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欧姆定律有效性反思电路设计滑动变阻器教材安排是通过实验探究来研究电流与电压电阻关系,从而得出欧姆定律。这样安排比较好,但实际学生动手参与率不高,学生的科学探究有效性不高,有点照本宣科,对欧姆定律不能真正实现探究的思想,如何改变你?
欧姆定律(初中学习的是部分电路欧姆定律)作为一个重要的物理规律,反映了电流、电压、电阻这三个重要的电学量之间的关系,是电学中最基本的定律,是分析解决电路问题的金钥匙。
欧姆定律这节课的特点是,十分重视科学方法教育,重视科学研究的过程。让学生在认知过程中体验方法、学习方法,了解得出欧姆定律的过程。了解运用“控制变量法”研究多个变量关系的实验方法,同时也为进一步学习电学知识打下了基础。
教材安排是通过实验探究来研究电流与电压电阻关系,从而得出欧姆定律。这样安排比较好,但实际学生动手参与率不高,学生的科学探究有效性不高,有点照本宣科,对欧姆定律不能真正实现探究的思想。究其原因有三点:
1.本实验是用欧姆定律来研究欧姆定律由于学生还没学习欧姆定律很难理解为什么调节滑片的位置就能改变或保持这段电路两端的电压。
2.学生很难正确区分一段电路和整个电路两个概念及它们之间的关系,在本实验中研究AB这段电路中的电流与电压和电阻的关系时不容易将这段从整个电路中分离出来,更不会分析探究它们之间的关系。
3.在一个电路图中却要分次研究两个实验规律先研究电流与电压的关系,后又更换电阻,研究电流与电阻的关系,学生很难理解,更别说自己设计这个电路来探究其中规律了。
以上是学生探究实验和分析实验电路的障碍,如何来解决呢?
在教学中笔者对实验教学做了适当的改变。让学生自己分两步实验来设计电路探究规律:先激疑,后激智,引出正确的电路设计,再完成正确的实验操作。
第一步,研究电流与电压的关系,他们的设计是:保持电阻不变,用改变电池节数来改变电池两端的电压。(因为学生很容易想到串联电池越多电压越大),于是我说,那你们就按你们的思路去探究,结果是能得出:电阻一定时,电压越大,电流越大,却得不出:电阻一定时,电流与电压成正比的关系。此时,他们反问:问题出在哪呢?我接着反问:你们怎么知道定值电阻两端的电压是在成倍数的变化呢?学生马上回答,因为电池是成倍的增加啊,我说,那你们用电压表测测看,一测发现电压并没随电池节数的成倍增加而成倍增大,学生反问:那怎么办?有学生很快想到上节课学到滑动变阻器可以调节电压,立即就串联了滑动变阻器上去,结果,水到渠成,完成了该实验,而且不用改变电池节数。现在再反问学生这两种电路设计的区别在哪,问题在哪,优势在哪,这时老师点拨一下:因为导线也有电阻,学生就会豁然开朗,会心一笑,经过一次挫折他们重新设计出探究电流与电压关系的电路,同时也自行将这段电路从整个电路中分离出来,研究出这段电路中电流与电压的关系:电阻一定时,电流与电压成正比的关系。
第二步,研究电流与电阻的关系,起初他们的设计是:保持电池节数不变,再改变电阻。(因为学生很容易想到串联电池节数不变,电压也不变),很快,有些学生就想到在第一步中出现的问题,于是想到可以用滑动变阻器控制电压不变,只要在原来的电路图上改变电阻就行了,并想到如用电阻箱来改变就更好了,因为不仅改变方便,能多次成倍数改变电阻,并且能知道电阻的值,这样也更方便找到电流与电阻的更具体的关系。
这样分两个实验电路图分别设计,分别实验,避免了照搬照抄,死记硬背的教学模式,实验从开始设计到实验障碍,再到改进实验,总结规律,都是学生亲身实践,学生真正理解了:
1.两步实验中为何要用滑动变阻器,如何用滑动变阻器?
在研究电流与电压的关系时,如果不用滑动变阻器,虽然能够测量出R两端的电压和其中的电流,但该电路只能测量出一组电压和电流的值,而从一组电流和电压的数据是无法找出二者之间的关系的,应该再测几组电压和电流,因此就需要改变R两端的电压,用滑动变阻器可以成倍地改变R两端的电压,简单方便,当然也可以采用改变电池节数的方法,但因为导线有电阻,很难成倍地改变R两端的电压,比较下来,当然是用滑动变阻器更方便快捷。同时,滑动变阻器还可以起到保护电路的作用。
2.用控制变量法探究电流I与电阻R之间的关系实验中,应该如何操作?探究电流I与电压U之间关系时,应该如何操作?
探究电流I与电阻R之间的关系时,如何保持电压U不变?即改变定值电阻的阻值的同时,该电阻两端的电压就发生了变化,因此,要及时调节滑动变阻器以保持电压不变,观察并记录电流表的示数随电阻的变化关系。
探究电流I与电压U之间关系时,要不断的改变电压,即保持定值电阻的阻值不变的同时,要改变电阻两端的电压,因此,要及时调节滑动变阻器使电压成倍地变化,观察并记录电流表的示数随电压的变化关系。
总之,这样改进充分发挥了实验的作用,降低了教学环节中学生遇到问题的难度,调动了学生的学习兴趣和积极性,更深入地理解和掌握了知识。既培养了思维能力,又培养了实验能力,进一步实现了以教师为主导、学生为主体、思维为核心、能力为目标的教学理念,开阔了学生思路,有效地提高物理教学质量。
参考文献:
[1]教育部.初中物理新课程标准(实验稿).
