發(fā)布時(shí)間：2022-08-01 03:06:00
序言：寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)報(bào)告樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
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關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義；拋錨式教學(xué)；小組合作學(xué)習(xí)；實(shí)驗(yàn)；復(fù)習(xí)課
中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）6-0028-5
1 問(wèn)題的提出
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)過(guò)程不是學(xué)習(xí)者被動(dòng)地接受知識(shí)，而是積極地建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)活動(dòng)強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為主體，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)機(jī)，促使他們進(jìn)行“真實(shí)地”學(xué)習(xí)。
拋錨式教學(xué)是建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的一種重要的情景式教學(xué)模式，教育者在教學(xué)時(shí)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)富有真實(shí)性的學(xué)習(xí)情境，使教學(xué)建立在生動(dòng)的真實(shí)情景或真實(shí)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，通過(guò)學(xué)生間的自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、小組合作學(xué)習(xí)，使學(xué)生親身體驗(yàn)從識(shí)別學(xué)習(xí)目標(biāo)、提出學(xué)習(xí)目標(biāo)到實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的教學(xué)過(guò)程。教學(xué)中學(xué)生面臨的真實(shí)事件或問(wèn)題就作為“錨”，而建立和確定這些事件或問(wèn)題就可形象地比喻為“拋錨”，一旦事件或問(wèn)題確定了，整個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)進(jìn)程就像輪船被錨固定一樣而被確定。
當(dāng)前有關(guān)拋錨式教學(xué)理論研究的文章比較多，也很具體，但有關(guān)拋錨式教學(xué)用于物理學(xué)科教學(xué)實(shí)踐的研究較少。本文即以“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”專題復(fù)習(xí)課教學(xué)為例，討論拋錨式教學(xué)在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課中的教學(xué)實(shí)踐。
2 拋錨式教學(xué)在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課中的教學(xué)實(shí)踐
2.1 實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課的特點(diǎn)
學(xué)生在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課之前具有一定的知識(shí)背景，這為學(xué)生自主整合知識(shí)奠定了基礎(chǔ)。但是，學(xué)生對(duì)知識(shí)的簡(jiǎn)單重復(fù)缺少興趣，學(xué)習(xí)的積極性不高。因此，教師必須在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課的設(shè)計(jì)上多動(dòng)腦筋，多花心思。
在教學(xué)中要立足教材，從最基本的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法入手，引導(dǎo)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差分析等。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中要改變紙上談兵的現(xiàn)狀，要讓學(xué)生真正走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，要真做實(shí)驗(yàn)。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，了解學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際困難。注重學(xué)生自已的體驗(yàn)和對(duì)問(wèn)題的總結(jié)，讓學(xué)生自已去構(gòu)建知識(shí)體系，這樣得出的結(jié)論印象才更為深刻。
2.2 拋錨式教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)
拋錨式教學(xué)就是在真實(shí)的情境中，根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平和教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、小組合作學(xué)習(xí)的方式來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情以及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
在高中物理實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課中運(yùn)用拋錨式教學(xué)，其優(yōu)勢(shì)有：
1）學(xué)生有大量的理論知識(shí)作為背景，教師通過(guò)在學(xué)生最近發(fā)展區(qū)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境（依托教材，但又不拘泥于教材），有助于學(xué)生重新審視實(shí)驗(yàn)原理和方法，從本質(zhì)上真正理解和把握實(shí)驗(yàn)原理和方法，為學(xué)生自主整合知識(shí)奠定了基礎(chǔ)；
2）學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行具體的操作和探究，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，有助于學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力的培養(yǎng)；
3）拋錨式教學(xué)所倡導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)與小組合作學(xué)習(xí)，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、探究性學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)精神，還有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。
2.3 基于拋錨式教學(xué)模式的實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)
2.3.1 教學(xué)內(nèi)容分析
本專題是學(xué)生在掌握“必修2”實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的基本原理和方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的優(yōu)化、對(duì)測(cè)量方法的改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理的比較，使學(xué)生對(duì)機(jī)械能守恒定律及條件有更深刻的認(rèn)識(shí)。本節(jié)課的重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)思路（方案）的設(shè)計(jì)，即瞬時(shí)速度的測(cè)定及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理。在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究前，教師可用問(wèn)題討論的方式為學(xué)生搭建“腳手架”，解決實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)該注意的一些問(wèn)題。教學(xué)中要突出學(xué)生的主體地位，放手讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感受探究的過(guò)程。
2.3.2 教學(xué)目標(biāo)定位
1）理解實(shí)驗(yàn)原理和方法，明確實(shí)驗(yàn)中需要直接測(cè)量的物理量；
2）了解常用測(cè)量?jī)x器的構(gòu)造、測(cè)量原理和使用方法，并能正確測(cè)量有關(guān)物理量；
3）能正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
4）能定性分析實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因，并提出減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。
2.3.3 教學(xué)實(shí)施過(guò)程
⒈課前準(zhǔn)備
1）開(kāi)放力學(xué)實(shí)驗(yàn)室；
2）準(zhǔn)備好完成力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)器材（多套）：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、天平、氣墊導(dǎo)軌、光電門與計(jì)時(shí)器、滑塊、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、導(dǎo)線若干、小球、牛頓管、數(shù)碼相機(jī)等。
⒉教學(xué)過(guò)程
師：同學(xué)們，今天我們來(lái)共同復(fù)習(xí)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”。
師（問(wèn)題1）：請(qǐng)同學(xué)們回憶：
1）機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及表達(dá)式；
2）機(jī)械能守恒定律成立的條件。
生1：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。這叫做機(jī)械能守恒定律。
即：
Ek1+ Ep1= Ek2+ Ep2
或Ek=-Ep。
生2：只有重力或彈簧彈力做功。（如除重力、彈力外，還受其他力，其他力不做功或者做功的代數(shù)和為零。）
