時間：2023-02-13 07:09:13
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇中學物理論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：中學物理；課堂導入，情景導入
中圖分類號：G633.6 文獻標識碼：B 文章編號：1006-5962（2013）07-0214-01
"中學物理課堂教學應將培養(yǎng)思維能力作為主要目標，物理課教學導入對目標的達成具有至關重要的意義：為學生提供問題情境，創(chuàng)設探究氛圍，提煉思維方法，提供想象的時空，并為學生組織思維的素材，暗示或指向具體的教學內(nèi)容，使學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)達到事半功倍的效果。" 可見課堂導入對一堂物理課教學的重要意義。
1中學物理課堂導入的定義和理論基礎
"導"就是引導，"入"就是進入學習。導入技能就是指教師以教學內(nèi)容為目標，在課堂教學的起始階段，用巧妙的方法集中學生的注意力，激發(fā)學生求知欲，幫助學生明確學習目的，引導學生積極地進入到課堂的學習上來的教學活動方式。
1.1中學物理教學的理論基礎。導入教學理論基礎來自中外的啟發(fā)式教學思想。如我國教育家孔子的"不憤不啟、不悱不發(fā)"思想，杜威的"思維五步教學法"等都突出強調(diào)在教學過程中，引導、啟發(fā)的重要性，這就成了今天課堂導入的理論來源。
1.2中學物理課堂導入要堅持的原則。課堂導入要根據(jù)學科特點，內(nèi)容的不同和學生的認知程度要因地制宜，從實際出發(fā)。一般地說，中學物理課堂導入要做到：一是導入要具有針對性，要根據(jù)學生的實際情況，興趣愛好和知識基礎加以選擇，使導入有較強的目的性；二是具有簡潔操作性，導入要合理安排時間，"導入內(nèi)容要與新課內(nèi)容緊密相連，能揭示新舊知識聯(lián)系的交點，使學生認識系統(tǒng)化。同時要注意課堂導入只是盛宴前的"小餐"，而不是一堂課的"正傳"，所以時間應該緊湊得當，一般控制在2-5分鐘之內(nèi)，如超過則可能喧賓奪主。" 三是導入要具有吸引力、啟發(fā)性。在中學課堂導入過程中，富有趣味的導入能夠讓學生很快進入狀態(tài)，激發(fā)學生的學習欲望，起到進入課堂的作用。同時，有啟發(fā)意義的提問，情境也能更好的開發(fā)學生的思維，想象力，為順利教學提供條件。
2中學物理情境導入法的使用
在傳統(tǒng)的物理教學過程中，忽略學生發(fā)展本體，重認知，輕情感，重結果，輕過程是普遍存在的現(xiàn)象。在物理教學過程中，模擬情境被忽略，教學重點偏向知識本位。中學物理教師要善于運用情境，激發(fā)學生的學習興趣，發(fā)掘探知學習的真諦。
2.1創(chuàng)造新鮮生動的演示情境，導入新課。在物理教材中，有大量直觀、形象、生動的物理知識，教師要根據(jù)這一特點，精心設計出生動、新奇并貼近生活的演示情境，吸引學生的求知欲和注意力。比如在講到"機械能守恒"的內(nèi)容時，可以設計較為"驚險"的環(huán)節(jié)：讓物體在觸碰身體的時候來回擺動，使得既驚險又刺激，整個課堂情緒高漲，為理論教學提供了好的開端。
2.2運用現(xiàn)代教育技術手段，聲色具備，導入新課。隨著中學硬件設施的不斷完善，多媒體技術在中學的運用已經(jīng)較為普遍。多媒體技術兼?zhèn)鋱D文并茂、動靜結合、直觀形象的優(yōu)點，讓學生進入一個輕松的課堂氛圍中，吸引學生有效聯(lián)想和探究物理知識的興趣。
2.3創(chuàng)設趣味活動，導入新課。在物理課導入中，可以考慮使用小游戲、小典故、小故事的形式導入新課，使課堂教學的知識性、趣味性與一體，快樂教學，快樂學習。最典型的莫過于講述萬有引力定律，可以讓學生學習牛頓的樣子坐在前面，思考蘋果落地的情景。并引出"為什么蘋果會落地，月亮怎么還在頭頂呢？"不僅場面生動、活波，而且學習易于進入狀態(tài)，思考問題。
3中學物理懸疑式導入法
中學物理懸疑式導入一般包括懸疑問題的設置，在學生學習過程中去發(fā)現(xiàn)問題，探究問題，在探究過后要回到問題本身這樣的導入形式。
3.1懸疑問題的提出。即誘發(fā)學生問題的提出，中學物理教師要創(chuàng)設懸疑情境，引導學生在原有知識基礎上對問題形成初步判斷。注意在懸疑問題提出的過程中，既要考慮到問題的可探究性，也要把握好問題的難度，反正問題過難，挫傷學生探知的積極性。
3.2懸念的引導。"教師有計劃、有目的地設置障礙或引發(fā)矛盾，激起學生好奇與期待的心情，讓學生帶著問題去思考，在思考中探索，在探索中領悟，從而引導學生循序漸進地進行新知識的學習，此階段對應的教學原則是"強而弗抑"，由易到難、由淺入深設置問題或創(chuàng)設情境，對學生提出比較高的要求，但不要使學生灰心，使學生達到一種"心求通而未得，口欲言而弗能"的狀態(tài)。"
3.3釋疑，引導學生解決問題。讓學生利用已有知識，層層解開謎底，既能讓他們的好奇心得到滿足，也能達到課堂教學的理想效果。在釋疑過程中，要注意問題的難易，容易探究出來的，讓學生自己解答，那些較困難的，需要老師細心引導，發(fā)掘，有時候要細致講解，讓學生不僅明白物理的表象，更要弄懂其本質(zhì)特征。
45W2H法
"5W2H分析法又叫七何分析法，（1）why一原理是什么？（2）What一呈什么狀態(tài)？（3）where-一從哪里入手？（4）when--與時空有何關系？（5）who一由誰來承擔？（6）How一如何實施？How much--什么程度？如何提高效率？這種方法使得學生在教師給出的資料中自己尋找問題并進行探索，例如在物體的運動一節(jié)中，創(chuàng)設一個運動場景，讓學生按5W2H法來分析運動的各個因素、環(huán)節(jié)及因果關系。通過對具體問題的分析，使學生的思維具有一定的系統(tǒng)性，從而掌握解決問題的方法和思路。"
在此方法運用過程中，需要學生具備一定的物理基礎和相應的物理學習條件，包括物理實驗室，物理運動器材等，在條件不好的學校，這種課堂導入法應用是有限的。
總之，以上是物理課教學中幾種常用的導人方法，在實際的教學中，中學物理教師要根據(jù)實際情況有區(qū)別的使用。在課堂導入過程中，要本著導入為學生學習有利和課堂效果最大化的原則，切記導入不可本末倒置，以形式的東西代替了教學內(nèi)容的理解。
參考文獻
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[6]楊坤：中學物理課堂教學導入法新議[J].科技信息，2009（4）.
1. 中學物理課外活動的特點
（1）內(nèi)容豐富多彩
中學物理課外活動的內(nèi)容是相當豐富的，它可以圍繞教材內(nèi)容展開，也可以適當拓寬和加深教材知識；它可以自然界的物理現(xiàn)象為活動對象，也可將物理學在現(xiàn)代生活、科學技術和生產(chǎn)領域的應用作為內(nèi)容；還可以物理學史和科學家的故事為線索，進行某些涉及物理實驗并帶有發(fā)明創(chuàng)造性質(zhì)的活動。
（2）形式靈活多樣
中學物理課外活動的組織形式大體分為三類：一是班級之間的群體性活動，如集體的參觀活動，物理和科技的講座報告，物理競賽等。二是小組性的活動，如航模小組，電器安裝小組，無線電小組，攝影小組，自制教具小組及小發(fā)明創(chuàng)造小組等。三是個別性的活動形式，如個別性的觀察作業(yè)，小實驗、小制作、寫小論文等。
這些活動從性質(zhì)上劃分，大體上有趣味娛樂性、科學宣傳性、研究探索性和競賽性活動。從空間來看，可以在教室、實驗室、操場、旅游途中等場所進行開展。
（3）自愿參加、獨立性強
自愿是課外活動不同于課堂教學的一個特點，學生可以根據(jù)自己的興趣、愛好和需要，選擇一定的活動內(nèi)容，這樣就能使學生有更多的獨立鍛煉機會，在時間、空間、取材等方面有更多的自由度。因此，學生可以在教師引導下，從選題、取材、準備、閱讀、制作、總結等方面充分發(fā)揮自己的獨立性。
2. 中學物理課外活動的作用
（1）由于課外活動的內(nèi)容極其豐富，而且與現(xiàn)代生活和科學技術有著密切聯(lián)系。因此它能為學生課堂學習提供豐富的感性認識素材，從而為學生建立概念、認識規(guī)律奠定一定基礎，并且為學生鞏固、深化、靈活運用知識，創(chuàng)設學習的新陣地。還能從各領域開闊學生的知識面，使學生了解現(xiàn)代科學技術的新成就和發(fā)展的信息，從而使學生了解物理學的科學意義和社會意義，激發(fā)學生積極的學習動機。
目前新課改的教學理念已被眾多教師接受，而且將新課改理念落實到中學課堂教學過程中，與實踐融合到一起，并有效提高教學效率和教學質(zhì)量。新課改理念的實施對培養(yǎng)創(chuàng)新性人才具有不可或缺的作用。筆者從情感融入、教師素養(yǎng)培養(yǎng)、德育教育及中學教學與大學的銜接四個方面具體闡述如何在將新課改理念融入中學教學的過程中以優(yōu)化中學物理教學。
一、情感融入
新課標中三維目標要求之一是情感態(tài)度與價值觀。這一要求已經(jīng)被多數(shù)人重視，在中學物理教學中充分將情感教育和物理教學有機結合，在物理教學中滲透情感教育，是高效完成教學的一個可靠保證。可以說，情感就像磁場里的磁一樣，存在于每一節(jié)物理課堂教學中，深深地影響學生的認知活動。中學物理教學中，情感教育有疏導和遷移功能。一個優(yōu)秀的教師往往是一個深受學生歡迎的教師。受學生歡迎的程度恰恰決定了這個教師授課的效果。如果不受學生歡迎，即使這個教師教學再好，其教學效果也會大打折扣。這說明，學生對教師的態(tài)度極易遷移到對這一門學科的學習行為上。
情感的融入對中學教學如此重要，那么如何在中學物理教學中滲透情感教育呢？關于此問題，筆者給出以下意見：1.積極營造和諧的課堂學習氛圍；2.積極創(chuàng)建活力課堂營造教學情感氛圍；3.積極引導學生進行體驗學習；4.積極創(chuàng)設情境激發(fā)學生情感投入；5.師生充分進行互動增進情感。中學物理教學中為了有效滲透情感教育，促進教學活動的高效，首先要對滲透情感教育有深刻的認識：中學物理教學中，情感教育有疏導和遷移功能，以及情感感染功能和強大的強化功能。再施以一些教學策略，如：積極營造和諧的課堂；積極創(chuàng)建活力課堂，營造教學情感氛圍；積極引導學生進行體驗學習。教學中積極創(chuàng)設情境，激發(fā)學生的情感投入；師生充分進行互動，增進情感。這些都不失為好的方式，能有效促進中學物理課堂教學效率的提高。
二、教師自身素質(zhì)培養(yǎng)
現(xiàn)代社會發(fā)展對教育的深刻影響，促使中學物理教學的改革和不斷發(fā)展，素質(zhì)教育賦予中學物理教學現(xiàn)代化更深刻的含義。從應試教育到素質(zhì)教育，是中學物理教學從思想觀念到內(nèi)容、形式和方法的又一次更新和進步，是當前中學物理教學改革的一項艱巨任務。面向素質(zhì)教育的中學物理教學對教師提出更高的要求，要求教師具有新的教學觀、人才觀和質(zhì)量觀；具有敬業(yè)精神、高尚的品德、扎實的專業(yè)知識、強實的教學能力，具有適應物理教學不斷發(fā)展的能力。
三、德育教育
任何一門學科的課程內(nèi)容及教學過程都有德育的功能。物理作為一門建立在實驗基礎之上的自然科學，基于其知識的精確性、可測性、客觀性等特點，其中更是蘊含豐富的德育功能，可以用來培養(yǎng)學生的科學世界觀、科學態(tài)度和道德情感、獻身科學的精神和愛國主義精神、樹立辯證唯物主義的思想觀念等。當今時代，道德的滑坡、環(huán)境意識的淡薄、科學精神的日漸貧乏，人與人、人與社會及人與自然關系的失調(diào)，無不提醒大家：加強學校的德育工作刻不容緩，應該重視學科德育，挖掘一切教育因素中的德育功能，對學生進行全面的教育和引導。
教育既是育人又是育心，育心就是育德。在中學物理教學中對青少年進行德育滲透，不是憑朝夕之功就可完成的，它需要廣大物理老師根據(jù)物理知識教學的特點，以課外活動為途徑，以學習內(nèi)容為載體，以教育心理學原理為依據(jù)，以滲透為主要形式，多摸索有效滲透德育的方法，激發(fā)他們的情感，喚起他們的責任感，并驅動他們的行為，從而實現(xiàn)德育目標。伴隨著應試教育向素質(zhì)教育的轉軌，相信中學物理教學中對青少年進行德育滲透必定會結出累累碩果。
四、中學教學與大學的銜接
長期以來，我國物理教學研究重點主要放在對中學或者對大學物理教學理論的取舍上，注重的是階段教學理論的研究。雖然有部分專家和學者意識到各階段間物理教學銜接研究的重要性，但關于教學銜接研究的論文非常少，特別是中學、大學物理教學銜接的研究更是不多見。教學銜接是大學低年級的學生、老師必須面對的問題。無論是學生還是老師，如果處理不好，就會嚴重影響大學生的學習工作生活。在實際教學中，銜接主要包括哪些方面的內(nèi)容、當今的低年級物理專業(yè)的大學生學習銜接情況怎么樣、大學生如何從自身做好學習的銜接、大學老師應該怎樣促進大學生的學習銜接、當今的大學物理教育是否能促進學生的學習銜接、是否能培養(yǎng)高素質(zhì)的人才等方面，值得每一位大學物理教師和教育研究者關注。由此可見，中學、大學物理教學銜接的研究對于大學的物理教育乃至人才的培養(yǎng)都起著重要作用。
