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植物生理学是研究植物本身生命活动的一种科学,它所研究的内容范围很广,但是研究方向可大致分为三部分:一是植物的生长发育与形态的构建。二是植物间的信息传递及对信号的转导。三是植物自身存在的物质与能量之间的转换。这门课程是高等院校中农学系学生的一门必修课程,同时该课程也是一门极具应用性和具体实践性的课程。在该课程中,会了解很多人类遇到的难题。因此,这门课程对社会科学的发展及世界生产实践的发展有很大的影响。笔者在教授学生这门课程时,由于课程大纲及学校的安排,该门课程的授课时间越来越短,在现有的课时中,如果还使用传统的教学方式,完全无法完成课程的任务量。这门课程是以阐述生命的基本特征为主,课中内容知识点繁杂,要求学生具有较强的理论,存在很多难懂的专业术语,因此,该课程较为枯燥,由于该课程缺乏趣味性,使得学生的学习兴趣十分低。教师应放弃传统的教学方式,革新当前植物生理学的教学模式,采用最新的互动式教学,以师生互动为主,增强学生的求知欲,提高植物生理学的教学质量,提升该课程的教学效果。
2互动式教学模型具体含义及意义
互动式教学模式是以营造多边互动为基础的教学模型,在实际的教学过程中,要求师生之间、生生之间进行平等的交流,以各自不同的观点,通过不断的思维碰撞和探讨,分析出真正的科学内涵。在此其中,可以激发教学双方的探索性和积极性,从而活跃学生思维,提高教学质量。这种教学方法从本质上克服了传统教学的不足,它在本质上改变了课堂上教师“一言堂”的局面,但也没有形成学生自主学习的“放羊”式的教学方式。该教学方式不仅要求教师按照教学大纲,对学生进行系统的知识讲解,也要求教师按照学生具体的提问与感兴趣的话题进行深入讲解,实现有重点的因材施教。互动式教学模式的本质是通过提问的方式激发学生的学习兴趣,活跃学生的思维,进而形成师生间和生生间的互动。以设计的问题为主线,通过双方的交流,思想的碰撞,做到互相启发和互相激励,最终形成一个新的认识,培养出学生自己的知识架构。比如:在课堂上讲解植物光合作用这章时,为了使学生能够更为深入了解光合作用中三个阶段的联系,可以用2/3的时间进行知识讲解,然后利用1/3的时间进行讨论与问答。这样不仅将大纲知识进行了讲解,确保进度不耽误,又关注了学生关心的问题,对这些问题进行有重点的分析讲解,使学生能够深入了解每章重点,构建自身的知识架构。互动式教学可以充分发挥学生的主观能动性,激发学生的学习欲望,不仅使他们真正成为课堂的主人,也能高效完成教学任务。
3植物生理学教学正确使用互动式教学模型
正确使用互动式教学不是让学生彻底的自主学习,形成“放羊”的现象,也不是传统的“一言堂”,而是通过师生双方平等的交流,得到最大的收益。随着我国现代化教育的不断发展,多媒体已经普及到教学中,多媒体教学手段的使用极大提高了学生学习的积极性,教师在讲解知识时,可以将文字、图像、视频等进行有机结合,以形象、生动的效果吸引学生的注意力,将抽象的知识点变得形象,将枯燥的公式变得有趣,在播放多媒体时,适当融入些问题,吸引学生的眼球,让学生的思维紧跟教师的步伐,以获得最佳的教学效果。比如:在讲解光合磷酸中ATP形成的机理时,传统的板书和图片进行结合,往往让学生感觉苦涩难懂,通过多媒体教学,可以让学生直观了解其中的原理,使原本难懂的知识变得简单易懂,之后再结合双方的讨论,对其中存在的疑虑进行分析,从而使学生深入了解,记忆更加深刻。在使用多媒体教学时,教师应精心设计课件,将有用的资源进行分类整理,然后根据自身的教学理念,设计出适合自身和学生的教学方法,从而增加课堂的趣味性,提高学生的积极性,提高教学质量。
4对互动式教学的评价
互动式教学是一种双向的活动,它更体现学生的主体作用。在教学过程中,教师可以根据课程章节的重难点对学生进行提问,然后根据这些重难点,学生再进行分析,然后提出自己不同的见解,教师可以对这些见解进行分析,对其中存在的问题进行渐进式引导,从而使学生了解正确的观点和知识。这种教学方式是通过师生间平等的“对话”来完成的,这种教学方式不仅可以传授学生知识,发挥学生潜在能力,在交流中,思想碰撞中,也会让教师完善自己的知识建构,使双方受益,发挥课堂最大的价值。
5结语
互动式教学模式是一种师生间、生生间平等的“对话”模式,它从本质上彻底摒弃了传统教学模式的弊端,改变了教师“一言堂”的局面,使课堂上由“以教师为中心”变为“以学生为中心”。这种教学模式在植物生理学教学中的使用,不仅活跃了课堂,还提高了学生的积极性,活跃了学生的思维,使学生能够更好的构建自己的知识体系,发挥自身的潜能。对教师而言,这种教学方法降低了教师的压力,还能及时了解学生的困惑。在交流与思想的碰撞中,教师也可以发现自己的知识盲点,完善自身知识结构,共同提高。
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考试(中考、高考)能提高社会、学生对生物学科的重视,但实质上那只是对其“分数”的重视。有了考 试,未必一定能让社会、学生体会到生物学科的不可替代的价值,教师也未必能真正实现生物学科的教育价值 。事实上,生物学科的高考说取消即取消,从某种程度上也反应了即使在属高考科目的年月中,生物学科也并 没有凸现其重要的或不可替代的学科教育价值。
因此,要真正让生物学科在中学课程体系中占有一席重要地位,让社会、学生真正重视中学生物学教学, 我们必须切实重视中学生物学科教育价值的实现,这样无论考与不考、怎么考,中学生物教学一定会有稳步可 持续的发展。
