大科学装置在高中物理教学中的应用研究

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大科学装置不仅在科研领域具有至关重要的作用,同时也可以为教育教学提供很好的资源。将大科学装置融入高中物理教学,挖掘教学资源,丰富课堂内容,既可以拓宽大科学装置的应用领域,又能让中学生通过真实科技工程学习物理,提升学习兴趣,培养物理核心素养。文章首先以美国费米实验室(Fermilab)、美国国家航空航天局(NASA)、激光干涉引力波天文台(LIGO)、欧洲同步辐射光源(ESRF)、日本原子能研究开发机构(JEAE)为例研究国外大科学装置的高中物理教学资源特点,从科研网站、会考题、高考题、竞赛题四个方面研究我国大科学装置的高中物理教学资源特点,发现国内、外大科学装置在教学上受众群体不同、应用形式不同、应用程度不同。为推进大科学装置在我国高中物理教学的发展,展开教师问卷调查,结果表示大多数教师对大科学装置融入教学持支持态度,认为此教学形式是有效的,但存在对大科学装置了解不够、教学资源匮乏、学生学习困难,教师自身能力不足等困难。接着立足我国国情,探讨大科学装置在高中物理教学中的教学原则、教学模式,并分别针对大科学装置真实情境、真实数据、科学原理三方面设计了新课《回旋加速器》《宇宙航行》,习题课《大科学装置专题》,物理社会实践活动课《核聚变》教学案例,力图发挥大科学装置的教育功能,体现科学教育的优势。之后以“大科学装置专题”为例进行初步教学实践,通过问卷调查对实践的效果进行了初步评测,发现学生物理成绩与他们对大科学装置的了解现状和态度有关。他们更倾向于以社会实践活动课的形式学习大科学装置的科学原理。学生认为以大科学装置为情境的教学形式是有效的,愿意深入了解大科学装置并向家人朋友介绍和分享其内容。他们还反映大科学装置习题与教材知识点联系紧密,但有一定难度。基于以上研究,文章最后提出提供资金支持、明确教师角色、建设专业团队、开发教学资源、加大宣传力度五条建议。
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