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关键词:探究性实验教学; 闭合电路欧姆定律; 模拟实验; 学生实验
中图分类号:G642.0 文献标识码:A文章编号:1006-3315(2014)05-155-002
在科学技术快速发展的今天,实施以创新精神和实践能力为重点的素质教育,重要的着眼点是转变学生的学习习惯和学习方式。大多数民考民预科生模仿性学习心理是构成接受知识的主要因素。这种依赖性强,靠模仿去接受知识的习惯,是一种较为简单的学习心理,民考民预科生普遍认为物理难学。究其原因难在学生各方面能力与预科物理学习要求的差距大。预科阶段,乃至大学阶段,要求自主学习物理。不同于自学,它是指学生在教师的指导下,以学生自己的体验、参与和探究为主,从自身社会生活实践中获取物理知识,并创造性地解决生活中的问题的一种学习方法。怎样才能把课堂教学与探究性学习、发现性学习和自主性学习相结合?在大力倡导探究性实验教学的今天,迫切需要大量优秀的、具有创新性的探究实验来丰富我们的课堂教学。为此,我们立足民考民预科生学习特点,对探究式实验教学作一些有益的尝试,希望能够引领学生较为深入地学习物理的相关理论、方法、技能;提高学生的科学素养,激发学生实验探究的兴趣;增强学生的创新意识;培养学生实事求是,严谨认真的科学态度;养成交流与合作的良好习惯;发展学生的实践能力。本文就《闭合电路欧姆定律》一节做探究性实验教学设计。
一、教材和教学对象分析
闭合电路的欧姆定律主要分为电动势和闭合电路的欧姆定律两部分。电动势的概念是闭合电路欧姆定律的关键和基础。其基本内容有两个方面:电源电动势由电源本身性质决定的,它表征了电源将其他形式的能转化成电能本领的大小。电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,在闭合电路里电源电动势等于内外电压之和。本节难点是路端电压和外电阻之间的关系。学生通过多媒体的仿真实验记录数据,导出规律,使学生有感性的认识,课后让学生进入实验室,在做好仿真实验的前提下,进行实验,验证结论,减少盲目性。
二、教学目标
1.知识目标
理解电动势的定义。理解闭合电路欧姆定律及其公式,并能熟练地用来解决有关的电路问题。理解路端电压随电流(或外电阻)关系的公式表达和图象表达,并能用来分析、计算有关问题。知道闭合电路中能量的转化。
2.能力目标
通过路端电压与外电阻的关系实验探究,培养学生利用“实验研究,得出结论”的科学思路和方法。研究路端电压与电流的关系公式、图象及图象的物理意义,培养学生应用数学工具解决物理学问题的能力,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3.情感态度与价值观
通过多媒体仿真探究实验和课后的学生探究实验,激发学生求知欲和学习兴趣,享受成功的乐趣,体会物理学研究的科学性。通过分析路端电压与电流(外电阻)的关系,培养学生严谨的科学态度,感受物理之美。通过学生之间的讨论、交流与协作探究,培养团队合作精神。
三、教学重点
闭合电路欧姆定律。路端电压与电流(外电阻)关系的公式表示及图象表示。
四、教学难点
电动势的概念。路端电压与电流(外电阻)关系。
五、教学思路
《闭合电路欧姆定律》是学生感到较为难以理解的知识点,电动势的物理意义的理解是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础。首先让学生课前感受生活中的一些电源,初步明确电源是将其他形式的能转化成电能的装置,让学生自己用电压表测量不同类型的电源两极间的电压,为引入电动势的概念作铺垫。再让学生在电脑上进行仿真实验,学生通过连接不同的开关,改变外电阻阻值,内电阻阻值,记录电流、电压,分析数据,探究路端电压与外电阻(电流)的关系,得出路端电压与外电阻(电流)的关系。然后在课堂仿真实验的基础上进入实验室实验。避免了盲目性,引发学生学习的兴趣,再进行讨论,解释现象原因。讲授闭合电路中的功率,进一步从能量的转化角度说明电源是将其他形式的能转化成电能的装置。最后,利用两道例题来应用闭合电路欧姆定律,并适当地延伸拓展,通过课外思考题,使学生对电动势的概念有更深刻的理解。
