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摘 要 教学策略是在特定的教学任务中,为了提高教学的实效性,在某种教学观念、理念和原则的指导下,根据教学条件的特点,对教学任务的诸要素进行的系统谋划,以及根据谋划在执行过程中所采用的具体措施。初中物理教学策略是一个复杂的系统。笔者以自己丰富的初中物理教学经验为基础,结合有关初中物理教学的先进理论方法,就初中物理教学中的三種主要课型——物理概念和规律教学、物理实验教学、物理习题教学的教学策略进行探讨分析,希望在素质教育不断深入发展的背景下,对促进初中物理教学做出有益贡献。
关键词 初中 物理教学 策略
在新一轮的课程改革中,初中阶段的物理教育目的是培养全体学生的科学素养。初中阶段的物理课程不仅是让学生学习初步的物理知识与技能,还应该经历基本的科学探究过程,同时受到科学态度和科学精神的熏陶。在实际教学工作中,教师应当改变以知识为中心的学科本位思想,以提高全体学生的科学素质、促进学生在“知识与技能”“过程与方法”“情 感、态度与价值观”等方面得到全面发展作为教学目标,并以此为指导,制订适应形势的教学策略。下面笔者就初中物理教学中的三种主要课型的教学策略进行一下探讨分析。
一、物理概念和规律的教学策略
(一)概念和规律教学的重要性
物理概念反映了物理事实中本质的属性,物理规律反映了物理现象、物理过程发生、发展过程中的必然趋势以及各因索之间的本质联系。在初中物理概念教学中,物理概念和规律教学不仅是知识的传授,更要注重学生三维目标的实现。在课程实施过程中,如何帮助学生形成物理概念,掌握物理规律,理解物理事实,提高分析问题和解决问题的能力显得尤其重要。
1.加深对知识的理解
知识的理解历来是一个重要培养目标。物理概念和规律教学应当引导学生建构一个理解物理知识的学科结构,从而运用知识解决具体问题。
物理概念反映物理事实的本质,是进入理性认识的第一步。在物理教学中,如果没有建立正确的物理概念,使认识上升到理论阶段,物理事实了解得再多,也是没有作用的。只有抓住了物理事实的本质才能分析有关物理事实的内在联系,才能掌握物理学的基本定律和原理(物理规律)。所以,物理概念又是掌握物理规律的基础。例如,“能量的转换和守恒”定律是热力学中的一条重要的规律。这条物理规律与千千万万条物理事实联系在一起,但是能不能说这条规律是由大量的物理事实直接得出来的呢?显然不能。人们从大量的物理事实出发,经过复杂的思维活动,建立了“能量”“动能”“势能”“内能”“热量”等物理概念,在此基础上,才进一步确立了“能量的转换和守恒”这条物理规律。
概念之间,概念与规律之间是有相互联系的。通过对物理规律和物理概念的教学,引导学生在头脑中理顺这些联系,建构物理知识网络图。例如,当学生学习“凸透镜成像规律”时,就应该联想虚像、实像、焦距、像距、物距等概念,通过学习,学生对以上概念的理解就不仅仅限于字面的理解,而有了更清晰的认识。在这些联系中,有些是本质的、必然的联系,也有非本质的、偶然的联系。而本质联系往往是单一的、内在的、不能直接感知,容易被现象掩盖变得模糊不清。因此学生面对各种讯号刺激物时,要能够分辨比较,去伪存真,在弱刺激中掌握内在的本质特征,真正掌握概念蕴涵的基本质性。例如,依照日常经验,“高速运行汽车比低速运行汽车难刹车”,学生很容易得到“速度大则惯性大”的结论。这种非本质联系的刺激掩盖了“惯性是物体的固有属性,与速度无关”的本质特征的弱刺激。正是物理现象的复杂性和物理概念的特殊性、深刻性、抽象性,让学生对物理概念的认识不能深刻。所以学生在教师指导下采用多种方法进行分类、比较、综合、归纳、演绎、推理,把本质特性从非本质中抽象出来,从而实现从感性到理性的升华。
2.有助于学生情感、态度与价值观的培养
