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【关键词】物理概念;认识;学习
中图分类号:G62
文献标识码:A
文章编号:1006-0278(2015)06-176-01
中学物理教学大纲明确指出:中学物理基础知识主要是指物理概念和物理规律。物理概念是物理知识的一个重要组成部分。物理概念反映了大量物理事实及复杂物理现象中最本质的、最抽象的东西。而物理规律本身就表达了有关物理概念间的相互联系和数量依存关系,物理概念是建立物理规律的基础。学生只有掌握好物理概念,才能正确理解物理事实、掌握物理规律和原理,提高分析和解决问题的能力。
物理概念是由二大要素组成的:一是概念形成的基础(感知活动、观察实验、经验事实);二是概念形成的形式(概念结构、数学结构、知识结构);二是概念形成的方法(问题解决、科学方法、观察证实)。
正确理解物理概念是学好物理的关键,我们都知道。我认为,首先要弄清物理概念的特点,不知道吃饭,怎么饱肚子?认识记住概念,必须要求有一个过程,自己要沉入条件之中,反复求真。
要认识、观察、体验、思索。站在地球上看太阳,太阳随时间的变化,不断更换位置。例如,我们观察到下列一些现象:天体在运行,车辆在前进,机器在工作,人在行走等等。尽管这些现象的具体形象不同,但是我们可以撇开它们的具体形象,从它们的共性去考虑时,就会发现其共同特征,即一个物体相对另一个物体的位置,随时间变化。于是,我们把这个从一系列具体现象中提炼出来,又反映着这一系列具体现象本质特征的抽象,叫做机械运动。机械运动就是一个物理概念。总之,任何一个物理概念,都是观察,实腧与科学思维相结和的产物。
定量的物理概念,是可以用教学和测量联系起来的。如力、质量、速度、温度――都具有定量的表示,如某个力是100牛,某物体的质量是1千克一一然而,也有许多物理概念,表而看来是不定量的,实际上,它们也具有定量的含义。如“平”的概念,其定量含义是:如果研究对象是质点,则意味着质点的加速度等于零,故其平条件为合外力等于零。
中学物理涉及的概念约四百余个,大致可以分为以下四类;第一类是反映物质属性的。如;运动、惯性、质量、能量、电、磁、波粒二象性等,这类概念的特点是;其含义深刻.富有哲理性,很难从其字而定义上获得深刻理解。只有随着知识的积累和发展才能由表及里,由浅入深地加深对概念的理解。第二类反映物质及其性质的。如;速度、加速度、密度、功率、比热、电场强度、电势、电动势、电阻、电容等。它们的共同特点是;用两个或几个物理量的比值来表示它们的定义。第二类是反映物质部的相互作用关系的。如;力、力矩、压强、冲量、功、热量。这些概念的特点是;与物质间相互作用密切关联,对开单个物质是毫无意义的。第四类是一些描述物理现象的名称。如;匀速直线运动、圆周运动、形变、熔解、反射、折射、干涉、静电感应、电磁感应、反射性、核反应、质量亏损等。这类概念的特点是;就其概念本身而言,并不难理解;难理解的是这些物理现象产生的原因,条件及规俸。
感知是感觉和知觉的总称。感知的方式有两种;直接感知和间接感知。直接感知是通过观察、实、参观、生产劳动等活动,让学生直接接触学习对象,对有关事物和现象有一个明晰的印象,形成概念。间接感知是通过教师形象化的Z言描绘,或利用各种形象化的直观教具,使学生对有观事物和现象有一个明晰的印象,形成概念。
理解是对事物的本质属性和内在联系的认识过程。它是指在感知的基础上,通过分析、比较、综合、概括、想象等思维活动,对事物的认识不断深化,能够突出事物的重要的、本质的特征,能够区分相似的事物,能够比较确切地得出概括性得结论。这是属于抽象思维阶段、
选作比较分析的新教材是《普通高中课程标准实验物理教科书》,此教材是2004年人民教育出版社出版;旧教材是《全日制普通高级中学物理教科书(必修)》,此教材是经全国中小学教材审定委员会2002年审查通过,人民教育出版社出版.
1.1整体结构
模块式的结构设计是高中物理课程变化最为突出的特点,新的高中物理课程由12个模块构成,其中物理l和物理2为共同必修模块,其他为选修模块.学生在学习2个共同必修模块后,可以在选修1、选修2和选修3系列中任选一个模块学习[6-9].