六、教学方法:探究性实验教学法、多媒体仿真实验探究,实验室验证、实验分析、讨论等方法
(一)电源。展示不同型号、种类电池、手摇发电机,对小灯泡供电。电源不同,结构不同,但有相同的规律。演示:1用小灯泡点触干电池,点触蓄电池,小灯泡发光。2将小灯泡与手机电池相接,小灯泡发光。3手摇发电机,同样能够使小灯泡发光。学生得出结论:干电池、蓄电池是将化学能转化成电能;手摇发电机是将机械能转化成电能。
(二)电源的电动势:模拟实验,介绍电路图(如图1),介绍实验仪器。得出内、外电路,内、外电压的概念,指出电源内部有电阻。看电池内部(如图2),电荷定向移动形成电流,电荷电势能减小.从能量转化的角度初步理解电动势的物理意义。观察仿真实验:电场中两点间电势差在数值上等于什么?利用计算机课件进行模拟实验(如图3)【模拟实验一】:不闭合S2、S3,只闭合S1,观察V1的大小。问题思考:(1)闭合开关S1后,此时伏特表V1测得的电压?(2)此时外电阻多大?学生回答:电动势越大,电源把其他形式的能转化成电能的本领越强。学生模拟实验,分析得出(1)伏特表测电源电动势;(2)外电路电阻无穷大。E在数值上等于外电路断开时电源两端点压。
图1 图2图3
一、 把电工仪表基本原理、测量机构和测量线路始终作为教学的重点,它们是分析电工仪表的基本内容
电工仪表(模拟仪表)的基本原理是把被测电量或非电电量变换成仪表指针的偏转角,用仪表指针的机械运动来反映被测电量的大小。电工仪表通常由测量机构和测量线路组成,测量机构是实现电量转换为指针偏转角并使二者保持一定关系的机构。它是电工仪表的核心,它告诉学生指针为什么会转动。测量线路将被测电量或非电量转换为测量机构能直接测量的电量,它的特点转化。测量线路必须根据测量机构能直接测量的电量与被测量的关系来确定,一般由电阻,电容电感或其他电子元件组成。各种测量机构都包含固定部分和可动部分。测量机构都由产生转动力矩、反作用力矩和阻尼力矩的部件。这三种力矩共同作用在测量机构的可动机构上,是可动部分发生偏转并稳定在某一位置上保持平衡。以上内容是学习各种不同测量机构的共性知识,是学习本课程的基础,对学生掌握好教材起到潜移默化的作用,教学中应该首先确立它们的重要地位。
二、充分运用类比积木化的思维方式进行教学
一般说来,人们对所研究的对象比较陌生时,就可以把熟悉的事物与之类比,从而掌握被研究的事物的特征。在教学中以下知识时,运用类比方法会取得良好的效果。
1.磁电系仪表和电磁系、电动系仪表作类比,找出各种测量机构的固定部分和可动部分部件;测量机构产生转动力矩反作用力矩和阻尼力矩的部件,找出它们的相同点和不同点。通过列表对比,加深对测量机构的理解,触类旁通,同时能尽快掌握学习方法,提高学习兴趣。
2.搞好模拟万用表和数字万用表的类比教学。模拟万用表采用高灵敏度的磁电系测量机构,测量线路是万用表实现多种电量测量,多种量程变换的电路,测量线路能将各种待测电量转换为磁电系测量机构能接受的直流电流。数字万用表采用数字电压基本表做测量机构,测量线路利用交流/直流、电流/电压、电阻/电压、电容/电压转换器。将各种待测量转换为数字电压基本表能直接接受的直流电压。通过对比使学生尽快掌握两种万用表测量机构和使用方法的相同点和不同点。同时,通过测量机构的对比,更能加深学生们对二者技术特性不同的理解,测量机构决定仪表的技术特性。
在教学中运用类比方法,除去帮助学生理解掌握所学的知识外,还能使学生对电工仪表原理有更深的认识,从而达到培养学生自学能力和创造能力的目的。
三、注重电工仪表的选择教学
学习本课程的目的之一,就是根据测量要求正确地选择电工仪表。为了让学生能正确选择,在教学中教师应强化以下两方面教学。
1.掌握选择测量方法的原则。一个物理量,可以通过直接测量法得到测量结果,也可以通过间接测量或比较法进行测量。选择方法的原则:(1)所择的方法必须达到测量要求;(2)在保证测量要求的前提下,选用最简单的测量方法;(3)选用的测量方法应保证测量仪表和被测元件不能被损坏。
