物理科技探究活动的实践与思考，本文主要内容关键词为：物理论文,科技论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
创新精神要从小开始培养，在基础教育阶段对学生进行科技教育是创新教育的重要组成部分。在科技教育活动中，物理科技探究活动占有特别重要的地位。在中学开展物理科技探究，对于推进新一轮课程改革尤其是综合实践活动具有很好的促进作用。
一、开展物理科技探究活动的意义
1.增加学生接触科学技术的机会
物理科技探究活动为中学生在物理学科教学（课堂教学）之外开辟了一条获得物理科技信息的渠道。这条渠道可使他们开阔知识面，了解现代科学技术的新成就和新发展，弥补中学物理学教材落后于当代科学技术水平的状况，让学生的接触面和兴奋点同世界最新科技成果同步，从小关注影响祖国和人类发展的重大课题，从而激发学生的学习热情；通过这条渠道也能为学生学习物理理论提供丰富的感性认识素材，为学生掌握物理概念、认识物理规律奠定扎实的基础，并且为他们巩固、深化和灵活运用知识提供新的途径。
2.强化科学方法的教育
科学方法教育，不单是智育问题，它包括具体的科学思想、科学态度和科学世界观的教育。物理科技探究活动特别有利于对学生进行这方面的教育，可通过具体的活动引导学生有目的地去观察、测量、实验和体验，从中学时期养成对事物和现象进行分析、综合的方法和进行科学的抽象、概括和推理的方法。通过生动的探索研究活动，还会使学生进一步认识到自然和科学本身不是凝固不变的，而是不断地发展、变化的，人们必须以实事求是的科学态度，按照科学的规律、方法进行研究，才能善于发现问题，分析问题和解决问题，最后取得成功。
3.创造动手动脑的环境
物理科技探究活动给中学生创造了动手动脑的环境，是培养学生各种能力，形成志向的好办法。物理科技探究活动较之物理学科教学在培养他们实验技能、思维能力、解决实际问题的能力方面有更广、更高的要求，它从多方面向学生提供学习、实践和创造的机会，使学生有可能根据自己的兴趣、特长选择适合自己发展的活动，而且在活动中得到充分的独立的锻炼。因此，有利于发展学生的兴趣、爱好和创造个性。
4.为学生提供显露才华的舞台
伟大的物理学家尼耳斯·玻尔在总结量子力学的经验时指出：“决定性的进步是由我们中间某个最年轻的人得到的。”许多科学技术的发明创造，一再证明这条真理。正因为如此，科学技术人才必须及早发现、培养和发掘。学生在科技方面的才能，只有在探究的过程中才可能表现出来，并被大家所承认。物理科技探究活动为这些学生提供了发挥才能的广阔天地，就是在撰写物理科技小论文，或参加物理科技小制作方面，也都蕴涵着创造性的劳动，能充分显露出他们的聪明才智。
5.增强思想品德教育
在组织物理科技探究活动时，强调寓思想品德教育、集体主义教育、爱国主义教育等于活动之中，促进了学生时代的精神文明建设。学生在物理科技探究活动中，从一次又一次的成功与失败的科技实验中磨炼了意志，培养了一丝不苟、严肃认真、求实、创新和协作的精神。
二、物理科技探究活动的特点
1.灵活性
物理科技探究活动不像课堂教学受教学大纲和教科书的制约，它可以比较深入地研究已学过的某些问题，也可接触尚未学过的知识和生活中的物理。活动项目众多，丰富多彩；组织形式灵活多样，讲求实效。参加的人数可多可少，时间可长可短，方式可以集中，也可以分散。
例如，我们组织学生开展“鸡蛋撞地球”这个较典型的探究项目，事先公布活动要求：（1）鸡蛋下落的高度为12米；（2）下落地点范围直径为1.5米；（3）在鸡蛋下落后未破碎的前提下，以下落的时间和包装质量最小者为取胜。并要求3 人为小组单位讨论后提交设计方案，还要求一周内完成作品制作参加竞赛，其中裁判小组成员由学生自己推荐产生。在这样的科技探究比赛活动中，学生制作的作品形状可谓各具特色，有三角支架形、圆筒形、方形、降落伞形等，从组装的材料看，有绸带、泡沫塑料、细沙、橡筋、橡胶等等。充分显示出学生的合作精神、创造性地知识应用能力和动手能力，从而达到探究目的。
2.开放性