［關鍵詞］新高考改革；中學物理教師；培養(yǎng)體系
一、引言
隨著我國綜合國力的不斷提升，國家在教育事業(yè)發(fā)展的同時提出深入實施科教興國戰(zhàn)略和人才強國戰(zhàn)略。然而在新高考改革后，因為物理課程難度比較大，部分地方很多高中學生不愿意選考物理，導致對物理學習的重視程度下降。如果物理基礎打不好，對大學理工等學科的學習會有嚴重影響。因為很多物理規(guī)律，在自然科學領域和社會科學領域都具有普適性，這不僅涉及我國的科學發(fā)展和科技創(chuàng)新，更關系到科技人才的培養(yǎng)和人才素質(zhì)的提升。在此背景下，我們需要加強物理教師隊伍的建設，通過提高教師專業(yè)素養(yǎng)和團隊素質(zhì)，全面優(yōu)化創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。因此，中學物理優(yōu)秀教師的培養(yǎng)顯得尤為重要，學校需要貫徹實施國家的教育方針和教育綱要，依托“三位一體”的人才培養(yǎng)模式，結合物理學科的特點，分析教師團隊的現(xiàn)狀，制定改革策略。通過有效的運作模式、專業(yè)化的理論基礎和實踐成效，為物理教師的專業(yè)成長和團隊建設提供參考[1]。
二、新高考改革下中學物理優(yōu)秀教師培養(yǎng)建設的內(nèi)涵
（一）貫徹落實“三位一體”的理論精神
“三位一體”是指地方政府、高校、中學聯(lián)合組織的專業(yè)教師成長機制，是根據(jù)地方實際情況、中學教學實踐和高校教育資源優(yōu)勢所構建的人才培養(yǎng)模式。在“三位一體”的理論政策指導下，集中三方資源優(yōu)勢通過協(xié)同育人，以共同培養(yǎng)和建設優(yōu)秀教師團隊為目標，搭建三方協(xié)作共同體，開展多種行之有效的合作項目。地方中學需要根據(jù)當?shù)匚募木褚螅Y合本地高校教育資源制訂教師團隊的建設模式。中學物理教師要根據(jù)中學階段的課程標準、課程理念和課程改革機制，構建教師專業(yè)成長路徑。通過三者的合力構建物理教師專業(yè)成長的新格局，作為創(chuàng)新性的教師培養(yǎng)模式。因此，在物理教師專業(yè)成長的過程中，中學可以根據(jù)地方教育部門的要求建設教學研究室、名師工作室，通過與當?shù)馗咝：献鏖_展教研項目、教育實踐基地和教師培訓基地等模式，打造高素質(zhì)的人才團隊，為提升中學物理教學質(zhì)量創(chuàng)造條件[2]。
（二）展開“三位一體”教師培養(yǎng)的實踐
“三位一體”為物理教師團隊的構建奠定了理論基礎。首先，地方教育部門應該對地區(qū)內(nèi)的物理教師展開調(diào)查統(tǒng)計，根據(jù)物理教師分布的規(guī)律和結構特征，以中學為基地，有計劃地組織中學開展學科教學活動、研究室教研活動、新教師實習和培訓活動、實習生教育教學活動等。在教研活動中通過聽課、說課、評課、賽課等形式加強物理教師的職業(yè)素養(yǎng)，同時在與同行溝通的過程中也能不斷提升專業(yè)技藝，磨合理論知識。而中學應結合物理教學比賽、物理學科競賽和上述活動與調(diào)研結果來制定人才培養(yǎng)體系和人才培養(yǎng)計劃。發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)平臺的優(yōu)勢，借助特級名師、物理專家和學科骨干，有針對性地組織和引導青年教師進入人才層次提升計劃。其次，中學物理教師可以通過參加學校組織的培訓項目進入當?shù)馗叩葞煼对盒＿M一步深造，開闊視野，學習更高深的物理知識，并借助高校物理學科的平臺和資源優(yōu)勢，學習高校先進的物理教育理念，并與當?shù)馗咝＝⒔涣骱献鳈C制，進行交流互動。利用區(qū)域性物理人才資源的集中優(yōu)勢，有效構建中學物理教師的共同成長機制。中學物理教師還可以在參加教育培訓活動的過程中，激發(fā)對教育事業(yè)的熱情，通過職業(yè)培訓，提高對物理學的新認識，在共同研究中提高自身的教學研究和自主發(fā)展能力。
（三）中學物理優(yōu)秀教師培養(yǎng)體系構建的優(yōu)勢
建設中學物理優(yōu)秀教師培養(yǎng)體系的理論基礎就是建構主義的教育學理論，在創(chuàng)新性的教師培養(yǎng)體系中，教師需要主動建構心理表征，通過主動學習新的知識來促進專業(yè)成長。這一過程通俗點來說，就是教師需要通過不斷學習和調(diào)整，促進自身專業(yè)知識的成長。另外，教師還需要樹立專業(yè)化、終身化的學習意識，建構主義認為，中學階段教師想要提升自身的專業(yè)技能就需要不斷與指導專家、教學名師進行切磋和溝通，并在切磋過程中吸取優(yōu)秀教師的教學方法，以自己能夠理解的方式進行新的整合，這種整合過程既是對自身經(jīng)驗和他人經(jīng)驗的整合，也是提高自身知識儲備的過程。由于中學階段學生處于成長的關鍵時期，因此，所學的物理知識經(jīng)驗、知識結構都需要有一定的層次性。而在創(chuàng)新性的教師培養(yǎng)體系中，中學物理教師可以接觸不同知識經(jīng)驗、不同思維方式和不同專業(yè)層次的物理優(yōu)秀教師，通過與優(yōu)秀教師的相互溝通和技藝切磋，達到優(yōu)勢互補。在模仿和學習的基礎上進行創(chuàng)新創(chuàng)造，通過集體的力量來促進自身的發(fā)展。俗話說單絲不成線、獨木不成林，物理教師專業(yè)成長的過程，也不能僅僅通過自身的反思來進行，只有在群體中意識到自己的問題、思考他人的長處，在指導中成長、在示范和比較中發(fā)揚學習精神，才能讓專業(yè)成長的過程更加快樂，效果更加顯著。
三、教師團隊建設的基礎條件
（一）構建良好的學科教育研究氛圍
在構建物理教師團隊的過程中，需要鼓勵廣大物理教師進行教學研究和教學實踐，除了必備的職業(yè)培訓和教育實踐活動之外，物理教師還需要養(yǎng)成經(jīng)驗加反思的習慣。定期根據(jù)物理教學平臺研究學術性論文，獲得創(chuàng)新性的物理思維，并以課程開發(fā)者的身份匯編和更改物理教材，根據(jù)新高考的要求進行內(nèi)部復習教材、內(nèi)部基礎教材的創(chuàng)編。通過教材創(chuàng)編和教學研究活躍教研活動的內(nèi)容，提高教研活動的層次性。工作室和研究組團隊成員可以通過具體的物理研究項目，在情境中進行示范，讓物理教師的專業(yè)素養(yǎng)和品格得到更有效的發(fā)展[3]。
（二）形成教學相長的多贏格局
對物理教師的培養(yǎng)不能僅存在于理論知識上，而是應該讓中學物理教師通過實踐來驗證問題思路是否正確。因此，在培訓過程中，需要遵循啟發(fā)性原則和實踐操作性原則，通過構建在理論基礎上的實踐運作方式，為物理教師的實踐提供啟發(fā)。教師可以親自動手，在實踐中觀察學生的反應，訓練自身的教學能力，思考自身教學過程中的不足，獲得新的知識和經(jīng)驗，并將其他教師在教學過程中的經(jīng)驗融入自身知識結構中，使教師之間的合作發(fā)揮更大的作用。
（三）對青年教師培養(yǎng)
目前，由于教育事業(yè)發(fā)展的需要，很多青年教師進入中學教學隊伍，因此，在對物理教師團隊進行培養(yǎng)的過程中，可以優(yōu)先培養(yǎng)青年教師，發(fā)揮青年教師的創(chuàng)新意識。通過為青年教師創(chuàng)辦各種教學比賽和教學研討活動，展開青藍工程等以老帶新活動，讓老教師學習新教師的教育思想和教育理念，讓新教師傳承老教師的教學方法、教學經(jīng)驗和教學態(tài)度。通過雙向的互動進行教育教學的指導和研究，根據(jù)中學階段物理教學的內(nèi)容，學校可以對接重點師范院校，與高校進行一級合作，在學生畢業(yè)之后進行重點跟蹤培養(yǎng)，并在校內(nèi)展開對剛走上工作崗位的青年教師的指導和培訓。通過有計劃的規(guī)范性指導，形成一體化的培養(yǎng)策略，提升青年教師的教學經(jīng)驗和教學實踐技能，讓青年教師在觀察、實踐、思考、總結中不斷成長。
四、物理教師培養(yǎng)體系建設
（一）教師品格的促進
教師品格是教師的基本素養(yǎng)，當下仍不時發(fā)生教師體罰學生的事件，這從側面印證了教師培養(yǎng)體系的建設需要落實到教師品格素養(yǎng)的培養(yǎng)上。因此，在構建教師隊伍的過程中，首先需要將立德樹人的根本任務理念植入教師的思想中去，讓教師明確立德樹人對學生、對教育工作的重要意義，并讓教師將立德樹人的基本原則和理念運用到工作中，做“四有”好老師。物理作為國家科技發(fā)展的基礎學科，更需要教師團隊樹立責任意識，因此，需要讓物理教師認識到物理學對國家科技發(fā)展的意義，并養(yǎng)成高尚的職業(yè)道德和職業(yè)認同，通過認真教學、認真鉆研物理學科知識，為國家發(fā)展做貢獻。另外，物理教師需要在培訓的過程中進行積極的合作和探究，養(yǎng)成愛崗敬業(yè)和開拓創(chuàng)新、團結協(xié)作的個性品質(zhì)，為學生樹立好榜樣。
（二）理論知識的豐富物理教師想要提高教學質(zhì)量，首先需要具有豐富的知識儲備。因此，在對教師進行培訓的過程中，需要幫助教師拓寬學科視野，諸如將FAST射電望遠鏡、嫦娥五號月球登陸器、天問一號火星探測器、北斗系統(tǒng)、量子通信科技等我國先進的物理科技研究及時匯總到工作材料中，通過讓老師提高認識，進而將這些知識教授給學生，讓學生了解到物理不是個抽象的事物，而是和我們的生活息息相關的學科，激勵學生更加努力學習，將來為國家做出更大的貢獻。這也是融入課程思政的內(nèi)容和重要抓手。同時，通過融合其他學科的教師，幫助物理教師了解本學科與其他學科之間的聯(lián)系。在具備扎實物理專業(yè)知識的基礎上，拓展人文與科學素養(yǎng)。另外，在培訓物理教師的過程中還需要幫助教師展開一些實踐性的知識，如教育實踐理論、中學物理教育理論、現(xiàn)代教育信息技術等，使物理教師全方位發(fā)展。
（三）教學技能的熟練
在物理教師培養(yǎng)體系的建設過程中，教學技能是要求最高，也是最核心的一項技能。在日常工作中，物理教師的教學技能高低直接決定學生是否熱愛物理學科，是否能高效熟練地掌握課堂學習的物理知識。因此，在新高考政策的背景下，物理教師需要利用人才培養(yǎng)模式，在實踐中熟練地掌握教學技能，并形成自己的教學風格。一般來講，教學技能包括教學組織能力、課堂管理能力、教學過程中物理知識的運用方式和對學生的評價方式，培養(yǎng)項目可以從這四個方面不斷訓練教學技能，通過熟練地運用教學技能，物理教師將物理知識深入淺出地展現(xiàn)給學生。教師利用豐富的專業(yè)知識和風趣的教學語言讓學生樂于接受物理知識、善于思考物理現(xiàn)象。在培養(yǎng)體系中，物理教師可以通過課堂教學、公開課、教學評比、教學比賽四個方面來磨煉教學技藝。在課堂教學的過程中，教師可以根據(jù)自己的教案和實際講解情況、學生的接受程度來反思教案設置是否合理，并在不斷地反思和實踐中提高教學組織能力。在公開課講述過程中，教師可以邀請優(yōu)秀物理教師、教研組長等進行評講活動，通過他人對自身講課過程的評價，有效調(diào)整課堂環(huán)節(jié)中師生互動、課堂管理的內(nèi)容。在教學評比中，物理教師可以通過理論性和實踐性的評比，掌握自身的優(yōu)勢與不足，并揚長補短。教學比賽一般是由專家組成的評價小組對教師進行評價，對物理教師在課堂各個環(huán)節(jié)都有一定的評價標準，教師可以根據(jù)專家的建議，審視與評價標準之間的差異，調(diào)整教學技能[4]。
（四）綜合能力的提升
物理教師的綜合能力包括語言組織能力、溝通交流能力、班級管理能力。在培養(yǎng)優(yōu)秀的物理教師的過程中，需要按照這幾個方面加強物理教師的綜合素養(yǎng)。由于中學階段物理需要開展一些實驗，因此，在培訓過程中還要對專業(yè)教師的動手實踐能力進行評價和培養(yǎng)。目前，新課改倡導教師適應課程開發(fā)者的角色，因此，在建設培養(yǎng)體系的過程中，培養(yǎng)基地應對教師的課題研究能力和終身學習能力進行培養(yǎng)，通過提高物理教師對教育教學的研究能力，幫助物理教師進行教學創(chuàng)新。
五、結語
綜上所述，為了更好地提高中學物理的教學質(zhì)量，滿足國家人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的要求，各地方可以構建“三位一體”的物理教師培養(yǎng)模式。通過集中區(qū)域物理教學資源，讓教師在做中學、學中做，促進多方面提升，實現(xiàn)自身高素質(zhì)發(fā)展，并在區(qū)域內(nèi)形成一支充滿活力的高素質(zhì)物理教師團隊。