1背景分析
1.1教材
不同版本的教材对这部分内容的处理方法有所差异,有的从非静电力做功的角度引入,也有的直接从电势升降的角度给出结论.笔者以教科版教材为基础,借鉴人教版教材的一些思路,以问题为线索,重新调整了教学顺序――先介绍电源的内阻,然后通过定量实验探究得到闭合电路的欧姆定律,最后再分析电动势的物理意义.
1.2学情
学生在初中已学过部分电路的欧姆定律,普遍认为电源提供的电压是不变的,也不知道电源有内阻,要打破这个思维定势,仅靠抽象的理论推导是不够的,应尽可能通过实验做到“眼见为实”,让学生真正信服.
2问题设计
问题1如图1,将小灯泡分别接到两节电池和三节电池的两端,猜一猜哪种情况更亮?
设计意图学生们根据初中所学的电学知识,很容易想到两节干电池提供的电压为3.0 V,而三节干电池提供的电压为4.5 V,肯定是接到三节电池上时灯泡更亮.教师在准备时,左侧可用两节新电池,右侧用三节旧电池,让小灯泡接到右侧时反而更暗一些,引导学生思考既然是相同的小灯泡,那么问题应该出在电源上,从而顺势引入外电路、内电路以及电源内阻的概念.这个设计可以激起学生的认知冲突,迅速把学生的注意力吸引到教学内容上来.
问题2依次闭合S1、S2、S3,观察小灯泡L的亮度变化,并阐述原因.
设计意图在初中时,学生们都认为电源提供的电压是不变的,所以即便多并联几盏灯泡,也不会影响到L的亮度,但实验中他们看到的却是L越来越暗,这是又一次思维上的冲突,此时可以让学生讨论现象背后的原因,由于有问题1的铺垫,学生们很容易想到从串联分压的角度来解释L变暗的原因.教师结合问题1,最后做一个归纳:灯泡的亮暗既与电源有关,又与外电路有关,这里面到底满足什么定量规律呢?从而顺势引入本节课的主题――闭合电路的欧姆定律.
问题3外电路以及内电路上电势的降落之和与“可乐电池”正负两极附近电势的上升之和有什么关系?
设计意图在教科版的教材上,焦耳定律放在了本节内容的后面,故暂时还不能用能量守恒定律的方法进行理论推导,只能从电势升降的角度进行探究.为了使实验尽可能精确,笔者用了四个电压传感器分别测量外电压U1、内电压U2,正极附近电势上升的值U3、负极附近电势上升的值U4.将电键闭合后,增大变阻器R,U1增大,U2减小,但是U3和U4基本保持不变,让学生对比U1+U2和U3+U4,很容易得出U1+U2=U3+U4的结论,接着很自然地就可以引出电动势E的概念,电动势即正负两极附近电势上升的值之和,即E=U3+U4.为了让学生能更清楚地认识到闭合电路中电势的变化情况,还可以用以下两幅图加深理解.
最后,假定外电路是纯电阻电路,经过简单的理论推导后,即可得到闭合电路的欧姆定律I=ER+r,整个过程非常自然,一点没有突兀的感觉.
问题4如果外电路出现了短路或者断路的情况,电路中电势的升降情况会如何?
设计意图这两种特殊情况,如果用理论推导的方式去讲解,略显枯燥,借助于问题4中的思路,则非常好理解.在短路情况下,电势的升降全部发生在电源内部,而在断路情况下,外电压Uab就等于电动势,这也是我们用电压表粗测电源电动势的依据.
问题5请用闭合电路的欧姆定律解释问题1和问题2中出现的现象.
设计意图学以致用是师生们共同的追求,在一开始回答问题1和问题2时,学生们多半是连蒙带猜的,并没有十足的把握,现在回过头来重新审视这两个问题,应该底气十足了.正是因为电源有内阻,导致外电压并不等于电动势,教师可在电源两端并联上电压传感器,学生就可以非常清楚地看到接上灯泡后,问题1中的U2
问题6我们常说一节干电池的电压是1.5 V,这种说法对吗?
设计意图通过问题5的分析,学生们非常直观地看到外电压一般是小于电动势的,少掉的那部分是内电压,电动势应等于内外电压之和,或者等于正负极附近上升的电势之和.为了进一步加深学生对电动势E的认识,教师还可以从非静电力做功的角度作进一步阐述,让学生知道电动势E的值等于电源把1C正电荷从它的负极搬运到正极的过程中,非静电力所做功,即E=W非/q.
1 所确立的核心问题要充分调动学生已有的缄默知识,激发学生参与体验的欲望
新课程改革的目标之一是:改变课程内容“难、繁、偏、旧”和过于注重书本知识的现状,加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系,关注学生的学习兴趣和经验,精选终身学习必备的基础知识和技能.基于缄默知识的核心问题教学模式中的“核心问题”是一个问题或本堂课学生所要完成的任务,教师设定了核心问题,还需要在课堂中创设一定的问题情景,激发学生的兴趣,引导他们更好的理解核心问题,核心问题的解决过程也就是任务的完成过程.通过这一核心问题或任务来帮助学生发现、提出、分析和解决问题.在设置核心问题或任务时,教师应充分考虑到学生头脑中缄默知识的存在,帮助学生将有关学习活动的缄默知识显现化并得到检验、批判和应用.缄默知识最大的特点在于它不脱离认识主体,只有学生本人,尤其是他的缄默知识是发展自己认识能力的向导和主人.学生的已有知识对于新的学习起着至关重要的作用.因此,核心问题的提出及脚手架的搭建只有建立在学生现有缄默知识的基础上,才能有效地实现本课的教学目标,更好的调动学生的自主活动使教学的结果性目标与体验性目标都获得更高的[HJ1.2mm]达成度.
