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一、物理电学相关公式及形象记忆法
初中物理电学相关公式和定理虽然表面看比较抽象难懂,但是因为电流是实际存在的,并且其特点和存在形式可以类比现实中许多形象易懂的实物和现象,因此结合实际对相关定理定律进行理解和记忆会收到很好的效果.
1.欧姆定律
欧姆定律解释的是电学中电压、电流、电阻三者之间的关系,是电学最基本的定律.
电流×电阻=电压,即I×R=U;其他的变形式可以由此公式导出.
可以用水流演示电流,用水压解释电压,以现实中形象的实物来解释电学相关内容.
2.电功公式
电功公式是讲电力做工的计算方法,电流流过导线会产热,有能量产生,能量可以做功,电功公式就是计算电力做工能力的公式.
电流×电流×电阻×时间=电功,即I2Rt=P;
将I=UR代入,就能成为电功公式的另一形式.
3.电功率公式
电功率就是形容电流做功快慢的公式.
电流×电流×电阻=电功率,即P=I2R.
电功和电功率可以用电灯发光发热解释,电流越大,电灯越亮,时间越长,电灯散失的热量越多,就是电流做功的道理.
二、物理电学题目解题技巧
1.欧姆定律方程解题
熟记欧姆定律,只要是给出电路解电学未知量并且题目中没有涉及功率内容的题目,结合整个电路列出欧姆定律的基本方程,肯定可以得到答案,即使最初看题时没有头绪,在列出欧姆定律方程之后也能从方程中看出解题方法.静态电路图列写一个欧姆定律方程,动态电路图根据变化次数列出相应数目的欧姆定律方程即可.
例电路图如图1所示,闭合开关S,当滑动变阻器滑片在R2上某两点之间来回滑动时,电流表的读数变化范围是2 A~5 A,电压表的读数变化范围是5 V~8 V,问电源电压及电阻R1的值分别是多少?
乍一看此题确实无从下手,但是可以看出这是一个动态电路题,随着滑动变阻器阻值的不同电路相关参量产生了变化,因此需要列两个欧姆定律方程,方程列出,题目便迎刃而解.
解根据题意列欧姆定律方程,首先滑动变阻器在题意中阻值最小时,电流最大为5 A,电压表度示数最小为5 V,此时滑动变阻器电阻值为5 V÷5 A=1 Ω.
可以列出一个方程:
U÷(R1+1)=5 A(1)
同理,滑动变阻器阻值最大时为8 V÷2 A=4 Ω.
列另一个欧姆定律方程
U÷(R1+4)=2 A(2)
用简单的解方程法解方程(1)和(2),很容易得出结果U=10 V;R1=1 Ω.
2.等效电路解含功率动态题
解含有功率内容的动态题的一个很好的方法就是将其各种状态独立出来,简化成等效电路,每种状态单独分析,之后综合考虑并求解.
例如图2所示,R2与R3的电阻比为R2∶R3=1∶4,最初所有开关处于断开状态,同时闭合S1与S2,S3保持断开,电流表示数为0.3 A,R2消耗功率P2;之后闭合S1、S3,S2断开,R1消耗功率为0.4 W,R3消耗功率为P3,P2∶P3=9∶4,求电源电压和R1阻值.
虽然此题表面看是动态且较为复杂,但是将动态电路的两个状态拆分成静态简单电路,题目便会简单明了,之后列写欧姆定律和功率方程,解方程即可.
当闭合S2后电路可简化成如图3形式,可列方程如下:
(R1+R2)×0.3=U(1)
R2×0.3×0.3=P2(2)
打开S2闭合S3后电路变成图4,设此时电流为I3,结合等量关系R3=4R2,将R3用R2代替,后列方程
(R1+4R2)×I3=U(3)
R1×I3×I3=0.4(4)
4R2×I3×I3=49P2(5)
5个方程,5个未知数,此题可解.由(2)式和(5)式可解出I3=0.1 A,其他未知数便顺利得出.最终结果:U=36 V,R1=80 Ω.
一、牛顿第一定律。采用边讲、边讨论、边实验的教法,回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识;培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确:牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态,不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的含义,引入了惯性的概念,是研究整个力学的出发点,不能把它当做第二定律的特例;惯性不是状态量,也不是过程量,更不是一种力。惯性是物体的属性,不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时,应使学生理解和使用常用的措词:“物体因惯性要保持原来的运动状态,所以......”教师还应该明确,牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系,但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时,常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。
二、牛顿第二定律。在第一定律的基础上,从物体在外力作用下,它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达:物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应注意公式F=Kma中,比例系数K不是在任何情况下都等于1;a随F改变存在着瞬时关系;牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系,以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。
三、万有引力定律。教学时应注意:①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程,卡文迪许测定万有引力常量的实验,海王星、冥王星的发现等物理学史料,对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比(平方反比定律),减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式,只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也发现了它的局限性。
四、机械能守恒定律。这个定律一般不用实验总结出来,因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理,在外力和非保守内力都不做功或所做的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化,就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量,用它来解决问题时,就可以不涉及状态变化的复杂过程(过程量被消去),使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件(只有系统内部的重力和弹力做功)。这个定律不适用的问题,可以利用动能定理或功能原理解决。
五、动量守恒定律。历史上,牛顿第二定律是以F=dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来,主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相,就目前中学的实验条件来说,多数难以做到。即使做得到,要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出,再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律,也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题,相互作用的物体的所有动量都在一条直线上,所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误,应该使他们明确,在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化,表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以使问题大大地简化。若物体不发生相互作用,就没有守恒问题。在解决实际问题时,如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大,就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用,系统中有多少物体在相互作用,相互作用的形式如何,只要系统不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),动量守恒定律都是适用的。