2.注重误差理论相关知识的教学。测量是对客观事物取得数量概念的一种过程。人们借助专门设备,通过实验方法,得出以测量单位表示被测量的数值大小。测量结果以真实的接近程度,是否在误差范围内,决定测量的可信度。误差理论的相关知识很多,我们首先应明确误差的分类,根据误差产生的原因可分系统误差、偶然误差、疏失误差。误差的表示分为绝对误差、相对误差和引用误差。仪表的误差分为基本误差和附加误差。教师可将各种带“误差”的名词概念进行对比讲解,让学生掌握各种误差之间的区别,加深对各种误差的理解和认识。掌握了这些基础知识就能判断测量结果的准确程度,同时选择电工仪表做理论上的准备。
3.加强准确度和灵敏度的教学。准确度是指测量结果与被测量真实之间相接近的程度,它是测量结果准确程度的量度。仪表的准确度是仪表量程内的最大绝对误差与仪表量程的百分比。它说明了仪表的准确程度,仪表准确程度的高低,直接反映了该仪表测量的准确性,即仪表的基本误差有多少。利用准确度可以确定误差范围,根据测量要求和仪表的准确度可以正确选择仪表。灵敏度是指以表对被测量变化的反应能力,它反映了仪表所能测量的最小被测量,是指以表读数变化量(指针角度的变化量)与被测量的变化量之比。灵敏度的倒数称为仪表常数,刻度不均匀的仪表灵敏度不是常数。仪表准确度和灵敏度反映仪表的测量能力,是测量选择仪表的重要依据,同时也是判断测量结果是否符合要求的重要依据。理解掌握准确度、灵敏度概念,对于选择仪表和学习相关知识是很有帮助的。
四、在教学中注意电工和电子线路知识与仪表与测量相结合
把电工电子知识运用到仪表与测量课程中,在实际教学中应力求做到以下几点:
1.使学生掌握磁路和电路的分析。分析磁通所通过的路径是磁路,利用磁阻磁导率和磁路欧姆定律,电流与磁场的关系,以及磁场对电流的作用,分析仪表的技术特性、测量机构。同时,利用电磁感应原理和互感线圈同名端的知识分析由磁路联系起来的电路,这对于掌握测量机构和测量线路以及电工测量是很有帮助的。
2.让学生掌握三相四线制电源电压的向量图,线电压和相电压的关系,RL串联电路,复阻抗及复数形式的欧姆定律,这些电工学知识对于学习本课程知识以及分析本课程知识,对于掌握仪表使用与测量值都起到很大的帮助作用。
3.让学生掌握电子线路中整流,集成运放知识,理想集运放的条件,以及输入电阻的概念,这对于学习数字仪表及其他环节知识是非常重要的。
关键词:电工基础;对比法;促进
中图分类号:G712 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2015)03-009-02
职业院校的学生学习基础普遍较差,因此学生普遍认为电工基础课难学。原因主要有两方面:一是概念、定律多且十分抽象,在理解和记忆上难;二是习题灵活多变,解题难。电工基础课不仅是教好、学好电工专业课的基本条件,也是学生全面掌握电工专业知识的必要条件。笔者在多年的教学实践中,巧用对比法,收到了良好的效果。
一、利用对比法讲授新课
《电工基础》学习难度较大,我在备课时对讲授方法进行了设计,常采用对比法。如在讲授电压源与电流源时,学生对电压源比较熟悉,觉得电流源不好理解。于是,我从两种电源在生产中的实例、物理模型、教学模型及各自特点一一加以对比。在对比中指出其相似和不同点,再进一步说明两种模型等效的原理,互换的条件。并提醒大家注意在互换中及以后的网络分析中分清理想电源和实际电源,注意与电压源并联的电阻及与电流源串联的电阻在什么条件下不予考虑,并各以一例来说明这些电阻对外部电路没有影响等等。
在交流电路的分析中,学生对电阻比较熟悉,对电感和电容却接触不多。我在讲授中打破了教科书的顺序,采用并行进度,以便横向对比。我从三种符号的含义、定义、电路模型、参考量与参考方向,导出各自与电压电流的关系,相量图及相量形式的欧姆定律,从而形成感抗、容抗与电阻的鲜明对比。然后进一步阐明三种电路的能量转换、功率关系。最后总结三种元件的性质、特点,并各举一例进行对比分析与定量计算。这样安排,可以加强对重点难点的讲解。既保持了纵向系统的完整性,又突出了横向对比,使学生得到较深刻的印象。又如交流电路的谐振,串联电路、并联电路我各举一例,从谐振的含义、谐振电路的特点、谐振的条件和谐振的应用,并列往下讲,分析其异同点。学生反映说,这样听课思路清晰,便于掌握各个物理量的概念和相互联系。
二、利用对比法归纳总结
