現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)-可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ)及現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用與影響

大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE2現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)——可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ)摘要人類的發(fā)展戰(zhàn)略正在發(fā)生根本性地轉(zhuǎn)變,用可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略代替以傳統(tǒng)工業(yè)為基礎(chǔ)的發(fā)展戰(zhàn)略已成為國際社會的共識。討論了現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)及其與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系等問題,認(rèn)為在現(xiàn)代地球系統(tǒng)演變過程中,全球環(huán)境是基礎(chǔ),人類圈為主導(dǎo);現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ);實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略必須協(xié)調(diào)人類圈和全球環(huán)境的關(guān)系等。關(guān)鍵詞現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略人類圈全球變化

聯(lián)合國《21世紀(jì)議程》在論述可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與地球系統(tǒng)關(guān)系時(shí)寫道:“在制訂長期的發(fā)展戰(zhàn)略時(shí),……作為改進(jìn)這些戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ)的第一步,必須更好地了解形成地球系統(tǒng)的一部分的陸地、海洋、大氣及其相互聯(lián)結(jié)的水、養(yǎng)料和生物地球化學(xué)循環(huán)和能量流動”〔1〕。有人把它表述為:“地球系統(tǒng)的研究是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ)”〔2〕。即可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)建立在地球系統(tǒng)科學(xué)的基礎(chǔ)之上。當(dāng)我們認(rèn)真思考這一觀點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn),由于美國學(xué)者提出的地球系統(tǒng)科學(xué)把作為獨(dú)立構(gòu)成部分的人類排除在地球系統(tǒng)之外〔3〕,因而它難以成為人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ),而只能作為此戰(zhàn)略“科學(xué)基礎(chǔ)的第一步”。其實(shí),只有把人類圈納入地球系統(tǒng)之中,將地球系統(tǒng)科學(xué)推進(jìn)到跨自然科學(xué)和社會科學(xué)兩大領(lǐng)域的現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)階段,它才可能成為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的科學(xué)基礎(chǔ)。1關(guān)于現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)的幾個(gè)問題地球系統(tǒng)由地核、地幔和地球表層三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。現(xiàn)代地球表層系統(tǒng)又可稱為現(xiàn)代地球系統(tǒng),它是現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)的研究對象。該系統(tǒng)由人類圈和全球環(huán)境構(gòu)成。全球環(huán)境包括巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈四個(gè)圈層及其關(guān)系,所以現(xiàn)代地球系統(tǒng)又可說是由五個(gè)地球圈層構(gòu)成的系統(tǒng)(圖1)1.1促進(jìn)現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)形成的主要因素現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)是一門正在形成的新學(xué)科,促進(jìn)它形成的主要因素可用圖2表示。1.1.1人地關(guān)系發(fā)展的新階段人地關(guān)系同人類一樣古老,它已經(jīng)歷了長期發(fā)展,現(xiàn)已到了具有全球規(guī)模的新階段。這時(shí),“人”已擴(kuò)展到“人類圈”;“地”已擴(kuò)展到“全球環(huán)境”或“地球系統(tǒng)”。(1)地球系統(tǒng)的研究。近幾十年來,由于地球科學(xué)的逐漸成熟,空間技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,以及全球環(huán)境的惡化等原因,地球科學(xué)正迅速從以分析為主向以綜合為主的方向發(fā)展,進(jìn)而促進(jìn)了地球系統(tǒng)科學(xué)的形成。NASA地球系統(tǒng)科學(xué)委員會推出的《地球系統(tǒng)科學(xué)》一書,標(biāo)志著地球系統(tǒng)科學(xué)的正式誕生。這門新學(xué)科的研究對象是地球系統(tǒng)?！暗厍蛳到y(tǒng)”概念有廣義和狹義之分。狹義的地球系統(tǒng)同傳統(tǒng)的地球表層相近,它由巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈構(gòu)成。由于前三個(gè)無機(jī)圈層統(tǒng)稱為地圈,所以它又可說是由地圈和生物圈構(gòu)成。目前正在執(zhí)行的“國際地圈生物圈計(jì)劃”(IGBP)就是研究這樣的地球系統(tǒng)。它主要研究作用于該系統(tǒng)的物理的、化學(xué)的和生物的過程。廣義的地球系統(tǒng)除包括狹義的地球系統(tǒng)外,還包括地核和地幔。然而,無論狹義的還是廣義的地球系統(tǒng)都沒有把人類作為該系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立構(gòu)成部分,而只是把人類作為地球系統(tǒng)之外的一個(gè)因素。地球系統(tǒng)科學(xué)的形成與全球環(huán)境變化的研究密切相關(guān)。全球環(huán)境變化研究的深入使越來越多的學(xué)者相信,只有自然科學(xué)和社會科學(xué)的有機(jī)結(jié)合才有利于了解全球變化的實(shí)質(zhì)和克服全球環(huán)境的惡化。在國際地圈生物圈計(jì)劃(IGBP)之后又增加了國際全球環(huán)境變化的人類因素計(jì)劃(IHDP)就是有力證明。這也在實(shí)際上要求將人類作為獨(dú)立部分包含在原地球系統(tǒng)概念之中。(2)人類圈的研究。這里的“人類圈”是一個(gè)獨(dú)立的地球圈層。它的系統(tǒng)性質(zhì)及在地球系統(tǒng)中的地位等一系列重大理論問題,在20世紀(jì)80年代之前幾乎沒有人進(jìn)行過認(rèn)真而系統(tǒng)地研究。經(jīng)過中國學(xué)者10余年的努力,在該領(lǐng)域已取得了一些成果,最近筆者在《最新的地球圈層——人類圈》一文中,對此作了簡要而較為系統(tǒng)的論述〔4〕。