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一 樹立正確的新的課程觀
物理新課程以培養(yǎng)科學素養(yǎng)為主要目標，以具有教育價值的物理知識為課程內(nèi)容，充分體現(xiàn)出“淺、寬、活、新”的設計思想和自主、合作、探究的學習要求。
物理課程的教學任務是要使學生獲取實驗事實、概念、定理、基本理論以及物理科學方法等方面的知識；發(fā)展學生的思維，培養(yǎng)學生獨立獲取和運用知識，觀察和解釋物理現(xiàn)象的能力；讓學生體會到周圍世界的物質(zhì)性及其可認識性，體會到理論和實踐的關系。在中學物理教學中要正確處理好學生、教師與教材的關系，以及教學方法、教學環(huán)境、儀器設備等因素間的矛盾，真正貫徹新課程的核心理念——“一切為了每一位學生的發(fā)展”，獲得較高的教學效率。
二 注重自主學習和科學探究，實現(xiàn)學習方式多樣化
一位教育家說過：“一位真正的教師不是在于直接教給學生真理，而是在于引導學生發(fā)現(xiàn)真理。”
長期以來，物理教學的主要形式就是教師講解教科書以使學生掌握教科書的內(nèi)容，形成了一種關系：教學時，教科書通過教師的咀嚼喂給學生，考試時教科書經(jīng)過教師加工變?yōu)榭碱}檢查學生。新的教材，新的課程要求轉變學生學習中的這種被動的學習態(tài)度，提倡自主探究與合作的學習方式，讓學生成為學習的主人，教師在探究教學的過程中要立足與培養(yǎng)學生的獨立性和自主性，引導他們質(zhì)疑、調(diào)查和探究，學會在實踐中學，在合作中會，教師要敢于“放”，讓學生動腦、動手、動口，但“放”不意味著放任自流，而是科學的引導學生自覺的完成探究活動，當學生在探究中遇到困難時教師要予以指導。
例如：凸透鏡成像規(guī)律一節(jié)中，新的教材的編寫摒棄了以前“照方抓藥”的教學方法，注意學習過程的探究互動，不是直接呈現(xiàn)所有的結論，結論以空白的形式留給學生自己完成，讓學生通過親身的實驗探究成像規(guī)律，學生學會不是教師教的，而是通過自己的探究學會的，在體驗和思考的過程中學生主動發(fā)現(xiàn)構建新的知識，這比硬塞給他們強百倍、千倍。
探究過程具有教育意義，一定要重視，教師要花大力氣去組織探究活動的教學過程，讓學生有明確的探究目標、科學的活動程序，讓學生在教師的指導下很好的分工合作，記錄、分析、描述都要實事求是，在討論時鼓勵學生的新發(fā)現(xiàn)、新見解或提出新一輪的探究問題。另外千萬不要只關注結論的正確與否，甚至急于得出結論。重視探究過程是針對以前過分重視結論的情況提出的，應當注意不要走向另一個極端，變成只重過程而輕視結論，事實上，教學的結論也是教學所要達到的目的之一。
探究教學雖能很好的促使學生主體意識、能動性、獨立性和創(chuàng)造性全面提升，但并不意味著所有的學習內(nèi)容都需要用探究方式來進行。新的課程理念提倡使用包括接受式、探究式在內(nèi)的多種學習方式，如討論法、調(diào)查法、數(shù)據(jù)分析法、實驗操作法等，教師在教學中可以根據(jù)學習內(nèi)容靈活地應用多種教學方法，引導學生學生方式的轉變。總之，“教學有法，教無定法”，一切有助于調(diào)動學生學習的自主性，讓學生能夠生動活潑地進行學習的策略和方法都應該得到提倡。
三 在生活，科學、技術、社會（STS）中進行物理教學
物理學是自然科學的一門基礎學科，物理知識在學生的日常生活和科學技術、社會生活中都有廣泛的應用，人類生活的每一個方面都與物理的進步息息相關。這就要求教學活動必須圍繞著生活、科學、技術、社會來展開。
1.加強物理教學與生活、STS的聯(lián)系
（1）關注現(xiàn)代物理科學技術的新科技、新成果、新動向。
如：納米技術、超導體、激光、現(xiàn)代航天技術、現(xiàn)代信息技術等等。
（2）重視學習內(nèi)容與家庭社會生活、生產(chǎn)實踐的聯(lián)系。
如：將電的知識與安全用電、安裝照明電路、修理各種家用電器相聯(lián)系；將浮力與潛水艇的浮沉相聯(lián)系；將電磁波與現(xiàn)代通信相聯(lián)系等等。
（3）關注一些社會重大問題。
如環(huán)境污染與環(huán)境保護、能源危機、燥聲污染等等。
2.讓生活、STS走進課堂，將課堂引向生活，引向社會
（1）帶領學生走出學校，參觀、采訪工廠、農(nóng)村、電站等，了解物理知識和科學技術在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實際應用，提高學生將所學知識應用與實踐的能力。
（2）引導學生靈活運用多媒體通信工具搜集各種科技信息。如收看科技節(jié)目，閱讀科技書刊，利用互連網(wǎng)查詢、搜集最新的科技發(fā)展動態(tài)，擴展學生的視野，提高學生的科技意識。
（3）開展各種小發(fā)明、小實驗、小制作活動，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造意識和動手能力，使學生認識到搞科技發(fā)明高不可攀的神秘感，例如，引導學生利用廢舊材料制作潛望鏡、望遠鏡、指南針、潛水艇電磁繼電器等實驗儀器或模型；引導學生進行“紙鍋燒水”，“燒不死的魚”等小實驗。
（4）舉辦各種物理知識講座、介紹現(xiàn)代科技發(fā)展的最新動態(tài)，增強科技意識和社會責任感。如“人類的進步與環(huán)境的變化”、“人造地球衛(wèi)星”、“中國的火箭”、“神州系列宇宙飛船”等。
（5）開展寫小論文活動，引導學生將自己的小發(fā)明、小制作以及參觀、實踐活動中的所想寫成小論文，培養(yǎng)學生的科技能力和寫作意識。
真實的寫出論文當中引用的文獻是每個作者應該具備的素養(yǎng)，引用了他人的勞動成果又不列出參考文獻這是剽竊或者抄襲他人作品的不良作風。下面是學術參考網(wǎng)的小編整理的關于物理接替論文參考文獻，歡迎大家閱讀賞析。
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論文摘要：運用現(xiàn)代化教育技術來輔助物理教學，可以化抽象為形象，化微觀為宏觀，化靜態(tài)為動態(tài)，化不可操作為可操作，對學生理解知識難點，提高綜合能力，推進素質(zhì)教育具有重要意義。作為新世紀的中學物理教師，我們應該積極響應號召，潛心鉆研現(xiàn)代教育技術，全面提高物理教學效率和教育教學水平。
新課程改革大大地推進了現(xiàn)代教育技術在各學科教學過程中的普遍應用，促進現(xiàn)代教育技術與學科課程的整合，逐步實現(xiàn)教學內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革。另一方面，在教學實施中充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術的優(yōu)勢，能為學生的學習和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學習工具。
一、現(xiàn)代教學技術對中學物理教學的影響
1.1 現(xiàn)代教育手段和工具能使教學過程更加直觀
現(xiàn)代教育技術能夠實現(xiàn)由抽象到具體的轉變。比如，對于學生難以理解的內(nèi)容，我們可以在網(wǎng)絡上尋找相關的內(nèi)容，或制作相應的課件，讓學生從聲音、圖像全方位的感受，如置身其景，直觀地理解和掌握所學的內(nèi)容。應用現(xiàn)代教育技術可以實現(xiàn)動與靜的相互轉化，在物理教學中，很多物理現(xiàn)象出現(xiàn)的時間非常短，學生還沒有看清楚，該過程就已經(jīng)結束，許多學生就理解不了其中的本質(zhì)，給教學帶來了難度。應用現(xiàn)代教育技術能夠實現(xiàn)從微觀向宏觀轉移。由于條件限制，物理教學中有些物理現(xiàn)象在課堂教學中無法去演示，學生只能從理論上了解，也記不住。這時，我們可以借助多媒體的三維動畫進行動態(tài)的模擬演示。
1.2 逼真地設計物理模型
物理現(xiàn)象中有很多是抽象的，但利用計算機的模擬，我們可以把一個原本無法看到或難理解的現(xiàn)象呈現(xiàn)到學生的面前。如在“電流”的教學中，因為電流既看不見，也摸不著，但可以用課件模擬水流的情景，演示電流的流向。又如在解釋“浮力”的產(chǎn)生教學中，設想一個正方體小木塊浸沒在水中，它的6個表面都受到水的壓力，它的左右兩側面、前后兩側面，受到的壓力都是大小相等、方向相反，互相平衡，只有上下兩面由于深度不同，受到的壓強大小不同，壓力也因而不相等。浮力的產(chǎn)生是由下表面受到水的向上的壓力和上表面受到水的向下的壓力差，但如果使用語言和文字向學生講授向上和向下壓力差時，學生理解起來比較抽象，難懂，對整個過程反映比較茫然。而通過課件以動畫的形式慢鏡頭表示前、后、左、右的壓強、壓力相等，小木塊保持不動，但加載上、下表面壓強、壓力時，小木塊慢慢向上移動。活潑的動畫效果、直觀的圖形，快速有效地激發(fā)了學生的學習興趣，收到了良好的教學效果，同時為講授下一節(jié)阿基米德原理做好理論基礎，而這一切都是傳統(tǒng)教學很難做得到的。
1.3 應用現(xiàn)代教育技術可以加大課堂的信息量
二十一世紀是信息時代，對于在學校里學習的學生，也應該培養(yǎng)處理大量信息的能力。因此在課堂教學中教師應該向學生提供更多的信息和資料，來擴展學生的知識面。由于使用了多媒體，就有時間講解更多相關的知識和現(xiàn)實應用，引導他們理論聯(lián)系實際，豐富了課堂內(nèi)容。也能給學生時間復習鞏固，優(yōu)化了課堂教學，增加了課堂信息量。
二、如何利用現(xiàn)代教育技術提高中學物理教學效率
2.1 現(xiàn)代教育技術與學科課程的整合，應逐步實現(xiàn)教學內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革，因此課件制作重在創(chuàng)設情景i揭示問題。現(xiàn)代教學重視學生的自主學習，要求在教學中能充分體現(xiàn)學生的主體地位，因此“問題探究法”得到了廣泛應用。所謂“問題探究法”是指通過創(chuàng)設一定具有挑戰(zhàn)性的問題情景，與學生原有的認知結構發(fā)生沖突，激起學生的探究意識，促使學生積極主動地學習的教學方法。因此在多媒體課件的設計與制作過程中，在追求藝術美感的同時，更應力求能展示問題情景，給學生以懸念，激發(fā)學生問題探究的動機和欲望。
2.2 利用現(xiàn)代教育技術進行實驗教學
物理是一門以實驗為基礎的自然科學，在物理的教學中，學生親自動手操作，不但能達到理論聯(lián)系實際的效果，而且可以通過實驗發(fā)展學生的智力、培養(yǎng)學生的想象創(chuàng)造力、動手能力、思考能力。但傳統(tǒng)的學生實驗達不到這樣的目的，而利用現(xiàn)代教育手段和工具進行教學，可以幫助學生手腦并用，發(fā)揮其想象力、創(chuàng)造力。如《物理》教材中“日食和月食的形成”、“小孔成像”等現(xiàn)象，通過課件形式展現(xiàn)給學生，既增加了課堂的趣味性，同時又加深了學生對知識的理解。
2.3 利用現(xiàn)代教育技術揭示問題本質(zhì)，突破教學難點
物理概念及物理過程通常很抽象，難以理解.盡管物理教師想方設法從不同角度、用不同方法講述，同學們領會起來仍覺難懂；采用演示實驗，可以有效地解決不形象、不具體的問題，但由于一些具體條件的限制，演示實驗做得不是很到位，或因演示效果觀察度差等原因，給教師教學與學生學習帶來一定的困難。而現(xiàn)代教育技術的發(fā)展及應用給物理教學帶來很好的輔助工具，如實物投影儀、錄像機、高速攝像機以及多媒體課件，它們以其綜合處理信息的能力，利用直接投影(可放大縮小，放慢加快)、視頻、圖形、圖像、聲音、三維動畫等表現(xiàn)形式，將一些枯燥、抽象、難以理解的概念，復雜的變化過程，形態(tài)各異的運動形式，宏觀或微觀世界，時間的延長或縮短，空間的變大或縮小等直接地展示在學生面前，所呈現(xiàn)的內(nèi)容真實、生動、極富表現(xiàn)力，很容易引起學生的興趣和注意，從而能有效調(diào)動學生的各種感覺器官，增強學生的記憶能力與理解能力，提高教學質(zhì)量。
總之，利用現(xiàn)代教學技術提高物理教學效率，并不是簡單、單純地運用多媒體進行教學，而是必須精心設計每一個物理情景的呈現(xiàn)方式、呈現(xiàn)的層次、呈現(xiàn)的切入點等等，通過現(xiàn)代教育技術，將學生認為抽象、難理解的物理問題，難以想象的物理圖像，有目的、有步驟、分層次動態(tài)展示出來，從而深化學生對問題的理解和認識，這樣才能利用現(xiàn)代教育技術，最大程度的提高教學效率。
參考文獻
