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[摘要]物理演示实验中实施研究性教学方法, 能够培养学生的创新能力，对于物理思想的建立与培养, 对于科学理论在工程技术中的应用探索, 十分有价值。本文以物理演示教学中的研究性小课题为主导，探讨物理演示实验中的研究性教学法的实践。
[关键词]研究性教学静电演示实验静电印刷
一、引言
随着物理教学方法的进一步改进，在评价本科物理教学质量时，一个重要的指标就是实验课程中的研究性思想的培养。但是，目前以教师传授为主要特征的传统教学方法，其授课方式，实验指导模式，均严重束缚了学生的探索精神与实践能力的培养。因此，作为理论教学的实验辅助，我们在大学物理演示实验教学中，侧重于开发学生的独立思考能力，注重培养学生的创新能力与创新意识，使学生认识到，知识来源于实践探索，实践经验的深入归纳形成了科学理论，而科学理论的创造性的应用，是工业技术的深厚基础[1-3]。
物理演示实验是理工科学生大学物理课程的一部分，属必修内容，其对于学生开拓思路，弄清实践与理论及工业应用的紧密联系，有着十分重要的意义。
二、演示实验研究性小课题
演示实验研究性小课题是大学物理演示实验教学中，为培养学生的独立提问、独立思考能力与研究问题的能力，培养学生创新意识而开展的教堂实践活动。这项教学活动中，老师从基本的实验事实出发，通过层层设问，使学生在回答问题的过程中，弄懂实验基本原理。学生可以结合个人兴趣，通过对确定的小课题展开进一步的自主研究，根据研究过程和结果写出小论文。
（一）实践课题的设计规则
在设计研究性小课题时，应遵循如下规则：
（１）演示实验的研究课题设计,必须切合当前学生所学的课程内容，课堂上教师再给予一定的指导与启发，学生通过课后查阅资料、自主研究，能够自行完成，这种师生互动的教学模式,能够既结合课本知识，又激发学生的探索与求知欲望。
（２）预先将演示实验的研究小课题下发给学生,让学生有先期准备,包括查询资料,做好必要的知识准备。事先的充分准备是学生完成研究性课题的必要条件。教师可以充分利用网络资源，或在教学过程中，将相关资料提供给学生，学生在此基础上进一步收集材料，通过学生之间的讨论与思考，结合自己的兴趣形成合作研究小组，互相交流和研究手中的资料。
（３）促进学生之间的互动与合作，由研究小组的同学各自提出课题完成方案，通过实验学习过程中的进一步沟通和思考,应用知识的课后调研，通过共同努力，独创性地完成研究项目。
（４）学生们对课题的理论知识和实际应用问题进行全面汇总,可以对课题提出新的见解,得出新的推论，在此基础上形成课题总结报告。
（二）示例:“静电演示实验与静电印刷知识探索”的课题讨论
(1)静电现象观察
静电演示实验装置如图1所示。本实验考察学生运用所学知识分析实际问题，并将其应用于工业实践的能力。
图２与图３分别为本实验装置所带的静电乒乓球实验与静电绒线极化演示实验的原理图。如图２，腰部绕以铝环的乒乓球处在高压静电场中，乒乓球将不断地来回摆动，撞击电极并发出响声。学生对此现象往往很迷茫，经过反复思考和教师启发后学生才能理解，当乒乓球腰部铝环与电容板一极相联时，将带上同种电荷,受到本电极的排斥，至另一极时，又带上异种电荷。从而往返运动不息。
图3则显示，静电场中的绝缘丝线会在静电场中伸张排列起来。这是强电场中原子极化效应的结果。绝缘丝线中原子的外层电子受到正极的吸引，原子核受到负极的吸引，产生原子极化与电荷偏移，电荷偏移后的丝线等价于电偶极棒，会在外电场力的作用下排列起来。
弄懂以上实验现象，对于理解静电印刷原理十分有益。
（2）静电印刷的物理知识背景
静电印刷技术已成为重要的工业技术，弄懂静电印刷的物理背景，有助于拓宽学生的视野。以下是教师为进一步说明静电实验的拓展应用而提供的静电印刷技术资料。
