緒論:寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇初中物理思想方法范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
物理與數(shù)學(xué)是兩門緊密聯(lián)系的學(xué)科,數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)物理的工具。實(shí)踐表明,數(shù)學(xué)極其顯著地影響物理學(xué)習(xí)成績。這是因?yàn)椴粌H學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力影響學(xué)生的物理學(xué)習(xí),而且初中物理本身就包含大量的數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)思想方法。因此,要提高初中物理教學(xué)質(zhì)量,研究數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績對初中生物理學(xué)習(xí)成績的影響是十分有意義的。那么,初中生物理學(xué)習(xí)成績與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)程度如何?初中物理中包含哪些數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)思想方法呢?本文對此做一個(gè)探討。
一、初中生物理學(xué)習(xí)成績與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)性
為了了解初中生物理學(xué)習(xí)成績與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)性,筆者選取某初中2015屆9個(gè)班級共443名學(xué)生,以初二和初三共4個(gè)學(xué)期的期末物理考試分?jǐn)?shù)作為初中生的物理學(xué)習(xí)成績,期末數(shù)學(xué)考試分?jǐn)?shù)作為初中生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績,研究初中生物理學(xué)習(xí)成績與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)性。
筆者所選學(xué)校為深圳市某公立初中,該校學(xué)生大多數(shù)是外來務(wù)工者子女,其辦學(xué)質(zhì)量處于該地區(qū)中等水平;學(xué)生的兩門課考試分?jǐn)?shù)為全區(qū)期末統(tǒng)一考試分?jǐn)?shù),考試具有一定的權(quán)威性,其分?jǐn)?shù)能夠代表學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。因此,所選樣本具有代表性。
(一)物理學(xué)習(xí)成績與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)性
2015年11月,筆者從該校的教務(wù)處以班級為單位,分別統(tǒng)計(jì)2015屆學(xué)生初二上學(xué)期、初二下學(xué)期、初三上學(xué)期和初三下學(xué)期共4個(gè)學(xué)期期末的物理考試分?jǐn)?shù)和數(shù)學(xué)考試分?jǐn)?shù),應(yīng)用SPSS19.0對物理學(xué)習(xí)成績與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績做相關(guān)性分析,其分析結(jié)果如表1所示。
(二)物理學(xué)習(xí)成績與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)性分析
為了深入了解數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績對物理學(xué)習(xí)成績的影響,筆者將從整體,學(xué)期和班級三個(gè)維度分別對物理學(xué)習(xí)成績與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析。
1.從整體上看,物理學(xué)習(xí)成績與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績之間呈高度相關(guān)。由表1可見,36個(gè)相關(guān)系數(shù)的值均位于0.593-0.932之間,呈顯著的正相關(guān);其中的相關(guān)系數(shù)有26個(gè),的相關(guān)系數(shù)有6個(gè),的相關(guān)系數(shù)有4個(gè),其中的個(gè)數(shù)占總體的比例為72%,的比例為17%,比例為11%,相關(guān)系數(shù)所占比例的分布如圖1所示。
上述分析說明,物理學(xué)習(xí)成績與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績呈高度相關(guān),數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績極大地影響物理學(xué)習(xí)成績。這是由于數(shù)學(xué)是物理學(xué)表征和推理的重要工具,為物理問題提供表達(dá)語言及精確的計(jì)算方法,是論證物理問題的重要手段,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)對物理學(xué)習(xí)有正遷移的作用。
2.由表1可知,按學(xué)期分析,隨著時(shí)間的推移,初中生的物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)系數(shù)稍有減小。筆者通過將相關(guān)系數(shù)轉(zhuǎn)換成等距單位的值,計(jì)算值后查找與轉(zhuǎn)換表得到各學(xué)期9個(gè)班級物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績相關(guān)系數(shù)的平均值,如表2所示。
表2顯示各個(gè)學(xué)期相關(guān)系數(shù)的平均值稍有減小,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是學(xué)生在初二剛接觸物理,此時(shí)物理課程主要是涉及兩個(gè)方面內(nèi)容,其一是對物理現(xiàn)象的觀察和定性描述,如聲現(xiàn)象中聲音的傳播、光現(xiàn)象中平面鏡成像的特點(diǎn)和凸透鏡成像規(guī)律等;其二是通過理解物理量之間的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行一些簡單的計(jì)算,如勻速直線運(yùn)動(dòng)中路程、速度和時(shí)間的關(guān)系,利用公式計(jì)算或圖像等方法來判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況等,此時(shí)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的數(shù)學(xué)知識(shí)與方法可以幫助學(xué)生解決這一類型的物理問題,使物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)性較高。但隨著時(shí)間的推移,物理課程則要求學(xué)生通過分析物理過程,建立物理情境,分析物理量之間的關(guān)系,運(yùn)用物理規(guī)律來解決問題,并做出相應(yīng)的判斷。
在這種情況下,物理教學(xué)評價(jià)著重在于了解學(xué)生是否能理解物理概念、原理和規(guī)律,并能夠應(yīng)用其解決生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題,重視考查學(xué)生的物理思維,此時(shí)數(shù)學(xué)知識(shí)與方法只是解決物理問題的工具,單純從數(shù)學(xué)的角度來理解物理問題容易產(chǎn)生錯(cuò)誤,使物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)性有所降低。
3.從班級的角度分析,9個(gè)班級4個(gè)學(xué)期的物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)系數(shù)的平均值均大于0.7,呈顯著的正相關(guān)。其中6班的物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)系數(shù)的平均值最大,為0.890,4班的物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)系數(shù)的平均值最小,為0.715。把9個(gè)班級4個(gè)學(xué)期的相關(guān)系數(shù)轉(zhuǎn)換成等距單位的值,如表3所示。
計(jì)算值后查找與轉(zhuǎn)換表得到9個(gè)班級4個(gè)學(xué)期相關(guān)系數(shù)的平均值,如表4所示。
由上述表可見,雖然每個(gè)班級在各個(gè)學(xué)期物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)性有所不同,變化范圍大,但從各班相關(guān)系數(shù)的平均值來看,物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績的相關(guān)系數(shù)的值均處于相對穩(wěn)定的范圍,均成顯著性的正相關(guān)。
二、初中物理中的數(shù)學(xué)思想方法
由上述統(tǒng)計(jì)結(jié)論可知,初中生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績極大地影響著物理成績,雖然隨著時(shí)間的推移,這種影響作用稍有減小,各個(gè)班級具有一定的差異,但從整體上來說,物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績呈顯著的正相關(guān)。因此,教師應(yīng)該熟悉并掌握初中物理中的數(shù)學(xué)思想方法,注意把各獨(dú)立的教學(xué)內(nèi)容整合起來,即要注意各門學(xué)科的橫向聯(lián)系,鼓勵(lì)學(xué)生把一門學(xué)科中學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到其他學(xué)科中去,并啟發(fā)學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行概括總結(jié),加強(qiáng)新舊知識(shí)之間的聯(lián)系。[1]所以歸納總結(jié)初中物理中的數(shù)學(xué)思想方法是十分有意義的。