在物理概念和规律的教学过程中,无时无刻不渗透着对学生情感、态度与价值观的培养。我们在进行物理规律教学时,可以通过创造良好的物理学习氛围、对相关物理学史内容的选择性介绍、开展科技创作活动、采用科学探究的教学方式等,对学生进行情感、态度与价值观的培养。例如,在进行牛顿第一定律的教学过程中,讲述它的发现史可以激发学生的学习兴趣,培养学生不畏权威、理性求真的科学态度与科学精神。又如,在进行“磁生电”的教学中,使学生认识到自然现象之间是相互联系的,懂得任何创造发明的基础是科学探索的成果,鼓励学生初步具有创造发明的意识。
总之,物理概念和规律是物理学体系的基础。在物理教学中,使学生形成物理概念,掌握物理规律是教师的基本任务。
(二)概念和规律教学的要求
在中学物理教学中。学生的智力和能力也主要是在观察、实验、探索和分析物理现象,理解、掌握和运用物理概念和物理规律的过程中,不断发展起来的。因此,抓好物理概念和规律的教学显得尤为重要。
物理概念和规律的教学决不是简单生硬地要求学生背下它们的文字表达式或者仅仅记住数学表达式,而应当使学生真正理解形成物理概念、掌握物理规律。以下分别谈谈物理概念和规律的教学要求。
1.掌握研究方法
教学中应当使学生知道物理概念是如何建立的,通过概念学习,逐步体会到研究物理问题的方法。物理概念的建立一般有以下三种方法:
观察方法:例如连通器的原理。教学时,把连通器拿给学生看,可以看到,尽管连通器的形状粗细不同,但是盛入水后,各个容器的水面总是一样高,这会使学生对连通器的印象很深。
数学方法:通过比值定义概念。例如,密度的概念通过物质的质量与体积的比值来定义的;速度通过路程和时间的比值定义。
理想化:例如惯性这个概念是通过理想化实验和推理而产生的。
初中学生在物理概念学习中,需要教师不断加以引导,才能抓住物理现象的本质属性并加以概括。如,在惯性教学中,学生往往能根据紧急刹车等现象举出某一具体物体在某一状态下具有惯性的实例,这时,教师就应在此基础上引导学生概括出任何物体在任何情况下都具有惯性,由此进一步得出惯性是物体的一种属性的结论。 形成概念的过程是一个复杂的认识过程,是感性认识与理性认识、特殊认识与一般认识相互作用,是反复结合的辩证发展过程,是认识的不断完善、深化的过程。教师要围绕教材重点。不断分散难点,采用多种方法,多渠道形成概念,掌握概念。
一方面,物理规律反映了物理现象中的相互联系,因果关系和有关物理量间的数量关系。物理规律的教学,即是将那些原先分散学习的有关物理概念综合起来,把研究它们的关系作为主题。在物理概念教学过程中,教师应当注意激发学生求知欲和探索新事物的兴趣,引导学生研究新课题,提出新问题。另一方面,物理规律本身是以一定的物理事实为依据的,因此学生学习物理规律,也必须在认识、分析和研究有关物理事实的基础上来进行。对于初中学生来说,他们的抽象思维能力不强,了解和掌握物理规律更需要有感性材料作为支持。
物理规律的发现和总结过程,大致分为两种情况。一是实验归纳法,即直接从实验结果中分析、归纳、概括而总结得到的。例如,在欧姆定律、焦耳定律教学中,运用控制变量法研究物理规律。二是理论分析法(分为理归纳法或理论演绎法),即用已有的概念和规律,通过逻辑推理或数学推导,得出新的规律。例如,在牛顿第一定律教学中,突出理想化实验和推理方法。
在实际教学活动中,教师应根据教学要求,学生原有基础,学校软硬件条件等来选择探索方法,让学生体会物理规律的探索过程。
2.注意相互关系
物理概念和物理规律存在着不可分割的联系。一方面,形成物理概念是掌握物理规律的基础,没有概念就没有规律。例如,以亚里士多德为代表的古希腊学者认为重的物体比轻的物体下落快就是因为不知道重力加速度这一概念;同样不知道焦距、物距、像距等概念就不会知道凸透镜成像规律;没有电阻、电流等概念就不会有焦耳定律,不知道入射光线、法线等概念就不能理解光的折射定律和光的反射定律;另一方面,掌握物理规律可以使我们进一步更深入地理解物理概念。有些概念本身就是建立在物理规律的基础之上的。
