物理教育教学论文范文

当前中学物理教学改革论文

无论在学习或是工作中，大家都经常接触到论文吧，论文是讨论某种问题或研究某种问题的文章。如何写一篇有思想、有文采的论文呢？下面是我收集整理的当前中学物理教学改革论文，希望能够帮助到大家。

随着物理新课程的推进，使得传统的物理教育理念、物理教学方法已不能指导当前中学物理教育的实践，我们必须在传统的物理教育理念、物理教学方法的基础上进行相应的改革与创新（即笔者所说的物理教改），才能使得新一轮的物理课程改革取得理想的教育教学效果。显然，现行的物理教材无疑是向构建新的教材体系和新的教材观迈出了可贵的一步，但是可以明确地说，有了新教材，不等于有了新课程，更不等于说有了新课程教学。从一定意义上说，教学不改，难免会使新课改走上“教新教材”的误区。因此如何使用新教材进行教学便成为推进目前课程改革发展的关键一环。

一、物理教改的核心是物理教育理念的更新，即以考为本向以生为本转变，做到眼中有生

物理学科有其自身的特殊性，物理课改的目的是为了更好地培养学生的创新能力和创新精神，这就要求我们物理教育工作者根据社会发展的长远需要和物理课改的新要求，重新审视已往的物理教育理念，以全面提高学生在基本素质为宗旨，着眼于培养学生的思维能力、创新能力，更重要的是内化学生的创新意识与创新精神。因此更新物理教育理念，我们应做到以下几点：

首先，物理教育应该以培养和发展学生的实践能力、创新精神为基础，并把物理思维能力视为物理学科能力的核心，因此物理课改之后，我们应该把传授知识型的教育模式转变为发展思维型的教育模式。

其次，物理教育教学活动主要是围绕学生对物理现象的认识和物理原理的探索。物理课改之后更侧重于训练学生掌握探究物理的具体方法，尤其是通过对各种物理实验，培养学生的实践能力。

第三，物理课改之后，物理教育更应该注重学生学习物理时的思维活动，尤其是注重激发学习物理的自觉性、独立性，注重发展学生创造性的思维能力，培养学生学习物理的立体性思维。

物理教育理念的更新是物理教改的核心，我们在新一轮物理课程改革的背景下，不更新原有的物理教育理念而大谈物理教改，等于隔靴搔痒，治标不治本。因此，更新原有的物理教育理念，进行物理创新教育是物理教改的第一步，是物理教改的核心环节。

二、物理教改关键是物理教学方法的创新，即以传授知识向探讨问题转变，注重学生物理思维的培养

物理教育理念的更新，反映到具体的物理教学实践中也就是物理教学方法的创新，是物理课程改革之后物理教学实践活动所要解决主要任务，因此，物理课改之后物理教学方法的创新也是及时必要的。 第一、要以探讨物理问题为中心。物理教学的真正意义在于使学生发现问题、探讨问题、研究问题、解决问题，因此，所有的物理教学方法都应该是为了探讨问题而设计的，都要给学生机会去了解物理现象的前因后果，使学生深入探讨。

第二、要以训练学生的物理思维为目标。物理学习应该是激发学生思维的过程。无论从哪一个角度讲，物理本身和物理学科都不是限定在某一种僵化的模式中，人们对物理的正确认识需要发散式、立体式的思维，需要广阔、全面、客观辩证的视野，尤其是对物理上因果关系的思考，是对人的思维水平的检验。因此，任何教学方法都要以激活、调动、启发学生的思维为主，促进学生物理思维的活跃。

第三，要以学生的积极参与为形式。物理教学活动只有让学生投身其中，才能使学生思想活跃，才能使学生通过教学活动切身体会到挫折感与成功感，才能切实提高学生的创造力，才能使学生多与教师、同学交流，建立亲密的合作关系。因此，教学方法的设计与运用重在调动学生积极参与教学活动，彻底改变学生被动学习的情况。

第四，要以教师引导为手段。在物理课程教学中不能颠倒教师的主导地位和学生的主体地位，教师要像导演一样，要对教学进行引导、组织、控制，并随时诊断教学，对教学活动进行调整。物理课改之后，教师更要摆正自己的位置，在教学活动中发挥应有的主导作用。

物理课改之后，在物理教学方法创新问题上，要特别强调研究学生学习物理的方法，注重学生学习与发展，力图使学生通过物理教学，提升学生的创新能力和创新精神。

物理教育改革是一个系统工程，物理课改和物理教改只是其中的两个环节。物理课程改革的初见成效，只能是物理教育改革的第一步，只能说明我们的广大师生有一套科学、具有鲜明时代性的物理教科书，如果物理教改不相应地跟上，必然会造成物理课改与物理教改的脱节。因此，物理课改背后的物理教改不可忘，更不可丢，在新一轮中学课程改革背景下加大、加强物理教改的力度，进行物理创新教学是很有必要的。

一、实验要注意安全第一

不论是在教室里进行演示实验，还是在实验室进行操作实验;不论是课堂内的实验，还是学生自主在校外进行的实验，师生必须首先树立安全第一的意识。师生在设计实验时，首先要考虑实验各个环节的安全性（包括实验用品安全），保证实验者的人身安全。例如在电学部分，有些学生有特别强的好奇心，在没有干电池（组）的情况下，一个人在家里没有家长的帮助，擅自尝试用220V的家庭用电串联或并联用电器，有些用的电器甚至是大功率的，这样很容易造成触电，造成危险。因此，教师要对学生自主实验进行必要的安全教育。

