高中物理演示實驗教學設計探討

高中物理演示實驗教學設計探討第一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二（一）中學物理演示實驗現(xiàn)狀

1.教材中實驗的數(shù)量較少,配套教材的實驗儀器不多3.定性實驗較多，定量實驗過少2.現(xiàn)有實驗誤差較大，效果差，只能是在近似的條件下成立4.實驗探究與實際教學間的問題5.很少開展研究性學習或第二課堂活動第二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二（二）實驗在教學中的重要作用2.物理實驗教學能使人主動地參與知識獲取過程，培養(yǎng)手腦并用的能力1.物理實驗能創(chuàng)設良好的學習情境4.物理實驗能培養(yǎng)學生學習物理的興趣，激發(fā)學生的學習潛能（視頻１）、（視頻２）3.物理實驗能培養(yǎng)人的科學態(tài)度和科學作風5.物理實驗能使人掌握獲取信息、處理信息的科學方法６.物理實驗能發(fā)展人的個性，培養(yǎng)人的創(chuàng)造性思維第三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二（三）在物理實驗教學中進行素質教育2.培養(yǎng)學生提出問題的能力1.培養(yǎng)學生自主實驗能力放手讓學生做好課內實驗，培養(yǎng)他們自主實驗的能力4.培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識(14)3.培養(yǎng)學生設計實驗的能力第四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二物理課堂實驗教學設計的意義課堂實驗教學設計導入的實驗教學設計知識技能應用的實驗教學設計

課堂實驗教學的整體設計

????????????幾點實施建議內容第五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二課堂教學是由課堂教學計劃（教學方案）和教學實踐兩個階段組成物理課堂實驗教學設計屬物理教育技術學的范疇。它要求以物理教學論揭示的教學過程規(guī)律為理論基礎，運用系統(tǒng)科學方法，針對物理實驗教學目標對課堂實驗教學過程構成要素的集合作出最優(yōu)的組合，開發(fā)并利用有助于實現(xiàn)實驗教學目標的各種技術、手段、方法，并將這些技術加以體系化。第六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二物理課堂實驗教學設計的意義１．學習物理課堂實驗教學設計是加強物理實驗教學的現(xiàn)實需要

----例如：（1）在課堂教學的各個環(huán)節(jié)中,你打算選擇哪些實驗,

選擇的依據(jù)是什么?選擇哪些器材,選擇的依據(jù)又是哪些？（2）你打算如何設計課堂教學結構，安排實驗教學程序，為什么要這樣安排？（3）你打算如何運用語言技能，邊講邊演，邊講邊做，引導學生觀察，引導學生操作，引導學生思考，引導學生討論，以達到一定的教學目的？（4）你如何實施課堂的實驗教學組織和管理，使教學進程控而不死，活而不亂？第七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二２．搞好課堂實驗教學設計是發(fā)揮教學儀器設備的投資效益和開發(fā)實驗教學功能的關鍵

實驗能激發(fā)學生的興趣，可是事情并不是那么簡單。學生剛接觸課堂實驗的時候確實會表現(xiàn)出濃厚的興趣，但隨著年齡的增長和學習的深入，學生開始厭煩重復性的、枯燥的操作，特別是那些過多的結論已知的驗證性實驗。這種情況提醒我們，在激發(fā)學生操作興趣的同時，是不是應該改變一下實驗的內容和形式,進一步激發(fā)學生的思維興趣呢?還有,如何使學生通過實驗更深刻和持久地理解物理概念和定律？如何運用實驗使學生更好地學習科學方法，理解理論與實驗的關系？這些都涉及到課堂實驗教學設計的問題。第八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二３．通過課堂實驗教學設計，可以提高教師實驗教學工作科學化的水平和教學藝術性的修養(yǎng)。

超球教學案例返回超球視頻競速軌道視頻第九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二科技活動、游園活動照片東圃中學第十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二廣東實驗中學第十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二廣州市第86中學第十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二廣州市真光中學返回第十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