物理科技探究活动不是关在教室里闭门读书，而是让学生广泛接触社会，接触生活，接触生产实际，接触新科技成就。这些活动可以围绕教材内容来展开，也可以适当拓宽和加深教材知识；可以以自然界的物理现象为活动对象，也可将物理学在现代生活、科学技术和生产领域的应用作为内容；也可以吸收一些物理学课本上所没有的，但学生能接受的当前科学技术上的最新成果、最新信息，以满足他们求知欲望和多方面的兴趣爱好；还可以进行物理实验的研究、改进和创造性地自制教具。例如，我校高中探究发明小组的同学们经过努力，针对教学实际问题，设计完成了“投影式简谐振动实验仪”，它由气垫式弹簧振子、微型气源、高压喷射图像描述器、电源控制机构等组成，经过反复试验不断改进，克服了原实验装置摩擦力大等致命缺陷，利用气垫原理和透明胶片动态图像投影显示，从而解决了实验的难点，使得实验效果非常明显、直观，获得了第十届全国发明银牌奖。
3.实践性
物理科技探究活动是实践性很强的活动，对于学生的创造思维培养作用很大。如学生在上电工课时，看到老师使用的电动机模型都是全封闭式的，他们对电动机内部的定子和转子看不见，摸不着，这就影响了同学们对电动机工作原理的理解。为此，骆勇强同学马上想到能否制作一种更加简单的仪器呢？一开始采用了只有两个线圈组成的电机定子，接通单相交流电后，其转子一点也不能转动。此时的老师并不将“移相”用的电容器直接告诉学生，而是向学生们提问单相交流电能否产生旋转磁场？采用何种办法才能使两个组成线圈产生有效的旋转磁场？学生经过一系列探究终于找到了电容器能使交流电移相。开始时但效果并不好，于是他与发明小组的同学一起又投入新的探究，进一步查找有关资料和一些数据进行比较，发现转子旋转速度与电容器容量大小有关，采取废物利用，因陋就简的办法，经过反复试验，终于把全敞开式的“旋转磁场实验仪”制作成功了。这个仪器结构虽然简单，但原理显示十分清楚，直观性强，操作安全方便，得到老师和专家的好评，曾荣获全国发明比赛二等奖。
4.趣味性
例如，在进行“火箭升天”的科技探究活动时，可先让学生思考火箭为什么能升天？什么原理？怎样应用已有知识才能使火箭上天？比一比谁设计的方案最好。可利用弹力作用的、火药推力的、气体推力的、液体反冲力的等，尤其是利用可乐瓶制作的“水火箭”，所探究的内容更有趣味性和知识应用创新性，可以小组形式进行“射程比远”竞赛，这样，要使“水火箭”射程远，在设计制作时应考虑倾角、加液量、加气压量和释放阻力等综合因素。通过比赛，从学生和谐合作、投入态度、情感表露中反映出对探究的极大兴趣。
物理科技探究活动就是要让学生在娱乐中学知识，学科学，在愉快的气氛中把学习科学技术这一艰苦的智力活动，由好奇、有兴趣转化为喜好、热爱、追求、进而上升为自觉地探索，顽强地拼搏。
三、物理科技探究活动的基本内容和方法
物理科技探究活动内容必须丰富，形式必须多样，才能吸引学生参加，满足学生各方面的要求，使他们的兴趣、爱好向积极方向发展；并且要基于学生的生理、心理特点；要适应经济发展对劳动者素质的需要，根据面向现代化，面向世界，面向未来的方向来确定。
1.加强基础知识的实践和应用
只有把基础知识运用灵活，基本技能掌握熟练，才能培养出适应社会需求的人才。在活动中选取基础知识的实践内容，可以使学生乐于接受，容易取得成功。例如，我们学校规定周三下午为科技活动时间，寒暑假期间，我们都进行趣味物理科技讲座，同时让学生多研究趣味物理现象、开展趣味物理实验。在统一组织的“自制水火箭”、“鸡蛋撞地球”、“不会浮的乒乓球”、“模拟磁悬浮”等系列趣味实验比赛中，学生们参与动手的面广，投入热情高，能使他们在趣味中学知识，在趣味中找科学，很受学生们的欢迎。
又如组织学生参观小型水电站，使学生认识水的势能怎样转换为水轮机的动能，又怎样转换为发电机的电能，以获得能量转换的感性认识。组织学生参观现代化的工厂、各种作业流水线等，了解各种简单机械、传动装置，以及有关平衡与稳度、力的合成与分解、电子控制等知识在这些装置中的应用，把物理知识与生活和生产密切结合起来。特别是在这些活动中引导学生注意自己身边的物理事物及其变化，如果能有所发现，他们学习和动手的兴趣就会更浓，他们的基本知识和基本技能将会更加扎实。
2.着眼新科学、新技术、新知识的内容
物理学是新学科、新技术、新知识的基础。物理科技探究活动就是要敢于涉及这些现代化大课题。如微电子技术、信息技术、人工智能技术、新材料、新能源、激光、超导、航天技术、环境科学、海洋开发利用等等。这是因为科学事业的未来，在很大程度上取决于将新的科学技术传授给学生的速度，而物理学教材落后于当代科学技术水平的现象将会长期存在。所以，物理科技探究活动的内容，必须强调“新”。
3.物理科技探究制作的方法
