论文部分内容阅读
中图分类号:G633.7文献标识码:A文章编号:1673-1875(2009)20-072-01
物理概念是客观事物的物理方面的共同属性和本质特征在人脑中的反应,是物理事物的科学抽象,是反应研究对象物理属性的思维形式,具有内涵和外延两个方面的内容。内涵是指概念的内涵,或概念所反应的本质属性,外延是概念所包含的范围,或它所设计事物的总和。物理规律是反映物理过程中各物理概念之间的定性和定量的联系,学生形成物理概念和规律是物理学习从感性认识升为理性认识的核心阶段。在概念和规律的教学中传授科学方法要突出以下两个方面。
一、学习科学方法
科学方法是指认识世界、进行探索研究和解决问题的方法,是人们在认识和改造世界的实践活动中总结出来的正确的思维和行为方式。科学方法的内容十分丰富,按其普遍性程度可分为三个层次。第一层次是人类的每一种文化活动中所使用的一些特殊方法;第二层次是人类的每一种文化活动中所使用的一般方法;第三层次是哲学方法。
在物理概念的教学中,很多教师为了赶进度、抓自己认为实实在在的东西,认为解题能力是仅仅通过多解几道题就能够提高,而不是让学生掌握一个科学又完整的概念,简单地直接给出概念的意义或定义,然后就转入练习、解题,应用。俗不知应该着重讲清为什么要引入这个概念和介绍物理学家的探索这个概念的经过以及最后怎样以全面而概括的语言来定义这个概念,需要有哪些知识基础,如:数学工具,试想如果没有牛顿创立微积分理论,我们今天的物理学就没办法解决实际问题。还要对这个概念的内涵和外延充分研究,掌握它的实质,而不是停留在表面含义上,要挖掘文字背后所包含的物理实质,只有在这种完整、系统、全面的概念教学过程中,才能培养学生对下一个新概念学习的科学方法,遇到新的类似问题就有具备分析来龙去脉的能力,领悟科学方法。例如:功的概念,教材上是以力与力的方向上物体的位移的乘积来定义的,对“力的方向上物体的位移”的理解:这里的位移为恒力作用下的位移,对变力做功来说,这个定义是不能求出的,所以,它所指物体的位移其实是有条件的。
比如,一根轻绳跨过定滑轮系在质量为 m的物体上,物体最初静止在光滑的水平面上。用一大小为F,方向竖直向下的恒力作用在绳的另一端,使物体向右做加速运动,当系在物体上的绳与水平方向的夹角由α变为β时,绳的拉力对物体做的功是多少?已知滑轮顶点与水平面之间的距离为H。(不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦)。
跨过滑轮的力所作的功为定滑轮用恒力乘以它的作用点的位移,这时因为仅看作用在物体上的力,它的大小虽然不变,但方向时刻在变,所以不是恒力,不能直接用公式,而是转化为跨过滑轮的那个恒力做功的问题。转化为恒力乘以其作用点的位移,这里的位移指力的作用点的位移是概念的外延。
高中物理中概念所采用的定义方法包涵了不同的科学方法,如:用比值定义法来定义加速度、电场强度、磁感应强度等;用极限的思想方法定义变速直线运动的速度;用类比的方法引入电势能,电流与水流形成类比来引入电流;等效替代;归纳、推理、理想实验、归纳法、控制变量法等方法。教学中有意识地强化这些物理学的思想方法,让学生能够在学习科学知识的同时学习科学方法。
二、领悟科学方法
领悟是逻辑思维和非逻辑思维的巧妙结合,达到领悟要具有敏锐的观察力、强烈的求知欲和好奇心,对要解决的问题进行持续性思考,能以原知识结构为单位展开联想、想象。物理规律的形成和发展过程中伴随着科学方法的进步而获得引伸和扩展,例如牛顿第一定律就是在理想实验的基础上诞生的,“理想实验”是科学方法,领悟科学方法是提高能力的必要条件,通过物理规律的教学让学生领悟科学方法,以提高科学素养。
在物理规律的教学,有的教师急于直接给出物理定律、定理、原理、法则等物理规律,然后把精力主要放在解题上,而不注重规律建立过程的教学,忽视研究物理问题的科学方法,学生对物理规律的产生和发展产生误解,以为用数学方法就可以推导出来,长此以往,学生就可能会失去对观察和实验的兴趣。重视在大量的科学观察和科学实验的基础上探索出物理规律的经过,是符合人的发展需要的,为学生的终身发展打下基础。如,在学习库仑定律时,库仑定律既是建立在实验经验的总结,也是理论总结的成果。从万有引力可常量G的测定得到启示,类似卡文迪许设计的扭秤装置,库仑也设计了扭秤实验装置,直接测量了电荷之间的作用力与距离的关系,得出作用力与电荷间距离的平方成反比的关系。而且,这两个实验都是在真空的环境下进行的。其实,库仑并没有改变电量进行测量,那么为什么能够提出库仑力与电荷间距离的平方成反比的关系呢?是因为库仑使用了规律类比的方法。可以看到类比在科学研究中起到的作用,如果不是先有万有引力定律的发现,单靠实验具体数据的积累,不知要到何年才能得到库仑定律的表达式。
通过物理规律形成的过程中所使用的科学方法的介绍,有时可能只是几句话,给学生创建学习的机会,让学生领悟到科学方法的重要性。