六、欧姆定律。中学物理课本中欧姆定律是通过实验得出的。公式为I=U/R或U=IR。教学时应注意:①“电流强度跟电压成正比”是对同一导体而言;“电流强度跟电阻成反比”是对不同导体说的。②I、U、R是同一电路的三个参量。③闭合电路的欧姆定律的教学难点和关键是电动势的概念,并用实验得到电源电动势等于内、外电压之和。然后用欧姆定律导出I=ε/(R+r)(也可以用能量转化和守恒定律推导)。④闭合电路的欧姆定律公式可变换成多种形式,要明确它们的物理意义。⑤教师应明确,普通物理学中的欧姆定律公式多数是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,导体就不服从欧姆定律。但不论导体服从欧姆定律与否,R=U/I这个关系式都可以作为导体电阻的一般定义式。中学物理课本不把 R=U/R列入欧姆定律公式,是为了避免学生把欧姆定律公式跟电阻的定义式混淆。这样处理似乎欠妥。
关键词:全电路;欧姆定律;实验教学;感性教学
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2012)08-0098-02
欧姆定律是《电工基础》中最常用的基本定律之一,技工院校现在使用的《电工基础》教材(中国劳动社会保障出版社出版,第四版)中把欧姆定律分为部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律两部分。对于部分电路欧姆定律,由于中学物理课本已作详细介绍,学生容易接受,但对于全电路欧姆定律,由于其涉及的概念较多且各物理量之间的关系复杂,再加上教材未附相应的实验,学生缺乏感性认识。因此,学生很难理解和接受,也是其成为教师教学中重点和难点的原因。笔者针对学生在学习过程中容易产生的困惑和疑问,借助实验来帮助学生理解,收到了较好的效果。
明确教学目标是教师组织
全电路欧姆定律教学的关键
掌握全电路欧姆定律对于学好《电工基础》这门课程来说至关重要。因为后续章节中多处电路的分析和计算要应用到这一定律。教学是一个教师与学生双向互动的过程,作为教师,要组织好全电路欧姆定律教学,必须先明确教学目标,做到心中有数,才能更好地开展教学。
知识目标:(1)理解电动势、内电阻、外电阻、内电压、外电压、端电压、内压降等物理量的物理意义;(2)掌握全电路欧姆定律的表达形式,明确在闭合电路中电动势等于内、外电压之和;(3)掌握端电压与外电阻、端电压与内电阻之间的变化规律;(4)掌握全电路欧姆定律的应用。
能力目标:(1)通过实验教学,培养学生的观察和分析能力,使学生学会运用实验探索科学规律的方法;(2)通过对端电压与外电阻、端电压与内电阻之间的变化规律的讨论,培养学生的思维能力和推理能力。
理解各物理量的物理意义是
学生掌握全电路欧姆定律的基础
全电路欧姆定律的难点在于概念较多,且各物理量之间的关系复杂。因此,首先,应让学生准确理解各物理量的含义。
全电路是指含有电源的闭合电路,如图1所示。其中,R代表负载(即用电器,为简化电路,只画一个),r代表电源的内电阻(存在于电源内部),E代表电源的电动势。整个闭合电路可分为内、外两部分,电源外部的叫外电路(图1中方框以外的部分),电源内部的叫内电路。外电路上的电阻叫外电阻,内电路上的电阻叫内电阻。当开关S闭合时,电路中就会有电流产生,I=,该式表明:在一个闭合电路中,电流强度与电源的电动势成正比,与电路中内电阻和外电阻之和成反比,这个规律称为全电路欧姆定律。
要理解这个定律,要先理解以下几个物理量的物理意义:第一个是电动势,它是指在电源内部,电源力将单位正电荷从电源负极移到正极所做的功。这个概念比较抽象,涉及知识面较广,要使学生全面、深刻地理解它是有困难的。考虑到学生的接受能力和满足后续知识的需要,需向学生讲清两个问题:一是电动势的值可用电压表测出——电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压;二是电动势的物理意义是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领,是由电源本身的性质决定的。第二个是电源的端电压(简称端电压),它是指电源两端的电位差(在图1中指A、B两点之间的电压,也等于负载R两端的电压)。需要注意的是,端电压与电动势是两个不同的概念,它们在数值上不一定相等。第三个是内压降,它是指当电流流过电源内部时,在内电阻上产生的电压降。全电路欧姆定律也可表示为:“在闭合电路中,电动势等于内、外电压之和。”
掌握各物理量的变化规律是
掌握全电路欧姆定律的重点
全电路欧姆定律的难点在于各物理量之间的变化规律,也是学生容易产生疑惑的地方。可以利用演示实验来验证各物理量之间的变化规律,以增加学生的感性认识,提高学生的逻辑推理能力。
第一,验证电源内电阻的存在并计算其大小。对于电源的内电阻,由于存在于电源的内部,既看不见,也摸不着,学生对此存在质疑。为此,可用图2进行实验,不但可以证明内电阻的存在,还可测出内电阻的大小。在图2中,用1节1号干电池作电源,电阻R为已知值(可根据实际情况选定)。开关闭合前,记下电压表的读数U1(此值即为干电池的电动势),开关闭合后,记下电压表的读数U2,发现U2比U1小(见表1),就是因为电源内部存在内电阻的缘故。
根据公式r=R可算出该电池的内电阻。再用不同型号的干电池(如5号干电池、7号干电池)进行重复实验,发现它们的电动势虽然相等(为了后面实验的需要,尽量选用电动势相等的电池,并保留这些电池),但内电阻不一定相同。
第二,端电压U跟外电阻R的关系。
实验电路如图3所示,用1节1号干电池作为电源,移动滑动变阻器的滑动片,观察电流表和电压表的读数变化,并将它们的读数记录到表2中。通过观察发现:当滑动片从左向右移动时(为保证实验设备安全,滑动片不要移到最右端),电流表的读数慢慢变大,电压表的读数慢慢变小;当滑动片从右向左移动时,电流表的读数慢慢变小,电压表的读数慢慢变大。由此得出结论:端电压随外电阻上升而上升,随外电阻下降而下降。根据表2中的数据可绘成曲线(如图4所示),即电源的端电压特性曲线。从曲线上可以看出:电源端电压随着电流的大小而变化,当电路接小电阻时,电流增大,端电压就下降;当电路接大电阻时电流减少,端电压就上升。
思考:如果滑动片移到最右端,电压表、电流表的读数将为多少?
第三,端电压与内电阻r的关系。
根据公式U=E-Ir分析可知:当电流I 不变时,内阻下降,端电压就上升;内阻上升,端电压就下降。实验电路同图3,只需将电路中的电源用前面已测过内阻值的不同型号的电池代替即可,观察电流表、电压表的读数,上述结论即可得到验证。
应用规律,解决实际问题
首先向学生提出问题:你是否注意到,电灯在深夜要比晚上七八点钟亮一些?这个现象的原因何在?在回答这个问题之前,可先通过实验验证这一现象的存在,如图5所示。图中5个灯泡完全相同,先将开关全合上,使灯泡发光,再逐个断开开关,发现灯泡逐渐变亮,原因分析:随着开关的断开,外电阻增大,导致干路电流减小,使得内压降下降,从而端电压增大,即灯泡两端的实际电压增大,故灯泡变亮了。上述问题也得到了解决。
在教学过程中,如果尽可能地增加一些实验,通过生活中的实验记录其数据并指导学生得出规律,提高感性认识,不但可以提高学生的学习兴趣,也会提高教学效果。
参考文献:
[1]李书堂.电工基础(第4版)[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2001.