徐衛(wèi)兵將高中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)思想方法分為四個(gè)類型,分別是函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合的思想、轉(zhuǎn)化與化歸的思想和分類討論思想。[2]陳林橋從初中物理解題的角度對數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行了整理,分別有比例知識(shí)解題、幾何知識(shí)解題、方程知識(shí)解題和圖像知識(shí)解題四個(gè)方面。[3]參考并借鑒已有的研究成果,筆者將初中物理中的數(shù)學(xué)思想方法歸納如下:
三、教學(xué)建議
(一)促進(jìn)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)對物理學(xué)習(xí)的正遷移
在物理教學(xué)中,要促進(jìn)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)對物理學(xué)習(xí)的正遷移,因?yàn)樨S富的數(shù)學(xué)思維始終貫穿在學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過程中,它不僅有助于促進(jìn)學(xué)生物理思維的形成,而且有助于提高學(xué)生解決物理問題的能力。以密度應(yīng)用為例,就能充分展示數(shù)學(xué)計(jì)算方法作為解決物理問題的工具的重要作用。
例題1:鹽水選種是一種實(shí)用而又簡易的選種方法,要想選出籽粒飽滿的種子,需要標(biāo)準(zhǔn)鹽水的密度為。為了檢驗(yàn)所配制的鹽水是否符合要求,取500mL樣品,稱得其質(zhì)量為505g。請說明所選的鹽水是否符合要求?應(yīng)加水還是加鹽?()
解析:實(shí)際鹽水的質(zhì)量和體積已知,根據(jù)密度的公式,可以計(jì)算出實(shí)際樣品鹽水的密度,再與標(biāo)準(zhǔn)鹽水的密度相比較,大于標(biāo)準(zhǔn)鹽水密度加水,小于則加鹽。
實(shí)際樣品鹽水的密度:______________,應(yīng)加鹽。
評析:上述的鹽水選種問題是生活中一個(gè)典型的物理問題,實(shí)際鹽水是否符合要求,要考慮到它的密度。對實(shí)際鹽水密度的計(jì)算,是解決上述問題的突破口。只有計(jì)算出實(shí)際鹽水的密度,并將其和標(biāo)準(zhǔn)鹽水的密度進(jìn)行比較,才能得出,應(yīng)加鹽的結(jié)論。可見,數(shù)學(xué)計(jì)算及推理是解決物理問題的重要工具,因此,要促進(jìn)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)對物理學(xué)習(xí)的正遷移,加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力。
(二)防止數(shù)學(xué)知識(shí)對物理學(xué)習(xí)的負(fù)遷移,幫助學(xué)生理解物理本質(zhì)
數(shù)學(xué)對物理學(xué)習(xí)的影響既有正遷移作用也有負(fù)遷移作用。物理教學(xué)實(shí)踐中,部分教師過于強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生多做練習(xí),而不重視學(xué)生對物理概念和物理規(guī)律的正確理解;部分學(xué)生過于只注意背定義、記公式、做練習(xí)題,忽視對物理概念和物理規(guī)律的正確理解。這種教與學(xué)的方式往往會(huì)導(dǎo)致數(shù)學(xué)知識(shí)對物理學(xué)習(xí)的負(fù)遷移,使豐富的物理含義被形形的數(shù)學(xué)符號所淹沒。[4]例如,初三電學(xué)中電阻的定義式,學(xué)生常誤認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與通過導(dǎo)體的電流成反比。就數(shù)學(xué)關(guān)系而言,這是正確的。但就物理而言,這是一個(gè)認(rèn)知錯(cuò)誤,因?yàn)閷W(xué)生忽視電阻是導(dǎo)體本身的一種物理屬性,只與導(dǎo)體的材料、橫截面積和長度有關(guān);同理,密度,學(xué)生常誤認(rèn)為某種物質(zhì)的質(zhì)量越大,密度越大,體積越大,密度越??;正確的理解應(yīng)為:在一般情況下,不同物質(zhì)其質(zhì)量與體積之間的比值是不同的,同種物質(zhì)其質(zhì)量與體積之間的比值是一定的,與物質(zhì)的質(zhì)量與體積無關(guān),這種比值不變性是物質(zhì)其中一種本質(zhì)屬性的反映,叫作密度。可見,僅僅從數(shù)學(xué)的角度出發(fā)來理解物理規(guī)律會(huì)阻礙學(xué)生的物理學(xué)習(xí),使數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)對學(xué)生學(xué)習(xí)物理產(chǎn)生負(fù)遷移。因此,數(shù)學(xué)在初中生物理學(xué)習(xí)的運(yùn)用需要教師在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中給予適時(shí)的引導(dǎo),糾正學(xué)生的認(rèn)知錯(cuò)誤,幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)物理本質(zhì)。
(三)鼓勵(lì)學(xué)生綜合運(yùn)用多種數(shù)學(xué)方法來解決物理問題
在物理教學(xué)中,同一個(gè)物理問題可以通過不同的方法進(jìn)行解決,教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生綜合運(yùn)用多種數(shù)學(xué)方法來解決物理問題。下面以電學(xué)計(jì)算題為例加以說明。
例題2:如圖2所示,滑動(dòng)變阻器的滑片在某兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)范圍在至之間,電壓表的示數(shù)范圍在至之間,則定值電阻的阻值及電源電壓分別是多少?
解析:此題重點(diǎn)考察學(xué)生對歐姆定律的理解與運(yùn)用,可以利用列方程和圖像法分別分析這個(gè)問題。
(1)列方程法:根據(jù)歐姆定律列式有,代入數(shù)值即,解得,。
(2)圖像法:設(shè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為,電路中的電流為,由歐姆定律得:,變形為,,作出圖像,如圖3所示,標(biāo)出相應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)(1,9)、(2,6),對應(yīng)圖像,縱軸的截距為,圖像的斜率為。
評析:該題分別采用了列方程法和圖像法兩種數(shù)學(xué)方法來求解電源電壓的大小和定值電阻的阻值,使學(xué)生的注意力不僅是集中在對問題結(jié)果的獲得,而且也促進(jìn)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和物理思維在過程中的發(fā)展,因此,在教學(xué)實(shí)踐中,教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生綜合運(yùn)用多種數(shù)學(xué)方法來解決物理問題,提高學(xué)習(xí)的積極性。
由于本研究對象局限于一所初中2015屆學(xué)生的期末物理考試和數(shù)學(xué)考試的分?jǐn)?shù),統(tǒng)計(jì)取樣較單一,考試分?jǐn)?shù)能否代表學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,試卷的信度效度如何,學(xué)生的臨場發(fā)揮也是制約數(shù)據(jù)真實(shí)的影響因素。因此,本文的目的是對一般情況的試驗(yàn)性研究,所得結(jié)論是否具有普遍性,還有待進(jìn)一步的研究。
[參 考 文 獻(xiàn)]
[1]陳琦,劉儒德.當(dāng)代教育心理學(xué)(第2版)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2007:293-294.
物理知識(shí)的發(fā)生過程實(shí)際上也是物理思想方法的發(fā)生過程。任何一個(gè)概念,都經(jīng)歷著由感性到理性的抽象概括過程;任何一個(gè)規(guī)律,都經(jīng)歷著由特殊到一般的歸納過程。如果我們把這些認(rèn)識(shí)過程返璞歸真,在教師的引導(dǎo)下,讓學(xué)生以探索者的姿態(tài)出現(xiàn),去參與概念的形成和規(guī)律的揭示過程,學(xué)生獲得的就不僅是物理概念、定理、法則,更重要的是發(fā)展了抽象概括的思維和歸納的思維,還可以養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)。因此,概念的形成過程、結(jié)論的推導(dǎo)過程、規(guī)律的被揭示過程都是滲透物理思想方法的極好機(jī)會(huì)和途徑。
1.展開概念--不要簡單地給定義
概念是思維的細(xì)胞,是濃縮的知識(shí)點(diǎn),是感性認(rèn)識(shí)飛躍到理性認(rèn)識(shí)的結(jié)果。而飛躍的實(shí)現(xiàn)要經(jīng)過分析、綜合、比較、抽象、概括等思維的邏輯加工,依據(jù)物理思想方法的指導(dǎo)。因此概念教學(xué)應(yīng)當(dāng)完整地體現(xiàn)這一生動(dòng)的過程,引導(dǎo)學(xué)生揭示隱藏于知識(shí)之中的思維內(nèi)核。心理學(xué)認(rèn)為,人對事物的第一次接觸是最敏感的,教學(xué)成功與否,關(guān)鍵是喚起對舊知識(shí)的回憶,激發(fā)探尋新知識(shí)的欲望,并通過事物的發(fā)生和發(fā)展的教學(xué),掌握活的教學(xué)概念。
