基于目标分类的物理演示实验教学方法探索与实践.doc

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1、第 卷 第 期 物 理 实 验 年 月 ， 櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶 基 于 目 标 分 类 的 物 理 演 示 实 验 教 学 方 法 探 索 与 实 践 李雪 琴 ， 赵云芳 ， 唐艳妮 ， 罗积军 （ 火 箭军 工程 大学 理 学院 基础 实验 中心 ， 陕 西 西安 ） 摘 要 ： 基于学生 的认知过程从简单到复杂、由具体到抽 象的普遍规 律，提 出了基于目 标分类的 物理演 示实验 教学 方法 该教学方法先后 通过教师的原理讲解和仪器演示加深学生 对物理 知识的 记忆和 理解，学生互 动体验 了解物 理原 ， ，

2、 理的具体应用 师生讨 论总结揭示实验现象的物理原理以学生为主体的演 示实验教学 能 够让学生在 操作物理演 示仪 关键词 ： 物理演示 实验；教育目标分类；自制仪器；创新能力 大学 物理 演 示 实验 能 够 化 抽 象 为具 体 ，化枯 将布 卢姆 的教 育目 标分 类理 论与演 示实 验教 学过 燥为 生动 ，把日 常生 活中 接触 到的 物理 现象 ，通过 程相 结 合，分 为 教师 原 理 讲解 、教师 仪 器 演示 、学 演示 实验 方式 再现 ，将 “生活 世界 ”转换 为 “物 理世 生实 践 体 验、师 生互 动 探 讨、分 享收 获 体 会、学生 基于 学生 的认 知 过程

3、 从 简 单 到 复 杂、由 具 体 到抽 环相 扣，前一环 节是 后一 环节 的基 础和 前提 ，后一 象这 一普 遍规 律，将 演 示 实验 教 学 过 程 与 布 卢姆 环节 是前 一环 节 的 发展 和 深 化 ，而 且 各 环 节 之间 的认 知目 标分 类 理论 相 结 合 提 出 了 基 于 目 标分 又是 互相 补充 互相 促 进 互 相 制约 现 以 太阳 师讲 解演 示加 深 学生 对 物 理 知 识 的 理解 ，学 生互 验教 学方 法进 行具 体的 教学 过程说 明 动体 验物 理原 理 的具 体 应 用 ，师 生 讨 论 总 结 揭示 现象 背后 的物 理 原理 ，从

4、 而在 探 索 求 知 过 程中 激 基于目标分类的演示实验教学过程 基于 目标 分类 的 演 示 实 验 教学 方 式 ，以不 超 过人 的小班 为教 学单 位，让学 生在体 验探 索中 掌握 物理 原理 及 其应 用 ，在分 析 讨 论 中 激 发 创造 性思 维，在创新 制 作 中 提 高实 践 动 手 能 力 和 自主 演示 实验 教学 模式 取得 了良 好的 教 学效 果 人的 认知 目标 是从 识记 相对简 单的 知识 到形 成抽 象思 维的 渐 进过 程 布卢 姆 把 教 育 的 认 知目 标分 成六 大 主 类，即 ：记 忆 、理 解 、应 用、分 析、评 价、创造 基 于 目

5、 标 分 类 的 演 示 实 验 教 学 方 法 “第 届全国高等学校物理演示实验教学研讨会 ”论文 收稿日期 ： ； 修改日期 ： 作者简介 ： 李雪琴（ ），女，甘肃平凉人，火箭军工程 大学理学院 基础实 验中心 助理实验 师，硕士， ： （ ） 、 ， ， 中图分类号 ： 文献标识码 ： ： ”， ， ， ， ： 教 师讲解 原理 记忆 记忆 是人 们对 具 体 事 物 和 普 遍原 理 的 识 记 ， ， ， 从事大学 物理实验教学和研究工作 物 理 实 验 第 卷 础 对 于陌 生 的 知 识 点，首 先 要 让 学 生 对 其 概 、 ， 在于 培养 学生 解决 问题 的物 理思维

6、 和科 学探 究的 念特 征进 行区 分 认 识 并在 头脑 中留下 一定 的印 有效 方法 在演示 过程 中学 生 可以 将 具体 的 物理 象，然后 通过再 认 和 回 忆 加强 对 知 识 的 了 解和 掌 握对 于 具 体 的 演示 实 验 项 目，教 师 在 讲 解 演示 之前 先提 示、引 导 学 生 回 忆相 关 的 物 理 原 理 或定 律，再根 据学 生 的回 答情 况进 行总 结归 纳，以 此加 深学 生 对 原 有 知识 的 理 解 和 掌 握例如 ，对 于太 阳能 发电 演示 仪（如 图 所示 ），学 生 基 本 都 知道 其原 理为 半导 体 材料 的 光 伏 效 应