師：從機(jī)械能守恒定律的兩種表達(dá)式看，第二種方式可省略零勢(shì)能面的選取，減少測(cè)量的總量，更加簡(jiǎn)捷。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，就要看物體（系統(tǒng)）重力勢(shì)能的減少量和相應(yīng)過(guò)程物體（系統(tǒng)）動(dòng)能的增加量是否相等。若兩者相等，說(shuō)明機(jī)械能守恒，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。這就是實(shí)驗(yàn)的基本原理。
師（問(wèn)題2）：根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，請(qǐng)同學(xué)們思考，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量哪些物理量？
生3：測(cè)量物體的質(zhì)量（m）、物體在豎直方向下落的高度（h）、物體初、末瞬時(shí)速度的大小（v1、v2）。
師（問(wèn)題3）：生3回答得很準(zhǔn)確。那么，請(qǐng)同學(xué)們思考測(cè)量這些物理量需要用到哪些實(shí)驗(yàn)器材？
生4：質(zhì)量（m）――天平；
高度（h）――刻度尺；
速度的大小（v）――打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶、光電門與計(jì)時(shí)器。
師：生4回答的很具體，為我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指明了方向。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，首先要設(shè)計(jì)出滿足機(jī)械能守恒定律條件的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，其次要利用中學(xué)階段使用過(guò)的實(shí)驗(yàn)器材，并且要考慮操作簡(jiǎn)易方便等因素。
師（問(wèn)題4）：請(qǐng)同學(xué)們回憶，我們?cè)诟咭粚W(xué)習(xí)時(shí)是如何驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的？
生5：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄重物自由下落過(guò)程來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
如圖1所示，安裝實(shí)驗(yàn)裝置，將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶使重物靜止靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方，先接通電源后釋放紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落。
探究方案二：用帶定滑輪的長(zhǎng)木板、小車和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
如圖3所示，連接實(shí)驗(yàn)裝置，用天平測(cè)出小車及重物的質(zhì)量分別為M，m，將帶滑輪的長(zhǎng)木板水平放置，將小車放在長(zhǎng)木板上并靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，穿上紙帶，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作，再平衡摩擦力。然后掛上重物B，使細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行，接通電源，釋放小車，取點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，vA、vB為點(diǎn)跡清晰的紙帶上A、B兩點(diǎn)的瞬時(shí)速度，Δh為A、B兩點(diǎn)間的距離。則系統(tǒng)機(jī)械能守恒成立的表達(dá)式是：
探究方案四：用電磁繼電器和光電門驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律
如圖5所示，連接實(shí)驗(yàn)裝置，電磁繼電器（小鐵球）、光電門和紙杯在同一豎直線上。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，由靜止釋放小鐵球，用光電計(jì)時(shí)器記錄小鐵球在兩個(gè)光電門間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1、t2，并用刻度尺（圖上未畫出）測(cè)量出兩個(gè)光電門之間的高度h，用天平測(cè)出小鐵球的質(zhì)量m，游標(biāo)卡尺測(cè)出小鐵球直徑D；已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹樘骄糠桨肝澹河脦Фɑ喌墓饣泵?、小車和光電門驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
如圖6所示，連接實(shí)驗(yàn)裝置，水平桌面上固定一傾斜的光滑斜面；斜面上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測(cè)量遮光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的擋光時(shí)間t。用d表示A點(diǎn)到斜面低端C點(diǎn)的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，s表示A、B兩點(diǎn)的距離，將遮光片通過(guò)光電門的平均速度看作滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。用g表示重力加速度。則系統(tǒng)機(jī)械能守恒成立的表達(dá)式是：
其中，方案二中利用驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，雖然平衡了摩擦力，但因摩擦及空氣阻力造成的影響仍較顯著，實(shí)驗(yàn)誤差較大。因此，可將方案二中帶定滑輪的長(zhǎng)木板換成氣墊導(dǎo)軌來(lái)減小摩擦的影響。
方案三、四、五利用光電門、計(jì)時(shí)器測(cè)速度（物體通過(guò)光電門的平均速度看作物體通過(guò)該點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，即v），其中，方案三利用氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，可以大大減小滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力的影響，具有可操作性。方案四與方案一對(duì)比可知，方案四中沒(méi)有紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦，用光電計(jì)時(shí)器也比打點(diǎn)計(jì)時(shí)器更有利于提高精確度。方案五中光滑斜面實(shí)際上很難找到，可以將光滑的斜面換成傾斜的氣墊導(dǎo)軌。
師：各學(xué)習(xí)小組提供的實(shí)際方案很有創(chuàng)意，我很嫉妒?，F(xiàn)在我也給同學(xué)們提供一個(gè)方案，供同學(xué)們參考。既然實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要減小阻力的影響，可否利用牛頓管和頻閃照相進(jìn)行驗(yàn)證，讓金屬片和羽毛在真空中自由下落？請(qǐng)同學(xué)們思考。
生：同學(xué)們鼓掌，積極思考，參與討論，課堂氣氛活躍。
師：引導(dǎo)各學(xué)習(xí)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
生：各學(xué)習(xí)小組利用探究方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。
教師引導(dǎo)學(xué)生綜合各學(xué)習(xí)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：如果忽略空氣阻力及測(cè)量誤差等次要因素的影響，即只有重力做功時(shí)，物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，其機(jī)械能的總量不變，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。
課后，各學(xué)習(xí)小組將實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、器材、步驟、數(shù)據(jù)記錄和處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等進(jìn)行整理，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并在小組間進(jìn)行評(píng)估交流，彼此取長(zhǎng)補(bǔ)短。
3 反思與總結(jié)
在教學(xué)實(shí)踐中筆者發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生都能積極地參與到小組合作學(xué)習(xí)與討論中，學(xué)習(xí)的積極性高，目標(biāo)達(dá)成的效果比較理想。但也有不足之處：
1）個(gè)別小組的學(xué)生會(huì)游離于所討論“錨”之外，有的組員不服從小組長(zhǎng)的管理。課前教師需要加強(qiáng)各學(xué)習(xí)小組的建設(shè)力度；
2）由于受實(shí)驗(yàn)條件的限制，有些實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)室不能提供，需要教師動(dòng)手自制實(shí)驗(yàn)器材；
3）在教學(xué)中，拋“錨”是關(guān)鍵，“錨”拋得好，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性就高，學(xué)習(xí)效果就好。這就要求教師要不斷學(xué)習(xí)，加強(qiáng)理論修養(yǎng)，提高駕馭課堂教學(xué)的能力。
總之，拋錨式教學(xué)在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課教學(xué)中的實(shí)踐還需不斷的探索完善，但它在發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、合作探究能力、分析解決問(wèn)題能力等方面的優(yōu)勢(shì)是不言而喻的。
同時(shí)，拋錨式教學(xué)的價(jià)值取向和教學(xué)特點(diǎn)與我國(guó)中學(xué)物理教學(xué)的新課程理念相一致。
因此，拋錨式教學(xué)在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課的運(yùn)用，對(duì)于突破傳統(tǒng)的教學(xué)思想，提高課堂教學(xué)的實(shí)效性，促進(jìn)物理課堂教學(xué)模式的變革，都具有積極的啟示和借鑒作用。
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[3]汪明.物理課堂中“拋錨式”教學(xué)模式的實(shí)踐[J].物理教學(xué)探討，2008，26（21）：8.