每讲完一部分内容,我都加以总结。在总结中,我注意用对比法去归纳全部内容,列出定律、定理、各种物理量和相互关系以及各种电路分析方法,使基本内容一目了然。经过从整体到局部,从一般到个别的相互比较对照,进一步加强对基本概念的理解。如正弦量的表示方法,函数式与波形图表达了正弦量的三要素,但不便于计算;有效值只反映正弦量强度的大小,不能反映各正弦量之间相位的关系,从而引出了相量法。相量表示了一个正弦量的大小和初相角。至于频率,各运算量的频率都一样,所以略去旋转因子。因此,相量法可以将正弦量以复数的形式方便地进行运算。由此可见,相量法是分析交流电路的有力工具。这样对比解释,使学生明确了相量法的重要性。
在归纳交流电路时,我在板书设计中,仍采用对比法。在黑板的一边摆出串联电路的图形、电压三角形、阻抗三角形、功率三角形;在黑板的另一边摆出了并联电路图,电流三角形,导纳三角形、功率三角形;中间写出对应的计算公式,然后分析两种电路的特点。通过这样归纳总结,使学生能较快地理清思路,一本厚书就这样变薄了。
三、利用对比法加深理解和记忆
本课程中“等效”的概念贯穿全书,十分重要。一开始,许多学生并没有真正理解“等效”的含义,只求表面变化。其实,等效的过程就是两种模型的对比过程。如阻抗的串联模型与并联模型的等效互换是相对电路的两个端口,有同样的电压和电流,不是指其中某一支路。我在讲解中画出两者电路模型,导出各自的计算公式,并用同样的参数从两个方向各进行一次等效代换,指出其中的差别,从而使学生真正理解等效的内在含义。又如星型与三角型的等效代换,它是变换前后对外等效。我从星型推向三角型,引出电阻值上升的结论。又从三角型推向星型,引出电导值上升的结论。两边对照,找出记忆规律。按照这种规律学生就很容易写出从星型推向三角型及三角型推向星型的变换公式。经过这样的对比,加深了印象,使学生的记忆更牢固。
四、利用对比法进行解题分析
解题是对所学知识的综合运用。学生常说听得懂课,作不出题,这是因为他们对各种电路的分析方法掌握不好。如支路电流法、回路电流法、节点电压法常常搞混,也搞不清到底用哪个简便。针对这些情况,我及时课后辅导,加强题解分析,突出各种电路分析方法的对比。将各自的特点、要求与适应范围一一加以比较,从中发现一定的技巧。首先要求学生牢固掌握基尔霍夫两条定律,因为这两条定律是解题的基础。当遇到某一具体电路时不要急于写方程,要看清元件的连接关系,分析已知量与未知量。根据电路的特点:是回路少还是节点少,是已知电流源多还是已知电位点多,是部分求解还是全部求解,电路变形是否会简化等等。通过这些分析才确定解题方法。力求使所设未知数最少,解题过程最简单。我在习题讲解中大部分讲述了多种分析方法,最多的达八九种。最后归纳总结,让大家分析哪种方法好。这样,大家搞清了各种分析方法的区别,又明白了对不同电路、不同已知条件和不同的要求,要用不同的解题方法去适应。课堂上我有时画两个不同的电路,叫两个学生上台要求五分钟内写出分析与解题方法,然后我再补充或对比。布置作业时,我不求多,但每做一题要求弄懂吃透,要求有图形、有分析、有使用方法的对比。对于作业中一些易混淆的概念和易出错误的地方,我也摆出来让大家评一评。通过这样透彻分析,纵横对比,大家不再死记硬背、生搬硬套,解题时也有了自己的分析方法与技巧。
五、注意的几个问题
第一、对比要恰当,既要注意形式与内容上的相关性,又要对比鲜明,不同点突出,即“对比度”大。要条理清晰,不要只是各种现象的简单罗列,让人觉得杂乱无章,这样,就收不到应有的效果。
第二、对比的两者不要全是新内容,最好有一个是相当熟悉的。如交直流电路对比,在直流电路中两个电阻分压,而交流电路中,电阻、电感串联。前者学生有多年的印象,而后者是初次接触,相量概念还没有牢固建立,这就需要在讲解中从学过的知识引导到新的知识,突出讲清新知识的特点和新旧知识的区别。
一、 概述学案教学的基本内容
常规来讲,学案教学是一种新式教学法,它以建构、稳固学生学习主体地位为基准,所坚持的基本教学理念为素质教育理念,其凭借一套独特的教学流程在教学方法范畴内站稳了脚跟,而且体现了学生个性化发展的特征,对于培养学生自主学习能力有着十分可观的成效,归结此法的根本教学目的,即为教会学生如何提出问题、解决问题,提升学生“学”和老师“教”的课堂效率。关于学案的具体编写对象,如今研究者们众说纷纭,但大多数研究者都认为应该由老师编写,不过针对的对象则是学生。
