小學教育專業理科方向物理學實驗教學問題與對策摘要：小學教育專業理科方向以培養高素質的數學和科學教師為己任，物理學課程是其專業必修課，物理實驗教學是物理課程的重要組成部分。新疆師范大學初等教育學院的物理實驗教學中面臨著缺乏大學物理分組實驗室，演示實驗項目較多，課時有限等問題，在具體實驗項目開設中：提出以掌握物理學核心概念體系為目的，熟練操作物理學基本實驗儀器，開拓物理視野的物理實驗開設原則，精選6個分組實驗，4個演示實驗,2個研究性試驗實驗項目；在實驗教學中：以實驗流程圖代替傳統的實驗預習報告，實驗記錄單代替實驗報告，研究性學習研究性報告代替實驗報告的教學策略，保證實驗教學的有效性。關鍵詞：小學教育專業理科方向，物理實驗教學，問題，對策0引言物理學是小學教育理科方向（數學和科學）的專業必修課，物理實驗是物理學課程的重要組成部分。本文結合新疆師范大學初等教育學院的實驗條件與課程大綱，具體討論物理實驗的項目開設原則、實驗項目、實驗類型、實驗教學、實驗教學評價。1.非獨立設課物理實驗開設的存在問題新疆師范大學初等教育學院是從2002年學院成立以來，一直從事本專科層次小學教師的培養，設立小學教育文科、理科、外語三個方向。小學教育理科方向以培養能夠從事小學數學、小學科學教學的高素質本科層次小學教師為己任，為保障畢業生的培養質量，已經建成了綜合理科實驗室、鋼琴室、舞蹈室等小學教育專業實驗室，取得了不錯的教學效果，但是在具體物理、化學、生物等學科基礎實驗的開設中還存在一定的問題。主要表現為：（1）缺少物理基礎實驗室新疆師范大學初等教育學院小學教育專業實驗室籌建過程中考慮到學校理科院系已經具備開設物理基礎實驗的能力，因此沒有規劃專門的物理、化學、生物等學科基礎實驗室。但是初等教育學院所在的新疆師范大學文光校區主要是人文、法經、語言、歷史與人文等文科院系，物理、化學、生物等理科院系位于新醫路主校區。在基礎物理實驗開設的過程中必須考慮跨校區、跨學院教學的師資、交通、費用等實際的問題。（2）具備項目中多的物理演示實驗室初等教育學院實驗教學中心綜合理科實驗室下設物理演示實驗室，涵蓋力學、熱學、電磁學、光學部分的84個實驗。見表1.序號學科實驗主題實驗名稱1力學縱波縱波演示儀2力學重心運動袋鼠下坡3力學重心運動翻跟頭的魔丸4力學重心運動競速軌道5力學重心的運動錐體上滾演示裝置6力學液體壓強彩色噴泉實驗系統7力學液體壓強奇怪的漏斗8力學液體壓強液體內部壓強的演示9力學完全彈性碰撞碰碰球實驗系統10力學牛頓第三定律水的反沖實驗系統11力學牛頓第二定律翻板車實驗12力學牛頓第二定律奇異的翻轉環13力學能量守恒定律筋斗鼠14力學能量守恒定律麥克斯韋滾擺15力學能量守恒定律能量穿梭機

16力學流體力學伯努利原理17力學流體力學氣懸球的演示18力學角動量守恒飛機模型演示角動量守恒19力學角動量守恒茹克夫斯基凳演示組合20力學簡單機械杠桿原理21力學簡單機械起重機工作原理22力學橫波橫波演示儀23力學固體壓強壓力與壓強演示儀24力學共振共振小娃25力學共振魚洗26力學剛體角動量陀螺儀27力學剛體的運動車輪演示進動28力學浮力會浮沉的小魚29力學浮力潛水艇原理30力學波的形成水波演示儀

31力學波的傳播奇妙的聲傳播演示儀32熱學物體的性質記憶合金花33熱學物體的性質熱磁輪34熱學物體的性質溫差發電35熱學物態變化飲水鳥36熱學熱力學第二定律電冰箱制冷原理演示