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；手機(jī)APP；教學(xué)環(huán)節(jié)；教學(xué)效率
物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，也是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在理工科各專業(yè)甚至部分文科中開(kāi)設(shè)，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)、基本方法和基本技能以至科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本素質(zhì)、能力的任務(wù)［1］．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程人數(shù)多，上課學(xué)生專業(yè)背景不同，其物理理論基礎(chǔ)及動(dòng)手能力參差不齊．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中的每個(gè)學(xué)生需要完成多個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)要經(jīng)過(guò)課前預(yù)習(xí)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、考核等教學(xué)環(huán)節(jié)．一般大學(xué)從事大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教師很少，因此，1位教師在1個(gè)學(xué)期內(nèi)需要從事數(shù)個(gè)班級(jí)的教學(xué)工作，同一教師每堂課上需要同時(shí)指導(dǎo)幾十個(gè)學(xué)生的數(shù)個(gè)實(shí)驗(yàn)操作，課后則需要批閱大量的實(shí)驗(yàn)報(bào)告．在實(shí)際教學(xué)中會(huì)碰到一些問(wèn)題，比如如何提高預(yù)習(xí)效果，教師如何在幾十個(gè)學(xué)生同時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)及改正學(xué)生的操作錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)如何有效地同時(shí)檢查幾十個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，批閱大量報(bào)告時(shí)如何快速有效地判斷每個(gè)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理是否正確．不斷發(fā)展的信息技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，比如大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用［2－3］，以國(guó)家儀器公司LabVIEW圖形化編程語(yǔ)言為代表開(kāi)發(fā)的虛擬儀器的應(yīng)用［4－5］，基于Wifi的物理實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)［6］，智能手機(jī)在實(shí)驗(yàn)室宣傳、管理等方面的應(yīng)用［7－9］等．受學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中利用手機(jī)學(xué)習(xí)預(yù)習(xí)課件的啟發(fā)，考慮智能手機(jī)便攜性好且在大學(xué)生中已經(jīng)普及的優(yōu)勢(shì)，筆者提出采用手機(jī)APP系統(tǒng)解決上述由于學(xué)生多而教師少引起的一系列實(shí)際教學(xué)問(wèn)題，本文詳述實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP系統(tǒng)的具體的硬件、軟件結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)功能，并以“簡(jiǎn)諧振動(dòng)的研究”實(shí)驗(yàn)為例描述其主要應(yīng)用．
1手機(jī)APP系統(tǒng)硬件、軟件結(jié)構(gòu)及功能結(jié)構(gòu)
以學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的智能手機(jī)移動(dòng)設(shè)備為重點(diǎn)，手機(jī)APP系統(tǒng)的整個(gè)硬件的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示．物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心包括手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、便攜式電腦（Laptop）等在內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備可通過(guò)分布在各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的無(wú)線接入點(diǎn)集線器接入中心交換機(jī)，進(jìn)而訪問(wèn)中心服務(wù)器．而中心各實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)、工作站可接入中間集線器或直接接入中心交換機(jī)訪問(wèn)服務(wù)器．在校內(nèi)教師和學(xué)生的移動(dòng)或固定設(shè)備可通過(guò)校園網(wǎng)訪問(wèn)中心服務(wù)器，在校外則通過(guò)Internet進(jìn)入校園網(wǎng)來(lái)訪問(wèn)實(shí)驗(yàn)中心服務(wù)器．手機(jī)APP系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示，前端主要軟件為學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的手機(jī)APP客戶端，還有用于教師評(píng)估學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況和批閱報(bào)告的計(jì)算機(jī)PC客戶端應(yīng)用及在手機(jī)和PC上的基于瀏覽器的應(yīng)用．后端有數(shù)據(jù)庫(kù)、Web服務(wù)器、業(yè)務(wù)規(guī)則服務(wù)器及其他應(yīng)用服務(wù)器，為前端客戶程序提供結(jié)構(gòu)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存取，網(wǎng)頁(yè)產(chǎn)生及瀏覽，業(yè)務(wù)規(guī)則檢查及其他應(yīng)用服務(wù)．手機(jī)APP系統(tǒng)的主要功能如圖3所示．系統(tǒng)用戶角色有學(xué)生和教師2種類型，學(xué)生主要利用手機(jī)應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．應(yīng)用系統(tǒng)將綜合實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器的各種規(guī)則現(xiàn)場(chǎng)判斷學(xué)生數(shù)據(jù)，如有錯(cuò)誤將實(shí)時(shí)提醒學(xué)生并提供和數(shù)據(jù)錯(cuò)誤相關(guān)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)意見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的錯(cuò)誤情況將保存在后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)可以在手機(jī)或PC客戶端得到實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)表．其他功能還可以包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、預(yù)習(xí)檢查測(cè)評(píng)及儀器操作指導(dǎo)等．教師利用手機(jī)APP系統(tǒng)可以了解實(shí)驗(yàn)的總體情況，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)的學(xué)生．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的大部分核查工作將由手機(jī)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自動(dòng)完成，解決了實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)教師短時(shí)間內(nèi)同時(shí)檢查很多學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)甚至出現(xiàn)學(xué)生排隊(duì)的現(xiàn)象．實(shí)驗(yàn)后，教師可以通過(guò)手機(jī)或PC客戶端訪問(wèn)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)自動(dòng)處理好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用于評(píng)判學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)，批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告．
