加强课程资源的管理,尽快建立多媒体课程资源的数据库,努力实现跨学校多媒体资源的共享,以提高利用效率。
2.积极开发和利用网络课程资源
网络技术丰富了课程资源。局域网的构建为物理课程资源的开发和利用提供了机遇。为学生创设基于网络下的自主学习环境,让学生学会独立学习和合作学习;充分利用诸如电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育网站和电子论坛等网上物理教育信息资源,使教学媒体从单一媒体向多种媒体转变;使教学活动从信息的单向传递向双向交换转变;使学生从单独的学习向合作学习转变。
3.重视广播和电视课程资源
广播和电视的科技信息是直观和重要的课程资源。倡导教师实时收集这些课程信息,丰富物理教学的内容,例如,航天发射、核电站、纳米技术、环境保护等。鼓励学生课后主动地通过这些渠道丰富自己对教学内容的理解和认识,开阔视野,成为课程资源的建设者。
(三)开发实验室的课程资源
实验是物理课程改革的重要环节,是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径,也是物理课程改革的重要资源。
1.建立开放性实验室
观察现象、进行演示和学生实验,能够使学生对物理事实获得具体、明确的认识,这是理解概念和规律的必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验技能,培养实事求是的科学态度,引起学习兴趣,具有不可代替的重要作用。大力加强演示和学生实验:学校和教师应根据课程标准的要求安排足够的学生实验和演示实验;应最大限度地利用实验室现有的器材,力求利用多年闲置的器材开发新的实验;充分地开发和利用实验室的丰富课程资源,尽快改变实验室的封闭式管理状态,实验室应该尽快向学生开放,鼓励学生主动做课外实验。
2.倡导利用日常器具做实验
实验室的课程资源不仅限于实验室的现有设备,学生身边的物品和器具也是重要的实验室资源。利用日常器具做实验,不但具有简便、直观等优点,而且有利于学生动手,发展学生的实验技能,培养学生的创新意识。
3.信息技术要进入物理实验室
重视将信息技术应用到物理实验室,加快中学物理实验软件的开发和应用,诸如通过计算机实时测量、处理实验数据,分析实验结果等。
(四)社会课程资源的开发和利用
社会课程资源主要来源于报刊、电视、科技馆、博物馆、公共图书馆,以及工厂、社区、农村、高等院校和科研院所等。为了让所有学生受到良好的科学教育,除了学校教育的主渠道之外,充分开发社会教育资源,逐步建立校内、外课程资源的转化机制,实现课程资源的广泛交流与共享。
互联网可以用于支持师生之间和学生同伴之间的沟通。除了传递教育信息外,可作为认知工具来用。在互联网上的科学教学网站与传统的课堂教学相比具有个别化、交互性、信息资源的丰富性和时空不限性,鼓励教师和学生能熟练运用这种新的资源。教师应向学生介绍与科学教育相关的网站。
科技馆、博物馆等场馆集中了许多有用的大、中型科学教育的器材,教师应充分利用这些科技教育资源,有目的地组织学生参观学习,这种感受和体验是课堂教学所不能替代的
附录1 物理实验专题
开设“物理实验专题”模块,目的是使学生较为深入地学习物理实验的有关理论、方法和技能;进一步提高学生的实验素养,激发学生实验探究的兴趣;增强学生的创新意识;培养学生实事求是、严谨认真的科学态度;养成交流与合作的良好习惯;发展学生的实践能力。
在本模块中,学生应完成不同难度的实验,原则上实验数量不少于8个。
本模块的设计尤其注重从以下几个方面培养学生:
● 经历实验探究过程
● 强化实验方案的自我设计
● 深入对实验过程和实验误差分析
● 重视对实验方案和实验结果评估
1.内容标准
(1)通过典型实例,认识实验在物理学发展中的重要地位和作用。了解可重复性和可控制性是对物理实验的基本要求。
例1 赫兹通过实验发现了电磁波,验证了麦克斯韦的电磁场理论。
例2 收集资料,了解科学界对冷聚变的争议。
(2)通过实验认识测量的意义;理解系统误差与偶然误差、绝对误差与相对误差,以及有效数字的概念;会用有效数字表达测量结果;知道精度和准确度的区别;能对实验误差进行初步分析。
例3 判断测量的优劣。用螺旋测微器测量厚度分别为20 mm和2 mm的钢板,绝对误差都是0.01 mm,但前者的相对误差较小,测量质量较高。
(3)初步具有发现问题、提出实验研究课题的能力;能根据实验目的,设计并讨论实验方案,确定科学、合理的实验步骤。
(4)能根据实验要求合理选择并安装实验器材,正确进行实验操作。对较复杂或没使用过的仪器,能读懂仪器说明书,并按说明书正确使用该仪器。具备用已有的知识和设备能否完成实验的判断能力。能排除实验中出现的一般故障。
例4 按照说明书使用示波器。
(5)能正确观察和如实记录实验现象和数据,养成实事求是的科学精神。会用正确的方法处理实验数据,得出实验结论。
例5 利用表格、图像方法分析、处理实验数据。
例6 用传感器和计算机实时采集和处理实验数据。
