2013年教改課題“《大學(xué)物理實驗）教學(xué)中引入自主設(shè)計性實驗內(nèi)容、促進學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)” (編號：JY1302097)、2014年高等學(xué)校教學(xué)研究項目“農(nóng)林院校大學(xué)物理課程教學(xué)現(xiàn)狀分析及對策研究” (編號：JZW201415xb)的科研成果。
大學(xué)物理實驗是大學(xué)生學(xué)習(xí)和鞏固物理知識，強化科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)綜合創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)性、實踐性教學(xué)課程，其教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)效果不僅直接影響學(xué)生對物理學(xué)基礎(chǔ)知識的理解和掌握，而且關(guān)系到學(xué)生今后學(xué)習(xí)其他學(xué)科的治學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和創(chuàng)新能力的塑造和培養(yǎng)，它在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式、科學(xué)實驗?zāi)芰Α?chuàng)新意識和創(chuàng)新能力等方面都具有不可替代的作用。
傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)模式下，物理實驗僅是理論教學(xué)的輔助手段，強調(diào)的是物理理論的再現(xiàn)，只能起到鞏固理論知識的作用，在注重創(chuàng)新的時代已經(jīng)顯示出它的弱勢。在這種模式的影響下，高校實驗室的作用受到嚴重制約，實驗室設(shè)備陳舊，實驗師資隊伍不整齊，教學(xué)質(zhì)量談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生只是被動地按照教師和講義給定的方法和步驟按部就班地操作，學(xué)生沒有探索的空間和時間，學(xué)生獨立解決問題的能力得不到很好的鍛煉。教學(xué)內(nèi)容的安排方式過細，屬于驗證性實驗、簡單知識應(yīng)用和技能訓(xùn)練的經(jīng)典物理實驗內(nèi)容偏多，而綜合性、設(shè)計性、研究性實驗內(nèi)容不足，物理學(xué)的新發(fā)展和新應(yīng)用更是極少反映，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，由于師資及經(jīng)費方面的不足，實驗課開發(fā)程度不夠，影響學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。
大學(xué)物理實驗課程對國內(nèi)大多高校來講是一門重要的基礎(chǔ)課程，本課程為學(xué)生進行創(chuàng)新活動提供指導(dǎo)和平臺，對于提高學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力，應(yīng)該能夠發(fā)揮更積極的作用。教學(xué)活動應(yīng)該以學(xué)生為中心，實行以學(xué)生自主創(chuàng)新為基礎(chǔ)的實驗教學(xué)模式，應(yīng)該具有更廣泛的自主性、探索性和綜合性。
一、大學(xué)物理實驗與創(chuàng)新教育的聯(lián)系
大學(xué)物理實驗和創(chuàng)新教育的聯(lián)系可以體現(xiàn)在以下方面：①物理實驗為開拓創(chuàng)新打下堅實基礎(chǔ)。物理實驗與物理理論之間互相依賴。物理學(xué)的原理、定理是在總結(jié)大量的物理實驗事實基礎(chǔ)上概括出來的，而物理實驗總是在一定的理論指導(dǎo)下進行，對實驗現(xiàn)象的觀察和描述也離不開一定的理論知識背景。 闊物理實驗涉及的知識面廣、內(nèi)容豐富，其他學(xué)科知識在物理實驗中的滲透日趨廣泛。實驗過程中從設(shè)備安裝、調(diào)試到實驗現(xiàn)象的觀察，實驗數(shù)據(jù)的測定及實驗結(jié)果的分析需要學(xué)生靈活運用自己所掌握的相關(guān)理論知識獨立完成，使學(xué)生獨立性和自主性得到加強。通過完成物理實驗，可以促進對多學(xué)科知識的理解和掌握，為開拓創(chuàng)新打下堅實的基礎(chǔ)。 ②物理實驗為創(chuàng)新教育提供素材。基礎(chǔ)物理實驗過程中學(xué)生去發(fā)現(xiàn)實驗中的問題，提出改進意見，重新設(shè)計實驗方案等使實驗充滿發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的機遇。綜合設(shè)計性物理實驗，是在繼承基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)物理實驗基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，更加豐富了創(chuàng)新機遇，是創(chuàng)新教育的活教材。 ③物理實驗為創(chuàng)新教育提供環(huán)境。物理實驗為學(xué)生的設(shè)想和實驗方案提供了實踐環(huán)境，實施過程中實現(xiàn)了個人的創(chuàng)新愿望。可以激勵創(chuàng)新的良好實驗環(huán)境幫助學(xué)生解放思想，大膽創(chuàng)新，努力創(chuàng)新。④創(chuàng)新教育為物理實驗注入活力。
創(chuàng)新教育注重學(xué)生對未來社會的應(yīng)變能力，具有明確的創(chuàng)新教育目標意識，逐步形成某一方面的專業(yè)知識和專業(yè)技能，為今后成為這方面的專門人才奠定基礎(chǔ)，這些創(chuàng)新個性的自由全面發(fā)展無疑給實驗教學(xué)注入了活力，使他們有能力設(shè)計新的實驗方案，維修和改進實驗儀器，使實驗教學(xué)真正發(fā)揮以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的作用。
二、大學(xué)物理實驗教學(xué)改革相關(guān)思路
大學(xué)物理實驗教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)和開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為目的，為學(xué)生提供一個展現(xiàn)和發(fā)揮自身才能的空間和環(huán)境，從而最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，在學(xué)生自我獲取知識的過程中盡可能多滲透科學(xué)研究的各個元素，使學(xué)生從被動接受的客體型學(xué)習(xí)向主動參與的主體型學(xué)習(xí)過渡。
1.教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新。隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，學(xué)生的就業(yè)壓力日益增大，學(xué)生希望獲取實用的知識和技能的需求是正常的，教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)和生活的緊密相關(guān)會激發(fā)學(xué)生的積極主動性和主觀能動性。傳統(tǒng)的驗證性實驗主要是對理論的驗證，并圍繞驗證的實現(xiàn)進行實驗設(shè)計，與現(xiàn)實生產(chǎn)生活聯(lián)系較少，這是許多學(xué)生感覺到實驗課程枯燥無味的原因之一。大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容體系大多包括基礎(chǔ)性實驗、提高綜合性實驗和綜合設(shè)計性實驗三個層次，實驗內(nèi)容的設(shè)置能夠符合學(xué)生的認知規(guī)律，但是更應(yīng)該符合學(xué)生的實際水平和學(xué)生專業(yè)的學(xué)科背景，應(yīng)該側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生用物理學(xué)思想分析、解決實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的實際操作技能。因此，研究內(nèi)容應(yīng)密切聯(lián)系學(xué)生的實際，涉及面寬、針對性強，題目背景清除，時間目的明確。研究結(jié)果以創(chuàng)造性解決實際問題為度，力爭做到方法科學(xué)合理、構(gòu)思巧妙新穎、裝置簡潔實用。
2．教學(xué)方式的創(chuàng)新。創(chuàng)新性的實驗教學(xué)方法是實施物理實驗創(chuàng)新教育的重要環(huán)節(jié)。 田傳統(tǒng)的教學(xué)方法強調(diào)學(xué)生實際操作動手能力和實驗技巧，忽視了學(xué)生對實驗原理理解、實驗技術(shù)問題的分析處理、實驗數(shù)據(jù)處理及誤差來源分析、實驗結(jié)果的正確描述等科研素質(zhì)的培養(yǎng)。創(chuàng)新性實驗教學(xué)方法重視教學(xué)過程中師生共同進行的不斷探索創(chuàng)新，教師不僅僅是“教”，更重要的是“導(dǎo)”，與學(xué)生一起分析實驗原創(chuàng)思想和實驗設(shè)計精妙之處，引導(dǎo)學(xué)生正確掌握實驗觀測技術(shù)和實驗數(shù)據(jù)處理分析方法，探索實驗結(jié)果的物理規(guī)律等。實驗過程中單人單組、團隊協(xié)作和分組討論等方式可以結(jié)合起來，使得學(xué)生的自主性和積極性能夠充分發(fā)揮。
3．教學(xué)和科研同行。大學(xué)生要創(chuàng)新需要在實踐中成長。科研過程不同于實驗課，教師總能解決學(xué)生遇到的各種問題，這容易使學(xué)生產(chǎn)生依賴性進而懶于思考和探索，科學(xué)研究的是未有定論的問題，結(jié)果難以預(yù)料，過程更可能出現(xiàn)始料不及的問題和困難，一個小小的疏忽大意將可能使結(jié)果繆之千里。所以，在科研中更能培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，這要求指導(dǎo)教師勤于監(jiān)督，幫助他們養(yǎng)成實事求是、尊重實驗結(jié)果和事實的好習(xí)慣，這是實驗工作者的根本，也是一個人做人的根本。任課教師負責(zé)或參與的課題及各種創(chuàng)新性實踐活動都可以鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生加入進去，通過解決一個個實際問題，學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識和技能得到鞏固和提高，為他們解決各種問題提供了思路，積累了經(jīng)驗。