1.2教学内容
新教材较之旧教材主要有三方面的变化:(1)章节顺序不同.例如:旧教材第一册章节顺序是“力”、“直线运动”、“牛顿运动定律”、“物体的平衡”;而新教材必修一是“运动的描述”、“匀变速直线运动的研究”、“相互作用”、“牛顿运动定律”.这种顺序安排使学生感到困难的受力分析内容移到运动学之后,此时学生的学习能力已经有所提高,难度相对降低.(2)新教材按知识内容整合模块化.如旧教材第二册中的电磁场单独构成选修3-1、3-2模块;旧教材第二册分子热运动、能量守恒、固体、液体和汽体构成选修3-3模块;旧教材第二册中的动量守恒和第三册中的近代物理部分构成选修3-5模块;新教材把机械波由第二册移到选修3-4模块,并把几种形式相同而实质不同的波动——机械波、电磁波和光波进行类比,有利于学生加深对波的理解.(3)删旧增新.新教材在系统地介绍物理基本知识的同时,删减了一些“难、偏、旧”的知识,新加了与实际联系比较大的内容.如选修3-1中增加了“逻辑电路与自动控制”;选修3-2增加了“传感器及其应用”等.
1.3教学要求
高中实行学分制,选修内容不要求学生全部都进行学习.知识结构上以定性分析为主,定量分析为辅,省去复杂的公式推导和数学计算.如在选修3-3中,对理想气体状态方程也没有了定量计算;在选修3-5中,仅仅对动量和冲量有要求定量计算,其他内容都只是要求定性了解.新的高中物理课程在结构上更重视共同基础,同时体现课程的选择性,针对学生的兴趣与能力,设计供学生选择的选修模块,以满足学生的不同学习要求,促进学生自主学习,并对旧教材进行了删减.这些变化在一定程度上影响了物理知识的系统性和连续性,这直接导致了学生进入大学后在物理知识基础上存在差异,进而在大学物理教学过程中出现中学物理与大学物理知识衔接问题.如有关动量的内容从必修移到了选修模块3-5,没有选修3-5的学生就会觉得质点力学这部分内容比较难学[6-9].
2大学物理与高中物理知识点的比较与衔接处理
要做好大学物理与中学物理的顺利衔接,首先要了解中学物理教学内容和教学情况.哪些知识是要求学生熟练掌握的,而哪些内容只要求了解,以及大学中出现的知识点在中学学到了什么程度,尤其要正确处理好与高中物理的关系,使大学物理教学内容有适当的深广度,尽量避免内容的重复或知识跨度太大.
2.1针对高中“重复知识点”,提高教学内容起点,做到有继承有发扬
力学是大学新生入学后首先学习的内容,对于这部分内容,高中接触的知识点很多,如质点、参考系、加速度、牛顿定律、功、动能定理等;电磁学中,高中接触的知识点也很多,如电场强度、电势、磁感应强度、电磁感应等.对这些熟悉的知识点,要提高教学内容起点,重视物理学的思想、研究方法和基本精神[10-13].如对加速度的讲解,大学物理与中学物理是有区别的,中学教材加速度的定义为:tvaΔΔ=,加速度是矢量,在直线运动中,如果速度增加,加速度的方向与速度的方向相同;如果速度减小,加速度的方向与速度的方向相反.而大学教材中:质点在运动时,速度的大小和方向都可能变化,因此引入加速度这个物理量来描述速度的变化.质点在Δt时间内由A点运动到B点,速度由Av变为Bv,速度增量为BAΔv=vv,则质点的平均加速度定义为平均加速度只能粗略描述Δt时间内质点速度的变化情况,如同讨论速度时的情况类似,当把Δt0时,平均加速度的极限值叫做瞬时加速度。加速度概念的讲解,大学与中学有较大的不同,微分极限思想的运用使概念的引入更严谨,这正是微分思想和极限思想的精髓之处,通过微分极限思想顺理成章地将平均加速度迁移到简单的瞬时加速度,从而在思维上形成一个系统框架,就是如何将“平均”的问题迁移到“瞬时”的问题上.大学物理从质点运动学到刚体转动,从功到能,从电场到磁场,都要用到微分极限思想来定义物理量,所以要尽快地让学生理解和掌握微分思想.
2.2针对高中“未学知识点”,重在建立信心
1转换法
转换法是当遇到无法直接计量时才使用的一种实验方法,通过各变量之间的相互关系找到相互之间可以替换的量,将求一个量变为求另一个量或其他几个量间的某种关系.这对于学生而言也是一种思维能力的锻炼,要求学生要有发散性的思维,多角度的思考问题,同时要求学生具有灵活性,能及时地应变外界因素导致的实验过程、结果的变化,要能及时地反映将不便于测量的实验结果变换为另一种形式.例如,学习力的概念时,对于测量力的大小的器材是弹簧秤或握力计等都是把力的大小转换成对弹簧的伸长量的测量或对指针的偏转角度的测量;研究水在受热的过程中的对流现象,由于水是无色的液体,不便于学生在实验过程中的观察,可能借助高锰酸钾等,将其溶解到水中,将无色液体转换为有色液体,便于观察,这样就解决了观察的难题,热传递也清楚地表示出来了.
