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摘要沿用多年的中学物理教学实验系统,在教学实验过程中发挥了很大的作用,随着时间的推移、科技的进步,教师在教学中逐渐发现部分实验器材、实验方法不能满足新课程改革实验要求,不能满足中学物理实验的要求,跟不上现代科技发展的进步,不能与时俱进。本文试就此问题重点提出某些实验器材和实验方法方面的改进。
中图分类号:G420文献标识码:A
1 局限性
目前的中学物理实验教学已形成完整的系统和规模,为我国的中学物理教学做出了很大的贡献。随着时代的发展,我们在教学过程中也逐步感觉到在有些方面已不能很好地满足中学物理实验的需求,如:现象的不明显,成功系数低等问题。因此应该不断地改进、充实和完善。
2 改进的必要性
物理学是一门以实验为基础的学科,观察和实验是学习和研究物理学最基本的方法;既然物理教学在实验中要观察实验现象,那么学生所观察的物理现象就要效果明显、定性要清楚、定量相对要准确,实则不然。例如,在演示光电效应现象、电磁感应、磁场对电流的作用力等实验时,很多次的实验产生的现象就是不明显,坐在教室后面的同学根本观察不到现象,更不要说让同学们一同探究了;在要求学生进行探究时所做的有些实验,也受到实验效果的严重制约而勉为其难,如研究机械波的产生原理、机械波传播速度的决定因素等实验就是没法进行。总之需要改进的方面有很多。
3 现状与无奈
3.1 办学理念上
作为一线教师,亲身体会到目前教育的一些无奈。具体表现在以下方面:(1)上级行政机关对待下属学校不平等,在教育资源的投入上有些不均衡:越是办学条件好、设施本来就齐全的名校(能很好地完成高考任务,能给上级挣面子),越是得到上级的格外青睐,还要经常大量拨款;越是条件差、设施残缺不齐的“杂牌军”反倒很难得到上级的恩惠。以至于形成现在涨得涨死了,饿得饿死了,这也许就是目前所说的均衡教育资源的目的所在;(2)学校领导很无奈,为数不多的钱,学校领导只好把好钢(钱)用在刀刃(教室、办公室、校容校貌等)上,很多设施都舍得花钱,唯独在实验设施上能省则省,更不要说配全实验设施了。
3.2 教学观念上
物理教师要有敬业精神,乐于奉献。要以有利于学生理解概念、掌握规律和验证规律的角度出发,从心里重视实验,除了具备常规的教学基本功外,也应该在实验方面是个行家里手。上级不配发、学校不添置,教师就应发挥特长自己动手制作,因陋就简或使用现代科技制作技术制作一些器材,只要花钱不多、现象明显、好用就好。如笔者就在这方面不断探索、实验,制作了一些较为实用的器材以及在实验方法的某些改进,在实验方面得到学生的认可。有的教师课讲的非常好,可惜就是实验方面有所欠缺,在笔者当地的学生中流传着一句顺口溜:“物理教师XXX,黑板实验讲的美;故障分析一大堆,安装电灯他不会”。由此可看出教师如果在实验方面有一手,定会受到学生尊敬的。因此,作为一个物理教师,应该在物理实验方面应该是很熟练的,如果能在课外制作方面有专长的话,那就更好了,凭你在实验制作方面的敬业精神,展示出你的人格魅力。影响和激励学生的学习兴趣。对教学效果或多或少有一定的帮助,同时,教师在上课时,该做演示实验的,不要嫌麻烦,不要以 “嘴”和“黑板”当器材,“做”演示实验,应该设身处地为学生着想,真刀真枪的干。虽然教师要有良好的语言表达能力,但在实验时,“说”得好不如“做”得好。
4 器材和实验方法的改进
(1)变压器(包括原理说明器、学生实验用变压器):直接用环形铁芯,功率大致在20W至60W之间即可。优点是次级匝数随便绕、次级电压大小随心所需,初级就直接绕好220V并将连线、插头和绝缘搞好,绝缘的好坏是关系到教师和学生的生命安全的大事,次级全部任由实验者绕制,提供变压器的每伏匝数比,或者买现成的几十瓦环形变压器成品,实验时另外加绕次级也可。
(2)打点计时器:用单色喷墨打印机喷头改装成喷线计时器,要求是:得特别设计专供此用途,只喷垂直于纸带运动方向的单色细线且价廉的,要求每隔0.02S非常快速地一条细线,笔者觉得线比点清晰。很明显,这样的计时器没有阻力,计时效果自然没说的,就目前的状况来说,它的性价比远远比不上目前的电火花记时器。
(3)运动小车的改进:现在的智能车在科普竟赛中非常普遍,但用在物理教学实验上却很少见,而物理教学中经常要学习、研究匀速直线运动、匀变速直线运动,到现在为止物理教学实验中还很少有一个正而八经的匀速直线小车和匀变速直线运动小车,如何做一个让学生完全信服的匀速直线运动和匀变速运动演示和学生实验呢?现有的实验充其量就是在短短的斜面上,看一下短暂的匀速直线运动和所谓的匀变速直线运动。用智能小车在长直板上做匀速或者匀变速直线运动是很容易的,保证让学生玩得过瘾,缺点是成本太高。