一、生物学科的教育价值
课程理论告诉我们,课程牵涉到各种价值取向。目前社会上各种不同的价值取向已经开始对学校课程产生 了较大的影响,教育者若要在价值日渐多元的社会形势下担负起课程价值整合和实现的使命,必须成为理性的 行动者。生物学科教育价值可从学科教育价值关系中的主体(社会需要、个体需要)和客体(生物学科教育价 值属性)来分析。
就生物学科来说,社会需要体现在中学生物学科设置和生物学科教学总体要求上。目前的生物学科教学大 纲中,生物学科教育的社会需要尚未充分体现,主要原因是其能力目标、技能目标、德育目标等太过原则、笼 统,而知识目标过分强调系统、严密。从中学生物教学具体情况而言,生物学科的教育目标应放在人与自然的 开放系统中,从生物科学自身发展、生物科学对社会发展的巨大贡献,以及社会与自然和谐发展等角度,提出 体现当代社会需要的生物学科教育的知识、能力、技能、德育等目标。而生物学科教育的个体需要来自于个体 生存与发展的内在需求。这种内在需求对生物学科教材和教学方法,提出了挑战。只有当中学生物学科的教育 诱发了学生对自然的好奇心,激发了探究的兴趣和欲望,习得了分析解决有关问题的能力,这种内在需求才是 持久的,才能激发出无尽的学习力量。
生物学科教育本身亦具备其特有的价值属性。除了生物学基础知识和基本技能的学习、培养外,它在唯物 观点、辩证统一观点培养,用动态、变化、发展的观点观察研究自然的思想方法的培养,创造性思维培养等方 面,有独到的价值属性。此外,由于生物科学与人及自然界的紧密联系,生物学科教育在STS教育,以及科学教 育, 尤其是科学价值观培养方面,有其独特的价值属性。
二、生物学科教育价值的实现
作为中学教育第一线的教师,我们不能左右生物学科在中学课程体系中的设置及教学总体要求,但我们可 以通过生物学科教育价值的整合,在基础知识、基本能力教育培养的基础上,通过生物学科教育的改革实践, 在充分实现生物学科教育价值上有所作为。
(一)小课堂、大自然、大社会
让生物课的课堂成为“小课堂、大自然、大社会”是生物学科实现其教育价值的基础。一本生物教材的信 息量是有限的,且很多信息是滞后的,其知识相对也是基础的。教材不经教师精心处理,教法、教学模式不经 教师精心设计,不把教与学的知识、内容融入自然、融入社会,不把运动的、变化的、活生生的生命及生命现 象,尽可能多地直接或间接地呈现给学生,让学生“触摸”,生物课将不是真正意义的生物课,其本身亦将缺 乏生命力。
因此,在生物课堂教学过程中,我们要重视以下几个问题:
1.精心设计好教学媒体的应用,尽可能多地给学生呈现实物、标本、模型,充分运用现代教育媒体,尤其 是电视、录像、影碟、多媒体电脑等。现代教育媒体辅助生物教学,除了能提高课堂教学效率,提供一定的交 互性外,更明显的是它可以让学生获得书面教材无法出现的声像信息。它可恰当地呈现大到生态系统,小到生 物分子结构的图像,也可以把复杂的或微观的生理活动、生命现象简洁地、直观地表现出来。总之,教育媒体 ,特别是现代教育媒体可以让课堂更活起来,更有生命力,更富想象力。
2.让书面教材无法承载的或是变化、发展了的有关生物科学知识,以及与生命科学有关的自然、社会知识 、材料经过精心筛选后再进入课堂。如细胞学说的创立史、哈维和血液循环理论、 克里克和沃森与DNA双螺旋 结构、达尔文和进化论、卡尔文和光合作用、关注海洋、克隆羊、DNA重组技术、保护臭氧层、无磷洗衣粉推广 、控制“白色污染”、 赤潮成因及防治等等。
3.以各种生物兴趣活动、社会实践等形式,让学生到大自然、到大社会中去观察、调查、实验,从爱护一 草一木,饲养小动物到参与生物科技活动,使其体验到生物科学知识、技能之于人、自然、社会的价值。
(二)培养生物学科基本观点
生物科学中,有许多朴实而又博大的基本观点。这些基本观点不仅对学好生物学有非常关键的作用,而且 能对学习者的求知、生活、做人等都有指导价值。教师必须充分地利用每项生物教学活动,让学生在学习过程 中,逐步明确、认同、确立这些基本观点。
1.唯物的观点。一切生命和生命现象都有其物质基础:生命起源的物质性——最初的生命是由非生命物质 在极其漫长的时间内,经过极其复杂的化学进化过程演变而成的。生命的物质性——C、H、O、N、S、P等元素 组成了核酸、蛋白质等化合物,这些化合物构成了生物体结构和功能的基本单位——细胞。生命现象的物质性 ——生物的新陈代谢、生长、应激性、生殖发育、遗传变异等一切生命现象、生理过程均可给以物质基础上的 解释。
2.辩证统一的观点。自然界、生命、生命现象是相互联系、相互制约、辩证统一的:生物界和非生物界的 统一性——生物有明显区别于非生物的基本特征,但一切生命均由非生物界中的普通元素组成,且与非生物界 进行着物质和能量的交换。细胞和生物体自身结构的统一性——这些自身结构各有其结构和功能的特点,但同 时又相互联系组成一个统一的整体。生物体结构和功能的统一性——这是生命科学最基本的观点之一。如叶绿 体、线粒体的结构分别与光合作用、呼吸作用相统一,脊椎动物前肢的结构与其各自特有的功能相统一,鱼的 形态结构适于水中生活,家鸽的形态结构适翔生活,等等。生命活动的辩证统一——同化作用和异化作用 ,光合作用与呼吸作用,遗传与变异,生长与衰老等,正是在这一系列的矛盾、对立中,生命及生命活动才有 了其完美的、和谐的统一。生物之间及生物与环境之间的辩证统一——生物与生物之间、生物与环境之间进行 着生存斗争,而生存着的生物均在一定程度上适应了环境,正是这种既斗争又统一的各种复杂关系,构成了生 态系统,建立了动态平衡。
