1、1浅谈新课程背景下初中物理实验教学资源的开发与整合大丰市第二中学 徐克斌物理是一门以实验为基础的学科，“实验”是物理课改永恒的主题。新课程标准指出，初中阶段要注重激发学生学习物理的兴趣，培养科学探究的意识和养成自主学习的习惯。物理实验对落实教学的三维目标有其独特的、不可替代的作用。关注课程资源的开发和利用是新一轮基础教育课程改革的一大特色,积极开发与整合实验教学资源是物理新课程实施的重要保障。目前我们的实验教学仍然是一个薄弱环节，物理课堂中“讲实验”而不是“做实验”现象还普遍存在。造成这种现象的原因当然有多方面的，首先还是教育观念的问题，重知识传授、轻能力培养；重实验结果、轻实验过程，甚至有老
2、师是因为某些实验要考试才做实验。其次是实验器材的不足，新课程实施以来，很多学校新仪器没有及时增加，旧仪器又没有及时更新，从而使实验器材的种类、质量和数量等方面都不能满足实验教学的需求。当然教师对实验资源利用的热情不高、对学生实验能力的低估等方面也是造成这一现状的原因。长此以往，如何实现学生对物理知识的主动建构、科学探究意识和自主学习习惯的养成？物理实验教学资源的开发和整合对转变教学行为和学习方式，落实初中物理教学目标，有着非常重大的现实意义。本文就以在初中热学部分实验资源开发与整合过程中的一些体会，谈谈对实验资源开发和整合的一点认识。一、初中物理实验教学资源的开发所谓开发，是指通过研究或努力,
3、开拓、发现、利用新的资源或新的领域。实验资源大丰市共同体交流材料2的开发可以包括对原有实验的再设计和创造性地使用；对新的实验工具的开发和运用；对实验教学功能的研究；运用实验改进学习训练的内容和方式等等。通过实验资源的开发，提升理念，转变教学行为；创设情境，激发学习兴趣；积累素材，实现资源共享。1联系生活实际，丰富实验教学资源实验资源不仅限于实验室的现有设备，学生身边的物品和器具同样是重要的实验资源。新课程强调物理学习要联系实际、贴近生活，引导学生关注生活，观察日常生活中的物理现象，那些最常见的生活现象、最普通的日常用品都可以成为非常好的实验资源，利用身边的物品进行物理实验，这种做法本身就是一种
4、创新。在物质资源比较匮乏的时期，朱正元教授曾提出“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的主张，现在实验室条件已经得到了极大的改善，但新课程倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，提倡学习方式多样化，这样仅靠实验室的有限器材是不能满足课改需要的，因此我们更应提倡学生用“坛坛罐罐”来做实验。朱正元教授说：“不要迷信只有工厂制造的仪器才是仪器。”用一只塑料杯可以做物体的惯性、水的表面张力、大气压力、摩擦力、热的传导和辐射、声的共振、摩擦起电、光的反射与折射等 10 多个实验。一支铅笔，一个塑料瓶、一个易拉罐都是很好的实验资源。例如：运用控制变量法研究“影响液体蒸发快慢的因素”的实验中，需要一个恒温容器来控
5、制液体温度保持不变，家用的调温电火锅就基本能满足实验的需要。又如我们利用小鞭炮来模拟火箭升空的实验，把小鞭炮去除引火线，对折后固定，在对折后的破裂处点燃时会喷出火焰，能使放在下面的纸片燃烧起来。通过观察小实验后，再引导学生一起来解释为什么火箭发射台底要建一个大水池？为什么我们在电视屏幕上看3到火箭发射升空的瞬间会有大量的烟雾产生？在模拟小实验的基础上进行解释，学生比较容易理解，也让学生感受到高科技并不那么神秘，激发学生的求知欲、点燃学生思维的火花。2运用数字化实验工具，丰富实验教学资源随着信息技术的发展，网络、多媒体、传感器等资源和工具正被逐步利用到课堂教学中，中学物理实验教学的内容和方式都在