[2]毕淑娥.电工与电子技术基础(第2版)[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004.
[3]王兆良.关于“全电路欧姆定律”的教学[J].福建轻纺,2007(2).
张君甜
【摘 要】随着高中新课程改革的深入发展,教育教学大环境也随之悄然发生着。人们的教育理念发生了很大的变化,不仅改变了“老师教学生学,教师为主导”的片面教学观,还开始注重应用更好的引导方式来引导学生,倡导学习方式的多元化。哲学家狄德罗说过:“有了真正的方法,还是不够的;还要懂得运用它。至于如何去运用,这要我们不断从学习和反思中获取方法,做高效型教师,打造高效课堂。为此,根据我校实施“271”课程改革的大环境结合自己的教学实践和经验,推出了这种高中物理“合作讨论探究式小组学习法”,旨在转变教学过程中教师的教学行为和学生的学习方式。
关键词 高效课堂;高中物理的“有效教学”;物理教学;小组合作讨论探究式学习
在高中物理教学的课堂上,教师教得辛苦,学生学得痛苦。高耗低效,缺乏策略,成为教与学的阻碍。因此,教师应当充分利用好每一堂,特别是在新授内容的公式和规律的推导,教师要不断的有层次的向学生提出引导问题,有目的的引导学生去一层一层破解物理实质,让学生通过与小组成员合作讨论对新授进行的发散探究,学生因为自己积极参与了问题讨论,对问题的认识自然也就更深一个层次了这也就达到了深化知识目标目的。一堂好的物理课必然是一堂高效率的课堂教学,如何抓住课堂,开展高中物理的“有效教学”探索实践活动,这正是本文所要研究的内容。下面我们就于《闭合电路的欧姆定律》课题为例题探讨“271”讨论探究式学习高中物理的主要过程。
第一,教师课前要向学生详细解读教学目标:教学目标要明了,目标性强,教学前一定要让学生明确知道我们这节课的目标,学习起来才不会盲目,不会被动,也便于学生对学习的自我评价。
《闭合电路的欧姆定律》教学目标(部分展示):(1)经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程,体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用,从而理解电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。(2)熟练掌握闭合电路欧姆定律的两种表达式及其适用条件。
第二,预习自学、自主探究:这个环节最具挑战性的,必须保证学生有足够的兴趣,全身心地投入进去,所以预习案和探究案要精心设计,按照学生学习的最初状态,让兴趣和创造的欲望引领学生自主学习。学生以预习案和探究案为学习“路线图”,预习自学,解决了传统课堂学生被动学习、盲目学习的问题。
《闭合电路欧姆定律》预习案(部分展示):分为①知识点预习②知识点应用预练
①知识点预习(部分展示):
闭合电路是由哪几部分组成的_______,电动势E、外电压U外与内电压U内三者之间的关系________。电动势等于电源_______时两极间的电压。用电压表接在电源两极间测得的电压U外_______E。
第三,提出质疑,探究案二次探究:在自主学习的基础之上,学生通过完成探究案上的训练题目,检验自学效果,提出质疑。质疑的过程,实际上是一个积极思维的过程,是发现问题,提出问题的过程,质疑是创新的开始,也是创新的动力,创新来自质疑。该过程教师当适时的发挥引导作用,引领学生朝着目标研究、比较、创新。学生在探究案的引领下进行二次探究,对教材和知识的把握也提升到一个新的层次,很好地解决了传统课堂学生缺乏独立思考、深入探究的问题。
通过你的自主学习,你还有哪些疑惑?①疑惑点:________ ②疑惑内容:________
《闭合电路欧姆定律》探究案(部分展示):
探究:闭合电路的能量转化
某闭合电路,外电路有一电阻R,电源是一节电池,电动势为E,内电阻r,当电键闭合后,电路电流为I。①整个电路中在t时间内电能转化为什么能?各是多少?
(外电路中电流做功产生的热为:E外=I2Rt;内电路中电流做功产生的热为:E内=I2rt)
②电路中电能是什么能转化来的?在电源内部是如何实现的?(是有化学能转化而来的,依靠非静电力做功实现的。电池化学反应层非静电力做的功:W=Eq=EIt)
根据能量守恒定律可以得到怎样的一个等式:
(1)W=E外+E内(2)EIt=I2Rt+I2rt
(3)E=IR+Ir=U内+U外 或者(4)I=E/(R+r)
第四,①分组合作,讨论解疑:这个环节是高效课堂的重要组成部分,是课堂走向自主的基础。运用分组合作学习,在小组中学生能主动操作、观察、思考、讨论,学生参与教学活动的机会增多;分组合作学习有助于学生提高口头表达能力。在学习小组中学生相互启发、相互帮助、共同解决问题。这样更能能培养学生之间团结、协调的合作意识,提高学生的人际交往能力。②展示点评、拓展提升:这个过程可以让学生充分发挥初生牛犊不怕虎的精神,在黑板上展示疑难,展示困惑,展示方法,提高学生的思维水平和表达能力。
分小组讨论,展示点评:
(1)(2)两式反映了闭合电路中的什么规律?(能量守恒)