37熱學分子力表面張力實驗器38熱學分子的運動氣體擴散的投影演示39熱學分子的統計規律投影式伽耳頓板

40

電磁學同步地球衛星GPS全球定位系統演示儀41電磁學直流發電機腳踏發電機42電磁學直流發電機手搖發電

43電磁學原電池手觸式蓄電池演示儀44電磁學太陽能轉化為電能太陽能風車45電磁學摩擦起電范式起電機46電磁學摩擦起點水滴發電47電磁學楞次定律法拉第楞次定律演示48電磁學楞次定律楞次轉環49電磁學楞次定律跳環式楞次定律50電磁學空氣電離富蘭克林電風車51電磁學空氣電離靜電馬達52電磁學空氣電離雅各布天梯53電磁學靜電作用規律怒發沖冠54電磁學靜電屏蔽靜電屏蔽演示器55電磁學交流電磁場三相交流磁場56電磁學輝光放電輝光盤57電磁學輝光放電輝光球58電磁學高壓放電避雷針放電原理59電磁學電路的連接簡單電路組合探究實驗儀

60電磁學電磁加速電磁炮61電磁學電磁感應電磁感應現象62電磁學電磁波發射、接收無線電發射臺模擬實驗儀63電磁學地磁場與磁體作用司南64電磁學導體、絕緣體人體導電65電磁學磁體間作用規律磁懸浮列車66電磁學磁體間作用規律磁懸浮啞鈴67電磁學磁場對導體的作用三相渦流旋轉儀

68電磁學磁場的分布立體磁力線69電磁學常溫磁體間作用磁懸浮地球儀

70光學左右圖像疊加形成立體視覺3D影像系統

71光學凸透鏡成像菲涅爾透鏡

72光學雙凹面鏡成像雙曲面鏡成像73光學視覺暫留看得見的聲波74光學全反射導光水柱

75光學平行光柵成像你中有我、我中有你76光學平面鏡組合成像真實的鏡子

77光學平面鏡成像窺視無窮78光學激光的干涉激光監聽實驗儀79光學光學器件作用光島演示儀80光學光電效應激光琴81光學光電效應無皮鼓82光學錯覺錯覺畫

83光學凹面鏡成像、平面鏡成像組合幻影合成84光學凹面鏡成像同自已握手85光學Led視覺暫留夢幻點陣物理學是小學教育專業理科方向的專業必修課，小學教師專業標準要求“26.掌握所教學科知識體系、基本思想與方法。”，作為科學課程三個領域之一的物質領域，有必要掌握物理學的學科知識體系、基本思想和方法。物理實驗是物理課程的重要組成部分，可以理解物理學的基本概念知識體系，掌握基本的物理實驗儀器的使用方法，加深物理概念體系與現實世界的聯系。1.物理實驗教學面臨的問題新疆師范大學初等教育學院位于文光校區，學院現有綜合理科實驗室，下設科學探究實驗室有力學、熱學、電磁學、光學等演示實驗項目84個，如何在物理學課堂教學中將這么多的演示實驗開設其中是需要探討的問題。物理分組實驗課程階段序號實驗項目學時基本內容性質預

備

性

實

驗1長度與體積的測量3游標卡尺、千分尺的使用、直接測量和間接測量的數據處理驗證性2密度的測量3天平的使用、固體密度的測量、間接測量的數據處理驗證性3惠斯通電橋3自組電橋、測中值電阻、測電橋靈敏度、不確定度傳遞公式驗證性4用牛頓環法測平凸透鏡曲率半徑3移測顯微鏡的使用、測平凸透鏡曲率半徑、雙變量測量的數據處理驗證性5透鏡焦距的測量3光學系統的等高共軸調節、測凸凹透鏡的焦距驗證性基