二、演示实验要充分准备、熟练操作

演示实验是物理教学课堂实验不可缺少的环节，也是一种教学手段。演示实验是教师在课堂上进行演示，让学生观察，同时教师要适时引导学生在观察的同时思考并分析实验现象。要使演示实验达到预期的效果并顺利进行，教师必须在演示前进行充分的准备，准备好实验所用的所有仪器和材料。为了避免出现意外，教师还要多备一些易碎易坏的仪器和材料，以免在演示过程中出现意外而手忙脚乱。教师不要以为以前看过别人演示而认为自己会操作，或是在以前做过而疏忽大意，在45分钟内进行演示实验，不仅仅要让学生观察实验过程，而且要引导学生总结实验结果，达到教学内容、教学目的、教学效果的完美结合。教师在课前要反复操作，直至熟练，同时还要考虑到演示过程中可能会出现的各种情况并对学生进行分析解释。

三、注重实验探究的科学过程

物理教材在每一章节都设置有一个探究活动，教师可指导学生在课堂上分组进行探究，也可以在实验室让学生自主探究。《标准》中明确列出了初中物理两年必做的20个实验项目。不论是用天平测量物体的质量，还是探究光的反射规律，都要严格按照实验的科学步骤进行，不可随心所欲。首先师生或合作，或独自提出实验要解决的问题，并让学生大胆地猜想和假设，鼓励学生多角度思维。接下来设计实验，设想实验过程中可能会出现的情况，在理论上准备好后，开始用所需仪器和材料进行实验。在实验过程中，要仔细观察，做好观察记录，做完后要对实验数据进行分析论证，而后师生共同评估实验的可靠性和数据的准确性以及实验过程的科学性，最后师生、生生间交流实验结果，写出实验报告。另外，教师不可“一刀切”，完全按照实验要求的步骤按部就班地进行，而是要让学生大胆尝试不同的实验方法，激励并培养他们的创新意识和精神。

四、鼓励学生自主实验

《标准》中明确指出，学生要有初步的实验操作技能，会用简单的实验仪器，能测量一些基本的物理量，知道简单的数据记录和处理方法，会用简单的图表等描述实验结果，会写简单的实验报告。这是对学生实验的基本要求。教师不要因身处学校，就以没有实验条件为借口，或错误地认为实验不重要而忽略了初中物理的实验教学。有些教师担心学生自主实验存在安全问题而“禁止”学生做实验，有些则认为实验费时费力，还有的认为只要让学生记住实验仪器的名称、作用、用法和实验观察就可以解决考试题中的实验题。殊不知，眼过千遍不如手过一遍，实验更是如此。不让学生自主实验，学生会对学习失去兴趣，扼杀了他们的创新意识和动手能力，不利于新课标下对学生的能力培养。教师要善于引导，适时鼓励，起初让学生在指导下实验，之后让他们自主实验，不但激发了学生学习物理的兴趣，还在很大程度上培养了他们合作、创新的意识和精神，为他们将来的发展提供了条件并奠定了坚实的基础。

总之，实验教学在义务教育阶段具有极其重要的作用，特别是在学校，教师要高度重视。不论在课堂上，还是实验室，在校内还是在家里，师生要以安全为前提。实验前，教师要充分准备，直至熟练操作;实验的过程中师生要严格按照其科学步骤教学，切忌随心所欲。教师要引导学生多观察，多动手实验，激发并培养他们的兴趣，培养科学精神和科学意识，培养团队合作意识，提高他们的实验操作能力，从而提高学校物理的实验教学质量，并为学生以后的学习和全面发展奠定良好的基础。

摘要： “中学物理教学法”是中学物理老师必须掌握的基础教学方法，主要是帮助老师了解中学物理的教学目标和教学任务，掌握中学物理教学的基础理论知识和基本教学技能，从而使中学老师在教学过程中实现更高效的物理教学。但目前中学物理教学法课程中尚且存在一些问题，导致了学生学习物理的兴趣不足、学习效率低下。本论文从学生状态、教学内容和教学方式三方面入手，分析了中学物理教学法课程中现存的问题，并提出了相应的改革措施。

关键词：中学物理教学法；课程改革；思考；实践

中学物理教学法是一门集理论与实践于一身的教学方法，对中学物理教学过程中的理论教学和实验研究都具有重要的指导意义。新课程标准的推行，对中学物理教师提出了更高的要求，在教学过程中不仅仅要引导学生学习掌握物理知识和实验技能，还要顺应新教育理念的要求，培养学生的综合能力，促进学生的全面发展。对中学物理教学法课程进行改革优化，有助于提高中学物理老师的执教能力，使之适应素质教育的要求，从而为社会发展培养高素质人才。

一、中学物理教学法课程改革的现状分析

1、学生缺乏创新意识和实验经验

虽然我国在大力推行新课程改革，但是这并不是一朝一夕就能完成的，当前状态下的学生或多或少还是受到了传统应试教育模式的影响，思维模式和创新意识都受到了一定程度的限制，在物理学习中缺乏探索钻研的习惯和敢于质疑的精神，将书本上的知识和老师提出的观点当作真理，缺乏自己思考的过程，这就导致了在物理学习上的止步不前。而且目前的中学物理教学大都将理论学习作为重点，在物理实验教学上明显不足，学生在学习物理理论时缺乏实验的检验，这加大了学生对物理原理的理解难度，对知识的掌握也不牢固。