学案教学的教学目标并不固定,哪怕是以学生为培养对象,其教学目标至少也可以分为三大种:一是以培养学生能力为目标,二是以培养学生能力与意识为目标,三是以学生全面发展为目标。关于学案教学的理论基础,主要有建构主义理论、有意义学习理论、“最近发展区”理论以及系统科学理论四种,同时以现当代某些心理学研究理论为辅助理论,共同形成了学案教学的理论基础。
二、以《变阻器》为例详谈学案教学在初中物理中的具体实践
《变阻器》是初中物理学科中的一节课程内容,其对于学生学习电学、了解“欧姆定律”有着十分重要的作用。现以《变阻器》一节为例,设计出如下学案:
1、学习目标
了解滑动变阻器的构造、在电路中的符号,理解变阻器的工作原理。探究怎样用变阻器改变灯泡的亮度,了解正确使用变阻器的方法。运用所学解释滑动变阻器改变电阻的原理,并动手操作使用滑动变阻器改变灯泡的亮度
2、重点难点
重点:滑动变阻器的构造、使用方法和原理。难点:连接滑动变阻器来改变电路中的电流;正确分析电路中滑动变阻器滑片移动方向与引起电路中电流变化之间的对应关系。
3、课前复习
(1)电阻:表示导体对电流作用的大小(2)决定电阻大小的三因素:____、_____、_____。(3)依照图1连接电路,让夹子在铅笔芯上滑动,观察灯泡的亮度,灯泡的亮度___,为什么?回答:因为连接入电路的铅笔芯长度发生变化,即改变接入电路中的电阻线____来改变___,从而改变电路中的大小,使灯泡的亮度也改变。利用这个原理我们制成_____。
图1 图2
4、新课学习:滑动变阻器
(1)原理:利用改变电路中接入的电阻线的____来改变____,从而改变电路中的____大小。(2)结构:如图2,用电阻率较____的合金线制成,电阻线表面涂有绝缘漆,绕在____上,两端分别接在两个接线柱A、B上。C、D 是____,电阻几乎为____。P是___:紧压在电阻线上,电阻线与滑片接触处的绝缘漆已刮去。(3)请画出滑动变阻器在电路图中的符号:____________(4)提问:利用滑动变阻器改变灯泡的亮度,怎样把滑动变阻器接入电路?
5、小组讨论
(1)当滑动变阻器接在___、___两个接线柱时,灯泡亮度最暗,此时电流最___,变阻器的电阻最___。左右移动滑片P___(“能”或“不能”)改变灯泡的亮度,电流大小(“有”或“无”)改变,即电阻___(“有”或“无”)改变。
(2)当滑动变阻器接在___、___两个接线柱时,灯泡亮度最亮,此时电流最___。左右移动滑片P___(“能”或“不能”)改变灯泡的亮度,电流大小(“有”或“无”)改变,即电阻____(“有”或“无”)改变,变阻器的电阻最___几乎为___。
(3)滑动变阻器接在___、___、___、____处能改变接入电路中的电阻;接在___、___处不能改变接入电路中的电阻。
6、小结
(1)改变滑动变阻器接入电路中电阻线的____,可以改变接入电路的电阻,从而改变电路中的____大小,使灯泡的亮度发生变化。(2)滑动变阻器要____联接入电路。(3)____ (“能”或“不能”)同时接上面C、D或下面A、B接线柱,此时(“能”或“不能”)改变电阻,因此,要采用“一______一______ ”的接法。(4)判断滑动变阻器电阻的变化:关键看____面所接的接线柱与间电阻线的长度变化。(5)电路在使用前应将滑片移到电阻最____的位置,以保护电路。(6)探究过程中你还发现哪些问题? 请写出。
以上即为初中物理《变阻器》一节内容的具体教学学案,其主要分为确定教学目标、复习已学知识、学习新课、探究学习、小组讨论以及小结归纳这几个步骤,其全面调动了学生学习的积极性,减少了学生记课堂笔记的时间,很大程度上提高了学生上课效率和课堂利用率,对于整个物理教学质量的提升也大有裨益。
一、误区透视
误区一:重“知识”轻“能力”
案例1:某教师在上《欧姆定律》这节课时采用了合作学习的模式。他将书上的演示实验改为学生分组实验,让学生亲自动手,小组合作,共同探究通过导体的电流大小与哪些因素有关。
该教师在讲解了实验原理之后,又详细介绍了实验操作步骤和注意事项,最后要求学生合作完成探究任务。
案例思考:本案例中该教师过分追求知识目标的达成,把合作当作一种动手实验的手段,忽视了对学生探究能力的培养。从表面上看,小组成员共同完成了探究任务,实际上在学习过程中学生只是跟着老师的指挥棒走,缺乏创新思维。通过这样的“合作”,教师预设的教学知识目标固然能顺利达成,但学生绝对体验不到思维碰撞时的激情,经历不了主动探索过程中的曲折,更无法享受到协作创新后的惊喜,这样的合作无疑是假合作。