比如研究课《欧姆定律》确立的核心问题:利用桌上器材,探究给定元件的I、U关系.这一核心问题的设计是基于学生目前的认知水平及缄默知识产生的.在初中的时候,学生已经学过:在导体两端加上电压,电路中就有了电流,且知道电流I与电压U有成正比的关系,这便是学生所拥有的缄默知识.再创设问题情景:是否所有的电学元件两端的电流I与电压U都有成正比这种关系呢?学生此时已被激发出好奇、求知的欲望,想要迫切的解决这个问题却对解决方法有些茫然,在这种氛围下提出本节课的核心问题,既使学生备感亲切,同时又给学生分析解决问题,获得新的认知指出了方向,在问题的解决过程中体验已有的缄默知识与物理知识之间的联系.
2 基于缄默知识的核心问题教学模式的学生活动原则是:核心问题的解决活动在前,应学习的知识与方法生成在后,即:让学生在体验中学习后达到知识的提升
建构主义学习理论认为学习者要想完成对所学知识的意义建构,即达到对知识所反映意义的深刻理解,最好的方法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验,而不是仅仅聆听别人(如教师)的介绍和讲解.学生是知识意义的主动建构者而不是外界刺激的被动接受者,教材所提供的知识不再是教师传授的内容,而是学生主动建构意义的对象;媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法,而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流,即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具.现代心理学研究表明,体验学习是人的一种基本的学习方式.在学习的过程中,不仅要用眼睛看,用耳朵听,用嘴说话,用手操作,用身体去亲生体念,而且要用脑去思考探究,用心灵去意会感悟,并内化为自己的缄默知识,外化为行为习惯,在体验性学习中,学生“在做中学”和“在做中体验”,发挥各自的聪明才智,学会分享和合作,从中获得积极的感受,促进了学生在语言和身心等方面素质的发展.
在研究课《欧姆定律》实施过程中,笔者摒弃原来旧的教学方法(仅简简单单进行讲解,或让学生自习、背公式等),采用核心问题教学法,把教学的重心放在伏安特性曲线上,在学生利用图象归纳得到欧姆定律的适用条件之前,先让学生利用给定器材,通过实验探究不同元件的I和U的关系,在实验中初步体验I、U、R三者的关系,笔者观察到,学生在动手进行实验探究的过程中,对观察到的某些现象发出了兴奋的惊叹声(与已有的缄默知识发生了冲突).此外,笔者让学生分析测得的实验数据,在坐标纸上取适当的标度,建系描出I-U的关系图线(此图线即元件的伏安特性曲线),这就让学生将体验中的缄默知识显性化,为后面的反思提升及运用反馈环节打下了基础,同时培养了学生处理信息的能力、获取新知识的能力及交流与合作的能力.
3 将活动中的体验提升为知识和方法后,教师应对学生获得的体验进行检测,让学生在运用中修正并内化所学知识,进入到新的缄默状态
新课标下教学目标的检测认为,预先制定检测手段使教学手段做到有的放矢,使检测与评估贯穿教学过程成为可能.检测内容与要求使教学内容更加突出,检测结果则使教师做到教学状态心中有数.预先制定检测能为学生提供是否到达目标的检测机会,而减少教师的一言堂、不着边际的自我表演现象发生,使学生成为教学的主体得到落实.
此外,学生得到的体验不但是感受、情绪,而且要在问题解决活动中,因与学科的基础知识、基本思想产生心灵的呼应而体验到其对自己的意义,且能将体验提升为知识和方法,运用于习题中.当学生能思路清晰地运用提升到的知识和方法去处理实际问题时,就意味着学生修正内化了所学知识,进入了新的缄默状态.
一、温故而知新
伏安法测电阻是基于学生对欧姆定律知识的应用,能有效训练学生对知识与技能的掌握,应用的不仅仅是欧姆定律这个知识,还要应用电压表、电流表、滑动变阻器等一系列常见的电学器材进行简单的操作和测量.因此,在本节的教学过程中,我们可以通过一系列的问题达成温故而知新的效果,启发学生对伏安法测电阻本质原理的掌握和应用.
问题1 欧姆定律的内容是什么?公式是什么?有几个变式?
问题2 如果想测量一个定值电阻的阻值大小你准备怎么测量?原理是什么?
问题3 结合这个原理,你准备怎么设计电路图和表格来测量相应的物理量,从而求出电阻的大小?
分析 本处的问题能循序渐进,从上一节课的欧姆定律内容着手,让学生在巩固复习的过程中达成对公式R=U/I新认知和新应用,并对电压表和电流表的组合应用构建新认知,有效的启发了学生的原有知识的巩固和拓展,并且通过问题3来激发学生进一步思考和分析,由于三个问题具有明显的梯度性,直接促使每个层面的学生都能参与到相应问题的思考之中,确保了每个学生都一定的思维兴趣和思维深度.
二、启发而提升
学生参与到实验设计的过程,基本都能想法用电压表测量未知定值电阻的电压,用电流表测量未知电阻的电流,从而设计出如图1所示的电路图.鉴于学生的实际设计,我们还需要通过问题和实际的调控来提升学生对测量固定物理量的掌握和应用情况.具体可以采用以下类似的问题来启发并引导学生的思维,促使学生能力的提升.
问题1 通过同学们的思考,可以采用如图1所示的方法来测量未知电阻Rx的值,测量一个固定不变的电阻值时,这种方法有什么缺陷?
问题2 这种方法既然存在较大的误差,你有什么好的方法来减小误差呢?
问题3 改变电电源或者滑动变阻器,你觉得哪个更方便一些呢?
基于学生的实际设计情况,如果学生之中有同学设计出如图2所示的电路图,我们可以把问题2和问题3进行变动,变成下面的问题:
问题4 还有同学有其他的设计方法吗?展示一下,交流一下,并说说你这样设计的理由和优点?