4．實驗考核方式的創(chuàng)新。創(chuàng)新型的大學(xué)物理實驗教學(xué)考核方式提倡摒棄過去慣用的實驗報告，采用論文的形式報告或科研匯報整個實驗過程和結(jié)果。我們不能過分注重學(xué)生實驗結(jié)果的正確與否，實驗過程檢驗了學(xué)生對所學(xué)各學(xué)科知識的掌握程度，反映了學(xué)生的創(chuàng)新性思維意愿及能力，實驗過程中學(xué)生所提出的合理的、有創(chuàng)新的設(shè)計方案可以在論文形式的報告或科研匯報中能夠得到充分體現(xiàn)。
三、大學(xué)物理實驗教學(xué)改革相關(guān)舉措
針對大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的相關(guān)思路，我們采取了如下措施，以期切實提高實驗教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力。具體的措施如下：
1．開放的實驗室管理系統(tǒng)。實驗室的開放不但是時間、空間的開放，更多的是內(nèi)容和方法上的開放，應(yīng)充分體現(xiàn)質(zhì)量工程中以人為本的理念。為了培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，保護學(xué)生的原創(chuàng)精神，實行全方位、多層次的開放式教學(xué)是實驗教學(xué)改革的必然趨勢和發(fā)展方向，是對傳統(tǒng)實驗教學(xué)觀念、內(nèi)容和管理模式的挑戰(zhàn)。 最終目標是形成布局合理、層次分明、教學(xué)科研互動的實驗室體系，營造一個良好的創(chuàng)新氛圍。具體的操作過程中，可以針對學(xué)生的需求采用不同的模式，如一、二年級學(xué)生實行常規(guī)課程教學(xué)實驗開放，高年級實行綜合自主實驗開放，畢業(yè)生和研究生實行研究式實驗開放，開展有計劃、分階段、分層次的開放模式，面向教師及科研人員可建立科學(xué)研究課題長期開放，提高教學(xué)質(zhì)量和科研水平。這樣不但可以充分、高效地利用實驗室現(xiàn)有資源，更主要的是學(xué)生始終參與自己感興趣的實驗當中，學(xué)生在自覺學(xué)習(xí)和鍛煉過程中，成為主動的求知者、參與者和探索者。此外實驗內(nèi)容、試驗方法、實驗教學(xué)評價等都應(yīng)向?qū)W生開放，這一系列措施的實施可以使實驗室成為培養(yǎng)大學(xué)生自主創(chuàng)新能力最適合的教學(xué)環(huán)境。
2．具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的教師隊伍。具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的教師隊伍是研究性教學(xué)的保證。它要求我們不斷轉(zhuǎn)變教育觀念，樹立創(chuàng)新教育觀，培訓(xùn)創(chuàng)新型教學(xué)的青年教師隊伍，使得教學(xué)由“經(jīng)驗型”轉(zhuǎn)向“科研型”，由“教書型”轉(zhuǎn)向“學(xué)者型”。 教師和學(xué)生一道，共同關(guān)心實驗課教學(xué)過程中存在的各方面問題，有針對性地提出研究課題題目：共同關(guān)注小課題研究的進展；共同面對研究中遇到的困難和問題：共同探詢分析問題的可行性思路；共同探索解決實際問題的最佳辦法。在思想方法上能夠給予學(xué)生有意義的啟發(fā)，在研究的各個環(huán)節(jié)中能夠給予學(xué)生實質(zhì)性的指導(dǎo)。同時在指導(dǎo)學(xué)生進行小課題研究與探索過程中不斷加強自身建設(shè)，積累經(jīng)驗教訓(xùn)，逐步拓展知識面，擴充知識量，更新知識結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)新技術(shù)、新方法、新理論，從這一方面看，達到了提高實驗課教員科學(xué)研究能力和業(yè)務(wù)、知識水平的目的。
四、大學(xué)物理教學(xué)相關(guān)改革初步的成效
面向?qū)W生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的大學(xué)物理實驗課程教學(xué)相關(guān)改革，為大學(xué)生創(chuàng)新意愿的建立、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)、創(chuàng)新能力的提高提供了一個開放而先進的實踐平臺。目前各項工作仍在進行，從目前來看效果良好，學(xué)生主動參與課程的積極性比以前明顯提高，達到預(yù)期效果，主要表現(xiàn)在：①學(xué)生參與創(chuàng)新的能動性和能力得到提高。大學(xué)物理實驗課程為學(xué)生提供了開放的創(chuàng)新實踐機會，學(xué)生在本課程結(jié)束后，其他課程學(xué)習(xí)過程中碰到的問題仍愿意利用物理實驗室進行實踐，在這個過程中學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，自身的綜合能力明顯提高。近幾年來，本課程教師幫助學(xué)生申請和指導(dǎo)完成國家級和校級大學(xué)生創(chuàng)新型實驗計劃項目共計20余項，指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表sci收錄論文5篇；②教師水平提高。指導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)創(chuàng)新的過程也是教師難得的學(xué)習(xí)機會，使自己的教學(xué)、科研水平得到提高；③實驗室儀器設(shè)備的高效利用。創(chuàng)新實踐平臺的構(gòu)建有利于實驗儀器設(shè)備的維護、管理和充分利用，不但提高了實驗設(shè)備的利用率，更重要的是提高了實驗設(shè)備的使用價值。
1大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究的內(nèi)容
大學(xué)物理設(shè)計性實驗的內(nèi)容一般由以下幾個方面組成:學(xué)習(xí)態(tài)度、合作精神、探究能力、社會實踐和交往能力、收集和處理信息的能力、實驗態(tài)度與習(xí)慣、實驗設(shè)計與操作技能等。這些評價項目是在學(xué)生從事具體的設(shè)計性實驗過程中表現(xiàn)出來的,可以將這些內(nèi)容與具體的實驗課題要求進行整合,確定具體的、可供操作的指標體系。第一個維度是知識與技能,主要涉及學(xué)生在設(shè)計性實驗開展前對大學(xué)物理基本概念、原理和方法的掌握程度,對大學(xué)物理實驗常用儀器設(shè)備的操控能力和對大學(xué)物理實驗常用實驗方法的運用能力。第二個維度是實驗過程要素,主要涉及行為素質(zhì)和基本的發(fā)展狀況。a.實驗題目或?qū)嶒災(zāi)康牡倪x擇和確定情況。要使大學(xué)物理實驗項目或?qū)嶒災(zāi)康牡挠幸饬x。b.實驗方案的制定狀況。學(xué)生制定具體設(shè)計性實驗方案的能力、實驗方案本身的合理性程度、實驗方案的具體化程度等。c.實驗過程中的具體行為方式。學(xué)生在實驗過程中的具體行為包括：操作的合理性、思維方式的多樣性、參與實驗情境的深度、文獻資料和具體背景材料的搜集情況等。d.實驗結(jié)果的總結(jié)情況。學(xué)生要及時的評價的實驗報告、論文、成果或研發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量等。第三個維度是實驗過程中學(xué)生的態(tài)度和情感發(fā)展。主要涉及行為所反映的情感、態(tài)度和價值觀的發(fā)展狀況,包括:學(xué)生參與活動的主動性、積極性和創(chuàng)造性狀況；學(xué)生在活動中的合作精神；學(xué)生各種良好思想意識的發(fā)展狀況,如環(huán)境保護意識、社會責(zé)任感、服務(wù)意識、安全意識、效率意識等。
2大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究的內(nèi)容的實施方案
大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究的內(nèi)容評價的方案制定包括確立目標,科學(xué)選擇內(nèi)容、設(shè)計工具、靈活運用實驗方法等環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)相互之間既緊密聯(lián)系又相互制約。明確目標和內(nèi)容是選擇實驗方法的基礎(chǔ)。籠統(tǒng)或瑣碎的實驗標準將不利于數(shù)據(jù)和資料的收集,而沒有準確、有效的數(shù)據(jù),就不可能達成正確的實驗結(jié)論,從而影響實驗的反饋以及最終合理改進建議的提出。必須針對不同的實驗項目選取恰當?shù)膶嶒灧绞椒椒?并利用反饋意見改進實驗設(shè)計,促進學(xué)生綜合實驗素質(zhì)的發(fā)展。其最終目標是學(xué)生在進行實驗活動過程中逐步生成的。必須針對不同的實驗項目選取恰當?shù)脑u價方式方法,并利用評價反饋改進實驗設(shè)計,促進學(xué)生綜合實驗素質(zhì)的發(fā)展。根據(jù)大學(xué)物理設(shè)計性實驗課程的價值追求和課程特點,大學(xué)物理設(shè)計性實驗多維度評價的目標包括知識與技能,過程與方法,情感、態(tài)度和價值觀3個維度。2.1收集、分析和處理信息。學(xué)會收集信息的各種基本方法,嘗試運用調(diào)查、考察等方法及利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等基本信息工具；能夠?qū)κ占男畔⒒蛸Y料進行初步分析和處理；能夠在團隊中進行信息交流。2.2問題解決。學(xué)會自主提出問題、制定解決方案,并通過實驗過程驗證方案的合理性；開展問題探究,嘗試探究活動,體驗探究過程；提出問題解決的策略。2.3動手操作。計劃和組織一個實驗項目的實施；嘗試運用已有的儀器設(shè)備或通過改造或自制設(shè)備完成實驗項目；具有基本的信息操控技術(shù)和素質(zhì)。2.4表達與交流。能夠自主地與指導(dǎo)教師或?qū)＜疫M行聯(lián)系,并學(xué)會在實驗中自我管理；能夠以書面和口頭等不同的表達方式,表述實驗的結(jié)果、體會或思想情感；學(xué)會結(jié)果分享。2.5情感、態(tài)度與價值觀。養(yǎng)成參與意識、服務(wù)意識、合作意識、環(huán)保意識、效率意識、安全意識、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識；形成社會責(zé)任感和義務(wù)感,形成負責(zé)任的工作態(tài)度和生活習(xí)慣。