2、教学内容陈旧，难以满足当代教育需求

随着我国大力推行教育改革，教育理念在不断的更新，中学物理教学法的课程内容较为陈旧，难以满足新时代的教育需求。例如，新课改标准强调学生为主体、老师为主导，而教学法的内容主要还是关于老师如何教，缺少如何引导学生自主学习的内容，没有将学生的主体地位落实到位；教学内容大多是学科知识方面的，缺乏教学观念和教育理念的指导，导致了中学物理教学法与当前教育理念的脱节；教学内容中针对教学评价这一块，大多还是以学业测验为主，缺少多元化的评价方法和以评价促发展的观念。

3、教学方式单一，教学效果不佳

在中学物理教学法中，虽然有教学案例的展示，但是总体上来说，还是以老师讲、学生听的教学方式为主。在这种教学方式下，学生缺乏独立的思考空间和交流观点的机会，而且这种单一的教学方式，难以激发学生的学习兴趣，学生容易产生厌学的心理，使得物理教学陷入一种“耗时低效”的局面。

二、中学物理教学法课程改革的具体措施

1、变更课程设置，培养学生的创新意识和实践能力

中学物理教学法的课程内容较多且繁琐，而且大部分内容着眼于理论知识部分，缺少了培养实际操作技能的内容，，这种较为陈旧的教学内容难以使中学物理老师满足新课程标准的要求，也就无法提升中学物理课堂的教学效果。

2、更新教学内容，满足素质教育的要求

要提高物理教学效果，就要根据当前教育的重点和需求，更新中学物理教学法的课程内容。首先，最基本的一点就是要增加有关当前的'教学观念和教育思想的内容。老师要紧跟素质教育的推进步伐，不断更新自己的教学观念，才能培养出满足社会发展需要的高素质人才。比如说增加“树立以人为本的思想”，在教学的过程中，要确定学生的主体地位不变，始终牢记以促进学生的发展为首要目的，一切从满足学生的发展需求出发，做一个真正为学生考虑的教师；增加“树立科学教育的观念”，在进行物理教学时，要培养科学教育的观念，而不是学科教育。物理教学的目标不仅仅是传授学生知识，还要使学生学会科学的学习方法、培养学生的科学精神、提高学生的科学素养，比如说在学习“电与磁”一章时，不仅仅是传授学生书本上的相关知识，还要教学生观察生活，从生活中发现电与磁的应用，并引导他们思考这是如何实现的，例如磁悬浮列车的应用。其次，要注重理论与实验的结合。物理的学习不仅仅是对物理原理的学习，还要培养学生的物理实验的操作技能，所以在教学内容中应该加大实验教学的内容占比[2]，例如“汽化与液化”、“串联与并联”相关的实验教学技能。老师首先要熟悉中学物理教材中有关的各种实验操作技能，这样才能更好地指导学生进行物理实验，帮助学生加深对知识的理解和应用。

3、丰富教学方式，提升教学效果

传统的教学方式，抑制了学生的思维发展，不利于培养学生的创新意识和实践能力。而要想提高教学效果，就要对单一的教学方式进行改革，丰富其形式，促进学生的全面发展，因此中学物理教学法课程中就应该设置多样化的教学方式。比如说，增加研讨“科学探究”活动的内容。“科学探究”作为新的物理教学方法，对于提升中学物理教学效果具有重要意义。老师在物理教学中组织学生开展“科学探究”活动，可以给学生提供自由表达观点的机会，鼓励他们主动去思考问题、解决问题。例如在学习“光现象”这一章时，老师可以组织学生讨论生活中的光现象，比如探讨日食、月食是如何形成的。同时，也可以增加多媒体教学的内容。现在信息时代，在教学过程中同样也离不开信息技术的应用，老师在物理教学过程中要善于应用多媒体技术，这样能将复杂的物理原理用通俗易懂的方式展示给学生看，不仅加快了学生对知识的理解，也增加了学生学习物理的兴趣，比如在学习“浮力”一章时，可以通过视频，动态地展现不同状态下物体的浮沉现象和条件。通过改革可以让老师掌握多样化的教学形式，从而能够更好地提升中学教学效果，促进学生各方面能力的发展。

三、总结

新课程的实施对中学物理教师提出了新的挑战，物理老师不仅仅要给学生传授知识，还要深入贯彻新的教育理念，培养学生的创新意识和动手能力，促进学生的全面发展，所以中学物理老师也要不断地学习新的教学观念和教学方法，以满足当前素质教育的要求。本论文针对中学物理教学法课程改革中存在的问题，从课程设置、教学内容、教学方式三方面提出了改革的具体措施，希望对中学物理教学法课程教学效果的提升有所帮助。

作者:杨日军

参考文献:

[1]常文栋.中学物理教学法实验课改革的探讨[J].商情.2013(23):290-290.

[2]冯杰,倪敏.中学物理教学论课程改革的实践研究[J].物理通报.2015(08):12-13.