在高中物理教學中，模型一直占有重要的地位，物理學科的研究對象是自然界物質(zhì)的結構和最普遍的運動形式，對于那些紛繁復雜事物的研究，首先就需要抓住其主要的特征，而舍去那些次要的因素，形成一種經(jīng)過抽象概括了的理想化的“模型”，這種以模型概括復雜事物的方法，是對復雜事物的合理的簡化。對模型進行深刻的研究和分析，掌握模型的基本規(guī)律后，就相當于掌握了一個模塊，利用一個一個這樣的模塊，就可以構建復雜的物理問題，反之，復雜的物理問題也可以由此得解。因此，無論問題情景多么新穎多變、或是與日常生活密切聯(lián)系的實際問題，都可以歸結為學生熟悉的物理模型。比如：運動員的跳水問題是一個“豎直上拋”運動的物理模型；人體心臟收縮使血液在血管中流動可簡化為一個“做功”的模型等等。由于物理模型是同類通性問題的本質(zhì)體現(xiàn)和核心歸整，長期以來，建立物理模型的方法一直是中學物理教學的重要內(nèi)容之一，它對提高課堂效率、培養(yǎng)學生能力起到一定的作用。
教學改革是一個不斷推陳出新的過程，隨著形勢的發(fā)展，舊的矛盾解決了，新的矛盾又會產(chǎn)生。新的課程標準指出，高中物理課程旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)，從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個方面培養(yǎng)學生，為學生終身發(fā)展、應對現(xiàn)代社會和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎，其重點之一就是促進學生學習方式的變革。因此，高中物理教學中要實施新課程理念，必須在思想上樹立“以人為本”的觀念，課堂教學應該做到“化知識為德性，化理論為方法”。在新課程視野下，物理模型的教學的內(nèi)容和功能也應有相應的的調(diào)整，它不能僅僅是一個傳授物理知識的簡單過程，更應該是一個貫穿物理思想方法的過程，教材中蘊涵的豐富的模型依然是對學生進行物理思想方法教育合適的載體，我們要重新審視物理模型的功能，開發(fā)物理模型新的功能及在新課程中的應用。
目前，在高中物理課堂教學中雖已重視了物理模型的教學作用，但許多教師還只停留在單純地利用物理模型進行物理知識和技能的訓練層面上，典型的教學模式往往是先由教師總結歸納出一些物理模型呈現(xiàn)給學生，讓學生跟著教師的思路去理解，并輔以大量機械性訓練。這樣的課堂教學完全由教師主宰，忽視了學生的認知主體作用。學生往往只會識別已接觸過的模型，不會辨別未遇到過的情景，更不會自己建立模型、解決問題。這造成了學生不重視構建物理模型的過程，更多的是運用形象思維方式，只記住物理模型的靜態(tài)結論，生搬硬套。
本課題研究的主要現(xiàn)實意義就是：改變物理模型脫離學生認知規(guī)律和新課程要求的狀況，把物理模型放在問題中，放到現(xiàn)實中，放到一定的情景中，由學生感知、體驗模型的建立過程，使物理模型在課堂中靈動起來，為學生提供探索物理規(guī)律并解決物理問題的有效途徑。
“模型教學”是本課題組成員在多年的教學實踐中總結、創(chuàng)立的教學式樣，是在物理課堂教學中以典型物理模型的引入、構建、應用串聯(lián)高中物理主要課程內(nèi)容的教學模式，它具有以下特點：打破了原先以書本知識單一線索發(fā)展的學習模式，在“物理模型”的平臺上有機地綜合了新課程理念下的“引導探索掌握”、“自主學習法”、“研究性學習”、“合作學習”、“實驗探索”、“綜合實踐活動”等教學方法，通過這種綜合，使物理教學凸現(xiàn)能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，突出了物理學習中應有的體驗與感悟過程，可以大大提高教學的效率。“模型教學”還有助于學生體會眾多像“簡諧運動”這樣簡單、和諧、統(tǒng)一、對稱的，充滿美的物理模型，可以激發(fā)學生的學習興趣，加深對物理知識的理解和物理內(nèi)涵的領悟。
二、國內(nèi)外關于同類課題的研究綜述
1、物理“模型教學”的理論基礎
在國際教育改革的探索中，建構主義的理論越來越受到重視。它是認知主義中學習理論的一個重要分支，是在認知主義基礎上發(fā)展而來，同時又吸收了人本主義的一些要素，成為后現(xiàn)代思潮中教育理論和實際教學的指導性理論，物理“模型教學”正是在建構主義理論的指導下形成的。建構主義學習理論認為，知識不是通過教師傳授獲得的，是學習者在一定的情景下，借助于其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資源，通過意義建構的方式獲得的。
基于建構主義的“模型教學”對教和學提出了一些新的要求，例如：一是要求學生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知識意義的主動建構者；二是要求教師要由知識的傳授者、灌輸者轉變?yōu)閷W生主動建構意義的幫助者、促進者；三是要求教學過程使用全新的教育思想、教學模式、教學方法、教學設計等。為了發(fā)揮學生的主動性、積極性，相應的教學設計主要圍繞“學習策略”和“學習環(huán)境”兩個方面進行。前者是整個教學設計的核心——通過各種學習策略激發(fā)學生去主動建構物理模型；后者則是注重模型建立的過程，強調(diào)模型的立體面，旨在提高學生的科學素質(zhì)，掌握物理學主要思想方法，為學生終身學習打下基礎。
2、國內(nèi)同類課題研究現(xiàn)狀
現(xiàn)在國內(nèi)有關物理模型的研究范疇和著眼點更多地局限于單一知識板塊，如發(fā)表在《中學物理教學參考》上的論文“子彈打擊木塊的模型及其應用”、“兩個模型同一規(guī)律”、“汽車啟動兩個模型芻議”等等，這類研究已涉及到眾多模型的建立與應用，被許多一線物理教師用來整合學科知識，大大提高了學生解決問題的效率，但各物理模型呈現(xiàn)出無序狀態(tài)，沒有形成系統(tǒng)，學生只是照著老師的模型去簡單套用，以致出現(xiàn)條件一旦有所變化時無法識別模型。在總結與對比的過程中，我們逐漸確立了在他人研究的基礎上完善物理模型在教學中的應用研究，建立一種揚長避短的模式——物理“模型教學”，努力做到既能發(fā)揮教師的主導作用，又能充分體現(xiàn)學生的認知主體作用，既注意教師的教，又注意學生的學，把教師和學生兩方面的主動性和積極性都調(diào)動起來，優(yōu)化教學過程和學習效果，根據(jù)物理學科的教學任務、內(nèi)容、學生的具體情況，運用典型的物理模型串聯(lián)教學全過程，引導學生主動學習，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。
三、課題研究的預期目標和內(nèi)容
（一）研究目標
1、在已結題的2003年市重點規(guī)劃課題“用物理模型鏈接物理知識、規(guī)律和能力”研究基礎上，構建串聯(lián)整個高中物理的系列典型模型。
2、尋求在新課程理論指導下，運用物理“模型教學”提高物理學科教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的途徑和方法，總結出一套行之有效的教學模式、學習模式，為傳統(tǒng)的課堂教學注入新的活力，培養(yǎng)出具有較強建模能力、創(chuàng)新能力、物理學習成績優(yōu)良的學生群體。
3、為青年教師提供教學實踐和科研的機會，培養(yǎng)提高年青教師教學業(yè)務能力。
4、取得一些有價值的教科研成果，包括教師論文、高中物理模型素材、實驗研究報告等。
（二）研究的內(nèi)容
1、收集大量有關的素材，為模型教學設計基本能覆蓋高中物理課本的課堂教學案例。選取2012級高一年級的部分班級作為實驗班，有計劃、有步驟地將模型貫穿于課堂教學。做好實驗前的調(diào)查研究工作，積累實驗過程的各種資料及總結。
2、構建“建立基本模型—重組模型—創(chuàng)新模型”三個教學層次，形成一套操作性較強的實踐體系。
物理建模活動本身就是一項創(chuàng)造性的思維活動，加強對常規(guī)模型的分析、探討和挖掘是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的根本，而創(chuàng)造性地進行“物理模型”的遷移和應用，不斷激發(fā)靈感、探索方法，是創(chuàng)新能力的特質(zhì)；升華、建立新的模型是“模型教學”的最高目標指向。當然，在高中物理教學階段，受學生知識和能力、身心發(fā)展的限制，課堂教學活動主要圍繞前兩個層次進行，對于第三個層次“創(chuàng)新模型”，我們會安排充足的課外活動、興趣小組、綜合實踐活動加以實踐。
3、挖掘物理模型的綜合功能
物理“模型教學”中蘊藏著豐富的學科教學資源、物理思想和方法，通過實踐開發(fā)以物理模型為平臺的探索性學習、自主學習、小組合作學習等等新的學習及體驗方式，為學生生動主動地學習、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供良好的氛圍環(huán)境。
例如：在“單擺”的教學中，教師先用“引導探索總結”方式引導學生對影響單擺物理過程的諸多因素進行分析，總結出單擺的結構特征、動力學特征、運動學特征和能量特征，建立起常用的基本模型。這個過程要組織學生對基本模型所涉及到的物理量、物理過程、物理規(guī)律、物理方法深入討論，加深學生對牛頓第二定律、機械能守恒定律等知識及規(guī)律的認識，同時也再次應用了圓周運動的模型。在后面的教學中通過“研究性學習”辨別單擺模型在各種情景中的具體表現(xiàn)，使學生對此模型建立起更豐富的感性認識，對頭腦中的物理模型不斷進行修正和建構，使這一模型不斷充實、發(fā)展和完善，從而培養(yǎng)學生思維的正確性和深刻性。
當然，對學生這種能力的要求并非一朝一夕就能培養(yǎng)出來的，“模型教學”正是把這種建模意識貫穿在教學的始終，重視思維程序的建立和訓練，循序漸進地啟發(fā)引導學生，使學生逐步熟悉并掌握“物理模型”這種科學研究的思維方法，養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)，才能使構建物理模型的意識成為學生思考問題的方法與習慣，讓學生在建立模型的過程中完成知識和能力的自洽。
4、利用物理模型開發(fā)課程的隱
科學對真理的追求同時也是對美和善的追求，所以物理課程也就有一定的拓展功能。利用物理模型教學可使學生在學習物理知識的同時自然而然地滲透了美育與德育。物理之美非常抽象，當我們在構建物理模型的時候，就使學生在頭腦里構畫了美麗的物理圖景，而借助計算機模擬可以將物理模型描繪得更加直觀這些圖形本身就具有極高的美學價值，將這些物理之美呈現(xiàn)在課堂教學中就能幫助學生去發(fā)現(xiàn)美，欣賞美，進而去熱愛美、追求美。
四、實施方法
1、學習法
新一輪高中新課程改革即將來臨，作為教師，必須與時俱進，學習新的教育思想、轉變觀念、主動探索新的教育教學規(guī)律。
2、調(diào)查法
調(diào)查研究學生的完成初中學業(yè)后，對物理基礎知識及基本方法（思維方法、研究方法、數(shù)學方法）掌握到何種程度，評估學生抽象思維的發(fā)展情況及學生建立物理模型的能力。
3、實驗法
本課題在調(diào)查研究的基礎上以實驗法為主，探索實踐有效的教學方法。
五、研究的操作步驟及人員分工
1、準備階段（2012年7月-9月）
(1)召開相關教師座談會,確定課題研究方向
(2)查找相關資料,收集各種信息,為課題研究提供理論依據(jù)
(3)請專家論證本課題的可行性，起草本課題的實驗方案,申報課題
2、實施階段(2012年9月-2013年7月)
(1)按計劃實施本課題研究方案,邊實施,邊研究、邊小結、邊調(diào)整
(2)走出去、請進來，不斷學習、取經(jīng)，請專家指導，使本課題研究順利進行
(3)定期開設觀摩研討課，推廣總結本課題的經(jīng)驗及反思
(4)積累相關素材及資料，包括典型教學設計、優(yōu)秀課堂教學錄像、多媒體課件等
3、總結階段（年7月-10月）
（1）整理歸類相關資料
（2）撰寫研究報告或論文
（3）邀請專家鑒定研究成果
4、人員分工：
丁萍：中學物理高級教師主持本課題的研究制定研究方案
校長助理兼教科室主任負責實驗班實驗任務
王莉紅：中學物理二級教師承擔物理模型的整理和完善工作負責物理模型課件制作
王慧萍：中學物理二級教師負責資料的收集及整理
六、課題研究的條件分析
1、初期研究成果
本課題負責人于年進行了市重點教育規(guī)劃課題“用物理模型鏈接知識、規(guī)律和能力”的研究并取得了一定的成果，年順利結題并獲獎。在此課題中我們已調(diào)查、積累和總結學生學習過程中常遇到的問題和易錯處，根據(jù)各個階段學生的知識背景建立一系列對應的物理模型，在課題組主要成員多年教學積累的基礎上系統(tǒng)地整理、編寫出物理模型講義一冊，并在教學實踐中加以應用。由于用物理模型貫穿高中物理教學全過程，鏈接各知識點、規(guī)律及能力，將物理知識及能力形成了一個網(wǎng)絡，避免了以往教學中學生學習象猴子掰玉米，掰一個，掉一個，有效地幫助學生掌握了解題策略，提高了學習興趣，培養(yǎng)了學生思維的能力，提高了教學的效率。
關鍵詞：多媒體教學 輔助教學 思維特點
