1 引言

在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中物理實(shí)驗(yàn)是無(wú)處不在，每個(gè)物理概念、規(guī)律的建立更是離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)；從物理教材呈現(xiàn)的內(nèi)容和物理的實(shí)際教學(xué)過(guò)程中都不難發(fā)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中起著舉足輕重的作用。因此，從優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)開(kāi)始去優(yōu)化中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)是理所當(dāng)然的事。物理實(shí)驗(yàn)是人們根據(jù)研究目的，運(yùn)用科學(xué)儀器設(shè)備，人為地控制、創(chuàng)造或純化某種自然過(guò)程，使之按預(yù)期的進(jìn)程發(fā)展，同時(shí)在減少干擾客觀(guān)狀態(tài)的前提下進(jìn)行觀(guān)測(cè)，以探究物理過(guò)程變化規(guī)律的一種科學(xué)活動(dòng)1。本章首先通過(guò)介紹物理學(xué)史上的部分經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，了解物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中蘊(yùn)含著的方法和技巧，提醒物理教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)也可以利用一些巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)去優(yōu)化物理教學(xué)設(shè)計(jì)；接著談國(guó)內(nèi)關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究現(xiàn)狀，指出優(yōu)化物理教學(xué)設(shè)計(jì)勢(shì)在必行；最后通過(guò)自己的親身經(jīng)歷與感悟，說(shuō)明開(kāi)展利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)優(yōu)化中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)這一研究?jī)?nèi)容的初衷。
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2 物理教學(xué)設(shè)計(jì)的一般步驟

2.1 物理教學(xué)設(shè)計(jì)的特征

教學(xué)設(shè)計(jì)是教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常用簡(jiǎn)稱(chēng)，關(guān)于教學(xué)設(shè)計(jì)的界定，由于受到教學(xué)設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐者背景的不同，往往會(huì)從不同的角度來(lái)理解和鑒定教學(xué)設(shè)計(jì)的概念，因此人們對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)的定義現(xiàn)在還尚未取得完全一致的認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)了多方面的陳述。如當(dāng)代著名教學(xué)設(shè)計(jì)理論家西爾斯、史密斯、拉甘和家賴(lài)格盧特、當(dāng)代教學(xué)設(shè)計(jì)大師加涅以及國(guó)內(nèi)一些學(xué)者，他們分別從不同的方面指出了教學(xué)設(shè)計(jì)的重要特征，重視教學(xué)設(shè)計(jì)所包括的范圍、特點(diǎn)以及性質(zhì)。總結(jié)他們的界定，不難看出教學(xué)設(shè)計(jì)的基本特征是：①它是以?xún)?yōu)化教學(xué)效果為宗旨的教學(xué)理論；②它是提供最優(yōu)教學(xué)方案的一種處方科學(xué)；③它強(qiáng)調(diào)運(yùn)用系統(tǒng)方法。④它的理論基礎(chǔ)主要是學(xué)習(xí)理論；⑤教學(xué)設(shè)計(jì)具有主動(dòng)性和確定性的特征7。

2.2 物理教學(xué)設(shè)計(jì)的意義

在開(kāi)展物理教學(xué)工作時(shí)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)有非常重要的意義：（1）有助于使得物理教學(xué)工作科學(xué)化�？v觀(guān)現(xiàn)在中學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀，雖然相較傳統(tǒng)的滿(mǎn)堂灌教學(xué)模式有所轉(zhuǎn)變，但仍有諸多不盡如人意的地方，如教學(xué)模式單一、教學(xué)內(nèi)容脫離科技發(fā)展、教學(xué)方式古板、仍存有應(yīng)試教育的思想等，導(dǎo)致以上現(xiàn)象的原因是教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，僅僅是根據(jù)個(gè)人習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)而進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，沒(méi)有與學(xué)生心理發(fā)展特點(diǎn)、現(xiàn)代教育學(xué)等理論相結(jié)合。這樣的課堂，與新課程標(biāo)準(zhǔn)要求的要全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力等不相符合。而進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，運(yùn)用教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)這個(gè)現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，成為連接教學(xué)理論和教學(xué)實(shí)踐的橋梁。它可以克服以上困難，將我們的教學(xué)活動(dòng)建立在系統(tǒng)方法的科學(xué)化基礎(chǔ)上，使得教學(xué)工作科學(xué)化。（2）有助于把握改革物理課堂教學(xué)的關(guān)鍵。課堂教學(xué)是由諸多要素構(gòu)成的系統(tǒng)（如：教師、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略、組織形式和學(xué)生等要素），因此需要用系統(tǒng)的方法和思想對(duì)其中的各個(gè)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(xué)設(shè)計(jì)時(shí)從“教什么”開(kāi)始，對(duì)學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容分析；再?gòu)摹霸趺唇獭比胧�，制定具體教學(xué)目標(biāo)、有效的教學(xué)策略，選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段具體直觀(guān)的表達(dá)教學(xué)過(guò)程各要素之間的關(guān)系，對(duì)教學(xué)效果做出評(píng)價(jià)，根據(jù)反饋信息又返回去調(diào)控教學(xué)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以利于新課標(biāo)的達(dá)成。

3 優(yōu)化中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)的一般途徑.........12

3.1 優(yōu)化中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)的先決條件 .....12
3.2 優(yōu)化中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)的一般途徑 .......13
4 利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐探索...........19
4.1 利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)優(yōu)化“法拉第電磁感應(yīng)定律”的教學(xué)設(shè)計(jì) ..........19
4.2 利用自制教具優(yōu)化“曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)設(shè)計(jì) ....................28
4.3 利用自制教具優(yōu)化“認(rèn)識(shí)浮力”的教學(xué)設(shè)計(jì) ....................34
5 結(jié)論與展望 ..........39

