物理实验课程资源开发的策略与途径
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【摘 要】在新一轮课程改革下，对课程资源提出了新的挑战，而物理实验教学课程资源又是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程目标的重要途径，更是物理课程改革的重要资源。在课程改革背景下，提出物理实验教学课程资源开发的策略与途径，努力开发和有效利用实验教学课程资源。
【关键词】实验教学;课程资源;实验室;改革创新
新一轮的课程改革，中学课程从过去的“教学大纲”转向现在的“课程标准”，它对课程目标、课程基本理念、科学内容、课程实施和课程评价等，都提出了全新的理念，没有课程资源的广泛支持，再美好的课程改革设想也成为一句空话。
中学物理课程标准中的很多教学内容要求通过科学探究活动来学习，而科学探究活动的实施离不开必要的科学仪器，因此物理实验教学课程资源是物理课程资源中最重要的条件性资源，是落实中学物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径。这也对物理实验教学课程资源的开发和利用提出了新的要求，如何因地制宜地开发和利用物理实验教学课程资源，已成为课程改革实施当务之急的重要问题。
一、重视开放性实验室、探究性实验室以及网络实验室的建设
1. 充分利用现有仪器设备，建立开放性实验室
在新课程的教材中介绍了许多小实验，这就需要学生课后自己动手去探索、去总结;学生对教师的演示实验感兴趣想做一下;或者他们自己制定了研究的课题，需要我们帮忙解决器材问题，这些都需要开放实验室给学生提供必要的场所和帮助。我们实验室在每天的下午的18：15―19：00对学生开放。我们在了解学生实验的原理、方法后，为其提供实验的器材，并在适当时给予必要的辅导。例如：高一学生要进行课题研究“蚂蚁爬行的平均速度”，由于蚂蚁在爬行过程中时快时慢，爬行线路也很复杂，看似毫无规律，可通过测定平均速度来粗略描述它爬行的快慢。学生们做这个实验兴趣很高，他们捉来了好几只蚂蚁，我根据他们的需要提供了秒表、尺、铁架台、酒精灯、金属杆。做实验时，一开始蚂蚁不按直线四处乱爬，我和学生们一起设法用两把直尺为蚂蚁设了一条走道，规定了它们的行进路线，比较方便的测出了蚂蚁爬行的s和t。在做到“热锅上的蚂蚁”实验时，要在一端加热的金属杆上，研究蚂蚁逃生的平均速度，起先我为学生提供了一根可拆卸螺丝刀上的金属杆，实验时发现由于这根金属杆的横截面太小，蚂蚁上去就会摔下来，后来我建议学生改用钢皮尺，实验取得了预想的效果。学生在实验过程中获取知识，提高自己，创新能力在不断的实践活动中得到提高。
2. 充分利用闲置报废仪器，建立探究性实验室
我们学校由于建校历史长，有大量报废仪器（有些因使用年限到而报废）和一些因课程改革而闲置的仪器，而这些淘汰下来的仪器，弃之可惜，用之无处，又占用仪器室。这些仪器存在一个突出的特点是使用功能已经变化尽可以“开膛剖肚”，展示其内部结构，给学生以感性上的认识，我们用挑选部分仪器建立探究性实验室。例如：将报废的显微镜剖开，了解其光学结构;将七十年代的电子管示波器拆开，观察示波器的内部结构，了解其工作原理;让学生拆卸报废的各类电表、表头，更清楚的了解电表及表头的工作原理等。学生对整个过程充满新鲜感，单调的物理实验变得具有趣味性，学生的实践动手能力和创新思维能力得到明显提高。
3. 充分利用现代化技术，建立网络实验室
我们在传统物理实验室的基础上，利用先进的计算机技术、网络通信技术、多媒体技术等相关的信息加工处理和传播技术，将现实物理实验室中的各种实验资源进行处理，建立网络实验室。物理网络实验室是集网上实验管理、实验室教务管理、实验室仪器设备管理、实验室资料管理、实验室开放管理为一体的实验室管理系统。网络实验室具有以下特点：
（1）网络实验室改变了传统实验室繁杂的管理方法，引进了现代化的管理手段，使实验室达到了自动化运行，信息化管理和无纸化办公的目的，对实验室提高工作效率，降低运行成本起到了至关重要的作用。
（2）网络实验室建立物理实验课件库、安装仿真物理实验室，与现代远程物理实验网站www.elab.sdu.edu.cn，物理园www.hk-phy.org等链接，使实验教学内容得到了扩充，以前无法涉及的实验领域也能涉及，给实验教学本身以更大的自由度。
（3）网络实验室上发布实验指导材料，如实验录像、挂图、文字材料等，使学生在做实验之前就对实验设备和内容有深刻的了解，从而提高实验教学效果和减少不必要的仪器设备损失;发布仪器设备的信息、实现网上实验预约，使学生了解实验室现有仪器设备，学生可以方便的提交探究实验方案，给予学生更大的学习空间，激发他们的想象力、创造力，同时也为教师的实验教学带来方便。
二、进行物理实验的改进与创新