(3)式反映了闭合电路中的什么规律?(因消耗其他形式的能量而产生的电势升高E,通过外电路R和内电路r而降落。外电路电势降低,内电路电势升中有降)
(4)式反应了闭合电路中的什么规律?(电流与那些因素有关,这就是闭合电路的欧姆定律)
①内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比,这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。②公式:I=E/(R+r)③适用条件:外电路是纯电阻的电路。④根据欧姆定律,外电路两端的电势降落为U外=IR,习惯上成为路端电压,内电路的电势降落为U内=Ir,代入E=IR+Ir得E=U内+U外该式表明,电动势等于内外电路电势降落之和。
通过这样一次自主探究一次小组合作探究过程,学生通过功能关系的分析建立闭合电路欧姆定律学生应该感到熟悉并且容易理解,已经可能够娴熟地从做功的角度认识并理解电动势的概念了。
第五,清理过关,当堂检测:学生经过激烈的讨论,思维比较活跃,这时需要静心总结归纳,反思学习目标的达成情况,清理过关。最后一项是当堂内容检测,当堂检测可以分段讲授、讲练结合也可口笔结合、当堂训练等形式,让学生体验学习成就感。检测环节,教师也可以对例题进行开拓变形,将题目的已知条件作些变更,使一题变为多题,可使学生的思维得到充分发挥,也能较好地发挥例题的潜在功能,有助于培养学生思维的独创性和流畅性。
一、教学目标
1、知识与技能
(1)能说出欧姆定律的内容、公式及其涉及的单位;
(2)理解欧姆定律,能进行欧姆定律公式的变形,理解应用公式时要注意“同体性”和“同时性”,会在新的问题情境中,应用欧姆定律进行解释、推断和计算。
2、过程与方法
(1)经历探究通过导体的电流与电压、电阻的关系的实验研究过程,从而能较熟练地运用图像处理实验数据,了解电流与电压、电阻间的正比、反比关系。
(2)初步学会在实验探究的基础上交流讨论,互相合作。
(3)学习用数学公式来表达物理规律的方法,体会这样做的优势。
3、情感态度与价值观:
结合欧姆当年研究电流、电压和电阻三者关系的简史,培养学生刻苦钻研、大胆探索的科学精神,同时让学生在自我实现中增强成功体会。
二、教学重点:
欧姆定律所揭示的物理意义及其数学表达式;
三、教学难点:
欧姆定律的实验设计及学生对实验数据的分析、归纳以及结论的得出。
四、教学器材:
调光灯、小灯泡、电池组、滑动变阻器、电流表、电压表、阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的电阻各一个、导线数根等。
五、教学过程
(一)设置物理情境进行讨论,提出问题。
如图的电路,你有哪些方法可以改变小灯泡的亮度?小组内讨论,然后进行交流。
学生的方法:①改变电源的电压,②改变定值电阻的阻值③串联一个滑动变阻器等。
实验验证,学生观察灯的亮度的变化
师:灯时亮时暗说明什么?
生:电路中的电流有大有小。
师:电路中电流的大小由哪些因素决定?
(二)大胆猜想,激活思维
鼓励学生大胆猜测:你猜电流的大小究竟由哪些因素决定呢?
学生分组讨论,教师适当提示。学生联系已学内容以及刚才的实验现象,猜想:电流与电压的大小有关,因为电压是形成电流的原因;电流与导体的电阻有关,因为电阻对电流有阻碍作用——教师针对学生的回答,给予肯定:最后,根据猜想师生共同得出结论:电路中的电流与电压、电阻两者有关:
过渡:到底有怎样的关系呢?
“创设情景——提出问题——猜想”这两步引起学生极大的兴趣,学生注意力高度集中,急切盼望问题的解决,产生主动探索的动机,
(三)设计实验
1、课件出示思考题
(1)根据研究电阻大小影响因素的方法,这个问题应采用什么方法研究?
(2)选择使用哪些器材?
(3)该实验应分几步,具体步骤怎样?
2、学生激烈讨论,明确本问题的研究方法:必须设法控制其中一个量不变,才能研究另外两个物理量之间的变化关系,即控制变量法。
学生讨论,提出本实验必须分两步来完成:第一步,保持R不变(确定应该用定值电阻而不用灯泡),研究I与U的关系;第二步,保持U不变,研究I与R的关系。对于第一步,改变U(用电压表测),观察I(用电流表测量),且电压的调节可通过:改变电池节数来实现(阻值为R的电阻直接接在电源两端),或者通过电阻与滑动变阻器串联,移动变阻器滑片来实现。
师生共同讨论:通过改变滑动变阻器的滑片改变电阻两端的电压比通过改变电池节数方案要好。
(四)分组合作,深入探究
在此环节中,学生以小组为单位,像科学家那样兴趣盎然地开始按拟定的方案实验,边做边想边记。教师巡视,注意他们的设计是否合理,仪器使用是否得当,数据记录是否正确,作个别辅导。
学生在教师的指导下,自觉、主动地和教师、教材、同学、教具相互作用,进行信息交流,自我调节,形成了一种和谐亲密、积极参与的教学气氛和一个思维活跃、鼓励创新的环境。学生的思维在开放、发散中涨落,在求异、探索中又趋于有序,这培养了学生的独立操作能力,发展了学生的思维能力、创造能力:
(五)综合分析,归纳总结
例2、家庭中使用的是交流电,当人体通过交流电的电流达到50mA时,就会导致人体呼吸麻痹、心室颤动。假定某人身体的电阻为2kΩ,算一算,当通过50mA电流时的电压是多大?