整个初中物理是以为数不多的基本概念和基本规律为主干构成的一个完整的体系,是由基本概念、基本规律和基本方法及其相互联系构成了学科的基本结构。例如,电流、电压、电阻、电功率、磁场和串、并联电路中电流、电压的规律、欧姆定律、焦耳定律、电生磁的规律、磁生电的规律共同构成了初中电磁学的体系;速度、時间、力、惯性和牛顿第一定律等概念和规律共同构成了初中物理力和运动知识体系;内能、热量、比热容、分子运动论和能量守恒定律使初中物理“热和能”组成一个有机的整体;光的直线传播、光的速度、颜色、光的反射规律、光的折射等内容构成了初中光学知识体系。
在这些知识体系中,概念是基石,规律是中心,方法是纽带。要使学生掌握学科的基本结构,就必须使学生真正理解物理概念,掌握物理规律。学生通过学习应达到两个要求:一是了解概念和规律,能够用自己的语言陈述基本内容,并能列举相应的实例;二是能够运用概念和规律解释现象、解决物理问题。
物理概念与概念之间,物理规律与规律之间,物理规律和物理概念之间常常是紧密联系在一起的,有些还特别容易混淆。例如,质量和重量在生活中常常是被混淆的,常常会说某同学体重多少斤;初学时学生常常对机械效率和功率分不清;热量和内能也是学生容易混淆的概念,像进行这些概念的教学时应该使学生理解它们不同的物理意义,注意区别。又如,牛顿第一定律与惯性的关系,二者有本质的区别,不能混为一谈。中学生经常有不准确,甚至是错误的表述,常把受力使物体运动叫做“打破物体的惯性”,把物体不受外力作用保持原来的运动状态说成是“保持物体的惯性”,还有的“克服惯性,使物体运动起来”。这些说法都不对,惯性是物体的固有属性,物体无论是静止还是运动,无论运动状态是否改变,物体任何时候都具有惯性。哪里能够“打破”“克服”呢?
(三)初中物理主要教学环节
初中物理教学一般抓好以下几个环节:
1.课前的准备
在课程引入的准备阶段,教师有两件事应当完成:一是对教学内容进行认真分析:教师应当弄清确定物理概念或物理规律的依据,明确引入概念或规律的必要性,明确在研究中采用了什么手段和方法,全面、准确地弄清概念或规律的物理意义,适用条件,定义式,单位,弄清关系密切的概念、规律之间的区别,弄清某个概念、规律与教材上前后有关概念、规律之间的内在联系。明确教学内容在教学中的地位,领会教学内容的广度与深度,把握好教学的分寸;二是充分了解学生的心理情况:初中学生已具备了比较完全的物理感知能力,他们能通过自己的感觉器官对周围世界的物理现象、物理过程形成一个模糊的整体认识,也能对与物理现象相关联的各种条件作肤浅的分析。在此认识过程中,当需要他们表现出较强的心理概括、抽象的时候,他们心理上的主观能动性往往不够,这是一个消极的心理因素。教师在进行教学的过程中必须充分利用学生心理因素的积极方面,克服消极方面,以期达到最好的效果。
在教学过程中教师还应当了解学生的前概念,并正确对待学生的前概念,引导学生形成、调整或转变认知。初中生在接受正式的物理教育之前,已经有了十多年的生活经验,接触了许许多多形形色色的物理现象,因而在他们的头脑中或多或少会形成一些前概念。对看得见、摸得到、日常生活经常接触的事物形成较多的前概念,而对那些微观的、比较抽象的物理知识,则较少有前概念。学生在头脑中建构前概念的时候,完全是自发的,站在自己的立场上,以强烈的感情色彩去描绘世界的物理图像,凭自己的感性经验在头脑进行建构。因此,前概念是学生长期经验的积累结果,在学生头脑中根深蒂固。一般来讲,学生的前概念会有三种情况:第一种情况是学生已有前概念是正确的,这样无疑将会促进学生构建新知识。例如,速度、焦点;第二种情况是学生没有相关前概念,这时教师应当设计场景帮助学生构建知识。例如,磁场、大气压强;第三种情况是学生的前概念不全面或者是根本就是错误的,会对新知识的构建产生负面影响。例如浮力,学生会有如“物体体积越大,浮力越大…‘物体浮在水面比沉入水底浮力更大”等错误前概念;又如“平面镜成像规律”,多数学生知道平面镜成像是正立的,但是也会有“离镜越近,像越大”的错误前概念。