3大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究的內(nèi)容的啟示
3.1在實驗過程中進一步認識實驗設(shè)計體系的重要性。在實驗過程中發(fā)現(xiàn)了許多大學(xué)物理設(shè)計性實驗課程實施中的問題,比如指導(dǎo)教師學(xué)科分工的問題、實驗過程中教師的指導(dǎo)問題、實驗過程中資料的規(guī)范性問題、指導(dǎo)教師的培訓(xùn)問題等,這些問題都要在今后的教學(xué)中進行整體規(guī)劃設(shè)計和落實。3.2實驗指導(dǎo)教師在測評過程中得到培訓(xùn)。在實驗教學(xué)中,教師的指導(dǎo)往往過于寬泛,針對性不強,缺乏具體的指導(dǎo)行為和指導(dǎo)規(guī)范,部分教師不明確自己在指導(dǎo)實驗過程中的具體指導(dǎo)任務(wù)有哪些方面,因此指導(dǎo)方式、指導(dǎo)行為存在著一系列問題。實驗指導(dǎo)教師在評價過程中進一步了解了實驗教學(xué)的目標和要求,對指導(dǎo)學(xué)生實驗有了更深刻的認識。3.3學(xué)生實驗素質(zhì)得到了全面發(fā)展。大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究提高了學(xué)生合作意識。在大學(xué)物理設(shè)計性實驗實施過程中,增多了學(xué)生之間的交往合作機會，實驗時，學(xué)生分工合作,在團隊中學(xué)會與人相處,發(fā)展協(xié)作素質(zhì)；增強了學(xué)生的自信心，大學(xué)物理設(shè)計性實驗開放的教學(xué)方式；培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的素質(zhì),激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新潛能；同時也激發(fā)了學(xué)生關(guān)注生活的熱情設(shè)計性實驗的開展密切了學(xué)生與指導(dǎo)老師的聯(lián)系,激發(fā)了學(xué)生關(guān)注生活的熱情。
4結(jié)論
大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究是應(yīng)用型大學(xué)本科物理課程今后發(fā)展的必經(jīng)之路。這種親身實驗，接受知識的方式，不但能夠幫助學(xué)生更好的掌握該門課程的內(nèi)在精華，還能在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)掘?qū)W生的潛能和創(chuàng)新能力，大學(xué)物理設(shè)計性實驗體系設(shè)計與實踐研究必然會對培養(yǎng)優(yōu)秀的物理人才方面發(fā)揮巨大的作用。
作者:劉洋單位:吉林工商學(xué)院
一、傳統(tǒng)高中物理實驗教學(xué)中存在的問題以及原因
1、對物理實驗課程重視不足
在我國應(yīng)試教育的大環(huán)境下，高中物理學(xué)習(xí)普遍存在“重視理論，輕視實踐”的觀念，對物理實驗不夠重視。傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，教師的教學(xué)方式非常單一，因此學(xué)生們對物理實驗感到學(xué)習(xí)枯燥，不能充分調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性。并且很多學(xué)生對課程應(yīng)付了事，物理的實驗報告進行互相的抄襲，不能體現(xiàn)出物理實驗的作用。
2、很少進行實際的物理實驗操作
隨著高中教學(xué)中教學(xué)設(shè)備的改進，物理教學(xué)中越來越多的采用多媒體的教學(xué)方式。這樣的教學(xué)方式雖然提高了教學(xué)進度，但是許多實驗過程通過多媒體投影的方式呈現(xiàn)出來，因此代替了學(xué)生們實際的實驗操作過程，學(xué)生們接受實驗的結(jié)論是被動的。
3、實驗過程過于程序化，不能發(fā)揮學(xué)生的自主性
許多學(xué)校的學(xué)生在進行物理實驗操作的時候，學(xué)生們一般情況下只是遵照實驗書以及通過老師所講的實驗的目的性、實驗器材、實驗的步驟等進行機械程序化的操作，只為了達到實驗的結(jié)果，而不去考慮這樣的做的原因以及實驗過程中出現(xiàn)的問題。
4、物理的理論教學(xué)與物理實驗教學(xué)不能配合好
由于高中物理學(xué)習(xí)過程中，理論課程和實驗課程在課程安排上是不同的。在進行試驗的過程中，由于要考慮教師和學(xué)生的人數(shù)、實驗的設(shè)備和實驗難度的情況等因素進行課程編排，這樣就會使一部分的重要實驗不能進行實際的操作。
二、高中物理實驗教學(xué)改進的理論依據(jù)
1、學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性
在課堂教學(xué)過程中，教師和學(xué)生是互動的關(guān)系。教師在這個過程中對學(xué)生起到一個正確引導(dǎo)的作用，但是沒有學(xué)生積極參與這個過程，是達不到圓滿的教學(xué)效果的。因此教師要充分的帶動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自主性。物理實驗教學(xué)中，應(yīng)該讓學(xué)生進行自主的學(xué)習(xí)和操作。
2、活動探究性
進行物理的科學(xué)實驗操作是為了能夠?qū)⑽锢硭鶎W(xué)的內(nèi)容與實踐進行結(jié)合，并且要求學(xué)習(xí)們在實驗過程中對實驗的原理、實驗的裝置以及實驗的方法進行科學(xué)的探究，對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象進行物理過程的解釋。在實驗教學(xué)中一定要注重實驗的思考和探究，因為僅僅做實驗而不進行思考研究，就發(fā)現(xiàn)不了物理實驗的科學(xué)性，也就達不到物理實驗的目的。
3、學(xué)生間的合作性
物理實驗可以采用進行分組實驗的方法，這樣既可以讓學(xué)習(xí)生進行自主的操作，也可以使學(xué)生之間建立很好的合作性學(xué)習(xí)。這種方法的實踐過程中，可能會出現(xiàn)實驗的結(jié)果與結(jié)論不同的情況，這樣學(xué)生們之間就可以進行自主的討論，促進了彼此的學(xué)習(xí)。在合作過程中，不斷的克服困難，直到滿足實驗的最終結(jié)論。
4、交流的互補性
在進行分組實驗的過程中，可以對學(xué)生們對物理研究的分析綜合能力得到提高，可以使學(xué)生們在物理學(xué)習(xí)中得到直觀感性上的認識。在交流過程中，通過學(xué)生們對不同的實驗進行設(shè)計，可以啟發(fā)他們認識到實驗過程的多樣性和創(chuàng)新性，提高他們研究問題的深度和獨立思考能力。這樣就可以拓展學(xué)生們的視野，讓他們對物理實驗產(chǎn)生足夠的興趣。
三、合作探究性學(xué)習(xí)方式的過程設(shè)計和案例分析
由于物理實驗一般是根據(jù)所學(xué)的物理原理對物理量或者物理方面的問題進行探究，所以將物理實驗設(shè)計為進行探究性學(xué)習(xí)方式的實驗，既可以使學(xué)生對物理方面的概念和規(guī)律進行深入理解，又可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力以及對科學(xué)問題正確的研究能力。設(shè)計的過程是：（1）提出將要進行試驗和研究的物理方面的問題；（2）自己準備實驗器材或者使用學(xué)校內(nèi)的實驗設(shè)備。（3）對進行的物理實驗要求學(xué)生自己主動設(shè)計方案，并進行分組討論，采用可行的實驗方案進行實驗。（4）對實驗過程中的數(shù)據(jù)進行及時的記錄。（5）對實驗結(jié)果成功或者失敗的原因進行分析，并提出解決對策。（6）完成實驗的報告或者論文。
例：對“機械能的守恒定律”進行驗證的實驗中，使用自由落體的方法。這個過程中，因為發(fā)現(xiàn) v 和gh之間的誤差比較大。經(jīng)過討論提出摩擦阻力影響誤差的猜想，這個時候正確的引導(dǎo)學(xué)生對摩擦的阻力進行測量，從而求出了摩擦阻力存在的功fh，最后的實驗結(jié)果證明：mgh和 mv2之間的差值就是誤差范圍內(nèi)存在的fh。通過這樣的實驗過程以及思考和探究，對機械能的守恒定律更加理解，并且符合科學(xué)家在研究物理方面的問題時采用的由提出假設(shè)然后進行驗證的方法。
四、合作探究性學(xué)習(xí)方式的實踐反思
物理實驗教學(xué)中的合作探究性學(xué)習(xí)方式可以使學(xué)生們針對課程中的知識點及其應(yīng)用進行探究性質(zhì)的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生們在學(xué)習(xí)的過程中進行積極的參與、進行積極的動手動腦、進行相互的合作和交流、把物理的原理知識和實踐進行結(jié)合起來。如果長期實行，對學(xué)生們在創(chuàng)新思維、自我表達、自主學(xué)習(xí)、實踐和相互合作的等方面的能力的得到最大的發(fā)展，學(xué)生們在學(xué)習(xí)方面的主動性和獨立思考性方面得到良好的培養(yǎng)。
鑒于以上情況，我們于2010年開始探索、2011年正式提出了“EKA－TCPP應(yīng)用型物理教育人才培養(yǎng)模式”。該模式就是“以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，實踐教學(xué)系列化，能力培養(yǎng)是核心”。理論教學(xué)使學(xué)生掌握必要的物理理論和教育理論知識，了解教育法律法規(guī)及教師職業(yè)道德規(guī)范，體現(xiàn)人才培養(yǎng)的學(xué)術(shù)性與專業(yè)性，是實踐教學(xué)的前提和基礎(chǔ)。實踐教學(xué)是學(xué)生專業(yè)技能和職業(yè)技能培養(yǎng)的重要過程，是理論教學(xué)的反思與延伸，也是師范生職業(yè)能力形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該模式突破了傳統(tǒng)的師范生培養(yǎng)中理論教學(xué)和實踐教學(xué)相互獨立、互不關(guān)聯(lián)的格局，變“知識傳授”型為“能力培養(yǎng)”型，使師范生的知識與能力同步增長、提早進入職業(yè)角色、體驗職業(yè)生涯、建立職業(yè)經(jīng)驗，培養(yǎng)職業(yè)能力。該培養(yǎng)模式是基礎(chǔ)教育新課程改革背景下對傳統(tǒng)高等師范教育教學(xué)模式的一個改造，是應(yīng)用型師范人才培養(yǎng)的客觀要求。