對人類圈較為系統(tǒng)的研究,為現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)的建立準(zhǔn)備了必要條件。1.1.2深入研究可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略科學(xué)基礎(chǔ)的需要自20世紀(jì)下半葉以來,人類環(huán)境問題日趨嚴(yán)重。為此,聯(lián)合國于1972年在斯德哥爾摩召開了“人類環(huán)境會議”,出版了《只有一個(gè)地球》一書,在世界范圍內(nèi)產(chǎn)生了廣泛影響。然而,此次會議之后,地球環(huán)境問題非但沒有好轉(zhuǎn),而且還從局部擴(kuò)展到全球。人類在對環(huán)境問題進(jìn)行深刻反思的過程中,進(jìn)一步認(rèn)識到它與發(fā)展的密切關(guān)系。聯(lián)合國于1992年在巴西召開了“聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會”。該題目本身正反映了人類在認(rèn)識環(huán)境問題上的巨大進(jìn)步。大會之后,在世界范圍內(nèi)掀起了改變發(fā)展模式、走可持續(xù)發(fā)展之路的熱潮。因?yàn)橹挥袑?shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,全球環(huán)境問題才有可能解決,人類和地球才有光明的前景?？沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究的深入,使人們認(rèn)識到作為純自然科學(xué)的地球系統(tǒng)科學(xué)的不足,進(jìn)而有力地推動跨自然科學(xué)和社會科學(xué)的現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)的形成和發(fā)展。1.2為建立現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)而作的努力幾乎在國際上提出的地球系統(tǒng)概念的同時(shí),中國已有學(xué)者把地球表部的人類圈(或人類社會圈)與其它地球圈層作為一個(gè)系統(tǒng)來研究。這一系統(tǒng)被稱之為五元地球表層系統(tǒng)、現(xiàn)代全球系統(tǒng)或現(xiàn)代地球系統(tǒng)〔4～6〕。謝家澤是我國最早注意到現(xiàn)代地球系統(tǒng)概念的學(xué)者之一,他于1985年在《關(guān)于現(xiàn)代水利的性質(zhì)問題》一文中就明確指出,人類社會圈是一個(gè)地理圈層,它與四個(gè)自然地球圈層共同構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)〔7〕。在陳述彭創(chuàng)議和指導(dǎo)下曾多次組織討論的“關(guān)于地球表層動態(tài)機(jī)制與人地關(guān)系調(diào)控的研究”項(xiàng)目中,地球表層被理解為“是由巖土圈、大氣圈、水圈、生物圈和人類圈所構(gòu)成的地表自然社會綜合體,是人類圈與地圈相互作用的復(fù)合物質(zhì)體系”〔8〕。最近,他又明確指出,“現(xiàn)代的地球系統(tǒng)科學(xué)不是純自然科學(xué),它必須研究人與自然的關(guān)系。在研究圈層與圈層之間的關(guān)系時(shí),也必須包括人類圈在內(nèi)”〔9〕。在國外,近年來也有學(xué)者把人類作為一個(gè)獨(dú)立部分納入地球系統(tǒng)之中。例如在《日本地球科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)基本規(guī)劃》(1990年)中,把人類活動圈作為地球系統(tǒng)的第五個(gè)圈層,而與巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈并列〔10〕。2人類圈、全球環(huán)境在現(xiàn)代地球系統(tǒng)中的地位在現(xiàn)代地球系統(tǒng)中,人類圈與全球環(huán)境的關(guān)系可用圖3表示。圖中列出了全球環(huán)境及其構(gòu)成,人類圈及其結(jié)構(gòu)要素;人類圈與全球環(huán)境的相互聯(lián)系和作用主要通過可調(diào)控的、非全閉合的生產(chǎn)和消費(fèi)循環(huán)來進(jìn)行。2.1全球環(huán)境是現(xiàn)代地球系統(tǒng)的基礎(chǔ)處理好人類圈與全球環(huán)境關(guān)系的重要前提是正確認(rèn)識它們各自在系統(tǒng)中的地位。在現(xiàn)代地球系統(tǒng)中,全球環(huán)境的基礎(chǔ)地位是十分明顯的,現(xiàn)從以下幾方面作一簡要說明。(1)人類生存和發(fā)展的前提。地球的原始環(huán)境十分嚴(yán)酷,它既沒有豐富多采的生物界,也沒有臭氧層,大氣還是還原性的,更談不上現(xiàn)代社會所廣泛使用的石油、天然氣和煤等化石燃料。地球史證明,全球環(huán)境或地球系統(tǒng)的演化是一個(gè)進(jìn)化過程。該過程已經(jīng)歷了40余億年,為人類的誕生和發(fā)展準(zhǔn)備了優(yōu)越條件,諸如氮氧大氣、適宜的地表溫度、廣闊的海洋和清潔淡水、多種形態(tài)的地形、肥沃土壤、豐富礦床、廣袤森林、遼闊草原以及陸上、空中和水里種類繁多的動植物等。倘若沒有這些條件,人類就缺少所必須的物理和化學(xué)條件,就沒有衣食住行的物質(zhì)來源,其生存和發(fā)展就無從談起。(2)地球環(huán)境的差異對人類發(fā)展的影響。人類來自自然,人類的生存一刻也離不開地球自然界,因而地球環(huán)境的特征及其內(nèi)部差異也必然會在人類發(fā)展上得到反映。例如,四大文明古國(古巴比倫、古埃及、古印度和中國)都發(fā)祥于大河流域,工業(yè)文明則起源于西歐,中國東西部在發(fā)展上的明顯差異,以及人種的地域差異和地方病等都有地球環(huán)境上的原因。(3)地球環(huán)境的有限性與發(fā)展模式的改變。在宇宙中,地球只是滄海之一粟。但對以人的個(gè)體或以15世紀(jì)以前的地球人來說,它卻十分龐大,其資源也異常富饒。直至20世紀(jì)50年代以前,地球的有限性并未引起人類的廣泛注意。而后,由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、人口的急劇膨脹、生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大以及消費(fèi)水平的不斷提高等原因,一系列全球性問題好似“一下子”展現(xiàn)在人類的面前。這時(shí),生存空間的狹小、資源的匱缺和生態(tài)環(huán)境的惡化等已成為人類再也無法回避的問題。國際社會現(xiàn)已認(rèn)識到,全球問題的出現(xiàn)同以資源和環(huán)境為代價(jià)換取經(jīng)濟(jì)增長的發(fā)展模式有關(guān);只有改變這種傳統(tǒng)的發(fā)展模式,并代之以可持續(xù)的發(fā)展模式,現(xiàn)代地球系統(tǒng)才能在全球環(huán)境有限的前提下持續(xù)進(jìn)化。2.2人類圈是現(xiàn)代地球系統(tǒng)變化的主導(dǎo)人類圈的基本組成是:地球上的人類;人造自然物,包括人造工具、各種建筑物、加工食品和其它人工產(chǎn)品等;同人地關(guān)系密切相關(guān)的文化等。人類圈的范圍與生物圈、水圈、大氣圈和巖石圈的范圍重疊或部分重疊。它從地表起(即從人類直接進(jìn)入的地表以下的深處起),上限隨時(shí)間而變動。就目前而論,可把載人航天飛機(jī)飛行的高度作為它的上界。由于衛(wèi)星通訊在信息流中的重要地位,可將通訊衛(wèi)星的飛行高度作為副人類圈的上界。在地球系統(tǒng)演化的過程中,新地球圈層的形成和發(fā)展必然要引起其他地球圈層的相應(yīng)改變,進(jìn)而推動整個(gè)地球系統(tǒng)的變化和發(fā)展。由生物圈的形成和發(fā)展引起的變化是這樣,由人類圈的形成和發(fā)展引起的變化也不例外。