2近似法
近似法是为了简化物理实验繁琐的验算过程,但要确保实验的有效性,要不在影响实验结果的前提下进行的.物理实验采用近似法一般只为达到这一目的,在简化实验测量时突出实验的物理意义.一般而言,近似法实验方法可分为对象近似法和结果近似法.中学阶段的一些实验只是侧重于实验结果,只是对实验过程的一种学习,对实验的精度要求不是很高,所以中学实验的结果在无明显偏差的情况下多数采用的还是一种近似法.例如,用“伏安法”测电阻时,这一过程中忽略了电流表、电压表本身还带有的阻值,就简单地将其近似地作为理想仪表,将电流表内阻看作零,将电压表内阻视为无穷大.
3比较法
比较法在物理实验中也经常被用到,它主要是通过实验过程的比较或是实验结果的比较,而得出相关的结论.如实验过程中自变量的变化对实验结果的影响,只有通过比较实验的过程、结果加以综合分析才会得出结论.就物理实验而言,比较法分为条件比较法、过程比较法、状态比较法三种.在物理实验中,利用对比法进行实验,便于找出物理现象之间的相同点和不同点,从而可以深入地了解到这一物理现象的本质规律.例如,在焦耳定律实验中,可在电阻不同的电阻丝上用黄油粘上火柴杆,通过通电后观察粘在电阻丝上的火柴梗,谁先脱落就说明该电阻丝发热多,功率大.
4模拟法
力是物体对物体的作用,任何两个物体之间都存在相互作用的力,大到宇宙里的行星,小到分子、原子之间的相互作用。浮力是力的一种表现形式,要想学好浮力,首先必须对力有深刻的了解。力是怎么产生的呢?力的产生必须具备两个条件:①必须有两个或两个以上的物体。②物体间必须有相互作用(可以不接触)。知道了力的产生,那么力具有那些性质呢?物体间力的作用是相互的(相互作用力在任何情况下都是大小相等,方向相反,作用在不同物体上)。两物体相互作用时,施力物体同时也是受力物体;反之,受力物体同时也是施力物体。通过上述叙述我们应该了解到,任何两个物体之间都有相互的作用力,只不过是大小不同,这就是我们所说的万有引力。那么,力又是怎么表现出来的呢?力可以改变物体的运动状态,力可以改变物体的形状。也就是说,如果一个物体的运动状态发生了变化,或者形状发生了变化,那么该物体一定受到了力的作用,这是学生学习力学必须掌握的前提基础。
力的概念是本节的重点,阿基米德原理是本节的重点也是难点。学生在生活中及小学的自然课上对浮力认识已有一定的基础,教师在教学时要考虑学生的认知基础,通过直观形象的教学工具加深学生对知识的理解和掌握,通过进行试验操作来提高学生对物理知识的学习兴趣。例如,让学生通过操作“造船比赛”“鸡蛋能在水中浮起来吗”等实验,使他们能直观地理解什么是浮力,并要求学生思考:浮力的大小与哪些因素有关?最后,教师通过课件展示,得出阿基米德原理。
一、设置悬念,激发兴趣
首先,我对两个经常会看到的现象设置了疑问:“树叶落到河里,为什么总飘浮在河面上?”“几个小朋友玩耍皮球,不小心把皮球掉进了树洞里,聪明的小朋友把树洞灌满水,皮球就漂浮上来,这是为什么?”这些问题并不让学生马上回答,给学生留下悬而未解的问题。“学源于思,思源于疑”,为突出本课的重点起到了作用,同时,也激起了学生求知的欲望。
二、玩中探究,获得新知
玩是孩子的天性,看着实验桌上的水槽浮着这么多东西,学生早己按捺不住了,于是,我抓住他们的心理,对他们说:“浮着的是什么?想不想玩?我们一起来试一种新的玩法。先用手按住塑料泡沫。慢慢向下压,压到水底慢慢松手,反复几次,体会手的感觉。在玩的过程中,发现了什么?”话音刚落,学生就玩了起来,尽情地用这四种浮着的物体实验。实验后,学生很自然地回答出来:“把这些东西按到水底再轻轻松手时,感觉到水里有什么东西向上顶手……”然后,教师通过演示平衡尺变化的实验,让学生实实在在地感觉到水的浮力的存在。事实让学生信服,水的浮力确实存在,而且其方向是向上的。在尽情地“玩”的过程中有所体验,有所发现,学生的动手能力和探究能力也随之得到培养。
三、自主设计,探究新知