二、“EKA－TCPP應(yīng)用型物理教育人才培養(yǎng)模式”的實踐探索
我們主要在實踐條件的改善、課程體系及人才方案的確定、課程內(nèi)容的調(diào)整、課外活動的開展等幾方面做了探索。
1實習(xí)基地建設(shè)我校與學(xué)校所在地———茂名市教育局聯(lián)合共建省級教師教育校外實踐基地。該基地承擔(dān)我校師范生的校外實踐教育教學(xué)及茂名市中學(xué)教師繼續(xù)教育的雙重任務(wù)，是一個校局協(xié)同育人平臺。基地的建立推動了我校師范專業(yè)轉(zhuǎn)變教育思想觀念、改革人才培養(yǎng)模式、加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，并且提升了學(xué)生的社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神、實踐能力和就業(yè)能力。除利用學(xué)校公共平臺外，本專業(yè)還根據(jù)需要與茂名市第十中學(xué)建立了校外實踐基地。
2改善實驗、實訓(xùn)條件學(xué)校先后投資376萬元購置儀器設(shè)備，建立了語言實驗室、微格教學(xué)實驗室、教育技術(shù)實驗室、信息技術(shù)實驗室、三筆字實訓(xùn)室、學(xué)科教學(xué)論實訓(xùn)室以及心理測試實驗室等7個公共的師范技能實驗、實訓(xùn)室。除以上公共資源外，本專業(yè)還擁有專業(yè)實驗室，專業(yè)實驗室總建筑面積約2300多平方米，固定資產(chǎn)總值430余萬，主要承擔(dān)《普通物理實驗》、《近代物理實驗》、《光電子技術(shù)實驗》、《光伏技術(shù)實驗》、《中學(xué)物理教學(xué)教法實驗》等專業(yè)實驗課。
3課程體系改革與人才方案的制定根據(jù)教育部頒布的本科專業(yè)目錄要求以及專業(yè)特色和畢業(yè)生擇業(yè)的需要，物理學(xué)(師范)專業(yè)的課程架構(gòu)主要包括如下五大模塊:通識模塊(必修與選修，約占總學(xué)分的35%，其中實驗約5%);學(xué)科基礎(chǔ)模塊(必修，約占總學(xué)分的20%，其中實驗約8%);專業(yè)領(lǐng)域模塊(必修與選修，約占總學(xué)分的20%，其中實驗約3%);教師教育模塊(必修與選修，約占總學(xué)分的8%，其中實驗約1%);實踐環(huán)節(jié)(必修、選修，約占總學(xué)分的20%，其中選修約2%)。實踐環(huán)節(jié)教學(xué)是鞏固所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)專業(yè)技能和職業(yè)技能，提高分析、解決問題能力和創(chuàng)造性思維的主要途徑，也是我們重點改革的部分。具體項目設(shè)置有十多項、40多個學(xué)分，包括軍事訓(xùn)練、社會實踐、教育見習(xí)、教育實習(xí)、畢業(yè)論文、學(xué)年論文、公益勞動、三筆字實訓(xùn)、普通話實訓(xùn)、班主任工作實訓(xùn)、課堂教學(xué)綜合技能實訓(xùn)、課件制作實訓(xùn)、中學(xué)物理實驗綜合實訓(xùn)、(課外)素質(zhì)拓展活動等。
4第二課堂活動的開展第二課堂活動方面，注重引導(dǎo)物理師范生參加普通話大賽、課件制作大賽、模擬課堂大賽、演講比賽、辯論賽、數(shù)學(xué)建模競賽、“挑戰(zhàn)杯”競賽、物理實驗竟賽及支教活動等與專業(yè)技能關(guān)系密切的活動。在訓(xùn)練過程中，聘請中學(xué)骨干教師參與指導(dǎo)，以三級物理師范技能競賽(院級、省級、國家級)為抓手，充分利用各方資源，調(diào)動學(xué)生利用業(yè)余時間參與訓(xùn)練，以第一課堂教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生第二課堂活動、以學(xué)生第二課堂活動成效檢驗第一課堂教學(xué)效果，最終實現(xiàn)師范生就業(yè)核心競爭力的全面提高。該做法已對我校其它師范專業(yè)產(chǎn)生了示范性的影響。
5課程內(nèi)容的整合與調(diào)整
1)將教育部頒發(fā)的教師資格考試大綱涉及內(nèi)容納入到課程方案中。新開設(shè)“教育法規(guī)與教師職業(yè)道德行為規(guī)范解讀”課程，增設(shè)“師范生職業(yè)認知教育”課程，如“心理學(xué)”、“教育學(xué)”、“學(xué)科教學(xué)論”、“現(xiàn)代教育技術(shù)與實驗”等課程，在內(nèi)容上涵蓋教師資格證書考試大綱的相應(yīng)內(nèi)容。
2)從實效性角度對部分課程及實訓(xùn)內(nèi)容及開課單位做了調(diào)整。依托我校新完成改造升級的教師教育實訓(xùn)中心的實驗、實訓(xùn)條件，將“現(xiàn)代教育技術(shù)”課程改為“現(xiàn)代教育技術(shù)與實驗”課程，加強課程實驗分量，增加電子白板等“現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備的使用”內(nèi)容，強化“多媒體課件制作實訓(xùn)”效果;對“三筆字”課程中的“粉筆字”部分，給予特別的重視，并適當補充“板書板畫”和“板書設(shè)計”兩部分內(nèi)容。
3)根據(jù)本專業(yè)現(xiàn)有師資設(shè)備及本省對畢業(yè)生需求情況分析，增加“光伏”方向的系列專業(yè)選修課程，為不做教師的師范生提供了一個就業(yè)支撐。
4)專業(yè)實踐、實驗課程涉及物理實驗、教法實驗、師范技能訓(xùn)練、科研訓(xùn)練以及社會實踐等，貫穿師范教育的全程。在普通物理實驗課程開設(shè)中，我們改變傳統(tǒng)做法，打破了力、熱、電、光各門課程的實驗界限，按驗證性、設(shè)計性、綜合性三個層次進行了整合，按照難度從低到高依次開設(shè);在實訓(xùn)模塊增加了“中學(xué)物理實驗綜合實訓(xùn)周”，使學(xué)生熟悉中學(xué)物理實驗，并能親手制作一些常見的、簡單的演示實驗裝置;為增加實習(xí)生上課機會，我們對實習(xí)時間進行了調(diào)整，并將實習(xí)時間延長到10周;為保證師范生的培養(yǎng)與中學(xué)實際相吻合，我們聘請了三名中學(xué)骨干教師參與指導(dǎo)師范生的實習(xí)、實踐及畢業(yè)論文工作。
三、“EKA—TCPP應(yīng)用型物理教育人才培養(yǎng)模式”改革的成效、意義與問題
1改革的成效通過項目的開展，我們?nèi)〉昧艘恍┏煽?教學(xué)團隊先后獲得10余項教改立項，2項校級教學(xué)成果獎，發(fā)表教改論文20余篇，出版教材1部;首屆31名本科生于2012年順利畢業(yè)并獲學(xué)位，其中有17人次獲省級以上師范技能競賽20項獎勵，包括全國特等獎1項、一等獎3項;一個團隊獲廣東省大學(xué)生物理實驗設(shè)計大賽三等獎。三屆師范生均參加過廣東省師范技能大賽且屆屆都能取得一等獎的好成績，如2014年我校物理10－1班的何輝強同學(xué)獲得了全省總分第1名的好成績。在全國大學(xué)生與研究生物理師范技能競賽中，三屆比賽成績一直穩(wěn)居全國各高校前列，我校學(xué)生連續(xù)幾年都被大賽組委會指定為示范展示選手，在近幾年各地公辦中學(xué)招考中屢傳佳音，特別在電白縣招考中，我校物理師范生已成品牌，繼2012年首屆畢業(yè)生7人參加考試，7人包攬物理學(xué)科前7名之后，2013年第二批物理師范生又有6名被電白縣公辦學(xué)校招考錄用，其中物理09－1班的賴梅同學(xué)綜合成績列所有學(xué)科數(shù)百考生的第1名，直接被茂名市第一中學(xué)錄取，物理09－1班駱永寬同學(xué)在校期間在《中學(xué)物理》雜志發(fā)表了“關(guān)于中學(xué)物理課程資源的開發(fā)與利用”論文，畢業(yè)后被廣州大學(xué)錄取為碩士研究生;三屆畢業(yè)生升研率持續(xù)提升，2012年升研率為13%，2013年上升至17%，到2014年已高達26.3%。
2改革的意義通過幾年的探索，我們建立了一個結(jié)構(gòu)合理、強化實踐、選修靈活有度、培養(yǎng)目標明確的課程體系;組建了一個結(jié)構(gòu)合理、積極進取、勇于實踐、團結(jié)協(xié)作的教學(xué)團隊;改善了辦學(xué)條件，提升了辦學(xué)水平，贏得了社會聲譽。通過項目的開展，在實訓(xùn)環(huán)節(jié)上有了一定的創(chuàng)新:聘請中學(xué)骨干教師參與師范生的培養(yǎng)，是“協(xié)同創(chuàng)新”的有益嘗試;“三級師范生師范技能競賽”的引入，是對我校技能實訓(xùn)工作成效評價的重要貢獻;它實現(xiàn)了教師“課堂教學(xué)”工作與學(xué)生“課外素質(zhì)拓展”工作的有機結(jié)合，充分利用我校教務(wù)處、學(xué)生處、團委等各方資源形成合力;它達到了“以賽促練”的目的，實現(xiàn)了學(xué)生由被動學(xué)習(xí)向主動訓(xùn)練的轉(zhuǎn)變，形成了學(xué)生間相互交流、共同提高的風(fēng)氣，從而最大程度提高了實訓(xùn)效果;它是“品牌學(xué)生”的培養(yǎng)與“全體學(xué)生”素質(zhì)提高的有機統(tǒng)一，最終實現(xiàn)了學(xué)校、教師、學(xué)生、社會多方受益;從競賽活動中獲得新信息、新經(jīng)驗指導(dǎo)、改進我們新一輪課程實訓(xùn)工作，從而建立了良性循環(huán)。“以賽促訓(xùn)”的做法已在我校理學(xué)院得到推廣，效果顯著。在全省師范生就業(yè)情況不理想的大背景下，理學(xué)院所屬物理、數(shù)學(xué)、地理三個專業(yè)的就業(yè)率均超過90%;2012年全校16個單位的大學(xué)生素質(zhì)拓展工作指導(dǎo)教師工作量匯總有四分之一來自理學(xué)院;在近三年里，理學(xué)院獲省級、國家級學(xué)科競賽獎超過100項，競賽成績非常突出。
論文關(guān)鍵詞：用注射器改進的物理實驗裝置二則
紙片都將不會落下來。這是廣大物理教師非常熟悉的覆杯實驗。該實驗取材非常容易，操作較為簡單，結(jié)果出乎意料，對學(xué)生有很強的吸引力，能極大的調(diào)動學(xué)習(xí)得興趣。
