“三新”改革下高中物理实验资源开发路径探索——以“安培力”教学为例.pdf

“三新”改革下高中物理实验资源开发路径探索 以“安培力”教学为例秦然(山东师范大学附属中学山东 济南 )苏文斌(山东大学物理学院山东 济南 )(收稿日期:)摘要:在新课程、新高考、新教材(简称“三新”)改革背景下,物理教师如何适应新高考、用好新教材,如何多渠道开发整合实验资源是需要解决的关键问题在新教材使用的教学实践中,探索研究了在物理教学中进行实验资源开发的种有效路径与策略,并以“安培力”一课为例,具体呈现课堂教学各个环节的实验设计方案及对应的开发路径与策略关键词:“三新”改革;物理实验资源;开发路径目前,我国所有省份均已进入高中新课程改革,新课程、新教材、新高考已同步实施 普通高中物理课程标准强调指出:在课程的实施过程中,要加强实验室建设,促进学生实验能力发展,学校应充分利用已有的实验器材,努力开发适合本校情况的实验课程资源,尽可能让学生自己多动手做实验,提升学生的物理学科核心素养因此,高中物理教师要重视物理实验在课堂教学中的重要性,在实践中积极探索“三新”改革下更有效的实验资源开发路径与策略,提升教师的实验开发能力和学生的科学思维素养基于新教材进行物理教学实验资源开发的种有效路径 对各版本新教材中不同实验栏目的素材整合优化是实验资源开发的首选方式新教材的编写依据是新课标,但版本不同特色不同,所选素材也不同当前各省使用的物理新教材有:人教版、鲁科版、沪科教版、粤教版、教科版、沪科技版,如图所示图各版本新教材教师在进行实验资源开发时,除了利用本地区使用的教材版本外,还要参考其他版本教材,在国家中小学智慧教育平台上就有各版本教材的电子版,如图所示,是国家中小学智慧教育平台的电子版教材下载网页,教师可在线上使用或者下载后使用新教材中设置了多种实验栏目,比如鲁科版教材设置有“学生必做实验”“实验探究”“迷你实验室”“D I S实验室”等栏目;粤教版教材设置有“观察与思考”“实验与探究”“实践与拓展”等栏目这些栏目提供了更多的探究方法和实验方案,教师应深 年第期物理通报物理实验教学教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会大中物理教育衔接工作委员会教学研究课题“选高考模式下物理教学策略研究与实践”,课题编号:WX ;教育部基础学科拔尖学生培养计划 研究课题“物理学科拔尖学生学术研究能力培养的探索研究”,课题编号:;山东大学教学研究项目“电磁学课程教学模式改革和课程思政建设研究”,课题编号:Y 作者简介:秦然(),男,硕士,高级教师,主要从事中学物理教学和研究通讯作者:苏文斌(),男,博士,副教授,主要从事实验教学和压电材料研究入研究新教材,重视对新教材的实验内容进行创新和开发图国家中小学智慧教育平台网页 自制或改进生活化小实验仍是新教材实验开发的重要手段个性化、生活化、趣味化的小实验对学生更具吸引力,“瓶瓶罐罐当仪器、拼拼凑凑做实验”的好传统不能丢,新课改形势下教师更要提升自己开发、创新改造生活化小实验的能力建构主义认为:学习是情境化的,而情境则是与某一事件相关联的情景、背景或环境,情景化学习更有助于培养学生从生活中来到物理中去的兴趣和探究意识因此,教师要借助新教材,利用身边生活化的器材,开发设计更具吸引力的个性化小实验,增强学生学习的体验感和好奇心,提高学生的参与度,充分体现以学生发展为中心的课堂教学理念 仿真实验和D I S实验是新教材实验开发的两个重要辅助手段新教材更加重视仿真实验与D I S实验的应用,与传统实验实现优势互补仿真实验室是基于信息技术的辅助教学软件,其中“NO BOOK仿真物理实验室”是较为常见的一款软件,该软件可以根据提供的实验器材进行任意组合,创建新的实验仿真实验可以在课堂中使用,也可以通过网络推送给学生,学生在家里利用手机或在电脑端就可完成实验操作,解决了在家进行传统实验而实验器材不方便获取的问题D I S数字化实验逐渐成为各学校不可或缺的实验装备,也越来越被更多的教师所接受远大朗威开发的D