在水槽底部的中央放置一枚硬幣，再用玻璃杯把硬幣罩上。從空間的各個方向對硬幣和玻璃杯進行觀察。１.你看到哪些有意義的物理現(xiàn)象？把它們一一記錄下來。２.暫停觀察，想象一下，還有哪些現(xiàn)象可能被觀察到？３.再觀察一下，看看是否又有新的發(fā)現(xiàn)？４.改變實驗條件，如將杯中的壓縮空氣放掉一些，使杯內水的深度加大，再觀察，如有新的發(fā)現(xiàn)，請記錄下來。５.簡述和用圖示分析上述現(xiàn)象的原理。６.有哪些推測和理論分析可以得到進一步的實驗驗證？玻璃杯罩下的硬幣返回第十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二飲水鳥想你想得好苦??！視頻第十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二（一）初步的觀察（二）初步的思考（三）深入的實驗和思考實驗現(xiàn)象：奇異的飲水鳥是一只可前后來回擺和從一杯水中“飲水”的玻璃鳥。只要您把鳥頭往下一按，它就會慢慢地開始擺動，最終把頭浸入水中，其后，鳥就會自己調整，不需要進一步的外力，周而復始地循環(huán)運動。

第十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二初步的觀察1.鳥頭上包裹著一層濕紗布，其溫度比鳥的其他部分（如頭部，腹部）低；2.隨著鳥的低頭和抬頭，頸部中有液體上下流動：鳥低頭前液體上流，鳥抬頭前液體下流；3.長時間觀察（十至十五分鐘），鳥的擺有較明顯的周期性。鳥振動的振幅沒有明顯的改變；但是在同一周期中，小鳥作阻尼振蕩，在振動幾乎快要停止的時候又突然低頭飲水，一二秒鐘后又抬頭開始下一周期的振動。第十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二初步的思考受力情況:重力和軸對鳥的支持力低頭、抬頭原因：合力矩不為零

只有重力有可能對軸產生力矩！

問題1:液體為什么會往上流呢?液體又為什么會往下流呢?問題2:鳥頭的潮濕造成鳥頭部溫度比腹部低對鳥的周期性運動有沒有意義？問題3:這只鳥是否會永遠這樣運動下去？它會不會飲水后不再抬頭，或是抬頭后不再飲水？也就是：鳥做持續(xù)運動的條件是什么？第十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二深入的實驗和思考液體熱膨脹系數(shù)不大鳥各部分的溫度的差異很小1.鳥體內的液體往上流是液面上下氣壓差產生的壓力所致2.它是個封閉體，在內部若要產生壓強差只有依靠液體的蒸氣壓強差3.首尾的溫差正好能提供使同一種液體產生蒸氣壓差的條件。排除液體是受熱膨脹所致實驗驗證!!!第十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二低頭原因濕溫度下降壓強P1減小P1P2P2>P1液體上流重心上移低頭第二十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二抬頭原因脫離液面水倒流整體重心下移，抬頭第二十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二從以上原理中可以看出：（1）如果鳥頭不濕潤，則頭部和腹部氣室中氣體的壓強差為零，無動力推動液體上行，鳥也不會做周而復始的運動；（2）如果鳥頭濕潤，使頭部低于水平線持續(xù)一段時間以消除侵水沖撞效果，鳥也不會抬頭，結果事實也是如此；（3）如果鳥頭濕潤，理論上根本不需要擾動，鳥也會慢慢地開始運動；（4）如果鳥頭濕潤，決不會產生鳥抬頭后不再低頭的情況；（5）首尾溫差越大，鳥運動的周期越??；（6）必須采用飽和蒸氣壓隨溫度變化較大的液體灌入鳥體內。第二十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

從能量的轉化角度來說，鳥在振動中補充的能量是以犧牲鳥布中水的內能為代價的。因此，奇異的飽水鳥決不是永動機，它的能量來自于外環(huán)境。不過，這種利用內能轉化為機械能的模型或許可以給我們一些啟發(fā)。是永動機嗎???第二十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二試著自己做一個返回第二十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