(6)在实验过程中能与他人合作交流。能够对实验方案和实验结果进行评估和反思,具有对结果进行质疑、改进方案的意识。能够用科学语言,正确地写出实验报告。
2.实验示例
本模块的实验示例是供选择的内容。为了适应不同地区、不同学校的情况,学校可以自行开发实验项目。
例1 研究弹簧振子的周期与小球质量的关系。
例2 用冲击摆测弹丸的速度。
例3 用滑块、气垫导轨、数字毫秒计等研究动量守恒定律。
例4 用摄像机、数码相机或频闪照相研究物体的运动。
例5 用变阻器设计几种不同的控制电路。
例6 把电流表改装成多量程电流表、电压表或多用电表。
例7 探究大容量电容器对电路的影响。
例8 测定自来水的电阻率。
例9 用电桥和热敏电阻测温度。
例10 选用传感器制作控制电路。
例11 探究静电屏蔽和电磁屏蔽现象。
例12 用电解法测定元电荷。
例13 研究霍尔效应。
例14 将CD光盘作为反射光栅,测定其光栅常量。
附录2 物理专题研修
本模块是一个以发展学生自主学习能力和独立探究能力为主要目的的模块。
本模块的特点是:由学生自主确定学习内容的专题;独立阅读教科书和研修其他学习资料;在教师指导下主动收集探究的相关信息;独立操作实验;结合自己的原有认知对所获得的信息进行选择、加工和处理。
本模块研修的内容,包括以下方面: ·学生尚未学过的某个物理知识专题 ·物理学与经济、社会发展互动专题 ·物理知识与技术联系专题
·其他与物理知识相关学生感兴趣的专题
本模块对学生学习水平的评价,在重视研修成果的同时,更加关注学生自主学习过程。研修的原始资料、实验记录、调查记录以及由此形成的专题研修报告,都是评价学习水平的依据。专题研修报告不仅要陈述所研修的知识结论,还应反映研修的过程、方法以及收获和反思。本模块的专题研修报告应不少于3 000字。在学生完成专题研修报告后,还应进行答辩和交流,以展现成果、发现不足、促进发展。
1.内容标准
(1)能在教师指导下根据已有物理知识和条件选择研修专题。
(2)对于以阅读文献为主的研修专题,能根据专题内容选择和确定有关物理教科书和学习资料,有针对性地阅读纸介质、电子媒体资料中的相关内容,会使用摘抄、
旁批、下载、编辑等方式收集信息。
(3)对于以实验探究为主的研修专题,能合理提出假设,设计探究计划,通过观察、调查或实验获取有关信息。
(4)能根据所获取的信息,通过独立思考和相互交流,获得与研修专题有关的物理知识。
(5)能写出专题研修书面报告,并进行口头交流。
(6)理解所研修的物理知识,能用该知识分析、解决具体物理问题,并能完成有关知识答辩。
(7)能承受研修过程中的挫折,勇于克服研修中的困难,增强研修的自信,体验研修成功的愉悦。
2.实验示例 角动量守恒
张老师在课堂上播放了一段冰上芭蕾的录像片,学生看到运动员在原地旋转。当运动员把水平伸直的双手向身边收拢时,转速越来越快。张老师问学生:运动员此时并没有受到任何外界的推动力,转速为什么会越来越快呢?学生议论,不得其解。张老师告诉学生:这是与一个叫“角动量”的物理量有关。对刚体转动现象的解释,涉及到角动量守恒的知识。
李辉决定把这个问题作为《物理专题研修》的课题。他在图书馆查找物理教科书,翻阅到有几本教科书中在有关刚体转动的内容中有角动量和角动量守恒的名词,便把书借回家自学。
李辉发现其中的一本书比较容易看懂,决定以这本书为基础进行自学。他先通读这本书的相关章节,边读边把重要的内容简要摘录在笔记本上。通读后他知道了角动量、转动惯量、角动量守恒等知识的意义。这本书正好有一段解释冰上芭蕾运动员收拢双手时为什么越转越快的原因。李辉看懂了这段叙述,知道这是因为角动量守恒时运动员收拢双手减小了转动惯量从而角速度增大造成的。
李辉准备通过实验来体验和验证书上所写的这段解释。他利用父亲书房中的那把转椅,自己坐在转椅上把两手水平伸直,让父亲转动转椅后放手,随后李辉把两手往胸前一抱,转椅确实转得快了。他转而又想:如果实验时我能增大转动惯量的变化量,转椅转动速度的变化应该更加明显。为了验证这一想法,李辉又重复刚才的转椅实验,不过这次他两手不是握着空拳,而是握住了平时锻炼身体用的两只铁哑铃,因为转动惯量的大小按照书上说与相关物体的质量有关。李辉的父亲费了很大的劲才把转椅转到原先的转速,转动的李辉突然把平举的铁哑铃收到胸前,转椅转得快多了。他又做了几次,情况均如此。李辉把实验的器材、步骤和现象都记录在自己的笔记本上。
李辉准备整理自己的学习笔记,他把笔记本中所记录的内容用自己看得懂的简练词汇通过方框图来组织它们的树状结构,其中包括“问题提出”、“有关概念”、“各量关系”、“讨论”、“验证”、“应用解释”、“疑惑”等枝干,枝干下面还分别画出了由不同小问题组成的“树叶”。
为了优化“知识树”的结构,李辉开始选读其他几本书。其中一本书中有一段文字叙述,把力矩跟角动量的关系与力跟动量的关系进行了对比,李辉看了之后,豁然开朗。他决定把这部分内容也纳入“知识树”中,但不是照抄,而是用列表的方法来呈现。他列表时注意到,在相关物理量对比和相关物理公式对比中,两者都只相差一个长度L。力跟动量变化率的关系是他原来学过的知识,把新学的内容融入自己原来的知识中,理