误区二:重“形式”轻“实效”
案例2:在学习《光合作用》这节课时,某教师设置了这样一个问题:通过所学知识,小组讨论你认为什么是光合作用?学生经过看似热烈的讨论后,回答出了与书本内容一字不差的答案。
案例思考:教学中有些教师过于追求表面的热闹,把合作学习当作点缀,对合作学习的内容及时机缺乏认真的设计,没有考虑教学内容的性质、难度,也不管是否具有合作学习的价值,便盲目、勉强合作。
误区三:重“合作”轻“独立”
案例3:某教师在上《土壤中有什么》这节课时,在探究如何证明土壤中存在有机物这个环节时,他提出探究任务后马上让学生进行合作,各小组的学生都很争气,在规定的时间内,完成了设计探究方案的教学任务。课后,这位老师在教学回顾时肯定了自己的教学密度,却不无遗憾地说:“我们的学生素质还是不行,设计的探究方案太单一,也缺乏创新。”
案例思考:本案例中,学生急于完成老师布置的任务,缺少独立思考时间,必然导致小组成员思维受到限制,交流严重不畅,“缺乏创新的单一方案”。
误区四:重“学生”轻“教师”
案例4:师:请同学们四人小组合作,用弹簧测力计、小木块、钩码和你们现有的器材来研究滑动摩擦力大小跟哪些因素有关,开始吧!(师说完后,站在讲台上观望)
学生:有的拿着弹簧测力计拉钩码,有的用弹簧测力计称小木块的重量,有的拿着钩码无从下手,有的……
案例思考:在上述镜头中该教师希望通过合作实践,展示学生的动手能力,但遗憾的是老师没有对学生的小组合作进行有效的指导和调控,致使学生接受学习任务后无法顺利开展。
二、矫正策略
(一)营造合作学习的环境——立足于三维目标
合作学习理论认为,学习是满足个体内部需要的过程,“只有愿意学,才能学得好”。教师应充分关注学生学习的需要,立足于学生发展的三维目标,营造一个互相需求、心理相容的学习环境,在教学中消除学生种种顾虑,让学生敢于回答问题,乐于讨论问题,勤于探究问题,实现师生、生生多向交流,多边互动,使学生在轻松愉快的学习气氛中获取知识,增长才干,学会与他人交往。
案例1中,教师提出探究课题后,只需说明实验原理,而不需详细地说明实验步骤,留一个思维空间给学生,让学生自己动脑、动手,教师只需在学生遇到困难时给予适当的思维点拨即可。
(二)设计合作学习的内容——追求形与质和谐
要提高合作学习的实效性,教师必须科学设计合作学习内容。合作学习的任务应有一定的难度,问题应有一定的挑战性,是个体独立学习解决不了的。问题还应有一定的现实意义,要与现实生活、生产科技有密切关系,有利于激发学生主动性与小组活动的激情,以发挥共同体的创造性。
案例2中教师提出的合作学习内容过于笼统,光合作用的内涵也不是仅靠讨论就能总结得出的。如果将案例中合作学习的内容改为“探究光合作用所需的条件是什么”,这样的合作内容更具体,探究的可操作性更强,更能激发学生的探究欲望。
(三)培养合作学习的技能——独立与合作统一
实施合作学习教学模式的过程中,教师要让学生认识到有些问题仅靠独立的、个体化的学习是难以解决的,只有依赖集体的智慧才可以创造性地解决,从而使学生积极地参与到合作学习中来。教师应教会学生掌握必要的合作技能,如倾听、表达、交流、建议、说服等,让学生明白合作技能的基本内容,弄清每种技能的作用,并结合课堂教学,让学生清楚应该怎样进行有效合作。
案例3中的教师如果能在平时教学中注重培养学生合作学习的技能,在合作学习中给予学生充分的时间独立思考,那么他的遗憾将不再重演。
(四)扮演合作学习的导演——教师应适时介入
教师要充分发挥主导作用,加强对合作学习的监控。在学生进行小组活动时,教师要通过观察了解学生在干什么,他们在合作过程中遇到什么问题,发现问题后适时地介入小组活动中并加以指导。如果小组对合作任务不清楚,教师要耐心向学生说明任务及操作程序。当小组讨论无法进行下去的时候,教师可提出一些启发性的问题,使小组讨论顺利开展。当小组讨论有了一定的结果时,要注意开展集体交流,真正实现相互沟通、相互补充,达到共识、共享、共进的目的。
案例4中,教师可以事先设置几个生活中摩擦力的问题让学生思考,如笨重的讲台为什么推不动而轻便的课桌很容易推动?摩擦力看不见摸不着用什么来呈现?