其差別僅在于,構(gòu)成人類圈的人具有智慧,人類圈的進(jìn)化主要不是遺傳進(jìn)化而是文化進(jìn)化。現(xiàn)代地球系統(tǒng)的變化與以往地球系統(tǒng)的顯著區(qū)別,就是在這種文化進(jìn)化的主導(dǎo)作用下發(fā)生的。與構(gòu)成全球環(huán)境的其他地球圈層相比,人類圈是個(gè)變化更快的地球圈層。人類圈與全球環(huán)境關(guān)系的變化,并不是由于全球環(huán)境在變?nèi)?而是由于人類圈在迅速擴(kuò)大。當(dāng)今一系列全球問題的出現(xiàn),深層的原因就是人類圈尚處于較低的發(fā)展水平。它主要表現(xiàn)在人類生存、發(fā)展和高消費(fèi)需求對地球環(huán)境的強(qiáng)大壓力,以傳統(tǒng)工業(yè)為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)體系及掠奪式地球觀為主導(dǎo)的近代文化等方面〔4〕。這樣水平的人類圈還不能成為一個(gè)自覺的整體,也不能按照人類圈整體利益和長遠(yuǎn)目標(biāo)而行動。這從另一個(gè)側(cè)面證明人類圈在現(xiàn)代地球系統(tǒng)變化中的主導(dǎo)地位。正確認(rèn)識現(xiàn)代地球系統(tǒng)變化過程中人類圈的主導(dǎo)地位和全球環(huán)境的基礎(chǔ)地位,就找到了協(xié)調(diào)人地關(guān)系、人類圈與全球環(huán)境關(guān)系的關(guān)鍵。3現(xiàn)代地球系統(tǒng)演化與可持續(xù)發(fā)展按照現(xiàn)代地球系統(tǒng)中人類圈的主導(dǎo)地位和全球環(huán)境的基礎(chǔ)地位間關(guān)系的變化,可將其演化分為如下三個(gè)階段:3.1“基礎(chǔ)地位”過分突出的階段在此階段,人類圈處于孕育時(shí)期。由于生產(chǎn)力水平低下,人口數(shù)量不大,人類在地球自然界面前顯得很弱小,主導(dǎo)作用的發(fā)揮受到嚴(yán)格限制,尤其在強(qiáng)大的自然災(zāi)害面前更是如此。人類畏懼自然的威力,對自然的變化基本上采取順從的態(tài)度。人類改變地球面貌緩慢,主要消耗可再生資源,對環(huán)境的破壞較輕,這時(shí),現(xiàn)代地球系統(tǒng)尚處于原始協(xié)調(diào)階段。3.2“主導(dǎo)地位”惡性膨脹的階段地理大發(fā)現(xiàn)之后,人類圈開始形成。由于新航線的開通、商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及由科學(xué)技術(shù)革命引發(fā)的工業(yè)革命等原因,極大地喚發(fā)起深藏于人類自身的巨大潛力。在物質(zhì)利益等的驅(qū)使下,資本主義國家不僅掠奪本地區(qū)、本民族的自然資源,而且通過征服其他民族來掠奪整個(gè)地球資源。在這階段,人類過分迷信自己的力量,輕視全球環(huán)境的基礎(chǔ)地位,把征服自然、戰(zhàn)勝地球作為自己的行動口號,因而隨著部分強(qiáng)國的社會財(cái)富的迅速增長,地球資源(尤其是非再生資源)卻被大量消耗,地球環(huán)境也在日益嚴(yán)重惡化。3.3“主導(dǎo)地位”和“基礎(chǔ)地位”協(xié)調(diào)的階段近幾十年來,人口、經(jīng)濟(jì)與資源、環(huán)境的逆向巨變已使現(xiàn)代地球系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)新的突變期,人類和地球的前途和命運(yùn)已到了一個(gè)轉(zhuǎn)折關(guān)頭。在此情況下,人與自然的和諧、環(huán)境與發(fā)展的協(xié)調(diào)已逐漸成為全人類的共同愿望。聯(lián)合國《21世紀(jì)議程》及《中國21世紀(jì)議程》表明,人類已開始采取重大行動來改變現(xiàn)行發(fā)展模式和危害地球自然界變化的方向。環(huán)境與發(fā)展關(guān)系的協(xié)調(diào)有多種層次和形式。不同層次和形式的協(xié)調(diào)出發(fā)點(diǎn)不同,結(jié)果也不一樣。以現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)為視角,環(huán)境是指全球環(huán)境;發(fā)展是指人類圈的發(fā)展。人類的發(fā)展只是現(xiàn)代地球系統(tǒng)演化的一個(gè)側(cè)面,它能否持續(xù)主要取決于全球環(huán)境基礎(chǔ)地位和人類圈主導(dǎo)地位的關(guān)系。當(dāng)今人類的發(fā)展之所以不能持續(xù),就是由于較低水平人類圈的迅猛膨脹,使全球規(guī)模的人地關(guān)系嚴(yán)重失調(diào)。因而只有采取:1嚴(yán)格控制人口過快增長、消除貧困抑制高消費(fèi);2調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)體系;3樹立協(xié)同共進(jìn)地球觀并提高決策管理水平等措施,來改造當(dāng)代人類圈的結(jié)構(gòu),才能使其主導(dǎo)作用的發(fā)揮與全球環(huán)境的基礎(chǔ)地位相協(xié)調(diào),才能推動現(xiàn)代地球系統(tǒng)的進(jìn)化,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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MODERNEARTHSYSTEMSCIENCE——SCIENTIFICBASISFORSUSTAINABLEDEVELOPMENTSTRATEGYAbstractHumandevelopmentstrategiesarechangingdramatically.Ithasbecomethecommonunderstandingbyinternationalsocietythatthedevelopmentstrategybasedontraditionalindustryisbeingreplacedbysustainabledevelopment.ThispaperdiscussesthemodernEarthsystemscienceanditsrelationwithsustainabledevelopmentetc.Weconsiderthat(1)theglobalenvironmentisthefoundationandtheanthroposphereistheleadingfactorintheevolutionaryprocessofthemodernEarthsystem,(2)themodernEarthsystemscienceisthescientificbasisforsustainabledevelopmentstrategyand(3)theimplementationofsustainabledevelopmentstrategyshouldcoordinatetherelationsbetweentheanthroposphereandtheglobalenvironment.KeywordsModernEarthsystemscience,Strategyforsustainabledevelopment,Anthroposphere,Globalchange現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用及影響目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要Abstract緒論1.1本課題研究背景及研究的意義1.2國內(nèi)外現(xiàn)代教育技術(shù)的起源與發(fā)展現(xiàn)狀第2章現(xiàn)代教育技術(shù)的相關(guān)概念及特點(diǎn)2.1現(xiàn)代教育技術(shù)的相關(guān)概念2.2現(xiàn)代教育技術(shù)的特點(diǎn)第3章現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用及影響3.1現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用3.2現(xiàn)代教育技術(shù)對中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的影響第4章結(jié)束語參考文獻(xiàn)致謝摘要伴隨著信息時(shí)代的到來，以及科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代科技在教育領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用和推廣。