初次应用欧姆定律进行计算的计算题,规范解题的要求。
(七)课堂教学小结与延展:
(1)让学生回顾本课的探究过程:发现问题——进行猜想——探索研究——得出结论——指导实践,指明这是研究物理的基本思路;物理教学中应注意渗透科学研究方法,同时也进行学法指导和辩证唯物主义教育。
关键词:初中物理;电流表电压表;实验观察
对于刚刚升入九年级的学生来说,九年级电学知识在近几年的中考中占有近40%的比例,只是2012年相应比例少点,八年级物理明显的不同点是:八年级物理各章相对独立些,特别是沪科版上册是声学、光学、物质的形态及其变化、物质的质量与密度,下册是力学知识:力与机械、运动与力、压强与浮力。所以某部分没学好,其他章节还能迎头赶上。我个人认为这是怕学生在学习的过程中枯燥乏味。而到九年级,开篇就是电学,大部分时间都在接触电学,电学的学习就像爬山一样,一开始如果就很累的话,那么越学到后面越吃力,到后来就根本爬不动,不可收拾,有的同学要补课还不知从何补起。所以,可以说,学好了电学就是学好了九年级物理。
一、注重学习效率,上课时专心听讲,是学好电学的主要途径。
课堂中的例题分析,考后试卷错题的讲解,只有真正听懂、理解了、消化了,课后是不需要死记硬背的。对于教师而言,学生实验自己做了,结论自己得出了,规律也会找了,但后面紧跟着的是大量的练习,来巩固对理论的理解。所以必须要有多种形式的教学手段来吸引学生上课认真听讲。有时连续几节课都是讲、练习题,必然会有些枯燥,这时教师除了运用多媒体手段教学,还可以进行学生编题比赛、学生纠错等多种教学手段,有时教师还可以故意设下陷进,让学生去犯错,然后让他们自己去“钻”出来,学生必定有一种释然的感觉。种种方式或手段目的都是为了调动同学们的积极性,让枯燥的习题课上得生动有趣。
另一方面,由于学生学得好坏有差异,学生的成绩也就有差别,所以整堂课的例题选择要顾及到绝大多数学生。
二、电学的学习,要注重学习方法的转变。
第一,重视电学实验的探究,不再是依赖老师的演示实验,而是同学们依靠自己与同伴的协作,连接电路图、测出实验数据、发现实验规律、得出实验结论。实验探究的学习方法,电学中有几个重要的定律,贯穿在整个电学中。同学们在认真完成课内规定实验的基础上,还可以自己设计实验,来判断自己设计的实验方案在实践中是否可行,因为大量的物理规律是在实验的基础上总结出来的。例如,设计楼道口开关电路、医院为病号设计电路,或设计在缺少电流表或缺少电压表的条件下测量未知电阻的实验。这些都需要学生自己独立思考、探索,不断提高自己的观察、判断、发散思维等能力,使自己对电学知识的理解更深刻,分析、解决问题更全面。
第二,电学要重视画图和识图的思维方法,刚学电学探究电路和探究欧姆定律离不开图形,复杂电路设计,都是主要依靠“图形语言”来表述的。画图能够变抽象思维为形象思维,更精确地掌握物理过程。有了图就能作状态分析和动态分析,明确欧姆定律应用于某一电阻还是整个电路;特别是班班通电子白板的应用,另外还必须根据现成的图形学会识图,要学会在复杂的图形中看出基本图形。例如,在计算有关电路的习题时,已给出的电路图往往很难分析出来是串联或是并联,如果能熟练地将所给出的电路图画成等效电路图,就会很容易地看出电路的连接特点,使有关问题迎刃而解。
三、学习电学要善于总结与归类。
在学习完欧姆定律后,有大量的习题,很多题目都有重复性,但很多同学就是不停地犯错。因为不善于总结、思考,所以成绩一直不理想。总结中不难发现,在整个电学知识体系中,欧姆定律是精髓,电流、电压、电阻、电功、电热以及电功率的计算,都要在对欧姆定律深刻的理解基础上才能解答得熟练而准确。所以,对一阶段的学习及时做一下总结,既是承上做一个复习又是启下的一个预习。
对于归类而言,其实把问题分一下类,就不难发现后面计算题的电路图与刚开始电路分析的电路图相差无几,只是多了条件,多了要求。而计算的熟练与否是来自于前面扎实的电路分析。比如开关类型的题目可以归为一类,刚开始学习时,主要是分析开关断开或闭合时,有哪些用电器工作并属于什么连接方式,或者要求用电器串联或并联,开关应如何动作,在分析电路时,短路现象的分析是难点;在学习了欧姆定律后,就出现了大量的计算题。有了前面会分析电路的基础,结合公式I=U/R以及两个变形公式,解题时注意短路现象和欧姆定律针对的是同一部分电路,经过一定量的练习,那么考试时计算题基本是得分题。故障分析的可以归为一类。只要做个有心人,把后面与前面所学的知识点互相联系起来,则整个电学就会逐渐在头脑中构成一个完整的知识网,任何题目隐藏的就是这张网中的一个或多个知识点的结合。
关键词 初中物理;欧姆定律;实验室;可变稳压输出电源
中图分类号:G633.7 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2013)10-0029-02
1 冤屈
听初中物理青年教师“以导促学”汇报课“欧姆定律”,评课时,很多老教师对该教师的“电压的调节与改变问题”的处理,提出了中肯且详细的点评。笔者既对老教师的无私点拨感到欣慰,同时更为这位青年教师“叫屈”。屈之一,老教师们受以往教学经验的启发,以所谓教材、器材、试题为依据,面面俱到地来看待新教师的创新教学设计,这是因为没有看到探究教学的发展之需要;屈之二,让青年教师的创新教育来承担教材编写本身的缺陷、学校实验室实验器材配置不足以及某次中考试题的偏颇等,似乎更为冤屈。
就初中物理探究欧姆定律的实验设计,一是保持电阻不变,改变电压,观察电流与电压的关系;二是保持电压不变,改变电阻,观测电流与电阻的关系。这本来应该是一个极其自然的、也是学生立马就能想到的实验设计过程。由于一般学校的实验室没有“可变稳压输出电源”仪器,所以,目前使用的大多数版本的初中物理教材给定的实验设计为图1的设计。这样的设计一直以来似乎被认为是经典,而从来就没有受到过质疑。有经验的教师,往往采用提前做伏笔,或当堂给学生以点拨的方式来完成。
为使实验在有限的时间内完成,一般需要解决两个问题:一是如何调节滑动变阻器,才能增大(或者减小)电压表读数;二是改变电阻时是先大后小还是先小后大。这样就出现滑稽的现象。滑稽之一在于:这一与本次探究无关的问题却成为本节课的重点与难点。滑稽之二在于:用探究所得到的结论来设计探究结论,颠倒了“过程与结论”的逻辑发展关系。