一、促进实验教学改革的设想

1、顶层设计，出台政策，保证实验教学经费投入

笔者建议上级教育装备部门顶层设计、出台政策，确保实验教学经费投入足额到位；指导地方引进先进的教育装备，明确规定将实验教学作为考核学校的依据，将学生实验考试成绩计入升学成绩，明确规定学校实验教师名称、编制、工作量标准，明确规定实验教师单列评聘职称与定期培训学习和考试；明确规定实验室的使用和实验课的开设，将实验考试纳入升学考核范畴。

2、转变观念，突出管理，加强实验教师队伍建设

一是要加强对定编的专业实验教师定期培训，将实验教师队伍的培训工作提高到“国家创新人才培养工程”的层面上来认识，有计划地让实验教师参观学习，进行长期或短期培训，组织学习实验室建设以及管理方面的好经验。对实验教师之间的内部交流学习加以重视，在教学中发现问题的所在，对实验教学方法进行持续更新，在教学过程中不断发现问题，不断提升自身业务素质。二是要有效建立激励机制。保证工作量评价以及保证相关的职称评聘，对在实验教学中表现突出、有创新精神的人员要及时给予奖励表彰，对于实验室管理教师的工作也要给予合理评价和充分肯定。三是要有效建立督促机制。对实验教学的监督工作要加强，同时加强实验教学以及实验室工作的常规检查评比，全面科学地评价实验教师的工作情况。对于实验教师队伍要优胜劣汰，促进实验教师队伍建设。

3、优化实验教学模式，培养学生的实验操作能力和创新精神

现在多数学校实验教学使用模仿式，也就是简单对知识进行巩固以及学习技能，该学习方式不利于培养学生的独立性和主体性以及创造性。我们必须改革、完善现有的实验教学模式，实现以下方面的转变。一是使学生积极参与到实验中来，发挥学生在教学中的主体作用。让学生参与实验的准备、计划的制定，加深学生对实验过程的了解、实验现象和结果的理解，使学生变“要我做实验”为“我要做实验”，其能力得到充分发展。二是不应只重实验结果，更应看重实验过程。在实验过程中，手、脑的结合可使学生在掌握知识、方法、技能的同时，得到态度、意识、能力的培养，使学生获得综合性、协调性的发展。三是教师应从监管者变为引导者。教师应指导学生实验，解答学生在实验中遇到的困惑，而不是只监督学生是否讲话、是否按规定的步骤操作、是否损坏了东西等。四是用先进技术装备来完善实验教学和拓宽学生视野，培养学生适应信息化时代的要求。

二、结语

总之，随着教学改革的深入发展，只要认真落实物理实验教学改革的措施，通过各级学校领导、教育研究工作者和广大物理教师的共同努力，中学物理实验教学改革一定会大步向前迈进，实验教学的现状将会大为改观，实验教学将会实现新的飞跃。

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，是当今最精密的一门自然科学学科。下文是我为大家整理的关于物理学方面的论文的 范文 ，欢迎大家阅读参考!

试谈物理学专业电动力学课程教学

动力学电磁现象的经典的动力学理论。通常也称为经典电动力学，电动力学是它的简称。它研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。

一、课程教学根本理念

第一，在教学中要尊重先生学习的主体性、教员教学的主导性，片面发扬先生的盲目性、自动性、发明性。第二，“电动力学”课程属于专业根底课程，教学内容布置上除了让先生学习本门课程的根本知识、根本实际、根本思绪，与其他物理学分支也具有个性和特性的关系。针对这一特点，教师在教学中要留意引导先生类似性抽象思想。第三，教学应突出探求式教学办法，改动传统的教学形式，把信息技术与电动力学课程最大限制地整合，运用多种古代 教育 手腕优化教学进程，推行启示式、探求式、讨论式、小制造等授课方式，培育先生的创新思想和创新理念。

二、在本课程教学中该当做到以下几点

1.讲授内容应实际联络实践

“电动力学”作为一门专业学科课程，是师范院校物理专业的根底实际课。教学中要求先生掌握课程的根本知识、根本实际和根本原理，使先生加深对所授知识的了解，更可深入看法电动力学的实践使用价值，到达学致使用的目的，同时提升先生剖析成绩、处理成绩的才能。

2.注重先生学习的主体性和集体性培育

从课程的设计到评价各个环节，在留意发扬教员在教学中主导作用的同134教改课改2016年3月时，应特别留意表现先生的学习主体位置，以充沛发扬先生的积极性和发掘学习潜能。要求先生能初步剖析消费、生活中的电动力学成绩，以提升先生的剖析成绩和处理成绩的才能。在电动力学实际的学习中运用数学工具处置成绩，使先生看法数学和物理的亲密关系，培育先生运用数学工具处理物理成绩的才能。培育先生自学才能，重要的不是教内容，而是教给先生学习办法。要充沛留意先生的兴味、专长和根底等方面的集体差别，因材施教，依据这种差别性来确定学习目的和评价办法，并提出相应的教学建议。课程规范在课程设计、教学方案、方案制定、内容选取和教学评价等环节上，为教学、学习提供了选择余地和开展的空间。

3.运用多种古代教育手腕优化教学环节

充沛应用古代化教学手腕，发扬信息化教学的劣势，加强先生的学习兴味，进一步强化需求掌握的知识点，拓宽知识面，加强先生的理论操作技艺，培育迷信的思想方式，这样先生能更好地掌握“电动力学”课程知识所触及的相关迷信办法，无效提升其发现成绩、剖析成绩、处理成绩的才能。

4.具有良好的实验条件，充沛保证明验和理论训练质量

鼓舞先生展开科研理论训练，参与各类科技竞赛。实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想，充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台，促进电动力学课程的教学。