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)有利于打破時(shí)間、空間和課堂條件的限制，可以模擬出課堂上不能做的實(shí)驗(yàn)，解決傳統(tǒng)教學(xué)手段所面臨的一些困難。本文通過分析現(xiàn)代化教育技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，總結(jié)其對中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響，提出將現(xiàn)代教育技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)良性結(jié)合的幾點(diǎn)現(xiàn)實(shí)思考。關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)、現(xiàn)代教育技術(shù)、良性結(jié)合AbstractAccompaniedbytheinformationage,therapiddevelopmentofscienceandtechnology,moderntechnologyinthefieldofeducationhasbeenextensiveuseandpromotion.Conducivetobreakingtheconstraintsoftime,spaceandclassroomuseofmoderneducationaltechnologyintheteachingofphysicsexperiments,cannotdointheanalogclassroomexperimentstosolvesomeofthedifficultiesfacedbytraditionalteachingmethods.Analysisofmoderneducationaltechnologyintheapplicationofhighschoolphysicsexperiment,summarizethephysicsexperimentteachinginsecondaryschools,SomeReflectionsonthevirtuouscombinationofmoderneducationaltechnologyandphysicsexperimentteaching.KeyWords:Moderneducationaltechnology;Physicsexperimentteaching；Organiccombinationof；第1章緒論1.1本課題研究背景及研究的意義伴隨著信息時(shí)代的到來，科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)在教育領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用和推廣，用現(xiàn)代教育技術(shù)輔助教學(xué)的方式日臻成熟。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過生動有趣的物理實(shí)驗(yàn)，來讓學(xué)生分析歸納物理的概念和規(guī)律。然而在中學(xué)物理中，經(jīng)常需要講授一些抽象的物理概念，由于時(shí)間、空間或條件的限制，單純的語言、文字、教具等傳統(tǒng)教育方式都難以實(shí)現(xiàn)，而通過一些現(xiàn)代教育技術(shù)的幫助，可以很好的解決這類問題，使過去只能在想象中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)得以通過聲音、圖形、動畫等方式生動形象地展現(xiàn)出來，有利于學(xué)生通過觀察、歸納來發(fā)現(xiàn)規(guī)律。另外，物理學(xué)的概念的建立和規(guī)律的獲取大都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，包括各種假說和設(shè)想都要通過實(shí)驗(yàn)來加以驗(yàn)證。然而由于受實(shí)際條件的限制，很多實(shí)驗(yàn)都無法完美的進(jìn)行，或者由于實(shí)驗(yàn)效果較差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)論與理論不符，給課堂教學(xué)帶來了很多的不利影響。例如：小車在光滑水平桌面上的運(yùn)動，滑輪組提升重物的拉力，單擺或滾擺的運(yùn)動等由于不可避免的存在摩擦等因素的影響，使實(shí)驗(yàn)的說服力大打折扣?，F(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展對于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和動機(jī)，完善和優(yōu)化物理課堂教學(xué)過程，都具有特別重要的意義。

1.2現(xiàn)代教育技術(shù)的起源與發(fā)展現(xiàn)狀“教育技術(shù)”（Educationtechnology）一詞源自于美國，定義為：教育技術(shù)是關(guān)于學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)過程的設(shè)計(jì)、開發(fā)、利用、管理和評價(jià)的理論和實(shí)踐?，F(xiàn)代教育技術(shù)名稱不同之處在于加上了“現(xiàn)代”二字，現(xiàn)代教育技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)在教育教學(xué)中的理論與技術(shù)，運(yùn)用現(xiàn)代教育理論和技術(shù)，通過對教學(xué)過程和資源的設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用、管理和評價(jià)，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化的理論與實(shí)踐。我國現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展起始于本世紀(jì)20年代,當(dāng)時(shí)稱為為電化教育。電化教育活動中使用的幻燈、電影等媒體比原始的教學(xué)方式躍進(jìn)了一大步，已屬現(xiàn)代教育技術(shù)的范疇。進(jìn)入20世紀(jì)80年代的中后期，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)迅猛發(fā)展，對我國教育影響不斷擴(kuò)大，使得我國教育方式從形式到內(nèi)容都產(chǎn)生了巨大變革，電化教育也逐步被教育技術(shù)的名稱所取代。我國的教育技術(shù)起步較晚，但由于國家重視它的發(fā)展，再加上一批教育學(xué)者積極參加到研究和實(shí)踐當(dāng)中，逐步形成了符合我國國情的教育技術(shù)理論體系。第2章現(xiàn)代教育技術(shù)的相關(guān)概念及特點(diǎn)2.1現(xiàn)代教育技術(shù)的相關(guān)概念教育技術(shù)在20世紀(jì)初成為教育學(xué)科中的一門分支學(xué)科，到20世紀(jì)70年代教育技術(shù)作為教育學(xué)科的一個(gè)專業(yè)術(shù)語被確定下來。1970年美國教育傳播與技術(shù)(AssociationforEducationalCommunicationsandTechnology—簡稱AECT)協(xié)會成立，首次對教育技術(shù)進(jìn)行了定義，此后又多次對它進(jìn)行定義，但一直沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義。