3.动态、变化、发展的观点。组成生物的物质、生物体本身、生物界都是在不断的运动、变化、发展的。 生物的组成物质是动态变化的——生物体的新陈代谢使生物体每时每刻进行着新旧更换。细胞和生物个体是动 态、变化的——他们都有一个发生、成长、衰老、死亡的动态变化过程。细胞和生物个体的结构与生理、生物 和环境的关系等也是动态、变化、发展的。
(三)培养创造性思维
创造性思维是创造力的核心,它是指改组已有知识、经验,从而产生新颖的、具有社会价值的成果的思维 。其特征是具有高度的主动性与积极性、独特性与求异性、流畅性与变通性、抽象性与形象性的统一,逻辑性 与非逻辑性的统一。结合这些特征及生物学科教学的特点,我们可以建立培养学生创造性思维的有效途径和方 法。
1.充分重视教师主导、学生主体的思想,努力实现课堂教学民主。课堂教学民主是师生共创的,符合“主 导主体”思想,存在于课堂教学中的师生间的平等、互助、参与、进步的“精神民主”。它可以创设出一种民 主、和谐、开放的课堂气氛,极大地调动学生学习的积极性、主动性,大胆地思考、质疑和创新。根据课堂教 学民主化思想,生物学科教学可以结合教学内容,灵活运用其两大主要形式,即直接式和间接式教学,开展课 堂教学改革实践:教师的直接指导可以在前,起开路带头作用,可以在教学过程中,起辅助学习作用,也可以 在后,发挥点拨、解惑答疑作用;教师也可以应用不明示的、非命令式、非结论式、不作详细指导的间接指导 ;教师可以讲,可以不讲,可以多讲,也可以少讲。这样,让学生有足够的时间、空间去主动思考、质疑:这 个生物学概念是否准确、完整,有无例外?这个生物学实验的设计是否科学、有什么干扰因素?该观察结果、 生命活动或生理现象如何从本质上作出规律性的解释?等等。
2.创设问题情境,培养创造性思维方法。从心理学角度,可以抽引出许多种创造性思维的方法,具有普遍 性意义的有:发散思维法、集中思维法、逆向思维法、侧向思维法、治弱思维法、统摄思维法、组合思维法、 辩证思维法等。生物教学中,这些思维方法的培养途径很多,其中创设问题情境,通过探究、分析、归纳、综 合、推断等过程,是最基本最重要的途径。我们可以在新课导入时创设问题情境,培养学生的发散思维、侧向 思维等,可以在解决教材的重、难点问题时创设问题情境,培养学生的集中思维、逆向思维、辩证思维等,可 以在新旧知识的联系教学时创设问题情境,培养学生的治弱思维、集中思维、侧向思维等,可以在学习生命现 象研究的进一步深化、概念内涵进一步丰富及外延进一步拓宽的过程中,创设问题情境,培养学生的统摄思维 、集中思维、辩证思维等。
一、要使学生认识到方法的重要性
1.学习方法是方法论的重要组成部分。我们的科学发展史既是记录成果的历史,也是研究方法、学习方法的历史。物理学是一门很成熟的学科,特别是中学生学习的经典物理学部分。它所阐述的概念和规律是完整、深刻、系统的。充分体现了研究思想和方法的完善与正确。著名科学家们对自己方法论的评价远比对科学成果的评价高得多。巴甫洛夫认为:“重要的是科学方法、科学思想的总结,认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值更大。”
我在自己的教学实践中反复强调学生学习知识的两重意义:一方面掌握知识本身,这是学习更高深知识的基础。另一方面是要训练自己的思考方法,这是继续探求新知识的能力。在许多重要的概念和规律的教学中,创造条件让学生在已有知识的基础上沿着科学家已用过的正确思维方法,自己去思考,得出规律,以加强科学思想方法的训练。
2.科学的方法是科学成果获得的重要条件。要用实例使学生认识科学成果的获得常与方法的突破有着密切的关系。著名的法拉第电磁感应定律发现之前,安培和科拉顿都做了与法拉第相同的实验。只是科拉顿将电流计放在另一间,结果将磁铁插入线圈后再去观察电流计,没有看到感生电流的产生,错过了一个重要现象发现的时机。
3.要使学生认识正确的学习方法、科学的思维方法是科学世界观的体现。正确的学习方法和科学的思维方法的形成过程是辩证唯物世界观形成过程的重要组成部分。掌握正确的学习方法和思维方法对自己近期学习效果和未来成才都是极为重要的。
二、物理学习方法的指导
(一)掌握研究物理问题的基本方法
1.掌握观察实验的方法。要在演示实验和分组实验中注意引导学生掌握有意观察。并养成综合分析观察习惯。
在观察实验现象时善于根据观察的目的发现现象的特征,这才是有意观察,然而不是所有的学生都会有意观察。测试表明,未经过训练的学生中能够有意观察实验现象的约占10%—15%。例如:教师在课堂上做了一个试管装水烧小金鱼的实验,让同学们观察,学生们看到水开了,小金鱼还活着。然后教师发给学生每人一只试管,让学生自己做这个实验,结果85%—90%的学生将小金鱼烧死了。这说明只有少数学生观察中有意识地发现了现象的特征,火在试管上端烧上端的水开了,试管下端水温度不高,所以鱼才能活。此实验证明水是热的不良导体。可见有意观察是需要培养训练的。每次观察实验现象均要求学生说出看到了什么,说明什么,引导学生逐步养成有意观察的习惯。同时又要引导学生观察实验现象的全过程,不仅看结果,还要注意观察现象如何随时间变化,注意现象出现的条件,边看边想,养成综合分析的观察习惯。
2.掌握实验方法,提高实验的技能技巧。
实验是研究物理问题的基本方法,有计划地对学生进行实验设计思路和实验技能技巧的训练是非常重要的。