（一）、問題的提出
近年，該實驗越來越遭到教師的冷遇。蘇科版教材用大氣壓擠壓易拉罐的實驗取代了覆杯實驗作為導(dǎo)課實驗，覆杯實驗羞答答的出現(xiàn)于課后的習(xí)題中。而大氣壓擠壓易拉罐的實驗明顯相對于覆杯實驗器材準備量大、操作耗時長、干擾知識多、有一定的危險性等缺點。編者為何要棄優(yōu)用劣？卻又對其念念不忘？
（二）、實驗的缺陷
越來越多的老師發(fā)現(xiàn)，在做覆杯實驗時存在以下兩個問題：1、在做完覆杯實驗后提問“為什么水沒有曬下，紙片沒有落下？”時，有學(xué)生會回答“因為水將紙片和杯子粘住了、分子間有吸引力”，身為教師很難有力的否決學(xué)生的這種認識。有的教師在做覆杯實驗時不小心將氣泡混入杯中，學(xué)生認為實驗失敗時，卻發(fā)現(xiàn)被子倒置后水和紙片都沒有落下，再做，發(fā)現(xiàn)杯中空氣再多一些實驗也能成功，即使沒有水，潮濕的杯口也能將紙片吸住不掉，這些現(xiàn)象似乎在佐證學(xué)生分子間有吸引力的認識。這樣的情況使實驗本身的效度蕩然無存初中物理論文，加上大部分教師自己也很難對此給出一個令自己信服的解釋，即使有的教師能給出科學(xué)的解釋，卻也無法向?qū)W生解釋清楚，直接簡單硬性說明“是由于大氣壓的存在將紙片托住了，從而使一張小紙片托住了滿滿的一杯水。”2、覆杯實驗中，玻璃杯的杯口水平放置以及其他方向時，理論上由于空氣和水一樣都是流體向各個方向都有壓強，水和紙片都不會落下，但實際操作時實驗的成功率不高。
（三）、實驗的改進
我嘗試著實行以下改進，克服了以上不足之處，增強了演示效果，可見性強，操作方便，安全有保障，易取材，易制作。
改進制作的具體方法：取一支50ml注射器替代覆杯實驗中的玻璃杯。
操作時只需拔出注射器中的活塞，用手指堵住注射器的小孔，向筒內(nèi)注滿水，蓋上紙片，將其倒置水和紙片都未落下，而且注射器筒口水平放置以及其他方向時也不會落下；松開手指，水和紙片都落下。
改進后的實驗取材容易，操作簡單可靠，整個操作保持著覆杯實驗操作的過程及其簡便性。僅僅增加一個手指的“堵”和“松”的動作。通過上述兩次實驗對比，實驗的指向性強論文提綱格式。可以輕松地在不經(jīng)意間排除學(xué)生的“水的粘力”的猜想，讓學(xué)生感受物理實驗現(xiàn)象的奇妙，激發(fā)學(xué)生強烈的好奇心，可以自然地引導(dǎo)學(xué)生對氣體壓強的猜想，同時也為后面用注射器估測大氣壓的值的實驗做好了強有力的鋪墊。
二、演示氣體對外做功實驗的改進
（一）、問題的提出
筆者認為做“空氣膨脹做功內(nèi)能減小”實驗時，依照蘇科版教材進行實驗設(shè)計方案（如圖2所示）進行演示實驗，但要實現(xiàn)理想的實驗效果，讓全班同學(xué)都看到透明的塑料盒中出現(xiàn)白霧，盒蓋飛出的現(xiàn)象，不僅操作比較麻煩、時間長，而且易出危險，這樣便給課堂教學(xué)帶來不利影響初中物理論文，使整節(jié)課的教學(xué)效果大打折扣。因此優(yōu)
化實驗方案，改進實驗的某些環(huán)節(jié)，在短時間內(nèi)迅速、
高效、完美地完成本實驗是我們努力的目標。
（二）、實驗的缺陷
若將電子式火花發(fā)生器插入塑料盒中，會發(fā)現(xiàn)電子
式火花發(fā)生器很容易從塑料盒中脫落，這就需要把電子
式火花發(fā)生器與塑料盒的底部要固定在一起，否則實驗時盒蓋和塑料盒都會飛出去，易出危險。此過程不僅操作比較麻煩、時間長，而且由于塑料盒沒有密封酒化效果不明顯，電子式火花發(fā)生器不能一次打火成功，使實驗時間延長。
（三）、實驗的改進
我嘗試著實行以下改進，克服了以上不足之處，增強了演示效果，可見性強，操作方便，安全有保障，易取材，易制作。
改進制作的具體方法：取一根直徑為16mm的小試管，配一合適的橡皮塞，一次性塑料輸液器1副，50ml注射器一支。將輸液器最前面帶針頭的一節(jié)拔下插入并竄過橡皮塞，然后往回拔一點使針頭不露出來（如圖3所示），將橡皮塞蓋緊小試管，輸液器的另一端（接針頭細管的一端）對接注射器，整個實驗裝置如圖4所示。
操作時只需拔下橡皮塞，將注射器的活塞向后拉使筒內(nèi)充滿空氣，再向試管中放少許酒精，然后用橡皮塞蓋緊試管。實驗時教師只需一只手抓住試管的底部，另一只手抓住注射器的活塞，像醫(yī)生打針一樣將空氣壓入試管，在此過程中就會看到橡皮塞飛出去（由于橡皮塞與接針頭細管以及注射器相連在一起，避免了塞子彈出傷人）；而且玻璃透光性好，學(xué)生可以清楚地觀察到試管內(nèi)和管口冒出白霧，實驗現(xiàn)象不僅清楚,而且持續(xù)時間長，給學(xué)生留下非常深刻的印象。據(jù)此現(xiàn)象,學(xué)生感知到了酒精蒸汽推動橡皮塞做功時,溫度降低,從而自然而然得出“物體對外做功時,本身的內(nèi)能減小”的結(jié)論。
改進后的實驗，消除了師生在演示、觀察時的恐懼心理，增強了安全感初中物理論文，而且器材獲取方便；操作簡單、方便、實用、效果好；實驗過程所用時間短；增強了實驗效果的可見性，實驗效果明顯增強。
（四）、改進實驗的另一用途
演示模擬潛水艇的浮與沉，將上述裝置的橡皮塞上再插入一根注射器的針頭并使其竄過橡皮塞，然后將針頭得另一端向下彎折，管口能沒在水面以下即可（如圖5所示），為使管口能沒在水面以下，可在管口繞幾圈鐵絲，作為配重，使它能沒在水面以下，整個實驗裝置如圖6所示。
操作時將實驗裝置中的試管放入大玻璃水槽中，使它水平浮于水面。用注射器從試管中抽氣，試管里的水就增多，潛水艇自身重力增大，當重力＞浮力時，潛水艇下沉；往試管里壓氣，試管里的水就減少，潛水艇自身重力減小，當重力＜浮力時，潛水艇上浮。從而控制進入試管內(nèi)的水量來實現(xiàn)試管在水中下沉、上浮或懸浮。
在師資的培養(yǎng)中應(yīng)更加注重教學(xué)能力的培養(yǎng)。這種能力隨著教育的改革與以前的教學(xué)能力已有所區(qū)別。比如以前的教師必須具備足夠的知識，這種知識指的是單純的書本知識。實驗設(shè)計和創(chuàng)新以及如何引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)等這些知識并沒強調(diào)，再加上教學(xué)實踐少，使得一部分師范畢業(yè)生畢業(yè)后的從教能力并不怎樣。有的教師是肚子里有貨就是說不出來，怎么解釋學(xué)生就是聽不懂，顯示出教師的口頭表達能力和邏輯思維能力的欠缺，但不能說他知識不夠。以前的實驗也是在現(xiàn)成的模式上模仿就行，儀器和步驟甚至到注意事項教師也都事先說明，學(xué)生只需操作一下就行，根本留不下什么深刻的印象。隨著教育的改革，教師這些方面的缺陷顯得尤為突出，因此在師范教育中就應(yīng)更注重這些方面的培養(yǎng)，比如在學(xué)校就讓學(xué)生自己設(shè)計實驗，自己制作實驗器材（這需要學(xué)校的配合和幫助，可以充分利用校辦工廠），中學(xué)里比較重要的實驗都可讓學(xué)生設(shè)計和制作，為以后從教奠定基礎(chǔ)。下面我僅就以下三個方面淺述自己的拙見。
一、課程改革
現(xiàn)在的師范畢業(yè)生有相當一部分考研，有一部分從教（可能還有一部分跳槽）。研究生主要從事某個學(xué)科方向的課題研究工作，教師主要從事中學(xué)教學(xué)工作，這兩種工作的方法和內(nèi)容截然不同。研究生做的物理實驗包括設(shè)計實驗過程和器材，更加精確，主要是為了得出精確的數(shù)據(jù)來驗證某個結(jié)論，用到的都是比較高深的物理知識，需要他們對高深的理論物理知識有所掌握。而中學(xué)教師做實驗主要是為了把知識和能力更好的傳授給學(xué)生，用到的大多是不太難的基礎(chǔ)物理知識，高深的理論物理知識用到的不太多，這需要他們對中學(xué)教材吃透，以便更好的教學(xué)。
現(xiàn)在的師范院校的課程設(shè)置為前兩年學(xué)習(xí)基礎(chǔ)物理課程。如力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、原子物理等，后兩年主要學(xué)習(xí)理論物理課程。如熱力學(xué)統(tǒng)計、量子力學(xué)等，面面俱到，但學(xué)得不透。許多人都認為高深的理論物理知識并沒有在中學(xué)的教學(xué)實踐中顯示出多大的用途。也許這些知識本身就太難了，很多學(xué)生學(xué)完了還不知道這門課程講的到底是什么。
我覺得師范院校可以像高中分文理科那樣，在學(xué)過基礎(chǔ)課程以后，如力、熱、電、光、原，就根據(jù)學(xué)生的喜好或意愿分為考研和從教兩類。考研類同學(xué)主要側(cè)重學(xué)習(xí)更深的理論物理知識和一些研究方法，為以后考研和研究作準備，他們從事研究方法得出的論文可作為他們的學(xué)士論文。從教類的同學(xué)主要側(cè)重學(xué)習(xí)中學(xué)教學(xué)的能力，如：如何講好每一節(jié)課，如何講解學(xué)生更能聽懂，如何輔導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗和實驗過程，如何解決日常生活中涉及到的一些物理問題，如何講解習(xí)題等，為以后的教學(xué)打下堅實的基礎(chǔ)。當然，那些都想學(xué)或都感興趣的學(xué)生可以兩類課程都學(xué)，可以當作選修課來供學(xué)生自主選擇，如考研的學(xué)生也可選修如實驗設(shè)計等課程，從教的學(xué)生也可選修如量子力學(xué)等考研課程，這基本上不用再配置師資，還可使師資得到更加充分和合理的利用。對于從教的學(xué)生，高深的理論物理知識可以作成講座的形式來開展，形象生動，給學(xué)生留下的印象也較深刻，不易忘記，如熱力學(xué)統(tǒng)計的講座就可涉及到現(xiàn)在常用的冰箱和空調(diào)的原理，講解不易太深，讓學(xué)生聽懂其中原理即可，說明現(xiàn)代物理在現(xiàn)實生活中的重要作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以便以后在教學(xué)中傳授給中學(xué)生這些知識，讓中學(xué)生知道物理的發(fā)展方向，拓寬他們的視野。
二、教法課程的改革
現(xiàn)在的師范院校中關(guān)于中學(xué)物理教學(xué)法的課程只有一門，就是《中學(xué)物理教材教法》，只講一學(xué)期，講的大部分是理論知識，與實際教學(xué)脫節(jié)較大，對中學(xué)物理教材的分析和實驗方面的講解也只是淺顯的，并沒有深刻透徹地分析。再者，僅這一門課也不能囊括中學(xué)物理教學(xué)中所有的情況和疑問，還有學(xué)生并沒有參與到中學(xué)物理教學(xué)實踐中，對這些知識也只是知道，并不能理解透徹和領(lǐng)悟。
