物理演示实验教学改革的思路与实践复旦大学物理教学实验中心课件

发自512地震重灾区的自强之声

申办第六届全国高等学校物理实验教学

研讨会的报告西南科技大学理学院四川绵阳(中国科技城)发自512地震重灾区的自强之声

申办第六届全国高等学校物理1物理演示实验教学改革

的思路与实践西南科技大学物理实验中心毛祥庆西南科技大学经济管理学院毛强物理演示实验教学改革

的思路与实践西南科技大2传统物理演示实验教学模式传统的物理演示实验教学主要是配合物理理论教学，通过随堂演示或独立开课，生动形象的再现物理现象，达到验证和诠释物理原理，利于学生构建物理模型，加深对物理理论的理解与记忆的目的。传统物理演示实验教学模式3传统物理演示实验教学的不足不能充分发挥物理演示实验教学的综合功能，而且相当部分学生基于好奇看热闹，课后未能产生激励效应。物理演示实验内涵十分丰富，它所覆盖的知识面几乎涉及所有自然科学领域，所包含的信息量是其它课程难以比拟的，是对学生进行综合素质培养及对社会公众开展科技普及的重要环节。传统物理演示实验教学的不足不能充分发挥物理演示实验4物理演示实验教学改革的思路从培养学生发散思维和创新能力出发，在物理演示实验教学中开展模块化教学。其教学的目的和效果不仅限于观察物理现象、构建物理模型、理解物理原理，而首先是通过纷繁多彩的演示实验激发兴趣、启发联想。引导学生学习解决问题的思路和方法。物理演示实验教学改革的思路5物理演示实验室物理演示实验室的一幅最醒目的标语首先向学生提出的问题是：“失去联想人类将会怎样？”，有些（不是所有）学生回答：“失去联想人类就会失去创造和发展！”。因而我们在整个物理演示实验教学中非常注重启发学生联想，联想演示的物理现象和物理模型与日常生活的关系，注意其再现自然现象和构建模型的方法及手段的巧妙，思考其扩展应用。物理演示实验室物理演示实验室的一幅最醒目的标语首先6物理演示实验教学的模块化模块的三大特点1.功能化:一个模块中的多个实验实现一种应用功能2.层次化:每个模块中的实验包含基础的内容、传统的方法及综合应用的内容、现代的方法3.多元化：一个模块中即有演示实验，又有观摩实验，影象实验，仿真实验，操作实验，趣味玩具物理演示实验教学的模块化模块的三大特点7物理演示实验教学的模块化1.模块的功能化长度测量演示模块细丝直径测量—并绕累积法劈尖干涉法单丝衍射法弯曲法测杨氏模量拉伸法测杨氏模量磁致伸缩实验激光、微波、超声测距驻波演示实验模块弦驻波电磁波驻波水驻波声波驻波火焰驻波驻波管法测吸声系数温度测量光通讯（可见与不可见）模块物理演示实验教学的模块化1.模块的功能化8物理演示实验教学的模块化1.模块的功能化:模块的功能化能培养联想习惯和发散思维.使其在认识和解决一个问题时能调动和搜寻多种思路及方案,通过类比和对比,在特定条件下,选择最佳途径.更能在诸多方案的内函和外延中提取精髓,产生创新.示例激光、微波、超声测距物理演示实验教学的模块化1.模块的功能化:9物理演示实验教学的模块化

模块的功能化教学的成果示例:激光、微波、超声测距美国PASCO公司提供的动力学实验系统，不但是积木组合式的开启系统，而且采用了先进的传感器、计算机接口及软件。我们在物理演示实验和设计性物理实验中均采用，收到很好的效果。比如其中的运动传感器，是一个基于超声波脉冲技术测量目标位置的探头（集发射与接收于一体），可根据使用者需要固定在运动物体上，相对于静止物体测量出其相对距离随时间的变化，则可测出物体运动的速度，加速度等有关物理量，而且可用作超声定位激光测距、微波测距我们采用影象实验让学生了解。物理演示实验教学的模块化模块的功能化教学的10物理演示实验教学的模块化在观摩有关实验后，在校外参观时发现某企业使用的激光定位系统，因激光束的方向性太强，很难找准目标，特别是在运动状态及空间有微小障碍时。他们在物理演示实验中对超声、微波、激光等三种测距（影象）的优劣及适用范围有所了解，观察到演示的超声测距探头声束发散角较大且可调，遇到微小障碍绕射能力强。因而回校后立即到演示实验室用现成设备试验成功后，又制作了一套超声定位系统，现正进一步完善接受企业的鉴定。物理演示实验教学的模块化在观摩有关实验后，在校外参观时11物理演示实验教学的模块化2.模块的层次化:

每个模块中即有古老传统的基础内容及基本方法，也有综合应用性内容及现代高新科技手段。如细丝直径测量：既有小学生也能理解的并绕累积测量的演示，也有劈尖干涉、单丝衍射等测量方法的演示。用带CCD的读数显微镜将同样直径的细丝并绕图象、劈尖干涉图象及相关数据和公式显示在屏幕上。物理演示实验教学的模块化2.模块的层次化:12物理演示实验教学的模块化2.模块的层次化:两相互垂直的简谐振动合成（李萨茹图形）演示，既采用了最直观形象的机械绘图仪，又有开启式的激光扫描绘图仪，同时在开启式的示波器——电子束实验仪上演示。

让学生了解前人如何由浅入深的探索大自然的奥秘，又如何在创造中发展。以利于培养学生发散思维和联想习惯，引发其创新的欲望。物理演示实验教学的模块化2.模块的层次化:13物理演示实验教学的模块化3.模块的多元化:模块中除传统的演示实验外，配有学生可参与的操作实验、观摩实验、计算机仿真实验、影象实验、趣味玩具等。使学生在有限的时间和空间中获得更大信息量，而且在实验经费和设备投入始终跟不上科技发展的情况下，能使学生尽快了解最新成果，开阔思路，活跃思维。另一方面可操作的实验或观摩实验不是每个学生都能轮到动手的，争先恐后的参与更加激发了学生的兴趣，往往是在课程结束时还意犹未尽。物理演示实验教学的模块化3.模块的多元化:14物理演示实验教学的模块化

将磁悬浮转轮、碰撞转球（演示完全弹性碰撞）、发光陀螺（演示角动量定理与进动）、手动多普勒火箭（美国PASCO公司产品）等趣味玩具加入物理演示实验,不但使中小学生及成人感兴趣，也能促使具有相关专业知识的大学生思考如何将所学理论知识应用于实际，解决实际问题，开发社会需要的产品。物理演示实验教学的模块化15物理演示实验教学改革的效果通过模块化的物理演示实验教学不但能改变当前物理理论教学“有理无物”的现状，促进物理教学的深化。而且能达到“激发兴趣、启发联想、诱发灵感、引发创新”的目的我们不但对本校师生，而且对中小学生、社会各类人士开放，对提高学生综合素质及科技普及均收到极佳效果物理演示实验教学改革的效果通过模块化的物理演示实验16发自512地震重灾区的自强之声

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研讨会的报告西南科技大学理学院四川绵阳(中国科技城)发自512地震重灾区的自强之声