隨著新課改的實施，中學物理教育更側重于對學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，不再是對枯燥理論知識點的過分追求。而現(xiàn)在大多數(shù)教師采用的仍然是板書教育的方式，在初升高的壓力下，眾多學校仍然對學生采取灌輸知識的方法，而不是采用激起學生學習興趣，促進學生自我學習的方法。
在科學技術高速發(fā)展的今天，計算機已經(jīng)幾乎普及，其中的辦公軟件也被眾人所熟悉并使用，特別是其中的Powerpoint已經(jīng)被廣泛應用于大學教育中作為一種輔助教學手段，然而在中學教育中，特別是初中教育中很少使用多媒體技術進行教學，一般僅在教學競賽和公開課的場合，才可以看見多媒體教學手段的身影。
多媒體技術為何沒有在初中教學，特別是初中物理教學中得到應用，究其原因有多方面。（1）很多學校，特別是農(nóng)村學校教學設備比較缺乏，多媒體教室較少；（2）部分教師安于現(xiàn)狀，不愿嘗試使用新的教學手段；（3）教師的計算機應用能力還需進一步提高，特別是一些老教師。
一、學科特點和多媒體教學手段特點
物理學科是一門實驗科學，是一門嚴密的應用廣泛的基礎科學。它和實際的聯(lián)系非常緊密，很多中學物理知識都可以通過活生生的實例得到說明。通過板書的教學方法展示實際活生生的實例在有些時候顯得無力，學生理解起來比較困難。
多媒體可以接收外部圖像、聲音、錄像及各種媒體信息，經(jīng)計算機加工處理后以圖片、文字、聲音、動畫等多種方式輸出，實現(xiàn)輸入輸出方式的多元化。當多媒體手段應用在教學上，可以使學生的視覺，聽覺達到很好的結合，同時利用聲音、文字和圖畫的完美結合達到引起學生注意，激發(fā)學生學習興趣的效果。
二、多媒體教學手段優(yōu)點
綜合多媒體教學手段的特點和物理學科的特點，可見它們之間能很好結合在一起，再同時結合傳統(tǒng)教學手段達到最優(yōu)的教學效果。多媒體教學手段在實際初中物理教學中應用，它可以達到好的效果。
1.多媒體技術展示板書和實驗室實驗所不能展示的內(nèi)容
滬粵版九年級物理第13.1節(jié)中采用馬拉車的實例來說明做功，然而實際實驗不可能實現(xiàn)，板書當然更難說明，但是通過多媒體動畫可以把整個過程完全的呈現(xiàn)給學生，并可以暫停在該過程中任何狀態(tài)，從而給學生更加深刻的印象，加強對該知識點的理解。如下圖1中所示：
圖1 馬拉車實例分析
2.多媒體技術可以放大物理現(xiàn)象
課堂實驗可以很好直觀的讓學生理解物理知識點，生活中的實例也可以讓學生從中領悟一些知識，但初中物理中總存在一些知識點需要學生的抽象思維才可以理解，特別是一些細化到原子和電子層次的知識，實際實驗無法展現(xiàn)，也沒有生活實例可以達到展現(xiàn)該現(xiàn)象的可能，但多媒體動畫可以放大實驗現(xiàn)象，使學生直觀的了解該層面上的知識，如九年級物理關于電流一節(jié)中電流方向的學習。物理學中規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向，而實際中大多數(shù)電流的形成都由于帶負電的自由電子定向移動形成的，兩者方向相反。
圖2 電子移動與電流方向
3.多媒體教學可以拓展知識面并有效利用課堂時間
多媒體在很多場合得到應用，均是由于其可以展示大容量知識的優(yōu)點，即在通過多媒體展示圖片，動畫的同時，可以結合多媒體展示大量文字性內(nèi)容的特點，介紹課本外的其他知識，拓展學生的知識面。
三、初中物理和高中物理教學多媒體技術應用異同
文獻檢索可以發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)站和期刊均有關于多媒體教學手段與各學科教學的論文，但仔細看看幾乎都是關于高中教學中多媒體技術應用的問題，關于初中物理教學中多媒體技術應用的論文幾乎沒有。多媒體教學手段在高中物理中應用和在初中物理中應用情況不一樣，相信進行過兩個階段物理教學的老師都有體會，中學物理教學和高中物理教學應存在不同，主要體現(xiàn)在這兩個階段學生的情況不同，可以從以下方面進行理解：
1.注意力特點不同
初中學生相對于小學生有意注意持續(xù)時間長，但相對于高中生其有意注意時間短很多，初中生注意力一般最長能堅持20~35分鐘，故在40分鐘的課堂中，初中生基本上都不會在整節(jié)課中集中注意力，教師應根據(jù)該特點充分利用課堂時間，利用多媒體的聲音，動畫，圖片等緩解學生的有意注意和引起學生的有意注意。
2.知識儲備不同
眾所周知，在九年義務教育中八年級的時候將會第一次開設物理課程，初中生從開始上學至今第一次接觸物理知識，很多概念現(xiàn)象都是第一次接觸，理解學習較為困難，然而高中學生在學習物理時已經(jīng)經(jīng)歷了兩年的初中物理的學習，很多基本概念現(xiàn)象均有所掌握，學習起來較初中學生容易。故在初中多媒體教學中應避免繁多的文字和公式對物理現(xiàn)象的描述，多以生動的圖片，動畫對物理現(xiàn)象進行闡述。
3.思維特點不同
隨著人年齡的增長，每個人的邏輯思維和抽象思維等均在不斷成熟，一般的初中生集中在13~16歲之間，該年齡段的學生邏輯思維和抽象思維能力均較差，初中物理中的很多現(xiàn)象都需要通過實際實例和教師的引導才容易理解，高中生一般邏輯思維和抽象思維已經(jīng)較為成熟，通過文字的物理現(xiàn)象描述理解較容易。故大量的聲音，動畫結合的實例有利于初中學生獲得直觀物理現(xiàn)象的理解，在初中物理教學中應關注不同階段學生思維特點給予相同內(nèi)容不同角度和方法的展示。
4.接受能力不同
當高中物理教師來聽初中物理教師課的時候，總會感覺一節(jié)課內(nèi)容講的很少，實際對于所有有初中物理教學經(jīng)驗的教師都知道，初中生的接受能力非常有限，內(nèi)容多學生反而記不住，最后導致得不償失，高中生會好很多，不管是從大腦的發(fā)育還是其他方面考慮，在40分鐘的課堂中均可接受很多知識。多媒體技術的動畫，圖片效果可以對物理現(xiàn)象進行直觀的描述，從而可以既讓初中生掌握物理現(xiàn)象，也不必掌握太多文字知識，滿足其接受能力不強的特點。雖然多媒體教學有眾多好處，但作為一種教學輔助手段，對于初中生理解物理現(xiàn)象不能完全依賴該方法，對于課堂實驗和板書教學不能解決的問題使用多媒體教學手段來解決，做到把板書教學、多媒體教學和課堂實驗演示有機的結合起來，促進學生對物理現(xiàn)象的理解和掌握。
作者單位：
安徽省巢湖市含山縣含山
第二中學
[關鍵詞] 創(chuàng)新能力 創(chuàng)新思維 實驗教學
物理學是以觀察和實驗為基礎的自然科學,在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面具有明顯的優(yōu)勢。然而傳統(tǒng)的中學物理教學十分注重系統(tǒng)知識的傳授,偏重物理學定理、定律的傳授,輕視學生動手能力現(xiàn)象,對于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和研究還很不夠。例如,傳統(tǒng)的講授法在中學物理教學中仍然占主導地位,激發(fā)學生自主思維、反映自由平等教學思想的教學方式雖然逐漸被越來越多的物理教學者接受,但是應用還不夠廣泛。另一方面,一些現(xiàn)代教學手段可以在視覺和聽覺上給予學生對事物和現(xiàn)象更深刻的認識,但是由于條件水平限制,并不是所有的教師都有機會使用。同時,教學設施不夠完善也是很多學校的一塊硬傷,安裝多媒體設備的教室太少、實驗器材太少太陳舊、學生多教室少等問題在大部分學校普遍存在。教師在教學中也較少考慮如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
在我國基礎教育由“接受性教育”轉化為“創(chuàng)新性教育”的契機下,物理課必須將培養(yǎng)和形成學生創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力作為教學的重要目標。教育是創(chuàng)新、傳播和應用的主要基地,也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才的重要搖籃。
一、物理教學模式的創(chuàng)新
物理現(xiàn)象多種多樣,有簡單的,有復雜的,教學中針對不同的物理現(xiàn)象要采用不同的教學方法。比如,簡單的物理現(xiàn)象,教師可以通過設計幾個相關的思考題引導學生自學掌握。有些物理現(xiàn)象適用演示實驗法,讓學生通過觀察獲得感性認識,再在教師總結下由感性認識上升到理性認識。有些物理現(xiàn)象,學生認識和理解它十分困難,此時,要發(fā)揮教師主導作用,通過教師精心設計的演示實驗,詳細完整地進行理論分析,積極組織學生討論,可使學生充分認識和理解這些物理現(xiàn)象。在教學中,應根據(jù)學生的實際情況,結合教材的特點,靈活地采用各種教學方法。同時,傳統(tǒng)的教學思想偏重于學生的認知領域,強調(diào)以教師為中心,學生作為認知的主體,一直處于被動的地位。這種模式充分發(fā)揮了教師的主導作用,便于組織和管理,但壓抑了學生主動學習的積極性,不利于學生的全面發(fā)展。現(xiàn)代教學思想下,傳改進教學手段,有利于達到的更好教學效果。如采用多媒體手段教學,對中學物理教學有著不可替代的重大影響,多媒體教學由于其聲音和圖文并茂的特色,對于中學物理教學有著許多積極的作用。
二、物理教學內(nèi)容的轉變
1.加強物理學史的教育,激發(fā)創(chuàng)新意識
物理科學是一門實驗科學,創(chuàng)新的思想來源于實踐需要并最終受實踐的檢驗。比如,教學中,讓學生領會人類對光的本性的認識過程中,從牛頓的微粒說到菲涅耳的波動理論再到愛因斯坦光的波粒二象性的歷史,對引導學生主動實踐,敢于思考就具有重要的實際意義。
2.注重啟發(fā),調(diào)動創(chuàng)新思維
創(chuàng)新思維的形成,要經(jīng)過從發(fā)散思維到集中思維,再從集中思維到發(fā)散思維的多次循環(huán)。在教學過程中,應注重創(chuàng)設輕松和諧的教學氛圍,創(chuàng)設能引導學生主動參與的教育環(huán)境,激發(fā)學生的學習積極性,與學生積極互動,運用多種教學方法和手段,注重培養(yǎng)學生的獨立性和自主性,引導學生質(zhì)疑、調(diào)查、探究,從而培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。啟發(fā)的形式和方法是多種多樣的,比如,運用直觀啟發(fā)方法、設疑啟發(fā)方法、情景啟發(fā)方法、類推啟發(fā)方法等,著重問題的創(chuàng)設,提供氛圍,讓學生在實踐活動中發(fā)現(xiàn)問題,著手解決問題,使學生成為學習的主人,教師則成為學生的“協(xié)作者”。通過上述種種靈活多樣的啟發(fā)方法,強化訓練,能有效地提高學生的創(chuàng)新思維能力。
3.注重物理教學與實際相結合的研究性學習
研究性學習是學生在教師的指導下,從周圍生活和社會生活中選擇和確定研究課題,以類似于科學研究的方法主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習活動。結合中學物理教學開展研究性學習,學生接觸到大量的實際問題,學生在自主活動中,提高應用所學知識解決實際問題的能力。教師指導學生利用教材中的知識,通過社會調(diào)查活動,結合實際去解決生活和生產(chǎn)中的實際問題,學生通過到現(xiàn)場實地觀察、調(diào)查來增加他們的科學知識與技能,增強他們的社會責任感。
三、改革實驗教學
傳統(tǒng)物理演示實驗教學的目的是幫助學生獲取物理知識,實驗的設計和演示都是由教師完成的。實際上,較多演示實驗中常常滲透了學生已涉及過的實驗設計方法和技術。在進行這些演示實驗教學時,教師應引導學生移植應用已學或教師提供的實驗方法、技術設計物理實驗,處理實驗數(shù)據(jù),從而培養(yǎng)學生移植應用實驗方法、技術設計實驗的能力。
1.掌握原理,創(chuàng)新實驗方法
實驗在物理教學中占有重要地位,現(xiàn)代實驗教學是在教師指導下,運用實驗手段,讓學生觀察自然現(xiàn)象的變化狀態(tài),從而獲取感性知識,加深或擴大知識的廣度和深度,培養(yǎng)學生科研能力和科學精神的教學方法。目前,很多學生在實驗過程思考不多,最多是機械性操作,這只能提高學生對實驗操作的熟練程度,但不能培養(yǎng)和鍛煉創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力。只有吃透實驗原理,才能在原理和方法上有所創(chuàng)新。比如,同一實驗目的,可以選擇不同的實驗原理,從而創(chuàng)造出不同的實驗情景和操作方法。這是學生實驗教學中一種可供挖掘的創(chuàng)新因素,也是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際和創(chuàng)新能力的一個極好素材。