在中学物理教材中,实验可分为物理量测量和规律的探索与验证两类。无论对科学家做过的但现在不能再现的探索性实验,还是现在可做的演示实验、分组实验,我在教学中都注意实验原理的分析和实验设计思路的剖析,以便加强对学生进行设计思路和方法的训练。尽量创造条件让学生根据研究课题的需要独立设计实验,上好实验设计方案讨论答辩课。在分组实验中,注意总结有独到见解和实验操作巧妙的学生的经验,用以启发提高其他学生的实验技能技巧。
我将设计实验的基本方法归纳为下面几种:(1)平衡法。用于设计测量仪器。用已知量去检验测量另一些物理量。例如天平、弹簧秤、温度计、比重计等。(2)转换法。借助于力、热、光、电现象的相互转换实行间接测量,例如打点计时器的设计,电磁仪表、光电管的设计等。(3)放大法。利用迭加,反射等原理将微小量放大为可测量,例如游标尺、螺旋测微器、库仑扭秤、油膜法测分子直径等。
3.掌握理想化模型法。将复杂的物理过程、物理现象中最本质具有共性的东西抽象出来,将其理想化、模型化,略去其次要因素和条件,研究其基本规律,这是研究物理问题的重要思想方法。在中学物理中应用的理想化模型归纳起来有以下几种:
①实体物理模型:质点、系统、理想气体、点电荷、匀强电场、匀强磁场。
②过程模型:等温、等容、等压过程;匀速、匀变速直线运动;抛体运动;简谐振动;稳恒电流等等。
③结构模型:分子电流、原子模式结构、磁力线、电力线。
指导学生掌握此研究方法时要特别注意指出理想化模型不是实际存在的事物,是有条件、有范围、有局限性的抽象,所以在运用时就要十分注意其规律的适用范围和运用条件。
4.掌握等效思想方法。等效方法是研究物理问题的又一重要方法。中学物理教材中体现出的等效思想方法有下面几种:
①作用效果等效:力的合成与分解,速度、加速度的合成与分解;功与能量变化关系;电阻、电容的串、并联计算。
②过程等效:将变速直线运动通过平均速度等效为匀速直线运动;将变加速直线运动通过平均加速度等效为匀变速直线运动;交流电有效值的定义;抛体运动等效为两个直线运动的合成等等
总之,在学生学习掌握物理概念和规律的时候,还要将研究问题的重要思想方法揭示出来,以帮助指导学生掌握这些正确的思考方法。
5.掌握数学方法的应用。研究物理问题离不开数学工具,数学方法在物理上的应用很多,如比例,一次、二次函数方程,三角函数、指数、对数及正、负号,数学归纳法,求极值等等。
值得突出提出的是函数图像在物理上的应用,用图象描述物理过程和物理规律,在力学中有:S-t图,V-t图,振动图象。热学中有:P-V图,P-T图。电学中有:I-V图。可以用图象处理实验数据,导出表示物理规律的函数式;可依据物理图象求解物理量,对物理问题进行判断论证。
以上所述为研究处理问题的五种基本方法。在平时章节教学中分散训练,贯彻始终,总复习时可分专题总结归纳,以达到使学生条理清晰的目的。
(二)物理学习过程中的具体方法指导
掌握学习物理的正确方法才能提高学习效率和学习能力。我在平时教学中采用“单元自学研讨式”教学法。力图使课堂教学结构的设计有利于调动学生学习的主动性和学法的训练。“单元自学研讨式”教学方法在下面四个环节上下功夫,对学生进行有计划的训练和指导,使学生掌握正确学习方法,不断提高自学能力。
1.自学质疑课。按照老师下发的单元教学计划,在指定的课堂时间内进行自学,将自学中的疑难问题写在质疑小本上交给老师。初期为了帮助学生质疑,在课堂上专门安排提问题竞赛,促进思考。
2.讨论研究课。由教师依据学生的疑点及大纲要求确定适当的讨论题目,引导学生各抒己见,通过互相争辩加强对基本概念和规律的理解。对于可以通过实验研究的课题,引导学生根据研究课题设计实验方案(方案中包括原理、器材选择、实验步骤、记录表格和数据处理方法),经过讨论和完善后,学生按自己设计的实验方案动手实验,并分析实验记录,处理实验数据,得出实验结论。这不仅发挥学生的想象力、创造力,而且对学生进行了科学研究方法的训练。
3.教师精讲课。此课将引导学生按照知识的逻辑关系整理单元知识(其中包括:概念、规律、方法),指导学生理解重点、难点知识,归纳总结掌握规律概念需要注意的问题。
4.习题课。针对分析解答各部分习题的关键,精选例题,用小组竞赛的方法,对学生进行分析解决问题的思路方法和技巧的训练。
(三)对学生学习过程中的自我评价的指导
准确的自我评价,可以不断增强自我完善的自觉性,对掌握学习方法,提高学习能力有明显作用。
1.促使学生养成自我评价的习惯,如组织小型竞赛,课堂讨论,问题答辩及单元测验总结等。对学生提出正确了解评价自己的标准和要求。
关键词:物理教学前沿知识渗透
一、中学物理教学渗透现代物理知识的必要性
1、渗透现代物理前沿知识,是中学物理教学适应当代科学技术发展的需要。
当今社会,是一个科技高度发展,生产突飞猛进的社会,是一个信息加竞争的时代。在世界范围内的经济竞争,日趋激烈。而经济竞争,主要是科技竞争;科技竞争,主要是人才竞争;人才竞争,主要是教育的竞争。而中学物理教学中,也不可避免地要投入这场竞争中。
物理学作为现代科学技术的基础科学,又是青少年接受科学教育的重要组成部分,它对培养学生具备基本的科学素质起着突击的作用。因而,它在最基本的层次上决定着一个国家公民的科学文化素质及科技发展的程度。所以,中学物理教学不能裹足不前,要适应时代的需要,要进行必要的改革和创新。在中学物理教学,渗透现代物理前沿知识教育,是适应科技竞争的需要,时代的需要。
2、渗透现代物理前沿知识,是素质教育的需要。