三、课程学习战略探求

第一，针对“电动力学”是实际根底课的特点，先生必需坚持 课前预习 ，预习进程中无意识地提出成绩。课堂教学次要采用探求式课堂教学法，即每节课突出一个主题，讲清论透相关原理知识，每个主题经过师生多种方式的互动，教员及时理解、处理先生的疑问成绩，以加强先生的学习兴味。第二，将传统板书、电子课件、网络和视频多种教学手腕相结合。如课内讲授与课外讨论和制造相结合、根底实际教学与学科前沿讲座结合、根本实际与科研理论训练相结合。第三，鼓舞先生参与科研理论训练和各类科技竞赛。培育多样化使用型人才，以培育使用型、复合型、技艺型人才，加强 毕业 生失业才能，完本钱课的预期目的。第四，电动力学也是一门理论性很强的课程，其研讨对象是区别于实物的物质形状，具有笼统的特征。为防止课程教学的数学化，我们将充沛使用当代信息技术的劣势，比方说以视频教学材料加强先生的理性看法和入手才能。再次，实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质，充沛发扬先生的物理思想和物理探求才能。

四、课程教学办法探求

本课程教学中应留意电动力学实际与理论的结合，尊重先生学习的主体性，适当布置指点性自习，培育先生的自学才能。增强对先生课前、课后的答疑辅导，注重先生才能的培育，使先生经过对电动力学中根本实际的了解，看法和掌握电动力学原理的研讨规律，开辟思绪，初步培育先生的科研思想。

1.“双边反应式”教学法

这种教学法由“自学”和“反应”两局部构成，其着眼点是先生在教员指点下的自学和教员由反应来的信息而停止的有重点的解说，使先生的才能在重复训练中失掉锤炼。“自学”和“反应”表现了先生和教员的互相联络、互相配合、互相作用的训练进程。

2.以成绩为中心，展开课堂讨论

式教学法建议课堂教学中遵照迷信性、主体性、开展性准绳，采用以先生为主体的小组讨论式的办法，从提出成绩动手，激起先生学习的兴味，让先生有针对性地去探究并运用实际知识处理实践成绩;也可以针对教研室科研任务中遇到的成绩设计讨论或考虑题，以启示先生剖析、讨论有关电动力学成绩，学习并稳固电动力学知识，开辟思绪，培育科研思想。

3.倡导学导式的教学方式

在教员指点下，先生停止自学、自练，教员把先生在教学进程中的认知活动视为教学活动的主体，让先生自动地去获取知识，开展各自才能，从而到达在充沛发扬先生自动性的根底上，渗入教员的正确引导，使教学单方各尽其能，各得其所。

4.多展开课外理论活动

课外理论训练中，要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质。鼓舞和指点有才能的先生进入科研理论训练，参与各类科技竞赛。将先生撰写的课程小论文融入教学全进程,从中选出有质量的项目进入科研理论训练。充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台，促进电动力学课程的教学，培育使用型、复合型、技艺型人才，加强毕业生失业才能。“电动力学”作为一门探求性课程，在课堂教学中，要突出先生的参与性，使他们自动获取而不是主动承受迷信结论，互动思想使先生觉得电动力学发人沉思，不难入门。“电动力学”与其他物理学分支具有“个性”和“特性”的关系。为了激起先生学习兴味，可以常常采用课堂讨论方式，由先生发问，在教员引导下大家讨论， 总结 得出正确结论。由于剖析“电动力学”需求运用笼统思想，所以课堂教学应充沛运用多媒体，尽量运用图像和颜色搭配，使先生树立正确的物理图像。留意“信息技术”与“电动力学”课程的无效整合，这关于全体优化教学进程，进步先生的专业知识学习效果、进步先生的信息技术才能、培育先生的协作认识和创新肉体均具有严重的理想意义。同时，可将教学实际使用到创新理论才能训练中，使用到物理、电子等各类竞赛中。

参考文献：

[1]冯云光.物理专业电动力学教学变革的探究[J].才智，2014，(19).

[2]郑伟，吕嫣.电动力学网络教学平台建立的研讨[J].沈阳师范大学学报(自然迷信版)，2013，31(4)：531-534.

[3]刘佳.《电磁学》与《电动力学》课程体系创新研讨[J].科技信息，2013，(11)：44.

[4]熊万杰，陆建隆.对“电动力学”课程变革的探究[J].初等文科教育，2003，(6)：72-75.

[5]付长宝，徐国慧，王希英.基于电动力学教学变革的学习办法讨论[J].通化师范学院学报，2009，30

试谈电力信息物理融合系统

【摘 要】嵌入式系统、计算机技术、网络通信技术的快速发展使构建未来智能电网成为了可能，基于信息物理系统(CPS)技术构建电力信息物理融合系统(CPPS)为实现未来智能电网提供了新的思路。本文对CPPS平台进行了初步研究分析，介绍了应用于CPPS中的同步PMU技术、开放式通信网络、分布式控制。

【关键词】CPPS;同步PMU;开放式通信;分布式控制

引言

受能源危机、环保压力的推动，以及用户对电能质量(QoS)要求的不断提高，当代电力系统不再符合社会的发展需求，智能电网(Smart Grid)成为未来电力系统的发展方向。智能电网的发展原因主要有以下几个方面：