2.創(chuàng)新性的演示實驗
教學過程中,教師的引導是發(fā)揮學生主體的重要因素,成功的教師之所以成功,是因為能把課教活,設計的教學活動應能撥動學生的心弦,激發(fā)學生的感情,調(diào)動學生的積極性,是教與學雙方在教學活動中做到融洽的交流。教師引著學生走,學生也推著教師走,讓學生參與教學過程,解決教學中的問題,從教學過程中發(fā)現(xiàn)學生的各種認識和思維,調(diào)動學生的積極主動性、發(fā)揮學生的潛能。例如,在“靜摩擦力”的教學中,可以設計6個實驗貫穿全課,首先演示設疑,使學生察覺摩擦力的存在,激起探究的興趣,接下來用第二、第三兩個實驗探究靜摩擦力的產(chǎn)生條件;第四個實驗探究靜摩擦力的大小和方向,最后用第五、第六個實驗探究靜摩擦力的特點。這些圍繞教學目的,循序漸進地從演示設疑,分步研究到加深體驗的一系列實驗,環(huán)環(huán)入扣,強烈地吸引學生去探究以及發(fā)現(xiàn),當最后完整地得出結論后,學生的主體性得到很好的發(fā)揮。
3.結合教材,培養(yǎng)學生設計實驗能力
傳統(tǒng)的實驗教學大多是在教師指導下,學生按照設計好的實驗步驟進行機械操作,這毫無疑問限制了學生的思維,而學生的創(chuàng)造力又是素質(zhì)教育的主要內(nèi)容之一,限制了學生思維很難談培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,因此需要進行改革,多提要求,少限思路,在探究中做物理實驗。探究性學習是在好奇心的驅使下,以問題為導向展開的。此時,教師不再是物理實驗的支配者,應當是物理學習的組織者、引導者、參與者,營造一種支持性的、寬容的、平等的課堂氣氛,教師溶入學生中,一起成為研究者。實驗時要結合教材,精心設計有針對性、啟發(fā)性的問題,設置生活中學生非常熟悉,又好像暫時不能解答的問題,從生活走向物理,從物理走向社會。教師質(zhì)疑了,學生就會感興趣,大膽地猜想。
四、注重科學探究性教學
1.課堂內(nèi)的探究活動
課堂內(nèi)的探究活動主要由教師根據(jù)學生的認知水平和已有的知識基礎,與學生一起精心設計探究方案,指導學生在課堂內(nèi)按設計的計劃進行。在實際教學時,有的教材內(nèi)容所包含的探究性要素可能是不明顯的,教師要努力挖掘教材中的探究性要素,使之顯性化,從學生的實際知識和能力基礎出發(fā),來判定如何設計探究活動的過程。有時,教材內(nèi)容對某個科學問題已設計好了一些探究環(huán)節(jié),我們也完全可以不拘于教材的安排,從學生的實際情況、從教學儀器的配備等實際條件方面考慮,對科學性問題的探究進行“本土化”的處理。也可以自己設計一些可開展探究性學習的課題,鍛煉和培養(yǎng)學生的探究能力和科學素養(yǎng)。例如在教材中,有的科學性問題的提出是由編者已經(jīng)提出,學生直接進入猜想或實驗環(huán)節(jié)。在實際的教學中,我們完全可以結合學生情況和自己的教學意圖進行個性化處理。比如,凸透鏡成像規(guī)律,可以先在教師的引導下觀察利用凸透鏡可以把窗外的景物成像在光屏上(使物體成縮小的像),再讓學生在光具座上用蠟燭來成像,讓學生隨意調(diào)節(jié)蠟燭和凸透鏡之間的距離,問學生可以看到幾種像,問題提出后,學生積極動手實驗,就會發(fā)現(xiàn)凸透鏡不僅可以成縮小的像還可以成放大的像,有時候還找不到像了。學生自然就會提出新的問題:為什么凸透鏡會成這么多種像呢?為什么有時候還找不到像?成不同的像的條件又是什么呢?只要學生真正深入到探究知識的過程,他們就會提出這樣那樣的問題。很好地激發(fā)學生的求知欲望。只要學生真正深入到探究知識的過程,他們就會提出這樣那樣的問題,很好地激發(fā)學生的求知欲望。為了提高學生的興趣和鍛煉學生的探究能力,在課堂上要給予學生充分的時間討論、交流和實驗。這些活動不要求學生一定得出科學性的結果,關鍵是在活動中讓學生積極地參與,去體驗科學探究的樂趣,領悟科學的思想和精神,鍛煉提高學生的探究能力。實踐證明,開始按教材學習物理知識時,先連續(xù)集中開展幾次這樣的探究活動,能使學生迅速地掌握探究性學習的基本步驟和方法,對以后的教學有很大的益處。
2.課堂外的探究活動
課外探究活動一般是在教師的指導下,主要由學生自主設計探究計劃,學生主動開展。課外探究內(nèi)容的選擇,例如:開展科技小發(fā)明活動,指導學生閱讀科普讀物,撰寫小論文,舉辦科普知識講座,等等。
總之,作為基礎教育的物理教學,在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力時,應結合學生的年齡特點和物理學科的特點,遵循認知規(guī)律,盡力創(chuàng)設問題情景,激發(fā)創(chuàng)造性思維的火花,盡力為學生營造創(chuàng)新氛圍,讓學生在自主學習中學會創(chuàng)新。用創(chuàng)造性的教學活動,培育出更多的具有創(chuàng)新能力的學生,為培養(yǎng)更多的創(chuàng)造型人才作出應有的貢獻。
參考文獻:
[1]孫世葉.淺析中學物理教學中學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)[J].科教文匯,2009,(6).
關鍵字：虛擬實驗；中學物理教學；實驗教學
Abstract: virtual reality technology because of its ability to generate lifelike 3 d virtual experimental scene, and that the user can and scene for real-time interactive, perception and the operation of the virtual object, make up the deficiency of the real experiment environment, the experimental teaching of the teaching content, teaching mode, teaching method to make innovation of exploration, make the teaching effect is better.
Key word: virtual experiment; The physics teaching; Experiment teaching
中圖分類號:G632.3 文獻標識碼：A文章編號：
收稿日期：2011-11-21
基金項目：國家大學生創(chuàng)新性實驗項目
作者簡介：王剛，男，陜西安康人，陜西師范大學計算機科學學院2009級本科生；李葆華，男，陜西師范大學計算機科學學院，副教授。
一、引言
計算機技術和現(xiàn)代教育技術的迅速發(fā)展，伴隨著中學課程的改革，虛擬實驗技術的應用日益廣泛。不斷深化的教育教學改革對實驗教學在培養(yǎng)學生科學研究能力和綜合素質(zhì)方面提出了更高的要求。實驗教學的教學內(nèi)容、教學模式、教學方法亟待革新和完善。中學物理是一門實踐性很強的課程，實驗是其中非常重要的一環(huán)。改革開放以來，我國對基礎教育投入不夠，致使很多中學的實驗器材嚴重缺乏。而實物實驗受環(huán)境、條件及準備不足等原因影響，實驗效果也不理想。另外受場地、時間等諸多限制，學生做實物實驗的機會很少。這對學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)及其不利。虛擬實驗技術的成熟發(fā)展和實驗教學改革的迫切需要使得虛擬實驗在教學中的應用從理論研究走向了實際應用。
二、研究背景
（一） 問題提出
實驗是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)，是落實物理課程標準、全面提高學生科學素養(yǎng)的重要途徑，是中學物理教學的重要組成部分。一是因為物理學本身就是建立在實驗基礎上的學科，實驗是物理學的學科性質(zhì)；二是因為物理實驗對促進學生理解、激發(fā)興趣以及培養(yǎng)學生多種能力與科學素養(yǎng)方面具有重要的教育教學功能，對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才起著重要的作用。“隨著新一輪課程改革的開展，新課程理念的滲透，高中物理教學越來越重視學生對物理實驗的理解，重視學生實驗技能的提高，鼓勵將多媒體技術應用在物理實驗中，提倡用身邊的普通物品做物理實驗”[1]。
世界上許多發(fā)達國家重視物理實驗的經(jīng)驗值得我們借鑒。“沒有實驗的課，不算是一堂成功的課”，這是德國物理教育界普遍流傳的一種說法，德國的物理教師除了極少數(shù)的純理論課沒有演示實驗外，一般每堂課都要做2-3個實驗。美國物理課也普遍重視物理實驗。每一節(jié)物理課教師至少要做一個演示實驗，而且這些實驗都是教師自己設計，所用器材也是自己動手制作的。日本的物理實驗教學也非常活躍，學生課堂上動手操作量較大，有半數(shù)以上的課堂是在實驗室度過的。大量的信息資料顯示：國際物理教育界正在流行這樣一種趨勢，即衡量一堂物理課的好壞，很大程度上取決于這堂課中實驗的數(shù)量和質(zhì)量。
目前，我過傳統(tǒng)物理實驗課程面臨嚴峻挑戰(zhàn)伴隨著教育教學改革的不斷深化及國家對教育投入的持續(xù)增長，國內(nèi)實驗教學軟硬件建設和裝備條件都有了很大程度的改善，這些變化都為學校帶來了難得的發(fā)展機遇。但傳統(tǒng)實驗教學在發(fā)展的同時也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn):
1、時間和空間的約束。不管何種類型的實驗，實驗教學都必須在指定的實驗室中進行，否則根本無法進行。
2、有效的實驗儀器數(shù)量嚴重不足。早期的基礎建設投入不足加之儀器設備量少、陳舊并且維修周期長，給實驗教學的正常開展設置了重重障礙，影響學習者動手能力的提高。
3、實驗教學內(nèi)容陳舊、教學手段比較落后。傳統(tǒng)實驗大都采取課堂教學的灌輸方式，學生的依賴行為比較明顯，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，亦不能達到預期的實驗效果。
隨著計算機技術和虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術正逐步被引入到實驗教學中。在基于虛擬現(xiàn)實的虛擬實驗系統(tǒng)中，虛擬實驗是指由虛擬現(xiàn)實技術生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng)，包括相應實驗環(huán)境、有關的實驗儀器設備、實驗對象以及實驗信息資源等。虛擬實驗有利降低實驗成本;仿真實驗的引入，不會因為誤操作而造成人員或儀器設備的損傷，不會發(fā)生實驗室里常見的故障;徹底打破時間與空間的限制，以使學生能夠觀察大到宇宙天體、小到原子微粒，以及需要幾十年、幾千年才能完成的變化過程[2]。
（二） 研究的意義
物理學的基本特點是它的實踐性，物理學是一門以實驗為基礎的高度定量化的科學。它離不開實驗和觀察。物理實驗是開展物理學研究的萬能鑰匙，憑借它人類漸次打開了物理世界各個領域的大門，探索了自然界的奧秘。物理實驗是物理理論、物理學科研成果通向生產(chǎn)實踐的橋梁。
實驗教學在物理教學全過程中對學生有效掌握物理知識、發(fā)展各種能力、提高素質(zhì)與促進世界觀的形成等方面起著重要作用。物理實驗的教育教學功能，除了能激發(fā)學生興趣、訓練學生的科學方法、有效地掌握物理基礎知識、培養(yǎng)學生手腦并用的能力及科學態(tài)度和作風外，還具有“對學生認知結構的轉化功能，對認知發(fā)展的促進功能，非語言傳播功能，測量與評價功能。”[3]在物理教學中運用實驗的目的主要在于給學生學習物理創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，使學生能主動地獲取物理知識和發(fā)展能力，促進學生科學品質(zhì)和世界觀的形成，同時，通過學生的觀察實驗，使學生掌握實驗的基礎知識和基本方法，培養(yǎng)他們的實驗技能和能力。物理教學必須以實驗為基礎，這是由實驗本身的特點及其在物理教學中的作用所決定的。我國教育研究工作者對于在中學階段物理實驗教學的作用的闡述[4]，總結起來有以下的五個方面:
1、實驗教學能激發(fā)學生學習物理的興趣。
實驗教學可以豐富學生的感性認識，將學生帶入生動直觀的學習情境，從而極大地吸引學生注意，激發(fā)學生的興趣和求知欲。
2、實驗教學有利于訓練學生的科學方法。
觀察和實驗本身就是物理學的重要研究方法，實驗教學能夠使學生在實驗中逐漸熟悉和領悟這一基本科學方法。另外，實驗教學還可以在一定程度上模擬物理學研究的過程，從而使學生在這個仿真的研究過程中學會科學研究的一些其他的方法。
3、實驗教學能幫助學生有效地掌握物理學的基礎知識。