静电印刷是在光导体薄片的表面上完成的。光导体就是在光的照射下它具有导电件能；而在不受光照射时它又是良好的绝缘体。一般静电印刷机中，该光导体薄片由一张大的接地的金属片衬底(一般为铝片)支撑(见图4)。
静电印刷过程主要分为以下四步：
第一步：充电过程, 如图4所示。
通常在图中的细导线上加以高电压，这时导线周围的电场强度很大，足以使得细导线周围的空气分子电离为自由电子和正离子。当细导线扫过光导体的表面时，导线周围的空气正离子附着到光导体的上表面，使表面充电。
第二步：曝光过程。光照射需要复印的原稿文件时，从原稿反射的光(具有原稿文件图像)照射到光导体上表面，使光导体曝光。这时光导体表面受光部分转化为导体层，表面充电电荷与衬底中和。
第三步：显像过程。让绝缘的颜料颗粒和光导体表面接触。这些颜料颗粒被正电荷吸附在光导体表面，形成清晰可见的、与原稿一致的图像。
第四步：转印过程。将带正电的白纸放在光导体表面的上方，光导体表面的颜料颗粒便附着到白纸上，白纸上出现了与复印原稿相同的图像。
学生在完成了静电演示实验现象观察与背景知识的调研后，还要写出静电现象在其它工业领域的应用成果报告。教师也为学生推荐一定的参考文献,以充实学生在相关方面的知识[4]。学生的研究成果最后以小论文的形式结题。这为他们今后的专业课学习与毕业论文的撰写打下了坚实的基础。
三、结束语
除上面所述的研究小课题外，教师还准备了一系列的研究问题，既让学生在课堂上亲手实验，获得第一手的感性认识，又能够在课后进一步探索以拓宽自己的知识水平。
[参考文献]
[1]姚伟.高等院校创新教育存在的问题及对策[J].工科物理,2001,(5):74-75.
[2]程正川,王九云,熊小勇.在大学物理教学中进行研究性学习的探索——关于专业网站的学习[J].咸宁学院学报,2006,13(3):10-13.
[3]曹跃祖.工程技术与创新[J].工科物理1999,9(1):33-35.
[4]王贵权.印刷过程中静电现象的理解与静电印刷的基础知识[J].广东印刷, 2007.1:35-36.
（作者单位：北京印刷学院 基础部物理教研室）
[关键词]研究性教学静电演示实验静电印刷
一、引言
随着物理教学方法的进一步改进，在评价本科物理教学质量时，一个重要的指标就是实验课程中的研究性思想的培养。但是，目前以教师传授为主要特征的传统教学方法，其授课方式，实验指导模式，均严重束缚了学生的探索精神与实践能力的培养。因此，作为理论教学的实验辅助，我们在大学物理演示实验教学中，侧重于开发学生的独立思考能力，注重培养学生的创新能力与创新意识，使学生认识到，知识来源于实践探索，实践经验的深入归纳形成了科学理论，而科学理论的创造性的应用，是工业技术的深厚基础[1-3]。
物理演示实验是理工科学生大学物理课程的一部分，属必修内容，其对于学生开拓思路，弄清实践与理论及工业应用的紧密联系，有着十分重要的意义。
二、演示实验研究性小课题
演示实验研究性小课题是大学物理演示实验教学中，为培养学生的独立提问、独立思考能力与研究问题的能力，培养学生创新意识而开展的教堂实践活动。这项教学活动中，老师从基本的实验事实出发，通过层层设问，使学生在回答问题的过程中，弄懂实验基本原理。学生可以结合个人兴趣，通过对确定的小课题展开进一步的自主研究，根据研究过程和结果写出小论文。
（一）实践课题的设计规则
在设计研究性小课题时，应遵循如下规则：
（１）演示实验的研究课题设计,必须切合当前学生所学的课程内容，课堂上教师再给予一定的指导与启发，学生通过课后查阅资料、自主研究，能够自行完成，这种师生互动的教学模式,能够既结合课本知识，又激发学生的探索与求知欲望。