我認為從教學(xué)生的教材教法課程應(yīng)開的時間更長一些，如一年或兩年，分為幾門課程如實驗設(shè)計、實驗測量、教材分析、課堂教學(xué)、疑難問題處理、典型習(xí)題解答等課程，每門課程專門講解某方面的技能，讓學(xué)生在上學(xué)時就把這些技能全都掌握，畢業(yè)后從事教學(xué)就能得心應(yīng)手了。
教法的改革也可根據(jù)力熱電光原五部分來分，在每一部分里的教法里又包括教材分析、實驗設(shè)計、實驗儀器、實驗測量、課堂教學(xué)、習(xí)題解答等部分，根據(jù)每門課程的不同各有側(cè)重點，如在力學(xué)的教法中可強調(diào)實驗，受力分析，典型題解答等，而在原子學(xué)教法中可強調(diào)教材分析，課堂教學(xué)，實驗方面則不易過多，因為這一部分涉及到較多的理論物理知識，中學(xué)階段的實驗不好做，且儀器比較昂貴，一般的學(xué)校可能不具備這個條件，但可運用電腦模擬進行，來激發(fā)學(xué)生對大學(xué)知識的興趣，增加對現(xiàn)代物理知識的憧憬。
三、實習(xí)的改革
為了貫徹國家關(guān)于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有關(guān)精神，近年來基礎(chǔ)教育界積極開展創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究與實踐. 然而，我們通過文獻綜述和相關(guān)實地考察，結(jié)合我校創(chuàng)新教育實踐，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行高中物理創(chuàng)新教育研究與實踐中存在一些問題，比如較多地注重認知領(lǐng)域研究與實踐，而缺乏非認知領(lǐng)域的研究與實踐，這些研究與實踐對于培養(yǎng)具有較為全面創(chuàng)新素養(yǎng)的創(chuàng)新人才是遠遠不夠的；較注重理論領(lǐng)域的研究與實踐，而缺乏實踐領(lǐng)域的研究與實踐，不利于培養(yǎng)社會需要的多樣化創(chuàng)新人才；物理創(chuàng)新教育研究比較零亂，缺乏系統(tǒng)性和課程建設(shè).
物理理論的發(fā)現(xiàn)和建立是一種原質(zhì)創(chuàng)新過程，物理實驗是實施方法、技術(shù)創(chuàng)新的重要領(lǐng)域，物理理論、研究方法應(yīng)用實際過程是進行移植創(chuàng)新的過程，物理學(xué)與其他學(xué)科的綜合是進行綜合創(chuàng)新的重要源泉.因而，物理學(xué)科是實施創(chuàng)新教育的一個重要領(lǐng)域.針對現(xiàn)有創(chuàng)新教育中存在問題和物理學(xué)科巨大的創(chuàng)新功能，我們認為高中物理創(chuàng)新教育的重點是培育拔尖創(chuàng)新人才所需要的創(chuàng)新素養(yǎng).根據(jù)創(chuàng)新素養(yǎng)培育的一般性，在分析我校物理教育特色和創(chuàng)新教育條件的基礎(chǔ)上，我們提出“基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育的物理課程建設(shè)”這一研究課題.該課題研究對于科學(xué)地構(gòu)建創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程體系，促使高中物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育規(guī)范化、系統(tǒng)化、多樣化，突破創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式具有十分重要的意義.
二、基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)整體框架的構(gòu)建
（一）高中物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育的內(nèi)容
我們根據(jù)拔尖創(chuàng)新人才所需創(chuàng)新素養(yǎng)的一般性結(jié)合高中物理教育的實際，確定如下高中物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育的內(nèi)容.
1.物理創(chuàng)新個性品格
（1）物理創(chuàng)新意識
發(fā)現(xiàn)問題、提出問題意識.具有質(zhì)疑批判習(xí)慣，優(yōu)化探究愿望，能運用相關(guān)方法發(fā)現(xiàn)和提出問題.
求證否定意識.具有嚴謹?shù)膶嵤虑笫堑目茖W(xué)態(tài)度，能運用實驗和一般性原理例證或論證新的猜想，能運用實驗和科學(xué)的方法揭示原有理論和方法存在的問題，能進行反思并及時改進自身存在問題.
（2）物理創(chuàng)新動機
創(chuàng)新的求知欲望.具有探究新知識、尋求新方法、進行新設(shè)計、解決新問題的強烈愿望.
創(chuàng)新的興趣.樂于探究自然界奇異現(xiàn)象和奧秘，喜歡探究奇異和矛盾的問題，沉浸在物理學(xué)探究創(chuàng)新活動之中.
創(chuàng)新的熱情.感受物理創(chuàng)新的成功感，體驗和領(lǐng)略科技創(chuàng)新的科學(xué)價值和人文價值，具有從事探究物理學(xué)的專業(yè)抱負和志趣志向.
（3）創(chuàng)新的意志和精神
創(chuàng)新的自覺性.認識物理創(chuàng)新的價值，明確創(chuàng)新的目標，能自覺地進行創(chuàng)新活動.
創(chuàng)新的果斷性.能及時地決定創(chuàng)新行動，堅決和有信心地執(zhí)行創(chuàng)新計劃.
創(chuàng)新的堅韌性.有旺盛精力和拼博精神，克服創(chuàng)新過程中種種困難，能持之以恒地進行創(chuàng)新活動.
2.物理創(chuàng)新思維方法
（1）一般性創(chuàng)新思維
發(fā)散思維.能通過觀念、知識、方法和技術(shù)等信息的重新組合，多角度發(fā)散思維，提出和解決問題.
直覺思維.能運用思辨思維、想象思維、聯(lián)想思維、靈感思維提出問題、分析思考問題.
側(cè)向思維.能從橫向視角另辟蹊徑提出、分析和解決問題.
逆向思維.能從已有思路的反方向去思考問題，創(chuàng)新解決問題.
（2）物理創(chuàng)新思維方法
等效思維方法.能運用等效思維方法提出探究問題，創(chuàng)新解答物理問題.
類比思維方法.能運用類比思維方法提出探究問題，創(chuàng)新解答物理問題.
移植構(gòu)建思維方法.能移植構(gòu)建熟悉、簡單物理模型解答陌生領(lǐng)域復(fù)雜的物理問題.
對稱思維方法.能運用對稱思維方法創(chuàng)新提出問題，解答疑難物理問題.
3.物理創(chuàng)新技法
（1）列舉缺點法.能在實際探究過程中對原有解題方法、實驗設(shè)計方法、物理技術(shù)進行質(zhì)疑，從不同角度考慮，揭示存在的問題，提出完整的思路和方法.
（2）組合方法.能綜合應(yīng)用不同的知識和方法以及技術(shù)和實驗設(shè)備，多角度進行物理實驗的設(shè)計和應(yīng)用，產(chǎn)生創(chuàng)新的整體功能.
（3）移植方法.能移植應(yīng)用相關(guān)的物理實驗思想、實驗原理和方法、實驗技術(shù)，創(chuàng)新進行相關(guān)實驗儀器的設(shè)計和改進，應(yīng)用性地解決生活、生產(chǎn)中的實際問題.
（4）轉(zhuǎn)化方法.能運用物理理論、方法和相關(guān)硬件設(shè)備（例如傳感器）實施力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等不同特性物理量間的轉(zhuǎn)化，創(chuàng)新設(shè)計物理實驗和設(shè)備.
（5）放大方法.能運用相關(guān)物理理論、方法、技術(shù)放大微弱物理量，精確測量難測物理量，實現(xiàn)創(chuàng)新測量技術(shù)的目的.
（二）基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)的目標
我們根據(jù)上述高中物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育內(nèi)容，結(jié)合創(chuàng)新素養(yǎng)培育的一般要求和物理學(xué)科課程建設(shè)實際，確定如下創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)目標.
1.學(xué)生層面目標
使參與實驗項目的學(xué)生在達到較高學(xué)業(yè)水平的同時，價值素養(yǎng)、科學(xué)和人文素養(yǎng)、學(xué)習(xí)素養(yǎng)、身體和藝術(shù)得到較好培養(yǎng)，物理學(xué)術(shù)研究、物理實驗創(chuàng)新、物理設(shè)計創(chuàng)新、科技創(chuàng)新等特長得到和諧發(fā)展，使他們的創(chuàng)新個性品格、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技法得到良好的培養(yǎng).
2.教師層面目標
使參與實驗項目研究教師的物理專業(yè)水平、課程開發(fā)能力、實施能力、科研能力、創(chuàng)新教育水平和熱情得到較大提升.撰寫發(fā)表多篇相關(guān)創(chuàng)新素養(yǎng)培育的論文，出版體現(xiàn)物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育策略和成果的專著以及課程講義多部.
（三）基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程體系的構(gòu)建
1.構(gòu)建多層次基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程結(jié)構(gòu)
根據(jù)拔尖創(chuàng)新人才所需的物理學(xué)科知識、價值素養(yǎng)、體藝素養(yǎng)、學(xué)習(xí)素養(yǎng)、人文素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新素養(yǎng)等要求，結(jié)合高中物理教育實際，遵循學(xué)生認知發(fā)展規(guī)律、情感需求和價值取向，構(gòu)建如圖1所示的物理創(chuàng)新通識課程、物理學(xué)科基礎(chǔ)課程、物理學(xué)科拓展課程、物理創(chuàng)新特色課程、創(chuàng)新專家講席課程等多層次創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程體系，并明確目標指向.
