当代物理演示与技术在物理教学中的应用.pdf

当代物理演示与技术在物理教学中的应用当代物理演示与技术在物理教学中的应用 周 亮 席丽霞 北京邮电大学基础部 北京 100876 摘 要 摘 要 介绍了我校物理演示实验环境的建立 教学手段及形式的更新状 况 并阐明了开设演示选修课的必要条件及取得的效果 关键词 关键词 物理演示 教学手段 教学形式 分类号 分类号 G 424 1 众所周知物理学不仅是自然科学的基础 而且是人类文化的重要组成部分 它是培养学生科学素质的重要方面 物理教学本身要适应科学技术的发展而变 革 才能使物理教学适应时代的步伐 更富有生命力 而其演示实验技术是联接 理论和实验的重要组成部分 也是理论教学改革的实际体现和重要环节 因大学 物理内容 深 广 博 而随着科学技术的发展和教学对象的变化 以及物理教 学内容不断递增与学校教学时间的有限性之间的矛盾 必然要进行课程改革 精 选内容 改革教学方法 来达到物理教学大纲目标要求 因此物理演示现代化 以及技术水平的先进化就成为改革教学手段的关键 我们演示实验室经过 9 年多 的努力和实践 开创性地做了以下几方面的工作 1 建立演示实验环境 改造充实演示教学手段1 建立演示实验环境 改造充实演示教学手段 1 把单纯的储藏教学仪器 教具的场所 改造成能上演示课的教室 我们充 分利用原演示室的中间场地 在墙四周 3 面放置长条桌 一边放置仪器柜 便成 为演示室 可以轮换演示教学内容 现共有 3 个此种型式的演示室 每室可按排 两种系列的内容 如力学 磁学 静电 光学 振动与波动 近代物理等 6 大系 列的演示实验仪器 可以进行相关的演示实验课 2 更新演示实验手段 在 1988 年以前 我室仅有零散的力学 电磁学等 30 多个演示教具及模型 后经过对国内外有关演示项目的调研 列出我校经济力量 所能解决的项目 就力学 静电学 光学中重点 难点概念的演示项目首先进行 了改造和更新 采取相应的措施使其实现 例如力学方面 围绕三大守恒定律 购置了大型回转仪 角动量综合演示仪 投影气桌等 更新了内容 使过去难以 讲清楚的抽象物理概念 如角动量 角动量守恒 旋进等 仅花几分钟便得到生 动而直观的解释 又如波动光学演示 着重从光源上着手改造 采用激光和强白 光光源相配合 用超声开关控制室内灯光使其可当暗室用 除购置激光干涉衍射 仪 偏振光演示仪 牛顿环干涉演示仪外 还配置了一些附加元件 如扩束镜 方解石等 在光具座上进行组合 便开出了洛埃镜 双面镜 双棱镜等一系列 干涉现象实验 利用一块组合晶面 其上刻有单缝 双缝 四缝及双孔 光栅 格栅等图形 通过调整一维支架位置 便可得到激光束垂直其表面的各种衍射 花样 在上演示课时 用聚光手电筒照射屏幕 墙 上 可及时指出衍射花样的零级 一级 以及缺级等 引导同学理解何谓 缺级 等现象 并和理论上所学相关公式 结合起来讲解 解决了一系列波动光学教学中由感性认识到抽象思维转变的难点 另一方面 我们在保证基本物理演示项目的前提下 对经典的实验进行了改 造 例如 用频闪技术观察水流平抛 斜抛时的轨迹 用频闪仪照射音叉或喇叭 振动所带动绳形成的驻波 使其展现慢动作 让学生理解驻波的真实含义 在实 践中根据科技发展前景 还开辟了现代物理技术知识窗口 用频闪仪去照射高速 旋转的电风扇叶 其中一叶贴有标志 使频闪与其同步来测定其转速 开设高压带 电操作 避雷针 巴克蒙森效应 简易光通讯 光导纤维的应用 传声 传图 超导现象 CCD光强分布演示 引进并采用CAI 光学课件 及MPCI微机物理辅助 系统 包括接口电路 应用软件及与实验相配合的传感器 压力 声 光 在进行 物理演示的同时 可以对变化的物理量进行连续测量 并瞬时地记录变化的过程 将采集到的数据转换成微机屏幕上的图像或曲线 例如 音叉振动的波形及相应 频率的测定 拍的形成图像等 2 发展演示教学形式2 发展演示教学形式 单一的随堂演示已满足不了现代物理教学需要 为此我们采取如下比较有效 的教学形式 