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传感器将如何改变实验教学?“创新实验派”选手们带你玩转初中物理

6月23日,万众期待的苏威尔首届初中物理创新实验年会已经正式落下帷幕,但活动现场涌现出的大批优秀实验方案依然值得借鉴和学习。这是一个思考和探索的舞台,这是一场展现教师创意与智慧的视听盛宴。在这里,我们看到了优秀教师们鲜明的观点相互碰撞,看到了最富有创意的实验方案,看到了优秀教师们的专业能力与创新精神,也看到了他们的担当与情怀。“大胆探索,反复实验”——让我们一起来鉴赏各位老师“最用心的创意”,一起来领略专家的独到见解!

创新实验方案·亮点

李进

现为江苏省初中物理高级教师、学科带头人,在江苏省邳州市八义集初级中学就职。曾荣获江苏省首届创新教具大赛一等奖、江苏省青年教师基本功大赛三等奖、徐州市青年教师基本功大赛一等奖、徐州市实验技能比赛二等奖,获得徐州市学科优师荣誉称号,多次荣获先进教学个人等荣誉称号。擅长创新实验研究,曾作为特邀专家参加江苏省师培中心的讲座,在国家级、省级刊物上发表文章数十篇。

实验:《用传感器研究漏斗吹乒乓球》
使用传感器:苏威尔绝对压强传感器创新实验方案亮点:当人们用漏斗往下吹乒乓球时,乒乓球不会下落。具体原因是什么呢?李进老师的这个实验的创新之处在于,通过苏威尔绝对压强传感器,能够简洁、方便、精准地测量漏斗内侧乒乓球上方与下方的压强,实验数据直观显示,效果很明显。与教材上的传统实验相比,最大的亮点是可以让学生直观地认知到流体压强与流速的关系,帮助学生建构知识,提升数据意识。

董超

从教12年,一直担任沈阳市杏坛中学初中物理教师,荣获沈阳市铁西骨干教师,全国教学大赛一等奖,沈阳市教学改革先锋等称号。

实验:《液化放热》

使用仪器:液化放热演示器、苏威尔温度传感器

创新实验方案亮点:教材上的实验并不能根据通入水蒸气的冷水升温来证明气体液化放热,因为水蒸气是高温,冷水温度上升还有可能是热传递产生的,而且通入水蒸气液化后也会让水的总质量变大,这样这个实验就没有了说服性。

董超老师设计的液化放热实验器,将同样质量的100℃热水与水蒸气分别和相同质量的冷水混合,冷水温度的升高值不同。通过苏威尔温度传感器可以直观读取温度数据变化。对比实验的设置更科学地解释了液化放热原理。

梁志成

广州市执信中学物理教师、实验师。广州市教育局红棉创客空间共同发起人,广州市执信中学创客空间(M35)负责人。本人致力于学生创新培养及其课程活动设计,以及物理、工程、计算机课程的融合设计与创新。06年起独立研发《传感器与创新物理实验》课程,并参与学校多项特色科技教育项目建设。累计辅导学生获全国、省市奖项20余项,指导三项学生工程项目获国家实用新型专利授权。撰写相关教育、教具类论文7篇,获得国家级论文奖励3项,省级奖励3项。编写教材《NI mydaq与创新物理实验》由清华大学出版社出版。
实验:《“听出”匀加速直线运动》、《仿古斜面实验》

使用仪器:自制教具、苏威尔动力学系统、光电门传感器

创新实验方案亮点:实验创新之处在于综合利用听觉、视觉、触觉多感官融合,让学生通过听声、观察波形的同时调节磁感应开关的位置,获得小车加速下滑过程中经历时间间隔相同的4个位置,从实验的角度归纳获得匀加速直线运动路程与时间的平方正比规律。利用信息技术与传感器技术复现伽利略探索匀变速直线运动时的实验装置。

可以应用于匀变速直线运动章节的演示或分组实验,帮助学生获得路程与时间平方正比的规律。比之前教材中利用节拍器+导轨的方法更易于观察、观察结果更准确。

李红梅

二十五年中学物理教学经历,着力于物理教学研究、课堂管理模式研究及命题研究,多次参加云南省、昆明市相关教学研讨活动及省、市初中学业水平考试命题工作,现担任云南师范大学物理与电子信息学院副教授,从事云南师范大学教学法相关课程的教学工作。2011年荣获第六届全国中学物理教学改革创新大赛一等奖;2012年获得第三届“全国中学物理教学名师赛”一等奖。曾主持省级课题《初中物理实验教学中学生创造能力的培养研究课题》,顺利通过各级结题。受邀担任“一师一优课、一课一名师”活动“优课”部级、省级、市级评审专家;参与《云南省初中学业水平标准与考试说明》的修订工作,多次担任初中物理学业水平考试复习研讨会主讲教师。
实验:《匀速直线运动中的二力平衡》

使用仪器:自制教具、力传感器

创新实验方案亮点:教材中对二力平衡的研究局限在水平方向或竖直方向,物体沿斜向上方向匀速运动时的受力情况是否符合二力平衡原理呢?李红梅老师利用皮带牵动物体做匀速直线运动,力传感器能够精准测量拉力,进而验证拉力和物体的重力二力平衡。有助于培养学生初步的探究意识,让学生更好地理解二力平衡原理,对教学方面的帮助很大。

陈美琴

rbt

江苏省中学物理高级教师,现就职于江苏省泰州实验中学初中部。泰兴市首批教学能手,泰兴市优秀班主任。长期负责初中物理教研工作,常态课堂注重创新实验教学,重点培养学生的创新精神和实践能力。课堂教学生动活泼,风趣幽默,自成一体,深受学生喜爱,教学效果优秀。