6、不断的创新和发展。上海市二期课改过程中，DIS（数字化信息系统）实验系统的研发，更为中学实验手段的多元化提供了技术支持，使物理实验资源更加丰富。但在调查与访谈中发现，由于新的实验器材不到位或教师在思想认识方面等原因，相当一部分教师对新实验操作系统与传感器技术在教学中的运用不甚了解，甚至采取回避态度，不愿去接触和使用。经验告诉我们，新的技术和工具只有在不断使用过程中才能更好地掌握它的使用方法，才能设计出更好的实验、开发出更多的功能。DIS 实验系统的应用目前在高中阶段的教学实践中取得了不少经验，有很多突破和创造性的发展，但在初中物理教学中的实践研究还处于起步阶段，需要我们在教学过程中不断实践和运
7、用，才能更好地发挥它的功能和作用。在各种传感器中，温度传感器的应用可以相当广泛，它使用非常方便，实验装置也比较简单，学生很容易理解。如：先让学生体验在同一环境中的泡沫塑料块和铁块的冷热程度，再用温度传感器测量两者的温度，发现得到的结论不一致，让学生形成思维冲突，激发探究的兴趣和热情，即可以说明仅仅凭感觉来进行判断有时不一定可靠，所以要进行科学的测量，同时又为温度这个物理量的教学创设了很好的教学情境。又如：“摩擦做功使物体的温度升高”的实验，运用温度传感器可以实时测量物体温度的变化情况，使实验更加直观；在“比热容”、4“晶体的熔化”等实验中都可以运用 DIS 实验设备进行实验，发挥出传感器在数据
8、采集方面和数据分析方面的优势。3制作并使用视频素材，丰富实验教学资源在物理教学中，实验起到了许多积极的作用，但有些传统的实验有较大的局限性。如有的可见度小；有的演示现象瞬息即逝；有的实验需要很长的时间无法在课堂上完成；有的限于条件，演示效果很差；传统的教学挂图所提供的只是静止的画面，对讲解现象的过程很不适用；有些物理实物模型本身又不易拆开，工作时各部分的情况不容易看清楚等等。正因为这些局限性，使学生对许多物理知识的理解造成一定困难，应根据教学需要不断改进、开发和创造性地使用实验资源。在教学实践中，制作并创造性地使用视频素材，取得了较好的效果。（1）增加实验的可见度，让全体学生参与实验的观察。实
9、验过程中我们都希望可见度比较大，特别在一些实物演示实验中，如可视程度小，往往只有派学生代表或前排学生观察，而大部分学生在课堂上处于旁观者的状态，部分学习习惯较差的学生会游离于教学之外，课堂纪律也难以控制，因此很多实验我们需要增加可见度。如在热学实验中，温度的变化情况我们经常要通过观察温度计示数的变化进行测量，但常用温度计比较小，即使是演示用的温度计，教室后排的同学也难以观察，通过实物展台或把相关实验拍摄成视频，把原来可视程度比较小的实验仪器局部放大，全体学生都可以在大屏幕上观察实验现象或读数的变化，大大增强了实验效果。（2）放慢实验的过程，让稍纵即逝的现象完美呈现。在物理实验中，有些现象瞬息即
10、逝，学生比较难观察，通过制作视频素材，可以把实验的过程放慢，让学生充分地感受实验的变化过程。如，演5示“改变内能的方式”的实验过程中，我们经常采用在压缩引火仪中放入硝化棉，快速按压活塞，密闭气体由于被压缩，内能增大，温度升高，使容器中的硝化棉燃烧。这个实验的燃烧过程非常短，不超过一秒，所以学生不太容易观察，我们可以用摄像机把该实验过程拍摄下来，运用正常播放并结合慢放的手段（如图 1），把这个实验过程在大屏幕上呈现，实验具有震撼力，效果得到了很大地提高。（3）加快实验的过程，拓宽课堂教学的时空。有些物理实验的过程需要很长的时间，或者在课堂中很难完成，我们也可以通过视频素材的制作和使用来实现。如：
11、固体物质的扩散现象非常缓慢，需要经历几十小时、几天、甚至几年才能观察到明显的变化，课堂上根本不可能完成。我们采用固体高锰酸钾颗粒，放到琼脂中，在实验室放置十几个小时，整个过程运用摄像机完整地拍摄下来，在课堂上采用快放的方式，用几分钟时间来感受十几个小时的变化，这个真实的实验过程，比虚拟实验或动画模拟实验，更具有说服力和可信度，增强了课堂教学的时空。二、初中物理实验教学资源的整合整合是指一个系统内各要素的整体协调、相互渗透，使系统各要素发挥最大效益，达到最优状态。实验教学资源的整合是多维度的，可以从形式、内容、工具、方法等多方面进行整合，通过整合优化教学方法、完善学习方式，落实课改理念，从而培养