(4)电磁感应演示器:是物理教师都知道这个演示器效果差,现象不明显,做演示实验不能兼顾到大多数学生,只能是前排的学生看的比较清楚,究其原因是该演示器能产生的感应电流很小,只能使学生实验的小个头灵敏电流计显示,而不能使演示用大个头电流计明显显示。由于该演示器的某些局限,要么内阻大,要么不能产生较大的感应电动势,因此不能产生能够驱动大个头演示电流计的电流,建议给该演示器加一个电流放大器,元件主要使用运放和VMOS管,经笔者实验效果不错。当然要注意把电路板做得能够方便与演示电流计相连接的形式更便于實验。或者做一个大个头数码管显示的演示电流计,就能够让坐在后排的学生看清蹦字,把它连在原电磁感应演示器上也可。
(5)几何光学部分实验:器材可用激光棒、玻璃鱼缸和经点燃后能释放烟雾的灭蚊片。做光的直进、反射、折射等实验时,可用激光棒发出的激光沿垂直或斜射方向照射装水鱼缸的玻璃表面或水面,同时在光前进的空间范围内点燃熏蚊子的灭蚊片,就能观察光路,这样,光的直进、反射、折射光路就可“看见”,如果在晚上做实验,教学效果会更好。
(6)自感实验:配套的自感教学演示器用电感线圈不仅自感系数小而且内阻较大,做断电自感现象明显,但做通电自感效果就差了。为了解决这个问题,电感线圈可用市售的小电焊机代替,实验时临时搭接通电自感电路,做断电自感时,实验者的双手紧捏着线圈两端不放,而将一节一号电池瞬时接通又断开,在断开电池的瞬间产生的自感电流可使实验者跳起来甚至倒地。虽然体积大、笨重且麻烦,但效果很不错,为了达到很好的效果,笔者觉得值。
(7)静电实验:配发器材由于年代较久绝缘性差、器材落灰和实验场所空气潮湿等因素,这类实验往往不能成功。可用新塑料新丝绸等材料临时制作简易器材进行实验效果比配发的器材好多了。在此基础上,用场效应晶体管、发光二极管等器件组装的静电显示器效果也很好。此实验应先用真验电器做了演示以后再用后者为好。
参考文献
[1]孙渊元,傅艳梅.加强实验变式复习 提高学生实验能力.物理教学,2001(8):31.
[2]李随源.Internet 与物理课整合的研究与实践.中学物理教学参考,2002(11):1.
[3]马昌发.物理概念教学的基础——概念引入.中学物理教学参考,2002(5):5.
[4]高以进,杨明泉.自制小实验例举——物理教学,2001(8):44-45.
中图分类号:G420文献标识码:A
1 局限性
目前的中学物理实验教学已形成完整的系统和规模,为我国的中学物理教学做出了很大的贡献。随着时代的发展,我们在教学过程中也逐步感觉到在有些方面已不能很好地满足中学物理实验的需求,如:现象的不明显,成功系数低等问题。因此应该不断地改进、充实和完善。
2 改进的必要性
物理学是一门以实验为基础的学科,观察和实验是学习和研究物理学最基本的方法;既然物理教学在实验中要观察实验现象,那么学生所观察的物理现象就要效果明显、定性要清楚、定量相对要准确,实则不然。例如,在演示光电效应现象、电磁感应、磁场对电流的作用力等实验时,很多次的实验产生的现象就是不明显,坐在教室后面的同学根本观察不到现象,更不要说让同学们一同探究了;在要求学生进行探究时所做的有些实验,也受到实验效果的严重制约而勉为其难,如研究机械波的产生原理、机械波传播速度的决定因素等实验就是没法进行。总之需要改进的方面有很多。
3 现状与无奈
3.1 办学理念上
作为一线教师,亲身体会到目前教育的一些无奈。具体表现在以下方面:(1)上级行政机关对待下属学校不平等,在教育资源的投入上有些不均衡:越是办学条件好、设施本来就齐全的名校(能很好地完成高考任务,能给上级挣面子),越是得到上级的格外青睐,还要经常大量拨款;越是条件差、设施残缺不齐的“杂牌军”反倒很难得到上级的恩惠。以至于形成现在涨得涨死了,饿得饿死了,这也许就是目前所说的均衡教育资源的目的所在;(2)学校领导很无奈,为数不多的钱,学校领导只好把好钢(钱)用在刀刃(教室、办公室、校容校貌等)上,很多设施都舍得花钱,唯独在实验设施上能省则省,更不要说配全实验设施了。
3.2 教学观念上