1)分布式电源(Distributed Generation，DG)大量接入电网导致的系统稳定性问题。由于DG的大量接入使电网变成一个故障电流和运行功率双向流动的有源网络，增加了系统的复杂度和脆弱度，因此亟需发展智能电网以解决DG大量接入电网导致的系统稳定性问题。

2)电力用户对电能质量(QoS)要求的不断提高。现代社会短时间的停电也会给高科技产业带来巨额的经济损失，近年来发生的大停电事故更是给社会带来了难以估量的经济损失。因此，亟需建立坚强自愈的智能电网以提供优质的电力服务。

论文主体结构如下：第1部分介绍了近年来信息物理系统(Cyber Physical System ，CPS)技术的发展以及CPS与智能电网的相互关系;第2部分介绍了电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System，CPPS)的硬件平台模型;第3部分介绍了同步相量测量装置(Phasor Measurement Units，PMU)技术;第4部分对CPPS中的开放式通信网络进行了初步分析;第5部分对CPPS的分布式控制技术进行了简单介绍;最后第6部分做出全文总结。

1 CPS与智能电网的相互关系

CPS技术的发展得益于近年来嵌入式系统技术、计算机技术以及网络通信技术等的高速发展，其最终目标是实现对物理世界随时随地的控制。CPS通过嵌入数量巨大、种类繁多的无线传感器而实现对物理世界的环境感知，通过高性能、开放式的通信网络实现系统内部安全、及时、可靠地通信，通过高精度、可靠的数据处理系统实现自主协调、远程精确控制的目标[1]。

CPS技术已经在仓储物流、自主导航汽车、无人飞机、智能交通管理、智能楼宇以及智能电网等领域得以初步研究应用[2]。

将CPS技术引入到智能电网中，可以得到电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System，CPPS)的概念。为了分析CPPS与智能电网的相互关系，首先简单回顾一下智能电网的概念。目前关于智能电网的概念较多，并且未达成一致结论。IBM中国公司高级电力专家Martin Hauske认为智能电网有3个层面的含义：首先利用传感器对发电、输电、配电、供电等环节的关键设备的运行状况进行实时监控;然后把获得的数据通过网络系统进行传输、收集、整合;最后通过对实时数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统运行进行优化管理的目的[3-4]。

从上文关于CPS和智能电网的介绍中可以看出，CPS与智能电网在概念上有相通之处，它们均强调利用前沿通信技术和高端控制技术增强对系统的环境感知和控制能力。因此，在CPS基础上建立的CPPS为促进电力一次系统与电力信息系统的深度融合，最终实现构建完整的智能电网提供了新的思路和实现途径。

2 CPPS的硬件平台架构

基于分布式能源广泛接入电网所引起的系统稳定性问题以及建立坚强自愈智能电网的总体目标，建立安全、稳定、可靠的智能电网成为未来电力系统研究的重要方向，同时也是CPPS研究的主要内容。

传统的电力系统监测手段主要有基于电力系统稳态监测的SCADA/EMS系统和侧重于电磁暂态过程监测的各种故障录波仪，保护控制方式主要有基于SCADA主站的集中控制方式和基于保护控制装置安装处的就地控制方式[5]。就地控制方式易于实现，并且响应速度快，但是由于利用的信息有限，控制性能不够完善，不能预测和解决系统未知故障，对于电力系统多重反应故障更不能准确动作。集中控制方式利用系统全局信息，能够优化系统控制性能，但是计算数据庞大、通信环节多，系统响应速度慢，并且现有SCADA系统主要对电力系统进行稳态分析，不能对电力系统的动态运行进行有效地控制。

针对目前电力系统监测、控制手段的不足，要建立坚强自愈的未来智能电网，必须建立相应的广域保护的实时动态监控系统，CPPS的硬件平台就是在此基础上建立起来的。

CPPS的硬件平台6层体系架构如图1所示，主要包括：物理层(电力一次设备)、传感驱动层(同步PMU)、分布式控制层(智能终端单元STU、智能电子装置IED等)、过程控制层(控制子站PLC)、高级优化控制层(SCADA主站控制中心)和信息层(开放式通信网络)。

其中，底层的物理层是指电力系统的一次设备，如发电厂、输配电网等。传感驱动层主要用于对电力系统的动态运行参数进行实时监控，测量参数包括电流、电压、相角等，在CPPS中广泛使用的测量装置是同步PMU。分布式控制层主要包括各STU/IED，为广域保护的分布式就地控制提供反馈控制回路。过程控制层主要指枢纽发电厂和变电站的控制子站，是CPPS的重要组成部分，通过收集多个测量节点的数据信息，建立系统层面的控制回路，并做出相应的控制决策。高级优化控制层是指调度中心控制主站，主要为电力系统的动态运行提供人工辅助优化控制。顶层的信息层即智能电网的开放式通信网络，注意信息层并不是单独的一层，而是重叠搭接CPPS的各个分层，为CPPS内部各组件提供安全、及时、可靠的通信。

上文给出了CPPS的硬件平台模型，但要在电力系统中具体实现CPPS，涉及诸多方面的技术难题，下面对CPPS中的同步PMU、开放式通信网络以及分布式控制等分别加以简单介绍。