（２）预先将演示实验的研究小课题下发给学生,让学生有先期准备,包括查询资料,做好必要的知识准备。事先的充分准备是学生完成研究性课题的必要条件。教师可以充分利用网络资源，或在教学过程中，将相关资料提供给学生，学生在此基础上进一步收集材料，通过学生之间的讨论与思考，结合自己的兴趣形成合作研究小组，互相交流和研究手中的资料。
（３）促进学生之间的互动与合作，由研究小组的同学各自提出课题完成方案，通过实验学习过程中的进一步沟通和思考,应用知识的课后调研，通过共同努力，独创性地完成研究项目。
（４）学生们对课题的理论知识和实际应用问题进行全面汇总,可以对课题提出新的见解,得出新的推论，在此基础上形成课题总结报告。
（二）示例:“静电演示实验与静电印刷知识探索”的课题讨论
(1)静电现象观察
静电演示实验装置如图1所示。本实验考察学生运用所学知识分析实际问题，并将其应用于工业实践的能力。
图２与图３分别为本实验装置所带的静电乒乓球实验与静电绒线极化演示实验的原理图。如图２，腰部绕以铝环的乒乓球处在高压静电场中，乒乓球将不断地来回摆动，撞击电极并发出响声。学生对此现象往往很迷茫，经过反复思考和教师启发后学生才能理解，当乒乓球腰部铝环与电容板一极相联时，将带上同种电荷,受到本电极的排斥，至另一极时，又带上异种电荷。从而往返运动不息。
图3则显示，静电场中的绝缘丝线会在静电场中伸张排列起来。这是强电场中原子极化效应的结果。绝缘丝线中原子的外层电子受到正极的吸引，原子核受到负极的吸引，产生原子极化与电荷偏移，电荷偏移后的丝线等价于电偶极棒，会在外电场力的作用下排列起来。
弄懂以上实验现象，对于理解静电印刷原理十分有益。
（2）静电印刷的物理知识背景
静电印刷技术已成为重要的工业技术，弄懂静电印刷的物理背景，有助于拓宽学生的视野。以下是教师为进一步说明静电实验的拓展应用而提供的静电印刷技术资料。
静电印刷是在光导体薄片的表面上完成的。光导体就是在光的照射下它具有导电件能；而在不受光照射时它又是良好的绝缘体。一般静电印刷机中，该光导体薄片由一张大的接地的金属片衬底(一般为铝片)支撑(见图4)。
静电印刷过程主要分为以下四步：
第一步：充电过程, 如图4所示。
通常在图中的细导线上加以高电压，这时导线周围的电场强度很大，足以使得细导线周围的空气分子电离为自由电子和正离子。当细导线扫过光导体的表面时，导线周围的空气正离子附着到光导体的上表面，使表面充电。
第二步：曝光过程。光照射需要复印的原稿文件时，从原稿反射的光(具有原稿文件图像)照射到光导体上表面，使光导体曝光。这时光导体表面受光部分转化为导体层，表面充电电荷与衬底中和。
第三步：显像过程。让绝缘的颜料颗粒和光导体表面接触。这些颜料颗粒被正电荷吸附在光导体表面，形成清晰可见的、与原稿一致的图像。
第四步：转印过程。将带正电的白纸放在光导体表面的上方，光导体表面的颜料颗粒便附着到白纸上，白纸上出现了与复印原稿相同的图像。
学生在完成了静电演示实验现象观察与背景知识的调研后，还要写出静电现象在其它工业领域的应用成果报告。教师也为学生推荐一定的参考文献,以充实学生在相关方面的知识[4]。学生的研究成果最后以小论文的形式结题。这为他们今后的专业课学习与毕业论文的撰写打下了坚实的基础。
三、结束语
除上面所述的研究小课题外，教师还准备了一系列的研究问题，既让学生在课堂上亲手实验，获得第一手的感性认识，又能够在课后进一步探索以拓宽自己的知识水平。
[参考文献]
[1]姚伟.高等院校创新教育存在的问题及对策[J].工科物理,2001,(5):74-75.
[2]程正川,王九云,熊小勇.在大学物理教学中进行研究性学习的探索——关于专业网站的学习[J].咸宁学院学报,2006,13(3):10-13.
[3]曹跃祖.工程技术与创新[J].工科物理1999,9(1):33-35.
[4]王贵权.印刷过程中静电现象的理解与静电印刷的基础知识[J].广东印刷, 2007.1:35-36.
（作者单位：北京印刷学院 基础部物理教研室）