礎性實驗6金屬楊氏彈性模量的測量3用拉伸法測金屬絲楊氏模量、用光杠桿測微小伸長綜合性7熱電阻和熱敏電阻的溫度特性的測量3測金屬銅電阻及負溫度系數、熱敏電阻的溫度特性綜合性8用模擬法測繪靜電場3用穩恒電流場模擬靜電場、用模擬法測繪點電荷的靜電場驗證性9金屬線脹系數的測量3用光杠桿測微小伸長綜合性10用板式電位差計測電池電動勢和內阻3用板式電位差計測電池電動勢和內阻驗證性11分光計的調節和使用3分光計的調節、測三棱鏡頂角、用最小偏向角法測定玻璃折射率綜合性12邁克爾遜干涉儀測鈉光波長3邁克爾遜干涉儀的調節、測鈉光波長綜合性13驗證牛頓第二定律3氣墊導軌的調節、驗證a∝F、a∝1/m驗證性14沖擊法測量磁感應強度3沖擊法測螺線管的磁感應強度分布驗證性15示波器的使用3觀測交流信號及整流電壓波形、測電壓和周期驗證性16平行光管的調節和使用3用平行光管測透鏡的焦距及其分辨本領驗證性17水的表面張力系數的測量3拉脫法測水的表面張力系數驗證性18聲速的測量3用相位法測空氣中的聲速驗證性19用光電效應測量普朗克常量3光電效應測普朗克常量驗證性20不良導體導熱系數的測量6熱電偶測散熱曲線、穩態法測導熱系數綜合性階段序號實驗項目學時基本內容性質選做性實驗21萬用表的設計與組裝6設計和安裝一臺能測交直流電壓、直流電流和電阻的萬用表設計性22伏安法測電阻的誤差分析與儀表選擇6根據給定的誤差要求選擇測量方法和測量儀器研究性23測溫電橋的電路設計、安裝與使用6利用負溫度系數的熱敏電阻器設計組裝一臺溫度計設計性24示波法觀測磁滯回線6用示波器觀測軟磁、硬磁及磁流體材料的磁滯回線研究性25磁流體表觀密度隨外磁場變化規律的實驗研究6研究磁流體表觀密度與磁場的變化規律研究性26磁流體密封泄放壓與外磁場變化關系的研究6研究磁流體密封壓力與磁場變化的規律研究性27傳感器的應用研究——電子秤6用箔式應變片傳感器組裝一臺電子秤研究性28電飯鍋溫度控制電路的設計和組裝6設計組裝電飯鍋的控制電路設計性29黑箱中電子器件探密6根據電阻、電容、電感、二極管、熱敏電阻等電子元件特性，借助萬用表等儀器來探求鎖在箱中的電子元件的名稱和參數綜合性30三線擺測轉動慣量誤差的分析6研究三線擺測轉動慣量測量誤差與擺長、擺角及用不同記時儀器之間的關系研究性31銅熱電阻溫度計的設計與組裝6根據銅熱電阻的溫度特性，利用非平衡電橋原理設計組裝一臺溫度計設計性32電路故障的診斷和排除6在學生熟悉的電路中人為設置若干故障，要求學生利用萬用表對故障做出診斷并給予排除綜合性33電位差計校表6學生自行設計校準電路，通過實驗給出校準結果設計性階段序號實驗項目學時基本內容性質選