3 同步PMU测量技术

同步PMU是构建CPPS的基础，它为CPPS中广域保护的动态监测提供了丰富的测量数据。同步PMU装置主要对电力系统内部的同步相量进行测量和输出，装设点包括大型发电厂、联络线落点、重要负荷连接点以及HVDC、SVC等控制系统，测量数据包括线路的三相电压、三相电流、开关量以及发电机端的三相电压、三相电流、开关量、励磁电流、励磁电压、励磁信号、气门开度信号、AGC、AVC、PSS等控制信号[6]。利用测得的数据可以进行系统的稳定裕度分析，为电力系统的动态控制提供依据。

同步PMU的硬件结构框图如图2所示。

其中，GPS接收模块将精度在±1微秒之内的秒脉冲对时脉冲与标准时间信号送入A/D转换器和CPU单元，作为数据采集和向量计算的标准时间源。由电压、电流互感器测得的三相电流、电压经过滤波整形和A/D转换后，送到CPU单元进行离散傅里叶计算，求出同步相量后再进行输出。注意，发电机PMU除了测量机端电压、电流和励磁电压、电流以外，还需接入键相脉冲信号用以测量发电机功角[7]。

4 CPPS的开放式通信网络

建立CPPS的开放式通信网络，应该在保证安全、及时、可靠的通信的基础上，使系统具有高度的开放性，支持自动化设备与应用软件的即插即用，支持分布式控制与集中控制的结合。对于建立的开放式通信网络，需要进行通信实时性分析、网络安全性和可靠性分析。

IEC 61850标准的应用

IEC 61850标准作为新一代的网络通信标准而运用于智能变电站中，支持设备的即插即用和互操作，使智能变电站具有高度的开放性。IEC 61850标准是智能变电站的网络通信标准，同时正在进一步发展成为智能电网的通信标准[8]，因此，使用IEC 61850作为CPPS通信网路的通信标准是最佳选择。

IEC 61850的核心技术[9]包括面向对象建模技术、XML(可扩展标记语言)技术、软件复用技术、嵌入式 操作系统 技术以及高速以太网技术等。

通信网络配置与分析

对于CPPS开放式通信网络的网络配置，可参考智能变电站的三层二网式网络结构配置，构建CPPS的3层式通信网络，如图3所示。

其中，底层为位于发电厂、变电站和重要负荷处的大量PMU、STU/IED，分别负责采集实时信息和执行保护控制功能。中间层为控制子站(过程控制单元PLC)，每个控制子站与多个PMU、STU/IED相连，以完成该分区系统层面的保护控制，并根据需要将数据上传到SCADA主站控制中心。SCADA主站控制中心接收各控制子站的上传数据，处理以后将控制信息下发到各控制子站，以实现CPPS的广域保护控制功能。注意，各层设备均嵌入GPS实现精确对时，保证全系统的同步数据采样。

5 CPPS的分布式控制机理

要建立坚强自愈的智能电网，必须利用新型控制机理建立可靠的电力控制系统。根据电力故障扩大的路径和范围以及故障的时间演变过程，文献[10-11]中提出建立时空协调的大停电防御框架，建立了电力系统的3道防线，为实现智能电网的广域动态保护控制奠定了良好的基础。

电力系统的分布式控制(Distributed Control，DC)是相对于传统的SCADA主站集中控制方式而言的，指的是多机系统，即用多台计算机(指嵌入式系统，包括PLC控制子站和STU/IED等)分别控制不同的设备和对象(如发电机、负荷、保护装置等)，各自构成独立的子系统，各子系统之间通过通信网络互联，通过对任务的相互协调和分配而完成系统的整体控制目标[12]。分布式控制的核心特征就是“分散控制，集中管理”。在电力系统的3道防线的基础上，结合分布式控制技术，建立CPPS的3层控制架构，如图4所示。

其中，分布式控制层主要是在故障发生的起始阶段(缓慢开断阶段)采取的控制 措施 ，其控制目标应该是保证系统在不严重故障下的稳定性，防止故障的蔓延。过程控制层是在系统已经发生严重故障时(级联崩溃开始阶段)所采取的广域紧急控制措施，需要付出较大的代价。通常针对可能会使系统失稳的特定故障，往往需要投切非故障设备以保证系统的稳定性。广域的紧急控制措施应该在故障被识别出的第一时间立即实施，控制措施实施越晚，控制效果越差。优化控制层是在前两层控制均拒动或欠控制而没有取得控制效果，同时在检测到各种不稳定现象后所采取的控制措施，通常需要进行多轮次的切负荷和振荡解列。在电力恢复阶段，要有自适应的黑启动和自痊愈的控制方案。

6 结语

将CPS 方法 引入到电力系统中，建立CPPS的模型平台，为建立坚强自愈的智能电网提供新的思路。文中对CPPS中的同步PMU测量技术、开放式通信 网络技术 、分布式控制技术分别进行了简单介绍。