4 利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐探索

4.1 利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)優(yōu)化“法拉第電磁感應(yīng)定律”的教學(xué)設(shè)計(jì)

法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)的困難在于,如何更好地引導(dǎo)學(xué)生理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率成正比的關(guān)系，并得出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。教材中沒(méi)有涉及過(guò)多的實(shí)驗(yàn)去分析，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)于本節(jié)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)設(shè)計(jì)有很多。如：王樂(lè)福在物理教學(xué)這一期刊中發(fā)表的名為“法拉第電磁感應(yīng)定律”課堂教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一文中，采用的是利用運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)與電磁感應(yīng)結(jié)合進(jìn)行定量的實(shí)驗(yàn)探究，探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與變化時(shí)間、磁通量變化量間的比例關(guān)系。受此啟發(fā)，在直接測(cè)量磁通量變化的時(shí)間存在困難，因此采用了轉(zhuǎn)換的思想，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有直接測(cè)出磁通量變化的時(shí)間，而是通過(guò)測(cè)線(xiàn)圈下擺的高度間接的測(cè)磁通量變化的時(shí)間。另外的改進(jìn)之處是靈敏電流計(jì)在測(cè)量感應(yīng)電流的過(guò)程中擺動(dòng)較快無(wú)法準(zhǔn)確的讀數(shù)，改用 DIS 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)準(zhǔn)確記錄每個(gè)時(shí)刻線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大��；用手控制實(shí)驗(yàn)中線(xiàn)圈或磁鐵的運(yùn)動(dòng)比較麻煩，為了解放出我們的雙手，將線(xiàn)圈制成擺的形式，這樣線(xiàn)圈便可自由擺動(dòng)，無(wú)需用手操作。

4.2 利用自制教具優(yōu)化“曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)設(shè)計(jì)

由于學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的局限性，對(duì)于教材中砂輪演示，學(xué)生生活中并不常見(jiàn)，課堂演示又存在危險(xiǎn)，因此學(xué)生很難通過(guò)聯(lián)想砂輪猜測(cè)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的方向。再加上教材呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)探究，看似簡(jiǎn)單，，實(shí)際操作可行度較低。在探究物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在某一位置的速度方向的實(shí)驗(yàn)中，小球的速度控制不好會(huì)被窄縫卡��；印泥在白紙上印記不明顯；白紙隨時(shí)需要更換不方便。在探究曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件時(shí)，很難讓鋼珠起初做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。以上因素導(dǎo)致教師在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際教學(xué)中,嘗試教材提供的實(shí)驗(yàn)探究時(shí)心有余而力不足，結(jié)果使得學(xué)生對(duì)本節(jié)知識(shí)一知半解，不利于后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)�？紤]到學(xué)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(huà)板記錄帶有磁性的磁珠軌跡，以方便的探究曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的方向；在磁性面板上加入學(xué)生生活中玩過(guò)的憤怒的小鳥(niǎo)游戲，讓學(xué)生在玩中探究曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件，便可制作出一個(gè)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)探究?jī)x，用此創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教具進(jìn)行演示現(xiàn)象明顯、趣味性強(qiáng)、與生活聯(lián)系緊密，很能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望又突破了教學(xué)難點(diǎn)。
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5 結(jié)論與展望

從物理學(xué)科本身的特點(diǎn)出發(fā)，緊緊抓住物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科這樣一個(gè)特點(diǎn)，立足于利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，并將其融入課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，以達(dá)到優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)的目的。從所做的研究工作以及實(shí)踐結(jié)果來(lái)看，確實(shí)達(dá)到了預(yù)期的效果。本文結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論和自身實(shí)踐經(jīng)歷，提出了從教材內(nèi)容分析上、根據(jù)學(xué)生情況、利用當(dāng)?shù)匚幕厣齻�(gè)方面對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，并將其用于課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，以達(dá)到優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)的目的。結(jié)合相關(guān)理論和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，筆者對(duì)中學(xué)物理教材中涉及到的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了大膽的創(chuàng)新和試驗(yàn)，并將其用于實(shí)際的教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，接受實(shí)踐的考驗(yàn)。確實(shí)，利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)優(yōu)化中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)取得了一定的實(shí)際教學(xué)效果。在提升了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和幫助學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解上做出了一點(diǎn)嘗試，也為提升學(xué)生科學(xué)探究的意識(shí)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(shí)驗(yàn)教具在實(shí)踐中獲得了一些肯定。如：法拉第電磁感應(yīng)定律驗(yàn)證儀的設(shè)計(jì)獲得了全國(guó)第六屆大學(xué)生與研究生自制教具與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)展評(píng)“一等獎(jiǎng)”，利用此創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)在全國(guó)第六屆大學(xué)生與研究生物理教學(xué)技能展評(píng)中獲得“一等獎(jiǎng)；曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)探究?jī)x的設(shè)計(jì)獲全國(guó)第七屆大學(xué)生與研究生自制教具與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)展評(píng)“一等獎(jiǎng)”，將此創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)融入教學(xué)設(shè)計(jì)在全國(guó)第七屆大學(xué)生與研究生物理教學(xué)技能展評(píng)中獲得“一等獎(jiǎng)。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：239529