1994年，AECT對教育技術(shù)重新進(jìn)行定義：Instructionaltechnologyisthetheoryandpracticeofdesign,development,utilization,management,andevaluationofprocessesandresourcesforlearning。我們一般譯為：教學(xué)技術(shù)是為了促進(jìn)學(xué)習(xí)，對有關(guān)的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)資源進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)、使用、管理和評價(jià)的理論與實(shí)踐。該定義指出了教育技術(shù)的目的是促進(jìn)學(xué)習(xí)，研究對象是學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)資源，研究范疇是設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用、管理和評價(jià)，如圖2-1所示。圖2-12004年6月，AECT定義與術(shù)語委員會在充分討論的基礎(chǔ)上，提出了新的定義，由于定義的正式文本于2005年公布，所以又稱為AECT2005定義。AECT2005教育技術(shù)定義：Educationaltechnologyisthestudyandethicalpracticeoffacilitatinglearningandimprovingperformancebycreating,using,andmanagingappropriatetechnologicalprocessesandresources.我們一般譯為：教育技術(shù)是通過創(chuàng)造，使用和管理合適的技術(shù)性的過程和資源，以促進(jìn)學(xué)習(xí)和提高績效的研究與符合倫理道德的實(shí)踐。與AECT1994定義相比，AECT2004定義將原來的“為了學(xué)習(xí)”（forlearning）明確的改為“促進(jìn)學(xué)習(xí)”（facilitatinglearning），既強(qiáng)調(diào)“學(xué)”的積極性，也重視了“教”的作用；將教育技術(shù)的研究范圍從教學(xué)領(lǐng)域擴(kuò)展到企業(yè)績效領(lǐng)域，并且把對一般的教學(xué)過程和教學(xué)資源的研究限定為對“適當(dāng)?shù)募夹g(shù)過程和資源”的研究，彌補(bǔ)了AECT1994定義未能體現(xiàn)教育技術(shù)學(xué)科特色和工作重點(diǎn)的不足；將五大職能范疇變成三大職能，設(shè)計(jì)和開發(fā)的職能演化為一個(gè)職能：創(chuàng)造，強(qiáng)調(diào)了教育技術(shù)的創(chuàng)新性，并且首次明確提出了教育技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)符合道德規(guī)范的要求，彰顯了對人的尊重。“現(xiàn)代教育技術(shù)”是20世紀(jì)90年代以后在國內(nèi)被大量使用的一個(gè)術(shù)語，它與教育技術(shù)在本質(zhì)上是指同一個(gè)概念。但是現(xiàn)代教育技術(shù)帶有強(qiáng)烈的現(xiàn)代化、信息化色彩，以現(xiàn)代信息技術(shù)（計(jì)算機(jī)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字音像、衛(wèi)星廣播、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等技術(shù)）的開發(fā)、應(yīng)用為核心。所以，在定義上與教育技術(shù)稍有不同。所謂現(xiàn)代教育技術(shù)，是指運(yùn)用現(xiàn)代教育理論和現(xiàn)代信息技術(shù)，通過對教與學(xué)過程和教與學(xué)資源的設(shè)計(jì)、開發(fā)、利用、管理和評價(jià)，以實(shí)現(xiàn)教育最優(yōu)化的理論與實(shí)踐。

2.2現(xiàn)代教育技術(shù)的特點(diǎn)1.從教學(xué)規(guī)律看：現(xiàn)代教育技術(shù)克服了傳統(tǒng)教學(xué)知識結(jié)構(gòu)線性的缺陷，具有信息呈現(xiàn)多形式、非線性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，這符合現(xiàn)代教育的認(rèn)知規(guī)律。這是一種以人類思維方法組織教學(xué)信息的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際能力和學(xué)習(xí)需要來安排自己的學(xué)習(xí)。顯然，傳統(tǒng)教學(xué)知識結(jié)構(gòu)的線性化，不僅限制了多層次、多角度地獲得知識信息，并且讓學(xué)生只能按照教師的教學(xué)計(jì)劃來完成學(xué)習(xí)。另外，傳統(tǒng)的教學(xué)過程，尤其是理論教學(xué)部分，是由感知教材、理解教材、鞏固與運(yùn)用知識幾個(gè)環(huán)節(jié)順序連接的，形成的時(shí)間周期長，使得學(xué)生的記憶易于淡化。而現(xiàn)代教育技術(shù)則把感知、理解、鞏固與運(yùn)用融合起來,使得學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)記憶得到強(qiáng)化，可以有效地促進(jìn)個(gè)體主動參與認(rèn)知不斷遞進(jìn)的學(xué)習(xí)過程。2.從教育模式看現(xiàn)代教育技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)可以進(jìn)行個(gè)別化自主學(xué)習(xí)的教學(xué)環(huán)境與系統(tǒng)，同時(shí)又是能夠形成相互協(xié)作的教學(xué)環(huán)境與系統(tǒng)。不論是傳統(tǒng)的電化教育手段，還是多媒體教學(xué)系統(tǒng)組成的現(xiàn)代教育技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)，輸入與輸出手段的多樣化使其具有很強(qiáng)的交互能力。多種學(xué)習(xí)形式交替使用，可以最大限度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，從而完成自主學(xué)習(xí)。與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的多媒體教學(xué)系統(tǒng)還可以使學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間跨越時(shí)空的限制進(jìn)行互相交流，實(shí)現(xiàn)自由討論式的協(xié)同學(xué)習(xí)，這顯然是傳統(tǒng)教學(xué)模式無法與之相提并論的。從教學(xué)內(nèi)容看現(xiàn)代教育技術(shù)可以集聲、文、圖、像于一體，使知識信息來源豐富，且容量大，內(nèi)容充實(shí)，形象生動而更具吸引力。為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)寬闊的時(shí)域空間，既可以超越現(xiàn)實(shí)時(shí)間，生動地展示歷史或未來的認(rèn)知對象，又能夠拓寬活動范圍，將巨大空間與微觀世界的事物展示在學(xué)生面前加以認(rèn)知。應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)教學(xué)方式，使學(xué)生占有的時(shí)空不斷擴(kuò)大。而傳統(tǒng)教學(xué)方式則依靠文字教材和教師的課堂講課，強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程由近及遠(yuǎn)、由淺入深、由具體到抽象的原則。4．