【论文关键词】大学物理；现状分析；教学改革 【论文摘要】文章根据农科类大学物理教学的现状和教学改革的发展，从教学的几个环节，提出了大学物理教学内容及教学方法改革的几点想法，提出建议，以促进农科类大学物理在教学内容、教学目的、教学效果等方面得到更好的发展，实现农科类院校大学物理教学改革的目的。 大学物理是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象是非常广泛的，它的基本理论渗透到自然科学的很多领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学和工程技术的基础。它包含经典物理、近代物理和物理学在科学技术方面的应用等基本内容，这些内容都是各专业进一步学习的基础和今后从事各种工作所需要的必备知识。因此，它是各个专业学生必修的一门重要基础课[1]。 在农科类各专业开设大学物理课的作用，一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础，另一方面是使学生学会初步的科学的思维和研究问题的方法。这对开阔学生的思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人才的素质都将起到非常重要的作用。同时，也为学生今后在工作中进一步学习新的知识、新的理论、新的技术等产生深远的影响。 一、大学物理教学现状分析 21世纪是科学技术飞速发展的时代，对人才的要求将更高、更全面，这对我们的大学物理教学也提出了更高的要求，必须跟上时代的步伐。但是，目前以农科类大学物理教学为例存在以下问题： （1）大学物理教材的内容中，以经典物理为主，分为力学、热学、光学、电磁学和近代物理，内容各自独立，彼此之间缺乏联系，没有形成统一的物理系统。教学内容大部分标题与中学类似，学生看到目录后学习热情和兴趣锐减。 （2）经典物理和近代物理的比例极不平衡，经典物理部分占物理教学内容的80％以上，而且基本上都是20世纪以前的成果，没有站在近代物理学发展的高度，用现代的观点审视、选择和组织传统的教学内容。同时近代物理的内容非常少，特别是没有反映20世纪后半个世纪以来物理学飞速发展的现代物理思想，使学生对近代物理知识知之甚少，与现代物理严重脱节，因此大学物理教学改革势在必行。 （3）教学手段落后，虽说现在有些老师已经用上了多媒体教学，但是总体对现代化教学手段的充分利用还远远不够，未能充分体现现代化教学手段的优越性，对教学手段的改进也期待着进一步探索。 二、对大学物理教学内容改革的几点想法 （1）从大学物理非物理专业的人才培养的总体要求出发，对农科类各专业采取不同侧重点的教学，现在所用的教材，或是适合我们的短学时，又无配套的教学参考书，或是对农科类相关教学内容不足，我们可以根据不同专业制定不同的教学大纲，注重各部分知识的联系，以近代物理学的发展为主导，完整而系统的讲述物理学的基本内容。同时，教研室可以准备组织力量编写一本少学时且适合农科类各专业学习用的大学物理教学参考书，主要用于帮助学生理解基本概念、基本定理，帮助学生学会分析问题和解决问题，帮助学生提高把物理学的知识应用到实际中的能力。 （2）添加近代物理内容，介绍当今物理学前沿的发展，如量子理论、相对论的时空观等，启发学生兴趣，扩大学生的科学视野，开阔学生的思路。把近代科学技术成就和前沿课题的内容融入教材中，补充一些物理学与相关专业的交叉或补充的前沿的新发展内容，使学生在学习基本理论的同时了解现代科技发展的新信息、新动向。 （3）对经典物理部分进行处理，精选与现代科技、现代物理知识紧密联系的内容，删去陈旧部分，避免和中学物理的内容重复，将经典物理延伸至近代物理，增添新意。 （4）将相关学科的基础知识纳入教材。如今科学技术越来越向交叉学科发展。因此，针对农科类各专业，在教材内容的选择上，增加农业应用方面的内容，紧密联系学生专业进行因材施教。 三、关于大学物理教学方法和教学手段改革的想法 （1）注重应用，弱化计算。传统的物理教学方法是以物理理论和计算公式为主，要求学生会解题，而对物理概念的理解和应用则一掠而过。其实，学生对用数学方法解决物理问题不适应，导致对解题产生畏惧心理。因此在教学中不应以做题为目的，使学生陷入题海之中，而是要着重应用方面的教学，适当进行习题练习，重点培养学生应用物理知识分析问题的能力，培养学生的创新能力。 （2）灵活运用多媒体教学。多媒体教学已经成为现代教育中的重要组成部分，适当的多媒体教学可以提高学生的学习效率，有利于发挥学生的主观能动性，发展学生的个性，实现“以学生为本”的教育理念。在多媒体电子课件中，加入动画、演示实验、图示说明和物理学的一些基本模型等，以弥补传统教学的不足，增加课堂教学的形象性，对学生动态认识和掌握物理概念有着重要的作用[2]。 （3）在考试方面，可改变现在的考试模式，采用多种考试方法结合。一方面闭卷笔试，采用试题库考试，另一方面，采取书写小论文、新想法等方式，加强学生学习的自觉性，减轻学生的压力，同时也提高了学生的发现问题和探究问题的能力。 （4）重视学生动手能力的培养。物理学是建立在实验基础上的，所以大学物理包括理论和实验两部分，学生通过大学物理实验，增强了动手能力、分析问题解决问题的能力，培养了良好的实验素质。根据物理实验室开放实验的实践经验，实验室向学生开放，给学生提供观察和实际操作的机会，学生可以根据自己的实际情况选择观看和操作实验，从中体会物理学知识的奥秘。 四、展望 本文从大学物理的教学现状、教学内容、教学方法改革等方面对大学物理教学改革的发展进行了探讨，提出了大学物理教学改革的几点建议。由于物理学在不断发展，教学思想也在不断发展，大学物理教学改革更是发展的。所以，大学物理任课教师必须既懂得物理理论又会动手作实验，同时还要熟悉与农科各专业相关的前沿知识。这就需要教师要教学与科研并重，在熟悉教学的基础对前沿科技进行研究，具有较高的教研能力，让学生在学好大学物理的同时，对现代科技有一定的了解。教师应该在现有教学基础上，不断探索，在传授知识的同时启发学生发现问题、解决问题的能力和创新思维能力，成为高素质的全面型人才