关键词:中学物理教学 问题设计 问题意识
现代教育把知识看作一种过程,它除了关心所传授的知识的数量外,更关心的是“通过什么途径和方法使学生获得知识”。被誉为“德国教师的教师”的第斯多惠有一句至理名言:“一个坏的教师奉送真理,一个好的教师则教人发现真理。”然而,在我国的传统教学中,教师多教少问,学生多接受少思考,表现为“满堂灌”和“注入式”的教学形式。即使有少部分问题,也仅仅是教师提出问题,学生被动回答,而不是启发式地给学生提生问题的情境;或学生提出问题,教师解答,而不给学生提供自行解决问题的办法和机会。因此就有了杨振宁博士的评价:中国学生与美国学生的最大区别就在于中国学生不善提问题、不愿提问题。试想,如果中国的教育培养的学生是一批批只知忙于不假思索地接受知识的“书呆子”,那将会是多么可怕的前景。因此,转变教育观念,培养学生的自主意识、问题意识,是至关重要、势在必行的。
一、物理教学中问题设计的原则
1、问题设计的针对性
针对性原则是指针对学生们的实际情况、不同的教学内容、不同层次的学生,紧紧围绕教学目标,使“问题”的解决就是教学目标的达成。
(1)针对学生问题产生的根源,进行科学问题情境的创设。
如教学“升华和凝华”时,学生会把汽化和升华、液化和凝华混淆,很容易误认为升华和凝华需要通过液化这一过程。可以举例:夏天吃冰棍时冰棍会融化成液体,那就是从固态变为液态的液化;放在衣柜里的樟脑会变小,那就是从固态直接变为气态的升华,并不出现液态的过程。通过实例的分析、对比和思考,得出升华和凝华是物质的固态、气态之间直接变化的结论,从而达到了避免思维混淆的目的。
(2)针对学生的认知发展水平,进行科学问题情境的创设。
如在“力”的教学中,为了说明力的作用效果,可创设这样的情境:一个运动员投铅球,投出的铅球在空中划过一条弧线,最后落地,并在地上砸出一个坑。然后提出一系列问题:是什么让铅球从静止到运动的?运动过程中它的速度大小是怎么变的?又是什么使它静止的?地面为什么会出现一个坑?通过这种问题设计,学生就能够根据自己的知识水平和能力,总结出力的两个作用效果。
2、问题设计的趣味性
爱因斯坦说过:“兴趣和爱好是最好的老师。”兴趣是学生学习与研究问题的直接动力。心理学研究表明,浓厚的学习兴趣可使大脑、各种感官处于最活跃状态,以最佳状态接受教学信息;能促使学生自觉地集中注意力,全神贯注于学习活动。因此,真正成功的教学不是强制,而是激发学生的兴趣。要使所设计的问题能激发起学生的学习兴趣,就必须要求问题中蕴涵一定的趣味性。例如:在讲解“力的合成与分解”时,首先让学生思考用均匀细棉线提重物,用一根棉线易断,还是两根易断?这时学生大都认为用一根棉线提重物时易断。教师可以演示:一根线能提起重物,而用两根夹角较大的线提重物时,线却断了。这种出乎意料的结果立即提起了学生的兴趣,接着教师可以因势利导,引导学生积极探索。兴趣是学习的内驱力,是学好物理的前提。如果教师用促人深省的发问、用妙趣横生的游戏、用引人入胜的故事、用简单明了的实验作为物理课的引入环节,不仅能满足初中学生的好奇心,吸引他们的注意力,而且他们将以一种轻松的心境和浓厚的兴趣学习新课。
3、问题设计的启发性
启发性问题的提出可以借助观察和实验、讨论和讲述某一现象来启发学生的思维;可以借助设疑来启发学生思考;可以设置悬念,启发、引导学生主动去探索等等。例如:在学习磁场时,让学生观察磁体和小磁针不接触就可以相互作用的实验,提问学生:为什么小磁针有了新的指向?提问环节一旦具有启发性,课堂上就会出现学生积极、主动求知的局面。