疊木塊這里有五塊磚請在不進行計算的情況下，把它們壘疊起來，要求最上面一塊磚的俯視投影不與最下面的一塊的底面重合，疊放時每塊磚只能縱向安置，而不允許縱橫交錯。看誰壘疊得最快規(guī)則：按要求在一分鐘內完成，則為勝利第二十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二計算方法一：設一塊木塊的重力為G，長度為L，第五塊的重心落在第四塊的X處，則根據(jù)力矩平衡可得，G×（L/2-X）＝G×X，所以X＝L/4，同理第五塊和第四塊的重心落在第三塊的X處有，G×（L/2-X）＝2G×X，所以X＝L/6，以此類推，最后五塊木塊的重心落在桌面上。培養(yǎng)目標:

讓學生理解力矩平衡的知識，培養(yǎng)他們的逆向思維能力。返回第二十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二實驗十測電容器電容量的實驗研究一、實驗設計要求：1．測容量在1000μ左右的電解電容的電容量；2．可以在下列器材中選有用適當?shù)钠鞑?；低壓電源（交流、直流、穩(wěn)壓）；電阻箱（99999Ω、9999Ω）；多用表；電流表（0-0.6-3A）；電壓表（0-3-15V）；開關（單刀單擲、單刀雙擲）；滑動變阻器；停表等。

二、實驗思考題：1．設計實驗電路圖，分析說明實驗的原理。（分別畫出用充電法和放電法進行實驗的電路圖，并說明用放電法實驗的原理）實驗電路圖：①充電法②放電法（放電法）實驗原理：2．能否用交流電？為什么？3．如果要求C=Q/U的公式進行測量，Q如何求得？U如何求得？4．若用直流（整流）電源輸出，且用電壓表測電壓，電壓表接在那里可以減少分流的影響（用充電法電路還是用放電法電路好）？5．在放電法電路中，電阻的大小選取對實驗有何影響？6．如果電容器漏電，會對實驗結果產生什么影響？三、寫出完整的實驗報告（記錄實驗數(shù)據(jù)，并在坐標紙上作出i-t圖象，求出電容器的電容量C）四、如果只提供一只萬用表和一只秒表，你能用最簡單的方法估測出電容器的電容量嗎？第二十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二學生選擇的電路圖中，哪些可行？哪些不可行？為什么？第二十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二用萬用表估測電容大小的方法一：1.選擇某合適的量程，使充電的時間足夠長；2.用停表或手表測出充電所需的時間t；3.從歐姆表的中值刻度數(shù)R0,求出充電電路的等效電阻R=nXR0，(n為該檔倍率）；4.根據(jù)充電規(guī)律，充電時間t=(3～5)RC。若取4RC，則C=t/4R。第二十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二用萬用表估測電容大小的方法二：用歐姆表低倍率檔充電；充電結束后，迅速轉檔到直流電壓表檔，電容就將對電壓表高電阻放電，測出放電所需要的時間t；再從萬用表面上讀出電壓表的每伏電阻值，乘以量程，就得到該電壓表的內阻R；由t=(3～5)RC，同樣可以估測出該電容的電容量C。第三十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二橡皮筋的伸長和所受拉力的關系第三十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二橡皮筋的伸長與拉力的關系第三十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二橡皮筋的伸長與拉力的關系第三十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二橡皮筋的伸長與拉力的關系第三十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二橡皮筋的伸長與拉力的關系第三十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二橡皮筋的伸長與拉力的關系第三十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二網(wǎng)址：.hk/apfslt/chinese/橡皮筋的伸長與拉力的關系返回第三十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二課堂實驗導入的設計1.導入的主要任務和實驗導入的意義(1)激發(fā)學習興趣和愿望；(2)使具有課題意識，明確的學習目的；(3)動員必要的已有經驗和認識，運用學會的學習方法。第三十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二2.實驗導入的主要方法和選擇依據(jù)(1)驚奇現(xiàn)象導入法

①大氣壓強——覆杯實驗導入②大氣壓強——魔瓶實驗導入③跳得更高——彈性勢能的導入

(2)黑箱導入法①輪軸——魔索黑箱導入②能量的轉換與守恒——魔筒導入

(3)配合故事導入法

①大氣壓強——模擬馬德堡半球實驗導入

(4)解決實際問題和實驗競賽導入法①兩力的合成——拉健身彈簧導入②簡單機械——撬木板導入(5)實驗復習導入法①密度②大氣壓強——復習液體壓強導入

③阿基米德原理——復習浮力實驗導入

第三十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二(6)