2手機(jī)APP系統(tǒng)案例：簡(jiǎn)諧振動(dòng)的研究
簡(jiǎn)諧振動(dòng)的研究實(shí)驗(yàn)［10］在氣墊導(dǎo)軌上研究諧振子模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和動(dòng)力學(xué)規(guī)律，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖4所示．運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為規(guī)定振子系統(tǒng)初振幅x0一定的情況下，在1／4周期內(nèi)利用固定在滑塊上擋光片和2個(gè)光電門測(cè)量從平衡位置運(yùn)動(dòng)到不同位移x的時(shí)間t，從而驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)方程：x＝x0sin（ωt），需要測(cè)量的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1．實(shí)驗(yàn)后處理數(shù)據(jù)過(guò)程為先對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)到位移xi時(shí)間的多次測(cè)量tij求平均得到ti，然后計(jì)算sin（ωti），在1／4周期內(nèi)作x－sin（ωt）圖，用直線圖解法或線性回歸法求斜率，如線性相關(guān)系數(shù)接近1，斜率和設(shè)置的振幅x0相符合，則驗(yàn)證了位移方程．在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)前學(xué)生按照類似表1的格式在報(bào)告紙?jiān)O(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)記錄表格，實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)并填入表中，實(shí)驗(yàn)完成后教師檢查數(shù)據(jù)．該實(shí)驗(yàn)不少學(xué)生常犯2個(gè)錯(cuò)誤：一是光電門1沒(méi)有調(diào)整到正確位置讓滑塊通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，出現(xiàn)計(jì)時(shí)錯(cuò)誤；二是2個(gè)光電門由于碰撞等原因1個(gè)光電門工作不正常導(dǎo)致計(jì)時(shí)錯(cuò)誤．不少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正錯(cuò)誤，教師則由于需要指導(dǎo)分布在不同實(shí)驗(yàn)室做多個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)十個(gè)學(xué)生，如學(xué)生不主動(dòng)提問(wèn)，往往也沒(méi)機(jī)會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并給與指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束教師檢查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，很多數(shù)據(jù)需要重新測(cè)量，甚至需要重做實(shí)驗(yàn)，浪費(fèi)了學(xué)生和教師的大量時(shí)間，經(jīng)常導(dǎo)致拖堂，影響教學(xué)進(jìn)度．手機(jī)APP系統(tǒng)可以解決上述問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)時(shí)每個(gè)學(xué)生用學(xué)號(hào)和密碼登陸手機(jī)APP系統(tǒng)，手機(jī)APP客戶端給出類似表1的數(shù)據(jù)表格，學(xué)生將測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接填入到手機(jī)APP中．手機(jī)APP系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)將學(xué)生測(cè)量數(shù)據(jù)和理論或參考值比較，并進(jìn)行其他規(guī)則如有效數(shù)字等的檢查，如有錯(cuò)誤將立即反饋給學(xué)生，提供給學(xué)生改正建議信息，還可以根據(jù)學(xué)生出錯(cuò)情況進(jìn)一步提供微課形式的內(nèi)容指導(dǎo)，學(xué)生如果還無(wú)法解決問(wèn)題則請(qǐng)教師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，這樣就能保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤并給予個(gè)性化的指導(dǎo)，提高了教學(xué)效率．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)手機(jī)APP系統(tǒng)也能緩解實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)教師短時(shí)間內(nèi)同時(shí)檢查很多學(xué)生數(shù)據(jù)并逐個(gè)指導(dǎo)學(xué)生的難題．由于手機(jī)APP能實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)的大部分的錯(cuò)誤，教師在實(shí)驗(yàn)時(shí)也給予了個(gè)性化指導(dǎo)，大大減輕了教師最后檢查數(shù)據(jù)的壓力．而且，和人工檢查數(shù)據(jù)相比，手機(jī)APP系統(tǒng)檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力更強(qiáng)、效率更高．以表1的學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，不同學(xué)生的簡(jiǎn)諧振子系統(tǒng)的m，k1，k2，x0，x1，…，x7等都可以不同，導(dǎo)致每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)t各不相同，人工短時(shí)間內(nèi)判斷各個(gè)同學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤存在困難，手機(jī)APP系統(tǒng)則很容易判斷每個(gè)學(xué)生的個(gè)性化數(shù)據(jù)．如果對(duì)同一組學(xué)生的十幾套儀器個(gè)性化數(shù)據(jù)，還可以避免學(xué)生互相抄襲數(shù)據(jù)，更便于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)．手機(jī)APP系統(tǒng)也能幫助教師了解及評(píng)判學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，提高教師批閱學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的效率．實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、正確數(shù)據(jù)及其他相關(guān)實(shí)驗(yàn)情況都將通過(guò)手機(jī)APP系統(tǒng)存入服務(wù)器的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)．教師可以通過(guò)手機(jī)APP客戶端或計(jì)算機(jī)客戶端訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)，了解判斷學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平及總體實(shí)驗(yàn)情況，一定程度上解決了由于學(xué)生數(shù)量多，教師難以現(xiàn)場(chǎng)評(píng)判學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)的困難．教師也可以查詢計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)判斷學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性，減輕了批閱報(bào)告時(shí)教師審核學(xué)生數(shù)據(jù)處理部分的工作量．在“簡(jiǎn)諧振動(dòng)的研究”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生測(cè)量的m，k1，k2，x0，t1，…，t7的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、改正情況、正確數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)進(jìn)展時(shí)間等都將存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)；計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算多次測(cè)量的平均值t，計(jì)算sin（ωt），最小二乘法擬合直線x＝x0sin（ωt），給出斜率、截距、相關(guān)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差等擬合結(jié)果．