中学物理三维课程目标的实现

1. 串联电阻规律探究实验
（1 ）在《仿真物理实验室》软件中，创建两个电阻串联的实验电路图（图2 ）。其中，左边的电阻为R1 ，右边的电阻为R2 ，欧姆表中的读数为R串。

（2 ）分别改变R 1 和R 2 的值，合上开关得到R 串，填写表1 。反复几次，将表格内容填写完整。
 
（3 ）根据表1 所得到的实验数据，猜想R串与R 1、R 2 的关系，并分别进行验证，得到两个电阻串联的规律。
（4 ）根据两个电阻串联的规律，猜想三个电阻串联的规律，并进行验证。验证猜想的实验电路图略。分别改变R 1 、R 2 、R 3 的值，先根据猜想得到的公式计算出R 串（猜想），合上开关，读出R 串（实验）。反复几次，把表2 填写完整。对比各组R 串（猜想）和R 串（实验）的值，看看是否相等以验证猜想。

 
（３ ）根据表３ 所得实验数据，猜想 Ｒ 与 Ｒ1 、Ｒ2的关系，并分别加以验证，得到两个电阻并联的规律，把该规律转换成如同串联规律相加的形式。
  （４ ）根据两个电阻并联的规律，猜想三个电阻并联的规律，并进行验证。验证猜想的实验电路图略。分别改变R 1 、R 2 、R 3 的值，先根据猜想得到的公式计算出R 并（猜想），然后合上开关，读出R 并（实验），反复几次，把表4 填写完整。对比各组R 并（猜想）和R 并（实验）的值，看看是否相等以验证猜想。
 
案例分析
    用实验探究的方法进行电阻串、并联规律的教学，在一般的实验条件下，往往不被采用。原因有二：一是需要的时间比较长，拆解电路、精确确定电阻值都会花费很长时间；二是由于各种偶然因素和误差的存在使得数据之间的数学关系不明显，影响规律的直接得出。本案例仍然采用了实验探究的方法，但把实验“搬到”了《仿真物理实验室》中进行，也就是把实验条件进行了理想化，有效地解决了上述两个困难。电路连接后不用拆解，只要根据需要重新设定电阻值，就可以进行下一轮实验；由于电阻值是设定的，欧姆表又可以直接给出结果，因此，偶然因素和误差都被有效地避免了。
    在《仿真物理实验室》进行探究活动，虽然牺牲了真实实验条件下的偶然因素和误差存在的体验，但仍然具有探究实验的“现场性”和真实感——哪怕这些都是模拟出来的。因此，这种探究活动仍然是有效的和必要的，它在解决真实探究活动困难的同时，使得原本不适合课堂进行的教学活动，能够在一堂课中完成，并且把“过程与方法”和“知识与技能”的学习相结合，也适合当前课程改革的需要。模拟仿真技术的重要性在本案例中也是不言而喻的。案例三：《小专题研究》
１ ．专题研究说明
把学生分成 ３ ～４ 人的研究小组，每个小组从下面的选题中选择一个展开研究，允许两三个小组同时选一个专题。选择专题后，可根据需要再具体确定要研究的内容，研究成果要以科技小论文的形式出现，并制作成电子幻灯片，两个星期后向全班同学汇报。
（１ ）Ｘ 射线的发现。
（２ ）海王星和冥王星的发现。
（３ ）“日心说”的内容及其提出。
（４ ）“镭”的发现。
（５ ）牛顿和万有引力。
２ ．专题研究过程建议
（１）先期讨论选定专题，制定研究任务，并进行初步分工。
（２）通过图书馆、互联网查找或向教师和家长咨询等形式收集与专题相关的材料，并进行分析整理。
（３）在现有材料的基础上继续讨论本专题，确定具体研究内容，根据需要进行分工调整，继续查找资料进行下一步的研究。
（４）在研究过程中，小组成员要充分交流、合作，共同完成研究任务。遇到困难可向教师、家长请教或者在互联网上寻求帮助。
（５）在小组成员的共同努力下，完成一篇小论文，并制作电子幻灯片，准备向全班同学汇报。
  案例分析
本案例的亮点体现在几个小专题的设置上。就这几个专题而言，无论是 Ｘ 射线的发现，“镭”的发现，海王星和冥王星的发现，还是“日心说”的提出，相关的主要科学家都经历了艰苦卓绝的科学研究历程。伦琴的细心和锲而不舍的探究精神帮助其发现了 Ｘ 射线；居里夫妇在最艰苦的条件下用了４ 年才从８ 吨矿渣中提炼出０．１ 克纯氯化镭；哥白尼为了避免教皇的迫害，发表“改头换面”后的《天体运行论》，提出“日心说”；布鲁诺坚持真理，公开宣传“日心说”，最后付出了生命的代价……所有这些物理学史实都生动而鲜明地展现了科学家的科学态度和精神学生在收集材料、整理加工、汇报交流的过程中，能够潜移默化地受到教育。
互联网提供的资源和交互环境是本案例得以顺利实施的基本保障。虽然从案例的要求和说明中看不出这一点，但是在专题研究的过程中，资料收集的第一选择应该是互联网。互联网的资源丰富而全面，不仅有图像和文字资料，也可以有相关的视音频材料，而且使用起来方便高效。互联网还提供了多种交流的方式可供小组成员使用，如聊天室、E-mail,QQ等等。有必要的话，小组成员还可以通过互联网与相关专家取得联系，进行问题咨询。
三、启示
上述三个案例在信息技术支持下解决了前文提到的三对矛盾，实现了三维课程目标在教学过程中的有机融合。我们可以从中得到几个方面的启示。
１．信息技术对于中学物理三维课程目标的实现，至少可以提供三个方面的支持。其一，多媒体模拟可以再现一般教学条件下难以观察的物理现象，比如《机械波》案例中的绳波、原子核结构等等，帮助学生观察这些物理现象进而促进学生的知识建构。其二，模拟仿真可以提供理想化的物理探究场所和实验环境，能够部分解决体验物理过程要求的“现场性”和“时间性”所带来的矛盾。其三，互联网提供了丰富的资源支持和实时、非实时的交互环境支持。
２ ．进行物理科学方法教育，应当充分挖掘知识内容中的“方法”因素，把方法的教学和知识技能的教学相结合。在《机械波》中，新课程标准对机械波的要求是这样的：“通过观察，认识波是振动传播的形式和能量传播的形式。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率（周期）的关系。”这其中并没有对模型法教学的要求，但是教学过程中，从绳波到模拟软件中的“质点串”，则是进行物理抽象并理想化的结果，这种理想化的方法正是模型法。因此，这个时候进行模型法的教学是非常合适的。 科学方法教育不能试图一蹴而就，应当一丝一缕地逐步渗透，最终让学生达到掌握的目的。比如，物理学中的理想化方法，它是非常经典的研究方法，许多知识点都涉及到这个方法。质点、刚体、光滑平面、点电荷、点光源、理想气体等知识点都是进行理想化方法教育的良好载体，本文中的模型法也是理想化方法教学的一部分。
  ３ ．物理学史记载了大量科学探索、科学研究的精彩事例，这些生动鲜活的、能够表现著名科学家所具有的科学态度和精神的故事，是进行“情感、态度与价值观”教育的良好素材。这些素材可采用多种形式应用于教学中，比如本文提到的小专题研究、课外阅读材料、课上举例等。

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