2 缘由
一个青年教师的“冤屈”,也许不那么受人关注,然而,当这样的“冤屈”已经阻碍教学改革的时候,就不能不引起人们的关注了。回顾落实探究教育的过程,可以发现,它是一个渐变的过程,从课标要求的提出,到教师的主动实施;从将探究视为方法,到视探究为教学目标。当今的教师普遍认同一个“以学生发展为本”的理念,于是,各种各样的教学方式层出不穷。遗憾的是,教师始终发现有“三座大山”正在阻挡探究的自然发展。
第一座“大山”是教材。在一纲多本的初中物理教材体系中,某一版本的教材应该也仅仅只能是教师进行教学设计的依据之一。很多老教师喜欢以教材为本并视教材所述为金科玉律,这显然是一种片面的认识,而且就是这样的片面认识,在广大教师中却依然很流行,甚至成为一种评价课堂的唯一准则。
如果教材编写者能将图1变化为图2,并告诉学生,虚线框就是一个可以改变电压的电源,并让学生在实验中体会改变电压大小的方法(这本身也是“做中学”的一种方式),这样就避免了教师在这个问题上的纠结。至于其原理,可以作为欧姆定律应用的一个问题来讨论(根据笔者对新课程标准的理解,这样的动态分析似乎有违探究教育本意,建议以后试题不出现)。
第二座“大山”是器材。由于历史的原因,学校的实验室与教室的地理位置配备问题,实验仪器的陈旧与不配套问题,已经严重地制约了探究教学的落实与发展。就笔者所在学校而言,自笔者1980年参加工作,30多年来,可以说没有什么本质上的变化。如果要说变化,那就是价钱更高了,而质量更低了!教师为了寻找一个探究实验的器材,所做出的努力真的是难以想象,更不用说向学生开放探究实验室的可能。就本文提及的“可变稳压输出电源”,按照图3,也就是个由电池盒与电位器的组合问题,应该不是难事,可以自制,也可以批量生产,遗憾的是一直没有被相关部门所重视。
第三座“大山”是考试。“初中物理是被考难的”,这是目前的共识。就图1的设计,某地的中考试题竟然让学生回答:换用电阻时,阻值是该从大到小还是从小到大?虽然说中考试题属于终结性评价,学生回答该问题不存在任何可以挑剔的地方,遗憾的是,这样的试题一出现,来年就被无情地收录进了各种随堂教辅资料中,甚至被各地的教研员编进了相关的试卷之中。那些视考试分数为自己荣誉的教师,只能步步小心地向学生进行介绍,从而彻底摧毁了探究教学的自然发展规律,因而也导致在欧姆定律的教学中要做出一个“艰难的决定”。不合时宜的试题安排,已经真的成为探究教学发展的绊脚石。教材的编写是为了照顾学校已有实验条件,试题却在别人不得已的基础上再次兴浪,实为不该。
3 体会
探究能力的发展需要有个前提,这个前提就是人脑思维的自然性体现,或者称它为“最临近发现区”的构建。这里为思维发展的自然性提供探究实验及配套的器材,成为探究能否自然发展的“架梯”。
探究教学,在国内应该还是个新名词,其必须经过一个相当长的摸索过程,才能被教师炉火纯青地所运用。教师要真正以探究教育的观点来设计教学活动,要有勇气有能力去挑战所面对的“三座大山”。
比如图4的实验,教材用以说明的是物体具有惯性,而教师如果仅仅将该实验看成是为了提高学生的学习兴趣,那么就失去了一次探究教学的资源。这就需要教师突破教材安排,具有根据实际需要增加探究资源的能力。因为这个实验可以提供一个更值得探究的问题:惯性大小与什么因素有关?如果将该实验改为:给学生两个高度、形状、体积相等而质量有明显区别的物体,分别做同样的实验,哪个更容易成功呢?为什么?经过这样探究学习的学生,对于理解“惯性大小只与质量有关”不是更有帮助吗?同时,这样的探究还需要有突破实验室配置的要求,毕竟“两个高度、形状、体积相等而质量有明显区别的物体”是很容易找到的吧。
作为探究教学发展趋势中所出现的“以导促学”教学方式(或者是其他教学方式),是凝聚着广大教师在探究教学道路上的走向反映,也就是说欣喜地看到了探究教学正在发展。这样的发展甚至只能用刚刚起步来定义。
【关键词】课堂教学优势;课堂教学资源;课堂教学管理;课堂教学评价;创新教学
“创新是不断进步的灵魂”。在新技术革命的严峻挑战面前,教育要创新机制,教师要创新教学。而如何将创新精神贯彻落实到日常教学实践中去,增强素质教育的可操作性,发挥课堂教学的资源优势,提高教育教学质量,结合《电工基础》教学,我认为可以从以下两个方面入手。
1.从整体上全面把握教材,教会学生轻松学习
《电工基础》是职业中等专业学校许多专业必修的一门专业基础课。《电工基础》的主要内容是分析直流电路、磁与电磁、正弦交流电路、三相正弦交流电路、非正弦周期电路等。由于电路和现象种类繁多,结构各异,解题方法也各不相同,教师应该结合专业要求、企业需要和学生实际整合教学内容,教会学生轻松学习。我总结了四个方面的知识包。
1.1 掌握电路的两个定律及三个元件的电压电流关系。
电路的两个定律是指欧姆定律和基尔霍夫定律,三个定律是指电阻元件、电容元件和电感元件。两个定律和三个元件的电压电流关系是分析计算各种电路的基本依据,所以要熟练掌握欧姆定律、基尔霍夫定律以及电阻、电容、电感这三个元件的电压电流定律。掌握欧姆定律,不仅要掌握部分电路的,还要掌握全电路的。掌握基尔霍夫定律,不仅要掌握电压定律,还要掌握电流定律。在正弦交流电路中,要注意掌握电阻、电感、电容这三个元件的电压电流相量之间、有效值之间、相位之间的关系。
1.2 掌握磁与电磁的两手定则及三个定律。
磁与电磁的两手定则,是指左手定则和右手定则,三个定律是指磁路欧姆定律、楞次定律和电磁感应定律。两手定则及三个定律是学习电磁学的基础,也是学习交流电路的基本条件,所以必须掌握运用左手定则、右手定则、磁路的欧姆定律、楞次定律和电磁感应定律。明确左手定则是判断通电导体在磁场中受力方向的依据,右手定则是判断导体产生感应电流方向的依据,磁路欧姆定律是定性分析磁路的依据,楞次定律是判断线圈产生感应电流方向的依据,电磁感应定律是确定感应电动势大小的依据。
1.3 掌握分析线性电阻电路的三大类方法。
由线性电阻、独立电源组成的电路叫线性电阻电路。分析线性电阻电路有三大类方法:等效变换法、网络方程法、网络定理法,这三大类方法同样适用于正弦交流电路、三相正弦交流电路、非正弦周期电路。所以,掌握分析线性电阻电路的三大类方法是至关重要的。