從教學(xué)手段看現(xiàn)代教育技術(shù)的教學(xué)系統(tǒng)主要是指多媒體教學(xué)系統(tǒng)。多媒體教學(xué)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)以計(jì)算機(jī)為中心的多媒體群的作用。從根本上改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的教師、教材、學(xué)生三點(diǎn)一線的格局，學(xué)生面對的不再是單一枯燥無味的文字教材和一成不變的粉筆加黑板的課堂，呈現(xiàn)在學(xué)生面前的是圖文并茂的音像教材、視聽組合的多媒體教學(xué)環(huán)境與手段和在網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)距離雙向傳輸?shù)慕虒W(xué)系統(tǒng)，所有這一切使得傳統(tǒng)教法中抽象的書本知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生易于接受的立體多元組合形式，使得教學(xué)過程與教學(xué)效果達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)。學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，充分利用學(xué)生的視覺與聽覺功能，對大腦產(chǎn)生多重刺激作用，從而使得學(xué)習(xí)效果顯著提高。第3章現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用及影響3.1現(xiàn)代教育技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用1．多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)（MultimediaTechnology）是利用計(jì)算機(jī)對文本、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等多種信息綜合處理、建立邏輯關(guān)系和人機(jī)交互作用的技術(shù)。多媒體技術(shù)在教育方面的應(yīng)用遵循了學(xué)習(xí)理論、傳播理論和視聽教育理論等的指導(dǎo)。隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大部分中學(xué)都配備了多媒體教學(xué)系統(tǒng)，主要包括中央控制系統(tǒng)、多媒體計(jì)算機(jī)、多媒體投影機(jī)、視頻展示臺、音像媒體、音響等設(shè)備。它具有極強(qiáng)的可視性、模擬性、交互性、重組性以及高度的智能化。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,由于時(shí)間、空間、資源等的限制,實(shí)驗(yàn)中常常出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程、現(xiàn)象不清楚、不全面或根本不可能實(shí)現(xiàn)等問題。而運(yùn)用多媒體技術(shù),充分利用其集成聲音、圖像、文本、影像、動畫的功能,突破空間、突破時(shí)間、化抽象為具體、動靜結(jié)合,對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行模擬甚至仿真,既能吸引學(xué)生注意又可以充分調(diào)動學(xué)生的各種感官刺激,使學(xué)生在最短的時(shí)間內(nèi)盡可能獲得更多的信息,取得更好的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)效果。如前所述,在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,很多實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室根本就不能完成,我們就應(yīng)該借助多媒體技術(shù)的強(qiáng)大模仿力,利用動畫技術(shù)模擬無法直接用實(shí)驗(yàn)演示的物理現(xiàn)象、物理過程,為理解、接受和記憶有關(guān)抽象物理知識創(chuàng)設(shè)生動形象的物理情景。如在進(jìn)行α粒子散射實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),利用仿真實(shí)驗(yàn)室展現(xiàn)出整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程,動態(tài)模擬出從裝有放射性物質(zhì)釙的鋁盒中不斷有α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),并且有極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過90°,有的甚至被彈回,偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°?？催^α粒子散射實(shí)驗(yàn)的動態(tài)模擬過程后,師生再共同分析出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因,探索原子結(jié)構(gòu)。這樣,學(xué)生很容易記下α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置、過程、現(xiàn)象,深刻理解了盧瑟福的原子核結(jié)構(gòu)理論,使得教學(xué)效果和效率都得到提高。另外，一些物理實(shí)驗(yàn)非常強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)和方法的演練,強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)條件的控制和注意事項(xiàng)等,這些就應(yīng)充分利用多媒體系統(tǒng)強(qiáng)大的投影放大展示功能,提高實(shí)驗(yàn)演示的可見程度,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。如:利用多媒體視頻展臺將實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)物、模型、標(biāo)本等直接投影放大,讓全體學(xué)生直觀地了解它們的構(gòu)造細(xì)節(jié)、儀器規(guī)格以及使用方法。利用攝像頭對演示實(shí)驗(yàn)的操作過程進(jìn)行同步放大直播,提高現(xiàn)象、過程、方法示范的可見程度,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)操作的示范作用,讓全體學(xué)生同時(shí)獲得過程與方法的直觀感覺,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)觀察能力。利用影碟機(jī)、錄像機(jī)展示相關(guān)實(shí)驗(yàn)和知識的社會、生活背景,展示宏觀的無法搬入課堂的自然現(xiàn)象,展示微觀過程的顯微攝像資料,展示瞬間快速發(fā)生的物理過程或現(xiàn)象,并通過快錄慢放或者慢錄快放和暫停定格技術(shù),擺脫實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、空間限制,給學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)必需的情景氛圍,讓他們充分詳細(xì)地了解相關(guān)物理過程或現(xiàn)象的細(xì)節(jié)。最后，多媒體技術(shù)輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)驗(yàn)中所涉及的儀器、設(shè)備、耗材、原料等都是虛擬的,既不需要專門的資金購買,也不存在任何污染和浪費(fèi),還可以多次使用。