物理學知識是由一系列基本概念和基本規(guī)律組成的，在中學物理教學中，大量的概念和規(guī)律的獲得都需要建立在實驗和觀察的基礎上，直觀生動的實驗教學能夠起到突出重點、突破難點的作用，幫助學生理解物理概念、形成物理圖像和認識物理過程。同時，物理學知識又是與社會、生活實際息息相通的，實驗教學恰好可以給學生提供一種將物理學知識理論聯(lián)系實際的機會，達到學以致用的目的。
4、實驗教學有助于培養(yǎng)學生的多種能力。
實驗是手腦并用的實踐活動。在實驗教學中，中學生通過理解實驗原理、操作實驗儀器、觀察實驗現(xiàn)象和分析實驗結果等活動，使觀察能力、思維能力、操作能力都得到鍛煉。
5、實驗教學能培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和科學作風。
在實驗教學中，通過教師自己的以身作則和教師對學生的嚴格要求，可以使學生逐步懂得并做到在實驗中:愛惜實驗儀器，進行規(guī)范合理的操作;尊重事實，不篡改實驗數(shù)據(jù):推理過程避免主觀臆斷:不怕困難和失敗;敢于發(fā)表自己的見解等等，從而培養(yǎng)學生實事求是、理論聯(lián)系實際、頑強探索、勇于創(chuàng)新的科學精神。
總之，實驗教學是使學生獲得中學物理基礎知識、發(fā)展能力、特別是發(fā)展他們的創(chuàng)造能力的基本途徑。實驗教學不僅關系到學生在中學階段對物理的理解和認識，更關系到學生的思維方式和創(chuàng)造精神的形成，對他們一生展都可能會產(chǎn)生深遠的影響。
由此可見，在中學物理教學中引入虛擬實驗是非常必要的，這主要是因為中學物理課程強調(diào)物理知識的基礎性、系統(tǒng)性和實踐性，同時中學生由于年齡較小，理解能力有限，學習物理的難度較大。物理教學中引入虛擬實驗并與真實實驗有機結合，可以培養(yǎng)學生對物理規(guī)律、物理現(xiàn)象、實驗儀器的感性認識，幫助學生從直觀中學習抽象的理論知識和物理規(guī)律。因此，無論基于理論探索還是服務于教師教學和學生自主學習，本文都具有重要的意義：第一，借助于虛擬實驗，實現(xiàn)理論教學與實踐同步進行，加強學生的實驗技能，提高學生的綜合能力；第二，強化了信息技術在中學物理教學中的應用；第三，為中學物理實驗教學新模式的探索，提供實踐依據(jù)和借鑒。
（三） 研究的現(xiàn)狀
國外虛擬實驗主要以教學培訓為目標，參與單位眾多，覆蓋學科面廣。學校參與的項目多數(shù)能得到國家級資金資助，發(fā)展十分迅速，列舉如下：
1、麻省理工大學的微電子在線實驗室[5]
麻省理工大學的電子工程和計算機科學學院是較早開始虛擬實驗教學應用的院系。該學院的JesusA.delAlamo教授早在1998年就創(chuàng)立了微電子在線實驗室(Microelectronics WebLab)。此微電子在線實驗室自1998年秋投入教學應用測試至今，其使用版本已從最初的WebLab1.0經(jīng)過2.0、3.0、3.1發(fā)展到現(xiàn)在的WebLab4.0”。
2、LAAPhysics(Learn Anytime Anywhere Physics)物理實驗室[6]
該項目獲得美國教育部資金資助，由美國北卡羅來那大學Greensboro分校研制。項目的目標是在網(wǎng)上建立一個開放的、自由的物理課程實驗室，并提出了“隨時隨地學習物理”的口號。系統(tǒng)通過JavaApplet模擬各種實驗設備(測量設備與被測對象)；能與虛擬教師和虛擬學習伙伴進行交流(教師進行指導、問答、評判，學習伙伴討論)；具有聊天室和BBS(與授課教師、同班同學交流)以及評分系統(tǒng)(通過數(shù)據(jù)庫對學生操作的記錄進行評判)。系統(tǒng)可運行在Windows XP/2000或Macintosh OSX平臺。
3、Futurelab虛擬實驗室[7]
該產(chǎn)品是美國Simulation Plus公司在國家科學基金(National ScienceFoundation)的資助下于1998年推出的。產(chǎn)品功能面向中學教育，包括物理、地理、自然、化學、生物等虛擬實驗室，涵蓋范圍從初中到高中各個年級。
國內(nèi)相關課題研究概況國內(nèi)很重視虛擬實驗。虛擬實驗的教學應用主要集中在各大學，如清華大學、北京大學、上海交通大學、華中科技大學、中國地質(zhì)大學等，但針對于中學物理虛擬實驗教學應用的中學校目前還較少。
三、虛擬實驗的理論基礎和技術基礎
（一） 虛擬現(xiàn)實技術
1.虛擬現(xiàn)實技術簡介
虛擬現(xiàn)實技術是一種逼真地模擬人在自然環(huán)境中視覺、聽覺及運動等行為的人機接口技術。它利用3D數(shù)字化系統(tǒng)、多傳感交互技術以及高分辨顯示技術的科學可視化技術，生成三維逼真的虛擬環(huán)境，使用者借助于特定設備，便可以進入虛擬空間，成為虛擬環(huán)境的一員，進行實時交互，感知和操作虛擬世界中的各種對象，從而獲得身臨其境的感受和體會。
虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，用戶以自然的方式與虛擬環(huán)境交互。所謂自然的方式，是指用戶通過視覺、聽覺、觸覺等感覺虛擬環(huán)境，使用戶產(chǎn)生在真實環(huán)境中的幻覺。同時，用戶通過在真實環(huán)境中的行為，去干預虛擬環(huán)境。所以，虛擬現(xiàn)實的人機接口設備，完全不同于現(xiàn)有計算機的人機接口設備。
2 虛擬現(xiàn)實技術的特點
虛擬現(xiàn)實技術具有沉浸性、多感知性、實時交互性和自主性四個重要特。
1)沉浸性
沉浸性指參與者存在于虛擬環(huán)境中的真實程度。理想的沉浸虛擬環(huán)境應該達到使參與者難以分辨真假的程度。虛擬現(xiàn)實技術是根據(jù)人類的視覺、聽覺的生理心理特點，由計算機產(chǎn)生逼真的三維立體圖像。使用者在虛擬環(huán)境中，一切感覺都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺。
2)多感知性
除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實技術應該具有人的一切感知功能。目前虛擬現(xiàn)實技術所能提供的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺等。
3)實時交互性
實時交互性指參與者與虛擬環(huán)境中所遇到的各種對象相互作用的能力。例如，參與者可以用手去抓虛擬物體，這時手有握著東西的感覺，被抓的物體隨著手的移動而移動。
4)自主性
自主性指虛擬環(huán)境中物體依據(jù)物理定律動作的程度。例如，當受到力的推動時，物體會向力的方向運動。
（二） 虛擬實驗的理論基礎
1.建構主義學習理論
建構主義(constructivism)是學習理論中行為主義發(fā)展到認知主義以后的進一步發(fā)展，喬納森(Jonassen，1992)認為它是客觀主義(objectivism)更為獨立的另一發(fā)展方向[8]。建構主義學習理論的宗旨是：學習是意義建構的過程，而不是知識的傳遞過程。學習者在意義建構中處于中心地位，通過同化和順應進行建構意義，學習者先前的經(jīng)驗在意義建構中具有重要的作用；在情境化的、真實的境脈中的建構才是有意義的，學習是圍繞真實的問題展開的；建構的過程是社會性的，學習既是內(nèi)部的，也是社會的協(xié)商，學習就其本質(zhì)而言是一個社會對話過程；運用技術支撐高級的心智活動，建構主義環(huán)境可支持學習者的思維和行動，引導他們進行反思與自我調(diào)節(jié)[9]。建構主義學習理論的核心點表現(xiàn)在：
1、知識依賴于個體的建構，學生對知識的建構是以自己的方式進行建構，并不是外界賦予的。一方面，學習是一個積極主動的建構過程，學習者不是被動地接受外在的信息，而是對外在的信息作主動的選擇與加工，主動地建構信息的意義；另一方面，由于學習者本身的特點各異，因此建構活動的方式也就不同，對意義的理解也不同。
2、學習者的建構和他們以往的經(jīng)驗有密切的關系。
3、學是在一定的情境中發(fā)生的。
4、建構是通過同化與順應發(fā)生的，當外部信息與個體已有的知識結構相匹配時，就被納入、同化；當外部的信息與個體的認知結構不匹配時，就通過順應來學習。
5、學習是社會性的，分享他人的觀點，與他人進行協(xié)商、會話，對知識的學習更加全面、深入。
6、學習是一個不斷創(chuàng)新的過程，不是對知識的簡單累積的過程，學習者在真實的情景中不斷地發(fā)現(xiàn)問題、提出假設，解決問題、驗證假設，以此進行意義的建構。
7、有意義的學習是通過反思和認知沖突的解決、以及對早期低水平理解的否定而得到的[15]。
2.交互理論
在虛擬實驗中，主要是通過學生與教學媒體、學習資源環(huán)境以及自身新舊概念的交互來達到實驗的目的。因此，有必要研究關于交互的理論。虛擬實驗中的教學交互是分層次的，從操作交互、信息交互再到概念交互，逐漸從具體到抽象、從低級到高級。高級的教學交互以低級的教學交互為條件和基礎。操作交互是信息交互的基礎，信息交互是概念交互的基礎，概念交互是最高水平的交互。媒體是所有教學交互的平臺和載體，媒體的交互特性是所有教學交互的基礎。
（三） 虛擬實驗技術基礎
1.OpenGL簡介
OpenGL是個專業(yè)的3D程序接口，是一個功能強大，調(diào)用方便的底層3D圖形庫。OpenGL的前身是SGI公司為其圖形工作站開發(fā)的IRIS GL。IRIS GL是一個工業(yè)標準的3D圖形軟件接口，功能雖然強大但是移植性不好，于是SGI公司便在IRIS GL的基礎上開發(fā)了OpenGL。OpenGL的英文全稱是“Open GraphicsLibrary”，顧名思義，OpenGL便是“開放的圖形程序接口”。雖然DirectX在家用市場全面領先，但在專業(yè)高端繪圖領域，OpenGL是不能被取代的主角。
OpenGL是個與硬件無關的軟件接口，可以在不同的平臺如Windows 95、Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS／2之間進行移植。因此，支持OpenGL的軟件具有很好的移植性，可以獲得非常廣泛的應用。OpenGL作為一個性能優(yōu)越的圖形應用程序設計界面（API），適用于廣泛的計算機環(huán)境。OpenGL已成為目前的三維圖形開發(fā)標準，是從事三維圖形開發(fā)工
作的技術人員所必須掌握的開發(fā)工具。
2.OpenGL體系結構
一個完整的窗口系統(tǒng)的OpenGL圖形處理系統(tǒng)的結構為：最底層為圖形硬件，第二層為操作系統(tǒng)，第三層為窗口系統(tǒng)，第四層為OpenGL，第五層為應用軟件。見圖一所示。
圖一 OpenGL圖形處理系統(tǒng)的層次結構
OpenGL是網(wǎng)絡透明的，在客戶機/服務器體系結構中，允許本地或遠程調(diào)用OpenGL。所以在網(wǎng)絡系統(tǒng)中，OpenGL在X窗口、Windows或其它窗口系統(tǒng)下都可以以一個獨立的圖形窗口出現(xiàn)。由于OpenGL是一個與平臺無關的三維圖形接口，操作系統(tǒng)必須提供像素格式管理和渲染環(huán)境管理。下面以Windows NT操作系統(tǒng)為例具體介紹OpenGL運行的體系結構。OpenGL在Windows NT上的實現(xiàn)是基于Client/Server模式的，應用程序發(fā)出OpenGL命令，由動態(tài)鏈接庫OpenGL32.DLL接收和打包后，發(fā)送到服務器端的WINSRV.DLL，然后由它通過DDI層發(fā)往視頻顯示驅動程序。如果系統(tǒng)安裝了硬件加速器，則由硬件相關的DDI來處理。OpenGL/NT的體系結構圖（如圖二）所示。
圖二OpenGL/NT體系結構
3.滑動變阻器的功能設計
實驗室用滑動變阻器是直流電路中最常用的實驗儀器之一。系統(tǒng)應提供多種交互手段，用戶和系統(tǒng)的交互主要通過鼠標和鍵盤進行。鍵盤主要應用在輔助鼠標進行多個物體的選擇，其他的交互都是用鼠標來完成。系統(tǒng)設計中的滑動變阻器能夠根據(jù)所連接在電路中的接線柱和滑塊的位置來及時準確地改變電路中的電阻，同時系統(tǒng)也必須提供將滑動變阻器連接到電路中的接口。其功能主要包括三個方面：
⑴縮放和移動。主要實現(xiàn)滑動變阻器在上下左右和對角線方向的縮放功能，可以通過鼠標的拖動來完成（如圖三）。
圖三 鼠標縮放圖像
⑵滑塊移動。滑動變阻器在電路中電阻的變化主要是通過滑動滑塊來實現(xiàn)的。在正確連接的情況下，滑塊移動能夠改變滑動變阻器在電路中的有效電阻，從而實現(xiàn)變阻器在電路中的限流、分壓作用等。本文中的滑塊移動功能是通過在滑塊上綁定一個點，這個點和滑塊彼此關聯(lián)來實現(xiàn)的，通過鼠標拖動點來實現(xiàn)滑塊移動，效果（如圖四)所示。
圖四 使用鼠標拖動滑塊
