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一个学生学习物理,首先接触到的就是物理定律.因此,怎样搞好物理定律教学,必然是每个物理教师首先要考虑的问题。
在进行某一物理定律教学时,我们有意识补充了大量的与这一定律的建立过程有关的内容,这就是所谓的“溯源”教学。任何一个重要物理定律的建立,都有一个艰辛而漫长的过程。探索定律的工作只所以能成功,这个定律最后只所以能够确立起来,其中一定有很多科学的研究方法和正确的推理思维方式,这些内容毫无疑问是属于物理学科中最重要的东西,是人类一笔宝贵的知识财富,也是我们物理教学的宝贵财富。
在讲授牛顿万有引力定律时,我们从第谷对行星进行几十年的观测积累的大量第一手资料讲起,然后是开普勒在拥有这些数据的基础上,通过大量计算总结出描写天体运动的经验规律(开普勒三定律),最后才是牛顿用定量的动力学原理对这些规律予以解释,终于发现了对天上、地上的物体具有普遍意义的万有引力定律。在学习牛顿万有引力定律的过程中,我们还着重向学生介绍了“归纳法”、“理想化”和“间接验证”三种科学研究的重要方法。
在学习库仑定律的过程中,我们纠正了学生由于大多数教科书叙述笼统而形成的错误观念,使他们明白:1.库仑当年只用扭秤做了两个同种电荷互相排斥的实验,而未做两个异种电荷互相吸引的实验,因为在后一实验中的平衡有可能是不稳定的。库仑是用电摆来完成后一实验的;2.无论是扭秤还是电摆,精确度都是很有限的,根本无法确定两电荷之间的作用力与距离的平方成反比,更不是和距离的1.98次方或2.02次方成反比。当年的库仑(实际上还有更早的卡文迪许),以及后来的麦克斯韦、普林普顿等人都是用另一种实验方法将指数的精度逐渐提高,直至今天的2±3×10-16,终于使库仑定律成为当今物理学中最精确的定律之一。结合库仑定律的建立过程,我们还向学生介绍了“类比”和“演绎验证”的方法。
在学习欧姆定律的过程中,学生一开始都以为研究通过导体的电流和导体两端的电压之间的关系是不困难的,只要用电流表、电压表再加电源和可变电阻器等组成电路即可。可是我告诉他们,在欧姆那个年代,非但没有电流表、电压表等仪器,连电压、电流和电阻的定义和单位都没有,欧姆所面临的困难之大是可想而知的。他到底是怎样得到这个电学中最重要的定律的呢?学生顿时产生了浓厚的兴趣。在学習欧姆定律诞生过程的同时,我们还结合欧姆的实践,介绍了用图线探究新规律的方法。
此外,我们还结合牛顿运动定律介绍了“理想实验”、“推理”、“实验研究”等方法,结合气体定律介绍了“分析法”,结合能量的转化和守恒定律介绍了“综合法”。使学生比较系统地掌握了一些重要的科学研究方法。有的同学深有体会地说:物理定律是宝贵的,但研究物理定律的科学方法更宝贵。谁掌握了这些方法,谁就能不断地去探索大自然层出不穷的奥秘。
在物理定律的教学中,我们在课堂上经常采用设问的方法,不是直接告诉学生某个定律是怎样建立起来的,而是不断地提出问题让学生去思考,摆出困难让学生去克服,提出任务让学生去完成,制定目标让学生去实现。这样可以有效地发展学生的创造性思维和解决问题的能力。
我们要求学生在课外进行大量自学。早在公元前4世纪,古希腊苏格拉底明确强调过:“好的、正确的教学不是传递,而是对学生的自学辅导”。我一贯强调学生要学会自学、讨论、研究。我教的优秀学生,学得的物理知识,最多只有一半是在课堂上听我讲的,其它一概由他们自学。到一定阶段,我开始指定几个学得比较好的学生轮流给其他学生上课。每次课分两部分,前半部分由主讲同学讲,后半部分由全体同学提问、讨论。
物理学是一门实验科学,物理学中的每一个概念、规律的发现和确立主要依赖于实验。因此,在高中物理教学中加强学生实验方面的训练,无疑是提高物理教学质量的一条必由之路。目前中学物理教学大纲中安排了相对数量的学生实验和演示实验,不难发现,这些实验存在着某些不足,主要表现在下面几个方面:
第一,教材中几乎所有实验是为配合所学内容而安排的,目的是帮助学生加深对所学内容的理解,因此学生不易通过这些实验掌握一些重要的实验方法。
第二,课本中每个实验的实验原理及操作步骤都讲得十分清楚,学生只需按部就班地完成实验操作即可。这样的实验只能增加学生的感性认识,锻炼学生的动手操作能力,而对学生创造性思维的训练是不够的,也无法培养学生解决问题的能力。
第三,目前课本中的实验大多是验证性实验,学生只要学懂了书上的定律,一般都能轻而易举地完成实验。这种安排违反了教育应该走在学生智力发展前面的原则,对培养学生的能力是不利的。
针对以上不足,我们对实验教学内容和教学方法进行了改革,使实验教学为发展学生的智力,提高学生的素质服务。在实验内容的改革方面,我们主要采取了以下三条措施:
(1)增加实验数量。
不论是在课堂演示实验,还是在学生实验或小实验方面,平均增加了60%的实验。其中有一部分新实验,学校没有现成的仪器,安排学生自己制作,对学生有较高的要求。
(2)重视实验误差讨论。
物理实验离不开测量,测量是实验科学最本质的东西。从某种意义上讲,结果准确的实验就是成功的实验,反之就是不成功的实验。因此在培养优秀学生的过程中,应该让他们掌握一些必要的实验误差的基本知识。在设计实验方案时,要求学生们尽量消除实验的系统误差;在选择实验器材时要考虑它的精确程度;在处理实验数据时,要采用尽量科学的方法。
(3)加强重要实验方法教学。
在实验领域中有一些重要的方法,比如减小实验系统误差的方法、减小实验偶然误差的方法、实验探究规律的方法、迂回测量的方法等,这些方法不是在个别实验中,而是在许多实验中都有应用,因此具有一定的普遍意义,这些方法一定要让学生很好地掌握。在必要时,我们甚至根据实验方法来安排实验内容,集中安排几个某种方法体现比较典型的实验,这样便于学生深刻领会和熟练掌握某一种实验方法。
在高中阶段,每周至少有4节物理课,充分利用物理课中碰到的各种各样问题,可设计一些供学生讨论的实验题目,并引导他们一步一步地探索、解决。物理课本中有大量现成的实验,有时可以对这些实验进行一些讨论和改进。
在进行某一物理定律教学时,我们有意识补充了大量的与这一定律的建立过程有关的内容,这就是所谓的“溯源”教学。任何一个重要物理定律的建立,都有一个艰辛而漫长的过程。探索定律的工作只所以能成功,这个定律最后只所以能够确立起来,其中一定有很多科学的研究方法和正确的推理思维方式,这些内容毫无疑问是属于物理学科中最重要的东西,是人类一笔宝贵的知识财富,也是我们物理教学的宝贵财富。
在讲授牛顿万有引力定律时,我们从第谷对行星进行几十年的观测积累的大量第一手资料讲起,然后是开普勒在拥有这些数据的基础上,通过大量计算总结出描写天体运动的经验规律(开普勒三定律),最后才是牛顿用定量的动力学原理对这些规律予以解释,终于发现了对天上、地上的物体具有普遍意义的万有引力定律。在学习牛顿万有引力定律的过程中,我们还着重向学生介绍了“归纳法”、“理想化”和“间接验证”三种科学研究的重要方法。
在学习库仑定律的过程中,我们纠正了学生由于大多数教科书叙述笼统而形成的错误观念,使他们明白:1.库仑当年只用扭秤做了两个同种电荷互相排斥的实验,而未做两个异种电荷互相吸引的实验,因为在后一实验中的平衡有可能是不稳定的。库仑是用电摆来完成后一实验的;2.无论是扭秤还是电摆,精确度都是很有限的,根本无法确定两电荷之间的作用力与距离的平方成反比,更不是和距离的1.98次方或2.02次方成反比。当年的库仑(实际上还有更早的卡文迪许),以及后来的麦克斯韦、普林普顿等人都是用另一种实验方法将指数的精度逐渐提高,直至今天的2±3×10-16,终于使库仑定律成为当今物理学中最精确的定律之一。结合库仑定律的建立过程,我们还向学生介绍了“类比”和“演绎验证”的方法。