教師通過(guò)客戶端查看存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以了解每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況；通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理結(jié)果和學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，可以快速判斷學(xué)生實(shí)驗(yàn)處理數(shù)據(jù)是否存在錯(cuò)誤，提高了批閱報(bào)告的效率和準(zhǔn)確性．手機(jī)APP系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)采用WeX5作為開(kāi)發(fā)工具，WeX5開(kāi)發(fā)的手機(jī)應(yīng)用移植性好，也可以調(diào)用本地的硬件資源，用戶體驗(yàn)優(yōu)良．圖5為手機(jī)APP系統(tǒng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)的登錄界面．圖6為“簡(jiǎn)諧振動(dòng)研究”實(shí)驗(yàn)時(shí)，手機(jī)APP系統(tǒng)學(xué)生客戶端的記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)界面。
3結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞： 中學(xué)物理教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 實(shí)驗(yàn)技能
一、物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用
在物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使他們更加熱愛(ài)物理學(xué)習(xí)，還可以培養(yǎng)學(xué)生自身的觀察能力和學(xué)習(xí)能力，在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
（一）提供材料，促進(jìn)學(xué)習(xí)。
在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，要想獲得物理概念，掌握物理原理，首先應(yīng)該掌握一定的感性認(rèn)識(shí)，一般情況下，我們?cè)谏钪袝?huì)接觸許多感性認(rèn)識(shí)，從生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴中發(fā)現(xiàn)物理原理。學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)時(shí)，假使教師一味地進(jìn)行講解，沒(méi)有進(jìn)行演示和實(shí)驗(yàn)，那么學(xué)生會(huì)很難掌握所學(xué)內(nèi)容及概念，教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生獲得更加清晰的理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。例如，學(xué)到大氣壓強(qiáng)時(shí)，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)感受大氣壓強(qiáng)的存在，使學(xué)生生動(dòng)形象地掌握知識(shí)。通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以具備豐富的感性認(rèn)識(shí)，有效幫助學(xué)生理解理論概念，找出實(shí)驗(yàn)中的結(jié)論，真正掌握所學(xué)物理內(nèi)容。
（二）培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)欲望。
在物理教學(xué)中，教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示需要講解的內(nèi)容，把理論與實(shí)際相結(jié)合，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，引導(dǎo)他們對(duì)自然科學(xué)產(chǎn)生興趣。在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過(guò)程中，興趣是很重要的一個(gè)方面，只有產(chǎn)生興趣才可以使學(xué)生更加認(rèn)真地研究，物理實(shí)驗(yàn)是比較生動(dòng)的，中學(xué)生有很強(qiáng)的好奇心，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以開(kāi)發(fā)他們的學(xué)習(xí)潛能，使他們對(duì)于物理更加重視。受好奇心的驅(qū)使，學(xué)生學(xué)習(xí)會(huì)更加積極主動(dòng)，從而更深刻地了解所學(xué)知識(shí)。例如，在研究自由落體的過(guò)程之前，許多學(xué)生，甚至教師都以為鐵球和羽毛同時(shí)從空中落下時(shí)，肯定是鐵球先落地。但是通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以了解，二者是同時(shí)落地的，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于學(xué)生的吸引力是巨大的，學(xué)生在掌握新知識(shí)的同時(shí)，對(duì)這門課程產(chǎn)生濃厚興趣，增強(qiáng)學(xué)好物理的信心。
（三）培養(yǎng)素質(zhì)，發(fā)展創(chuàng)新能力。
在教學(xué)中，可以通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力及自主解決問(wèn)題的能力，通過(guò)自主處理問(wèn)題，可以幫助學(xué)生學(xué)會(huì)自主分析和思維。通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生掌握良好的實(shí)驗(yàn)方法，掌握自己動(dòng)手的能力。只有搞好實(shí)驗(yàn)教學(xué)才可以使學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)造，才有利于學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)研究工作者應(yīng)該具有的素質(zhì)和態(tài)度。
二、物理教師要切實(shí)重視實(shí)驗(yàn)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量
物理演示實(shí)驗(yàn)具有形象真實(shí)、生動(dòng)有趣的特點(diǎn)，能在學(xué)生形成物理概念、得出物理規(guī)律前營(yíng)造出活生生的物理情景，使學(xué)生感受深刻。心理學(xué)研究表明：人的動(dòng)作記憶效率比語(yǔ)言文字記憶效率要高好幾倍。“百聞不如一見(jiàn)，百看不如一做”說(shuō)的就是這個(gè)道理。經(jīng)驗(yàn)告訴我們：一個(gè)成績(jī)優(yōu)秀的物理尖子對(duì)物理現(xiàn)象和物理過(guò)程具有很強(qiáng)的“悟性”，這種“悟性”源于對(duì)日常生活豐富的感性認(rèn)識(shí)。對(duì)物理學(xué)習(xí)有障礙的人，其最大的障礙不在于智力因素，而在于缺少對(duì)日常生活的用心觀察，頭腦中缺乏感性經(jīng)驗(yàn)，而這些感性經(jīng)驗(yàn)恰恰是物理思維的基礎(chǔ)。因此，物理教師的首要任務(wù)就是：盡一切可能，在課堂上為學(xué)生展現(xiàn)出豐富多彩的物理現(xiàn)象和活生生的物理情景。教師不僅要用好課程標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展規(guī)定的演示實(shí)驗(yàn)，甚至教材上的一段話、一幅插圖、一道習(xí)題也可以將它搬上“講臺(tái)”，進(jìn)行演示。演示的形式不能僅僅是“教師演，學(xué)生看”，還可以是“教師導(dǎo)，學(xué)生演”，即邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)。
三、物理教師要重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)的方法
（一）培養(yǎng)學(xué)生使用基本儀器的技能。