4、问题设计的直观性和真实性
物理学是一门以实验为基础的科学,物理学的基本内容是人们在大量的观察和实验基础上形成的。因此在物理教学中对问题进行设计时,要强调它的直观性与真实性。直观、真实的物理情境更接近学生的生活体验,更容易调动学生学习的内在动机,促使学生结合已有的经验发现、探讨问题。例如:汽车刹车时,人会向前倾倒;运动员弯腿跳得更高;“神舟6号”飞船与我们所学的哪些物理知识有关?这一系列现实性的问题,从生活实际出发,极易引发学生的关注和思考,同时还可以引导学生关心社会,了解物理在社会发展和人类活动中的重要作用。
二、中学物理教学中问题设计的途径
1、利用实验进行问题设计
物理是一门以实验为基础的科学,各种物理实验以其直观性、形象性为学生提供了丰富的感性材料,使其充满着趣味性、思维性、挑战性、探索性和创造性,能有效地激发学生的好奇心和求知欲。例如在学习“电路组成”时,教师给学生一些组成电路的器材,问:“能自己连接一个电路让小灯泡发光吗?”学生的学习兴趣立刻被调动起来了,这就培养了学生的思维能力和动手能力。接着请学生讲出:要使小灯泡发光及便于控制,必须有哪些器材?学生自然而然能想到一个完整的电路必备的元件及作用。在此基础上,要继续让学生做一做:若给你2个小灯泡,你能让它们同时发光吗?要让一个开关控制一个灯泡,该怎样连接电路?从而导出串联电路和并联电路,并且可以问:“家中的电灯是串联的还是并联的?”学生在动手操作、方案设计、成果展示、实际应用等一系列活动中学得轻松愉快。
2、挖掘教材,利用新旧知识的联系进行问题设计
物理各部分知识之间有着密切的内在联系,教师在教学中应寻求新旧知识之间的联系创设问题情境,引导学生们积极主动地学习,力求以“旧”引“新”,利用“新”来巩固和深化“旧”。例如:在“测量小灯泡电阻”引课时可这样提出问题:电流可以用电流表测量,电压可以用电压表测量。那么,用什么方法测量电阻呢?学生有欧姆定律的认知基础,所以很自然地就能想到了如何测小灯泡的电阻。
3、利用信息技术和多媒体进行问题设计
多媒体集文字、图形、图像、声音等各种信息传输手段于一体,具有很强的真实感和表现力,可将物理教学中许多“死”的、抽象的、微观的知识再现为“活”的、形象的、宏观的物理问题情境,利用这些进行问题设计,使学生一看就能知其然、知其所以然。例如:引入电压时,可用多媒体播放水流的形成和电流的形成过程,并让学生思考它们的相似处。
4、联系社会生活进行问题设计
在日常生活中蕴含着大量的物理学知识,利用学生熟悉的生产、生活情景以及他们所关心的热门科技话题提出问题,创设问题情境,可以使学生认识到物理学的现实意义,并能逐步培养学生“从生活走向物理,从物理走向社会”的基本理念。
例如:(1)为什么你在行驶的火车上会发现近处的树木在后退,而远处的树木在前进?(2)为什么海水看上去是蓝色的,而舀起来却是无色的?(3)为什么火车的玻璃窗安装两层玻璃?(4)为什么先看到闪电,后听到雷声?(5)纸盒为何能烧开水?(6)旧日光灯管两端为何会发黑?……这些问题,都极易引发学生的关注和思考,提高学生的学习兴趣,同时还可引导学生关心社会,了解物理在社会发展和人类活动中的重要作用。
古人云:“学起于思,思源于疑。”在新课标深入实施的今天,广大物理学科教学工作者在教学实践中要建立先进的教学理念,创设适宜的问题教学情境,培养学生的问题意识,引导学生发现问题、思考问题、探究问题、解决问题,从而真正达到“授之以渔”的目的。
参考文献