仿真实验与电子积木相结合的物理电磁学教学思考

吴 芳

(汾湖高级中学，江苏 苏州 215211)

#物理·技术·社会#

仿真实验与电子积木相结合的物理电磁学教学思考

吴 芳

(汾湖高级中学，江苏 苏州 215211)

在飞速发展的社会,教学也需要我们与时俱进．仿真实验和电子积木结合的物理电磁学教学不仅可以提高物理教学效率,而且更重要的是把枯燥的教学变成有趣的搭积木游戏,让学生可以更喜欢物理课程,跟喜欢自己探索物理过程．

仿真实验； 电子积木； 电磁学教学

1 引言

物理仿真实验越来越多的应用于高中物理教学,尤其在电磁学的教学中,它让教育效率提高一大进步．但不可否认,传统的亲手操作的物理电磁实验教学更具说服力,但它给我们不少学生的感觉是按部就班的枯燥．因此,在中小学兴趣小组中广泛开展的很有趣味性也日渐完备的电子积木逐渐进入笔者的视线．为了能让高中学生在紧张的物理课程中,更有兴趣的完成一些物理教学实验,笔者试探着引入仿真实验与电子积木相结合的物理电磁学教学．

2 仿真实验在物理电磁学教学中的优势

物理是一门实验科学,物理学习当然也以实验为基础．相较传统的电磁学实验,仿真实验在物理电磁学教学中有着更加明显的优势．

2.1 填补不可实现的实验器材的空缺

在目前的物理电磁学实验教学中,由于很多实验仪器精密、复杂、昂贵,往往只用作教师演示实验,而不能允许学生自行进行实验参数设计、仪器的反复调整等等,这对学生探究仪器性能及结构、理解该实验的设计思想以及方法是很不利的．甚至诸如质谱仪、回旋加速器等实验器材我们学校也是不可能有条件创备的．而物理仿真实验却在电磁学教学领域很好地填补了这一空缺．它用虚拟实验平台实现了移动实验室,直观地再现了电磁实验场景,让学生随时随地可以在手机、平板、电脑上操作．

2.2 利用微视频和仿真实验实现课前预习的可操作性

微视频具有短、准、精的优点,微视频结合网络技术更具有强大的信息传播功能．而仿真实验通过虚拟实验平台,学生可以预习和复习实验原理,实验的器材、实验的步骤,实验的注意事项,可以实现实验的仿真操作,尤其可针对抽象的嫌少生活经验的物理电磁学实验．通过微视频和仿真实验相结合的课前预习教学,为物理实验课程改革指明新的方向,提供有利条件．

2.3 大大提高物理教学效率

传统的教师演示实验视角狭窄又转瞬即逝,只有前面的少数学生可以看清,大多学生抱怨观察漏掉细节,而学生分组实验由于耗费时间较长,不能每个物理电子实验都实现分组操作．而物理仿真实验可以在大屏幕上把每个器材放大,把实验的每个细节、步骤,清晰到位地展示出来,并且在实验操作的注意点上可控制进行画面回放、暂留,让学生反复观察,细细体会,直到把操作注意事项一一理清,也可避免分组实验的盲目操作,大大提高了物理教学的效率．

3 电子积木从研究性学习引入课堂教学

电子积木将电源、导线、灯泡 、电阻、电表、开关,甚至二极管、三极管、电容、震动开关、温控开关、无线发射器、发电机、电动机、喇叭、集成块等电子元器件固定在塑料片(块)上,用独特的子母扣做成独立可拼装的配件,在产品配置的安装底板上像拼积木一样拼装电路组合．

表1 零件

续表

单纯的仿真物理实验教学缺乏真人的实际互动,纸上谈兵,久而久之,养成学生动手能力差,思维模式固定化,容易被仿真实验预先设计的大结果所影响,主观性太强,而物理又需要不断创新,这无疑不益人才的培养．因此新兴的电子积木映入我的眼帘,而且基本可以覆盖高中物理电磁学所有实验,为什么不可以把他和仿真实验结合起来呢?