懸念性情境導入教學中，在學生已有認知基礎上，提出新問題，揭示新矛盾，故布疑陣，巧設懸念，引起學生認知的沖突，他們那種急于想得到理論上解釋的欲望難以壓抑，從而激發(fā)他們那種探求新知的欲望，在主動、輕松的心態(tài)中進入探求新知的狀態(tài)，使枯燥無味的教學內容變得妙趣橫生、活潑生動。結果出乎意料，學生的好奇之火被點燃，隨著學習的深入，學生領悟到其中的道理，懸念的誘發(fā)和解決是學生不知不覺以愉快輕松的心情掌握知識。第四十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二(7)從生活性情境導入

心理學指出：青少年有渴望知道周圍世界的好問心理，學生對周圍事物感知的深度和廣度十分有限，對絢麗多彩的世界總想知道為什么。讓生活實例走進課堂，讓學生了解事物發(fā)生的“真相”，認識事物發(fā)展的必然結果，課堂就變得充實而開闊了，學習更顯得有趣和有用。每個學生都有規(guī)格相同的小口徑、長柱型空瓶子（如可樂瓶、礦泉水瓶、雪碧瓶等）。教師另備有1號瓶（與學生的瓶子一樣規(guī)格）和2、3號瓶（與1號瓶的高度相差較大）各一個，再備水適量。例:空氣柱共鳴第四十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二(8)魔術型演示實驗

將盛滿水的透明玻璃瓶（相當于一個柱透鏡）放在如圖所示的字母框前面，同學們會清楚地看到這排字母，使玻璃瓶始終與紙面平行（圖7），由左向右平移玻璃瓶，由于字母在柱透鏡的焦距之內，將會看到這排字母的正立放大的虛像（圖甲）。在向前移動玻璃瓶（圖6），移動一定距離后，字母移到了柱透鏡焦距之外，此時這排字母竟單數(shù)倒立，雙數(shù)正立，且縮得一樣小。即眼睛看到如圖（圖乙）所示的像

第四十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二第四十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二第四十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

實驗導入的類型很多，同一個課題可以有許多不同的導入方法。

選擇的依據(jù)主要是教學內容的特點和學生的情況。一般在學習單元開始或課題比較平直和抽象時，可考慮選擇趣味性較強的演示法和故事法；如果學生存在著較頑固的錯誤概念，就需要選擇能激起強烈思維沖突的方法；如果課題與前面所學知識的聯(lián)系性較強，而學生的準備知識又不足，則選擇復習導入的方法；應用性強的課題，多引用聯(lián)系實際的方法；對年齡較小的學生，可多用競賽的方法。第四十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二3.實驗導入的結構和要求(1)在導入階段創(chuàng)設實驗情境，提供新穎、奇特、驚險、多變的現(xiàn)象，(2)激發(fā)認知沖突，這是保持學生有意注意、激勵學習動機最有效的途徑。(3)明確目的，建立聯(lián)系，這是導入定向的重要環(huán)節(jié)。在激起思維沖突以后，應當使學生明確學習的目標和解決問題的途徑。返回第四十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二知識技能應用的實驗教學設計易于激發(fā)學生解決問題的動機

經過精心設計的實踐活動常常是很生動和形象的，有很大的吸引力。能很好地培養(yǎng)學生觀察能力

這種實踐活動要求學生親自觀察獲取信息，并及時地獲取是否符合自己設想的反饋信息。對學習科學方法和訓練思維大有益處

實踐課題常帶有不同程度的綜合性和非理想化的特點，蘊藏著極其活躍的因素，會出現(xiàn)許多意想不到的問題。能為各種學生提供全面而又有個性特長發(fā)展的條件

實踐活動形式多樣，在課堂實驗教學中，我們應當注重知識技能應用階段的設計，特別應當注重運用簡單易行、靈活多樣的小型實驗進行思維和其它各種能力的訓練。

通過實踐訓練對學生進行能力訓練的優(yōu)勢：第四十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二1.運用小型實驗，創(chuàng)設積極思維的情境