掌握基本儀器的使用，是做好物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)?；緝x器主要有：刻度尺、量筒、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、秒表、天平、溫度計(jì)、測(cè)力計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、安培表、伏特表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、萬(wàn)用表歐姆擋等。物理大綱要求“學(xué)會(huì)正確使用儀器進(jìn)行觀察、測(cè)量和讀數(shù)”。要讓學(xué)生了解這些儀器的構(gòu)造、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和使用規(guī)則，達(dá)到熟練、正確地讀數(shù)，在介紹這些基本儀器使用方法時(shí)，應(yīng)抓住各種基本測(cè)量?jī)x器的共性加以指導(dǎo)。
（二）培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)必須掌握的技能。
1.培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的一般原理、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作的技能。首先要求學(xué)生明確各個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、原理或理論根據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理、要求對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括用什么物理定律、公式，電學(xué)實(shí)驗(yàn)用什么電路圖，等等。還要搞清哪些是已知量、被測(cè)量，然后選擇所需的儀器和實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)而設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)步驟，畫好記錄表格等。其次，培養(yǎng)學(xué)生正確調(diào)整和安裝儀器，正確連接電路的技能。正確的實(shí)驗(yàn)，首先是安裝、調(diào)整好儀器或正確連接電路。如力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的支架滑輪的安裝、牽引線的走向、斜面的架設(shè)等，有時(shí)要對(duì)一些儀器做機(jī)械調(diào)整或電氣調(diào)整，電氣調(diào)整如：使用氣墊導(dǎo)軌前必須先調(diào)水平位置；在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，依照電路圖連接線路，連線時(shí)，應(yīng)將電路分為主回路和支路，從電源一端開(kāi)始沿主回路按順序進(jìn)行，其次為支路；主回路中必須有開(kāi)關(guān)（先斷開(kāi)）；導(dǎo)線最好選用幾種顏色，主、支回路分別用一種顏色。往接線柱上接導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)按順時(shí)針?lè)较驅(qū)?dǎo)線纏上。電路連接后，必須復(fù)查，確認(rèn)正確后方能通電。這種技能的培養(yǎng)，從開(kāi)始學(xué)習(xí)物理就應(yīng)先有示范，讓學(xué)生模仿學(xué)習(xí)，然后逐步提高到由老師講述方法及注意事項(xiàng)，最后由學(xué)生獨(dú)立安裝、調(diào)整。
2.培養(yǎng)學(xué)生正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行運(yùn)算和分析，以得出正確結(jié)論的能力。這是實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。要培養(yǎng)學(xué)生這方面的技能，要求學(xué)生集中精力，按實(shí)驗(yàn)步驟有條不紊地操作和讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，有的實(shí)驗(yàn)則要求測(cè)量或操作時(shí)動(dòng)作迅速，要把握時(shí)機(jī)，如：溫度測(cè)量、電學(xué)測(cè)量。要按實(shí)驗(yàn)先后順序?qū)⑿枰獪y(cè)定的各量測(cè)出，并記錄下來(lái)。讀取數(shù)據(jù)和記錄必須注意：①讀數(shù)要及時(shí)，并立即記錄；②要記錄完整數(shù)據(jù)，按有效數(shù)字的方式記錄；③數(shù)據(jù)的單位要正確。一般要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)前列出表格，表格設(shè)計(jì)要求：能記錄直接測(cè)出的各物理量，能記錄各次測(cè)出的量，能填寫計(jì)算出來(lái)的中間數(shù)據(jù)和最后數(shù)據(jù)等內(nèi)容。
3.要使學(xué)生了解誤差概念，并學(xué)會(huì)初步的誤差計(jì)算和分析。實(shí)驗(yàn)后，要指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)誤差的原因，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的誤差主要有系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于儀器本身的缺陷，實(shí)驗(yàn)原理、裝置不完善引起的，如：螺旋測(cè)微器零點(diǎn)不準(zhǔn)；風(fēng)的吹動(dòng)使天平產(chǎn)生誤差；電表指針不對(duì)準(zhǔn)零刻度，等等。減少系統(tǒng)誤差的方法是校準(zhǔn)儀器，或是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法，可改變儀器的位置或儀器的布置，撤換某件儀器，改變所選取的某個(gè)參數(shù)，改變實(shí)驗(yàn)方法，更換實(shí)驗(yàn)操作人員，等等。例如將物體放在天平左、右盤上，分別稱衡，可以發(fā)現(xiàn)天平不等臂引入的誤差。又如精密測(cè)量同一單擺在不同擺角的周期值，可以發(fā)現(xiàn)周期與擺角有關(guān)。偶然誤差是在實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下，對(duì)某一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，由于各種偶然因素產(chǎn)生的誤差。減少偶然誤差的辦法是多次重復(fù)測(cè)量取算術(shù)平均值，以其平均值為最終結(jié)果。測(cè)量次數(shù)取多少，要根據(jù)偶然誤差對(duì)被測(cè)量影響的大小確定。如：測(cè)量值的有效數(shù)值較小時(shí)或測(cè)量值變動(dòng)較大時(shí)等，應(yīng)當(dāng)多測(cè)量幾次。
4.會(huì)寫一般的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)原始記錄和實(shí)驗(yàn)時(shí)的體會(huì)，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容主要有：實(shí)驗(yàn)名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及誤差分析等。這是一個(gè)很重要的技能，對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫法、格式要嚴(yán)格要求，書寫時(shí)，要求層次清楚，語(yǔ)言流暢，文字精練、正確，圖文并茂。要總結(jié)出實(shí)驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)失敗的原因，讓學(xué)生將來(lái)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)能寫出自己的實(shí)踐成果，并讓別人看懂。在批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)要注意碰撞出學(xué)生思維的火花，如對(duì)某個(gè)問(wèn)題的獨(dú)特看法，對(duì)某項(xiàng)操作的有益建議，對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見(jiàn)，等等，給予鼓勵(lì)，并及時(shí)與之討論，讓師生都有所收獲。這樣做，既延伸實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，使之與理論課的教學(xué)有更深層次的交匯與滲透，又是提高學(xué)生動(dòng)手技能的有效渠道。
5.養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。包括愛(ài)護(hù)儀器，遵守安全操作規(guī)則和尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的習(xí)慣等。如：做電學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)將儀器調(diào)到安全狀態(tài)再切斷電源，然后拆除連接線，整理好儀器和導(dǎo)線。要經(jīng)常性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的教育，以免損壞儀器或引發(fā)生實(shí)驗(yàn)事故等。
