基于物理实验室资源的校本选修课开发案例

文 史香川

基于物理实验室资源的校本选修课开发案例

文 史香川

物理是一门以实验为基础的学科，物理实验室是物理实验教学最重要的条件资源，是培养学生动手能力、实践能力、创新能力的重要场所和科学启蒙基地，是实施物理实验教学的重要保障。但是，我们不能狭隘地利用物理实验室资源。作为物理实验教师，不仅要利用物理实验室资源帮助一线教师开足、开好物理演示实验、分组实验、课外小实验等，还应有强烈的资源意识，最大限度地利用实验室的立体空间、实验室现有的仪器设备以及其他各种资源，开展选修课、研习课、课外科技活动、兴趣小组、社团活动等各种校本实践活动课程，为提升学生的科学素养、培养学生的可持续发展能力服务。以下简要介绍基于物理实验室资源开发的2个选修课案例。

一、选修课“传感器与电子制作”的开发与实施

1.课程目标

（1）巩固课堂基础知识，深刻理解物理过程，把定性的实验转化成定量的实验，更好地验证课本知识（例如：速度的测量、动量守恒定律、滑动摩擦力、相互作用力、超重与失重、自感现象等）。

（2）接触新的测量方法，设计新的实验方案，开展探究式教学方法，培养创新能力、思维能力。

（3）学习一些仪器设备（例如：万用表、示波器等）的使用方法，完成一些物理课堂上由于时间紧不能完成的测试及操作（例如：电子元器件的测试、传感器的特性测试、焊接练习等），动手制作几个与传感器及生活有关的简单自动控制电子电路。

（4）通过师生一起分析、制作、实验，激发学生学习物理的兴趣，让学生感受科技的魅力，感受到物理的趣味性和实用性，并有意识地用物理知识分析、解决生活中的问题；树立学科学、用科学的思想观念；在“做中学，学中做”。

2.课程资源及实施准备

我校物理实验室配备了J2125型气垫导轨、J0201型数字计时器、J2126型小型气源、朗威传感器、J2467型学生电子实验箱、J2483型电学元件黑箱、电学工具箱及物理常规仪器元件，为该活动课的开设提供了充足的物质保障。

为保证课程的顺利实施，在准备阶段，教师要搜集素材，撰写讲义，制定安全措施，准备好传感器、气垫导轨、计算机等设备，万用表、电烙铁、电学黑箱等器材，提前购买电子元器件。并亲自试验、实验，对试验、实验中可能会出现的问题做到心中有数。

3.课程实施特色

本课程以普通物理知识为基础，应用传感器系统及计算机、气垫导轨等辅助系统，借助常规物理仪器，真实科学地做物理实验，给学生提供栩栩如生的物理情境，使学生能够运用传感器、计算机实时采集并处理实验数据，做出图形，完成实验，进行拓展。

在实施方法上，本课程采用讲授和动手操作相结合的方式。首先，学生要了解一些传感器的知识，并认识到数字化实验系统提供的传感器并不能代替现实生活中的传感器，为此教师还会介绍一些常用传感器的简单应用，引领学生从理想的物理模型中走出来。然后依据课程活动目标，学生在教师的帮助下设计实验方案并亲自动手完成一些含有传感器的简单自动控制电子电路。通过制作过程学习应用多用电表对电子元器件进行检测，学习焊接技术，体验传感器的应用，探究温度、声、磁、光敏等传感器的特性，感受敏感元件的原理和作用。

本课程通过师生共同分析、制作、实验，激发学生学习物理的兴趣，让学生感受科技的魅力，形成有意识地用物理知识分析、解决生活中问题的思维习惯。树立学科学、用科学的思想观念。

图1 用传感器做运动学实验

二、实践活动课“在学校如何利用太阳能的创意设计”的开发与实施

1.活动目标

本活动课的主要内容是让学生利用所学的物理学科关于电路、太阳能、传感器、自动控制等的科学知识，借助于通用技术实验室的仪器设备工具，结合我校的实际情况，设计出切实可行的应用太阳能的建设方案或创意作品。

（1）学生通过查找资料、调查研究、实验研究、科学实验、设计实践等，能提出自己在学校应用太阳能方面的方案或设想，了解太阳能发电的原理及应用前景，搞清楚太阳能电池板如何放置发电量最大，并能在具体实施中应用所学知识和自己得出的结论，提高实践创新能力和解决实际问题的能力。