全面开展素质教育,是历史赋予我们的使命,而素质教育的主战场在学校,素质教育的主阵地在课堂,同样中学物理素质教育也应以课堂教学为主。物理素质教育,包括物理知识、物理方法、物理思维、物理能力以及物理兴趣的培养等等。因此,在中学物理教学中,适时渗透现代物理前沿知识,对培养学生创新思维,激发学生物理兴趣,提高学生物理素质,有重要的现实意义。
3、渗透现代物理前沿知识,是培养创新人才的需要。
过去的物理教学,只重视物理知识的传播,把陈旧的、过时的一部分知识当成宝贝,向学生一味的灌输,而很少过问物理学的发展现状,很少考虑学生的主动性、创造力的培养,忽略了社会和科技发展对学生素质的更高要求,把学生当成知识的容器。这种旧观念必须转变。要看到,当今社会知识和科技飞速发展,不仅对学生知识的占有程度有更高的要求,而且对学生的能力和非智力因素提出了更高的标准。特别是社会发展对创新人才的需要,给中学物理教育提出了一个重要课题:创新教育,因此,在中学物理教学中,除了讲授原有教材基本内容外,还应充分运用一切素材,适时地渗透现代物理知识教育,以拓宽学生的视野,激发学生的求知欲和创新欲,培养学生的创新思维和不断探求真理的习惯和能力。
二、中学物理教学渗透现代物理前沿知识的原则
1、以培养兴趣为主的原则
爱因斯坦曾说过:"兴趣是最好的老师。"中学物理教学的一个重要目的,就是要培养学生的物理兴趣,唤起学生探索物理规律的激情。所以,在中学物理教学中,渗透物理前沿知识的教育,应以培养学生的物理兴趣为主,避免枯燥无味的灌输。这就要求对所选素材进行加工提炼,使之简明、生动,并采用直观的方法进行教学。
2、不增加学生负担的原则
在中学物理教学中,进行现代物理前沿知识的渗透,目的不在增加学生的知识,加重课业负担,而是通过现代物理知识的渗透,使学生了解物理学的发展方向和整体结构,开阔学生视野,培养学生兴趣,激励学生的创造思维,提高学生的素质。所以,在教学中渗透物理前沿知识要适时、适量,不增加学生的学习负担。
3、符合学生认知特点的原则
渗透现代物理知识,应从学生认知特点出发,深入浅出,以简代繁,不可脱离学生心理实际,作过深、过难、过高的要求。一方面,应从内容上进行筛选、简化,形成学生易于接受的科普性知识,便于学生认知和理解;另一方面,应从形式上、教法上、具体操作手段上进行探索和研究,采取尽量直观、形象、生动活泼的方法,循序渐进的进行,才能收到良好的效果。
4、理论联系实际的原则
在中学物理教学中,渗透现代物理知识,应遵循理论联系实际的原则,既介绍物理学的新进展,新成果,又介绍这一成果将给社会发展、科技进步带来什么作用,产生什么影响,有多大应用价值。这样,不仅能提高学生的学习兴趣,树立"学以致用"的思想观念,而且能培养学生的科学精神和社会责任感。
5、与课程内容相结合的原则
在渗透现代物理知识的过程中,应紧密配合现代教材的编排内容进行,寻找最佳切入点,把握最恰当的时机,选择最合适的内容,方可收到好的效果。如:初中物理九年义务教材第二册,讲导体的电阻及其相关因素这一内容时,便可引入"超导"的有关知识,介绍超导现象的发现过程,超导材料的选择,高温超导研究的现状,未来超导材料的应用前景、技术革新及其带来的社会效益等等,这样,学生便会产生浓厚的兴趣和强烈的求知欲望,甚至跃跃欲试。"超导"这一前沿知识与课程内容的恰当结合,不仅使学生更深刻地了解导体电阻与温度的关系,也使学生开阔了视野,培养了兴趣,发展了思维能力和物理素质。
三、中学物理教学渗透现代物理前沿知识的方法
中学物理教学中,渗透现代物理前沿知识,不仅要求内容上使学生容易接受,在教学方法上更应符合学生的认知特点,选择适宜的方式方法和教学手段。过去那种灌入式教学方法显然不行,课堂教学的一般方法也不尽合适,那么,如何渗透现代物理知识呢?
1、充分利用电脑多媒体教学手段
电脑多媒体辅助教学(CAI)是现代教学技术中最先进的一种方法,它具有直观形象、生动活泼、声像并茂的特点,利用它可以实现人机交互、化难为易、化繁为简、化静为动、化抽象为直观,提高学生的兴趣和注意力,从而提高现代物理知识的渗透效果。
比如,现代分形理论是认识自然界真实面目的一个有力工具,对它的渗透,如果只讲抽象的概念,就学生的认知水平,难以理解和接受。如果利用电脑演示给学生,那奇妙的图象、美丽的色彩,那无尽的分形、无穷的变幻,必将给学生带来极大的惊喜,激起学生的好奇心和求知欲,调动起学生探求真理,崇尚科学的热情和兴趣。
2、录相手段的应用
录相教学是电化教学的一种常用手段,它同样具有声像并茂的特点,且直观形象,生动有趣。在中学物理教学中,利用录相手段进行现代物理前沿知识的渗透,是一种难得的好方法。问题是录相资料从何而来,靠自己制作显然有很大局限和困难,不防从教育电视节目中或从专题性科普知识节目中进行裁录,在教学中,适时地通过录相课的形式,放给学生观看,会收到良好的效果。比如,中央电视台制作的"黑洞之迷"、"宇宙大爆炸理论"等节目,都是很好的录相教材,如果能利用网络资料,当然更好。
3、通过活动课程,渗透现代物理知识
在中学物理教学中,适当开展丰富多彩的活动,来渗透现代物理知识,不失为一种好方法。比如,组织学生参观科技展览;开展常规性的科技教育活动;聘请科学家作科普讲座、报告等,另外,也可通过读书竞赛、办黑板报等形式,对学生进行现代物理知识的渗透,使他在活动中受到潜移默化的教育。
四、问题和建议
在中学物理教学中渗透现代物理前沿知识既有它的必要性,又有它的可行性,也可以说是势在必行,但问题是:一没现成教材,二没现成模式,三没有相匹配的课程切入点,这就要求教师勇于探索,勇于实践,边教学边研究,自己动手找材料,编教材,制课件,使现代物理前沿知识能更快、更好地渗透到中学物理教学过程中,以提高中学物理教学质量,推进物理素质教育的实施,培养二十一世纪的创新人才。