其实不管对学生知识的建构是正面影响还是负面影响,前概念对教师和学生来说都是一种资源。例如,进行“惯性、牛顿第一定律”教学的时候,教师可以反其道而行之,“顺应”多数学生的错误认识,提出“有力才有运动”,还可以举例说明桌子不推就不动、没有火车头的拉动,火车不会动等。引导学生自己对错误观点进行反驳,在辩论中逐渐形成正确认识。可以看出错误的前概念反而是更好的资源,这种资源正是学生理解新知识的生长点,引导学生从原有的前概念中生长出科学概念。不仅使学生学到了知识,还培养了学生学习的主动性、积极性,有助于学生养成良好的学习习惯和能力。 2.创设情境,引入课程
学生获取知识的过程可以是自觉的、主动的,也可能是被动的。只有自觉主动地探索,才能对知识有深刻的理解。中学生认识事物有一定理性认识能力,但还不是很强,主要还是靠感性认识,需要教师创设学习物理概念的情境,引导学生主动思维活动,探索事物的本质属性。否则,学生不主动地进行思考,往往只能背概念,而没有真正完成认识上的飞跃,这样的教学没有意义。创设情境的方法很多,常用的有以下几种:
(1)利用日常生活实际现象
学生在日常生活中,观察和接触过许许多多物理现象和应用物理知识的事例。教师通过利用学生已有的生活经验,创设良好的物理环境。例如,在进行“汽化和液化”“物体的惯性”等概念、规律教学时,都可以利用许多典型、生动且为学生所熟知的事例来创设物理环境。运用生活事例来创设的物理环境,会使学生有身临其境的感觉。需要注意的是,事例要恰当、典型,语言要简练生动,所举的事例必须是学生确已熟知的事例,否则反而会使学生感到不可捉摸。例如,“压强”概念的教学活动。教师可以引导学生回忆,在雪地上行走,脚容易陷入雪中;有了宽宽的滑雪板,运动员的脚不仅不会陷进雪里,还可以在雪地上滑行。在南方地区,学生几乎没见过雪地,这种情况下“雪地”创设情境就不合适。教师可以引导学生回忆刀刃和刀背的区别,还可以识别图钉的形状。
由于学生生活经验不同,观察事物的能力不同,对日常现象的观察可能不夠仔细,不够全面,因此教师在通过日常生活现象创设学习环境时,应当有目的地引导学生对日常现象的回忆,或是通过实验完善学生的认识。例如,“沸腾”的教学活动。对于水沸腾,也就是我们日常生活中的水烧开的过程,学生往往只注意冒气泡这一现象,而忽略了其他现象。这样不利于形成完整的沸腾的概念。这时,教师应引导学生有目的地观察水沸腾的全过程,观察诸如,加热前和加热过程中,气泡怎么变化?水的温度是否继续上升?等等,把学生的好奇心引导到正确的轨道上来。
总体来讲,只要所举生活实例符合学生日常生活经验,为学生所熟知,利用日常生活创设情境是有利于创设课堂教学的。
(2)利用实验
实验能把学生在生产、生活中看到的和听到的现象,通过实验手段再现出来,实验具有生动、直观、新奇的特点,容易激发学生的直觉兴趣,使学生思维活跃。例如,“光的折射”:观察筷子在水中看起来弯折了;一个是硬币通过水面折射而形成两个像。
通过实验,使学生置身于物理情境之中,获得感性认识,产生良好的情绪和学习动机。例如,“大气压”的教学,可以给学生一根扎了眼的塑料吸管,学生发现不能用来吸水了,这样的现实和学生已有认知产生强烈冲突,就会有强烈的探索欲望。有条件的学校还可以演示模拟马德堡半球实验。又如,对于“电阻”的概念,学生对“导体的电阻是导体对电流的阻碍作用”难以理解,甚至还会错误地认为:既然是对电流的阻碍作用,那么一定是有害的,以致给今后的学习带来障碍。在此,很有必要从实验引入电阻的概念,让学生首先从实验中看到:对于同一段导体来说,两端所加的电压越大,导体上所通过的电流强度会成正比地增大,但电压和电流的比值是一个常量,对于两段不同的导体来说,电压与电流的比值又不相同。实验结果告诉我们:比值U/I是一个能够表征导体特性的物理量,比值越大,表明在导体上产生同样大小的电流强度,其两端所加的电压也越大,即反映了该导体对电流的阻碍作用越大。由此而引人物理概念就能使学生较好地抓住电阻概念的本质。在实验的过程中,学生的多种感官并用,可以强化有效刺激,促进学生对新概念的理解。例如,短路是电路中的一个重要概念。如果只是传授什么是短路,短路有哪些危害和为什么要安保险丝,学生对短路的概念并不会有很深刻的理解。如果教师先做一个“模拟短路”的实验来引入短路的概念。学生看到:随着短路电路的接通,保险丝熔断并发出了响声和烟雾。由此再引入短路的概念,就能取得很好的效果。