例如,動(dòng)能的概念學(xué)生在初中階段就已經(jīng)接觸,但較完整的定義卻在高中出現(xiàn)。如何在動(dòng)能概念的教學(xué)中滲透動(dòng)能思想呢?根據(jù)高一學(xué)生的認(rèn)知水平,在動(dòng)能概念教學(xué)時(shí)應(yīng)該抓住動(dòng)能是一種能量,可以通過豐富的實(shí)例,例如能吹毀一切的龍卷風(fēng)和汽車與火車相撞的驚險(xiǎn)視頻,讓學(xué)生體會(huì)這種能量的威力,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.延遲判斷--不要過早地下結(jié)論
判斷可以看作是壓縮了的知識(shí)鏈。物理定理、定律、性質(zhì)、法則、關(guān)系、規(guī)律等結(jié)論都是一個(gè)個(gè)具體的判斷。教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生積極參與這些結(jié)論的探索、發(fā)現(xiàn)、推導(dǎo)的過程,弄清每個(gè)結(jié)論的因果關(guān)系,使學(xué)生看到某個(gè)判斷時(shí),能像回憶自己參加有趣活動(dòng)那樣津津樂道。
3.激活推理--不要呆板地找關(guān)聯(lián)
激活推理就是要使判斷上下貫通,前后遷移、左右逢源,盡可能從已有的判斷生出眾多的思維觸角,促成思維鏈條的高效運(yùn)轉(zhuǎn),不斷在物理思想方法指導(dǎo)下推出一個(gè)個(gè)新的判斷、新的思維結(jié)果。
二、在解題探索過程中滲透物理思想方法
教學(xué)大綱明確指出:“要加強(qiáng)對解題的正確指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生從解題的思想方法上作必要的概括?!蔽锢碇械奈锢磉^程、圖形結(jié)合等思想方法,既是解題思路分析中必不可少的思想方法,又是具有思維導(dǎo)向型的思想方法。如學(xué)生一旦形成了物理過程,就能化未知為已知、化繁為簡、化一般為特殊,優(yōu)化解題方法;物理思想方法在解題思路探索中的滲透,可以使學(xué)生的思維品質(zhì)更具合理性、條理性和敏捷性。
三、在問題的解決過程中滲透物理思想方法
問題解決,是以思考為內(nèi)涵,以問題目標(biāo)為定向的心理活動(dòng),是在新情景下通過思考去實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的活動(dòng),“思考活動(dòng)”和“探索過程”是問題解決的內(nèi)核。物理問題的步步轉(zhuǎn)化,無不遵循物理思想方法指示的方向。因此,通過問題解決,可以培養(yǎng)物理意識(shí),構(gòu)造物理模型,提供物理想象;伴以實(shí)驗(yàn)操作,可以誘發(fā)創(chuàng)造動(dòng)機(jī),可以把物理嵌入活的思維活動(dòng)之中,并不斷在學(xué)物理、用物理的過程中,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、掌握方法、形成思想,促進(jìn)思維能力的發(fā)展。這樣不僅可以加快和優(yōu)化問題解決的過程,而且還可以達(dá)到會(huì)一題而明一路,通一類的效果。
四、在復(fù)習(xí)與小結(jié)中提煉、概括物理思想方法
小結(jié)與復(fù)習(xí)是物理教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),揭示知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系以及歸納、提煉知識(shí)中蘊(yùn)含的物理思想方法是小結(jié)與復(fù)習(xí)的功能之一。小結(jié)與復(fù)習(xí)是對知識(shí)進(jìn)行深化、精煉和概括的過程,它需要通過手和腦積極主動(dòng)地開展活動(dòng)才能達(dá)到。因此,在這個(gè)過程中,提供了發(fā)展和提高能力的極好機(jī)會(huì),也是滲透物理思想方法的極好機(jī)會(huì)與途徑。
二、如何有效進(jìn)行高中物理概念的教與學(xué)
1.聯(lián)系日常生活現(xiàn)象,初步建立物理概念
物理概念絕不是哪位高明的物理學(xué)家憑空臆造出來的,而是以大量的日常生活現(xiàn)象和物理事實(shí)為基礎(chǔ),經(jīng)過人們頭腦的加工而形成的。例如,新高一第一章力的概念這樣建立就比較好,我們經(jīng)常觀察到這樣一些生活現(xiàn)象:人推車,牛拉犁,人提水桶,書壓桌面,磁鐵吸引鐵釘?shù)鹊?。雖然這些現(xiàn)象千差萬別、各式各樣,但是,如果忽略現(xiàn)象中的一些非本質(zhì)的東西,我們發(fā)現(xiàn)它們都有一個(gè)共同點(diǎn):每種現(xiàn)象中至少都包括兩個(gè)物體,而且一個(gè)物體對另一個(gè)物體正在施加推、拉、提、壓、吸等動(dòng)作,這些動(dòng)作可以稱為“作用”。人、牛、書、地球、磁鐵等可以抽象概括為施加作用的物體,而車、犁、水桶、桌面、鐵釘可以抽象概括為受到作用的物體,這樣我們就可以丟開這些物體之間動(dòng)作的具體形式,把物體對物體的作用稱為力,或者說,“力就是物體對物體的作用”。再進(jìn)一步分析,人推車向前,車必推人向后;牛向前拉犁,犁必向后拉牛;人提水桶向上,水桶必拉手向下;書向下壓桌面,桌面必給書以向上的支持,這說明物體間的作用總是相互的。于是,我們就可初步形成“力”的概念,并且初步認(rèn)識(shí)到“力就是物體間的相互作用”。
2.注意初、高中物理知識(shí)的連接,進(jìn)一步強(qiáng)化概念
高中教師應(yīng)了解并認(rèn)真分析學(xué)生在初中已有的知識(shí)。把高中教材研究的問題與初中教材研究的問題在文字表述、研究方法、思維特點(diǎn)等方面進(jìn)行對比,明確新舊知識(shí)之間的聯(lián)系與差異。選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法,使學(xué)生順利地利用舊知識(shí)來學(xué)習(xí)新知識(shí)。在高中力學(xué)教材一開始就談到:力是物體對物體的作用,力是不能離開施力物體和受力物體而獨(dú)立存在的。象人推車前進(jìn),這樣一個(gè)物理過程,誰是受力物體,誰是施力物體?學(xué)生的結(jié)論是:人是施力物體,車是受力物體。物體間的作用是相互的,人給車施加了力的作用,車反過來對人也施加了力的作用,若以人為研究對象,人卻成了受力物體,而車則成了施力物體。學(xué)生這種錯(cuò)誤地思考、解決問題的方式與他們長期形成的“思維定勢”的消極影響是分不開的。教師可以根據(jù)學(xué)生初中已形成的力的初步概念,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生得出正確的結(jié)論,消除學(xué)生思維過程中存在的這些消極影響,更好地使學(xué)生掌握高中物理這一嚴(yán)密的邏輯體系,使學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到豐富和擴(kuò)展,對物理概念的理解進(jìn)一步內(nèi)化。
3.在靈活運(yùn)用物理概念的實(shí)踐中體會(huì)其內(nèi)涵
物理概念最終是為解決物理問題打基礎(chǔ)的,掌握的如何,只有通過運(yùn)用概念來解決具體問題來檢驗(yàn),因此,概念教學(xué)中要不斷引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的物理概念來分析、解決有關(guān)的物理問題和生活中的物理現(xiàn)象、規(guī)律。在概念的運(yùn)用中,又能加深對概念的理解,形成自然記憶,并借此促進(jìn)學(xué)生思維的積極性,及時(shí)暴露概念學(xué)習(xí)中的問題,有利于對概念的進(jìn)一步理解。
三、在物理概念的深化過程中有意滲透物理思想,是提高高中物理教學(xué)效果的有效途徑
巴甫洛夫曾說過:“有了良好的思想方法,即使是沒有多大才干的人也能做出許多成就。如果思想方法不好,即使有天才的人也將一事無成。”物理思想方法在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中起著舉足輕重的作用。物理教材中的大多數(shù)規(guī)律都是由簡單到復(fù)雜、從條件到結(jié)果、從現(xiàn)象到本質(zhì)、從實(shí)際問題到理想化模型等等,在由淺人深的過程中處處閃耀著物理思想方法的火花。所以,在學(xué)習(xí)物理概念的過程中,不斷地向?qū)W生滲透物理思想,才能更好地掌握物理規(guī)律。
這樣的教學(xué),更符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律,能使學(xué)生對物理知識(shí)的獲得過程有切身的體驗(yàn),從而對物理概念本身有扎實(shí)的理解,同時(shí)又受到物理思想方法的訓(xùn)練和培育。這就使學(xué)生不僅掌握物理概念,還明白這一知識(shí)是用了那些物理思想方法來獲得的,即能在物理思想方法層面上理解和體驗(yàn)物理學(xué)習(xí)過程。這樣,學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)逐步地掌握了物理思想方法,進(jìn)而形成自己的科學(xué)的物理學(xué)習(xí)方法,就會(huì)有效地提高學(xué)習(xí)效率。
綜上所述,我們對物理概念教學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)、全面、具體的分析與研究,總結(jié)出了物理概念教學(xué)的一般規(guī)律。但教學(xué)是一門科學(xué),又是藝術(shù),教無定法。因此在物理概念教學(xué)中,只有不斷創(chuàng)新、不斷改進(jìn)教學(xué)方法,才能提高概念教學(xué)的水平。另外,高中的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)心理以及物理這一學(xué)科對學(xué)生的思維能力、抽象能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)的解題能力都比初中有更高的要求,學(xué)生能否在盡量短的時(shí)間適應(yīng)高中的學(xué)習(xí),順利地跨過這個(gè)學(xué)習(xí)臺(tái)階,是影響學(xué)生提高學(xué)習(xí)成績的主要因素。
參考文獻(xiàn):
[1]朱掛雄.物理教學(xué)展望.華東師范大學(xué)出版社,2002年2月第1版.