在水中浮着的物体都受到水的浮力,那么在水中下沉的物体是否也受到水的浮力呢?对这一教学难点,我是采用这样的办法突破的。我拿着钩码、铅片、球形橡皮泥一一呈给学生,并问学生:“既然水是有浮力的,那么把这些物体放在水中会怎样?为什么?”同学们大胆猜测,有的说钩码会沉,橡皮泥会浮,有的说这些东西都会沉,说法不一。我要求学生把这些物体放入水中,并说:“谁的猜测是正确的呢?让我们一起看看。”学生把这些材料轻轻放入水中,钩码、橡皮泥立刻沉入水中,铅片先浮在水中,用手一碰,也渐渐沉入水中。学生纷纷举手发言,有的说钩码、橡皮泥不受水的浮力,有的认为它们在水中都受到了浮力,争论的气氛十分浓厚。这时,我不失时机地追问:“现在大家说的都只是猜想,事实究竟怎样呢?你们说说怎么办?怎样设计?用什么材料?”同学们开始讨论,提出设计方案,他们有不懂之处时就参阅课本,看到测力计、钩码时,通过讨论很快想出办法:用测力计去称,先称出钩码在空气中的重量,然后再称出钩码在水中的重量,这两个重量一比较,重量减轻了,说明钩码受到水的浮力。通过实验,学生亲自证明了水中下沉的物体也受到水的浮力,突破了本课的难点。
教师在教学时采用半扶半放的方法,首先要求学生观察实验现象,产生疑问,而后进行预测,再让学生讨论设计实验,检验下沉物体是否受到水的浮力。通过探索性实验,达到培养学生能力的目的,同时,也培养学生了勇于质疑和创造性思维,并通过学生亲自进行实验,增强了学生的自信心。我为了巩固学生对浮力知识的掌握,让他们各抒己见,联系生产、生活实际说说浮力的广泛应用。学生都踊跃发言,课堂氛围很活跃。
在教学中,教师要求学生从经验、生活和实验中的现象猜测,要避免猜测的盲目性。由于学生个体的差异及实验的自主选择,教师要避免“整齐划一”,保证多样性,发挥学生的主观能动作用。同时教师应有充分的准备来应对学生猜测的“意外”,例如,猜浮力与深度有关等。学生并没有从生活中或已有的经验出发,这样猜测就有一定的局限性,此时教师可加以引导。
四、教学反思
通过让学生猜测,然后通过操作实验验证学生的猜测,这种教学方法能有效地提高学生的学习积极性,激发他们的学习兴趣。同时,在进行实验操作时,不仅能提高学生的动手能力,还加深了学生对知识的掌握程度。
一、中学物理教师应更新教育思想,树立全新的教育理念目前,全国各地正在进行着轰轰烈烈的教育改革,即从传统的应试教育转变到素质教育上来,但这种改革的步伐缓慢,实质性的进展不明显,究其原因是多方面的,但教育思想严重滞后,对于传统的教育观念、教学内容、教学手段、教学方法偏爱至深,形成了一种强大的传统惯性,以至难以转向,不能不说是主要的原因之一。目前世界各国的理科教育,特别是物理教育,明显的特征是:从强调知识内容向获取知识的科学过程转变;从强调单纯积累知识向探求知识转变;从强调单科教学向注重不同学科相互渗透转变。相比之下,我国的中学物理教学忽视科学归纳,忽视发散思维、形象思维和创造性的直觉思维,忽视主动获得信息与信息交流的训练,忽视学生独立学习与思考的训练,忽视开发学生非智力因素的训练。这些弊端由来已久。
我国中学物理教学传统的讲课风格是细嚼慢咽式的,教师把知识组织得井井有条,滴水不漏,对课程内容的每一个细节都作详尽的解说,对学生可能出现的问题一一予以告诫,久而久之,学生养成了唯书、唯师的学习习惯,缺乏创造的热情和竞争的态势。同样,我国的中学物理教师长期在统一的教学大纲,统一的教材,统一的考纲,统一的考试下,已习惯于把自己的思想和兴趣局限于这统一的框架内。教师的创造性逐渐地被磨灭,多数教师不敢轻易地将有争议的尚未定论的或正处于发展之中的科技新成就,科学新思想介绍给学生,将物理学的前沿知识排斥于教育之外。在这样的物理教育思想指导下,只让中学生了解物理学的昨天,而不懂得重要的是应让中学生知道物理学的今天,更不会让他们去探索物理学的明天。出现这一系列现象的根源是陈旧的教育观念。
教育部长陈至立最近强调:必须转变教育只为分数服务的目标观,树立教育为提高人民素质,为社会主义现代化服务的目标观。我们的中学物理教学一定要给学生日后接受各种新观念、新思想作好铺垫,而不能将中学物理讲得太“绝对”,太“确定”,太“线性”。应当让中学生体验到物理学是一门发展中的科学,是现代前沿科学中最为激励人心的学科之一。这就要求我们每个中学物理教师不盲从权威,不迷信教条,敢于大胆想象,大胆创新。同时,我们必须要对物理学现代进展的各个前沿领域,如超导技术、同步辐射、遥感技术、核磁共振、可燃冰、新材料、纳米技术等,有一概括的清晰的了解。中学物理教师应树立全新的教育理念。