分析 基于学生已经参与的测量设计,我们可以充分结合学生已经设计出来的电路图和测量步骤来启发学生如何减小测量固定值时的误差,如何结合已学的物理器材来减小测量值的误差,教师通过问题的形式来提升学生,不仅从知识与技能的复习角度上满足了学生的需求,还从知识与技能的连贯性、递进性、对比性等角度满足了学生的能力提升,同时给学生思维和思维成果展示的机会,充分促使学生综合物理素养的提升.
三、反问而突破
如果把伏安法测定值电阻比作学生的军事演练的话,那么伏安法测小灯泡电阻就是学生的实战对抗,学生既要依托于伏安法测定值电阻来思考如何采用伏安法来测量小灯泡的电阻.而教师有必要通过我们的教学行为让学生深度领悟伏安法测电阻的方法与技能,并能通过亲身体验来区分伏安法测定值电阻和小灯泡电阻的本质差异所在.所以我们可以根据以下几个教学行为和问题链来达成以上的目的.
首先让学生按照他们自己的设计思路进行伏安法测小灯泡电阻的实验,并进行数据的采集和计算,这个实验的过程,很大程度是为了巩固学生对伏安法测定值电阻的知识与操作两个层面的掌握深度.而学生收集来的数据及后续的数据分析正是我们要突破的重点环节,也是学生能力提升的关键之处.
其次通过反问、追问、质问等形式来完成关键重点内容的突破.问题如下:
问题1 各个小组一起展示你们的测量数据吧?并一起交流?
问题2 你们测量小灯泡的数据对比刚才测量定值电阻的数据是否存在一定的差异?
问题3 这些差异是误差吗?
问题4 就大家的分析,这些数据之间的差异不是误差的话,我们能不能通过求这些数据的平均值来减小我们测量电灯泡的误差?
问题5 你能分析一下,小灯泡的电阻随电压变化的根本原因是什么吗?
问题6 由此可见,我们在伏安法测量定值电阻和小灯泡电阻时,能采有相同的方法吗?在两次测量过程中,滑动变阻器的作用一样吗?
关键词:中考;复习;训练;方法
中图分类号:G633.7
物理与其他科目相比,具有以下特点:
① 知识点多、知识面广。
②物理概念、物理规律需要理解。
③物理实验的方法及操作需要掌握。
④会应用物理知识分析和解决生活、生产实际问题等。
针对物理学科的这些特点,怎样确定复习方向、方法,进行高效复习呢?下面就以下几个方面谈谈我在近几年初三物理复习中的实践和思考,以达到抛砖引玉之目的。
一、 重视基本概念和规律的复习-----紧扣课本,夯实基础
我们知道中考试卷是按《考试说明》来命题的,试卷中易、中、难的试题比例为6:3:1。从近几年的中考题来看,能力的考核与基础知识是紧密联系的,因为基础知识的强化是提高能力的前提,有了扎实的基础知识,才能以不变应万变,。因此我们要把主要精力用于深入理解基本物理概念和规律方面,突破重点,形成有机的知识结构,提高分析解决问题的基本能力。
二、重视科学探究及其过程与方法的复习---专题复习,优化网络
物理知识点间存在着“纵”与“横”的相互联系,某一知识点可能是为另一知识点引桥铺路,而另一知识点又往往是前一知识点的深化与延伸。在第一轮复习掌握基础知识和基本概念的基础上,第二轮复习时应打破章节的限制,完善并梳理初中物理知识结构,找出知识点之间的内在联系,要使前后知识联系起来,系统巩固知识,形成一个由知识点到知识面、最后到知识网络的综合体,使复习具有系统性。
三、重视开放性问题的训练------关注热点及社会
年年中考年年变,但万变不离其“重”,初中物理中的一些主干知识仍然是每年中考的重点,因此我们在第二轮复习中要以《考试说明》中圈定的知识点为着眼点,围绕考点,突出“重点”。
通过对某些特殊知识点的深挖细究,达到对某一类知识或某一专题的融合、深化。例如电学中的滑动变阻器,是“探究欧姆定律”、“测定小灯泡的电阻”、“测定小灯泡的电功率”、“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”等实验中不可缺少的重要仪器。让同学们可以总结滑动变阻器在每个实验中的用途,深化对电学实验的理解。例如所有实验中,滑动变阻器的共同作用是:保护电路;通过改变自身电阻而改变电路中的电流。
而由于每个实验的不同,使滑动变阻器分别具有不同的作用:
探究欧姆定律中电流与电压的关系——为了保证两端的电压不变。
探究欧姆定律中电流与电阻的关系——改变定值电阻两端电压,从而达到多次实验探究规律的作用。
测定小灯泡的电阻——改变小灯泡两端电压,达到多次测试取平均值以减小误差的目的。
测定小灯泡的电功率——改变小灯泡两端的电压,从而比较小灯泡亮度与电功率的关系。
探究影响电磁铁磁性强弱的因素——改变电路中的电流,研究电磁铁磁性强弱与电流的关系,还可以控制电流相等,研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。
例题:如图所示,灯泡L和电阻R2的阻值分别为R1=10欧姆和R2=5欧姆,滑动变阻器最大阻值为20欧姆,电源电压为6V,求当S1,S2,S都闭合滑片P在a时R1、R2消耗的电功率。
一变:求当S1,S闭合,S2断开,把滑片移到某一位置,使滑动变阻器连入电路的电阻为其最大值的1/4时,灯泡恰能正常发光,求灯泡L的额定功率?
二变:求当S1,S2,S均闭合,滑片移到中点时,电压表和电流表的读数分别是多少,通过灯泡和电阻R2的电流之比是多少?
三变:当S2,S闭合,S1断开,滑片P在b点时,R2消耗的电功率是多少?
四变:当S2,S闭合,S1断开,滑片P从a端滑至b端的过程中,电压表和电流表示数变化的范围分别是多少?