總之，要大面積提高物理教學(xué)質(zhì)量，全面提高學(xué)生素質(zhì)，真正實(shí)現(xiàn)由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變，就必須在物理教學(xué)中加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的力度。
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關(guān)鍵詞：物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程改革；課程銜接；方式與內(nèi)容
中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002－0845(2012)04－0057－02
一、困境：理論上重視不夠
物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課對(duì)于培養(yǎng)師范生的實(shí)驗(yàn)技能具有十分重要的作用。然而，許多高師院校經(jīng)常將教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課置于教學(xué)法（或教學(xué)論）課程之內(nèi)，加之教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課不像普通物理實(shí)驗(yàn)?zāi)菢佑小吧疃取保蚨鴽](méi)有受到應(yīng)有的重視，經(jīng)常被忽視甚至被邊緣化。筆者通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)對(duì)1990到2010年的研究成果進(jìn)行了檢索，結(jié)果顯示，以“物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)”為主題，僅檢索列20條文獻(xiàn)，以“物理教法實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到7條文獻(xiàn)，以“物理教學(xué)論實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到1條文獻(xiàn)，以”中學(xué)物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到14條文獻(xiàn)，以“物理教材教法實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到1條文獻(xiàn)。而且，發(fā)表的期刊層次都不是很高。對(duì)于這樣一個(gè)重要的傳統(tǒng)課程，研究成果少得令人瞠目結(jié)舌！
義務(wù)教育階段以及高中階段的《課程標(biāo)準(zhǔn)》都對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约芭囵B(yǎng)目標(biāo)提出了明確的要求。然而，我們的師范生畢業(yè)后能否順利完成課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的育人目標(biāo)還是個(gè)未知數(shù)。筆者雖沒(méi)有針對(duì)上述問(wèn)題開(kāi)展過(guò)系統(tǒng)的調(diào)查，但從目前教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程的地位和研究情況來(lái)看，準(zhǔn)教師們是很難順利達(dá)到新課改的要求的。如果我們不對(duì)此進(jìn)行改革，教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程可能連生存的空間都沒(méi)有了。
二、加強(qiáng)銜接：方式與內(nèi)容
1實(shí)驗(yàn)理念的銜接
實(shí)驗(yàn)理念是“向?qū)А?。高師物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)的理念應(yīng)與中學(xué)階段的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)相一致。隨著時(shí)代的發(fā)展，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)和理念都已經(jīng)發(fā)生了改變。早在1950年，教育部在《物理精簡(jiǎn)綱要》中就提出要“重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，把實(shí)驗(yàn)安插在講授中間，便于學(xué)習(xí)和理解”［1］。1956年頒布的《中學(xué)物理教學(xué)大綱》中又明確規(guī)定，“實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)生掌握物理知識(shí)的重要方式，而且是使學(xué)生掌握量具儀器和工具的使用方法的實(shí)際手段”［1］。如今，新課程改革對(duì)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)提出了新要求，如在高中物理實(shí)驗(yàn)專題的開(kāi)設(shè)目的中提到，“使學(xué)生較為深入地學(xué)習(xí)與物理實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論、方法和技能；進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣；增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度；使學(xué)生養(yǎng)成交流與合作的良好習(xí)慣；提高學(xué)生的實(shí)踐能力”［2］。時(shí)代的變遷為中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)注入了新的內(nèi)涵，根據(jù)傳統(tǒng)的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)來(lái)規(guī)范現(xiàn)時(shí)的教學(xué)法實(shí)驗(yàn)將是毫無(wú)意義的，更無(wú)法適應(yīng)中學(xué)物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)際需要。為此，物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)必須加強(qiáng)與中學(xué)的銜接，讓師范生明確物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程的目標(biāo)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
我們?cè)陂_(kāi)展物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，應(yīng)緊密圍繞中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)新課程的目標(biāo)和理念，提高指導(dǎo)教師和學(xué)生對(duì)物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)的理論認(rèn)識(shí)，為課程定位奠定基礎(chǔ)。
2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的銜接
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是“抓手”。任何改革都要針對(duì)具體的內(nèi)容，否則便會(huì)顯得很空洞。物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)在題目和內(nèi)容的選擇上應(yīng)與中學(xué)實(shí)驗(yàn)課程有一致的部分，也要有不同之處。只有加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程的聯(lián)系，才能有效促進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的銜接。
根據(jù)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置情況，我們及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做出了調(diào)整。首先，刪除了陳舊的以及在普通物理實(shí)驗(yàn)中做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，包括電影機(jī)的放映技術(shù)、氣墊導(dǎo)軌、基本測(cè)量等。其次，適當(dāng)增加了與新課程實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的內(nèi)容，包括光敏電阻、熱敏電阻、邏輯電路、光電效應(yīng)、萬(wàn)用表使用、傳感器使用等。同時(shí)，還部分修改了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，例如由于萘有一定的毒性，我們將晶體的熔解和凝固實(shí)驗(yàn)改成海波和焊錫的熔解與凝固；改變了牛頓第三定律在傳統(tǒng)上使用彈簧測(cè)力計(jì)的做法，用力傳感器來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步熟悉了中學(xué)課程中涉及到的傳感器內(nèi)容。
