1 引言

在物理學的發(fā)展過程中物理實驗是無處不在，每個物理概念、規(guī)律的建立更是離不開實驗；從物理教材呈現(xiàn)的內(nèi)容和物理的實際教學過程中都不難發(fā)現(xiàn)物理實驗在物理教學中起著舉足輕重的作用。因此，從優(yōu)化物理實驗設計開始去優(yōu)化中學物理教學設計是理所當然的事。物理實驗是人們根據(jù)研究目的，運用科學儀器設備，人為地控制、創(chuàng)造或純化某種自然過程，使之按預期的進程發(fā)展，同時在減少干擾客觀狀態(tài)的前提下進行觀測，以探究物理過程變化規(guī)律的一種科學活動1。本章首先通過介紹物理學史上的部分經(jīng)典實驗，了解物理實驗設計中蘊含著的方法和技巧，提醒物理教師在進行教學設計時也可以利用一些巧妙的實驗設計去優(yōu)化物理教學設計；接著談國內(nèi)關(guān)于物理實驗教學的研究現(xiàn)狀，指出優(yōu)化物理教學設計勢在必行；最后通過自己的親身經(jīng)歷與感悟，說明開展利用創(chuàng)新實驗優(yōu)化中學物理教學設計這一研究內(nèi)容的初衷。
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2 物理教學設計的一般步驟

2.1 物理教學設計的特征

教學設計是教學系統(tǒng)設計的常用簡稱，關(guān)于教學設計的界定，由于受到教學設計研究與實踐者背景的不同，往往會從不同的角度來理解和鑒定教學設計的概念，因此人們對教學設計的定義現(xiàn)在還尚未取得完全一致的認識，出現(xiàn)了多方面的陳述。如當代著名教學設計理論家西爾斯、史密斯、拉甘和家賴格盧特、當代教學設計大師加涅以及國內(nèi)一些學者，他們分別從不同的方面指出了教學設計的重要特征，重視教學設計所包括的范圍、特點以及性質(zhì)。總結(jié)他們的界定，不難看出教學設計的基本特征是：①它是以優(yōu)化教學效果為宗旨的教學理論；②它是提供最優(yōu)教學方案的一種處方科學；③它強調(diào)運用系統(tǒng)方法。④它的理論基礎主要是學習理論；⑤教學設計具有主動性和確定性的特征7。

2.2 物理教學設計的意義

在開展物理教學工作時進行教學設計有非常重要的意義：（1）有助于使得物理教學工作科學化�？v觀現(xiàn)在中學物理教學現(xiàn)狀，雖然相較傳統(tǒng)的滿堂灌教學模式有所轉(zhuǎn)變，但仍有諸多不盡如人意的地方，如教學模式單一、教學內(nèi)容脫離科技發(fā)展、教學方式古板、仍存有應試教育的思想等，導致以上現(xiàn)象的原因是教師在進行教學設計的過程中，僅僅是根據(jù)個人習慣和經(jīng)驗而進行教學設計，沒有與學生心理發(fā)展特點、現(xiàn)代教育學等理論相結(jié)合。這樣的課堂，與新課程標準要求的要全面提升學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手實踐能力等不相符合。而進行教學設計，運用教學系統(tǒng)設計這個現(xiàn)代教學技術(shù)，成為連接教學理論和教學實踐的橋梁。它可以克服以上困難，將我們的教學活動建立在系統(tǒng)方法的科學化基礎上，使得教學工作科學化。（2）有助于把握改革物理課堂教學的關(guān)鍵。課堂教學是由諸多要素構(gòu)成的系統(tǒng)（如：教師、教學內(nèi)容、教學目標、教學策略、組織形式和學生等要素），因此需要用系統(tǒng)的方法和思想對其中的各個要素及其相互關(guān)系作出分析、判斷和操作。這里系統(tǒng)的方法指在教學設計時從“教什么”開始，對學生、教學內(nèi)容分析；再從“怎么教”入手，制定具體教學目標、有效的教學策略，選擇恰當?shù)慕虒W手段具體直觀的表達教學過程各要素之間的關(guān)系，對教學效果做出評價，根據(jù)反饋信息又返回去調(diào)控教學設計的各個環(huán)節(jié)，以利于新課標的達成。

3 優(yōu)化中學物理教學設計的一般途徑.........12

3.1 優(yōu)化中學物理教學設計的先決條件 .....12
3.2 優(yōu)化中學物理教學設計的一般途徑 .......13
4 利用創(chuàng)新實驗優(yōu)化教學設計的實踐探索...........19
4.1 利用創(chuàng)新實驗優(yōu)化“法拉第電磁感應定律”的教學設計 ..........19
4.2 利用自制教具優(yōu)化“曲線運動”的教學設計 ....................28
4.3 利用自制教具優(yōu)化“認識浮力”的教學設計 ....................34
5 結(jié)論與展望 ..........39