2.確定創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程的內(nèi)容
我們根據(jù)創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程結(jié)構(gòu)和目標指向，結(jié)合學(xué)校物理師資條件確定了如表1所示的創(chuàng)新素養(yǎng)培育的物理課程類型、具體內(nèi)容、課時和學(xué)分.
三、基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育物理課程建設(shè)的實踐探索
（一）開設(shè)創(chuàng)新個性品格培育的系列課程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新個性品格
1.開設(shè)“物理創(chuàng)新素養(yǎng)通識教育”課程，提升學(xué)生創(chuàng)新理論水平
通過開設(shè)“創(chuàng)新素養(yǎng)通識教育”課程，使學(xué)生認識創(chuàng)新的背景和意義，了解創(chuàng)新的特點和內(nèi)容、創(chuàng)新素養(yǎng)內(nèi)容，提升學(xué)生創(chuàng)新理論水平和品質(zhì)，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ).
2.開設(shè)“物理創(chuàng)新個性品格培育”課程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新個性品格
物理創(chuàng)新個性品質(zhì)課程包括物理學(xué)家創(chuàng)新個性品格分析、物理課題探究、物理實驗創(chuàng)新等內(nèi)容.通過物理學(xué)家創(chuàng)新個性品格剖析，使學(xué)生明確創(chuàng)新個性品格的內(nèi)容（創(chuàng)新意識、創(chuàng)新動機、創(chuàng)新意志等），認識到良好的創(chuàng)新個性品格在創(chuàng)新過程中的重要作用.通過物理課題探究、物理實驗創(chuàng)新等實踐活動，促進學(xué)生在經(jīng)歷實際創(chuàng)新活動中養(yǎng)成良好的創(chuàng)新個性品格.
3.實施“物理悖論探究”專題教育，實施創(chuàng)新品格專題教育
針對科學(xué)悖論探究中科學(xué)家創(chuàng)新個性品格的重要作用，我們根據(jù)高中物理學(xué)習(xí)與科學(xué)探究在認識和思維、情感需求、價值取向等方面的相似性，實施高中物理“物理悖論探究”專題教育，從以下三個方面來實施創(chuàng)新品格專題教育.
（1）運用導(dǎo)致悖論方法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新興趣和發(fā)現(xiàn)、提出問題的意識
例1 如圖2所示，水平金屬導(dǎo)軌間距為l，導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計. 矩形區(qū)域內(nèi)勻強磁場磁感應(yīng)強度為B，方向如圖.導(dǎo)體棒始終在磁場區(qū)域內(nèi)，當磁場以速度v2勻速向右移動時，導(dǎo)體棒受到大小為f的恒定阻力.試求金屬棒運動的最大速度.
分析：部分學(xué)生解答為：由E=Blv，I=■，Blv=f，解答vm=■.運用特殊化方法導(dǎo)致悖論：當f=0時，vm=0.但事實上，當磁場運動時，通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，棒上有感應(yīng)電流受磁場力作用而運動，vm≠0，從而導(dǎo)致“最大速度”悖論.這個悖論激發(fā)學(xué)生的探究興趣，發(fā)現(xiàn)動生電動勢公式E=Blv的局限性，教師再引導(dǎo)學(xué)生提出新的探究問題：“磁場運動情形下E=Blv中v的含義是什么？”
（2）強化悖論探究過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意志
例如，針對“最大速度”悖論，要求學(xué)生探究導(dǎo)體棒切割磁場的一般情形下感應(yīng)電動勢規(guī)律：磁場以v1速度水平向右運動，導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上以v2速度也水平向右運動.探究t時間導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為ε=■=■=■=BL（v1-v2）=BLvr（vr為相對磁場的切割速度）.學(xué)生經(jīng)歷上述悖論的艱辛探究過程，遇到了多次失敗，克服了種種困難，從失敗到成功，從錯誤到正確，培養(yǎng)了創(chuàng)新的意志和精神.
（3）消除悖論，探究規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新熱情
例如，通過“最大速度”悖論原因探究，不僅揭示了錯誤原因，消除悖論，使學(xué)生認識到原有認知的局限性，探究出導(dǎo)體棒相對運動磁場運動時動生電動勢的規(guī)律ε=Blvr，更為重要的是使學(xué)生獲得創(chuàng)新的成功感，進一步培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新熱情.
通過實施 “物理悖論探究”專題教育，使創(chuàng)新個性品格教育得到進一步的提升，切實有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新個性品格.
（二）開設(shè)物理創(chuàng)新思維培育課程，培養(yǎng)學(xué)生物理創(chuàng)新思維
我們重組原有物理競賽社團活動，開發(fā)開設(shè)物理創(chuàng)新思維培育課程，由原有以競賽獲獎為主的目標轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)創(chuàng)新思維為主的目標；整合原有物理競賽課程資源，探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式.靈活運用知識創(chuàng)新教學(xué)模式和方法創(chuàng)新教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生探究新的物理知識和物理方法. 鼓勵學(xué)生積極撰寫物理創(chuàng)新小論文，提高學(xué)生的物理創(chuàng)新思維和學(xué)術(shù)研究水平.
例如，在物理拓展課程的“靜電場”章節(jié)拓展教學(xué)中，我們通過如下途徑來培養(yǎng)學(xué)生的物理創(chuàng)新思維.
1.運用移植、構(gòu)建思維方法，創(chuàng)新探究新的知識
例2 如圖3所示為單位長度帶電量為λ的無限長直帶電體，試證明：在距離直線為r處產(chǎn)生電場強度為E=■.
分析：這個電場強度公式往往運用大學(xué)物理中的高斯定理推導(dǎo).在物理競賽教學(xué)中，學(xué)生構(gòu)建如圖3所示，在帶電半圓中，由于半圓線電荷和無限長直電荷在O點產(chǎn)生電場強度相等，且半圓線電荷在O點產(chǎn)生的電場強度容易求解，因而移植運用半圓線電荷電場規(guī)律可以求解無限長直帶電體產(chǎn)生的電場.從而實現(xiàn)在知識創(chuàng)新的同時，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維.
2.運用等效、類比思維方法，創(chuàng)新求解復(fù)雜電荷運動問題
例3 如圖4所示，一個質(zhì)量為m、帶電量為q的點電荷約束在一個很大的固定接地金屬板上方很近的位置，當它們之間的距離為d時釋放點電荷.重力的作用忽略不計.試求：這個帶電質(zhì)點到達金屬板需要多長時間？
分析：為了簡化非均勻分布感應(yīng)電荷，首先運用等效方法構(gòu)建對稱鏡像電荷-q，再運用等效方法把運動的原鏡像電荷-q等效為在板上O點的固定不動的電荷q1=-■.再把點電荷直線運動視為偏心率很小的橢圓，運用類比思維方法把點電荷運動與天體運動類比，求出點電荷運動時間近似為繞O點運動橢圓運動半個周期（具體解答略）.通過綜合運用等效、類比思維方法，不僅使這個復(fù)雜問題提到初等化降解處理， 更重要的是有效地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方法.
（三）開設(shè)物理創(chuàng)新實驗課程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新技法
我們整合物理實驗資源、選修課程和研究性學(xué)習(xí)時空，開設(shè)實施物理實驗創(chuàng)新課程.該課程主要以高中物理實驗中存在和遇到的實際問題為研究課題，引導(dǎo)學(xué)生進行物理實驗創(chuàng)新活動.通過物理實驗創(chuàng)新活動，不僅解決高中物理實驗中存在的問題，而且有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新技法.
1. 運用列舉缺點方法揭示原有實驗存在問題，提出設(shè)計課題
教師向?qū)W生演示物理選修3-4課程（第19頁）中“受迫振動”和“共振”演示實驗，揭示原有實驗存在問題（例如，“共振”實驗中，單擺之間會產(chǎn)生耦合作用而相互影響，擺線容易擾亂；“受迫振動”實驗中振幅較難測量，不利于定量或半定量研究）.通過列舉缺點方法，提出實驗創(chuàng)新設(shè)計研究課題.
2.運用移植方法，設(shè)計改進實驗方案
學(xué)生受復(fù)旦大學(xué)天欣儀器公司制造“音叉受迫振動”實驗（如圖5）相關(guān)原理和設(shè)計思路方法（調(diào)節(jié)音頻交變電頻率，改變電磁驅(qū)動力的頻率，探究音叉振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系）和高中電磁打點計時器原理的啟示，移植轉(zhuǎn)化的設(shè)計思想方法，把傳統(tǒng)的力學(xué)驅(qū)動轉(zhuǎn)化為可調(diào)節(jié)的電磁驅(qū)動，創(chuàng)新設(shè)計如圖6所示的受迫振動實驗方案.
3.運用放大方法，創(chuàng)新實驗儀器
通過實驗發(fā)現(xiàn)，如圖6所示實驗中振片振幅較小，而且振幅大小不能定量測量.學(xué)生通過深化研究，運用放大的方法，在鋼片上放一個小強磁鐵增加磁性，同時在振片頂端固定一個較長的輕質(zhì)指針，并標上刻度，再用閃光燈照射以顯示指針的振幅，設(shè)計創(chuàng)新出如圖7所示裝置，該實驗效果良好.
4.運用組合方法，進行拓展創(chuàng)新
（河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056038）
摘 要：大學(xué)物理實驗的開放式教學(xué)對提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力有著積極的促進作用.本文闡述了開放式實驗教學(xué)模式的優(yōu)勢和實施的條件，以期對高等院校的物理實驗教學(xué)提供參考.
關(guān)鍵詞 ：大學(xué)物理實驗；開放式實驗教學(xué)；創(chuàng)新能力
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）08-0258-02
大學(xué)物理實驗課是理工科高等院校開設(shè)的一門要針對大學(xué)一、二年級學(xué)生的基礎(chǔ)實驗課程.是本科生進行系統(tǒng)實驗和技能訓(xùn)練的開端，對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和實踐有著重要的意義和影響.作為教學(xué)一線的實驗指導(dǎo)教師應(yīng)該積極尋找新的實驗教學(xué)模式來不斷提升實驗教學(xué)的質(zhì)量.
