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基于PASCO平台的高中物理力学实验开发
作 者: 武欣
导 师: 金美芳
学 校: 新疆师范大学
专 业: 课程与教学论
关键词: PASCO平台 数据采集系统 高中物理 实验开发
分类号: G633.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
在目前教育改革进一步深化的大背景下,国家出台的包括《普通高中物理课程标准》在内的一系列文件,都对当前中学物理的实验教学提出了新的要求。教育专家提出,教育改革必须基于当前最新的信息技术发展的需要,因为只有这样,我们的教育才能在新的世纪里走在世界教育发展的前列。以培养学生创新能力为其立足点的新课程标准体系,需要新的教育理念和与时俱进的现代化设备。对高中物理实验开发来说,一个方向是“坛坛罐罐做实验”,而另一个方向则是让学生领会到最新的物理学实验技术是什么样的。如果说“坛坛罐罐做实验”是为了让学生亲近物理,告诉他们物理的知识就在我们身边;那么前沿的物理实验就是在“情感、态度、价值观”的层面上,让他们树立远大的理想。而这也是人教版高中物理必修教材中提倡的“经历科学过程,体会科学方法,树立科学的价值观”。我们如何能够让高中物理实验的改革顺应国家日益发展的对于高科技人才和工程技术人才的需求?怎样把培养学生的物理实验能力与他们将来的学习和就业更好地结合起来?怎样才能让学生在学校实验室学习到的实验技能贴近社会生产生活实践?这些问题已经成为当前高中物理实验改革的重要课题。本研究主要从目前大部分学校实验教学器材设备落后于当前社会平均科技水平,无法激发学生参与实验热情的问题出发,根据国家政策文件和《普通高中物理课程标准》对于高中物理实验提出的要求,以美国PASCO公司生产的“标准物理学750系列”的数据采集实验系统为平台,对高中物理力学部分实验内容进行了移植和开发。所开发的实验也都比较贴近现行的高中物理教材。本研究力图将运用传感器进行数据采集的技术真正地融入到高中物理实验中来。我们充分利用了数据采集系统对于物理过程的精细刻画和还原能力,以及计算机软件对物理图像和数据的强大处理功能。把学生从复杂的数据计算中解放出来,有利于他们把精力集中到对物理实验过程的关注,实验原理的认识和实验方案的完善上来。从我们对实验的开发来看,通过传感器数据采集技术,把工业现代化带来的高新技术引入高中课堂,以培养学生使用先进仪器和设备的动手操作能力是可行的和必要的。
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全文目录
中文摘要 3-4 Abstract 4-8 1 绪论 8-16 1.1 问题的提出 8-9 1.2 境外实验教学相关内容的现状 9-11 1.3 国内高中物理实验教学现状和存在的问题 11-15 1.3.1 《普通高中物理课程标准》对于物理实验的要求 11-13 1.3.2 《国家中长期教育改革和发展规划纲要》对于物理实验的要求 13 1.3.3 高考实验命题特点 13-14 1.3.4 高中物理实验教学存在的问题 14-15 1.4 研究的总体设计 15-16 1.4.1 研究内容 15 1.4.2 研究方法 15 1.4.3 研究时间安排 15-16 2 基于 PASCO 平台物理实验开发的理论基础和设备特点 16-27 2.1 学习理论基础 16-21 2.1.1 建构主义学习理论 16-17 2.1.2 探究性学习理论 17-19 2.1.3 多元智力理论 19-20 2.1.4 发现学习理论 20-21 2.2 物理实验能力的内涵 21-24 2.2.1 现代学习理论对实验能力的解释 21 2.2.2 物理实验能力的科学涵义 21 2.2.3 物理实验能力形成与发展的特点 21-22 2.2.4 物理实验能力的构成 22-24 2.3 PASCO 实验仪器特点 24 2.4 PASCO 平台在高中物理实验开发方面的优势 24-25 2.4.1 实验前期准备工作对学生要求高 24 2.4.2 数据精确度高 24-25 2.4.3 实验结果形象直观 25 2.4.4 计算功能强大 25 2.5 运用PASCO 平台进行物理实验设计的基本原则和内容 25-27 3 基于 PASCO 平台的探究性物理力学实验的设计 27-43 3.1 探究碰撞中的不变量——探究性物理实验的设计1 27-33 3.1.1 实验的目的 27 3.1.2 现有教材的处理方法 27-28 3.1.3 实验的基本思路 28 3.1.4 需要考虑的问题 28 3.1.5 问题的解决 28-29 3.1.6 以完全弹性碰撞探究“碰撞中的不变量”的实验设计方案 29-33 3.1.7 实验的结论 33 3.2 研究最大静摩擦力是否一定“约等于”滑动摩擦力?——探究性物理实验的设计2 33-35 3.2.1 实验的目的 33-34 3.2.2 实验的基本思路 34 3.2.3 “探究最大静摩擦力是否等于滑动摩擦力”的实验设计方案 34-35 3.2.4 实验的结论 35 3.3 验证冲量定理——验证性物理实验的设计1 35-39 3.3.1 实验的目的 35 3.3.2 “验证动量定理”的实验设计方案 35-39 3.3.3 实验的结论 39 3.4 验证牛顿第三定律——验证性物理实验的设计2 39-41 3.4.1 实验的目的 39 3.4.2 现有教材的处理方法 39 3.4.3 “验证牛顿第三定律”的实验设计方案 39-40 3.4.4 实验的结论 40-41 3.5 对实验的反思和展望 41-43 3.5.1 对实验的反思 41 3.5.2 对使用传感器数据采集系统进入高中物理实验的展望 41-43 总结 43-45 参考文献 45-48 在读期间发表的论文 48-49 后记 49
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中图分类: > 文化、科学、教育、体育 > 教育 > 中等教育 > 各科教学法、教学参考书 > 物理
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