4 利用創(chuàng)新實驗優(yōu)化教學設計的實踐探索

4.1 利用創(chuàng)新實驗優(yōu)化“法拉第電磁感應定律”的教學設計

法拉第電磁感應定律教學的困難在于,如何更好地引導學生理解感應電動勢與磁通量變化率成正比的關(guān)系，并得出定律的數(shù)學表達式。教材中沒有涉及過多的實驗去分析，查閱相關(guān)文獻，對于本節(jié)實驗的改進設計有很多。如：王樂福在物理教學這一期刊中發(fā)表的名為“法拉第電磁感應定律”課堂教學創(chuàng)新實驗設計一文中，采用的是利用運動學實驗與電磁感應結(jié)合進行定量的實驗探究，探究感應電動勢與變化時間、磁通量變化量間的比例關(guān)系。受此啟發(fā)，在直接測量磁通量變化的時間存在困難，因此采用了轉(zhuǎn)換的思想，在實驗過程中沒有直接測出磁通量變化的時間，而是通過測線圈下擺的高度間接的測磁通量變化的時間。另外的改進之處是靈敏電流計在測量感應電流的過程中擺動較快無法準確的讀數(shù)，改用 DIS 實驗系統(tǒng)準確記錄每個時刻線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的大��；用手控制實驗中線圈或磁鐵的運動比較麻煩，為了解放出我們的雙手，將線圈制成擺的形式，這樣線圈便可自由擺動，無需用手操作。

4.2 利用自制教具優(yōu)化“曲線運動”的教學設計

由于學生生活經(jīng)驗的局限性，對于教材中砂輪演示，學生生活中并不常見，課堂演示又存在危險，因此學生很難通過聯(lián)想砂輪猜測曲線運動速度的方向。再加上教材呈現(xiàn)的實驗探究，看似簡單，，實際操作可行度較低。在探究物體做曲線運動時在某一位置的速度方向的實驗中，小球的速度控制不好會被窄縫卡住；印泥在白紙上印記不明顯；白紙隨時需要更換不方便。在探究曲線運動的條件時，很難讓鋼珠起初做直線運動。以上因素導致教師在曲線運動的實際教學中,嘗試教材提供的實驗探究時心有余而力不足，結(jié)果使得學生對本節(jié)知識一知半解，不利于后續(xù)內(nèi)容的學習�？紤]到學生的這些基本情況及所處的環(huán)境，可以利用現(xiàn)在小朋友使用的磁性畫板記錄帶有磁性的磁珠軌跡，以方便的探究曲線運動速度的方向；在磁性面板上加入學生生活中玩過的憤怒的小鳥游戲，讓學生在玩中探究曲線運動的條件，便可制作出一個曲線運動探究儀，用此創(chuàng)新實驗教具進行演示現(xiàn)象明顯、趣味性強、與生活聯(lián)系緊密，很能激起學生的學習欲望又突破了教學難點。
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5 結(jié)論與展望

從物理學科本身的特點出發(fā)，緊緊抓住物理是一門以實驗為基礎的學科這樣一個特點，立足于利用創(chuàng)新實驗，并將其融入課堂教學設計，以達到優(yōu)化教學設計的目的。從所做的研究工作以及實踐結(jié)果來看，確實達到了預期的效果。本文結(jié)合教學設計的相關(guān)理論和自身實踐經(jīng)歷，提出了從教材內(nèi)容分析上、根據(jù)學生情況、利用當?shù)匚幕厣齻�方面對物理實驗進行改進和創(chuàng)新，并將其用于課堂教學設計，以達到優(yōu)化教學設計的目的。結(jié)合相關(guān)理論和查閱相關(guān)文獻，筆者對中學物理教材中涉及到的實驗進行了大膽的創(chuàng)新和試驗，并將其用于實際的教學設計過程中，接受實踐的考驗。確實，利用創(chuàng)新實驗優(yōu)化中學物理教學設計取得了一定的實際教學效果。在提升了學生學習物理的興趣和幫助學生對相關(guān)知識的理解上做出了一點嘗試，也為提升學生科學探究的意識和創(chuàng)新能力方面提供了一定的參考。其中的一些創(chuàng)新實驗教具在實踐中獲得了一些肯定。如：法拉第電磁感應定律驗證儀的設計獲得了全國第六屆大學生與研究生自制教具與設計實驗展評“一等獎”，利用此創(chuàng)新實驗進行的教學設計在全國第六屆大學生與研究生物理教學技能展評中獲得“一等獎；曲線運動探究儀的設計獲全國第七屆大學生與研究生自制教具與設計實驗展評“一等獎”，將此創(chuàng)新實驗融入教學設計在全國第七屆大學生與研究生物理教學技能展評中獲得“一等獎。

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參考文獻（略）

本文編號：239529