小学教育专业理科方向物理学实验教学问题与对策

小学教育专业理科方向物理学实验教学问题与对策摘要：小学教育专业理科方向以培养高素质的数学和科学教师为己任，物理学课程是其专业必修课，物理实验教学是物理课程的重要组成部分。新疆师范大学初等教育学院的物理实验教学中面临着缺乏大学物理分组实验室，演示实验项目较多，课时有限等问题，在具体实验项目开设中：提出以掌握物理学核心概念体系为目的，熟练操作物理学基本实验仪器，开拓物理视野的物理实验开设原则，精选6个分组实验，4个演示实验,2个研究性试验实验项目；在实验教学中：以实验流程图代替传统的实验预习报告，实验记录单代替实验报告，研究性学习研究性报告代替实验报告的教学策略，保证实验教学的有效性。关键词：小学教育专业理科方向，物理实验教学，问题，对策0引言物理学是小学教育理科方向（数学和科学）的专业必修课，物理实验是物理学课程的重要组成部分。本文结合新疆师范大学初等教育学院的实验条件与课程大纲，具体讨论物理实验的项目开设原则、实验项目、实验类型、实验教学、实验教学评价。1.非独立设课物理实验开设的存在问题新疆师范大学初等教育学院是从2002年学院成立以来，一直从事本专科层次小学教师的培养，设立小学教育文科、理科、外语三个方向。小学教育理科方向以培养能够从事小学数学、小学科学教学的高素质本科层次小学教师为己任，为保障毕业生的培养质量，已经建成了综合理科实验室、钢琴室、舞蹈室等小学教育专业实验室，取得了不错的教学效果，但是在具体物理、化学、生物等学科基础实验的开设中还存在一定的问题。主要表现为：（1）缺少物理基础实验室新疆师范大学初等教育学院小学教育专业实验室筹建过程中考虑到学校理科院系已经具备开设物理基础实验的能力，因此没有规划专门的物理、化学、生物等学科基础实验室。但是初等教育学院所在的新疆师范大学文光校区主要是人文、法经、语言、历史与人文等文科院系，物理、化学、生物等理科院系位于新医路主校区。在基础物理实验开设的过程中必须考虑跨校区、跨学院教学的师资、交通、费用等实际的问题。（2）具备项目中多的物理演示实验室初等教育学院实验教学中心综合理科实验室下设物理演示实验室，涵盖力学、热学、电磁学、光学部分的84个实验。见表1.序号学科实验主题实验名称1力学纵波纵波演示仪2力学重心运动袋鼠下坡3力学重心运动翻跟头的魔丸4力学重心运动竞速轨道5力学重心的运动锥体上滚演示装置6力学液体压强彩色喷泉实验系统7力学液体压强奇怪的漏斗8力学液体压强液体内部压强的演示9力学完全弹性碰撞碰碰球实验系统10力学牛顿第三定律水的反冲实验系统11力学牛顿第二定律翻板车实验12力学牛顿第二定律奇异的翻转环13力学能量守恒定律筋斗鼠14力学能量守恒定律麦克斯韦滚摆15力学能量守恒定律能量穿梭机

16力学流体力学伯努利原理17力学流体力学气悬球的演示18力学角动量守恒飞机模型演示角动量守恒19力学角动量守恒茹克夫斯基凳演示组合20力学简单机械杠杆原理21力学简单机械起重机工作原理22力学横波横波演示仪23力学固体压强压力与压强演示仪24力学共振共振小娃25力学共振鱼洗26力学刚体角动量陀螺仪27力学刚体的运动车轮演示进动28力学浮力会浮沉的小鱼29力学浮力潜水艇原理30力学波的形成水波演示仪

31力学波的传播奇妙的声传播演示仪32热学物体的性质记忆合金花33热学物体的性质热磁轮34热学物体的性质温差发电35热学物态变化饮水鸟36热学热力学第二定律电冰箱制冷原理演示

37热学分子力表面张力实验器38热学分子的运动气体扩散的投影演示39热学分子的统计规律投影式伽耳顿板

40

电磁学同步地球卫星GPS全球定位系统演示仪41电磁学直流发电机脚踏发电机42电磁学直流发电机手摇发电

43电磁学原电池手触式蓄电池演示仪44电磁学太阳能转化为电能太阳能风车45电磁学摩擦起电范式起电机46电磁学摩擦起点水滴发电47电磁学楞次定律法拉第楞次定律演示48电磁学楞次定律楞次转环49电磁学楞次定律跳环式楞次定律50电磁学空气电离富兰克林电风车51电磁学空气电离静电马达52电磁学空气电离雅各布天梯53电磁学静电作用规律怒发冲冠54电磁学静电屏蔽静电屏蔽演示器55电磁学交流电磁场三相交流磁场56电磁学辉光放电辉光盘57电磁学辉光放电辉光球58电磁学高压放电避雷针放电原理59电磁学电路的连接简单电路组合探究实验仪