I S实验是目前各学校使用较多的一款仪器,教师可以先通过其微官网提供的系列实验视频,快速查找出适合于本节教学的实验,再动手准备实验器材,大大提高D I S实验开发设计效率 将新教材课后习题进行实验化改造是实验资源开发的有效手段新课改形势下,课外作业不应是课堂知识的重复和追加,而是学生观察物理现象、探究物理规律和内化所学知识的又一次机会,是学生的知识向深度和广度的发展教师可创新课前预习与课后作业的呈现方式,适当增加实践性、操作性作业新教材中有些课后习题或特色实验栏目的内容完全可以改造成观察或动手实践性作业,比如“沪科技版”教材的“自主活动”栏目,“鲁科版”教材的“迷你实验室”等栏目,都可作为教师创新作业布置直接利用的资源,教师还可将课后习题与仿真实验室内容相结合,设计出更具吸引力的课外实践性作业将课后习题实验化改造能进一步拓展实验教学,激发学生的思考和探究意识,提高学生的科学素养种实验资源开发路径的实践应用 以新教材“安培力”教学为例根据上述实验资源的种开发路径与策略,下面以新教材选择性必修第二册第一章“安培力”的教学实践为例,具体呈现课堂教学的各环节实验设计案例及对应的开发路径与策略应用 课前预习环节的实验设计【实验方案】教师在上一节课结束时给学生布置两个新课预习作业:()上网查询有关电磁炮的原理 结 构 及 其 应 用 的 相 关 知 识()教 师 利 用NO BOOK仿真实验软件平台上的布置作业功能,给学生网上推送“影响通电导线的受力因素”仿真实验操作(图)图NO BOOK虚拟实验实验开发路径及思路:本环节的实验开发,利用了仿真实验室可自主设计实验、改变实验参数、观察实验现象的优势,改变了以往单纯看课本预习新课的枯燥做法同时利用互联网查询电磁炮的相关知识,意在锻炼和培养学生的自主学习能力、资料调研能力和科学探究能力,培养学生的科学思维 年第期物理通报物理实验教学 新课引入环节的创新改进实验设计【实验方案】教师表演近景魔术小实验 会跳舞的灯丝,所需器材:白炽灯(W和 W各一只),圆片形强磁铁和条形磁铁各一个(图)教师先将强磁铁隐藏在中指与无名指之间,手掌(强磁铁)靠近发光的灯泡,学生观察到灯丝跳舞(晃动)现象,再找一名学生也伸手靠近灯泡,观察现象(灯丝不晃动)然后教师揭秘实验,学生讨论为什么再用条形磁铁分别靠近正常发光的 W和 W的灯泡,观察现象(W的灯丝晃动更剧烈),学生再一次进行讨论和分析图新课引入实验器材实验开发路径及思路:本环节将生活化小实验再改进,其创新点:一是以魔术的形式演示小实验,让学生参与实验,调动了课堂气氛二是采用对比方法:通电和不通电灯泡、不同功率的两个灯泡(电流大小不同),这两组实验现象对比引发讨论,起到设疑激趣的目的 探究安培力方向和大小的实验设计【实验方案】第一步,利用如图装置观察安培力方向图观察安培力方向师:金属棒向右摆动,分析金属棒受到向哪个方向的力?生:向右师:该力是否一定为水平向右(实际方向可能斜向右上或右下)?第二步,利用如图装置进行学生分组实验,该装置解决了第一步中安培力方向不能准确确定的弊端,并且利用弹簧测力计可求出安培力的大小,更适于分组实验来探究安培力大小和方向的影响因素图分组实验装置第三步,利用D I S实验装置(图)探究安培力大小与磁场和电流方向夹角的关系,通过控制变量,改变夹角,进行数据采集,再拟合得出安培力大小与夹角的函数关系图像(图)图D I S实验装置图安培力大小与关系图像实验开发路径及思路:该环节的设计首先对各版本教材实验素材优化整合,其中第一步是采纳人教版实验方案,意在用简单形象的演示实验,直接观察感受安培力方向第二步采用了教科版的实验方案,其优点是可准确确定安培力的方向和大小,适合学生分组实验第三步利用D I S实验突破本节的教学难点,深度探究安培力大小影响因素三步走的实验设计方案,充分发挥了新教材多版本多素材的优势,实现了对各版本新教材的融合、创新使用 课后习题实验化 课后作业实践化设计方案【实验方案】课后作业一:要求学生按如图完成自制简易电动机,并思考要使电动机正常工作,应将左右轴上下的绝缘漆都刮掉,还是只刮掉下侧的 年第期物理通报物理实验教学绝缘漆?