物理教师要有敬业精神,乐于奉献。要以有利于学生理解概念、掌握规律和验证规律的角度出发,从心里重视实验,除了具备常规的教学基本功外,也应该在实验方面是个行家里手。上级不配发、学校不添置,教师就应发挥特长自己动手制作,因陋就简或使用现代科技制作技术制作一些器材,只要花钱不多、现象明显、好用就好。如笔者就在这方面不断探索、实验,制作了一些较为实用的器材以及在实验方法的某些改进,在实验方面得到学生的认可。有的教师课讲的非常好,可惜就是实验方面有所欠缺,在笔者当地的学生中流传着一句顺口溜:“物理教师XXX,黑板实验讲的美;故障分析一大堆,安装电灯他不会”。由此可看出教师如果在实验方面有一手,定会受到学生尊敬的。因此,作为一个物理教师,应该在物理实验方面应该是很熟练的,如果能在课外制作方面有专长的话,那就更好了,凭你在实验制作方面的敬业精神,展示出你的人格魅力。影响和激励学生的学习兴趣。对教学效果或多或少有一定的帮助,同时,教师在上课时,该做演示实验的,不要嫌麻烦,不要以 “嘴”和“黑板”当器材,“做”演示实验,应该设身处地为学生着想,真刀真枪的干。虽然教师要有良好的语言表达能力,但在实验时,“说”得好不如“做”得好。
4 器材和实验方法的改进
(1)变压器(包括原理说明器、学生实验用变压器):直接用环形铁芯,功率大致在20W至60W之间即可。优点是次级匝数随便绕、次级电压大小随心所需,初级就直接绕好220V并将连线、插头和绝缘搞好,绝缘的好坏是关系到教师和学生的生命安全的大事,次级全部任由实验者绕制,提供变压器的每伏匝数比,或者买现成的几十瓦环形变压器成品,实验时另外加绕次级也可。
(2)打点计时器:用单色喷墨打印机喷头改装成喷线计时器,要求是:得特别设计专供此用途,只喷垂直于纸带运动方向的单色细线且价廉的,要求每隔0.02S非常快速地一条细线,笔者觉得线比点清晰。很明显,这样的计时器没有阻力,计时效果自然没说的,就目前的状况来说,它的性价比远远比不上目前的电火花记时器。
(3)运动小车的改进:现在的智能车在科普竟赛中非常普遍,但用在物理教学实验上却很少见,而物理教学中经常要学习、研究匀速直线运动、匀变速直线运动,到现在为止物理教学实验中还很少有一个正而八经的匀速直线小车和匀变速直线运动小车,如何做一个让学生完全信服的匀速直线运动和匀变速运动演示和学生实验呢?现有的实验充其量就是在短短的斜面上,看一下短暂的匀速直线运动和所谓的匀变速直线运动。用智能小车在长直板上做匀速或者匀变速直线运动是很容易的,保证让学生玩得过瘾,缺点是成本太高。
(4)电磁感应演示器:是物理教师都知道这个演示器效果差,现象不明显,做演示实验不能兼顾到大多数学生,只能是前排的学生看的比较清楚,究其原因是该演示器能产生的感应电流很小,只能使学生实验的小个头灵敏电流计显示,而不能使演示用大个头电流计明显显示。由于该演示器的某些局限,要么内阻大,要么不能产生较大的感应电动势,因此不能产生能够驱动大个头演示电流计的电流,建议给该演示器加一个电流放大器,元件主要使用运放和VMOS管,经笔者实验效果不错。当然要注意把电路板做得能够方便与演示电流计相连接的形式更便于實验。或者做一个大个头数码管显示的演示电流计,就能够让坐在后排的学生看清蹦字,把它连在原电磁感应演示器上也可。
(5)几何光学部分实验:器材可用激光棒、玻璃鱼缸和经点燃后能释放烟雾的灭蚊片。做光的直进、反射、折射等实验时,可用激光棒发出的激光沿垂直或斜射方向照射装水鱼缸的玻璃表面或水面,同时在光前进的空间范围内点燃熏蚊子的灭蚊片,就能观察光路,这样,光的直进、反射、折射光路就可“看见”,如果在晚上做实验,教学效果会更好。
(6)自感实验:配套的自感教学演示器用电感线圈不仅自感系数小而且内阻较大,做断电自感现象明显,但做通电自感效果就差了。为了解决这个问题,电感线圈可用市售的小电焊机代替,实验时临时搭接通电自感电路,做断电自感时,实验者的双手紧捏着线圈两端不放,而将一节一号电池瞬时接通又断开,在断开电池的瞬间产生的自感电流可使实验者跳起来甚至倒地。虽然体积大、笨重且麻烦,但效果很不错,为了达到很好的效果,笔者觉得值。
(7)静电实验:配发器材由于年代较久绝缘性差、器材落灰和实验场所空气潮湿等因素,这类实验往往不能成功。可用新塑料新丝绸等材料临时制作简易器材进行实验效果比配发的器材好多了。在此基础上,用场效应晶体管、发光二极管等器件组装的静电显示器效果也很好。此实验应先用真验电器做了演示以后再用后者为好。
参考文献
[1]孙渊元,傅艳梅.加强实验变式复习 提高学生实验能力.物理教学,2001(8):31.
[2]李随源.Internet 与物理课整合的研究与实践.中学物理教学参考,2002(11):1.
[3]马昌发.物理概念教学的基础——概念引入.中学物理教学参考,2002(5):5.
[4]高以进,杨明泉.自制小实验例举——物理教学,2001(8):44-45.