60电磁学电磁加速电磁炮61电磁学电磁感应电磁感应现象62电磁学电磁波发射、接收无线电发射台模拟实验仪63电磁学地磁场与磁体作用司南64电磁学导体、绝缘体人体导电65电磁学磁体间作用规律磁悬浮列车66电磁学磁体间作用规律磁悬浮哑铃67电磁学磁场对导体的作用三相涡流旋转仪

68电磁学磁场的分布立体磁力线69电磁学常温磁体间作用磁悬浮地球仪

70光学左右图像叠加形成立体视觉3D影像系统

71光学凸透镜成像菲涅尔透镜

72光学双凹面镜成像双曲面镜成像73光学视觉暂留看得见的声波74光学全反射导光水柱

75光学平行光栅成像你中有我、我中有你76光学平面镜组合成像真实的镜子

77光学平面镜成像窥视无穷78光学激光的干涉激光监听实验仪79光学光学器件作用光岛演示仪80光学光电效应激光琴81光学光电效应无皮鼓82光学错觉错觉画

83光学凹面镜成像、平面镜成像组合幻影合成84光学凹面镜成像同自已握手85光学Led视觉暂留梦幻点阵物理学是小学教育专业理科方向的专业必修课，小学教师专业标准要求“26.掌握所教学科知识体系、基本思想与方法。”，作为科学课程三个领域之一的物质领域，有必要掌握物理学的学科知识体系、基本思想和方法。物理实验是物理课程的重要组成部分，可以理解物理学的基本概念知识体系，掌握基本的物理实验仪器的使用方法，加深物理概念体系与现实世界的联系。1.物理实验教学面临的问题新疆师范大学初等教育学院位于文光校区，学院现有综合理科实验室，下设科学探究实验室有力学、热学、电磁学、光学等演示实验项目84个，如何在物理学课堂教学中将这么多的演示实验开设其中是需要探讨的问题。物理分组实验课程阶段序号实验项目学时基本内容性质预

备

性

实

验1长度与体积的测量3游标卡尺、千分尺的使用、直接测量和间接测量的数据处理验证性2密度的测量3天平的使用、固体密度的测量、间接测量的数据处理验证性3惠斯通电桥3自组电桥、测中值电阻、测电桥灵敏度、不确定度传递公式验证性4用牛顿环法测平凸透镜曲率半径3移测显微镜的使用、测平凸透镜曲率半径、双变量测量的数据处理验证性5透镜焦距的测量3光学系统的等高共轴调节、测凸凹透镜的焦距验证性基

础性实验6金属杨氏弹性模量的测量3用拉伸法测金属丝杨氏模量、用光杠杆测微小伸长综合性7热电阻和热敏电阻的温度特性的测量3测金属铜电阻及负温度系数、热敏电阻的温度特性综合性8用模拟法测绘静电场3用稳恒电流场模拟静电场、用模拟法测绘点电荷的静电场验证性9金属线胀系数的测量3用光杠杆测微小伸长综合性10用板式电位差计测电池电动势和内阻3用板式电位差计测电池电动势和内阻验证性11分光计的调节和使用3分光计的调节、测三棱镜顶角、用最小偏向角法测定玻璃折射率综合性12迈克尔逊干涉仪测钠光波长3迈克尔逊干涉仪的调节、测钠光波长综合性13验证牛顿第二定律3气垫导轨的调节、验证a∝F、a∝1/m验证性14冲击法测量磁感应强度3冲击法测螺线管的磁感应强度分布验证性15示波器的使用3观测交流信号及整流电压波形、测电压和周期验证性16平行光管的调节和使用3用平行光管测透镜的焦距及其分辨本领验证性17水的表面张力系数的测量3拉脱法测水的表面张力系数验证性18声速的测量3用相位法测空气中的声速验证性19用光电效应测量普朗克常量3光电效应测普朗克常量验证性20不良导体导热系数的测量6热电偶测散热曲线、稳态法测导热系数综合性阶段序号实验项目学时基本内容性质选做性实验21万用表的设计与组装6设计和安装一台能测交直流电压、直流电流和电阻的万用表设计性22伏安法测电阻的误差分析与仪表选择6根据给定的误差要求选择测量方法和测量仪器研究性23测温电桥的电路设计、安装与使用6利用负温度系数的热敏电阻器设计组装一台温度计设计性24示波法观测磁滞回线6用示波器观测软磁、硬磁及磁流体材料的磁滞回线研究性25磁流体表观密度随外磁场变化规律的实验研究6研究磁流体表观密度与磁场的变化规律研究性26磁流体密封泄放压与外磁场变化关系的研究6研究磁流体密封压力与磁场变化的规律研究性27传感器的应用研究——电子秤6用箔式应变片传感器组装一台电子秤研究性28电饭锅温度控制电路的设计和组装6设计组装电饭锅的控制电路设计性29黑箱中电子器件探密6根据电阻、电容、电感、二极管、热敏电阻等电子元件特性，借助万用表等仪器来探求锁在箱中的电子元件的名称和参数综合性30三线摆测转动惯量误差的分析6研究三线摆测转动惯量测量误差与摆长、摆角及用不同记时仪器之间的关系研究性31铜热电阻温度计的设计与组装6根据铜热电阻的温度特性，利用非平衡电桥原理设计组装一台温度计设计性32电路故障的诊断和排除6在学生熟悉的电路中人为设置若干故障，要求学生利用万用表对故障做出诊断并给予排除综合性33电位差计校表6学生自行设计校准电路，通过实验给出校准结果设计性阶段序号实验项目学时基本内容性质选