1 小班集中演示实验教学 课前由实验教师和工作人员把相关部分内容按 项目次序排好 上课时教师集中边讲实验条件引导学生观察 边规范性地操作 一次讲 15 个左右的项目 例如像大型回转仪 角动量综合演示仪等 让其进一步 体会角动量守恒 转动惯量的含义 范氏起电机放电操作 静电对水流的作用等 演示 学生可通过亲自动手 加深对这些物理概念的理解 另外由于采用集中演 示实验教学 可以高效率地充分利用仪器设备 而且可以减少因搬动等原因的损 坏 8 年多来我们连续向每届 1 000 多名学生进行了多次的集中演示教学 就如小 型的科技展览馆似的创造了学习物理的环境 把生动的物理现象 变化过程 展 现在学生面前 以此引导出物理概念 激发学生积极探索物理世界中的奥秘 推 动了物理教学的改革 2 开放演示室进行陈列教学 在集中展览性演示实验的基础上 随着学生学 习物理演示实验积极性的提高 我们根据学生的要求 增加了 第二课堂 的活动 即充分挖掘潜力 开拓实验条件 每周有 2 个下午的时间让学生自己动手 了解 物理演示实验的细致过程 在教师指导下去实现物理演示实验的操作过程 由于 采取开放实验室的做法 可以针对教学内容及时进行教学信息反馈 为集中演示 教学提供必要的改革依据 并使学生可以对课内所学的物理现象通过自己亲手操 作 加深印象 提高学习效果和积极性 使学生对新技术 新工艺 仪器内部结 构及零件等配置也有机会认识 并能培养阅读仪器说明书的能力 物理演示开放实验的主要特点是适用于师资力量单薄而实验项目较多 且每 个项目仅一套仪器设备的情况 在合理分组 科学安排时间的条件下 可以充分 利用现有设备 师生及时进行双边教学 充分调整了师生的积极性 提高了教学 质量 3 开设 当代物理演示与技术 选修课3 开设 当代物理演示与技术 选修课 随着这两年学校提出 加强基础 拓宽专业 重视实践 培养能力 激励创 新 发展个性 讲究综合 提高素质 目标要求 经教务处批准 开设了 当代物 理演示与技术 选修课并编写了教材 共有 16 个项目 其内容有 1 投影气桌 上的实验 2 角动量守恒综合演示实验 3 电度表测量原理及演示 4 罩极 电机原理演示实验 5 频闪技术实验 6 激光示波器原理调测实验 7 高压 带电操作 模拟 8 静电电位动态测试实验 9 光弹实验 10 核磁共振实验 11 小功率彩虹全息照相 12 激光相干长度测定 13 声传感器应用 微机显 示 声频及辐射测量 14 超导原理演示 零阻现象及磁悬浮 15 CCD光学多 通道实验 光敏元件应用 16 光通讯 白光 激光 调幅技术 实验 两学期有 60 多名学生选修该课 修选时间均为课余 每周一个晚上或周六 下午 授课 10 小时 其余选做 5 个实验 要求根据讲义 看说明书自己组合仪器 做出实验结果并写出实验报告 开设选修课的必要条件是 1 要有全心全意为教学服务 技术过硬 操作 熟悉的教师和仪器维护人员 2 有基本数量的演示项目 几十个以上 实验手段 仪器及配套元件 及相关的仪器操作说明书 3 每个实验内容 要有明确的目的 要求 并有规范化的操作要求 4 有独立的课程及实验场地 采用新的考核办 法 我们采用面试或抽签选题 进行实际操作 并说明相关原理 最后评分 取得 考核考查的较好效果 使学生真正提高动手能力 综上所述 我校现代物理演示教学深受学生欢迎 配合大学物理教学取得了 很好效果 物理演示教学随着现代科学技术的高速发展而不断加速创新 需要互 相交流学习 以促进社会整体教育水平的提高 4 参考文献4 参考文献 1 李政道 艺术与科学 科学 1997 49 1 2 韩长明 如何使物理演示实验取得更好效果 大学物理 1993 12 3 38 39 3 黎加厚 现代教育技术对基础教育课程改革的影响 课程 教材 教法 1997 4 THE APPLICATIONS OF MODERN DEMONSTRATION ANDTHE APPLICATIONS OF MODERN DEMONSTRAT