3.1 小学电子百拼作为社团的普及化

电子百拼是一项集知识性、趣味性为一体的科教项目,是一种以电子积木为载体,用拼搭方式完成各种电子实验的电子教学,重在培养小学生基本科学素养和电子技术的动手操作能力,提高学生的创新意识、创造能力、个性化发展等必要素质．几乎每个小学都有电子百拼的社团,是学生最受欢迎的社团,电子百拼也因此成为不少家长给子女的玩具．有的学校高年级甚至有智能机器人、无线电测向、电子制作等科技项目,我国也有各类电子百拼省市、国家级比赛,大大普及了物理电学知识．电子百拼的普及化,让笔者看到了把电子积木引入课堂的可能性．

3.2 初高中电积木研究性学习日趋成熟

在初高中的综合性实践课程中,变幻无穷的电子积木是综合实践教师最喜欢的选择的项目,也是学生最喜欢参加的课程,同时是学校科普日、科技周不可或缺的亮点．专职科技辅导员多由物理教师担任,因为我们有很好的理论基础知识和指导学生开展活动的能力,还要接受研究性学习专业培训,不断提升自己的业务水平和专业素质,带领团队参加各类科技教育活动和青少年科技创新比赛．既然电子积木这门综合课程这么受学生欢迎,把它引入物理课堂应该也是一个很好的想法．

3.3 电子积木引入课堂的可操作性

初高中可把电子积木这种“动手做,做中学”这种先进的教育理念和模式引入课堂,利用课上课下,校内校外相结合的模式开展活动,进行积极的尝试,不仅利于课堂物理探究式实验教学的探索,也帮助了学生课后社会科学实践活动开展,更有助于提高学生的科学探索精神和创新思维．而且电子积木的购买基本在200多元的可承受范围,远远低于平板教学所需成本,学校即可用于研究性学习和也可用于辅助物理课堂教学,具有很高的可操作性．

4 仿真实验与电子积木相结合的物理电磁学教学初步实践

基于我校研究性学习的电子积木,结合物理仿真实验,对物理电磁学教学的新模式进行了一些初步实验．以下是笔者在完成“描绘小灯泡伏安特性曲线”课前预习、分组实验探究、复习总结等教学过程中的一些探索．

4.1 课前预习

在学习整理课上,让学长安排预习教材,播放物理仿真实验“描绘小灯泡伏安特性曲线”让学生了解实验目的,实验原理,电路图,实验器材,按照实验步骤,连接实物图,观察实验现象,可以让学生对该实验有个初步认识,也大大节约了课上介绍实验的时间,提高了课堂效率．当然一些学生心中对电路图埋下了疑惑,这不是他们所熟知的滑动变阻器的限流接法,一经他们课上提出,不仅加深了学生的学习兴趣,也提高了他们上课的专注程度．

图1

图2

4.2 分组实验探究

图3

在第2天的物理课上,先让不服气的学生们用他们看好的限流法组装实验,由于有了电子积木的帮助,每2位学生合作几乎只用了2min就搭好了,调整滑动变阻器,发现,电流表、电压表变化不大,并且数据不能从0开始．然后我们又快速的播放仿真实验,让学生跟着仿真实验介绍,利用电子积木再次拼搭分压法的电路图,记录实验数据,进行分析．透明塑料底板也非常适合整体移动电路,针对一些学生电路图的错误连接,笔者让他们随时进行实物投影展示,共同解决问题,加深印象．最让笔者惊讶的是,整个过程比以往节约了几乎一半的时间,并且学生表现出的浓厚兴趣是以往从来没有的．学生非常期待下一次的实验课,甚至有学生表示马上买一套自己课后做实验．

4.3 复习总结

当然实验处理结束后,我们又再次利用物理仿真实验进行了实验原理,电路图,实验器材,实验步骤,连接实物图,数据处理等复习,尤其是连接实物图中的滑动变阻器,是与电子积木不同的．因此老师再次展示了一次实物电路操作,让学生可以更深一层体会．

5 总结

对于仿真实验与电子积木相结合的物理电磁学教学,笔者做的这些只是笔者的一些初步的探索．然而,却从中看到了不少有点:它可以让学生更喜欢做物理实验,它可以大大节约上课的时间,它可以实现一些像各种传感器这类学生感兴趣却课堂不能实现人人动手操作的实验,它可以改变我们物理课堂的整个氛围．为此,将继续努力探索……

2017-01-11)