1. 观察法 观察是有目的、有计划、较持久的视觉。观察能力的最可贵品质是从平凡的现象中发现不平凡的东西, 从表面上貌似无关的东西发现其因果关系。在中学物理教学中, 要培养学生观察的全面性。即对事物的一切方面都要进行观察, 以求对事物有全面的、彻底的了解。在全面观察时, 要先观察事物的各方面的各种特性, 然后再观察它们之间的区别和联系, 从而对事物有一个全面的认识。为此, 要确定观察计划。如在观察水的沸腾时, 观察提纲为: (1)水的初温是多少? (2)水在被加热的过程中温度怎么变化? (3)水沸腾时的温度是多少?(4)你在水沸腾的过程中看到了什么现象? (5)水在沸腾的过程中温度是否变化? (6)对沸腾的水停止加热,水是否继续沸腾? (7)把停止沸腾的水移至低压玻璃罩内, 你会看到什么现象? 通过列提纲观察水的沸腾, 学生能够较全面地掌握有关水沸腾的知识。
2. 实验法 物理学是以实验为基础的学科, 这就需要我们尊重实验、尊重事实、尊重物理现象。在实验中决不能凑合,因为,误差是客观存在的,减小误差要从实验原理和步骤分析原因, 让学生从小养成尊重事实的科学态度。中学物理教师在演示实验中应强化训练, 要求学生对物理现象进行搜索性观察,在实验过程中,要求学生严密注视实验过程中物理现象的发生、发展、结束的细节, 并用准确的语言描述。
在中学物理教学中, 有目的地让学生进行实验观察的训练。一是针对教材内容中学生缺乏感性认识的部分, 认真做好演示实验, 引导学生仔细观察; 二是针对学生在日常生活中所形成的直观错误,设计针对性的实验, 有的放矢地消除疑虑, 培养学生的观察能力; 三是演示实验要教给学生科学、准确的观察方法; 四是演示实验中, 不仅要学生观察现象, 而且要观察实验装置的构造; 五是进行演示实验, 要引导学生集中注意力观察实验中的主要现象以及在极短时间内发生的现象, 并有重点的记录下来。
3. 逻辑思维法 比较与分类、分析与综合、归纳与演绎、理想化方法、类比方法、物理假说、科学想象等都是逻辑思维方法。而中学物理中常用到的基本逻辑思维方法是比较、分析、综合、归纳、演绎、物理模型和假说等。
比较是确定研究对象之间差异点和共同点的思维过程和方法, 比较是抽象与概括的前提。各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点, 因此,比较法是物理学研究中经常应用的主要方法。物理运动形态的种类无论怎样繁杂,怎样千变万化,它们总是相互区别又相互联系的,这就是比较法在物理学中得以应用的客观基础。不仅如此,物理学研究的需要是它发展的动力。纵观物理学发展史, 无论经典物理学还是现代物理学的创立与发展, 都需要比较方法。这是因为人类要认识物理世界, 建立物理理论, 必须形成物理概念, 发现物理规律。而形成物理概念就要比较、鉴别各种物理现象。为了对本来是相互联系的物理现象和过程分别地进行研究, 就必须把其中的各种物体、因素、作用区分开来, 以便分别地研究它们的不同性质与作用, 从中找出最主要的、最本质的、带决定性的东西。
演绎法是根据一类事物都有的属性、关系、本质来推断该类中个别事物也具有此属性、关系和本质的思维方法和推理形式。在中学物理教学中, 培养学生建立合理的物理模型的能力具有十分重要的意义。例如质点、单摆、理想气体等等都是中学物理中常用到的物理模型。在中学阶段要教育中学生认识到物理模型对物理学研究的重要性, 要着重培养中学生对较复杂的物理问题进行具体分析、区分主要因素和次要因素、正确运用科学抽象的方法、进行合理简化的能力, 认识到任何物理模型都有一定的适用条件。在中学物理教学中, 使学生了解物理假说向物理理论发展过程, 对培养他们的逻辑思维能力具有一定的意义。例如, 从地心说、日心说、牛顿定律到相对论的时空观, 就是很好的例证。
【关键词】:中学物理教学 实验 能力
中学物理教学法是一门由物理科学、教育科学、心理哲学和现代技术相结合的综合性的边缘科学,它是理论与实践相结合的产物。然而,做为一名学生学生,在学校的时间是有限的,无论教材体系如何完善、教育法如何改进,学生总会碰到许多并不熟悉的新知识、新技术、新问题,这就要求在教学过程中必须足够重视学生能力的培养,如:培养学生的观察能力、实验能力、思维能力、分析能力和解决实际问题的能力等。只有这样,学生才能在科技迅猛发展的今天处于不败之地。
从物理学(特别是经典物理学)的发展及其研究方法可以看出,物理学具有以下几个特点:
一、物理学是以实验为基础的自然科学