作业二:推送仿真实验 磁电式电流表工作原理(图),要求学生在网上操作并观察现象,了解安培力在生产生活中的应用图自制电动机图 磁电式电流表实验开发路径及思路:作业一是鲁科版教材课后习题改造的物理实践题,作业二是沪科技版教材课后习题与仿真实验相结合的实验操作题将课后习题改造成课后实践任务,利用仿真实验室布置动手操作性作业,更切合物理习题情境化、物理知识实践化的新课改方向结束语新课标、新高考给高中物理教学指明了方向,新教材给物理教师搭建了创新教学设计与创新实验设计的新平台,现代化网络和信息技术又给教师进行实验设计提供了新方法、新手段通过新课改下的教学实践证明,灵活运用基于新教材的种实验开发路径与整合策略,可有效提升教师进行实验创新开发的效率,做到实验方案最优化,促进学生深度学习,提升学生的物理学科核心素养物理教师应深刻领会新课改精神,主动适应“三新”改革,在实践中不断探索实验资源的开发路径与方法,更好地发挥实验教学的育人功能参 考 文 献中华人民共和国教育部普通高中物理课程标准(年版 年修订)S北京:人民教育出版社,王兴凤,罗光华,代伟自制教具有新意混合实验促思考 安培力教学设计J物理通报,():中华人民共和国教育部考试中心中国髙考评价体系说明M北京:人民教育出版社,柴宏良例谈指向物理核心素养的课堂实验教学主张J物理教学,():王太军指向核心素养的生活化创新物理实验研究J物理教师,():E x p l o r a t i o no nt h eD e v e l o p m e n tP a t ho fH i g hS c h o o lP h y s i c a lE x p e r i m e n tR e s o u r c e su n d e r t h e“T h r e eN e w”R e f o r m s T a k i n g“Am p e r eF o r c e”T e a c h i n ga sa nE x a m p l eQ I NR a n(H i g hS c h o o lA t t a c h e dt oS h a n d o n gN o r m a lU n i v e r s i t y,J i n a n,S h a n d o n g )S U W e n b i n(S c h o o l o fP h y s i c s,S h a n d o n gU n i v e r s i t y,J i n a n,S h a n d o n g )A b s t r a c t:W h i l et h er e f o r m o fn e wc u r r i c u l u m,n e wc o l l e g ee n t r a n c ee x a m i n a t i o na n dn e wt e x t b o o k s(t h e“t h r e en e w”f o r s h o r t)h a s c o m e,h o wp h y s i c s t e a c h e r s a d a p t t o t h en e wc o l l e g e e n t r a n c e e x a m i n a t i o n,h o wt om a k eg o o du s eo ft h en e wt e a c h i n g m a t e r i a l s,a n dh o wt od e v e l o pa n di n t e g r a t er e s o u r c e sw i t h mu l t i p l ec h a n n e l si nt e a c h i n go fp h y s i c se x p e r i m e n t s,w h i c hi