在学习欧姆定律的过程中,学生一开始都以为研究通过导体的电流和导体两端的电压之间的关系是不困难的,只要用电流表、电压表再加电源和可变电阻器等组成电路即可。可是我告诉他们,在欧姆那个年代,非但没有电流表、电压表等仪器,连电压、电流和电阻的定义和单位都没有,欧姆所面临的困难之大是可想而知的。他到底是怎样得到这个电学中最重要的定律的呢?学生顿时产生了浓厚的兴趣。在学習欧姆定律诞生过程的同时,我们还结合欧姆的实践,介绍了用图线探究新规律的方法。
此外,我们还结合牛顿运动定律介绍了“理想实验”、“推理”、“实验研究”等方法,结合气体定律介绍了“分析法”,结合能量的转化和守恒定律介绍了“综合法”。使学生比较系统地掌握了一些重要的科学研究方法。有的同学深有体会地说:物理定律是宝贵的,但研究物理定律的科学方法更宝贵。谁掌握了这些方法,谁就能不断地去探索大自然层出不穷的奥秘。
在物理定律的教学中,我们在课堂上经常采用设问的方法,不是直接告诉学生某个定律是怎样建立起来的,而是不断地提出问题让学生去思考,摆出困难让学生去克服,提出任务让学生去完成,制定目标让学生去实现。这样可以有效地发展学生的创造性思维和解决问题的能力。
我们要求学生在课外进行大量自学。早在公元前4世纪,古希腊苏格拉底明确强调过:“好的、正确的教学不是传递,而是对学生的自学辅导”。我一贯强调学生要学会自学、讨论、研究。我教的优秀学生,学得的物理知识,最多只有一半是在课堂上听我讲的,其它一概由他们自学。到一定阶段,我开始指定几个学得比较好的学生轮流给其他学生上课。每次课分两部分,前半部分由主讲同学讲,后半部分由全体同学提问、讨论。
物理学是一门实验科学,物理学中的每一个概念、规律的发现和确立主要依赖于实验。因此,在高中物理教学中加强学生实验方面的训练,无疑是提高物理教学质量的一条必由之路。目前中学物理教学大纲中安排了相对数量的学生实验和演示实验,不难发现,这些实验存在着某些不足,主要表现在下面几个方面:
第一,教材中几乎所有实验是为配合所学内容而安排的,目的是帮助学生加深对所学内容的理解,因此学生不易通过这些实验掌握一些重要的实验方法。
第二,课本中每个实验的实验原理及操作步骤都讲得十分清楚,学生只需按部就班地完成实验操作即可。这样的实验只能增加学生的感性认识,锻炼学生的动手操作能力,而对学生创造性思维的训练是不够的,也无法培养学生解决问题的能力。
第三,目前课本中的实验大多是验证性实验,学生只要学懂了书上的定律,一般都能轻而易举地完成实验。这种安排违反了教育应该走在学生智力发展前面的原则,对培养学生的能力是不利的。
针对以上不足,我们对实验教学内容和教学方法进行了改革,使实验教学为发展学生的智力,提高学生的素质服务。在实验内容的改革方面,我们主要采取了以下三条措施:
(1)增加实验数量。
不论是在课堂演示实验,还是在学生实验或小实验方面,平均增加了60%的实验。其中有一部分新实验,学校没有现成的仪器,安排学生自己制作,对学生有较高的要求。
(2)重视实验误差讨论。
物理实验离不开测量,测量是实验科学最本质的东西。从某种意义上讲,结果准确的实验就是成功的实验,反之就是不成功的实验。因此在培养优秀学生的过程中,应该让他们掌握一些必要的实验误差的基本知识。在设计实验方案时,要求学生们尽量消除实验的系统误差;在选择实验器材时要考虑它的精确程度;在处理实验数据时,要采用尽量科学的方法。
(3)加强重要实验方法教学。
在实验领域中有一些重要的方法,比如减小实验系统误差的方法、减小实验偶然误差的方法、实验探究规律的方法、迂回测量的方法等,这些方法不是在个别实验中,而是在许多实验中都有应用,因此具有一定的普遍意义,这些方法一定要让学生很好地掌握。在必要时,我们甚至根据实验方法来安排实验内容,集中安排几个某种方法体现比较典型的实验,这样便于学生深刻领会和熟练掌握某一种实验方法。
在高中阶段,每周至少有4节物理课,充分利用物理课中碰到的各种各样问题,可设计一些供学生讨论的实验题目,并引导他们一步一步地探索、解决。物理课本中有大量现成的实验,有时可以对这些实验进行一些讨论和改进。