現(xiàn)代教育要求教師要善于挖掘教材中的物理思想方法,在教學(xué)中將其遷移為學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
一、提高認(rèn)識(shí),納入目標(biāo)
物理思想方法的教學(xué)是物理基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)的重要組成部分,是增強(qiáng)學(xué)生物理觀念,形成良好物理素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題能力的重要措施。為了使物理思想方法的教學(xué)落到實(shí)處,首先要從思想上提高對物理思想方法教學(xué)的重要性的認(rèn)識(shí),進(jìn)而把物理思想方法的教學(xué)納入教學(xué)目標(biāo)中去,并且具體落實(shí)在每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)中。在初中等效替代法:引入合力的概念,等效電阻的概念都是; 控制變量法:探究影響動(dòng)能、電阻、重力勢能、壓強(qiáng)等都有用到; 理想模型法:引入磁感線、光線,還有杠桿的定義; 轉(zhuǎn)換法:把不能直接看到的轉(zhuǎn)化為可以看到的,如電流大小看不到,可以用電流表來顯示,或小燈泡亮度來代表; 類比法:把電流比作水流; 放大法:按桌面看不出形變,但是桌上放一個(gè)激光燈,讓光照射鏡面,反射后照到墻上,按桌子時(shí),可以看到墻上亮點(diǎn)移動(dòng)。
二、鉆研教材,充分發(fā)掘
充分發(fā)掘提煉在教材中的物理思想和方法,并弄清每一章節(jié)主要體現(xiàn)了哪些物理思想,運(yùn)用了什么物理方法,做到心中有數(shù)。首先,要通過對教材完整的分析和研究,理清和把握教材的體系和脈絡(luò),統(tǒng)攬教材全局,高屋建瓴。然后,建立各類概念、知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)單元之間的界面關(guān)系,歸納和揭示其特殊性質(zhì)和內(nèi)在的一般規(guī)律。只要我們學(xué)會(huì)了這些方法,按知識(shí)──方法──思想的順序提煉物理思想方法,就能運(yùn)用它們?nèi)ソ鉀Q成千上萬的問題。
通過發(fā)掘,找出教材中隱含的比較、變換、歸納、抽象逆向思維等思想,確定物理知識(shí)與其思想方法之間的結(jié)合點(diǎn),建立一整套豐富的教學(xué)范例或模型,最終形成一個(gè)活動(dòng)的知識(shí)與思想互聯(lián),從而提升學(xué)生掌握知識(shí)、解決問題的能力。
1.養(yǎng)成持之以恒的課前預(yù)習(xí)習(xí)慣
學(xué)習(xí)高中物理,首要的任務(wù)是理解吃透課本知識(shí)。初中物理不預(yù)習(xí),當(dāng)堂也能聽得懂,但延用到高中必定吃虧。課前預(yù)習(xí),對學(xué)習(xí)高中物理是必需的。尤其是在沒有老師布置和督促檢查時(shí),同學(xué)們更要自覺養(yǎng)成持之以恒的預(yù)習(xí)習(xí)慣。
2.養(yǎng)成“咬文嚼字”、注重理解的閱讀習(xí)慣
閱讀物理課本,必須有思維的參與,帶著問題逐句逐字讀,邊讀邊畫邊分析。不上心的“一目十行”,只重結(jié)論記憶的淺嘗輒止,是學(xué)不好物理的。
3.養(yǎng)成認(rèn)真聽講、做筆記的習(xí)慣
好記性不如爛筆頭。與初中不同,為了高考,三年的課程一般兩年就學(xué)完了,物理課堂信息堪稱“海量”,因此,必須在課本上留“記憶”,在筆記本上留“釋疑”,以備經(jīng)常復(fù)習(xí)。課本上有很多習(xí)題和思考題,還有平時(shí)遇到的很多疑難題,同學(xué)們一定要自己思考,再聽老師講解,這樣才能真正弄懂學(xué)透。
4.養(yǎng)成獨(dú)立作業(yè)、做題“三多”的習(xí)慣
解初中物理題,記住公式就能“套”;高中物理,題題各不同,死記硬背肯定行不通。平時(shí)作業(yè)可與同學(xué)討論,考試時(shí)則需要立足自我。因此,同學(xué)們要養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣,做題時(shí)還要養(yǎng)成“三多”的習(xí)慣。“三多”,就是一題多解、一題多變、多題歸一,訓(xùn)練“物理思想”。一題多解——掌握不同板塊間知識(shí)的聯(lián)系;一題多變——變換視角拓展探究新的問題;多題歸一——總結(jié)同類題的共同特征及解決方案。一題多解、一題多變,是“同中求異”,多題歸一,是“異中求同”。
5.養(yǎng)成參與討論的習(xí)慣
一個(gè)人想問題難免片面,而集體討論,相互啟發(fā),思維碰撞,總會(huì)有精彩。即使旁聽,也能分享到別人很多思考問題的妙招,拓寬自己的思路。
6.養(yǎng)成勤觀察、多動(dòng)手、多思考的習(xí)慣
物理是實(shí)驗(yàn)科學(xué),也是理論科學(xué)。觀察、動(dòng)手、思考是物理研究的必由之路,也是物理素養(yǎng)重要的組成部分。
二、優(yōu)化學(xué)習(xí)方法,提高學(xué)習(xí)效率
1.著力“三基”,掌握概念、規(guī)律、方法
由于初高中物理課程差異,“三基”的重要作用更加突出?!叭?,即基本概念、基本規(guī)律、基本方法。
首先,是對概念和規(guī)律的理解。對概念,必須弄清它為何引入,如何定義,物理意義,本質(zhì)內(nèi)涵,與相關(guān)相近概念的聯(lián)系和區(qū)別,物理量遵循的運(yùn)算規(guī)則等。對規(guī)律,必須明確其適用條件和范圍,解決什么問題,使用時(shí)的注意事項(xiàng)等。
其次,是物理方法。上了高中,如果只滿足于初中感知的定性解釋,不習(xí)慣高中的定量推導(dǎo)和理性論證,不注重學(xué)科知識(shí)的理解和方法積累,不能形成學(xué)科思維習(xí)慣,久而久之,就會(huì)疑點(diǎn)聚成難點(diǎn),感覺物理越來越難。如果能掌握住基本方法,解題將會(huì)勢如破竹,物理也不難學(xué)了。
1.1第一次用物理模型的思想來研究問題
質(zhì)點(diǎn)模型從實(shí)際物體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性和想要完全精確描述的難度,引發(fā)簡化研究的需要,認(rèn)識(shí)到描述物體的運(yùn)動(dòng),要突出研究對象和問題的主要方面,忽略次要因素,抽象成理想化的“物理模型”,并將其作為研究對象,這樣更深刻的把握了事物的本質(zhì).質(zhì)點(diǎn)模型就是將實(shí)際物體忽略形狀大小等次要因素影響抓住物體具有質(zhì)量這個(gè)主要方面,抽象成的一個(gè)理想化的有質(zhì)量的點(diǎn).
過程模型在研究小車的運(yùn)動(dòng)時(shí),用v-t圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí),觀察那些孤立點(diǎn)的分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)大致落在一條直線上,由此設(shè)想如果沒有試驗(yàn)誤差的理想情況,就是一條理想的直線關(guān)系,這樣就將實(shí)際小車的運(yùn)動(dòng)看成理想的勻變速直線運(yùn)動(dòng)模型.
實(shí)際物體在空氣中自由下落,由于阻力相比于重力很小,可以忽略不計(jì),所以可以理想化為自由落體的運(yùn)動(dòng)模型.
1.2第一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)一組相關(guān)的物理概念,體會(huì)邏輯性、準(zhǔn)確性、抽象性
機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物體的空間位置隨時(shí)間的變化.時(shí)刻對應(yīng)位置,時(shí)間對應(yīng)位置的變化即位移,一段時(shí)間內(nèi),物體發(fā)生一段位移,就產(chǎn)生描述位置變化的快慢即運(yùn)動(dòng)快慢的需要,引入速度概念,顯著區(qū)別于初中的速度概念.由物體瞬時(shí)速度在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化,就產(chǎn)生描述速度變化快慢的需要.這些基本的概念都是描述運(yùn)動(dòng)的必要物理量,它們之間存在內(nèi)在的邏輯關(guān)聯(lián),必須準(zhǔn)確理解它們的物理意義.
位移、速度、加速度的矢量性:第一次明確的引入矢量概念,理解這些矢量的方向的必要意義,即要搞清楚為什么它們必須有方向?qū)傩?,矢量意識(shí)初步植入分析物理問題的思維中.
比值定義法用比值定義物理量是物理學(xué)中最為常見的定義方法,通過對速度和加速度的定義,理解和體會(huì)比值定義法中定義的兩個(gè)物理量和被定義的物理量之間物理意義的關(guān)聯(lián)和數(shù)學(xué)上的定量關(guān)系,防止物理公式數(shù)學(xué)化的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí).
1.3第一次將物理和數(shù)學(xué)思想、方法緊密結(jié)合,體會(huì)數(shù)學(xué)的重要作用
極限思想的滲透在理解瞬時(shí)速度時(shí),分析在Δt很小時(shí),平均速度能比較精確的描述物體的快慢程度,而且Δt越小,描述越精確,因此當(dāng)Δt非常非常小時(shí),可以認(rèn)為平均速度即為時(shí)刻t的瞬時(shí)速度.這里是滲透極限的思想,而不是一下子要求學(xué)生準(zhǔn)確的從數(shù)學(xué)極限的準(zhǔn)確定義上去理解瞬時(shí)速度概念.此后用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或數(shù)字計(jì)時(shí)器測瞬時(shí)速度是這個(gè)思想具體應(yīng)用.對瞬時(shí)加速度的理解是同樣道理.最后引出變化率的概念,從而推廣瞬時(shí)值的理解.
微積分思想的滲透在尋找勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系時(shí),通過對這個(gè)過程分割成許多時(shí)間很短的小過程,每一個(gè)小過程近似看成勻速直線運(yùn)動(dòng).求出所有小過程的位移,并將它們累計(jì)相加,這樣就近似得到整個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的總位移.顯然,分割的小過程越多,結(jié)果越精確.如果分割的非常非常多,則所有小過程的位移相加的結(jié)果就可以作為這個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確的位移.然后利用v-t圖象“面積”對應(yīng)“位移”的方法求得定量的結(jié)果,巧妙避免數(shù)學(xué)微積分的直接應(yīng)用.
圖象法高中物理第一次明確要求引入圖象法來描述規(guī)律,通過v-t和x-t圖象能夠直觀形象簡便的表述運(yùn)動(dòng)規(guī)律.圖象法的優(yōu)勢是與物理公式的抽象性形成形象性的互補(bǔ),非常有助于學(xué)生更好的理解和應(yīng)用物理規(guī)律.特別是在實(shí)驗(yàn)探究中,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,一般都是采用圖象的方法,如對小車的運(yùn)動(dòng)的研究,得到擬合的v-t圖象是一條傾斜的直線.所以讓學(xué)生在運(yùn)動(dòng)學(xué)中逐步養(yǎng)成讀圖的方法和思想,學(xué)會(huì)用圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的能力,為今后打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).