⑶接線柱。滑動變阻器在電路中起到保護電路、限制電路電流和分擔電壓等作用，是通過使用接線柱將滑動變阻器連接到電路中來實現(xiàn)的，所以接線柱的連接功能是必不可少的（如圖五）。
圖五接線柱功能
其實現(xiàn)的關鍵技術主要有以下幾個方面：
(1)紋理貼圖技術
紋理貼圖技術又稱為紋理映射技術，它是計算機圖形學中廣泛應用的一項重要技術。本文選用紋理貼圖技術是出于兩方面的考慮，第一，使用OpenGL 建模所創(chuàng)建的幾何造型不能夠描述物體的微觀細節(jié)，而利用紋理圖像可以達到模擬物體表面豐富的細節(jié)的目的，在很大程度上可以提高圖形的真實性；第二，采用紋理映射的方法，可以很好地簡化建模過程。本文中的滑動變阻器造型，如果使用OpenGL 直接建模時有許多的細節(jié)需要表現(xiàn)，想要創(chuàng)建出真實感非常強的滑動變阻器，需要的工作量是很大的，若采用紋理映射，只要創(chuàng)建簡單的模型。在這里使用OpenGL 繪制兩個簡單的正方形模型，分別使用經(jīng)過處理的三維立體效果很好的不含滑動變阻器滑塊的圖片和單獨的滑塊圖片貼到模型表面即可。相比較而言，使用紋理貼圖的工作量要小很多。紋理映射（Texture Map）是將指定的圖像數(shù)據(jù)應用到一個幾何圖元上，使用紋理繪制的一般步驟為：導入紋理，將紋理貼圖到幾何圖形上。
(2)模板緩沖區(qū)的使用
在現(xiàn)實世界中，模板就是一塊平的紙板或其它材料，模板緩存的用途之一，就是將繪圖范圍限制在屏幕的特定區(qū)域。模板緩存用來進行復雜的掩模(masking)操作。一個復雜的形狀可以存儲在模板緩存里，然后繪制子序列操作可以使用模板緩存里的內(nèi)容來決定是否更新象素。
四、虛擬實驗在中學物理實驗教學中的應用研究
開發(fā)虛擬實驗系統(tǒng)的目的是為了讓該系統(tǒng)在物理實驗教學中的真實實驗前和實驗后都發(fā)揮積極的輔助作用：在真實實驗前利用本系統(tǒng)進行預習，有助于學生對實驗從整體到局部建立直觀的感性認識，能有效地克服在真實實驗中出現(xiàn)的盲目操作和實驗“走過場”現(xiàn)象，縮短了真實實驗的時間。對于一些難度大的、操作步驟多的實驗，在做完真實實驗后再做虛擬實驗，可以使學生了解每一實驗步驟在實驗過程中所起的作用，進一步理解實驗原理、消化實驗內(nèi)容。
（一） 虛擬實驗輔助教師實驗教學的教學模式
1.虛擬實驗輔助教師實驗教學的教學模式概述
由于虛擬實驗加入了實驗教學的環(huán)節(jié)，打破了傳統(tǒng)實驗教學的流程，因此需要建立與虛擬實驗教學相適應的教學模式。在物理實驗教學中，教師可以安排學生先進行真實實驗，然后留出一些課時做虛擬實驗。該方式主要起到復習實驗的作用，幫助學生理解實驗原理、消化實驗內(nèi)容、鞏固實驗知識。而且，教師也可以先安排學生做虛擬實驗，此方式主要讓虛擬實驗起到預習實驗的作用。老師要求學生先通過虛擬實驗明確實驗原理、目的和要求，然后按照要求進行虛擬實驗，得到數(shù)據(jù)后進行處理，并回答思考題。
2.虛擬實驗教學模式對實驗教學的影響
從教學方法論的視角看，虛擬實驗教學這種嶄新的實驗教學模式為物理學科的實驗更新和實驗教學改革提供了新思路。首先，它有力地沖擊長期以來所造成的教師演示實驗，學生靜坐觀摩以及學生枯燥地完成驗證性實驗而機械地重視已有結論的被動局面，為學生生動活潑地主動學實驗、“做”實驗創(chuàng)造條件。其次，將實驗化難為易，讓學生體驗物理實驗的真實情境。由此可以改變長期以來經(jīng)典的、常規(guī)的物理實驗統(tǒng)治物理課堂的局面，引導學生感受高新科技時代的氣息，增進他們探究科學問題的好奇心和動力。最后，通過典型實驗，特別是跨學科知識與探究技能的整合，有利于落實“過程技能”的培養(yǎng)。促使學生將物理知識與學習策略進行高層次的整合，提高學習效率。
（二）虛擬實驗輔助教師以教為主的教學設計
在教學實踐中教師要將虛擬實驗平滑地融入教學過程中，必須和教學內(nèi)容、教師的活動、學生的活動相結合，如何將這些要素系統(tǒng)地加以考慮，要靠教學設計的理論和方法實現(xiàn)。通過系統(tǒng)科學的教學設計，可以有效地將虛擬實驗和傳統(tǒng)實驗、教與學的理論、教學實踐有機結合。其教學設計過程包括教學前期設計、教學情境設計、學習資源設計、學習評價工具設計。
1.教學前期設計
1、教學目標設計
合理的教學目標是保證教學活動順利進行的必要條件。在傳統(tǒng)的教學中，教學目標往往描述的是教師的教學行為和教學過程，而忽略了教學過程的本質(zhì)和落腳點是學生的學習行為和學習結果。因此，在教學設計中，教學目標要著眼于學生的行為而不是教師的行為，要描述學生的學習結果而不是學習的過程[10]。中學物理的教學目標和能力的培養(yǎng)主要是通過物理教學進行，由物理基本概念、基本原理、基本規(guī)律和實踐性環(huán)節(jié)組成，貫穿在整個物理課教學中。
2、教學對象分析
為了解學習者的學習準備情況及其學習能力與學習風格，應充分考慮學習者的能力、潛能、背景和要求等，為教學內(nèi)容的選擇和組織、學習目標的編寫、教學活動的設計、教學方法與媒體的選擇和運用等提供依據(jù)[11]。深入地了解學習者，對學習者的各類特征進行認真分析和預估，分析得越充分越有利于教學設計。在進行學習者分析時，要對學習者的一般心理、生理和社會背景等一般特征、學習風格、學習者的初始能力等進行細致的分析。
3、學習內(nèi)容分析
學習內(nèi)容分析又稱教學內(nèi)容分析，是解決教師向學習者“教什么”、學習者“學什么”的問題。根據(jù)教學目標，科學地加以選擇、確立知識范圍，適當?shù)剡x擇教學媒體，著重分析學習者需要學習哪些知識和技能，達到什么程度和水平、培養(yǎng)什么能力和態(tài)度、使學習者的身心獲得什么樣的發(fā)展等。
2.教學情境設計
建構主義認為，學是與一定的社會文化背景即“情境”相聯(lián)系的，在實際情境或通過多媒體創(chuàng)設的接近實際的情境下進行學習，可以利用生動、直接的情境有效地激發(fā)聯(lián)想，喚醒長期記憶中有關的知識、經(jīng)驗或表象，從而使學習者能利用自己原有認知結構中的有關知識與經(jīng)驗去同化和順應當前學習到的新知識，賦予新知識以某種意義[12]。情境認知的作用如下：
1、知識遷移。大量的研究表明，知識是可以遷移的，并且知識遷移數(shù)量的多少、有無，取決于實驗情境與最初學習材料之間的關系。實踐表明，認知情境中形成的象征性的認知表征，對于知識的遷移有重要的作用。
2、促進反思。通常情境中的問題都是隱含在事實背后，學習者在完成真實問題的解決過程中，很大程度上需要進行認真思考、不斷反思，整理自己的認知結構，促進學習者高層思維能力的發(fā)展。
虛擬實驗系統(tǒng)就是為學習者提供一個與現(xiàn)實情境相類似的“情境”。在該“情境”中，學習過程與現(xiàn)實問題的解決過程相類似，所需要的過程往往隱含于問題情境當中；教師也不是將提前準備好的內(nèi)容教給學生，而是在課堂上展示出與現(xiàn)實中專家解決問題相類似的探索過程，提供解決的原型，并指導學生探索。
3.學習資源設計
學習資源設計對學習者的學習是至關重要的，教學設計者首先應對資源的狀況有所了解。信息技術環(huán)境下，知識學習可利用的資源多種多樣，包括信息化資源（如計算機和因特網(wǎng)等媒介和數(shù)字化內(nèi)容）、教師、學生、圖書館、實驗室等。教學設計者必須保證學習資源的有效性，也就是要保證這種學習資源能夠達成教學所需要的教育功效[13]。因此，教師要深入思考信息的組織方式，學習資源的特點，思考它們和學生的學習能力、學習類型、學習方式與學習過程之間的關系，認真設計學習資源，保證學習資源的有效性，為學生創(chuàng)設真實的情境，以利于他們對知識意義的建構。
4.學習評價工具的設計
學習評價是指評價者參照一定的標準、運用合理的方法對學習者的學習過程和結果做出評定以及在此基礎上對學生形成價值判斷的過程。進行評價時應注意以下情況：(1)評價的目的是引起反思，指引學習；(2)評價指標不設權重，評價結果不需量化；(3)評價過程要與學習過程交融，評價即學習[14]。物理實驗的教學設計應有完善的評價體系，其評價方式應是多樣化的，評價貫穿在整個學習過程中，應能進行過程評價，并給出分析和指導的信息，應對參與學習的學習者學習狀況給予全程跟蹤。它有利于對學習者的學習狀況進行評估和反饋，從而有效地引導學習者的學習過程。
五、總結與展望
針對開發(fā)的虛擬實驗系統(tǒng)，論文研究了它在輔助教師實驗教學和輔助學生自主探究學習方面的應用，還嘗試將虛擬實驗與真實實驗有機結合并應用到物理教學中，取得了較好的應用效果。在進行物理探索方面，論文還需要進一步探索如何將虛擬實驗與傳統(tǒng)的真實實驗有機整合，從而為教師和學生的科學探索、實驗技能訓練等方面提供更積極有效的條件和支持。另外，論文對虛擬實驗系統(tǒng)在輔助遠程學習的功能等方面的應用效果還未做研究。
在今后的研究中，要針對以上不足之處加以改進和完善，并繼續(xù)加強以下三方面的研究：
首先，加強虛擬實驗平臺建設方面的工作，除進一步完善初中物理虛擬實驗系統(tǒng)外，還要開發(fā)出較高質(zhì)量的高中物理虛擬實驗系統(tǒng)；
然后，根據(jù)虛擬實驗應用于教學的基礎理論研究，通過虛擬實驗在輔助遠程學習和對學生進行實驗技能培訓、提供逼真感知等方面的應用研究，進一步探索在中學物理教學中虛擬實驗如何才能更有效地發(fā)揮作用；
最后，在進行物理科學探索方面，進一步探索如何將虛擬實驗與傳統(tǒng)的真實實驗有機整合，從而為教師和學生的科學探索提供更積極有效的支持。
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教育，2003，12：72-73
關鍵詞：仿真實驗計算器，仿真物理實驗室，探究模式，彈簧振子，數(shù)據(jù)處理，控制變量法
一、新型探究模式的設計緣由
在學習了高中物理人教版（選修3-4）第十一章《機械振動》后，學生了解了單擺和彈簧振子是簡諧運動的兩重要特例，只學習了單擺周期的計算公式，可對彈簧振子的周期表達式學生對此卻一無所知，知道單擺周期只與擺長有關而與擺球質(zhì)量無關。那彈簧振子周期又與哪些量有關呢？學生對此表現(xiàn)出強烈的好奇心和探究欲。由于實驗環(huán)境和實驗條件的限制及對學生動手操作能力要求過高，讓學生在傳統(tǒng)物理實驗室去做，實驗結果往往和物理理論不相符，甚至出現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)相反的情況。于是便萌發(fā)了構建一個“仿真實驗計算器”來代替實驗并直接輸出實驗數(shù)據(jù)的想法，就好像日常生活中用計算器代替心算一樣。讓學生在計算機環(huán)境下進行虛擬實驗操作，并利用計算機處理實驗數(shù)據(jù)，為實驗探究問題提供了新的思路。
二、“仿真實驗計算器”介紹及對中學物理實驗探究的實際意義
“仿真實驗計算器”筆者是在“仿真物理實驗室”這個軟件的環(huán)境下實現(xiàn)的。“仿真物理實驗室”是一款全新概念的全開放性教學、課件制作平臺和實驗仿真平臺，它將物理定律全部內(nèi)置了，并提供了一個實驗器具完備的綜合性實驗室，教師所需要做的只是設置一下實驗的初始環(huán)境，仿真物理實驗室都能夠進行仿真。不但可以做出一般實驗室可以做出的實驗，也可以做出一些真實實驗室做不出來的實驗．比如在本軟件中，可以非常輕松地實現(xiàn)閃照功能，可以實時跟蹤顯示運動對象的速度和加速度，讓人一目了然。對于正在學習物理的學生來說，仿真物理實驗室是一個可以體驗探究物理過程、一個可以設計實驗去驗證自己的設想、一個可以自由探索未知世界的實驗探索平臺和自由的想象空間。
“仿真實驗計算器”雖然被認為是實驗數(shù)據(jù)的計算者和輸出者，但最重要的是它要求實驗者事先從物理現(xiàn)象或問題中探究出物理實驗模型和實驗方案，進而根據(jù)被仿真實驗的方案、原理、器材等事先構建好實驗情景，其實這一點是和傳統(tǒng)實驗是一致的，也是實驗的核心所在。在新課程的理念中，注重對學生的自主探究性培養(yǎng)，讓學生自主體驗科學探究，親歷“科學家發(fā)現(xiàn)真理”的過程，并把“過程與方法”作為物理教學的一個重要內(nèi)容，以更好地培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。基于此，以往只在大學里被用于大學實驗的模擬仿真實驗，由于其獨特的優(yōu)勢現(xiàn)在也在中學物理實驗中也被廣泛應用。筆者開設了《探究彈簧振子的周期表達式》的研究性學習課題，讓學生在仿真實驗室這個平臺上充分自主探究，由于仿真物理實驗室制作出的彈簧振子模型交互性非常強，并能提供頻閃照片和實時輸出眾多運動數(shù)據(jù)和圖像，所以“仿真實驗計算器”為學生提供了處理實驗的一把利器，為學生探究提供便利和可行性。
三、新型科學探究模式展示：探究彈簧振子周期表達例析
探究是學習物理知識的一種重要的方式。科學探究都要經(jīng)歷一個基本的過程：