7、，但 是 对 其 中的 深入 细节 并不 清 楚，这 就 需要 教 师 进 一 步 讲解 原 理教 师 在 演 示该 仪 器 之 前，依 次 提 出 个 关键 生的 回 答 情 况，教 师 进 行 补充 说 明 通 过 问 答环 节，学生 不仅回 顾 并 完 善 了关 于 太 阳 能 发 电的 固 位差 的形 成以 及光 伏材 料的 生产制 作工 艺有 了更 深入 的 了 解教 师针 对 具 体 演 示 实 验项 目 ，采用 问题 驱动 式讲 解 方法 ，对 仪器 基 本 原 理 进 行讲 解 行讲 解，驱动学 生 从 长 时 记忆 中 提 取 相 关 知 识要 点，从而 实现知 识的 识别

8、与再 认知 的过 程 图 太阳能发电演示仪 教 师演示 仪器 理解 理解 是在 记忆 的基 础之 上进一 步加 深对 知识 的掌 握 通 过 第 一步 实 验 原 理 讲 解，学 生 对 演示 仪器 的工 作原 理 已经 有 了 明 确 的 认 识，在 此 基础 上，进 行仪 器 的 具 体 项 目演 示 太 阳 能 发 电 演示 仪中 的太 阳能 电 池板 将 太 阳 能 转 换 为电 能 ，生成 的电 能可 用于 日常 照明 、家用 电器 供电 ，还可 储存 起来 为其 他可 充电 设备充 电 教师 在 进行 操 作演 示仪 器 时，边 演示 边 讨 论，例 如：让 学生 阐 述 太阳 能

9、的 优点 ，举例 说明 太阳 能在 其他 领域 的应 用，或 让学 生分 析太 阳能 电池 板的 面积与 发电 量之 间的 关系 ，等 等教 师采 用师 生探 讨 演示 的模 式，重点 现象 和物 理原 理对 应 起 来，把 “生活 世 界 ”转 换为 “物 理世 界 ”，加深对 物理 原理 的理 解和 掌握 经过 教师 的讲 解 和 演 示，学 生 已 经 对 仪器 有 了直 观感 性认 识，并 产生 了探 究兴 趣，教师 强调仪 器使 用 注 意 事 项 后，学 生 可亲 自 操 作 体 验在实 践体 验环 节，教师 布 置 具 有探 究 性 和 启 发 性的 问 题，要求 学生在 理解

10、演示 实验 原理 的基 础上 ，认真 观察 实验 现象 ，仔细 研究 实验 装置 ，并 在体验 结束 仪的 体验 环节 中，学 生需 要思 考的 问题 分别 为：影 响太 阳能 板发 电量 的主 要因 素有哪 些 ？影 响太阳 能利 用率 的主 要因 素有 哪些 ？让 学生 在体验 环节 带着 问题 探索 实 践，不 仅 可 激发 学 生 探 究 知 识的 兴趣 ，而 且在锻 炼 学 生 实 验技 能 和 动 手 能 力基 础 上，也能 激发学 生主 体的 创造 性思 维 学生 经过 亲自 操 作 体 验，获 得 了 丰 富 的感 性 知识 ，在 此 基 础 之上 ，由 教 师 组 织分 析

11、探 讨，对学 生在 实验 环节 中 遇 到的 问 题 答 疑 解 惑，并 对 学生 在体 验环 节中 需要 思考 的探 究性问 题进 行分 析总 由教 师进 行分 析 总 结，要 引 导学 生 从 根 本 的 实验 原理 出 发 ，寻 求 问 题 的 主 要突 破 口 例 如 影 响太 阳能 板发 电量 的 主 要因 素 可 以 从 太 阳辐 射 量 、太 阳能 电池 板的 材 料 组成 和 面 积 等 方 面进 行 分 析 ， 影响 太阳 能利 用率 的主 要因 素可以 从太 阳能 电池 组件 的倾 斜角 度、太 阳能 电池 组件 的效 率、组合损 失、温度 特 性、灰 尘 损失 、线路 损