申办第六届全国高等学校物理17物理演示实验教学改革

的思路与实践西南科技大学物理实验中心毛祥庆西南科技大学经济管理学院毛强物理演示实验教学改革

的思路与实践西南科技大18传统物理演示实验教学模式传统的物理演示实验教学主要是配合物理理论教学，通过随堂演示或独立开课，生动形象的再现物理现象，达到验证和诠释物理原理，利于学生构建物理模型，加深对物理理论的理解与记忆的目的。传统物理演示实验教学模式19传统物理演示实验教学的不足不能充分发挥物理演示实验教学的综合功能，而且相当部分学生基于好奇看热闹，课后未能产生激励效应。物理演示实验内涵十分丰富，它所覆盖的知识面几乎涉及所有自然科学领域，所包含的信息量是其它课程难以比拟的，是对学生进行综合素质培养及对社会公众开展科技普及的重要环节。传统物理演示实验教学的不足不能充分发挥物理演示实验20物理演示实验教学改革的思路从培养学生发散思维和创新能力出发，在物理演示实验教学中开展模块化教学。其教学的目的和效果不仅限于观察物理现象、构建物理模型、理解物理原理，而首先是通过纷繁多彩的演示实验激发兴趣、启发联想。引导学生学习解决问题的思路和方法。物理演示实验教学改革的思路21物理演示实验室物理演示实验室的一幅最醒目的标语首先向学生提出的问题是：“失去联想人类将会怎样？”，有些（不是所有）学生回答：“失去联想人类就会失去创造和发展！”。因而我们在整个物理演示实验教学中非常注重启发学生联想，联想演示的物理现象和物理模型与日常生活的关系，注意其再现自然现象和构建模型的方法及手段的巧妙，思考其扩展应用。物理演示实验室物理演示实验室的一幅最醒目的标语首先22物理演示实验教学的模块化模块的三大特点1.功能化:一个模块中的多个实验实现一种应用功能2.层次化:每个模块中的实验包含基础的内容、传统的方法及综合应用的内容、现代的方法3.多元化：一个模块中即有演示实验，又有观摩实验，影象实验，仿真实验，操作实验，趣味玩具物理演示实验教学的模块化模块的三大特点23物理演示实验教学的模块化1.模块的功能化长度测量演示模块细丝直径测量—并绕累积法劈尖干涉法单丝衍射法弯曲法测杨氏模量拉伸法测杨氏模量磁致伸缩实验激光、微波、超声测距驻波演示实验模块弦驻波电磁波驻波水驻波声波驻波火焰驻波驻波管法测吸声系数温度测量光通讯（可见与不可见）模块物理演示实验教学的模块化1.模块的功能化24物理演示实验教学的模块化1.模块的功能化:模块的功能化能培养联想习惯和发散思维.使其在认识和解决一个问题时能调动和搜寻多种思路及方案,通过类比和对比,在特定条件下,选择最佳途径.更能在诸多方案的内函和外延中提取精髓,产生创新.示例激光、微波、超声测距物理演示实验教学的模块化1.模块的功能化:25物理演示实验教学的模块化

模块的功能化教学的成果示例:激光、微波、超声测距美国PASCO公司提供的动力学实验系统，不但是积木组合式的开启系统，而且采用了先进的传感器、计算机接口及软件。我们在物理演示实验和设计性物理实验中均采用，收到很好的效果。比如其中的运动传感器，是一个基于超声波脉冲技术测量目标位置的探头（集发射与接收于一体），可根据使用者需要固定在运动物体上，相对于静止物体测量出其相对距离随时间的变化，则可测出物体运动的速度，加速度等有关物理量，而且可用作超声定位激光测距、微波测距我们采用影象实验让学生了解。物理演示实验教学的模块化模块的功能化教学的26物理演示实验教学的模块化在观摩有关实验后，在校外参观时发现某企业使用的激光定位系统，因激光束的方向性太强，很难找准目标，特别是在运动状态及空间有微小障碍时。他们在物理演示实验中对超声、微波、激光等三种测距（影象）的优劣及适用范围有所了解，观察到演示的超声测距探头声束发散角较大且可调，遇到微小障碍绕射能力强。因而回校后立即到演示实验室用现成设备试验成功后，又制作了一套超声定位系统，现正进一步完善接受企业的鉴定。物理演示实验教学的模块化在观摩有关实验后，在校外参观时27物理演示实验教学的模块化2.模块的层次化:

每个模块中即有古老传统的基础内容及基本方法，也有综合应用性内容及现代高新科技手段。如细丝直径测量：既有小学生也能理解的并绕累积测量的演示，也有劈尖干涉、单丝衍射等测量方法的演示。用带CCD的读数显微镜将同样直径的细丝并绕图象、劈尖干涉图象及相关数据和公式显示在屏幕上。物理演示实验教学的模块化2.模块的层次化:28物理演示实验教学的模块化2.模块的层次化:两相互垂直的简谐振动合成（李萨茹图形）演示，既采用了最直观形象的机械绘图仪，又有开启式的激光扫描绘图仪，同时在开启式的示波器——电子束实验仪上演示。

让学生了解前人如何由浅入深的探索大自然的奥秘，又如何在创造中发展。以利于培养学生发散思维和联想习惯，引发其创新的欲望。物理演示实验教学的模块化2.模块的层次化:29物理演示实验教学的