科学探究课程资源

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  课程资源是指在课程设计、课程实施和课程评价等整个课程教学过程中可以利用的一切人力:物力以及自然资源的总和。课程资源不仅仅是教科书、实验仪器等实体,还包括实验室、图书室、体育馆以及科技馆、博物馆等公共场所,也包括学科专家,教师,学生等人力资源。本文就物理实验资源的开发与利用谈一些自己的思考。
  
  一、什么是物理实验资源
  
  在丰富的物理课程资源中,物理实验资源是最重要的组成部分。因为物理学是一门以实验为基础的科学,实验是物理学最突出的特色。
  
  二、开发物理实验资源,要做到有的放矢
  
  首先要对已有的实验资源和有待开发的实验资源进行全面了解,做出科学规划。对实验资源的调查,就是对学校已有的、有待开发与利用的实验资源进行全面了解的过程。调查的目的是要了解“我们已有哪些实验资源”、“我们还缺少哪些实验资源”、“我们可以开发哪些实验资源”等。
  对实验资源的规划,是指在对实验资源调查的基础上,对校内外各种有待开发的实验资源有选择的纳入实验教学中,进一步促进资源的整合与共享。因此就物理课程的实验资源开发利用而言,我们可以从以下思路人手。
  
  1、实验室现有器材的创造性运用
  在物理教学中,教师应注重实验教学的作用,倡导新课程理念,积极开展探究活动,努力培养学生的科学品质。特别是在实验教学中,应加强演示实验、学生实验的力度,根据课程标准的要求,安排足够的实验。应最大限度的利用实验室现有的器材,充分挖掘其实验功能,做到一物多用。在此基础上,应动脑筋想办法,充分利用闲置器材开发新实验,做到废物利用。实验室既霈要有目的,有计划地添置新器材,更需要做个有心人,留心收藏那些利用实验原理制作的趣味玩具,收藏师生自制的教具和小制作,以充实实验器材,并在教学中加以利用。笔者所在学校的实验员就是一个有心人,她收藏了很多生活中的一些废旧物品。有时需要什么。总能从她那找到。
  “双椎体自动爬坡”实验是一个经典实验。学校也有现成的实验装置,这些都是用木头或金属经过精密加工做出来的,且轨道是固定的,不能调节。学生只能观察现象,而没有探究。其实只要准备一张稍大的厚白纸、剪刀、圆规、透明胶带、两根长约SOcm的光滑长木条、几本书就可以把该实验由教师演示变为学生探究实验。
  在白纸上画一半径为15cm的圆形,用剪刀将圆形纸片剪出并沿直径分成两半圆。将半圆纸片的两条半径粘在一起,便得到一个圆锥。将两个圆锥的底面粘在一起,就做成了一个双椎体。用两根木条搭一“V”形轨道,并将轨道开口的一端垫上一本厚约5cm的书。
  学生探究:(1)两木条之间夹角较小,约为10°,将双椎体水平横放在轨道中部,再将手松开。观察双椎体怎样运动?是不是从高处向低处滚动?
  (2)将夹角调大,重复上面实验。当夹角调节至30。,观察到双椎体从低处往高处运动。
  (3)保持夹角不变,改变所垫书的厚度,再次观察实验现象。还可以做不同的双椎体等等。
  通过这个实验,即可以培养学生科学探究能力又能培养学生的交流协作以及团队精神。
  
  2、向学生开放实验室
  目前许多学校的仪器管理都是采用封闭状态,只有在物理课上,实验器材才能从仪器柜里取出来,让学生看一看、摸一摸、用一用。而更多的时间是紧锁在仪器室里,这种做法是一种极大的课程资源浪费。因此要充分地开发和利用实验室的实验资源,就必需改变其封闭管理的状态。应向学生开放实验室,鼓励学生主动做课外实验,通过建立开放性实验室或者建立实验走廊等做法,让学生去熟悉、接触和选择各种仪器和设备,鼓励学生利用这些器材探究自己感兴趣的物理问题,设计各具特色的探究方案,允许学生随时使用其中的仪器在实验室进行实验,进行各种探究活动;确有必要的,还可以让学生把仪器借出实验室。
  