五变:当S1,S闭合,S2断开,滑片P从a端向b端滑动时()
A、电灯L变暗,电压表示数增大B、电灯L变暗,电压表示数减小
C、电灯L变亮,电压表示数增大D、电灯L变亮,电压表示数减小
四、综合考练提高应试能力-----仿真模拟,体验中考
经过前面两个阶段的系统复习,学生不论是知识技能上,还是解题能力上都有一定程度的提高,进行恰当的适应性训练或模拟训练来提高学生的解题速度和正确率是非常必要的,但是要掌握一个度和量。
这一轮复习的时间不长,是演习模拟、查漏补缺的阶段,是整个复习过程中不可缺少的最后一环。这一阶段的复习主要是为增强同学们考试的自信心、熟悉中考的氛围和时间、调整中考前的心态。在这一轮复习期间,可以将第一、第二轮复习中做过的易错题进行归纳、梳理,建立错题档案集,研究学生的错题,寻找学生思维或知识的漏洞,进行有目的性的训练,达到“知彼知己,百战不殆”的目的。
第一就是要选题(在第二轮专题复习时就应该这样做),每年的中考我们都有一条深刻的教训,就是我们的学生在基础方面丢分丢的相当厉害,特别是一些优秀学生,难题他们都做上来了,但是基础的部分丢了。我觉得这是非常遗憾的事情。
第二就是要抓错误题,就像我前面所讲的把学生容易出错的问题总结出来,也可以让学生自己做这方面的事情,准备一个错误记录本,把错误集中起来,叫做积累错误,整理错误,最后达到改正错误的目的,这样错误就变成了资源,考试的时候就可以不重犯错误。
第三就是要教会学生反思,有一位学者总结出一个公式叫“1+100”大于“100+1”,什么意思?就是说同样的题做一百遍不见得有提高,而你把你的每一道题做一个认真的分析,倒是可以提高很大的成绩,所以我觉得,要学生学会反思,就是每一道题做对了,学生是怎样找到切口的,怎样答的?答案怎样形成的?学生要反思;做错了的题更要反思,为什么做错了?为什么切口找不到?是审题问题还是计算问题?
总而言之,我们应当在新的课程理念的指导下,认认真真的对待复习工作,复习方法是多样的,任务是繁重的,需要各个学校初三的老师团结协作、相互分工、步调一致的努力,用集体的智慧排除困难,稳步推进,努力使复习工作取得更大的成效,借此机会,也预祝老师们身体健康,工作愉快,让我们共同努力,在今年的中考中取得优异成绩!
物理复习课的准备要求非常充分,以往的复习课,三维目标之“知识与技能”的要求中我们往往都是通过归纳成条文或画图表概括的手段来罗列知识,梳理知识方法,这种方法有利于学生对知识结构有比较深入的了解,但是这种做法容易使学生感到枯燥乏味,漫不经心,无法激发学生的兴趣。三维目标之“过程与方法”的要求中,往往限制了学生的思维,长此以住,也就形成了“学生上课听得懂,课后或考试不会思考、不会做题”的现象。在解答问题上,学生就会束手无策,无从下手。上课的困乏无趣,直接导致了“情感、态度、价值观”无法体现,在新课标下,如何解决上述问题?
事实验证,在物理复习课中,一当老师提出一些创设性的问题,则学生精神振奋,可以精力集中地思考问题,这就是明显反映了学生需要通过问题来复习“基础知识”的迫切要求。问题是物理的心脏,把问题作为教学的出发点,理所应当地顺应了学生的心理需要。因此,选题时,各题组要紧紧围绕课时复习目标,使基础知识、基本技能、基本方法、基本思想、解题规律,重复出现,螺旋式递进,这符合学生的认识规律,有助于学生掌握问题的来龙去脉,加速从模仿到灵活运用的过程,能深深印入到学生的脑海中。在《电》的课程设计上,我精选了如下例题:
“精典例题”1: 如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向的垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。
(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;
(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.
题中的三个问题指向性非常明确,从(1)问中直接将对空间例题图的受力分析直接引向平面图进行受力分析,(2)问中直接将学生引导到应用牛顿第二定律和电磁感应定律、闭合电路欧姆定律求加速度及电流问题上,,在第二问的基础上,对物体的运动状态进行分析,加速度为零时速度最大。
这道题涉及的基本知识较多,包括:法拉第电磁感应定律(单棒导体切割磁感线类问题)、楞次定律―右手定则(判断感应电流的方向)、闭合电路欧姆定律、安培力、牛顿运动定律;涉及的物理分析方法有:对物体进行受力分析、熟练应用左右手定则、根据物体的受力情况对物体进行运动的动态分析等。问题的解决需要学生具有一定的综合能力,处在高二阶段的学生,只有极少部分的学生能完成全部问题。
“精典例题”2:MN为中间接有电阻R=5Ω的U型足够长金属框架,框架宽度d=0.2m,竖直放置在如图所示的水平匀强磁场中,磁感应强度B=5T,电阻为r=1Ω的导体棒AB可沿MN无摩擦滑动且接触良好。现无初速释放导体棒AB,发现AB下滑h=6m时恰达稳定下滑状态。已知导体棒AB的质量m=0.1kg,其它电阻不计。(重力加速度取10N/Kg)
求:(1)AB棒稳定下滑的速度;
(2)此过程中电阻R上消耗的电能;