做性实验34表头内阻的测量6多种方法测量表头内阻及不确定度分析设计性35用分光计测低压汞灯光栅波长分布6学生自行设计光路测低压汞灯光栅波长分布，并测出光栅常数、分辨本领等有关参数研究性36氢氘原子光谱6用光栅摄谱仪测氢氘原子光谱分布，求里德堡常数，计算电子与质子的质量比、氢、氘的核质量比。研究性37发射光谱定性分析6用棱镜摄谱仪拍摄发射光谱，对发射光谱定性分析。综合性38高温超导材料特性的测定6低温下测量YbaCu高温超导体的温度特性曲线。了解超导材料的基本特性，理解零电阻现象和完全抗磁性的概念。综合性39密立根油滴实验6用密立根油滴仪测电子的电量，研究带电油滴在重力场和静电场中运动的规律。研究性物理学在人的科学素质培养中具有重要的地位，实验为物理学的基础，它反映了理工科实验的共性和普遍性问题，在人才科学素质培养中起着不可替代的重要作用。20世纪中叶以来，以计算机信息科学技术、生命科学、空间科学、材料科学等为代表的新的科学技术革命，极大地加速了科学技术的发展和各学科之间的相互交叉和渗透，新的综合化趋势已成为科学发展的主流。因此，物理实验课程体系，教学内容和教学方法、手段必须由封闭型向开放型转变。大学物理实验作为大学生在进校后的第一门科学实验课程，不仅应让学生受到严格的、系统的实验技能训练，掌握科学实验的基本知识、方法和技巧，更主要的是要培养学生严谨的科学思维能力和创新精神，培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力，特别是与科学技术的发展相适应的综合能力，适应时代的发展，科技进步的创新能力。新实验课程的组成部分为：基本实验、综合性实验、设计性实验、科学小实验等，形成从低到高、从基础到前沿、从接授知识到培养综合能力，逐级提高的一、二、三、四级基础物理实验课程新体系。每一级物理实验用一个学期的时间完成，不同的级标志着不同实验技能和科学思维水平。使学生从较高起点上进入大学物理实验，逐级提高地走向科学的高峰。一级物理实验（基础物理实验）：主要为基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能的训练和基本测量方法与误差分析等，涉及到力、热、电、光、近代和物理各个学科，是大学物理实验的入门实验，也是适合于各专业的普及性实验。实验题目如下：用示波器测量时间

用天平测量质量

直流电表和直流测量电路

用热敏电阻测量温度

半导体温度计的设计与制作

直线运动中速度的测量

碰撞过程中守恒定律的研究

单摆的设计与研究表面张力系数的测定

液体粘度的测定

落球法测定液体粘度

转筒法测定液体粘度

钢丝杨氏模量的测量

切变模量的测量

固体比热容的测量

交流电及整流滤波电路测量螺线管的磁场

透镜参数的测量

分光计的调节与使用

用密立根油滴实验测电子电荷

光电效应法测普朗克常量

干涉法测几何量1.重视演示实验和近代物理实验的教学诺贝尔物理学奖获得者格拉肖指出：“在我们研究物理问题的时候，往往会见到现实世界的各种形式．对世界或人类社会的事物形象掌握得越多，越有助于抽象思维．”青年时期，抽象逻辑思维逐渐占主导地位，如果能在大学物理教学中就“物”论“理”，“物”中有“理”，即“物”想“理”，喻“理”用“物”，将更有利于形象思维和逻辑思维相互沟通、互相补充，以促进学生解决复杂问题的能力．物理学是以实验为基础的学科，生动的、直观的、可信度强的物理实验为培养学生观察、分析、解决问题的能力和创造性思维提供了条件．因此，它在培养小学教师的科学素质中显示出极大的优越性．演示实验在大学物理教学中的必要性和重要性，专家和教师已经形成共识．演示实验要体现实验与理论相结合、演示与展示相结合，体现实验的多层次、多方面，还要联系现代科技，并能体现师生的探索和创新．因此如何规划演示实验和教学相结合，体现其多层次、多模块的教学体系非常重要．关键是根据教学内容和对象的不同，如何优化组合实验仪器，使其达到以下功能：趣味物理演示实验，服务课堂教学的演示实验，展示物理前沿科技和尖端技术的演示实验，学生动手操作的探索性演示实验，开展演示实验科技创新活动，由于时间、空间等因素的影响，不便或无法进行实物演示，需借助网络、计算机和多媒体等设备代替实物演示，进而提高演示的效率和效果．同时要把演示实验引入到讨论课中，促进物理课教学方法改革．课堂演示教学实验一般与教学内容同步，配合理论课堂教学，帮助学生理解和掌握物理概