有鑒于此,在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,凡涉及的實(shí)驗(yàn)對儀器和設(shè)備損耗較大、實(shí)驗(yàn)耗材和原料昂貴、實(shí)驗(yàn)操作過程危險(xiǎn)等,理應(yīng)選擇多媒體技術(shù)。應(yīng)用案例（一）利用Excel研究測量電源的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)1.本實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)：測定電池的電動勢和內(nèi)阻，學(xué)會用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。2.具體操作方法如下：首先按教材要求，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和記錄數(shù)據(jù)，得到如下表的數(shù)據(jù)U/V1.371.321.241.181.101.05I/A0.120.200.310.320.500.573.實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果現(xiàn)在我們得到了路端電壓與電流的關(guān)系圖線，且得到的關(guān)系式y(tǒng)=-0.7128x+1.45可對應(yīng)公式Ｕ＝Ｅ－Ir,可以得出電源電動勢為Ｅ＝1.45V，內(nèi)電阻r=0.7128Ω，從而很快得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。圖3-1（二）利用Excel研究研究勻變速直線運(yùn)動實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)：利用打上點(diǎn)的紙帶測定勻變速直線運(yùn)動的加速度和某點(diǎn)的瞬時(shí)速度。在研究勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，利用打了點(diǎn)的紙帶判斷物體的運(yùn)動情況，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測定勻變速直線運(yùn)動某點(diǎn)的和加速度。例如在某次實(shí)驗(yàn)中，從0點(diǎn)開始，每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0,1,2，3,4，5,6都為計(jì)數(shù)點(diǎn)，測得：s1＝1.40cm,s2=1.90cm,s3=2.38cm,s4=2.88cm,s5=3.39cm,s6=3.87cm.傳統(tǒng)的處理方法是：計(jì)算某點(diǎn)的速度用公式逐個(gè)進(jìn)行計(jì)算，加速度用公式計(jì)算，再求平均值，費(fèi)時(shí)且計(jì)算繁瑣，精確度差。我們完全可以用Excel進(jìn)行處理，方法如下。2.具體操作方法如下：研究勻加速直線運(yùn)動tT2T3T4T5T6T0.10.20.30.40.5S/ms1s2s3s4s5s60.0140.0190.0240.0290.0340.039v/ms-1v1v2v3v4v50.1650.2140.2630.3140.363ΔsΔs1Δs2Δs3Δs4Δs5Δs0.0050.0050.0050.0050.0050.005a/ms-20.494用逐差法求加速度a,在B7至F7單元格中求出每個(gè)T時(shí)間內(nèi)的位移差，G7單元算出其平均值，再在B8單元格中根據(jù)，輸入公式=G7/0.01，其中G7為ΔS的平均值，0.01為T2的值，即可求出加速度a=0.494m/s2，如圖所示。圖3-23、用圖表法來求加速度a：得到了速度與時(shí)間的關(guān)系圖線，得到的關(guān)系式y(tǒng)=0.496x+0.1151,可對應(yīng)公式v＝v0+at,其斜率即為加速度a＝0.496m/s2，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論,如圖3-2。2．物理仿真實(shí)驗(yàn)室《仿真物理實(shí)驗(yàn)室》是一款面向中學(xué)物理課堂、教師和學(xué)生的開放性的物理實(shí)驗(yàn)仿真軟件。本文主要研究的是由南京金華科軟件有限公司設(shè)計(jì)開發(fā)，它由仿真物理實(shí)驗(yàn)室主模塊、電學(xué)模塊、光學(xué)模塊、初中模塊四個(gè)模塊組成，它不是單純的演示幾個(gè)系統(tǒng)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)，而是為用戶提供一個(gè)擁有完備的實(shí)驗(yàn)器具的綜合性實(shí)驗(yàn)室，并且用戶還可以親自動手創(chuàng)建自己所需的物理場景和物理實(shí)驗(yàn)。因此，仿真物理實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)應(yīng)用，能彌補(bǔ)一些實(shí)驗(yàn)缺陷，如實(shí)驗(yàn)器材老化，不夠精密，實(shí)驗(yàn)條件限制等，對于解決一些實(shí)驗(yàn)室無法完成或抽象的物理現(xiàn)象、規(guī)律，幫助教師及學(xué)生分析、探究一些物理問題亦能發(fā)揮重要作用。此軟件不是單純地演示幾個(gè)現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)，而是提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)器具比較完備的綜合性實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可以創(chuàng)設(shè)出一個(gè)合適的物理模型，然后按照這個(gè)模型的要求設(shè)定實(shí)驗(yàn)環(huán)境及有關(guān)參數(shù)，創(chuàng)建出所需的實(shí)驗(yàn)。比如：實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)與連接是恒定電流這一章內(nèi)容的綜合考察，要求掌握各種儀表的使用方法、滑動變阻器的連接、測量原理，并會進(jìn)行實(shí)物連接，是這一章的難點(diǎn)，也是高考的難點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生只能按照教師的設(shè)計(jì)意圖去做，自己的設(shè)計(jì)為什么不行，不能到實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。使用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”軟件，按學(xué)生的設(shè)計(jì)連接電路，可以真實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)，電表的讀數(shù)會隨電路結(jié)構(gòu)的變化而變化，如果操作不規(guī)范，還會顯示出燈泡被燒壞、超出電表量程等。并且能夠比較滑動變阻器兩種接法對電路中電流電壓的調(diào)節(jié)效果。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)用圖象處理數(shù)據(jù)是一種常用的方法，使用此軟件可以直接獲得數(shù)據(jù)并能用電腦作圖，完全可以模仿物理實(shí)驗(yàn)室的操作，既能節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，又能很快得出所需要的圖像，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)所揭示的物理規(guī)律。應(yīng)用案例（一）測量電阻的阻值圖3-3實(shí)驗(yàn)電路：圖3-3實(shí)驗(yàn)步驟：1. 從器件箱中分別選擇所需的實(shí)驗(yàn)器件，把它們放在實(shí)驗(yàn)區(qū)中。2. 然后設(shè)置一些器件的參數(shù)。