参与泰州市“泰微课九年级导学案”编写工作,省级以上刊物发表教学论文7篇,获省市级论文评比获奖16篇,市级教学基本功优质课赛课、说课获一等奖3次,近三年全国“一师一优课”泰州市级优课3次,江苏省级优课1次,两次参加泰州市骨干教师考核均为优秀等次,积极参加各级课题研究且成功结题6次。

实验:《传感器粗测大气压》

使用仪器:自制教具、苏威尔力传感器

创新实验方案亮点:使用传感器代替弹簧测力计测量大气压力,实验操作简单方便。借助苏威尔力传感器,学生在实验操作过程中不必读取弹簧测力计读数,可以集中精力观察拉力的瞬时变化,实验结束后能轻松在苏威尔数字化实验软件中的图像上找出大气压力等于与X轴平行的线段对应的纵坐标数值。

马蜀生

1987年从淮北煤炭师范学院毕业后在中学任教,曾获得“电视监视照相装置”实用新型专利。现就职于安徽省淮南第一中学,擅长创新实验研究,一直坚持自制教具为学生演示实验,被评为淮南市中学高级教师,曾荣获淮南市优秀自制教具一等奖。演示共振的教具是用再普通不过的钢锯条组合而成;孩子们玩的滚铁环在马老师手里成了演示摩擦力做功的神器;连空鸡蛋壳都变成了演示静电作用的好道具。在马老师眼中,没有完全无用的东西,只有你暂时用不上的材料。
实验:《磁场势能转化为动能》

使用仪器:自制教具

创新实验方案亮点:使用自制教具把磁场势能形象地展示出来,也显示了做功与能量的关系,即用力移动磁铁,对系统做功,转化为磁势能。磁势能转化为动能,使钢球快速运动,有较强的视角冲击。这个实验有利于学生理解负势能。

连武

初中物理高级教师、师级学科带头人。积极参加主持省级课题研究,以课题研究促进教学改革,成为兵团第六师初中物理学科的引领者。多次获全国、兵团物理青年教师创新、名师大赛一、二、三等奖,业务素养方面成果丰硕。近年来撰写的8篇论文发表获奖。参与编写兵团初中6册的《科技教育活动》地方教材,策划、主编了五家渠一中将军文化进校园系列读本及《班主任的故事》、《国学经典》《尊重的教育》等校本教材14本。
实验:《测量焦炭的真密度》、《探究影响摩擦力大小的因素》

使用仪器:苏威尔智能数字实验盘、力传感器、压强传感器

创新实验方案亮点:使用苏威尔压强传感器更为准确地(间接)测得颗粒、多孔物质的体积。在探究影响摩擦力大小的因素时,采用力传感器代替弹簧测力计测量更为精确,解决运动过程中测力计读数不稳定的缺点,数据采集过程可视化,更利于学生理解。

肖永琴

福州教育研究院物理教研员
实验:《测小灯泡的电功率实验之拓展延伸》

使用仪器:苏威尔电流传感器、电压传感器

创新实验方案亮点:肖永琴老师利用传感器测小灯泡的电功率时,通过数字化实验软件能够更加直观地研究串联电路中功率与小灯泡及滑动变阻器的电阻、电流、电压的关系,代替了传统的描点绘图、公式计算,用同坐标系的两图像比较分析使学生更容易理解。

王建刚

苏州市吴江区盛泽第二中学优秀教师
实验:《磁生电》、《通电导线在磁场中运动》

使用仪器:自制磁场对电流的作用演示器、微电流传感器

创新实验方案亮点:使用自制教具创新性地演示了“导体在磁场中做切割磁感线运动时可以产生感应电流”,借助苏威尔的智能数字实验盘及微电流传感器,实时精准采集了实验过程中产生的微电流,直观形象地阐释了抽象的实验原理。“通电导线在磁场中运动”实验,展现方式独特,学生理解更加容易、直观。

专家·点评

汤金波
2010年被评为江苏省初中物理特级教师。中国教育学会物理专业委员会会刊《中学物理》、南京师大《物理之友》编委。课堂教学中追求语言幽默、风趣。2009年被如皋市人民政府评为十佳名师,同年,被省教研室评为“新教材实验先进个人”。作为主持人或核心成员参与五项省级课题研究并结题。近几年来,汤金波先后为省内十一个大市、国内除北京、上海外的其他省市自治区的老师开展培训讲座。尤其是作为全国“学生自主创新实验”首倡人,他六年潜心研究的成果引起国内同仁的关注,江苏省师培中心邀请他担任“创新物理实验”网络课程主持人,围绕“学生自主创新实验”,从操作、思想、艺术等方面发表系列论文。
汤老师点评:

这些方案思路很新颖,让人眼前一亮!借助苏威尔的数字传感器,实验效果非常好!

汤老师的创新实验观:

创新实验生长路线:研究教材,发现问题,设计方案,优化解决。如果你养成照葫芦画瓢讲教材,那创新实验会渐离而去;你不坚持创新实验她也不会偏爱你。没有一点就通的醍醐灌顶,只有不断摸索的柳暗花明。

创设情境、思维加工是物理创新实验教学的重要环节,基于创新实验情境设计问题还是有相当难度的,玩实验要深度的玩,与教、与学,培养良好思维习惯,化解教学难点,激发学习兴趣,强化思维加工。

结语

教师展示智慧,苏威尔拥有情怀;实验器材先进,合作形式前卫。苏威尔首届初中物理创新实验年会通过创新组织形式扩大影响,利用数字传感器创新实验的明天会更好。

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