2000年6月
参考文献:
在新课程改革实践中,要求转变教教师的教学方式,教会学生怎样学习,与此相适应,在任务型教学中,教师要从学生“学”的角度来设计教学活动,使学生的学习活动具有明确的目标,并构成一个有梯度的连续活动。在教师所设计的各种“任务”中,学生能够不断地获得知识或得出结论,随着“任务”的不断深化,学生的自主性学习、合作性学习、探究性学习在课堂教学中被广泛运用,整个学习的过程会越来越自动化和自主化。
二、任务型教学在初中政治课堂教学中的运用
现行的初中政治教科书《政治(新日标)》,围绕学生在日常生活中熟悉并感兴趣的话题,提供了许多真实的阅读材料。因此,我们要充分利用好教材,以学生为主体运用任务型教学,培养学生的创造性思维能力,鼓励学生自己思考,使他们能够用所学的知识来解决新问题。“任务型”教学是一种“以学习为中心”的教学法,它强调以各种各样的学习任务为基础,学生在完成任务中,必须有思考过程.学生首先要考虑如何完成学习任务,而不是如何学会某种形式。在政治教学中,我们把“任务型”教学分为三个阶段。
1.第一阶段:前期活动
给出给出学生阅读午材料(也可以是是书上的材料),让学生自己阅读理解.培养学自主学习的能力对一些有难度的材料,教师适当讲解。学生理解后,给出适当的任务,让学生作准备。
2.第二阶段:中期活动
根据任务,把学生分成若干组,也可以让学生自由组合成若干个小组进行训练,培养学生的合作学习能力,准备活动完成后,每个小组推选出一名成员进行方言。中期活动中曾听过一堂八年级的政治课,教师给出了身边的一些事实材料(上星期发生在我们校的打架事件),让学生指出他们错误的地方,并说出根据。教师把学生分成若干个小组,让他们先讨论,然后推选出一个代表进行发言,最后做出总结(法律倡导的,我们应该积极去做;法律禁止的,我们拒绝不做;法律允许的,我们可做客不做。)在这堂课中,教师在教学中注意到了激发学生的学习兴趣,通过学生上台发言的形式,既锻炼了学生的胆量,又检测了学生的学习情况(对错误的地方予以指正,其到了集体订正的作用)。综观这一课堂,教师注意到了采用生动活泼的形式来教学,以此激发学生的学习兴趣,基本体现了“以人为本,发挥学生的主体性”,符合新课程标准的教学理念。当然,在新课程改革改革实践中,应紧抓新课程的“突出学生主体,尊重个体差异”“采用活动途径,倡导体验参与”的教学理念,使教学科学,符合教学规律,在实践教学中要吻合“任务型”教学法的某些精要。而在众多的教学法中,新课程标准倡导“任务型”教学,培养学生综合运用语言和材料的能力。
3.第三阶段:后期活动
一般用于授课开始。方法以教师提问、实验观察或习题解答为主,内容多有基本概念复习,定理定律应用,公式运用解题等。目的在于激发学生兴趣,自然引入新课。如讲“物体的沉浮条件”,教师可先做一演示实验:将一木块浸没水中;将一铁块浸没水中;将一石腊浸没水和酒精混合液中,并提出物体沉浮条件是什么。三种情景摆在学生面前,使学生产生强烈的求知欲望,迅速进入课题思考。
二、创设递进情景
用于讲授过程。目的是通过由浅入深,由简到繁使学生掌握概念,学习探求研究物理问题的方法。此情景的创设要注意层次清楚,要符合解疑推理的逻辑性。
如在“透镜”一节中,第一次创设情景:平行主光轴的平行光线经(凸、凹)透镜方向怎样?经实验得出答案后,再创设第二次情景:不平行主光轴的平行光线射入(凸、凹)透镜后又会怎样?又经实验得出答案。创设情景:非平行光线射入(凸、凹)透镜后又怎样?再次实验证明。最后总结得出结论,学生对透镜的认识就较为明确。
三、创设随机情景
这是用于讲授过程,为扩大学生思路,使其能举一反三,触类旁通的方法。
但要注意,随机创设应紧紧围绕教学目标。如“压强”教学,可就液体压强P=ρgh,固体压强p=F/s的物理含义的挖掘,在习题练习上创设情景:一定质量的水装入不同容器,容器底部压强;人站立、行走对地面压强;手对图钉帽的压强和图钉尖对墙壁的压强,通过对这些情景问题的辨析,强化对压强这一物理概念本质的理解和掌握。
四、创设求异情景
学生对物理问题往往只从某一角度理解,若变换角度,理解物理概念就显得困难。为此,就需从不同角度创设对同一物理问题的情景。如在讲究连通器内只有一种液体且静止流动时液面总保持平衡的问题后,可提出设问:不同液体液面相平吗?学习漂浮物体的重力和浮力的关系后,设问:一条船从海里开到河里是浮起一些还是沉下去一些?以培养学生从不同角度对物理概念作全面分析的思考。
五、创设强化情景
目的是为巩固课堂所学知识;加深对物理概念、定理定律、公式的理解。例如:在讲完物体的重力和压力的联系和区别后。可创设如下情景加以巩固。就重力大小和方向,对支面压力大小和方向讨论回答。这对理解压力的产生及大小和重力有关或无关很有效果。
课堂创设情景应注意:
1、教师要依教材内容、难易程度、学生接受水平以及教材前后的关联而选用创设情景方式。
当前,大气雾霾已然成为我国最大的环境问题,这不仅严重威胁人民生命健康,进而对经济、社会发展乃至国际观瞻造成了严重负面影响,朝野震动。总理在2月12日召开的国务院常务会议上,郑重提出要着力消除人民群众的“心肺之患”。目前,对于雾霾成因的研究可谓林林总总、众说纷纭。其实,造成我国雾霾严重的主要原因是个能源结构问题;既煤炭占比50%以上(年消耗煤炭40多亿吨),以及燃料油品质及其燃烧设备(包括运输车辆发动机)技术水平低下造成的。因此,下大力气调整能源结构,才是解决雾霾(大气污染)问题的根本出路。