物理学是在不断追求认识统一性的探究过程中发展的,在科学探究过程中寻求事物的本质特征及统一规律的思想方法是物理学的本质特征,是中学物理教学首先要体现的。中学生对物理的理解和认识是通过亲身经历的学习过程而逐渐形成的,物理课不应当是听课、记笔记、做习题的结合,而应当是在教师的指导和帮助下不断探究物理现象的本质与内在联系的过程,将科学探究作为物理教学改革的指导思想,这是体现物理学的本质与促进学生科学素养发展相统一的要求,是国际物理教育发展的共同趋势。
二、物理学是由一些基本概念、基本规律和理论组成的体系严谨、精密定量的科学
物理学的完整体系就是由力、质量、动量、能量、场、量子等反映物质运动的基本特点的物理概念和与这类概念相联系的基本定律,以及运用逻辑推理得到的一系列结论所组成。物理学的基本概念及定律是通过大量实验数据通过定量分析及逻辑推理得出的。在中学物理教学中,教师对此也是不够重视,他们则是把大量时间放在大搞"题海战术"上,他们认为:只有做大量习题才有助于学生对概念的理解。但是,他们忽视了物理场景在学生脑海中的形成。教师要从科学发展的角度认真研究教学内容,分析科学家提出解决问题的研究方法;在充分了解学生的原有认识和思维方式的基础上,从学生发展的角度把握每一个重要物理问题的提出、研究和解决过程,针对学生的实际将大问题分解成小问题,最后转化为学生感兴趣而又能够解决的问题,而不是通过"题海战术"来加深对理论的理解。固然"题海战术"不失为一种好办法,但加重了学生的负担,以致部分学生为物理课所累。因为教师们忽视了物理实验,因为实验是检验物理理论性的唯一标准,也是将理论运用于实践的途径。中学物理教师们也一直反感学生死记定理、定律,诚然这是有一定道理的,部分学生对定理、定律不求甚解,见题就套也闹出不少笑话。我个人认为:要学好物理就必须足够重视实验、善于观察、理解和总结,这样可以将理论与实践很好的结合起来,学生可以通过做习题将概念加以巩固,但做题要少而精,做到举一反三、触类旁通。这样学生就能从紧张的学习中解放出来,从而做到快乐学习的目的。
三、物理学与哲学关系密切
物理,一门既经典又前沿的学科。它将在新时代中扮演重要的角色。我个人认为:中学物理教学要基于实验,在实验的基础上教师对学生实验进行正确的引导、科学的分析。据有关调查显示:国外发达国家中学物理教学中实验课在全部教学课时中占有很大比例,例如:英国占70%,美国占63%,日本占50%,我国只有20%左右,即使在这20%的时间,也得不到普遍的真正保证。无论是演示实验,还是学生实验,目前均有相当一部分教师不能完成教材规定的教学任务。教师在黑板上讲实验,让学生在下面背实验的现象依然存在。很多学生表达了同样的一个愿望:平时学习中,学生动手操作少,学生实验,总不能很成功地完成就草草收兵,对于有些物理现象真想亲眼见一下,有些小实验真想亲手做一下。对此,学校和教师们应该尽量满足学生的愿望,让学生们亲身体验一下做实验给学生们带来的乐趣,让学生们真正的从物理课上学到"一技之长",而不是空有一套理论。对此,教师可以运用这个策略来进行物理实验教学:
1.准备:教学干预之前的过程,包括准备仪器和相关概念。
2.开始:提出一个开放性问题。
3.实施:包括下列内容:提出问题或形成假设、设计和进行实验、观察、
理论、讨论,总结发现。
4.对结果进行讨论:全班讨论。
5.与科学的结论进行比较:把学生的发现与相似的历史上的理论或者现代观
念进行比较,找出不同之处,并讨论产生这些差异的原因。
6.反思:鼓励学生回顾实施过程,并思考出现的特殊问题或困难。
这种教学策略的后三个步骤体现了科学知识的社会建构过程,将学生、教师、科学家视为一个大群体,学生通过探究只能得出个别结论,而不是普遍性的结论。通过与科学的结论进行比较和反思,将学生个体或小团体的认识发展为一般的认识,从而使发展科学思维和建构知识的统一。这样中学物理教学才能有条不紊的进行,从而使中学生从"阴暗的角落"中重新呼吸到"新鲜的空气",让学生的综合素质得到发展和提高。
关键词:中学物理;力学;教学法
1 引言
随着现代科学技术迅速发展,初中课程改革的进一步加强,新的教材体系展露出时代气息,使人们更重视理论与实际的联系,重视物理知识在现代生活、现代产生、现代科学技术等方面的应用,强调学生能力的培养,加强学生科学方法的训练。力学是研究物质机械运动规律的一门学科,是整个物理学的基础,它的一些基本概念和规律是物理学最重要、最基本的概念和规律,贯穿着物理学的始终。在整个中学物理教材中力学占有很重要的地位,它既是中学物理教材中重要的组成部分,又是中学物理的难点所在。本文准备从力学在中学物理教材中的地位力学部分的教学几个方面进行探讨。