函數(shù)思想和方程思想在對勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行理解時(shí),一方面從函數(shù)角度理解規(guī)律,如v=v0+at,x=v0t+[SX(]12[SX)]at2,對于一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng),v0,a是定值,則可以理解為瞬時(shí)速度和位移關(guān)于時(shí)間的變化函數(shù).另一方面,每個(gè)公式都涉及四個(gè)物理量,從方程的角度,可以知道任意三個(gè)量可求另一個(gè)量.對一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng),共涉及v0,v,a,t,x共五個(gè)物理量,需要知道三個(gè)量,根據(jù)兩個(gè)基本方程聯(lián)立,可以求得未知的兩個(gè)量.這是要求學(xué)生逐步形成從已知量和未知量的角度聯(lián)立方程的數(shù)學(xué)思想.
1.4第一次經(jīng)歷完整的實(shí)驗(yàn)探究物理問題的過程,了解科學(xué)研究的方法,體會(huì)實(shí)驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用
對小車的瞬時(shí)速度與時(shí)間的關(guān)系探討,經(jīng)歷了從實(shí)驗(yàn)探究中獲取數(shù)據(jù)、作出圖象、分析圖象、尋找規(guī)律、表述和理解規(guī)律的過程.對看似簡單的過程卻不簡約其研究過程,這對高一新生的學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣和良好的研究態(tài)度有重要的意義.
通過介紹伽利略對落體運(yùn)動(dòng)的研究歷史過程,讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)科學(xué)精神、物理思想和研究方法,逐步領(lǐng)會(huì)這些“非知識(shí)”的東西往往比知識(shí)本身更重要,有助于學(xué)生提升科學(xué)素養(yǎng).
1.5第一次學(xué)會(huì)理性分析物理問題的思路和方法,掌握解題規(guī)范化的要求和習(xí)慣
初中的問題一般過程簡單,形象直觀,運(yùn)算簡單,以套公式為主.但是高中第一次接觸運(yùn)動(dòng)學(xué)的定量問題,公式非常多,規(guī)律相對復(fù)雜抽象,初中套公式的簡單思維顯然無法很好的解決問題.因此要有意思的強(qiáng)調(diào)和培養(yǎng)學(xué)生用物理概念和規(guī)律為理性基礎(chǔ),明確對象,分析物理過程,結(jié)合形象思維,養(yǎng)成畫示意圖的習(xí)慣,圖表分析已知未知量的習(xí)慣,逐步養(yǎng)成“講理”的習(xí)慣,而不是憑表象聯(lián)系的“直覺”.這樣為今后處理更復(fù)雜抽象的問題打下良好的思維和方法的基礎(chǔ).
2教學(xué)策略和方法
2.1遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,采用“梯度式”教學(xué)
教師要充分研究初中物理教材,了解初中物理教學(xué)方法和教材結(jié)構(gòu),知道初中學(xué)生在面對高中學(xué)習(xí)的“第一次”時(shí)的基礎(chǔ).“第一次”的教學(xué),要充分從學(xué)生現(xiàn)有的基礎(chǔ)出發(fā),從學(xué)生熟悉了解的例子引發(fā)思考討論,盡量降低臺(tái)階的高度,一步步上升,放慢教學(xué)進(jìn)度,由簡單到復(fù)雜,循序漸進(jìn),充分考慮學(xué)生的可接受性,不要妄求一步到位,否則適得其反,得不償失,要保護(hù)好學(xué)生物理學(xué)習(xí)的積極性,使學(xué)生樹立起學(xué)好物理的信心.
2.2堅(jiān)持物理與生活、自然的聯(lián)系,激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
“從生活走向物理,從自然走向物理,從物理走向社會(huì)”.教學(xué)中要堅(jiān)持從實(shí)際中來,并應(yīng)用到實(shí)際中,努力將學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)與物理問題緊密聯(lián)系,才能使學(xué)生產(chǎn)生興趣,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與問題的研究,課堂效率得到提高.
2.3由“物”到“理”,由“感性”到“理性”,逐步培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力
物理概念的建立和物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都是在大量事實(shí)和現(xiàn)象觀察的基礎(chǔ)上,運(yùn)用理性思維抽象概況探究得出.這一過程,必須充分利用感性思維,不斷分析思考,逐步形成抽象思維能力.對概念和規(guī)律的理解也需要結(jié)合感性,以形象的實(shí)例為依托,在分析和解決問題中提升能力.要非常重視概念和規(guī)律的建立過程,讓學(xué)生在物理情景和問題中討論探究,知道概念和規(guī)律的來龍去脈,結(jié)合實(shí)例去逐步理解其物理意義,應(yīng)用的方法,避免從表象上死記硬背,逐步形成抽象思維能力.
2.4重視探究過程,循序漸進(jìn),逐步培養(yǎng)和滲透物理、數(shù)學(xué)的思想方法
“授人與魚,僅供一飯之需;教人以漁,終身受益”.人類在探究物理學(xué)的過程中,形成了很多重要的物理思想方法以及相關(guān)的數(shù)學(xué)方法.在面對這些“第一次”的教學(xué),不僅僅是教會(huì)學(xué)生知識(shí)本身,更重要的是,在探究過程中有目的有步驟的不斷滲透給學(xué)生其中蘊(yùn)含的各種思想方法,使學(xué)生在逐步理解和掌握這些思想方法,解決物理難學(xué)、難教的難題.
高中物理在義務(wù)教育階段科學(xué)、物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,更重視物理知識(shí)之間內(nèi)在邏輯關(guān)系的研究與發(fā)現(xiàn),高中物理問題的解決相對于初中物理而言,也更注重基于邏輯的推理。這樣的變化看似是內(nèi)容變化引起的,實(shí)際上也是物理思想方法的變化引起的。近年來尤其是課程改革以來,物理教學(xué)高度重視思想方法的教學(xué),更有學(xué)者提出基于知識(shí)教授方法的思路。那么,在高中物理教學(xué)中,有哪些方法需要重視?又應(yīng)當(dāng)如何實(shí)施科學(xué)思想方法的教學(xué)呢?筆者試以理想化方法為例,談?wù)劰P者的觀點(diǎn)。
一、理想化方法是一種什么樣的方法
談到理想化方法,估計(jì)一線教師的反應(yīng)常常是“注重主要因素,忽視次要因素”等,也有人給出了“理想化方法就是借助于抽象概括虛構(gòu)出一些與問題相關(guān)的方面同現(xiàn)實(shí)物體結(jié)合,但又不是現(xiàn)實(shí)物體的其他各種復(fù)雜性的理想物體,并以它們來近似代替現(xiàn)實(shí)物體進(jìn)行研究的科學(xué)方法”的理解。顯然,無論是前者樸素的理解,還是后者帶有學(xué)術(shù)定義式的理解,都在嘗試從不同角度對理想化方法進(jìn)行深度認(rèn)識(shí)。
筆者以為,對理想化方法的理解決定著課堂上的教學(xué)效果,因?yàn)闊o論教師自己是否意識(shí)到,教師的教學(xué)行為必然是受自己的教學(xué)理解支配的,有什么樣的理想化方法理解,就會(huì)有什么樣的理想化方法教學(xué)行為(當(dāng)然,也可能會(huì)出現(xiàn)基于學(xué)生生成而獲得新的理解的可能,但那也是以教師自身的原有理解為基礎(chǔ)的)。對“理想化方法”的基本理解應(yīng)當(dāng)是“‘理想化’方法”,一個(gè)實(shí)際的物理過程是如何被理想化的?有人認(rèn)為,理想化方法就是一種簡單化、粗糙化和近似化的方法,這樣的理解能夠描述理想化方法的一般特征,卻沒能指出其實(shí)質(zhì)。筆者以為,包括理想化方法在內(nèi)的所有科學(xué)方法,均是基于某個(gè)明確的目的而提出的,都是為了解決某些具體的問題而出現(xiàn)的。
二、理想化方法的教學(xué)應(yīng)當(dāng)如何實(shí)施
從學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的角度來認(rèn)識(shí)理想化方法,是有效的科學(xué)方法教學(xué)的途徑之一。從學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的角度來認(rèn)識(shí)理想化方法,也可以讓高中物理教學(xué)獲得與傳統(tǒng)教學(xué)不同的視角。那么,從學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的角度如何實(shí)現(xiàn)以理想化方法為線索的教學(xué)呢?這里就以“自由落體運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)為例,作一些分析。
自由落體運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵在于物體只受重力(且默認(rèn)為不變的重力)。作為物理教師應(yīng)當(dāng)知道這其中有兩個(gè)變化因素:一是空氣阻力;二是物體所受重力。前者上面已作分析,后者則是由于理論上物體與地心距離的變化導(dǎo)致的g值變化。由于這兩個(gè)因素尤其是后者無法消除,因此,真正意義上的自由落體運(yùn)動(dòng)是不存在的,自由落體運(yùn)動(dòng)只可能是一個(gè)理想的運(yùn)動(dòng)。實(shí)際教學(xué)中可以遵循這樣的教學(xué)順序:
第一步,引導(dǎo)學(xué)生全面認(rèn)識(shí)“落體運(yùn)動(dòng)”。這里的全面認(rèn)識(shí),主要就是從運(yùn)動(dòng)與受力兩個(gè)方面進(jìn)行分析。學(xué)生一般會(huì)認(rèn)識(shí)到受兩個(gè)力作用,但一般認(rèn)識(shí)不到這兩個(gè)力的變化情況,必要的時(shí)候教師可以作一些延伸,以促使學(xué)生生成全面的認(rèn)識(shí)。第二步,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)分析“落體運(yùn)動(dòng)”的復(fù)雜性。由于力的變化,且是難以掌握其規(guī)律的變化,因此下拋物體的運(yùn)動(dòng)變化情況將十分復(fù)雜 ――這種復(fù)雜性可以通過阻力和重力的變化分析,以及力與運(yùn)動(dòng)之間的互相影響來體現(xiàn)(具體略)。第三步,對復(fù)雜問題進(jìn)行抽象、簡化?;凇澳芊窈喕J(rèn)識(shí)落體運(yùn)動(dòng)”的問題去進(jìn)行抽象與簡化(這正是“理想化”方法運(yùn)用的關(guān)鍵過程),即忽視阻力且默認(rèn)為重力不變,那物體的運(yùn)動(dòng)就極為“自由”,于是就定義為其“自由落體運(yùn)動(dòng)”,此時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以通過牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律來進(jìn)行簡單描述,問題得到初步解決。第四步,評估。這樣的簡化有沒有道理?這需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行評估,教師可以通過資料的提供讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這樣的理想化的結(jié)果,與實(shí)際運(yùn)動(dòng)的結(jié)果幾乎沒有任何的區(qū)別,這就說明理想化的方法是可行的(這正是判斷理想化的關(guān)鍵因素)。因此,實(shí)際中的落體運(yùn)動(dòng)常??梢哉J(rèn)為是自由落體運(yùn)動(dòng)。
三、理想化方法教學(xué)的思路發(fā)散延伸
基于以上教學(xué)過程進(jìn)行反思,可以發(fā)現(xiàn)包括理想化方法在內(nèi)的物理思想方法的教學(xué),很多情況下必須堅(jiān)持顯性教學(xué)的思路,即將思想方法凸顯出來,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這些方法在具體的知識(shí)建構(gòu)過程中所發(fā)揮的重要作用。也就是說,高中物理的思想方法教學(xué)尤其是基本的、常用的一些思想方法,必須堅(jiān)持顯性化教學(xué)的思路。
作出這一判斷,是基于教學(xué)實(shí)際看到的一些情形,很多時(shí)候,含而不露的思想方法教學(xué),常常會(huì)讓學(xué)生的思維處于混沌的狀態(tài),他們不知道一些方法為什么適用。就拿本文主要論述的理想化方法來說,不少學(xué)生都會(huì)認(rèn)為理想化方法存在不能描述客觀事實(shí)的問題,這就意味著教師在教學(xué)過程中沒有對該方法進(jìn)行評估,而要想對該方法進(jìn)行評估,就必須基于顯性的方法教學(xué),去判斷理想化之后的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的差別。只有當(dāng)學(xué)生看到理想化之后幾乎不影響對實(shí)際情形的描述,且理想化之后分析思路與過程極為簡化之后,才會(huì)認(rèn)識(shí)到理想化方法存在的價(jià)值,而這恰恰是物理思想方法教學(xué)中的一大關(guān)鍵。
控制變量思想方法是科學(xué)探究的重要方法之一,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,控制變量主要是指控制部分實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下,通過逐一對比探究可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的多個(gè)因素,將得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、總結(jié)、歸納,最終得出結(jié)論的方法;在平時(shí)化學(xué)教學(xué)中,采用對比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)的方式十分常見,運(yùn)用簡單的對比實(shí)驗(yàn)融于教學(xué)之中,幫助學(xué)生理清變量、不變量、因變量之間的關(guān)系,有利于學(xué)生了解控制變量思想方法的核心內(nèi)容:控制部分實(shí)驗(yàn)條件不變,分析變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生何種影響.
案例1 硫在空氣中燃燒和在氧氣中燃燒情況的比較
分析 各取質(zhì)量相等的硫粉置于燃燒匙內(nèi),點(diǎn)燃后分別置于兩個(gè)集氣瓶中(兩個(gè)集氣瓶分別裝有等體積的空氣和氧氣),讓硫粉繼續(xù)燃燒,觀察燃燒的現(xiàn)象并記錄.(如圖1)在演示實(shí)驗(yàn)之前,化學(xué)教師應(yīng)該讓學(xué)生明白:該實(shí)驗(yàn)中必修對實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行控制,才能得出科學(xué)的結(jié)論,實(shí)踐表明,學(xué)生對“條件控制”還是比較容易理解;筆者曾經(jīng)對學(xué)生提問:“實(shí)驗(yàn)中哪些是變量?哪些是不變量?何種設(shè)計(jì)目的?”.
盡管筆者認(rèn)為設(shè)計(jì)的問題并不難,而且初三的學(xué)生在初二的物理學(xué)科中,已經(jīng)涉及到了控制變量法的初步應(yīng)用.但這些問題,卻并非所有的學(xué)生都能答對答完整.經(jīng)過分析,造成這樣的尷尬局面其實(shí)是學(xué)生還沒有養(yǎng)成利用控制變量思想方法去分析問題和解決問題的習(xí)慣,缺乏意識(shí),這也提醒和要求化學(xué)教師在平時(shí)的教育教學(xué)中時(shí)刻注重思想方法和學(xué)習(xí)方法的滲透.
二、倡導(dǎo)“科學(xué)探究”,積極培養(yǎng)控制變量思想方法
中學(xué)化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)非常重視培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力,而科學(xué)探究的過程,正是培養(yǎng)這種能力最直接有效的途徑.在科學(xué)探究的過程中離不開科學(xué)思想方法的運(yùn)用,在初中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中,多數(shù)學(xué)生對控制變量思想方法的核心思想有一定的了解,但是在實(shí)際處理問題中對變量和不變量還是難以厘清,對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的分析處理束手無策,實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的能力比較薄弱,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)也是含糊其詞.實(shí)際上,在初中化學(xué)教材中能夠滲透控制變量思想方法探究的內(nèi)容還是比較多的,在數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)中存在一定的優(yōu)越性,借助數(shù)據(jù)的對比直觀的獲取結(jié)論,這類催化劑的探究實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生控制變量思想方法的典型素材.
案例2 催化劑二氧化錳用量對反應(yīng)速率的影響探究
在對實(shí)驗(yàn)催化劑的概念介紹之后,為了加深學(xué)生對催化劑的理解,筆者精心設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)類實(shí)驗(yàn)題,提供給學(xué)生自主思考和探究:在利用10%的H2O2溶液制取氧氣的實(shí)驗(yàn)中,每次均選取3 mL H2O2溶液至于反應(yīng)容器中,利用不同量的二氧化錳作為催化劑分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測出收集 氧氣的用時(shí),記錄數(shù)據(jù)如表1(其他實(shí)驗(yàn)條件均相同),請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,催化劑二氧化錳的用量與反應(yīng)速率之間的關(guān)系?
分析 本實(shí)驗(yàn)主要是利用控制變量的思想方法,探究催化劑的用量對化學(xué)反應(yīng)速率的影響;教師引導(dǎo)學(xué)生在弄清實(shí)驗(yàn)中控制變量目的的基礎(chǔ)上,構(gòu)建題設(shè)信息與探索問題之間的聯(lián)系,借助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)、概括,從而得出結(jié)論;在此過程中,當(dāng)學(xué)生在探索過程中遇到困難的時(shí)候,教師及時(shí)點(diǎn)評與提示,讓學(xué)生形成準(zhǔn)確的解題思路,感受成功帶來的愉悅.在這樣引導(dǎo)的過程中,加深了學(xué)生對催化劑概念的理解,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生利用控制變量思想方法解決問題的意識(shí).
三、巧構(gòu)“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”,運(yùn)用控制變量思想方法
由于初中學(xué)生剛剛接觸化學(xué)學(xué)科,利用化學(xué)知識(shí)和規(guī)律處理問題的能力有限,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的探究對學(xué)生而言是比較困難的;在教學(xué)實(shí)踐中,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量思想方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),然后讓學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案,親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),學(xué)生的積極性被調(diào)動(dòng)起來,同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作,交流討論,完成整套實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).
案例3 根據(jù)提供的物品自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較“銅、鐵、銀”三種金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱.
提供物品:固體鐵和銅(粒狀、粉狀和條狀);5%、10%的稀鹽酸,5%、10%的稀硫酸;FeCl2溶液、FeCl3溶液、CuSO4溶液、AgNO3溶液.