12、学生学习物理的兴趣、科学探究的意识和能力。同时在实践中可以积累更多的素材和经验，通过各种形式的交流，与更多的教师实现资源共享，推动实验教学的发展。1整合演示实验与学生探究实验，突出教学重点6培养学生的探究意识和能力，是初中物理教学的重要组成部分。物理概念、规律学习过程中我们越来越注重让学生自己去体验和发现，通过探究实验，归纳总结出规律，建立物理概念。课堂设计以情景探究（体验）应用为主线，每一堂课的教学重点，往往通过实验研究和总结得以突出，方法得以落实。通过教学实践，我们感觉到，把学生探究实验和教师演示实验有机整合，更能突出教学重点，取得较好的教学效果。如：“比热容”概念的教学过程中，学生在充分
13、讨论的基础上进行实验“探究物体吸收热量与物质种类的关系”（用相同质量的水和煤油，实验装置如图 2），并记录实验数据，学生通过分析，可以初步得出结论。然后教师再运用 DIS 实验系统（如图 3），通过温度传感器可以实时测量质量相同的水和煤油吸收相同热量时，温度随时间变化的曲线（如图 4），直观的图像对学生的视觉冲击是较大的，使学生可以实时观察到物体吸收热量与物质种类确实有关。然后对物理图象分析处理，并结合学生实验测量的数据进行比较，对“比热容”概念的形成和理解有较大的作用。又如“温度和温标”的教学过程中，以学生7“制作简易温度计”作为教学的主线，结合教师演示的常用温度计，找出相对应的部分（如图
14、5），从结构、工作原理和使用方法等几方面进行对比，从而理解摄氏温标的定标方式、温度计的结构和使用方法等，突出了教学重点。2整合传统实验与数字化实验，突破教学难点信息技术的发展，使中学物理实验工具也发生了变革，各种传感器的应用使传统实验中的测量技术得到了发展，如 DIS 实验系统。传统实验工具和数字化实验工具各有特点，传统实验工具经过几代人的使用和改进，设计巧妙合理，操作简单明了； DIS 实验系统集实验数据采集、显示、分析、处理等功能于一体等。DIS 实验系统之所以能较好地融入到中学物理实验教学中并得以不断地发展，正因为它与传统实验的有机整合，可以弥补原有实验中的不足，创新实验设计思路，使物理
15、实验教学得到更好地发展。如：“晶体的熔化实验”，晶体在熔化过程中需要吸收热量但温度不变，初中学生对此不太容易理解，运用 DIS 实验系统可以比较快速、直观地让学生观察到熔化过程中温度随时间变化的图象（如图 6），降低了理解的难度，突破了教学难点。又如：在“气体对外做功改变内能”的实验中，用打气筒往大号饮料瓶中打气（如图 7），同时用温度传感器实时测量饮料瓶中气体温度的变化，可以看到随着瓶中空气的增加，测量的数据不断地增大，当瓶内气体把瓶塞推出时，也可以实时观察到瓶中气体的温度不断降低，从而可以直观地观察气体对外做功内能减小。3整合课内实验和课外实验，改革作业的形式和内容8新课程强调培养学生的创
16、新精神和实践能力，以学生为本，改进学习训练方式、完善学习评价。如何落实减负增效，对学生课外作业的研究和实践也是我们需要积极探索的问题。比如结合活动卡上的一些实验活动，或者布置“长作业”，让学生进行实验设计和探究，学生可以利用生活中的一些废旧物品来动手实验和探究，在研究过程中可以更深入理解物理概念和规律，对培养学生理论联系实际、物理学习的兴趣都非常有效。同时还可以把学生课外实验中的一些实验方案、收集的一些实验数据，作为课堂教学的资源，拓宽了课堂教学的时空，整合了课内外的实验资源，改变了作业的内容和形式，使学生的兴趣和能力及探究意识得到培养。如：“简易温度计”的制作，并要求学生按照摄氏温标的规定，在简易温度计上粗略地标上刻度；又如学习了“比热容”概念后，让学生分组探究不同材料的保温性能，并能够用实验测量的数据，写出实验报告等。实验资源的开发与整合并不是要一味地追求信息技术手段的运用，不是为整合而整合，而是要结合我们的教学实际，使物理实验在教学中激发学生学习物理的兴趣，培养科学探究的意识和养成自主学习的习惯等方面发挥更大的作用，我们需要不断思考和实践。