1 大學(xué)物理實驗課程現(xiàn)狀分析
目前大學(xué)物理實驗課程面臨著很多困難，分析原因主要有以下幾點：一.普通物理實驗的實驗內(nèi)容和方法過于陳舊，缺少和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容和方法.但要把現(xiàn)代高科技的內(nèi)容引進到實驗中，購買相關(guān)器材的費用就是一大難題，這也是各大高校普通物理實驗都面臨的困境.二.灌輸式教學(xué)方法.實驗老師花費大量時間詳細的講解實驗原理，方法，步驟，儀器使用，數(shù)據(jù)記錄及處理等，導(dǎo)致學(xué)生發(fā)揮主觀能動性、創(chuàng)造性的機會少之又少，只能按部就班的去完成實驗.這樣就弱化了學(xué)生的思考能力，產(chǎn)生了懶惰情緒[1].三.普通物理的實驗數(shù)據(jù)處理花費時間太多，這些實驗數(shù)據(jù)處理一般是通過筆算，或是計算器來完成，這樣處理數(shù)據(jù)不僅速度慢，而且很容易出錯，實驗誤差太大.極大降低了學(xué)生對物理實驗課學(xué)習(xí)的積極性和熱情.
2 大學(xué)物理開放式實驗教學(xué)模式的優(yōu)勢
傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)模式是以教師為教學(xué)主體的灌輸式教學(xué)，過分注重教師對實驗基礎(chǔ)知識和方法的傳授，教學(xué)效果不理想.而開放式物理實驗教學(xué)更加強調(diào)了學(xué)生的主體性，在準備實驗過程中擴展了學(xué)生的知識面，發(fā)揮他們的主觀能動性，也適應(yīng)不同能力和水平的學(xué)生的要求.
2.1 學(xué)生由“被動”到“主動”成為物理實驗的主體
教學(xué)方法的變革，開放式實驗教學(xué)強調(diào)學(xué)生的主體作用，老師的引導(dǎo)作用.將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交還給學(xué)生，實現(xiàn)“教”向“學(xué)”的全面轉(zhuǎn)變.實驗是有目的的去嘗試，因而學(xué)生更多地從實驗的過程和數(shù)據(jù)結(jié)果的分析中獲取知識，驗證或總結(jié)規(guī)律，悟出道理[2].開放式實驗教學(xué)采用以“學(xué)生”為中心的實驗教學(xué)模式，學(xué)生可以根據(jù)自己的專業(yè)、興趣、能力去自主的選擇實驗內(nèi)容，確定實驗儀器，設(shè)計安排實驗步驟等.并對實驗過程中出現(xiàn)的問題有足夠的應(yīng)變能力，自己獨立完成實驗的數(shù)據(jù)處理，結(jié)果分析，撰寫出合格的實驗報告.教師則是提供實驗相關(guān)資料，探討實驗方案的可實施性，解答疑難問題，維修實驗器材等，以確保實驗得以順利完成.這樣的新型教學(xué)模式有利于調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生能力和創(chuàng)新精神，也提高了實驗器材的使用效率.
2.2 開放式教學(xué)模式拓展了物理實驗的內(nèi)涵
普通物理實驗給人一種“老”、“陳”、舊”的印象.要改變這種現(xiàn)狀就需要在實驗內(nèi)涵上下功夫.目前各大高校的物理實驗都面臨著資金投入的短缺問題，購買新的設(shè)備不太現(xiàn)實.針對這種現(xiàn)狀，可以自己動手將一些實驗項目內(nèi)容加以引申擴展.例如RLC電路的暫態(tài)過程實驗，在學(xué)生完成規(guī)定的的RLC實驗項目后，要求學(xué)生用RLC實驗儀測量其他常用小電器的電容，學(xué)生既可以用實驗中所觀察到的電容在電路中的性能及其在暫態(tài)過程中的作用對比確定，又可以用RLC電路諧振頻率法進行測量[3].例如光的等厚干涉實驗在檢測物體表面粗糙程度和細絲直徑的應(yīng)用，鼓勵學(xué)生利用其在精確測量微小位移方面做一些其它的應(yīng)用性的實驗等.像這樣對實驗內(nèi)容的擴展，讓學(xué)生領(lǐng)會實驗知識的靈活應(yīng)用，使物理實驗更具有了知識性、趣味性，大大提高了學(xué)生的實驗興趣.
2.3 開放式實驗教學(xué)有利于大學(xué)生課外科技活動的開展
開放式實驗教學(xué)激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，使學(xué)生的科研能力進一步提高.開放式教學(xué)模式的展開，會吸引越來越多的學(xué)生走進實驗室，進行科研實驗.為學(xué)生參與物理實驗競賽以及課外實踐競賽等提供了平臺，鼓勵他們創(chuàng)造出有實用價值的專利，產(chǎn)品，并發(fā)表學(xué)術(shù)論文等等.為今后的科研事業(yè)培養(yǎng)出更多的后備人才.
3 開放式教學(xué)應(yīng)具備的條件
3.1 硬件條件
首先要提供充足的實驗設(shè)備和場地供學(xué)生使用.我校的物理實驗中心承擔(dān)全校的物理實驗課程.面向全校10余個學(xué)院，40多個專業(yè)開設(shè)物理實驗課.新舊儀器資源數(shù)量充足，但目前面向全校開放實驗室還存在難度，可以對部分學(xué)院開放進行實驗教學(xué).其次計算機輔助功能的完善.我校已基于互聯(lián)網(wǎng)的校園網(wǎng)絡(luò)建立了實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺.為開放式實驗教學(xué)提供了技術(shù)上的支持.實驗教學(xué)引入了計算機管理，這樣就減輕了實驗教師的工作負擔(dān)，學(xué)生可以在線選課并提交實驗設(shè)計方案，實驗方案審核通過后合理安排學(xué)生的實驗時間段，節(jié)約了時間成本，同時也極大地提高了效率和服務(wù)水平.實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)以校園網(wǎng)為平臺，將實驗教學(xué)的各環(huán)節(jié)進行計算機網(wǎng)絡(luò)化管理.包括物理實驗課的選課、預(yù)約、成績的錄入、成績查詢等均可在計算機上完成，從而實現(xiàn)了實驗資源優(yōu)化配置和共享.使實驗教學(xué)管理更具有現(xiàn)代性和科學(xué)性.實驗教學(xué)平臺的網(wǎng)絡(luò)化管理既實現(xiàn)了實驗室管理的規(guī)范化和信息化，又對實驗教學(xué)質(zhì)量的提高有促進作用，為實驗開放式教學(xué)提供了有力的保障.
3.2 軟件條件
3.2.1 解放思想、調(diào)整觀念，認識到物理實驗課程的重要性.大學(xué)物理實驗是對理工科類學(xué)生開設(shè)的公共基礎(chǔ)課.通過系統(tǒng)的科學(xué)實驗方法和實驗技能的訓(xùn)練,對培養(yǎng)和提升學(xué)生的實驗技能和求真務(wù)實的科學(xué)探索精神有著至關(guān)重要的作用.提高大學(xué)物理實驗的教學(xué)效果首先要從實驗教師本身做起，教師應(yīng)該發(fā)揮主導(dǎo)作用，摒棄陳腐落后的思想.充分認識到大學(xué)物理實驗課程的重要性.并積極引導(dǎo)學(xué)生，使其能夠從思想上認識到物理實驗對自身素質(zhì)的提高有著重大的影響.物理實驗課與基礎(chǔ)理論課相比，對學(xué)生的創(chuàng)新意識、科學(xué)素質(zhì)和獨立思考的能力培養(yǎng)有著不可替代的作用.另一方面，實驗教學(xué)的過程中為滿足學(xué)生對知識的需求，實驗教師應(yīng)該不斷給自身充電，努力學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)知識，安排外出進修和學(xué)習(xí)的機會，拓寬和更新自己的知識構(gòu)架.努力做好實驗教學(xué)的指導(dǎo).
3.2.2 完善的規(guī)章制度為開放式物理實驗教學(xué)的展開提供有力保障.第一，加強實驗室的規(guī)范管理.為保證開放式實驗教學(xué)的順利進行，規(guī)范的實驗室管理制度是開放式實驗教學(xué)的必要配套措施.例如建立起對學(xué)生的有效監(jiān)督體系.可以提高實驗過程中設(shè)備的完好率.例如實驗過程中嚴格要求使用本組的儀器設(shè)備，不得在不同組間進行隨意調(diào)換，如儀器存在問題，可以向老師申請更換儀器.實驗過程中如有設(shè)備出現(xiàn)故障應(yīng)及時報告，實驗完畢，先讓教師檢查數(shù)據(jù)和實驗儀器，才能整理好儀器設(shè)備，經(jīng)教師同意才能離開實驗室等.同時加強設(shè)備的維修.維修人員盡量及時解決儀器出現(xiàn)的故障,確保開放式實驗教學(xué)的順利進行.第二，客觀公正的成績評價體系.學(xué)生成績的評定既要體現(xiàn)出每個學(xué)生的真實水平，又要對學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情有督導(dǎo)作用.教師不僅要看實驗結(jié)果的正確性，更應(yīng)重視實驗的過程，考察學(xué)生在實驗過程中表現(xiàn)出的獨立分析、解決問題的能力等.對于能夠自主完成探究性、創(chuàng)新性實驗和器材改進的學(xué)生，一定要給予高度評價，鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新熱情.改革以前只考量實驗結(jié)果正確性的成績評價體系.真正把物理實驗考核轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰退刭|(zhì)的考核.能力的考核包括：動手能力，設(shè)計能力、查閱資料的能力，解決問題能力等.當然實驗報告也是考核的重要部分，它反映了學(xué)生的綜合分析、處理數(shù)據(jù)和書面表達能力.最后的綜合成績還要有適當?shù)募臃謾C制，鼓勵那些參加科研競賽并取得成績的同學(xué).
4 結(jié)語
教育的目的是提高全民素質(zhì)，培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展的人才.大學(xué)物理實驗教學(xué)的宗旨就是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力.為此，各工科院校要在普物實驗中體現(xiàn)出學(xué)校的特色和獨創(chuàng)性，對物理實驗教學(xué)進行教學(xué)改革.學(xué)生對實驗的興趣也會大大提升，從而更有利于學(xué)生動手能力的提高和創(chuàng)新精神的培養(yǎng).
參考文獻：
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