都江堰中學(xué)雖為省級示范性普通高中,但長期以來,為了促進(jìn)區(qū)域教育的均衡發(fā)展,一直執(zhí)行都江堰市委、市政府“劃片招生”政策。每年招生分?jǐn)?shù)線平均低于成都市同類學(xué)校90—100分以至更多,甚至低于都江堰市獲得政策優(yōu)惠的改制學(xué)校60—90分,擇優(yōu)錄取優(yōu)質(zhì)生源的“縣中”模式在都江堰市不復(fù)存在。如何解決生源“低入口”與社會(huì)期盼的“高出口”這一矛盾,是困擾學(xué)校發(fā)展的一個(gè)瓶頸,學(xué)校以如何提高高一新生基礎(chǔ)素質(zhì)為突破口,對此展開了深入研究。
初中升入高中,就如人生邁上一道新的臺(tái)階。而大量學(xué)習(xí)平常的同學(xué)進(jìn)入高一后,隨著學(xué)科知識(shí)量的增加,學(xué)科難度的加大,學(xué)科思想方法的滲入,學(xué)習(xí)方法與能力的不適應(yīng)便顯現(xiàn)出來,“兩極分化”也就提前到來。如何有效遏制這一現(xiàn)象,科學(xué)解決這一難題,為新生搭建一個(gè)平穩(wěn)過渡的階梯,啟迪了學(xué)校編寫《進(jìn)階高一》校本教程的思路。
校本課程開發(fā)組織實(shí)施
2009年5月,學(xué)校成立了《進(jìn)階高一》系列教程開發(fā)小組。設(shè)計(jì)思路按語文、數(shù)學(xué)、英語、物理、化學(xué)分科編寫。內(nèi)容框架分別以“中考不考”(因而被初中教學(xué)忽略的),但在高中教學(xué)中又無可回避的那些知識(shí)為主要線索,并圍繞這些知識(shí)的學(xué)習(xí),重點(diǎn)介紹初、高中學(xué)習(xí)在知識(shí)內(nèi)容上的區(qū)別,在學(xué)科思想方法、學(xué)科學(xué)習(xí)方法方面的差異,側(cè)重于學(xué)科思想方法的教學(xué),側(cè)重于學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo),側(cè)重于訓(xùn)練思維與培養(yǎng)能力。如《語文》部分,第一章就是“方法篇”,然后才是初中的“語文基礎(chǔ)知識(shí)”以及“語言運(yùn)用藝術(shù)”等內(nèi)容。
在編撰《進(jìn)階高一》校本教程的過程中,學(xué)校組織了一批具有豐富高中教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的名、特、優(yōu)教師精心設(shè)計(jì)教程的編寫思路、體例,邀請了部分初中學(xué)校教學(xué)成效顯著的優(yōu)秀教師共同參與、密切合作。認(rèn)真思考每一個(gè)入編的內(nèi)容細(xì)節(jié),仔細(xì)推敲每一個(gè)思維模式、方法指導(dǎo)的可行性與有效性,嚴(yán)格審核每一個(gè)例(習(xí))題、訓(xùn)練題目的目的、意圖與作用。
《進(jìn)階高一》:特色校本課程
在《進(jìn)階高一》校本課程實(shí)施的過程中,學(xué)校一改以往利用暑假舉辦兩周“初升高銜接教學(xué)”的傳統(tǒng)做法,在高2012屆新生入學(xué)后,利用開學(xué)第一個(gè)月全面實(shí)施了《進(jìn)階高一》校本課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn),而未急于搶上高中新課程。要求參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)科教師要認(rèn)真反思初高中教學(xué)行為方式的異同,修復(fù)初高中《課程標(biāo)準(zhǔn)》間的“裂痕”,縮小初高中教學(xué)目標(biāo)與方式的差異,彌補(bǔ)初中學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的不足,重視學(xué)科思想方法的掌握,加強(qiáng)學(xué)科解題思路的訓(xùn)練,關(guān)注學(xué)習(xí)心理與方法的輔導(dǎo),促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的發(fā)展,凸顯《進(jìn)階高一》校本教程的編撰主旨與突出亮點(diǎn)。并于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后組織了一次測試。通過師生問卷調(diào)查了解及與以往各屆對比、與該年級在成都市、都江堰市的調(diào)研考試和期末統(tǒng)考中,學(xué)生進(jìn)步很大,效果較為明顯。2009年都江堰市教育局、招生辦公室的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,在全都江堰市中考前1200名的“初升高有效生源”中,我校2012屆僅占三分之一(405人)。隨著該年級教學(xué)的有序推進(jìn),在成都市、都江堰市的各種教學(xué)考核中,其效果優(yōu)勢日漸突出。2011年9月成都市高2012屆的“首診”測試,學(xué)生上線人數(shù)達(dá)到678人;2012年3月成都市的“二診”考試,上線學(xué)生達(dá)683人,超過了都江堰市上線人數(shù)的50%。按照都江堰市教育局“以入量出”的評價(jià)機(jī)制,基本實(shí)現(xiàn)了由入學(xué)時(shí)的“低入口”到畢業(yè)時(shí)“高出口”的轉(zhuǎn)變,刷新了學(xué)?!岸\”考試中線上線人數(shù)的歷史記錄。
實(shí)踐表明,對于教育并不十分發(fā)達(dá)地區(qū)的高中學(xué)校,重視彌補(bǔ)生源質(zhì)量的不足,加強(qiáng)高一新生學(xué)習(xí)思維能力的培養(yǎng)與學(xué)科基礎(chǔ)的“補(bǔ)救”,對于學(xué)生及早適應(yīng)高中學(xué)習(xí),促進(jìn)今后發(fā)展確有重要的意義。
物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力,是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì),是學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵成分[1]。高中物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念與應(yīng)用”“科學(xué)思維與創(chuàng)新”“科學(xué)探究與交流”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四個(gè)方面的要素構(gòu)成[2]。其中“科學(xué)思維”主要指高中物理中重要的思維方法,包括建模的思想、理想化方法、分析綜合、抽象概括、批判性思維、推理論證等思維與方法; 物理課本中的有些知識(shí)如電磁場本身就看不見摸不著,很抽象難以感受的到。科學(xué)思維方法的形成一方面要在課堂簡單情景中學(xué)習(xí)時(shí)生成,但更需要在新情景的應(yīng)用中得以提升,特別是建模能力及分析綜合能力的提升需要。
影視作為一門集視聽娛樂于一體的綜合性的現(xiàn)代藝術(shù),也是現(xiàn)實(shí)生活的縮影,無論是從制作過程還是從畫面內(nèi)容上來看,影視中都蘊(yùn)藏了大量的科學(xué)素材,從這些影視資源中鑒別和吸取出有價(jià)值的物理素材是一個(gè)拓寬課程資源的可行途徑[3]。對于物理學(xué)科而言,如何創(chuàng)造性地開發(fā)和應(yīng)用影視中的這些素材,設(shè)計(jì)出影視資源與中學(xué)物理教學(xué)整合的有效案例使其在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)揮一定的作用呢?經(jīng)過近兩年的研究,筆者認(rèn)為影視資源在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維形成中的應(yīng)用時(shí)可采用以下策略:
1、利用影視資源培養(yǎng)建模能力
建模能力的培養(yǎng)過程需要學(xué)生使用物理思想方法將物理中的概念、定理和法則等應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活中。物理思想方法就是我們建立模型的靈魂,物理情景就是材料,物理中的概念、定理和法則就是建模的工具。建模的過程是學(xué)生自發(fā)的、有策略的將物理知識(shí)應(yīng)用于物理情景的過程。處理物理情景⒔其是實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)“四化”的具體體現(xiàn),這需要學(xué)生在完全陌生的環(huán)境中建立起物理模型,并將物理知識(shí)和物理思想方法運(yùn)用其中。由此可見,建模能力的培養(yǎng)在物理核心素養(yǎng)養(yǎng)成中的重要地位。物理觀念和物理思想方法融合于物理概念、定理、公式、法則、定義之中,這是它們的精神和靈魂,同時(shí)物理思想方法是形成物理觀念的前提。在物理學(xué)習(xí)中,物理思想方法的掌握、物理觀念的形成是使物理知識(shí)條件化、結(jié)構(gòu)化、自動(dòng)化和策略化的關(guān)鍵。
《電磁感應(yīng)》是高中物理課本中的重要知識(shí),電磁感應(yīng)現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)室中演示功能很有限,這些實(shí)驗(yàn)僅能有助于讓學(xué)生掌握物理知識(shí),但將物理知識(shí)轉(zhuǎn)化為物理觀念的功能有限。但如何才能通過其學(xué)習(xí)才能將物理知識(shí)轉(zhuǎn)化為物理觀念呢,為了培養(yǎng)學(xué)生在知識(shí)的應(yīng)用過程中,利用筆者就借用了《變形金剛》中的一個(gè)片段創(chuàng)設(shè)了電磁炮的發(fā)射情景(圖1),學(xué)生很自然的想知道電磁炮工作原理。在激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣后,讓學(xué)生應(yīng)用已知的物理知識(shí),在新情景中建立物理模型,在利用網(wǎng)絡(luò)查找對比物理模型從而驗(yàn)證建立模型的正確性,圖2為一網(wǎng)絡(luò)上的電磁炮模型。
2、將抽象的模型理想化處理
在物理科學(xué)的發(fā)展過程中理想物理模型的建立是一種重要的物理思想方法。理想物理模型的建立要求建立模型的過程中抓住主要問題,忽略次要矛盾,盡可能的把復(fù)雜的問題簡單化,做到科學(xué)的抽象。這個(gè)過程在教學(xué)中往往被老師包辦了,學(xué)生的并不知道理想化的目的所在,更談不上理想化處理的策略,可這種理想化處理的策略正是物理核心素養(yǎng)之一。如何才能更好的培養(yǎng)關(guān)鍵在于抓住主要問題,下面以電磁炮模型的建立為例談?wù)劷⒌牟呗?。電磁炮的關(guān)鍵在于如何發(fā)射,其動(dòng)力來源在哪里?學(xué)生帶著這個(gè)問題就會(huì)想到滑塊受到安培力,可是磁場從哪里來?從軌道的電流中產(chǎn)生。這就涉及到電流周圍的磁場是非均勻的,且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱。可是由于滑塊的長度是較小的,為了抓住主要問題,就可以忽略磁場的變化了,那么還受哪些力呢?自然想到了重力和摩擦力,為了突出主要問題就可以提出金屬桿水平和忽略摩擦力這些理想化條件了,具體處理過程如下表所示。學(xué)生只有在這種解決問題的驅(qū)動(dòng)中進(jìn)行理想化處理才能真正提升其科學(xué)思維素養(yǎng)。