（2）在本次活动中，让学生掌握一定的科学研究方法，能够自觉地把自己所学的理论知识与实际问题的解决结合起来。

（3）培养学生对新能源和可再生能源的使用意识及节能、环保、可持续发展的社会责任感。

2.活动资源及实施准备

2008年，我校建立了通用技术实验室，配备了一些仪器设备，例如电学实验箱、数字万用表、乐高的套件等。这些仪器设备可以用来开展与物理学科相关的特色活动课程。科技馆也是很好的物理实验教学资源，我们可以带学生参观、学习、体验。社会更是一个大的物理实验资源库，我们更应用好这些资源，开展课外科技活动、兴趣小组、社团活动等各种实践活动课程。本活动的设计就融合了通用技术实验室及校内外资源。

在活动准备阶段，教师首先实地考察、调查了解学校能源利用及校舍的具体情况，准备好太阳能电池板及其他的实验器材（如电表、导线、工具、电机、水箱水位系统等），为学生的研究、设计提供物质保证；编制印刷学生能源应用方面的调查问卷及创意设计表格，利用班校会时间让学生完成调查问卷，收集整理调查问卷，了解学生的想法。向学生提供一些应用太阳能的典型案例，向学生布置具体的设计任务和时间安排。

3.活动实施过程

（1）查找资料、调查研究阶段

本阶段活动小组的学生不但利用网络查找相关资料，还走进社会、场馆、自己所在的社区等进行调查研究，了解太阳能电池的发电原理是什么、怎样利用太阳能及太阳能应用的一些实例等。学生在实地调查（学校、社区、场馆等）、咨询各学科教师及专家的过程中，了解学校能源利用的具体情况、现有的能源利用实例、能源利用改进方向等，并思考能源利用改进的初步设想、所需的学科知识以及技术支持等，为设计在校园应用的太阳能建设方案和创意作品提供重要参考。

在这一阶段，教师除了给学生提出上述相关问题外，还需要在必要的时候指导学生收集、整理资料和信息。

（2）实验研究、试验研制阶段

首先，学生应用自己所学的相关学科知识，结合查找的资料，使用太阳能电池板及电压表、电流表等实验仪器设备设计实验，测定太阳能电池板的电压、电流等参数，研究太阳能电池板怎样放置输出的能量最大，为下一步的实际应用提供理论依据。在实验的过程中，学生根据自己的设计，选择器材或连接方式。因为要探究在什么情况下太阳能电池板输出电能最大，需要太阳能电池板与光线的角度、与地面的角度可调，且能准确读出数值。所以太阳能电池板要用支架架起来，其上装有水准仪、量角器、指南针等，这样可以方便地判断与调节电池板与光线的夹角，为学生探究提供方便。其次，学生综合自己所学的学科知识和调查结果，设计出在我校应用的太阳能具体方案或创意作品，并对自己设计的方案进行反复实验研究。再次，学生阐述和展示自己的设计，与小组其他学生进行交流。最后，学生在试验、交流的基础上，完成自己的设计。

图2 学生动手练习

本阶段是整个实践活动的重点，也是难点。在这一阶段，教师指导学生进行实验研究，对学生实验、试验中遇到的知识、技术等问题予以解答，随时为学生提供物质支持。要求学生把自己的设计用文字、草图的形式表达。

（3）学生作品整理与展示阶段

教师收集学生的设计并组织小组成员进行整理、评价，从中选出可行性方案和优秀的创意作品。优秀创意设计的作者向其他学生展示自己的设计。对学生的设计主要从几个方面进行评价：创新性、科学性、可行性、实用性、可推广性、可持续发展性等。

学生的设计主要分为三大部分，以下简要列出部分学生的设计或创意。

教育宣传方面——在宣传栏设置LED彩色发光字及展示牌，用太阳能电池板供电，使LED彩色发光字发光、筒形展示牌能在太阳能电池板供电下旋转起来（加装红外传感器，达到有人走近，筒就转动，人走后延时一段时间筒停止转动的效果）。

学习探究方面——把探究装置及知识介绍展板设置在科普走廊（图书楼2层阳面，一般情况下光照很充足，而且有足够大的空间可用）。该装置名叫“太阳能发电演示、探究装置”，进行科普宣传，科学探究。

实践应用方面——学生设计作品有集雨太阳能自动喷灌系统、太阳能光控灯或太阳能声光控灯、太阳能多功能可移动伞、太阳能墙钟、太阳能声光控楼道灯、节能环保家电冰箱空调“零排放”等。

三、结束语

我们可以充分挖掘物理实验室资源并融合其他学科教育资源开发校本选修课，开设丰富多彩的特色活动课程，既能避免资源“闲置”，又能提升学生利用所学知识解决实际问题的能力，提升学生的科学素养。

作者信息

史香川，本科，中教一级。首都师范大学附属苹果园中学，100144