本文有助于教师从全局观点分析中学教材中力学部分的知识,揭示物理学的最基本的规律;有利于教师根据力学部分的特点采用恰当的教学方法进行教学;也有利于学生系统地掌握与力学相关的概念和规律。
2 中学物理力学的教学方法
2.1 注重科学方法的教育
物理力学的教学不仅要搞好力学基础知识和实验技能的教学,同时也应担当起科学方法和思维方式的教育。力学作为物理学的一个重要分支,它主要研究物体机械运动的规律及其应用。力学内容一般位于物理教材的开始章节,物理学中的一些基本概念,如速度、力、功和能等,都是在力学中首先提出的。正如美国著名物理教育家杰拉耳德・霍耳顿所指出的:“无论是从逻辑上还是从历史上讲,力学都是物理学的基础,也是物理学和其他科学的典范,力学之于物理学如同骨骼之于人体。”从力学教学开始,如能让学生从中领悟一些基本的科学方法,对帮助学生进一步学习物理学的其他内容,以及学习自然科学的其他学科都是有益的。下面就是一些力学教学中开展的科学的教育方法:
2.1.1 经验归纳方法和实验归纳方法
经验来自实践,是客观事物在人们头脑中的反映,是认识的开端。但经验有待于深化,有待于上升到理论。人们在与客观事物打交道的过程中,通过感官所获得的关于客观事物的现象和对外部联系的认识,这就是经验。在历史上,人们都普遍地认为“静止”是物体的自然状态,要使物体保持运动必须对物体施力;如果撤去力,物体就会自然地停止下来。但这个经验是错误的。
伽利略对理想斜面实验进行分析归纳,他认为当一个物体在光滑斜面上运动时,物体由于受到重力作用而做加速运动;如果减小斜面的倾角,物体的加速度将变小;如果斜面的倾角减小到零而变成水平面时,重力对物体的运动将不再产生作用,物体则保持其匀速直线运动状态不变。伽利略的理想斜面实验是建立在可靠的事实基础之上的,它是经验与思维的结晶。牛顿在伽利略等人研究的基础上,提出了他的第一定律。但由于不受力的物体是不存在的,所以不可能直接用实验来验证牛顿第一定律。但人们发现,由牛顿第一定律推导出的所有结论都是与实验的结果相符的。因此,人们确信,在一个水平面上,在摩擦力为零的理想情况下,物体必将保持匀速直线运动。这正如伽利略所指出的“沿斜平面向下有加速因素,向上有减速因素,可见在水平面上的运动是永久的,不会慢下来,更不会停止,因而是匀速的”。牛顿第二定律和牛顿第三定律的建立,则是来自对实验的归纳。通过实验进行验证,其结果都符合上述定律;通过定律推导出的结论也与实验的结果相一致。两者形成相互印证。
2.1.2 推理方法
推理的前提与结论之间的联系,反映了事物之间的必然联系。功和能的概念,以及机械能守恒定律等,都采用了推理方法。功和能的表达式,可以运用牛顿运动定律和运动学知识推导得出;而动能定理和机械能守恒定律既可通过牛顿定律来推导,也可通过功和能的表达式来推导。由推理得出的动能定理和机械能守恒定律又在分析和解决问题中表现出明显的优点,它们都是物体运动的过程关系,不必涉及瞬时关系,因而使问题得以简化。
2.2 充分考虑学生在学习中存在的困难
2.2.1 学生在学习中存在的困难
(1)力学知识容量大与学生知识结构残缺的矛盾
例如:力学中“直线运动”这一章涉及的物理量有:质点、时间与时刻、位移与路程、速度(又有平均速度与瞬时速度)等;这一章中匀变速直线运动规律用公式表示就有:速度公式、位移公式和导出公式等;用图象研究有速度图象;而解运动学习题还需应用数学知识:列方程、求解方程、应用比例求解、求极值等。一章的内容量几乎是初中物理半个学期的总量,而且实际应用这些知识往往要进行多方位的转换才能解决问题。学生由于知识结构的残缺,一时难以驾驭各方面的知识。
(2)知识的严密性与学生学前概念的矛盾
例如:用绳悬挂着小球在摆动过程中经最低点时绳的拉力,学生总错认为一直线上两个反方向的力总是等量的,而不是按牛顿第二定律建立它们的大小关系。又如:要使物体运动或维持物体运动总要在力的方向上施力,所以学生在画受力图时,往往错误地在速度方向上画一个力。此外,如摩擦力总是跟运动方向相反等等,都是日常感觉上的错误带来学力学的困难。