第一个问题是“精典例题”1的应用,体现学以致用的原则。解决一问后,教师以问题的形式过渡:“电磁感应过程中产生的电能是凭空产生的吗?”“电能是由什么能转化而来,又是通过何种形式进行转化的?”进而带领学生开始对能量问题进行研究。
反思之一:此节复习课优点之一在于所选题目具有基础性、针对性、量力性、典型性和层次性。基础性:复习题的选择避免开始就是偏题、怪题和难题,这对巩固基础知识是非常不有利的;其次,复习题应该具有针对性,不要让一些无用的“野鸡”题目冲淡了重点;再次习题应该具有量力性,难度适中,太容易则不易增强学生对知识的把握深度,太难则成为学生“不可能完成的任务”,达不到巩固知识的目的,让学生望而生畏,抹杀学生的自信心。要把握一个“度”,让学生“跳一跳,够的着”,题量也要适中,并不是做的越多效果越好。还有,习题应该典型,具有一定的代表性,起到有“一题”涉及到“一类问题”的效果,而不是就题论题,所以课后还要有选择性地布置作业加以巩固。
反思之二:如何提高物理复习课的质量,使师生辛勤劳作,换得丰富的硕果?我认为,要想让学生听懂学会,就必须为学生创造和安排练习的机会。
本人课前针对复习课的教学目标,设计出这两道题,将有关物理基础知识,基本技能,基本方法与物理思想溶于其中,即以题目为骨架编拟课时教案,在具体教学中,以题目开路(先出现题目,再出现其它),让学生先做了“精典例题”1,把学习的主动权交给了学生,学生应用自己的知识和思维方法去解决物理问题。在分析问题、解决问题的探索过程中,回顾所学的“方法”并作出相应的选择判断,通过对题目的先行练习,教师再引导学生对题目进行分析、讨论、研究和解答,教师借题发挥,画龙点睛,使学生在积极主动地探索研究中,在解答题目的过程中巩固所学的知识,发现规律性的东西,并使学生智力与能力得到训练与提高,变“讲练讲”为“练讲练”,变“一法一题”为“见题想法”。
【关键词】初中物理;练习设计;教学反思
【中图分类号】G633.7 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009(2016)62-0060-02
【作者简介】孟富林,江苏省句容市后白中学(江苏句容,212400)副校长,高级教师,镇江市骨干教师。
习题教学是初中物理教学的一项重要内容,通常在物理概念和规律教学之后,教师也需要安排适量的练习有针对性地巩固和加深学生对所学知识的理解,达到促进学生学习能力的可持续性发展、提升学生的物理科学素养的目的。而科学的练习设计可以帮助学生摆脱以往那种传统的题海战术,在少而精的物理练习中达到理想的教学效果。
一、分阶段、分层次,关注课堂全程
课堂是教学的主阵地,课堂的教学效率直接决定着物理教学的效果。因此,加强课堂教学过程中的练习设计显得尤为重要。当然,课堂练习应该紧紧围绕课堂内容,有针对性地进行设计,并且应分阶段、分层次。也就是说,应该分清课堂教学的哪一个环节,是复习旧知识阶段,还是概念或规律教学之后的及时巩固阶段,或是课堂内容之后的当堂反馈阶段。每个阶段习题设计的难度、广度都应有所区别。
如在“欧姆定律”的教学中,各阶段的练习设计可这样安排。在由演示实验引出电流的大小可能与电压和电阻有关后,设计一道基本题,复习电流表、电压表、滑动变阻器的应用,为后续的实验教学提供铺垫。本题的设计应简单、直接,复习一下旧有知识即可,不必过多纠缠。
练习1:在图1的圆圈内填上适当的电表符号。
练习2:如图2所示,在m、n两点间接一滑动变阻器来控制电灯的亮度,电路图的上方为滑动变阻器的结构示意图,要求变阻器的滑片右滑动时,电灯逐渐变亮,则变阻器连入电路的方式应采( )。
A.m接a,n接b
B.m接d,n接b
C.m接b,n接a
D.m接c,n接d
在实验归纳出欧姆定律的内容以后,设计如下练习,让学生迅速熟悉并记住欧姆定律的表达式,并深入理解电流、电压、电阻三个量之间的关系。
练习3:一个导体两端加4V电压时,通过它的电流强度为0.8A,则该导体的电阻为_______,当把它两端电压变为6V时,通过它的电流为,它的电阻为_______。当它两端的电压为0V时,通过它的电流为________。
课堂最后的巩固练习应紧紧抓住本节课的重点内容,帮助学生消化一节课所学内容,同时又应适当加深、拓宽、引发思考。当然,我们还应该关注不同层次的学生的学习水平,练习的设计应具有一定的梯度,既能兼顾全体,又能让学有余力的学生有所思考、感悟和提升。
二、求变化、求新颖,开放练习内容
加强学生的思维方法训练是新课标的具体要求之一,练习的设计中需要教师注意对学生进行思维训练,其中一题多解、一题多变等教学方式尤为重要。在物理教学中,把一题多变、一题多解作为问题的切入点,训练与培养学生的多元思维,建立知识间的联系,提高学生分析问题、积极探索和解决问题的能力。
例如,在“密度”的计算教学中对于空心体问题,可设计如下练习。
练习4:一个铝球的质量为67.5g,体积为30cm3,这个球是空心还是实心的?
此题可以从比较密度、比较质量和比较体积三个角度来解题。在教学时教师可先让学生独立思考,分析题目并给出解法。在学生汇报展示后,引导学生思考其他的解法。在学生理解三种解题方法之后,教师进一步给出如下变式。
变式1:若球是空心的,在其空心部分注满某种液体后,质量是314克,请问注入的液体是什么?
变式2:若球是空心的,在其空心部分注满酒精,总质量是多少克?