表1 理想化處理
理想化處理 處理目的
第1次處理 滑塊所在位置始終可以簡化為勻強(qiáng)磁場 忽略磁場的變化
第2次處理 平行金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定 忽略重力在金屬導(dǎo)軌方向上的分力
第3次處理 滑塊可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行 忽略摩擦力
經(jīng)過3次理想處理后,得到了一個(gè)處在勻強(qiáng)磁場中水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的單桿模型
3、利用影視資源培養(yǎng)分析綜合能力
理想化模型建立后就需要學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的物理知識(shí)及物理思想方法對模型進(jìn)行分析綜合、推理論證,能過抽象概括其中的物理現(xiàn)象和規(guī)律,甚至批判性的提出一些問題和改進(jìn)的措施,整個(gè)分析過程就是科學(xué)思維與創(chuàng)新這一核心素養(yǎng)的形成過程。為了讓學(xué)生能夠動(dòng)手計(jì)算推導(dǎo)自己建立的模型,筆者引用了北京市高考題中的關(guān)于電磁炮模型(圖3)的一些數(shù)據(jù)如:勻強(qiáng)磁場,方向垂直于紙面,其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為B=kI,比例常量k=2.5×10-6T/A。兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)=1.5cm,滑塊的質(zhì)量m=30g,滑塊沿導(dǎo)軌滑行5m后獲得的發(fā)射速度v=3.0km/s(此過程視為勻加速運(yùn)動(dòng))等, 圖3
同時(shí)給學(xué)生提出了(1)求發(fā)射過程中電源提供的電流強(qiáng)度(2)若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動(dòng)能,則發(fā)射過程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大?(3)若此滑塊射出后隨即以速度v沿水平方向擊中放在水平面上的砂箱,它嵌入砂箱的深度為s'。設(shè)砂箱質(zhì)量為M,滑塊質(zhì)量為m,不計(jì)砂箱與水平面之間的摩擦。求滑塊對砂箱平均沖擊力的表達(dá)式。
在這些問題的分析過程中,讓學(xué)生經(jīng)過建模和理論計(jì)算等科學(xué)思維過程將牛頓運(yùn)動(dòng)定律、能量和動(dòng)量等等高中物理主干知識(shí)應(yīng)用于電磁炮模型之中,在這個(gè)過程中就要利用較高水平的思想活動(dòng)應(yīng)用物理知識(shí)中蘊(yùn)含的思想、觀點(diǎn)和方法,從而提升了科學(xué)思維與創(chuàng)新這一核心素養(yǎng)。
由影視資源拋出一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的場景,學(xué)生應(yīng)用建模、理想化處理及分析綜合等科學(xué)思維方式來處理生活中的物理。模型的研究有著開放性的問題和科學(xué)的思維方式,有效的提升了科學(xué)思維與創(chuàng)新這一核心素養(yǎng),還更大程度地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和探索發(fā)現(xiàn)的積極性。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
姓名:吳旭東出生年:1980年
性別:男
物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的靈魂,而要求學(xué)生正確使用測量儀器是做好實(shí)驗(yàn)的前提.中考中對測量儀器的考查是重點(diǎn).而有些老師往往卻忽視了實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中最基本的部分,所以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)之前,應(yīng)對課程標(biāo)準(zhǔn)中列出的測量儀器進(jìn)行認(rèn)真復(fù)習(xí),復(fù)習(xí)時(shí)可采用對比復(fù)習(xí)的方法,找出異同點(diǎn),便于學(xué)生記憶.
初中物理中,用到的測量儀器:刻度尺、溫度計(jì)、托盤天平、量筒、彈簧測力計(jì)、電流表、電壓表等等.使用這些測量儀器之前必須注意它們的量程、分度值、零刻線的位置(或校正零點(diǎn))等.復(fù)習(xí)電流表和電壓表的使用方法時(shí),可以歸納出它們的異同點(diǎn),相同點(diǎn):①被測電流,電壓都不能超出量程;②電流都應(yīng)“+”進(jìn)“-”出.不同點(diǎn):①電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中,電壓表應(yīng)并聯(lián)在電路中.②不能把電流表直接接到電源兩端,而電壓表可以直接接到電源兩端.這樣便于學(xué)生對比記憶,效果更佳.其中對學(xué)生容易混淆的測量儀器在復(fù)習(xí)時(shí)一定要講解清楚.例如托盤天平是測物體質(zhì)量的工具,而彈簧測力計(jì)是測量力(包括拉力,重力等)的工具.
對這些基本測量儀器都要做到熟練使用,其中有一些重要的儀器還要了解它們的原理,正確使用的步驟及注意點(diǎn)等.如常用溫度計(jì)的原理是根據(jù)測溫液體熱脹冷縮的性質(zhì)工作的.使用它的正確步驟:①估計(jì)被測液體的溫度;②選擇量程合適的溫度計(jì);③測量液體的溫度.次序不能顛倒.如果學(xué)生不能正確的使用這些儀器,就談不上用它們?nèi)プ龊脤?shí)驗(yàn),更不可能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).對基本測量儀器的掌握是實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中最基礎(chǔ)的一部分,千萬不能輕視.
二、注重實(shí)驗(yàn)過程中細(xì)節(jié)的復(fù)習(xí)
科學(xué)探究的過程一般包括提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作七個(gè)基本要素.根據(jù)《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求,最近幾年中考中突出對科學(xué)探究過程中核心要素的考查,更注重對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中細(xì)節(jié)的考查.這要求教者在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí),不僅要認(rèn)真復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理,實(shí)驗(yàn)器材,實(shí)驗(yàn)方法,實(shí)驗(yàn)方案等等,還不能放過實(shí)驗(yàn)過程中的細(xì)節(jié)問題.例如,探究水沸騰的特點(diǎn)時(shí),除了每隔一分鐘要記錄水的溫度,千萬不能忽視還有一些細(xì)節(jié):注意觀察水沸騰前和沸騰時(shí)水中氣泡的變化情況,注意聆聽水沸騰前和沸騰時(shí)聲音的變化情況.再如探究冰的熔化規(guī)律實(shí)驗(yàn)中,為什么用較小的碎冰塊實(shí)驗(yàn)效果更好?其主要原因并不是使冰塊受熱均勻,而是讓溫度計(jì)的玻璃泡與被測物體(冰)能更充分接觸.上述問題考查的就是實(shí)驗(yàn)中的細(xì)節(jié)問題.因此,筆者認(rèn)為在中考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí),有些重點(diǎn)實(shí)驗(yàn),如測量小石塊的密度,探究杠桿的平衡條件,伏安法測小燈泡的電功率等實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生重做一遍,不要害怕浪費(fèi)時(shí)間,實(shí)驗(yàn)中的有些細(xì)節(jié)會(huì)在學(xué)生腦海中留下更深的印象.如此一定能夠起到事半功倍的效果.
三、注重實(shí)驗(yàn)思想方法的復(fù)習(xí)
分析近幾年的中考試卷可以看出,對實(shí)驗(yàn)探究考查的各種題型中,把對實(shí)驗(yàn)思想方法的考查放在了首位.當(dāng)然,出題者通常把實(shí)驗(yàn)思想方法隱藏在題干中,作為參考者要能在考試中一眼擊中要害,就要求復(fù)習(xí)課本中的每一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)時(shí),更應(yīng)注重對實(shí)驗(yàn)思想方法的復(fù)習(xí).在所學(xué)的知識(shí)中,學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方法的掌握才是其根本.
初中物理中所涉及到的實(shí)驗(yàn)方法有很多,如控制變量法,轉(zhuǎn)換法,推理法,模型法,類比法,歸納法,等效替代法等等.而控制變量法,轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用最為普遍.對這些實(shí)驗(yàn)方法都要求學(xué)生理解,掌握并能活學(xué)活用.這樣在中考中,才能做到胸有成竹.
如復(fù)習(xí)影響滑動(dòng)摩擦力大小因素的實(shí)驗(yàn)時(shí),控制變量法就是其主要實(shí)驗(yàn)方法.教者復(fù)習(xí)時(shí)就應(yīng)重點(diǎn)復(fù)習(xí)接觸面粗超程度一定時(shí),探究壓力大小對滑動(dòng)摩擦力大小的影響,在壓力大小一定時(shí),探究接觸面粗超程度對滑動(dòng)摩擦力大小的影響.在二輪實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)復(fù)習(xí)時(shí),可以把初中階段凡是應(yīng)用控制變量法的實(shí)驗(yàn)一一羅列出來,便于學(xué)生形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò),更易于掌握.如影響壓力作用效果大小的因素;影響動(dòng)能大小的因素;探究電流與電壓、電阻的關(guān)系等等.
在整個(gè)初中階段有些實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)用不多,復(fù)習(xí)時(shí)可以單獨(dú)列出,便于學(xué)生掌握.如實(shí)驗(yàn)推理法只有兩處用到:一是探究真空不能傳聲;二是探究阻力對物體運(yùn)動(dòng)的影響.