等效变换法就是利用等效网络的互换,将电路简化来分析计算。要重点掌握电流源和电压源的定义、串联和并联的概念以及等效条件。在解题时要正确画出等效电路图,可先把电路中尚未进行等效变换的部分按照原样画出,再找出等效网络所接的端纽,然后在端纽间换上等效网络,进行分析计算。
网络方程法就是选择一些未知量为未知数,列出方程组进行求解,它包括节点法、网孔法和支路法。要重点掌握它们分别以什么为未知数,需要列几个方程,怎样列方程,列出的方程有何规律可循。
网络定理法就是应用叠加定理和戴维宁定理来解题。用叠加定理分析线性电阻电路时,首先要画出每一独立电源单独作用下的电路图,然后求出每一独立电源单独作用下的结果,最后叠加。用戴维宁定理解题时,首先将电路分为待求支路和有源二端网络两部分,然后求出有源二端网络的开路电压和等效电阻,画出等效电路,最后根据等效电路求解。
1.4 掌握各种类型电路的定义,选用正确的解题方法。
《电工基础》分析的电路有直流电路、正弦交流电路、三相正弦交流电路、非正弦周期电路。
直流电路是电流和电压的大小和方向都不随时间变化的电路,它分为简单直流电路和复杂直流电路两种。简单直流电路用欧姆定律和电阻串联、并联、混联的知识来进行分析计算。复杂直流电路用基尔霍夫定律和等效变换法、网络方程法和网络定理法来计算。正弦交流电路是电流和电压的大小和方向都随时间接正弦规律变化的电路。分析和计算正弦交流电路,主要是确定电阻、电容、电感电路中电压与电流之间的数值关系、相位关系及功率。三相正弦交流电路是由三相电源供电的正弦交流电路。要掌握线电压和相电压的关系,线电流和相电流的关系,特别是负载作星形联结和三角形联结时电压和电流的关系。非正弦周期电路是电流和电压的大小和方向随时间不按正弦规律做周期性变化的电路。分析非正弦周期电路,要应用正弦交流电路的基本定律,把非正弦周期电路转化为正弦交流电路和线性电阻电路来分析计算。
2.从层次上进行教学创新,努力提高教学效果
《电工基础》是一门实践性较强的专业技术基础课程,它的目的和任务是使学生获得电工技术方面的基本理论,基本知识和基本功技能,为学习后续课程以及今后的工作打下必要的基础。如何使学生获得这些理论、知识和技能,培养他的分析能力、运算能力和创新能力,我认为应从以下四个层次进行教学创新。
2.1 进行教学方法创新,以思维训练为主线,引导学生在主体活动中发展创新个性。
教师是创新教育的操作者,必须树立教学就是引导学生学会学习、提高自主探索学习能力的教学观念,注重开发学生的智力因素与非智力因素,促进学生素质的持续协调全面发展。在《电工基础》教学实践中,我体会到教师在作教学设计时,对教学内容安排既要源于教材,又要不囿于教材,强化教学内容的可研究性,注重充实教学内容的信息量,增强教学内容与实际生活的联系,丰富学生的直观感受。要改变现有教材中对知识点的陈述性排列结构为小课题探索研究性矩阵结构,强化知识点的建立过程教学,将平铺直叙、权威定论式描述方法改变为论证求解、层层剥笋、曲径通幽、引人入胜的问题研讨方法。把教学的着重点放在启发、引导学生寻找发现问题并加以探究解决问题的思路、方法上来,变学生被动接受教材权威论断性知识点的继承性学习为学生主动探索、发现现象、总结规律的开拓性学习。
如我在设计“电磁感应现象”定性研究磁场产生电流的教案时,积极引导学生进行发散思维,充分发挥空间想象力并通过猜想提出自己的观点,创新设计导体运动、磁场不动的实验和磁场运动、导体不动的实验,独自进行验证并评价观点。把操作研究和理论研究结合起来,自主探索发现变化的磁场产生感应电流的规律,让学生分享创新发现的成功乐趣,培养了学生的创新意识和创新精神。
在“感应电流的方向”这一节课的教学设计中,我没有直接给学生介绍陈述性的知识答案,而是努力创设“望梅止渴”的情境教学,把“梅子”(知识点)打扮得引人注目一些,激发学生的学习心理需求,吸引学生主动进入教学环境,启发引导学生在列举磁铁插入线圈或拔出线圈时会遇到几种情况,分析比较各种情况下产生的感应电流方向的异同,从而加深对所学理论的理解。
2.2 进行教学手段创新,将多媒体计算机引进课堂,提高学生的学习兴趣和创新认识。
教学手段是多种多样的,原有的教学手段诸如挂图、幻灯片、录像带等曾经在课堂教学中发挥了重大的作用。现在随着计算机的普及,我把多媒体技术引进课堂,更便于创设情景,促进学生的认识活动。由于它能够实现文字、图像、声音、动画的结合,使原来抽象、乏味的知识变得形象、生动起来,从而引导学生运用创造性思维和想象力去理解事物的本来面貌,培养其创新认识,特别在认知微观世界方面,它能发挥非常巨大的作用,激发学生的求知欲望和学习兴趣。
比如在“电动势,闭合电路欧姆定律”这一节教学中,电动势的形成是学生最难接受的知识点。仅仅依靠教师的口头叙述和传统挂图,学生普遍感到难以理解。非静电力移动正电荷这一难点,通过一个程序控制正电荷在电源两极间移动的速度和数目,运用电路动画的手段,逼真地模仿出电源两极建立电场的全过程。正电荷运动的立体动画,形象生动地展现在学生面前,加深了学生对微观世界的创新认识和真实理解。
通过多媒体教学,化解了教学难点。既节省了板书和画图时间,又使得抽象的概念具体化,微观的物质宏观化,静态的效果动态化,平面的图形立体化,从而激发了学生的学习兴趣,培养了学生的创新认识,提高了课堂的教学质量。
2.3 进行教学管理创新,满足学生个性化的学习需求,引导学生在自主活动中激活创新思维。
在《电工基础》教学中,我充分调动学生在学习中的主体作用。不仅在教学过程中穿插企业对职专生的要求和当前就业形势的分析,让学生重分认识到随着就业形势的严峻,社会对职业的挑战将更加复杂多变,职专生要有关注自身未来前途命运发展的危机感,从而增强进取意识和开拓精神;教育学生要胸怀爱国之志,增强勤奋学习,努力成才的紧迫感。并且列举本校优秀毕业生的自主成才的具体事例,从而激励学生增强创业成才的自信心。
我在课堂上保证学生有 10分钟左右的自主探索学习时间,做到启发引导学生在活动中自主学习,在师生、生生互动交流中相互学习,与课本中的教学内容建立直接的联系,从思维辨别中感悟学习。以思维训练为目的,采用分组合作学习,让学生能够通过多种学习方式激活自己的创新思维。积极鼓励学生大胆暴露自己的思维过程,及时对学生的创新观点及合理想法进行评价。允许学生采取逆向学习法,从质疑中学习,从体验中学习,从论辩中学习。