这种求异思维的训练,既激发了学生的兴趣,又有效地训练了学生的思维和解题能力。
我们还可以设计一些开放性的问题,激发学生兴趣,引导学生发散思维,培养学生能力。例如请学生利用身边的器材,设计几个物理小实验。
练习5:请利用常见的空易拉罐作为主要实验器材,设计两个物理小实验,并参照示例完成表1。
三、情境化、生活化,联系学生实际
维果茨基指出:学习应当被融入日常不断产生的矛盾冲突的解决中。学生对于与自己生活相关的场景会表现出更多的兴趣和注意。因此设计与学生现实环境相关的“真实场景”,可以极大激发学生的好奇心与挑战欲,引发他们对解决问题的深层次探讨。
例如,在“压强”一节的教学中,我们可以充分联系学生的生活实际,将练习作情境化的呈现。
练习6:一个人在公园结冰的湖面上行走,压破冰面掉进了冰窟窿.工作人员需要接近冰窟窿去营救他。旁边有长、宽都差不多的梯子和木板,为了救人,应该 。
A.立即跑向冰窟窿
B.将木板铺在冰上,从上面爬过去救落水者
C.将梯子铺在冰面上,从上面爬过去救落水
D.从冰面上爬过去救落水者
学生通过对这种情境化的生活问题的思考,轻松理解了受力面积对压强的影响。
四、重激趣、重激励,个性练习评价
1 认真钻研教材内容,并适时进行爱祖国、爱科学和献身科学教育
初中物理教材中包含了许多可以对学生进行爱祖国、爱科学和献身科学教育的内容。如:牛顿的忘我工作,勤奋和悉心钻研精神,安培的刻苦学习、专心致志,欧姆的坚持不懈精神,法拉第的高尚品质和致力于科学研究精神。从我国古代指南针、地动仪、火箭的发明,到现代的“两弹一星”和“神舟号”成功收回。教师应善于挖掘利用这些辉煌的科学成就激发学生民族自豪感和为科学而学习的责任感。用知识的魅力去影响学生,提高学生学习科学知识的积极性。
2 课堂教学力求贴近学生生活,才能调动学生的积极性和主动性
物理学研究是自然界最基本的运动规律,而自然界中的物理现象蕴藏着无穷奥秘。让学生从身边熟悉的生活、现象中探索并认识物理规律,同时将学生认识到的物理知识和科学研究方法和社会实践及其应用结合起来,从生活中获取的经验,学生的感受会比较深。根据学生的这种心理特点,在物理的教学过程中,把学到的物理规律,力求使之贴近生活,去解释日常生活中遇到的现象,把物理规律同学生的生活经验对号入座。这样既可以加深学生对所学规律的理解,又会使学生觉得物理知识非常有用,从而激发出对物理的浓厚兴趣。例如,能的转化和守恒定律是物理学中最重要的规律之一,但比较抽象,在教学中可多举一些学生熟悉的例子进行解释,如:冬天热水泡脚,能的转移。双手相互摩擦做功,双手觉得暖和,能的转化。太阳能热水器将太阳能转化为热能,煤燃烧将化学能转化为热能。
3 对学生进行情感教学
3.1 在初中物理教学中实施情感目标,一要面向全体学生,使每个学生的兴趣,爱好、特长、个性都得到和谐充分发展,把传授知识与情感有机结合起来。二要激发学生学习兴趣,开发智力,培养学生学习的自觉性,使学生感到学习又艰苦又愉快。注重教学艺术,改进教学方法,激发学生思维的积极性。
3.2 设物理情境,激发学生学习兴趣。教学中充分利用演示实验,学生随堂实验和分组实验,小实验和小制作,课本的封面、插图和漫画、想想议议、阅读材料、科学家的故事、科学挂图和模型带趣味性的物理问题去吸引学生,培养学生的学习兴趣,让学生在充满乐趣中掌握知识。
3.3 注重教学艺术,改进教学方法激发学生思维的积极性。
3.4 鼓励性提问,注重对学生作业、测试作业适时肯定,成立物理兴趣小组,使学生表现自己,鼓励学生参加小制作、小发明和社会实践活动,鼓励学生对老师提建议,从而激发学生的上进心,自尊心。
4 建立良好的师生关系
教师在课堂感情要真挚,教态和蔼,课后要关心学生的学习和生活,尊重和信任学生,平等的对待每一位同学,对差生要关怀备至。这样学生才会把老师当作知心朋友,他们才会把心里话,真实的教学信息告诉教师。
教师的首要任务在于营造生动活泼的教学气氛,使学生形成探求创新的心理愿望和性格特征。教师在备课时首先要考虑为学生创设探索情境,通过创设与教材内容有关的情境,要精心设计物理概念和规律的形成过程和应用过程,形成“参与——体验——内化——外延”的“科学研究”物理课堂教学模式。下面以欧姆定律教学为例。
4.1 创设情景,提出问题,科学猜想。以调光台灯切入,问:调光台灯是调节了电路里的什么物理量使灯的亮暗发生变化的?再通过演示实验观察电流的变化与灯亮暗变化的关系?电流的变化与哪些因素有关?鼓励学生大胆猜想,电流与电阻、电压有什么关系。这样就可以确定研究方向。
4.2 引导讨论,设计方案。启发和引导学生设计研究解决问题的方案,先应用控制变量法设计总体方案;控制电阻不变,研究电流与电压的关系;控制电压不变,研究电流与电阻的关系。如何研究?再进行局部设计:由学生小组讨论、设计电路,让学生交流自己的设计,并评论他人的设计,以器材的作用和选择加以讨论。
4.3 学生操作,实施方案。让学生相对独立地进行实验操作、采集数据。教师在学生的操作技能、仪器使用上给予帮助。
4.4 分析讨论,得出结论。从实验得到的两组数据来引导学生用计算和图像分别分析电流与电压、电流与电阻的关系;再进行综合,得到结论;对结论进行检验。
4.5 反思应用迁移。用一组简单的小练习巩固探究过程中得到的欧姆定律;巩固电表的使用、电路的连接等基本操作技能,小结反思探究过程,理清思维线索。