12、 失 等方 面 进 行分 析总 结 通 过 对 演示 仪 器 的 深 入 探讨 和 分 析 ，不 仅加 深学 生对 物 理 原理 的 理 解 ，而 且 能 够 提 高学 学 生分享 收获 评价 分享 体会 环节 ，让学 生 谈 谈 对 太 阳 能 利用 的 阳能 利用 效率 如何 ？太 阳能 发电 装置 有哪些 待改 进的 缺陷 ？学 生 可 以 在课 堂 上 畅 所 欲 言，而 对于 一些 尚 有 争 议 的 问题 ，在 课后 查 阅 相 关 资 料最 后为 学生 布置 开 放 性作 业 ，针对 目 前 的 太 阳 能发 电 产 业 的 不 足 之 处 ，提 出 创 新 想 法 或 改 进

13、建 议 利用 类似 于太 阳 能 发电 这 种 应 用 型 演示 仪 器 ，将 ： ？ ？ ？ ， ， 第 期 李雪琴，等：基于目标分类的物理演示实验教学方法探索 与实践 实验 内容 与实 际 生产 紧 密 结 合 ，让 学 生 认 识 到物 ， 电效 率 明 显 下 降 为 解 决 该 问 题，在 自 动 追 日光 ， 理原 理对 人类 生 活产 生 的 巨 大 影 响 使 学 生 树立 伏发 电系 统的 基 础 上增 加 自 清 洁 系 统 及 时 清洗 科学 的认 识世 界、改 造世 界的 观念 ，培 养学生 运用 太 阳 能 发 电 板 表 面 的 粉 尘 ，提 高 光 电 转 化 效

14、 率 所学 知识 解决 实际 问题 的能 力 该想 法得 到了 实 验 室的 认 可 ，并 提 供 了 学 生 创新 基金 支 持其完 成自 清洁 追日 光伏 发电 系统 ， 经过 对太 阳能 发电 演示 仪器的 课堂 演示 实验 基于 目标 分类 的 演 示 实 验 教学 方 法 以提 高 讲解 、体验 、讨 论 及 课后 查 阅 资 料等 一 系 列环 节 ， 有学 生确 立了 自己 的创新 想 法学 生 通过 查 阅资 料了 解到 ，目前 固 定 放 置 的太 阳 能 发 电 装 置 不能 根据 太阳 方位 的 变化 而 变 换 位 置，这 就 使 得 太阳 能利 用效 率大 大降 低改

15、进 方 法为 制 作自 动 追日 粉尘 污染 导 致 的 “热 斑效 应 ”使太 阳能电 池板 的发 学生 创新 实践 能 力 为最 终 目 标 ，让 学 生 在 所 学知 识基 础 之 上，将 创 新 想 法 付诸 创 新 实 践通 过独 立选 题 、设 计 方 案、观察 记 录 实验 现 象 、分 析 归纳 实验 结论 、探 索发现 新的 研究 成果 ，学 生的科 研实 践能 力得 到了 锻炼 ，综合 素质 得到 了提 升，不仅对 教学 效果 的提 升 具 有很 大 的 帮 助，而 且 取 得 了较 表 年度部分优秀获奖演示实验作品 序号 激光定位报靶系统 获奖作品 奖励等级 研究生电子设

16、计竞赛西北赛区二等奖 基于基尔霍夫辐射定律的自动报靶系统 激光 跟踪定位仪 杨氏弹性模量测量实验的改进 激光测高定位仪 物理原理在导弹武器系统中的应用仿真 系统 反 电磁干扰机械人 电磁炮演示仪 便携式多功能光学演示仪 碳纳米管在导弹隐身技术方面应用的优 化改进 高楼液压救生装置 基于 的多功能体能辅助测试装置设计 自主驱动式地磁场测量仪 推进剂储罐状态监测仪 激光器窃听课堂演示仪 军队院校大学生科技创新竞赛一等奖 军队院校大学生科技创新竞赛一等奖 军队院校大学生科技创新竞赛一等奖 军队院校大学生科技创新竞赛一等奖 军队院校大学生科技创新竞赛一等奖 军 队院校大学生科技创新竞赛一等奖 军队院校

17、大学生科技创新竞赛一等奖 军队院校大学生科技创新竞赛一等奖 军队院校大学生科技创新竞赛一等奖 军队院校大学生科技创新竞赛二等奖 军队院校大学生科技创新竞赛二等奖 军队院校大学生科技创新竞赛二等奖 军队院校大学生科技创新竞赛二等奖 军队院校大学生科技创新竞赛二等奖 基于目标分类的演示实验教学意义 对 教师的 影响 对 学生的 影响 基于目标 分类 的演 示实 验教学 方法 使学 生在 基于 目标 分类 的演 示实 验教学 方法 虽然 是以 学生 为主 体，以学生 创新 自制 演示 仪器 为目 的，但 是始 终离 不开 教师 的指 导与 参 与学 生自 制 演示 了解 实验 原理 、掌 握 实 验