通過(guò)改革課程內(nèi)容，大大加強(qiáng)了物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系，很多學(xué)生都感覺(jué)到教學(xué)法實(shí)驗(yàn)對(duì)中學(xué)物理教學(xué)具有直接的指導(dǎo)作用。
3教學(xué)方式的銜接
教學(xué)方式是“途徑”。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式指教師講解原理、擬訂方案、演示操作，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)收集、填寫表格，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告［3］。但它的教條化、統(tǒng)一化和靜態(tài)化卻扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新精神［3］。很難想象一個(gè)只會(huì)模仿實(shí)驗(yàn)的師范生將來(lái)能在工作崗位上成為優(yōu)秀的教師。為此，應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，讓學(xué)生在過(guò)程中獲得知識(shí)和能力。
首先，應(yīng)改變傳統(tǒng)的教師講解、演示的方式。教師在課前只對(duì)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，讓學(xué)生通過(guò)自學(xué)和研討完成實(shí)驗(yàn)操作。在此過(guò)程中，學(xué)生之間相互探討，遇到典型問(wèn)題在小組內(nèi)共同解決，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。
其次，改變傳統(tǒng)的”教師講、學(xué)生聽(tīng)，教師示范、學(xué)生模仿“的教學(xué)方式。讓學(xué)生體驗(yàn)教師角色，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的演示和講解。上述體驗(yàn)應(yīng)確保每個(gè)學(xué)生每學(xué)期至少輪一次，如果第一輪不合格還要進(jìn)行第二輪，直到達(dá)到要求為止，其他學(xué)生和教師在此過(guò)程中擔(dān)當(dāng)“學(xué)生”和“評(píng)委”，協(xié)助體驗(yàn)教師角色的學(xué)生完成任務(wù)。
再次，增加實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)探究是中學(xué)新課程改革的重要內(nèi)容，師范生的實(shí)驗(yàn)探究能力是將來(lái)指導(dǎo)中學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)，只有在職前培訓(xùn)過(guò)程中得到了良好的訓(xùn)練，才能順利適應(yīng)中學(xué)階段對(duì)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的要求。為此，在物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)中，除了常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容之外，我們還增加了兩周在探究實(shí)驗(yàn)室利用傳感器開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)活動(dòng)。
4學(xué)生制作能力的銜接
自制教具是“作品”。自制教具有著解決實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足、補(bǔ)充部分物理儀器缺乏以及加深對(duì)物理概念和規(guī)律的理解等功能。它同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和主動(dòng)性、使學(xué)生掌握科學(xué)方法的重要過(guò)程和手段?！白灾平叹叩哪康牟⒉恢皇菫榱耸″X，還可以培養(yǎng)教師和學(xué)生動(dòng)手和動(dòng)腦的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造精神”［4］。另外，自制教具也是中學(xué)物理教師必須具備的一項(xiàng)重要的基本技能，是中學(xué)物理教師的基本功之一。
我們?cè)谡n程改革過(guò)程中十分重視教具制作能力的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣進(jìn)行教具的制作。
首先，強(qiáng)調(diào)自制教具是考核的一部分，在每學(xué)期的課程中有兩周是自制教具時(shí)間，在學(xué)期末每個(gè)學(xué)生都要上交“作品”，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行打分。
其次，結(jié)合中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展集中自制教具活動(dòng)。學(xué)生自制的教具最后都要貼上姓名和學(xué)號(hào)，作為他們自己的“作品”，這樣做讓學(xué)生很有成就感，有的作品已經(jīng)成為后續(xù)各屆學(xué)生參考的“樣板”。
5評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的銜接
評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是“準(zhǔn)繩”。除了要制定學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)制定相應(yīng)的“技術(shù)”標(biāo)準(zhǔn)。如自制教具的評(píng)價(jià)參考標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1）［5］、講解演示實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)參考標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表2）等，為學(xué)生判定自己的成績(jī)、改進(jìn)自己的不足提供了依據(jù)。
6實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ你暯?/p>
實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ恰昂诵摹?。良好的?shí)驗(yàn)?zāi)芰κ菢?gòu)成科學(xué)素養(yǎng)的基本要素。物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵疙樌_(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)所應(yīng)具備的個(gè)性心理特征，是學(xué)生各種基本能力在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的綜合體現(xiàn)［6］。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Π▽?shí)驗(yàn)觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)分析能力、實(shí)驗(yàn)探究能力等。提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ墙虒W(xué)法實(shí)驗(yàn)課程改革的核心，因而上述改革都應(yīng)圍繞能力培養(yǎng)展開(kāi)。高師學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?huì)遷移到日后的工作過(guò)程中去，即使職前課程沒(méi)有涉及到相關(guān)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也能較好地完成中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣呤俏锢斫虒W(xué)法實(shí)驗(yàn)課程與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程銜接的保障。
實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)除了上述手段外，還應(yīng)結(jié)合我國(guó)中學(xué)目前的現(xiàn)有情況，開(kāi)展多種形式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如微型物理實(shí)驗(yàn)、非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)［7］等。這些形式的實(shí)驗(yàn)是對(duì)常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)的一種補(bǔ)充，對(duì)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰哂蟹浅Ｖ匾淖饔谩?/p>
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