(3)知识的抽象与学生感性认识少的矛盾
例如:学生对机械能这一章中能的概念、功和能的关系没有感性认识,头脑中表象模糊,难以上升到理性认识的阶段,如要学生判定以下说法是否正确:(A)功就是能、能就是功;(B)功可以转变为能,能可以转变为功;(C)通过做功过程,可以达到功和能的转化和转移;(D)物体没有做功,物体就没有能。学生就感到困难。
(4)物理思想方法与学生思维习惯的矛盾
物理学从现象到本质,从具体到抽象,有一套完整的科学体系、独特的思维方法和处理方法,如实验、物理模型、类比、等效、分析综合、应用数学等思维方法。又有如用隔离法、整体法、控制变量法等处理问题的方法。而学生在学习过程中不善于掌握这些方法,而比较多地死记公式、乱套公式、凭空想当然,从而造成学习困难。
2.2.2 解决困难的措施
(1)放慢进度,讲讲练练,示范归纳小结,使学生逐步适应高中物理学习要求。
(2)讲清物理概念、规律,使学生掌握完整的基础知识
例如:加速度的概念可从以下几个方面进行教学:(1)目的性教学:从实际需要出发揭示研究加速度的必要性和重要性,导出加速度的物理意义。(2)发现性教学:应用几组变速运动教学实例,引导学生发现这些实例中的共同特征:时间相同、不同匀变速运动速度增量不同;同一匀变速运动,时间间隔不同,速度增量不同。(3)归纳性教学:把学生自己发现的研究对象的特征,用科学方法进行归纳总结并导出加速度的定义、定义式,初步认识加速度的内涵和外延。(4)巩固性教学:由公式导出其单位,举例应用。(5)发展教学:与相关量速度、速度增量的区别。
(3)由感性到理性、由浅入深,提高对事物认识的深刻性和科学性
如关于摩擦力方向,可以通过简便实验:把一物体放在桌面的一张纸上,用手向右拉纸,观察到物体随纸向右运动,由此得到它受到的静摩擦力方向向右,由事实否定摩擦力方向跟运动方向相反的错误观点,从而得到静摩擦力方向跟相对运动趋势方向相反的结论,进一步再引导学生讨论运动趋势方向如何判断,可以从“假如没有摩擦,物体将怎样运动”中推得。至于分析随水平转盘一起转动的物体所受摩擦力的方向,则可在学生学了运动和力、圆周运动后再讨论。
参考文献:
[1] 娄溥仁,陈子正.中学物理教法[M].北京:北京师范大学出版社,1988.
[2] 阎金铎.中学物理教法[M].北京:北京师范大学出版社,1984.
一、表示矢量的方向,且仅表示方向
“+”号表示某矢量的方向与规定的正方向(或已默认的正方向)相同,这里的“+”一般省略不写;“-”号表示某矢量的方向与规定的正方向(或已默认的正方向)相反,如果某矢量为零矢量,则无方向可言。此类“+”、“-”号只会出现在矢量性物理量中,如位移、速度、力、加速度、动量、电场强度、磁感应强度等矢量,以及这些矢量的变化量。
二、表示比规定的“零”大或小
“+”号表示比“零”大,“+”号一般省略不写;“-”表示比“零”小,这里的“零”具有相对性。此类“+”、“-”出现在具有相对性的标量性物理量中,如温度、电势、重力势能、电势能、分子势能等标量性物理量。
三、表示两个物理量的相对大小
这里的“+”号也表示比“零”大,“+”号一般省略不写;“-”表示比“零”小,此类“+”、“-”也出现在具有相对性的标量性物理量中,如高度差、电势差、重力势能的变化。若UAB>0,表示φA>φB;若UAB
四、表示物理学中事物对立统一的两个方面
“+”号(一般不写)可表示:某力做正功、正电荷、电流的流入,以及某物理量的增量度;“-”号可表示:克服某力做功(某力做负功),负电荷,电流的流出以及某些物理量的减少等。这里的零表示没有。
顺便指出,某些物理量只取正值和零,没有负值,不会涉及到“一”号问题。如时间、质量、动能、弹性势能、路程、振幅、速率、电动势、电阻、电容等物理量,这些物理量无论是在参与运算过程中,还是所求结果中均不可能出现“-”号。如果求以上这些物理量的变化量时出现负号,只表示该物理量减少。这里的零表示没有。
练习:以下说法正确的是( )
A、电场中a点的电势φa=-1V,b点的电势φb=-5V,则φa> φb
B、某一重物在a点的重力势能EPa=-1J, 在b的重力势能EPb=-5J, 则EPa > EPb
C、已知某力在两段位移内所做的功分别为W1=-1J、W2=-5J,则W1>W2
D、电场中a点的场强Ea=-1V/m,b点的场强Eb=-5V/m,则Ea > Eb