先用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)中對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器件，在彈出的菜單中選擇“屬性”，就進(jìn)入了對應(yīng)的屬性設(shè)置對話筐。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，把定值電阻的阻值設(shè)置成2歐姆。設(shè)置滑動變阻器的總電阻為10歐姆。設(shè)置干電池組電池的節(jié)數(shù)為4節(jié)，內(nèi)阻為0歐姆，這樣它就是個(gè)理想的電壓源了。3. 使用導(dǎo)線把這些器件根據(jù)電學(xué)原理連接起來，如圖2所示。4. 用鼠標(biāo)雙擊單刀單擲開關(guān)的下半部，就可以把開關(guān)閉合了。這時(shí)安培表和伏特表上顯示出了它們所測量的電流和電壓。滑動變阻器的滑片是可以拖動的，用鼠標(biāo)左鍵按住滑片不放，左右滑動鼠標(biāo)，就可以改變滑片的位置了。圖3-45 點(diǎn)擊工具欄上的“顯示電流方向”按鈕，還可以在導(dǎo)線上顯示出電流的運(yùn)行方向。點(diǎn)擊工具欄上的“實(shí)物圖/符號圖”圖3-4（二）金屬桿切割磁力線模型實(shí)驗(yàn)電路：如圖3-4所示。實(shí)驗(yàn)步驟：1.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，要使用到“切割磁力線”模型。從器件箱中，選擇這個(gè)模型。并設(shè)置它的參數(shù)：磁場方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度、金屬桿的長度、金屬桿的速度、有效電阻等參數(shù)。并選中“顯示金屬桿的速度”和“金屬桿受到的安培力”。2.使這個(gè)切割磁力線的器件形成一個(gè)閉合回路，用導(dǎo)線把線框的兩個(gè)接頭連接起來。因?yàn)橛辛穗娏?，金屬桿受到了安培力的作用。圖3-53.還也可以來直接測量因金屬桿切割磁力線而在線框上產(chǎn)生的電壓，電路如圖3-6所示。圖3-63．DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)DIS實(shí)驗(yàn)室，即數(shù)字信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室(DigitalInformationSystemLaboratory)，簡稱DISLab。是由“傳感器＋數(shù)據(jù)采集器＋實(shí)驗(yàn)軟件包（教材專用軟件、通用擴(kuò)展軟件）＋計(jì)算機(jī)”構(gòu)成的新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)成功地克服了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)儀器的諸多弊端，有力地支持了信息技術(shù)與物理教學(xué)的全面整合。DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)的價(jià)值主要表現(xiàn)在:可以方便、迅速地采集現(xiàn)實(shí)生活或?qū)嶒?yàn)室中各類物理量的信息，并通過計(jì)算機(jī)接口技術(shù)，將采集到的各類物理量信息傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行多元化的分析處理。其中，DSI實(shí)驗(yàn)技術(shù)所具有的函數(shù)圖像處理功能，能直觀地揭示出相關(guān)物理量之間的關(guān)系。因而，有利于我們對研究對象進(jìn)行定性和定量兩個(gè)層面的探究。此外不難看出，多類型的信息傳感器、多通道的數(shù)據(jù)采集器、多樣化的自主操控平臺、強(qiáng)大的函數(shù)圖象處理等是DSI實(shí)驗(yàn)技術(shù)具有的主要技術(shù)特征。借助于這樣的技術(shù)支撐，可以使我們對物理現(xiàn)象進(jìn)行多角度的感知和多視角的深入分析與研究。應(yīng)用案例：（一）利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探究簡諧運(yùn)動的規(guī)律1.教學(xué)目標(biāo)(1)通過簡諧運(yùn)動規(guī)律的揭示和整合，培養(yǎng)學(xué)生自主意義建構(gòu)的能力。(2)通過操作DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使學(xué)生能夠熟悉現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)儀器，掌握新的信息采集和處理方式。2.教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)(1)簡諧運(yùn)動概念的理解。(2)水平彈簧振子運(yùn)動規(guī)律的探索。3.實(shí)驗(yàn)過程(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察彈簧振子的振動圖像。(2)實(shí)驗(yàn)原理：將位移傳感器發(fā)射器作為彈簧振子固定在彈簧振子實(shí)驗(yàn)器上并使之振動，獲得的s-t曲線即為彈簧振子的振動圖像。(3)實(shí)驗(yàn)器材：DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、彈簧振子實(shí)驗(yàn)器等。(4)實(shí)驗(yàn)裝置（如圖3-7）。圖3-7實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)操作：①將位移傳感器發(fā)射器作為彈簧振子使用，懸吊并可做水平振動。將位移傳感器接收器固定在另一側(cè)，使之與接收器處于同一平面且基本正對；②將實(shí)驗(yàn)窗口調(diào)整為“示波顯示”方式；③打開位移傳感器發(fā)射器的電源開關(guān)，使之水平振動，可以觀察到彈簧振子振動圖像（如圖3-2所示）。圖3-8震動圖像利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探究一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)和體積的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄恳欢ㄙ|(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)和體積的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)儀器：DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、注射器、壓強(qiáng)傳感器、電腦。3.實(shí)驗(yàn)步驟：①注射器中保留一部分氣體，將出口與壓強(qiáng)傳感器連接，壓強(qiáng)傳感器與電腦連接。②推動活塞改變密閉氣體的體積，在電腦上會出現(xiàn)相應(yīng)的壓強(qiáng)值。③待穩(wěn)定后采集，在左測數(shù)據(jù)欄留下相應(yīng)壓強(qiáng)值，在P-V圖上留下相應(yīng)的點(diǎn)。④改變氣體體積重復(fù)實(shí)驗(yàn)，繪出P-V圖像。四，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：圖3-9圖3-10

3.2現(xiàn)代教育技術(shù)對中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的影響在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)，可以加大信息容量，豐富學(xué)生的感知認(rèn)識，有利于他們知能的形成。物理的概念和規(guī)律是建立在大量事實(shí)及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析、歸納、推理的基礎(chǔ)之上的。利用現(xiàn)代教育技術(shù)可以打破時(shí)間和空間的障礙，可以