18、 方法 的 基 础 上 自 主 体验 演 示 实 验 项 目，在 体 验 过 程 中 发 现 问 题、分 析 问 题、解决 问题，以此 激发 学生 的创 新思维 并鼓 励学 生 自 制 演 示 仪 器自 制 演 示 仪 器 设 备 的 研 制 过 与研 制过 程中 ，真正 体会 到了 学以 致用 的乐 趣，激 发了 创造 兴趣 ，提 升 了 创 新思 维 能 力 以 及 实 践动 手能 力 因 此，自 制 物 理 演示 仪 器 对 学 生 综 合能 力培 养具 有非 常重 要的 推动 作用 仪器 过 程 中，从 课题 选 取、仪 器 构造 、线 路 设 计等 方面 都 需 要 精 心 设计 和

19、 再 创 造在 此过 程 中 ，教 师作 为指 导者 和 参 与者 ，通 过对 学 生 自 制 演 示设 备的 设计 把关 、调试 整改 ，教 学科 研水 平得到 了提 生也 能够 增强 教师 的荣 誉感 对 实验室 建设 的贡 献 以培 养学 生科 技创 新能 力为目 的的 目标 分类 演示 实验 教学 方 法，为 推 动 实验 室 建 设 发 挥 了不 ， ， ， ， 物 理 实 验 物理实验 ， ， （ ）： 第 卷 可替 代 的 作 用 首先 ，学 生创 新 自 制 的 演 示仪 器 具有 灵活 性 、直 观性 、适 用性 和经 济性 ，能 够丰 宋 琦，徐 路 耀，闫 晗，等 日冕

20、及 其观 测 演示 实 验 物理实验， ， （）： 富实 验室 资源 ，补充 实验 仪器 的不 足，增强实 验室 ， ， ， 的实 力和 影响 力 其 次 ，学 生 创 新 自 制 演 示仪 器与 我校 教学 特 色紧 密 结 合 ，能 够 展 示 物 理 原理 ： ： ， 在国 防军 事中 的应 用 ，不 仅促 进物 理实 验教 学 ，而 王汉 松布 卢姆 认知 领域 教育 目标 分类 理 论评 析 且能 够激 发其 他 学生 的 创 新 热 情，带 动 更 多 学生 （ ）， （）： 参与 创 新 实 践 最后 ，学 生创 新 自 制 演 示 仪器 便 南京师大学报 ， ， 社会科学版 ，

21、 于维 护和 管理 ，教 师 对 学 生自 制 仪 器 的 原 理 结构 李雪琴 王乐 罗积军 等 注 重大学 物理 演示实 验 十分 了解 ，能够 及时 查明 仪器 故障 原因 并修 复 教学，培 养 学 生 科 技创 新 能 力 物 理 与 工 程， 宫炳文，李雪琴，蔡艺 虹，等 自清洁 追日 太阳能 发 结束语 电系统 物理实验， ， （ ）： 基于 目标 分类 的 演 示 实 验 教学 方 法 ，旨在 为 杨宏，李国辉 走自制实验设备 之路，促进实验 教学 改革 实验技术 与管理， ， （）： 学生 学习 物理 原理 和科 技知 识创设 良好 的物 理情 境，以 此激 发 学 生 的

22、求 知欲 望 和 创 新 精 神该教 陈发 堂 熊 慧萍， ，陈 东生 加强 自制仪 器的 研发 实 现创新能力 的培养 实验 室研 究与 探 索， ， 学方 法把 高素 质人 才的 培养 ， 、教师 的教 学 ， 、实 验室 建设 很好 地融 为一 体 彰 显了 自身 特色 满足 综合 楼建明 ，傅越千 ，安鹏 ，等基 于能力 培养 自制实 验 性、设计 性、创 新 性 等 现 代 实 验 教 学 要 求 因 仪器设备 实验 技 术 与 管 理 ， ， （ ）： 此 ，基于 目标分 类 的 演 示 实验 教 学 方 法 对 于培 养 高素 质人 才 、提 高 教 师 教 学科 研 水 平 和 推 动 实验 曹勇锋，张可方 自制设备在专业实验教学中 的应 ， ，（）： 室建 设具 有十 分积 极的 作用 参考文献 ： 用 实验科学与技术 学示范中心的 特色来 建设 实验技 术与 管理， ， （）： 秦联华，路峻岭 永磁 体钢球 串多级 碰撞 演示实 验 ， ， ， （ ， ， ， （ ）： （）： ， ， ， ， ） ： ， ： ； ； 责 任编 辑 ： 任 德香 ， ， ， ；