  3、生活中的实验资源
  物理实验资源不仅限于实验室的各种设备,学生身边的物品和器具也是重要的实验资源。利用日常器具做实验,不但具有简便,直观等优点,而且有利于学生动手,发展学生的实验技能,培养学生的创新意识。用日常器具做实验,学生能充分观察物理现象的发生、发展的全过程。从而反复品味其中的物理原理。学生利用自己制作的仪器设计实验,完成自己提出的课题,这样更有利于培养学生的创新精神和实践能力。
  在探究自由落体运动规律的教学中有一迷你实验,就是用直尺测验反应时间。这个实验可以在学完自由落体运动的规律后组织学生进行实验。实验完后我是这样做的:学生测验完后我提问一位学生的反应时间是多少,又问有没有更快的。这时很多学生都把自己的反应时间报给我。然后我拿出一张崭新的百元大钞,在同学们面前晃晃说:这不是假钞,谁要能捉住就归他。规则是将钱竖放,一位同学伸出拇指和食指对准钱的中部做出要抓钱的准备,当学生看到我放手时立即闭合食指和拇指,看能否抓住钱。学生们非常兴奋,胜券在握。可实际结果是钱从他手指间溜了。学生不相信,换一位学生,结果一样。这时学生满脸疑问,这时可以引导学生分析纸币的运动并分析它是什么样的运动?纸币是由静止释放的,很快学生就想到了是自由落体运动。那么它下降本身长度的一半距离需要时间。学生立即演算,发现这个时间小于自己的反应时间。这样他们对自由落体及规律理解更深了。课后很多同学还在亲自体验这个游戏。
  
  4、信息技术环境下的实验资源
  物理实验与信息技术相结合,是物理实验现代化的标志,也是物理实验教学发展的方向。信息技术在计算机实时测量、获取实验数据、处理实验数据、分析实验结果等方面具有独特的优势。我们应重视将信息技术应用到物理实验室,加快中学物理实验软件的开发和应用,为物理实验室资源的开发和利用走出一条新的途径。
  在学习《探究磁场对电流的作用》中,就可以利用数字实验室中的传感器测出安培力与电流的关系。在《探究平抛运动的规律》中也可以利用数字传感器或利用多媒体课件。笔者在上课时利用了一个飞机投弹的FLASH,该课件还能将炸弹的运动轨迹描述出来。非常形象有趣,加深了学生对平抛的特点印象。多媒体课程资源有利于创设形象生动的物理情景,克服用实验仪器做实验的局限性,更加充分的展示实验的全貌或过程细节,丰富实验教学内容,激发学生的学习兴趣,促进学生对知识的理解和掌握,提高教学效率。
  
  5、社会与自然界是个实验室
  物理实验资源可以来源于报刊、电视、科技馆、博物馆、公园、游乐园,以及工厂、农村、高等院校和科研院所等。从它们所能够提供的信息资源和物质资源,到开展的活动;从使用的工具,到研究的项目。都包含了大量的物理原理,甚至本身就是物理实验,是环境、条件和现象。例如在游乐场里玩过山车,就是体验超重与失重的难得的实验。
  在科技馆内,有一个骑自行车走钢丝的项目,青少年非常喜欢。这种似乎只有杂技演员才可以完成的高难度动作,在科技馆里,却可以让任何人都潇潇洒洒的过把瘾。原来,这辆自行车下面多了一个配重,通过配重,使人和自行车以及配重组成的系统重心不在钢丝绳上方,而是落在钢丝绳的下方。当人和自行车在行驶中发生倾斜时,重心产生的力矩又会把人和车纠回到平衡位置,使你顺顺利利地骑车走钢丝。
  让学生在娱乐中学习物理知识,体验物理奥妙,激发学生对于科学的兴趣,这种感受体验和收获是课堂教学所不能替代的。
  自然资源中的许多内容也可以成为物理实验资源的素材。例如,利用太阳光可以研究光的传播、小孔成像、光的色散等现象;利用水可以研究运动、浮力;利用山地丘陵可以开展登山运动,研究人登山做功和功率。只要用心去想,亲自去做,丰富的自然资源可以给实验教学带来无穷的乐趣。
  有效的开发和利用实验资源是教师创造性的重要标志,是促进教师自身成长的重要途径,这就要求教师以开放的心态对待人类创造的一切文咀成果;以开放的目光审视周围的一切事物;以开放的思维思考课程资源开发和利用的一切可能的方法和途径。
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