做性實驗34表頭內阻的測量6多種方法測量表頭內阻及不確定度分析設計性35用分光計測低壓汞燈光柵波長分布6學生自行設計光路測低壓汞燈光柵波長分布，并測出光柵常數、分辨本領等有關參數研究性36氫氘原子光譜6用光柵攝譜儀測氫氘原子光譜分布，求里德堡常數，計算電子與質子的質量比、氫、氘的核質量比。研究性37發射光譜定性分析6用棱鏡攝譜儀拍攝發射光譜，對發射光譜定性分析。綜合性38高溫超導材料特性的測定6低溫下測量YbaCu高溫超導體的溫度特性曲線。了解超導材料的基本特性，理解零電阻現象和完全抗磁性的概念。綜合性39密立根油滴實驗6用密立根油滴儀測電子的電量，研究帶電油滴在重力場和靜電場中運動的規律。研究性物理學在人的科學素質培養中具有重要的地位，實驗為物理學的基礎，它反映了理工科實驗的共性和普遍性問題，在人才科學素質培養中起著不可替代的重要作用。20世紀中葉以來，以計算機信息科學技術、生命科學、空間科學、材料科學等為代表的新的科學技術革命，極大地加速了科學技術的發展和各學科之間的相互交叉和滲透，新的綜合化趨勢已成為科學發展的主流。因此，物理實驗課程體系，教學內容和教學方法、手段必須由封閉型向開放型轉變。大學物理實驗作為大學生在進校后的第一門科學實驗課程，不僅應讓學生受到嚴格的、系統的實驗技能訓練，掌握科學實驗的基本知識、方法和技巧，更主要的是要培養學生嚴謹的科學思維能力和創新精神，培養學生理論聯系實際、分析和解決實際問題的能力，特別是與科學技術的發展相適應的綜合能力，適應時代的發展，科技進步的創新能力。新實驗課程的組成部分為：基本實驗、綜合性實驗、設計性實驗、科學小實驗等，形成從低到高、從基礎到前沿、從接授知識到培養綜合能力，逐級提高的一、二、三、四級基礎物理實驗課程新體系。每一級物理實驗用一個學期的時間完成，不同的級標志著不同實驗技能和科學思維水平。使學生從較高起點上進入大學物理實驗，逐級提高地走向科學的高峰。一級物理實驗（基礎物理實驗）：主要為基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗技能的訓練和基本測量方法與誤差分析等，涉及到力、熱、電、光、近代和物理各個學科，是大學物理實驗的入門實驗，也是適合于各專業的普及性實驗。實驗題目如下：用示波器測量時間

用天平測量質量

直流電表和直流測量電路

用熱敏電阻測量溫度

半導體溫度計的設計與制作

直線運動中速度的測量

碰撞過程中守恒定律的研究

單擺的設計與研究表面張力系數的測定

液體粘度的測定

落球法測定液體粘度

轉筒法測定液體粘度

鋼絲楊氏模量的測量

切變模量的測量

固體比熱容的測量

交流電及整流濾波電路測量螺線管的磁場

透鏡參數的測量

分光計的調節與使用

用密立根油滴實驗測電子電荷

光電效應法測普朗克常量

干涉法測幾何量1.重視演示實驗和近代物理實驗的教學諾貝爾物理學獎獲得者格拉肖指出：“在我們研究物理問題的時候，往往會見到現實世界的各種形式．對世界或人類社會的事物形象掌握得越多，越有助于抽象思維．”青年時期，抽象邏輯思維逐漸占主導地位，如果能在大學物理教學中就“物”論“理”，“物”中有“理”，即“物”想“理”，喻“理”用“物”，將更有利于形象思維和邏輯思維相互溝通、互相補充，以促進學生解決復雜問題的能力．物理學是以實驗為基礎的學科，生動的、直觀的、可信度強的物理實驗為培養學生觀察、分析、解決問題的能力和創造性思維提供了條件．因此，它在培養小學教師的科學素質中顯示出極大的優越性．演示實驗在大學物理教學中的必要性和重要性，專家和教師已經形成共識．演示實驗要體現實驗與理論相結合、演示與展示相結合，體現實驗的多層次、多方面，還要聯系現代科技，并能體現師生的探索和創新．因此如何規劃演示實驗和教學相結合，體現其多層次、多模塊的教學體系非常重要．關鍵是根據教學內容和對象的不同，如何優化組合實驗儀器，使其達到以下功能：趣味物理演示實驗，服務課堂教學的演示實驗，展示物理前沿科技和尖端技術的演示實驗，學生動手操作的探索性演示實驗，開展演示實驗科技創新活動，由于時間、空間等因素的影響，不便或無法進行實物演示，需借助網絡、計算機和多媒體等設備代替實物演示，進而提高演示的效率和效果．同時要把演示實驗引入到討論課中，促進物理課教學方法改革．課堂演示教學實驗一般與教學內容同步，配合理論課堂教學，幫助學生理解和掌握物理概