實例1：奇異的對接可樂瓶

實例2：小熊蕩秋千

2.激發(fā)認知沖突，糾正錯誤觀念實例1：變輕了，還是變重了？

實例2：氣墊舉人3.利用原型激發(fā)，注重方法遷移實例1：測金屬塊的質量為你提供的器材有：水盆，牛皮紙一張，鉛筆，自行車軸用的小鋼珠（每只1克）若干。請你設法測出一只金屬塊的質量。

4.運用黑箱方法，改善思維品質

實例1：檢測激光的穿透本領

返回第四十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二課堂實驗教學的整體設計課堂實驗教學設計的任務是：(1)以單元為基本單位，確立目標體系和教學的總策略；(2)組織教材和選定實驗；(3)設計學生的學習活動過程方案；(4)設計教師的教學方法（師生的相互作用）和手段的運用過程。(5)設計形成性評價的方法和強化與校正性反饋措施。第四十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二整體設計的指導思想

1．教學是科學，又是藝術。

要立足于學生的個性、教師的個性及當時的情境，展開多種多樣的“最優(yōu)”的教學2．應當著眼于長遠的提高素質的目標，放棄追求急功近利的短期效應的觀念，尤其是對待實驗教學的認識。

3.處理好教師與學生的關系應當調動學生的學習積極性和主動性，應當提供學生有利于發(fā)展（動手、動腦、動口）的學習機會，啟發(fā)學生的積極思考等4.處理好“個性化教學”與“集體學習”的關系

應將“個性化教學”與“集體學習”結合起來。在學生之間通過相互誘發(fā)、相互沖擊、相互補充的作用，使每個人都得到發(fā)展5.處理好實驗與其它教學手段的關系

第五十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二整體設計的思路與方法

課堂實驗教學設計的基本模式教學目的分析教學內容分析教學目標編寫教學策略設計教學實驗選擇教學程序設計教學評論設計教學對象分析第五十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

以液體壓強單元為例，其主要的實驗體系如下圖所示。

可以看出，該單元主要的實驗多是通過液體對橡皮膜的作用而展開的：設計單元系列實驗結構①說明：液體對容器底部的壓強；液體對容器側壁的壓強；液體內部對上表面有壓強；②演示液體內部的壓強；③實驗研究液體內部的壓強規(guī)律；④推導液體內部壓強的公式；⑤演示說明連通器的原理；⑥說明“少量的水可能產生巨大的壓力”——深化理解液體壓強的規(guī)律。

第五十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二①②③④⑤⑦⑥⑧連通器推導壓強公式設想①將橡皮膜裝在通管的底部，演示液體對容器底部的壓強；②將橡皮膜裝在容器的側面，演示液體對容器側壁的壓強；③將底部裝有橡皮膜的通管插入液體中，演示液體內部對上表面有壓強；④設想在液體中放入一端與大氣連通且?guī)в邢鹌つさ目蘸?，演示液體內部的壓強；⑤在上述設想的基礎上，加入U形管測壓計，實驗研究液體內部的壓強規(guī)律；⑥將③中的實驗方法演化，往管內加入液體，至橡皮變平，推導液體內部壓強的公式；⑦將②中的裝置深化，演示說明連通器的原理；⑧將①中的裝置深化，演示說明“少量的水可能產生巨大的壓力”——深化理解液體壓強的規(guī)律。第五十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二返回第五十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二幾點實施建議豎立正確的思想和信念，堅持教學改革；收集資源，制作教具，不斷累積；改良、創(chuàng)新儀器，改變教學方式；加強信息技術與中學物理實驗的結合；（仿真、數(shù)據(jù)采集、實驗視頻）正確面對各種制度，有準備地、適當?shù)亍⒂羞x擇地實施教學，讓素質教育落到實處；讓學生在“玩”中學習，享受“教”與“學”的樂趣!!!第五十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二