（1）科技制作活动的组织。爱好科技活动的学生比较多， 为了取得较好的效果，必须把他们很好地组织起来。组织形式应灵活多样，以满足学生的不同兴趣和不同程度的要求。
按目前的开展情况来看，物理科技制作活动可划分为航空模型制作、航海模型制作、车辆模型制作和小制作等活动。由于条件的限制，有些学校只开展某一项或几项科技制作活动，不能满足所有有兴趣参加活动的同学的要求。这时应由辅导教师与班主任研究，进行适当的挑选。每一个制作小组内，可根据学生的不同程度，把学生分成初级班、中级班和高级班等。同一制作班的学生最好找同一年级的学生。不同程度的制作班应选择不同的制作内容。如初级班可搞一些小制作项目，中级班可搞一些橡筋模型的制作等，高级班可搞一些电机动力模型、柴油机动力模型、遥控模型的制作等。
为了在制作探究活动中有较好的效果，在设计制作活动时十分强碉科学性和延伸性。如关于“浮力”的探究，首先引入小学课文中关于“曹冲称象”的故事，并要求学生按一定比例缩小制作船模和大象模型，然后进行实验。可预先设置问题：曹冲为何能想出此办法？它与物理知识有何联系？当时在称大象时如果没有大石块搬到船上去怎么称重？如果连船只都没有又何解决？铁皮、橡皮泥、木块、冰块等物体在水中是沉还是浮？什么方法才能使相同质量的橡皮泥浮在水面并达到承载量最大？什么方法使冰块（不能在冰块上增加任何东西）下沉？等等问题。要求学生从设计、制图、制作、实验方案、过程、数据、结果及实验原理写出实验报告。通过这一形式的探究，其答案丰富多彩：有的学生提出了在没有大石块的情况下可以用小石头来代替、泥沙代替、多只小象代替、还可以用站在河旁的人群代替，甚至可将河中的水舀入船内代替大石块。从而得出“只要用可分离且能满足称量要求的物体都是适用的”的结论，反映出诸多学生初级创新思维的呈现。接下去的探究直接涉及到“浮力”的本质问题，通过观察、实验和数据统计，绝大多数的同学都能总结出船模的体积越大，其承载的重量越大。进一步的探究得出“船的体积又与船所吃水的深度有关，而浸没在水中的船体体积刚好与排开水的体积相等，从而得出“物体的浮力与它所排开液体体积的重量相等”。再进一步探究得出相同体积而密度不同的液体，它所产生的浮力就不同。
（2）科技制作的辅导与比赛。 科技制作活动作为物理科技探究活动的一种，有不同于课堂教学和其他科技活动的特点。教师在辅导科技制作活动过程中要特别注意以下几个问题。
①在发挥教师主导作用的同时，充分调动学生的主动性。同一种模型（如海模）所设计的比赛方法不同，带来的探究效果完全不同。如学生在制作完海模参加在“规定的航道、距离和橡筋量”进行速度比赛时，学生探究中总是强调以尽快释放旋绕橡筋能量和航行的直线性能，航行的速度为目标来设计船模的。但教师将比赛方法改成以“航行距离”为评判标准时，则探究就会变成以慢速释放旋绕橡筋能量和螺旋浆大小的合理匹配为目标来设计船模。要使航行距离最大，必须对螺旋浆进行实际试验得出最合理的直径尺寸，其难度肯定较大。同样数量级的橡皮筋，在作为速度比赛时，最大行程距离为20米左右；而作为距离比赛时，最大行程距离达到48米。这说明比赛方式改变后，其探究的思维就得改变，否则就不可能取得胜利，这能培养学生的应变能力。当学生在探究过程中遇到困难时，教师应该让学生逐步发现困难的症结在哪里，抓住主要矛盾，突出重点地启发学生克服困难，也可以作适当的讲解和示范。但绝不要代替学生完成制作。
②注意理论联系实际。科技制作活动是一个动手动脑的活动，实践性较强。但学生不能只知道怎样做，还应知道为什么这样做。
例如，学生制作航空模型时，应该知道飞机的飞行原理；制作车辆模型时，应该知道车辆的构造原理。这些知识教师应该适当地讲解。某些工具的使用方法和注意事项，教师也应向学生交代清楚，还应启发学生自觉地运用所学的知识去解释制作原理和观察到的现象。
③要把整个制作活动计划好。教师应该安排好活动时间，一般每月两次为佳。每次活动的内容、要求、要达到的目的等都应有计划，并且每次活动都要有一定的收获，达到预期目的。也可以把学生的组织、工具的发放和收回等具体工作轮流交给一两名学生去办，培养学生的组织能力。
④要鼓励学生持之以恒。科技制作活动，必须长期坚持才能有所收获。教师应特别教育学生不能只停止在“好玩”的水平上，要培养学生刻苦钻研科学技术的恒心和毅力。
十几年来，我校的综合实践活动取得了丰硕的成果，在各级各类的科技发明比赛中，获得奖项650多项， 被浙江省教委命名为“科技教育特色学校”。