通过上述方式组织课堂教学,平时言谈上唯唯诺诺、精神上恍恍惚惚、思想上闭门造车的学生少了,教师与学生间的相互信任增加了,课堂气氛活跃了,教学效率提高了。
2.4 进行教学评价创新,重视学习过程评价与非智力因素的评价,走出单一以分数评价的误区,用发展的眼光多角度评价学生。
更新传统的以掌握知识量的多少及考试成绩作为唯一的学生学习质量好差的绝对静态评价标准,代之以学生的学习态度、进取精神、课堂协作、学习行为表现、自主探索能力、成绩上升幅度等发展过程的多角度、多层次的相对动态评价标准。力求全面地、客观地、科学地评价学生的学习。
我在《电工基础》课教学中,以课堂教学在多大程度上给学生提供了个发展和思维能力发展为评估依据,发挥评价的正确导向作用。在做学科成绩评价时,将课堂上学生主动参与协作学习时的行为表现、自主探索的学习习惯、是否积极完成作业等作出定性评价,按照 20-30 %的比例纳入考试总成绩,作为平时学生学习行为表现成绩分数,以解除一部分学习基础较差的学生在心理上的后顾之忧,改变原来的“辛勤耕耘者未必有好收获”为“辛勤耕耘者一定有好回报”。让理论基础较差、学习态度端正的学生获得一定的发展潜力分或教师的心理期待发展分,从而保护一部分学生的学习上进心,通过优化学生的非智力因素促进学生智力因素的发展。
“教学有法,教无定法”,时代呼唤创新人才,教育担负着培养创新人才的重任,在《电工基础》课教学中我努力给学生营造一个平等、民主、活泼的学习氛围,用自己的语言教会学生轻松学习,取得了较好的教学效果。
参考文献
一、生活经验给初中物理教学带来的负面影响。
1、错误生活经验的存在,造成学生在新知识的认知过程中产生负迁移。
错误生活经验是在日常生活和生产实践活动中,通过个体与外界相互作用而形成的一种非科学的经验。这些经验在形成的过程中没经过科学的思维加工,只是根据事物表面现象作出的主观判断和总结,结论一般是错误的或片面的。正是由于这些经验有这样的缺陷,造成它对新知识的不良影响。
如:拔河是我们都很熟悉的一项体育运动,从这项运动中人们体会到的结论是绳子拉向哪一边,哪一边的力就大.由于有了这个错误的经验,我们在学力平衡的知识时,就出现了麻烦.例如,当起重机吊着一重物静止、匀速上升、匀速下降时,起重机对重物的三次拉力的大小比较.老师在讲解分析时,学生都能听懂,但做作业时又经常出错.又如,在分析推放在水平地面上的物体而没有推动的原因时,学生经常会想当然地认为是推力小于摩擦力的缘故.这些都反映出平时经验的根深蒂固.其实,拔河时,两边的人所用的拉力是一对相互作用的力,是一样大的,胜负的关键在于摩擦力的大小.假如,一个大力士脚穿溜冰鞋站在冰面上与站在地面上小学生进行拔河比赛,胜利属于谁呢?
2、先学的科学知识对后继科学知识的理解和认知产生负迁移。
现代的迁移理论认为:学习的过程是新知识和原有认知结构相互作用的矛盾运动过程。已有认知结构和内容能够对新知识的学习产生消极影响,这也是错误经验消极作用的另一种表现。
如:由欧姆定律得出的导出公式R=U/I,对于这个公式有学生便得出结论:电路中电阻的阻值大小与它两端的电压成正比,与通过它的电流成反比。产生这种错误的原因是由于将先前所学的数学知识僵化地用到现在所学的物理量度公式的分析中,从而失去了物理量度公式的物理内涵。事实上,电阻的大小是电阻本身的一种属性,只与其材料等因素有关。可以用电阻两端的电压和通过它的电流的比求出它的电阻值大小,但它并不是电阻的定义式(定义式为R=ρL/S).在同一电路中当电阻两端电压增大几倍时,通过它的电流也增大几倍,显然电阻值并不与电压成正比,也不与电流成反比。类似的公式还有ρ=m/V,v=S/t等,都是有其物理内涵的。
3、生活经验妨碍创造思维的发展。
学生过多的依赖于过去积累的经验,而忽视对题目殊关系的分析研究。对问题的解答满足于已有的正确结论,而不善于从不同角度去寻求最佳解法,更不能有所创新。
如:如图所示电源电压U=3V , R1=15Ω。先闭合S1,再闭合S2,发现电流表示数增大了0.1A .求电阻R2=?此时,学生会根据已有知识分步求解,当闭合S1时,只有R1接入电路,根据欧姆定律I1=U/R1求出流过R1的电流为0.2A。 当再闭合S2时,R1和R2并联接入电路,电流表测干路电流为0.3 A , 此时流过R1电流仍不变,仍为0.2A 。(由欧姆定律可知)那么此时流过R2的电流为0.1A ,根据欧姆定律求出R2的电阻为30Ω。
实际上学生只要认真分析一下,运用发散思维就会发现电流表增大的值0.1A就是流过R2的电流,运用欧姆定律一步得出R2的电阻为30Ω。这就是学生不会用创新思维解决问题的例子。
二、消除生活经验负面影响的措施:
1、诱发产生正向迁移,遏止形成负向迁移。
为了促进正向迁移的产生,应启迪学生对问题要全面地、多角度地去分析,不要只看到问题的表面或只看问题的片面,就下结论。迁移是一种复杂的心理过程,它受学生本身的主观条件制约,这就要创造条件,因人施教,诱导实现正向迁移。对问题要多假设、多提问,让学生充分参与教学活动,细致分析问题,使学生形成科学严谨的分析问题方法,可避免负向迁移的产生和干扰。
2、深刻领会教材编写者的意图,讲透概念、规律的属性,以防止相互混淆。
为克服先学的科学知识对后继科学知识的理解和认知产生负迁移,必须切实抓好基础知识的教学。对于概念要讲清它的内涵,让学生掌握本质属性;对于定理、定律,要剖析数量关系,赋予它们物理内涵,揭示它们的精髓,为学生的创造思维提供坚实的基础。
3、建构合理的知识结构,增强知识信息地可提取性。
培根说过:"当你处世行事时,正确运用知识就意味着力量。"注重合理地知识结构地建构,是克服生活经验消极影响地前提,生活经验的负效应往往是由于无知和偏见造成的。大脑中有丰富的知识储备,用时才可提取,这是不言而喻的,但大脑里信息量越多,到需要时不一定提取就越快,只有广博而理解透彻的知识信息,组织得有条不紊、有系统的知识信息才具有随时可提取的性质,才容易在需要时迅速检索提取输出,并发挥出举一反三、触类旁通的作用。
4、培养学生正确的解题习惯和掌握正确的解题方法。