“微”的主要体现
实验目的明确 任何实验都必须目标明确,初中物理实验也不例外。麻雀虽小,五脏俱全。尽管是微实验,但让学生知道自己在做什么,为什么这么做仍旧十分必要。初中阶段的学生往往喜欢玩,经常有学生拿着一堆实验器材不知所措地“玩”,使实验效果大打折扣。所以,实验前首先要告知学生实验目的,在实验目的完成的前提下,允许一定程度上的自由发挥。实验的目的可以是为了验证哪个猜想,亦可以是为了引发学生猜想,进而为专门的探究实验铺路。如在研究滑动摩擦力前,让学生用橡皮擦铅笔字,感受阻力,然后进一步提问,怎样才能擦的干净,此时感受到的阻力大小如何。这样两个简单的微实验不仅让学生体会了滑动摩擦力,而且对于比较难以想象的猜想――压力大小因素有了切身体会。也可以是通过微实验来巩固新知识。如学习了电能表后,回家观察自己电能表的结构和运转情况。这些实验有效地遵循了学生的认知过程,比起枯燥的讲解和背诵更加有效,体现了以学生为主体的理念,把课堂还给学生。
实验器材简单 提到物理实验器材,不少人就会想到仪器一词。其实,在微实验中并没有这么高深,除了一些专业的测量仪器,很多器材都是学生身边唾手可得的用具。比如,拨动桌边刻度尺观察振动;在玻璃上哈气写字;两手指压笔尾和笔尖感受压力作用效果;找重心;马德堡半球实验吸盘版……以上实验中的刻度尺和笔就是学生的文具用品,玻璃在每个教室都有,吸盘式挂钩在不少家庭中也很常见。微实验的器材虽然简单,但是其往往身兼数职,可以在多个实验中反复使用。如刚才的刻度尺,还可以在测量长度中用到,也可以在探究静电现象时用到;带有水的矿泉水瓶可以观察桌面发声振动,也可以透过水观察文字,还可以分别把两头置于海绵观察下陷程度,更可以留有少量水,轻盖瓶盖扭曲瓶身做功,观察盖子飞出等。
实验操作便捷 物理探究一共分为7步:发现提出问题、针对问题给出猜想和假设、设计实验验证猜想、实验操作并记录现象和数据、分析数据得出结论、分析结论能否支持猜想、交流合作。如果每个小实验的操作过程都详细完善的话,不仅时间来不及,学生也很快会对循规蹈矩的物理实验失去兴趣。而对于微实验而言,整个实验操作过程必须控制在3分钟以内,一般2分钟左右。一个动作、一个手势、一个转瞬即逝的现象可能就是一个微实验的操作过程。如不擦怎样使桌面上的水快干;去超市称一公斤鸡蛋或苹果;人推墙感受反作用力等。所以平时的不少实验要简化操作步骤,学会抓住要点,放开散点。
实验现象直观 物理规律的建立是以观察实验为基础的。现象有各式各样的,有眼见的如针筒内乙醚的汽化和液化,有耳听的如辨别朗读课文的同学是谁,有触摸的如拉橡皮筋感受影响弹力的大小,也有数据记录的如探究欧姆定律实验。对于初中微实验而言,物理性和兴趣性并存。其实验现象最显著的特点就是直观明显,能够吊起学生胃口。过分复杂的现象、数据不利于学生一眼看透现象分析本质。比如刚才的探究欧姆定律实验,书本要求对于同一个电阻记录三组电压电流值,可是从这三组数据中学生只能初步发现同一电阻电压越大,电流越大,很难直观地发现同一电阻电流与电压成正比关系,这需要作图来研究。这种有复杂数据,需要处理的实验适合整节课探究,不适宜作为微实验推广。
实验结论易得 如果实验现象直观,那么根据现象得到结论并非一件困难的事。这个结论究竟是支持还是猜想,一目了然,实验目的也顺利达到。如人耳听觉的频率范围里,给学生播放蜜蜂飞舞的视频,学生都能听到声音,也知道声音的来源是翅膀振动,然后请学生挥舞手臂,注意能否听到声音,思考为何听不到。实验现象很明显,无人能听到挥舞声,再对比蜜蜂的视频,学生很容易得出是挥舞快慢即频率决定了能否听到声音。“只要有声源振动发声,就能听到声音”这个错误概念就遭到了否定。
实验交流便捷 由于实验“微小”,学生可以在课上当场做了后交流,也可以事先在家里用手机等设备录下后交流,还可以把视频内容在网络传播,这样非常适合学生对实验观摩、评析和研究。通过自己做或者观看视频,可以对微实验中的细节体会入微,更利于知识点的掌握。对于教师而言也可以通过自己实践或观看人家实验视频,不断对微实验进行改进,为我所用。
评析与反思
微实验并非可有可无、微不足道的实验。微,只是体现在容量小。这样更利于初中学生的实验操作和对知识点的正反馈。做微实验时不一定非要探究要素步骤齐全。不管是演示实验还是学生探究实验,只要学生能从中体会到乐趣,有所得,进而喜欢物理,实验就成功了一大半了。尤其是演示实验,在确保安全的前提下,尽量让学生参与进来。另外微实验的形式要不拘泥于课堂,可作为家庭作业布置,让学生感受到物理与生活密不可分。生活化的探究实验可以唤起学生的求知欲望,燃起学生的智慧火花,使其积极思考,主动投入到新知识的探究中。
以笔者十多年的教学经验看,初二学生普遍比初三学生喜欢物理。除了初二学生刚接触物理,内容简单,颇具新鲜感外,初二微实验多也是一个不可忽略的因素,尤其是学生自主动手随处可做的微实验。每当要做实验时,学生总是手舞足蹈,初中生好动的天性展露无遗。在他们看来,看人十遍不如自己一遍,这样对物理的兴趣就愈发浓厚了。而到了初三,随着内容加深,实验更趋理性和思考,微实验大大减少了。但请别忘记,他们还只是学了一年物理的孩子,他们还是喜欢动手。所以无论初二还是初三,多设计布置些简单易行的微实验对于学生反馈和巩固课堂学习效果显得尤为重要。