人们日常生产、生活使用的能源,主要包括电力、燃料两部分,我国目前使用的电力有3/4是由热力发电提供的,现代工业技术条件下,电力和燃料是可以根据需要便宜转换的。就终端消费而言,电力是最为方便清洁的能源;传统的燃料,天然气以降无论是煤炭,还是石油制品都因为其成分复杂,燃烧提供热力和动力后都难以避免地产生出诸如粉尘、硫氧化物、氮氧化物、烃类等构成雾霾的物质,而这些雾霾物质的清洁,不仅技术上难度大、经济上代价也很高。近年来,由于预测到石油等化石能源的枯竭为期不远,全世界都在积极寻求发展可再生的清洁能源,特别是风力发电、太阳能发电技术上已经取得了长足的进步。科学家们测算,地球上蕴藏的自然能源十分丰富,可谓取之不尽、用之不竭。但是,由于风能、太阳能等自然能源具有连续性、稳定性不良等特质,与人们生产、生活对电力稳定性的要求形成了难以调和的矛盾。解决这个矛盾的途径已经十分明确,就是研发大规模储能技术,先将不稳定的电力能源储备起来,然后通过工业装置稳定地释放上网或直接供给用电设备。人们对大规模储能技术的研发已经走过几十年的历程,但是,迄今还没有找到一种理想的工业技术。为此,笔者提出以一种化工产品---甲醇作为储能物质的新思路,建立新能源发电电解水制氢气H2+CO(CO2)= CH4O(合成甲醇)发电、供热能、动力能源体系(CO主要来源于煤化工、CO2主要来源于烟道气回收),可望一举解决这个问题。
一、甲醇是新能源(风能、光伏等)发电近乎完美的储能产品
1、甲醇作为基础能源,实质上是由业已研讨了几十年的氢能源(氢经济)的发展而来的,美国诺贝尔化学奖得主乔治A奥拉教授20__年发表的《跨越油气时代---甲醇经济》著作也持这个观点。电解水制氢气(H2), H2+CO(CO2)=CH3OH 合成甲醇。这两个化工单元技术成熟、可靠;电解水制氢气,负荷宽幅可调,开停方便,与新能源(风能、光伏等)发电,适配性良好。在工业实践方面,世界上每年有250万吨以上的氢气是电解法生产的,我国在役大型发电机组发电机內冷却所用氢气,大多数也是电解水制备的;目前,全世界已形成合成甲醇的生产能力近一亿吨,我国为头号生产大国,现有生产能力5400万吨/年。
2、甲醇在常态下理化性能、环境毒害程度与汽油相当,现有燃料油储运设施完全可以通用。因此,甲醇作为基础能源,在技术上、经济上乃至安全性等方面远胜于氢气和天然气。
3、甲醇又名木醇,最初是在干馏木材时得到的化学品,是由碳、氢、氧三个化学元素组成,暗合大自然植物——动物能量循环法则。因此,甲醇是天然的化学品,具有绿色本质。
4、现代化工生产的甲醇产品纯度高、性能稳定,不仅是化学工业的良好原料,作为燃料能量密度较高(相当于汽油的一半)、本身含50%(质量比)氧、与空气配合燃烧效率高于石油制品、温度相对较低,基本无污染产物。这对解决我国目前的大气污染问题大有裨益。
5、甲醇用于涡扇发动机,由于其汽化潜热较高(是汽油的3.7倍,相当于水的一半)可以研发发动机自体热回收系统,代替现有燃气——蒸汽联合循环系统中的蒸汽余热回收体系,这样就不存在朗肯循环的冷端损失问题,可望大幅度提高热能利用效率,同时,简化了系统、降低了建设、运营成本,还节约了宝贵的水资源;另外,由于甲醇的燃烧温度(900-1000℃)比天然气和石油制品的燃烧温度(目前在1400℃以上)低许多,大大有利于涡扇发动机对材料的选择。按照目前能源产品价格计算,甲醇代替天然气(含石油产品)燃气轮机发电还具有成本低廉(进口价:液化天然气是甲醇的6倍以上)优势。
二、需要解决的具体技术问题
1、电解水制氢气,我国在役的电解设备隔膜仍以石棉绒为主,一般电解效率(电能转化率)在54%左右,据报导,国外已经开发出多种有机和无机质子膜,其电解效率可达到80-90%、90%以上的报道已不鲜见;其次是电解槽单体规模太小,目前国内报道的电解槽最大装机为3000KVA,而美国的最大装机已达110000 KVA;众所周知,工业生产中,规模与效率是密切相关的。
2、高效甲醇涡扇发动机研发,在现有燃机---蒸汽联合循环发电系统中,将蒸汽锅炉工质---水改为甲醇,理论上没有问题,只是需要经过试验完善细节设计。
3、通过试验不断完善高占比(M30---M100)甲醇汽、柴油往复(活塞)发动机, 同时、研发此类发动机自热回收技术,可望大幅度提高能源效率,以便于在现有机动车领域大力推广。
三、政策建议
1、尽快出台M30甲醇汽油强制推广政策,可以释放数千万吨甲醇市场,同时,将目前业已存在的数以千万吨计的、或明或暗的燃料油添加甲醇市场暴露在阳光下,让广大终端消费者与甲醇生产、经营各方利益均沾,形成巨大的市场力量。
2、强制推动电力体制改革,①电网企业只收取过网费(可以借鉴高速公路按里程收费模式)发电企业和大用户协议售电。②切实推行峰谷电价,鼓励下游企业在电网负荷谷段用电。这样,一方面可以稳定发电企业生产负荷,提高其设备利用率,降低其成本,提高其效益;另一方面鼓励了电解水制氢及甲醇,同时还可能改变氮肥、冶金企业以煤炭为主的能源消费结构。
3、冻结燃煤发电建设项目,大力发展以风力发电为主的新能源发电建设,同时发展甲醇燃气轮机发电。
4、在大力推广小型甲醇燃料电池的同时,加大大规模甲醇燃料电池研发力度,前途将更加光明。
四、其它需要说明的问题
1、我国拥有数以百万平方公里计的沙漠、戈壁高原,还有数百万平方公里浅海大陆架及其滩涂,发展风力发电资源得天独文秘站-您的专属 秘书!厚,按照现有风力发电技术水平计算,开发这些风电资源,完全能够满足国民经济发展及人民生活对能源的需要。