物理概念是客观事物的物理方面的共同属性和本质特征在人脑中的反应,是物理事物的科学抽象,是反应研究对象物理属性的思维形式,具有内涵和外延两个方面的内容。内涵是指概念的内涵,或概念所反应的本质属性,外延是概念所包含的范围,或它所设计事物的总和。物理规律是反映物理过程中各物理概念之间的定性和定量的联系,学生形成物理概念和规律是物理学习从感性认识升为理性认识的核心阶段。在概念和规律的教学中传授科学方法要突出以下两个方面。
一、学习科学方法
科学方法是指认识世界、进行探索研究和解决问题的方法,是人们在认识和改造世界的实践活动中总结出来的正确的思维和行为方式。科学方法的内容十分丰富,按其普遍性程度可分为三个层次。第一层次是人类的每一种文化活动中所使用的一些特殊方法;第二层次是人类的每一种文化活动中所使用的一般方法;第三层次是哲学方法。
在物理概念的教学中,很多教师为了赶进度、抓自己认为实实在在的东西,认为解题能力是仅仅通过多解几道题就能够提高,而不是让学生掌握一个科学又完整的概念,简单地直接给出概念的意义或定义,然后就转入练习、解题,应用。俗不知应该着重讲清为什么要引入这个概念和介绍物理学家的探索这个概念的经过以及最后怎样以全面而概括的语言来定义这个概念,需要有哪些知识基础,如:数学工具,试想如果没有牛顿创立微积分理论,我们今天的物理学就没办法解决实际问题。还要对这个概念的内涵和外延充分研究,掌握它的实质,而不是停留在表面含义上,要挖掘文字背后所包含的物理实质,只有在这种完整、系统、全面的概念教学过程中,才能培养学生对下一个新概念学习的科学方法,遇到新的类似问题就有具备分析来龙去脉的能力,领悟科学方法。例如:功的概念,教材上是以力与力的方向上物体的位移的乘积来定义的,对“力的方向上物体的位移”的理解:这里的位移为恒力作用下的位移,对变力做功来说,这个定义是不能求出的,所以,它所指物体的位移其实是有条件的。
比如,一根轻绳跨过定滑轮系在质量为 m的物体上,物体最初静止在光滑的水平面上。用一大小为F,方向竖直向下的恒力作用在绳的另一端,使物体向右做加速运动,当系在物体上的绳与水平方向的夹角由α变为β时,绳的拉力对物体做的功是多少?已知滑轮顶点与水平面之间的距离为H。(不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦)。
跨过滑轮的力所作的功为定滑轮用恒力乘以它的作用点的位移,这时因为仅看作用在物体上的力,它的大小虽然不变,但方向时刻在变,所以不是恒力,不能直接用公式,而是转化为跨过滑轮的那个恒力做功的问题。转化为恒力乘以其作用点的位移,这里的位移指力的作用点的位移是概念的外延。
高中物理中概念所采用的定义方法包涵了不同的科学方法,如:用比值定义法来定义加速度、电场强度、磁感应强度等;用极限的思想方法定义变速直线运动的速度;用类比的方法引入电势能,电流与水流形成类比来引入电流;等效替代;归纳、推理、理想实验、归纳法、控制变量法等方法。教学中有意识地强化这些物理学的思想方法,让学生能够在学习科学知识的同时学习科学方法。
二、领悟科学方法
领悟是逻辑思维和非逻辑思维的巧妙结合,达到领悟要具有敏锐的观察力、强烈的求知欲和好奇心,对要解决的问题进行持续性思考,能以原知识结构为单位展开联想、想象。物理规律的形成和发展过程中伴随着科学方法的进步而获得引伸和扩展,例如牛顿第一定律就是在理想实验的基础上诞生的,“理想实验”是科学方法,领悟科学方法是提高能力的必要条件,通过物理规律的教学让学生领悟科学方法,以提高科学素养。
在物理规律的教学,有的教师急于直接给出物理定律、定理、原理、法则等物理规律,然后把精力主要放在解题上,而不注重规律建立过程的教学,忽视研究物理问题的科学方法,学生对物理规律的产生和发展产生误解,以为用数学方法就可以推导出来,长此以往,学生就可能会失去对观察和实验的兴趣。重视在大量的科学观察和科学实验的基础上探索出物理规律的经过,是符合人的发展需要的,为学生的终身发展打下基础。如,在学习库仑定律时,库仑定律既是建立在实验经验的总结,也是理论总结的成果。从万有引力可常量G的测定得到启示,类似卡文迪许设计的扭秤装置,库仑也设计了扭秤实验装置,直接测量了电荷之间的作用力与距离的关系,得出作用力与电荷间距离的平方成反比的关系。而且,这两个实验都是在真空的环境下进行的。其实,库仑并没有改变电量进行测量,那么为什么能够提出库仑力与电荷间距离的平方成反比的关系呢?是因为库仑使用了规律类比的方法。可以看到类比在科学研究中起到的作用,如果不是先有万有引力定律的发现,单靠实验具体数据的积累,不知要到何年才能得到库仑定律的表达式。
通过物理规律形成的过程中所使用的科学方法的介绍,有时可能只是几句话,给学生创建学习的机会,让学生领悟到科学方法的重要性。