物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路與實(shí)踐

1、發(fā)自512地震重災(zāi)區(qū)的自強(qiáng)之聲申辦第六屆全國(guó)高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討會(huì)的報(bào)告,西南科技大學(xué)理學(xué)院 四川綿陽(中國(guó)科技城),物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 的思路與實(shí)踐,西南科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心 毛 祥 慶 西南科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 毛 強(qiáng),傳統(tǒng)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,傳統(tǒng)的物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是配合物理理論教學(xué)，通過隨堂演示或獨(dú)立開課，生動(dòng)形象的再現(xiàn)物理現(xiàn)象

2、，達(dá)到驗(yàn)證和詮釋物理原理，利于學(xué)生構(gòu)建物理模型，加深對(duì)物理理論的理解與記憶的目的。,傳統(tǒng)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足,不能充分發(fā)揮物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綜合 功能，而且相當(dāng)部分學(xué)生基于好奇看熱鬧， 課后未能產(chǎn)生激勵(lì)效應(yīng)。物理演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵十分豐富，它所覆蓋的知識(shí)面幾乎涉及所有自然科學(xué)領(lǐng)域，所包含的信息量是其它課程難以比擬的，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合素質(zhì)培養(yǎng)及對(duì)社會(huì)公眾開展科技普及的重要環(huán)節(jié)。,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路,從培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維和創(chuàng)新能力

3、出發(fā)，在物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展模塊化教學(xué)。其教學(xué)的目的和效果不僅限于觀察物理現(xiàn)象、構(gòu)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(shí)驗(yàn)激發(fā)興趣、啟發(fā)聯(lián)想。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)解決問題的思路 和方法。,物理演示實(shí)驗(yàn)室,物理演示實(shí)驗(yàn)室的一幅最醒目的標(biāo)語首先向?qū)W生提出的問題是：“失去聯(lián)想人類將會(huì)怎樣？”，有些（不是所有）學(xué)生回答：“失去聯(lián)想人類就會(huì)失去創(chuàng)造和發(fā)展！”。因而我們?cè)谡麄€(gè)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中非常注重啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想，聯(lián)想演示的物理現(xiàn)象和

4、物理模型與日常生活的關(guān)系，注意其再現(xiàn)自然現(xiàn)象和構(gòu)建模型的方法及手段的巧妙，思考其擴(kuò)展應(yīng)用。,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模塊化,模塊的三大特點(diǎn)1.功能化: 一個(gè)模塊中的多個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)一種應(yīng)用功能2.層次化: 每個(gè)模塊中的實(shí)驗(yàn)包含基礎(chǔ)的內(nèi)容、傳統(tǒng)的方法及綜合應(yīng)用的內(nèi)容、現(xiàn)代的方法3.多元化： 一個(gè)模塊中即有演示實(shí)驗(yàn)，又有觀摩實(shí)驗(yàn)，影象實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)，操作實(shí)驗(yàn)，趣味玩具,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模塊化,1.模塊的功能化 長(zhǎng)度測(cè)量演示模塊

5、 細(xì)絲直徑測(cè)量—并繞累積法 劈尖干涉法 單絲衍射法 彎曲法測(cè)楊氏模量 拉伸法測(cè)楊氏模量 磁致伸縮實(shí)驗(yàn) 激光、微波、超聲測(cè)距 駐波演示實(shí)驗(yàn)?zāi)K 弦駐波 電磁波駐波 水駐波 聲波駐波 火焰駐波 駐波管法測(cè)吸聲系數(shù) 溫度測(cè)量 光通訊（可見與不可見）模塊,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模塊化,1.模塊的功能化: 模塊的功

6、能化能培養(yǎng)聯(lián)想習(xí)慣和發(fā)散思維.使其在認(rèn)識(shí)和解決一個(gè)問題時(shí)能調(diào)動(dòng)和搜尋多種思路及方案,通過類比和對(duì)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(cè)距,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模塊化,模塊的功能化教學(xué)的成果示例 :激光、微波、超聲測(cè)距 美國(guó)PASCO公司提供的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不但是積木組合式的開啟系統(tǒng)，而且采用了先進(jìn)的傳感器、計(jì)算機(jī)接口及軟件。我們?cè)谖锢硌菔?/p>

7、實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)中均采用，收到很好的效果。比如其中的運(yùn)動(dòng)傳感器，是一個(gè)基于超聲波脈沖技術(shù)測(cè)量目標(biāo)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(yùn)動(dòng)物體上，相對(duì)于靜止物體測(cè)量出其相對(duì)距離隨時(shí)間的變化，則可測(cè)出物體運(yùn)動(dòng)的速度，加速度等有關(guān)物理量，而且可用作超聲定位 激光測(cè)距、微波測(cè)距我們采用影象實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解。,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模塊化,在觀摩有關(guān)實(shí)驗(yàn)后，在校外參觀時(shí)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(qiáng)

8、，很難找準(zhǔn)目標(biāo)，特別是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及空間有微小障礙時(shí)。他們?cè)谖锢硌菔緦?shí)驗(yàn)中對(duì)超聲、微波、激光等三種測(cè)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(cè)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(qiáng)。因而回校后立即到演示實(shí)驗(yàn)室用現(xiàn)成設(shè)備試驗(yàn)成功后，又制作了一套超聲定位系統(tǒng)，現(xiàn)正進(jìn)一步完善接受企業(yè)的鑒定。,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模塊化,2.模塊的層次化: 每個(gè)模塊中即有古老傳統(tǒng)的基礎(chǔ)內(nèi)容及基本方法，也有綜合應(yīng)用性內(nèi)容及現(xiàn)代高

9、新科技手段。 如細(xì)絲直徑測(cè)量：既有小學(xué)生也能理解的并繞累積測(cè)量的演示，也有劈尖干涉、單絲衍射等測(cè)量方法的演示。用帶CCD的讀數(shù)顯微鏡將同樣直徑的細(xì)絲并繞圖象、劈尖干涉圖象及相關(guān)數(shù)據(jù)和公式顯示在屏幕上。,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模塊化,2.模塊的層次化: 兩相互垂直的簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成（李薩茹圖形）演示，既采用了最直觀形象的機(jī)械繪圖儀，又有開啟式的激光掃描繪圖儀，同時(shí)在開啟式的示波器——電子束實(shí)驗(yàn)儀上演示。

10、 讓學(xué)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(xué)生發(fā)散思維和聯(lián)想習(xí)慣，引發(fā)其創(chuàng)新的欲望。,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模塊化,3.模塊的多元化: 模塊中除傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)外，配有學(xué)生可參與的操作實(shí)驗(yàn)、觀摩實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)、影象實(shí)驗(yàn)、趣味玩具等。使學(xué)生在有限的時(shí)間和空間中獲得更大信息量，而且在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和設(shè)備投入始終跟不上科技發(fā)展的情況下，能使學(xué)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

11、實(shí)驗(yàn)或觀摩實(shí)驗(yàn)不是每個(gè)學(xué)生都能輪到動(dòng)手的，爭(zhēng)先恐后的參與更加激發(fā)了學(xué)生的興趣，往往是在課程結(jié)束時(shí)還意猶未盡。,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(dòng)量定理與進(jìn)動(dòng)）、手動(dòng)多普勒火箭（美國(guó)PASCO公司產(chǎn)品）等趣味玩具加入物理演示實(shí)驗(yàn),不但使中小學(xué)生及成人感興趣，也能促使具有相關(guān)專業(yè)知識(shí)的大學(xué)生思考如何將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，解決實(shí)際問題，開發(fā)社會(huì)需要的產(chǎn)品。,物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的效果,