2、以连续性、稳定性较差的新能源发电桥接甲醇储能,从而以甲醇涡扇发动机发电,实现稳定供电的目标在技术上、经济上皆具备可行性。
3、按照我国目前的能源产业结构,特别是近年来发展的大规模煤化工装置,结合电解水制氢气(同时生产1/2当量的氧气用于煤化工造气)生产数以亿吨计的甲醇产品经济上也是科学、划算的。
4、用甲醇大规模取代石油燃料,节约出来的石油生产烯烃及工程塑料产品,无论是经济上、还是技术才是最为合理的。
5、我国现有甲醇生产企业300余家,实行甲醇能源战略有利于打破石油行业垄断,激活燃料油市场。
目前,大学物理实验课都是各个院校根据自己学校的实验条件安排自己的实验项目,各院校教师之间就实验项目,实验的方法的交流相对较少,造成对一些先进的实验趋势、实验模式和实验内容了解、跟踪和认识不够,这在相当大程度上造成大学物理实验课止步不前的局面[1]。
2改革的建议
2.1大学物理实验项目可选
对大学物理实验项目进行划分,分为必做部分和可选做部分。必做部分为测量误差和数据处理等基础知识。可选部分按基础、提高、综合把实验项目进行划分。学生可根据自身的情况在选做的部分实验里选择实验,教师根据学生的选课情况,遵照“强化基础,循序渐进,理工融合,突出应用”的原则,以学生能力的培养为主线建立物理实验教学体系[2]。
2.2教学模式的改进
把现在上实验课的模式由老师为主导改为学生为主导。把“教师是演员,学生是观众”的讲课模式改变为“教师是导演,学生是演员,培养学生的动手能力和解决问题的能力,在时间允许的条件下尽可能的让学生靠自己的能力独立完成实验内容,让学生体会到独立完成实验的成就感和实验的乐趣。同时可以为一些优秀的或喜欢学习的学生提供一些自由发展的空间,让学生自己设计实验方案,自己选择实验仪器,独立完成和撰写实验报告,从根本上改变传统教学模式中时间统一安排,内容统一规定,要求统一标准,不顾个人兴趣,不顾水平高低完全一刀切的弊端。
2.3实验项目与时俱进
当今科技的进步日新月异,最新的科技成果不断涌现。伴随着时代的发展和知识不断增加,要使大学物理实验跟上时代的进步。因此,大学物理的教学内容在一定程度上能够体现出现代科技技术的发展的特点,开设一些新颖性、设计性、综合性、能充分吸引学生学习兴趣的实验项目[3]。限于一些高校的特殊原因,可以增设一些新型科技成果的演示性实验,增加学生的实验兴趣,激发学生的学习热情,也利于提高教学效果。
2.4实验成绩的鉴定
在大学物理实验选做和必做的划分下,规定每个学生必须完成的实验数量和实验种类,使得每个学生都能有充分的实验动手能力又能全面的掌握各类实验的方法和技巧,但考核的形式不局限于提交实验报告为最终形式。规定每个学生必须完成的实验数量、提交实验报告占总成绩的50%,综合创新性实验占总成绩的30%,其他占总成绩的20%进行划分。既要学生能完成规定的实验项目,锻炼学生基本的实验动手能力,同时又鼓励学生以创新性实验形式完成最终的课程考核,培养学生综合思维和创新能力,增加课程的教学效果。
2.5各院校加强交流
加强各院校间先进的教学手段和成果的交流,共享一些最新的前沿的实验趋势、实验器材和实验方法,在一定范围内进行大学物理实验竞赛活动。各院校通过自己选题,自己组织实验,然后集中汇报的方式进行交流,以此促进高校物理及实验教学改革,深入开展创新人才的培养,增强学生实践能力和创新能力,提高学生的综合素质。同时定期召开大学物理实验座谈会,交流最新的实验项目,最新的实验方法,淘汰一些落后的实验项目等,促进大学物理实验的整体进步。
3结论
(一)物理教学方法的改革
(1)比较式教学法。物理教学比较法是通过仔细的观察和分析,综合研究对象的各项特点,通过比较,得出其相同点和不同点,这也是一种重要的推理方法。比较法通过启发、探索和解决问题这一模式,根据已知事物,认识到未知事物,具有一定的创新性。教育工作者可合理采用比较法,将新旧知识进行对比,从而让学生在有效时间内提高学习效率。譬如,大学物理课本中,将稳恒磁场和静电场的公式、定律及其他都进行比较,分析其计算方法,为学生知识的学习提供一个纽带,使其更加形象的了解物理知识。(2)启发式教学。教师应正确的引导学生自主思考,并懂得举一反三,合理应用课堂上所学知识,突出学生的主体作用。在这一过程中,可采用讨论法和问题法。将学生分成小组,小组内进行讨论,总结出所在问题,并选出代表进行提问。这种方法有效调动了学生的学习积极性,将讨论法和问题法结合起来,提高学生的探索能力。
(二)物理教学手段的改革
(1)随着计算机信息技术的广泛应用,在大学物理教学中逐渐得到了认可。教育工作者应合理利用计算机网络技术辅助教学,不断加强优质教学资源的开发,积极引进数字化教学资源,为学生建立物理学习网站。物理学习网站的建立,使学生摆脱了物理学习中多种限制,学生可以随时随地的查阅和解惑。除了可以登陆网站进行自主学习以外,有效缓解了教学内容多但教学时间短的问题,为学生搭建了一个物理学习平台。(2)教育工作者应多进行演示实验,使教学内容更具有针对性。这一过程中,将复杂的定律和理论以简单的试验体现出来,以助于让学生通俗易懂地了解物理知识,从而有效培养学生实事求是的态度。
(三)改革考核制度
传统的考核方式即为闭卷、笔试及单一的期末考试,给学生综合素质的培养带来了不良影响。教师应改革考试制度,注重平时考核的成绩,将课堂提问、论文写作、课外活动等计入学生评分中,并制定合理的评分系统,将各项得分都纳入学生的测评中。从根本上避免了因过于注重期末考试形成的应试教育体质,促使学生更加全面的汲取新知识。
(四)结束语