物理实验的改进与创新，既包括从新的视角对原有的实验进行思考，找出缺陷或不足，给予矫正，也包括根据一定的实验目的，通过探究来确定实验仪器、装置和操作方案等。物理实验的改进与创新一般有下面几种情况：
1. 实验方式的改进与创新
观察和实验是研究物理、学好物理的基本方法。据美国心理学家布鲁纳的发现法理论：教学过程应是在教师的启发、引导下，让学生亲自去发现问题，探索问题，培养学生发现的习惯和能力。探索性实验可以极大地提高学生学习兴趣，通过实验也可使学生掌握研究物理规律的方法，从小培养科学的思维习惯、思想方法。因此，在教学中如果有些演示实验所需器材简单，可将某些演示实验或验证性实验有意识改为学生随堂的探索性实验。
例如：笔者在讲授“玻意耳定律”一节内容时将演示实验和学生实验“合二为一”。上课前笔者布置了一个探究性的问题：在常温常压下，气体的压强与体积有何关系？要求学生根据这两节内容设计实验。上课时将学生分成二人一组进行探索研究，教师穿梭在学生中引导、点拨，最后由学生将实验结果汇总分析。很快学生就得出ρ1V1=ρ2V2。全过程中学生思维活跃，精力集中，创造了一种近距离的物理意境。学生学得懂，记得清，印象深刻。效果比以前用两节课教学更好。这样既节约了时间，又再现了科学的探索过程;同时提高了学生的学习积极性，培养了了学生的观察能力和实验操作能力;使学生的创新思维和创新能力都得到了发展，也可适应近几年来高考中新增的设计性实验。 2. 装置和实验方案的改进与创新
教学中为了帮助学生理解某些物理原理，尽管教材中没有规定做实验，也可以设计一些操作方法简单易行的实验，对有些难于理解的物理概念或基础理论，除了教材中规定的实验外，还可以设计一些新实验。如果所涉及的物理知识比较抽象，思维能力的要求较高，及对日常生活中一些物理现象的解释，可设计、开发一些有创意的实验。通过实验使学生感受到如何抓住重点，因陋就简地设计实验，学习设计实验的一些基本方法。
例如：完全失重是一个较难理解的物理概念，许多学生对于这一特殊情景发生的物理现象[如：做抛体运动的物体（包括水层间的压力为零）]，总感到疑虑。为了解决这个问题可以做下面的实验：
将易拉罐装满水，在侧面打一个小孔，水自然会从孔中流出来（图1）。再让易拉罐自由下落，就会惊奇地发现，处于在下落过程中水不再从孔中射出（图2）。现在，再在罐的底部开一个小孔，再让易拉罐自由下落，水还会流出吗？实验结果水仍然不会从孔中射出（图3）。然后再把底部有孔的易拉罐竖直上抛或斜向上抛，水还会流出吗？常规的思维是水必然会从孔中直射下来。但实验结果水仍然不会从孔中流出来（图4）。做了上述实验后，学生对完全失重有了真切的感受，也有助于学生解决今后牵涉到的失重的习题。
3. 实验手段的改进与创新
要想获得好的实验效果，多样化的实验手段是必不可少的。对某些物理实验条件不易控制，或存在某种干扰而无法演示;实验效果不佳;实验时有危险;实验所需时间太长;实验时动态变化太快无法看清实验过程，只能看到最后的结果，而结果也很难反映原理，用传统的教学手段也很难表现“动”和“变”的结果。这时可先做实验或利用数码相机预先拍摄后与多媒体结合来演示相关的实验或模拟实验（模拟过程要尽可能接近于物理真实），并将实验过程进行重放、定格、缩放、慢镜头，让学生观察物理过程的全部。还可以对某些研究对象太大（如天体运动）或太小（如分子热运动）;微观展示如a粒子散射、晶体结构等;运动的绝对性和相对性原理、物质的内部结构、电子绕核旋转、核反应、微小形变、布朗运动、电源内部电子和离子的移动、电动势的方向、电容器充放电的过程、两球碰撞时无压缩、后恢复过程中两球速度、加速度的变化等都可以通过多媒体技术进行情景创设、实验过程的模拟、物理进程的速度调节、微小过程的放大、实验现象的动态分析。利用以计算机为基础的多媒体技术将其制成教学软件，在课堂上放映，也能取得很好的效果。
三、推进实验教学与科技活动、综合实践活动的整合
我校积极参加广州市中学生物理综合实践活动，2004年参加《广州市中学生水火箭比赛》，我校获广州市三等奖;2005年参加《“纸火箭“设计研究比赛》，以一个1.25升的塑料汽水瓶内的空气为动力（发射前瓶内为一个大气压，不能预先增压），发射一支纸制的火箭，通过科学探究，研究影响纸火箭的发射距离的因素，通过理论或实验研究，尝试改进设计，力求使火箭的飞行距离最远。我校纸火箭在逆风情况下飞行了98米的好成绩，获广州市一等奖。
纸火箭样式参考：
当然，物理实验教学课程资源的开发策略绝不仅限于上述几个方面。作为一项崭新的实践活动，我们必须不断学习、交流、实践，创造性地开发多种实验资源渠道。
■参考文献
[1]赵力红.高中物理探究性趣味实验[M].杭州：浙江大学出版社，2004.
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