总之,从实验和实际现象引入教学,是搞好教学的一条成功的途径。不过,值得注意的是,教学中所涉及的实验,或是实际现象,’必须经过精选。筛选那些能够突出概念本质特征的实验或实际现象。对于选定的实验或实际现象,要突出物理本质,以有利于课程引入为原则,绝不能认为实验做得越多,实际现象摆得越多,就越能更好地引入。
(3)复习旧知识,思维逻辑发展的必然
对旧知识进行合乎逻辑的延伸和推论,进而引入新课教学。例如,“电功率”可以通过“做功的快慢叫功率”,那么“电流做功的快慢是否可以叫电功率”。
由实验或实际现象引入教学存在困难,概念的独立性比较强,由复习旧知识引入也不合适。这样,由理论发展的需要引入概念就成了一种可取的方法。例如,“磁场”可以说一个磁体对另一个磁体有了作用,虽然磁体没有接触,但磁体周围的一种物质却接触了,这种物质就是我们今天所要讲的磁场。
以上列举了创设情境,教学引人常用的三种方法。当然并不仅仅局限于这三种方法,在实际教学中,往往并不只是孤立地运用一种方法,很多情况下,都是几种方法结合在一起来引入某个概念的或是某个规律。创设情境,教学引入究竟选用哪种方法?或用哪几种方法结合在一起?这些都是需要教师在实际教学中认真摸索的问题。
3.引导学生正确形成概念、掌握规律
(1)正确对待定义
每个物理概念形成后都需要用语句把它确切地表达出来,这就是给概念下定义。概念的定义揭示了概念所反映的事物的本质属性。
学生在学习物理概念、规律上有很多片面认识。有的认为能一字不漏地把教材对概念、规律的描述背诵下来,就算万事大吉了;有的认为只要理解了概念、规律的物理意义,用什么词句来表达定义是一个次要问题,等等。其实,这两种观念都不全面。教材中表述是经过前人仔细地研究和斟酌,十分明确。有一些概念定义的用词是很严谨的,例如“摩擦力”,定义中的“相对”二字。又如磁体周围存在磁场,不能说成磁体周围的空间是磁场,因为周围空间还可能存在其他物质等,这些表述必须准确。但是仅仅背诵定义并不等于就掌握了知识。为了使学生真正理解掌握知识,仍然需要让他们经过从感性认识上升到理性认识的过程,而不能把教材上的文字简单地扔给学生。有的教师在教学中,根本不讲概念是怎么形成的,规律是怎么被发现的,只要求学生背诵教材上的内容,而且要求背得一字不差。这是一种不可取的教学方法。从定义出发讲解概念、规律,把概念、规律直接搬给学生,只能让学生得到一些空洞词句,并不能很好地理解概念、规律的具体含义。例如,“重心”这个概念的学习,如果只是背得了“重力作用在物体的一个点上,这个点叫做物体的重心”,对学生掌握这个概念完全没有帮助,甚至有的学生会错误地认为,物体的重力集中在重心上,其他部分没受重力,这样的认识对学生构建物理知识反而是有害的。又如,如果不借助生活经验或者实验使学生认识“短路”这个概念,而是直接给出“如果电流不经过用电器,而是电源两极直接相连,我们就说电源短路了”,那么,学生就不知道短路有什么危害,知道这个概念有什么用。这样得到的概念就不是从感性认识上升而来的理性认识,而是脱离实际的空洞教条。同时,还会使学生误认为概念是人臆造出来的。所以,一定要在学生有了较多的感性认识,并且已经触及了概念的核心,或认识到了提出概念的必要性,再提出概念的定义。这样学生才能正确地从定义来认识概念的本质,把表达概念的词句和概念的本质联系起来,正确地掌控概念。由此可见,从词句上强调概念的定义固然重要,而为了帮助学生形成概念,教师所列举的感性材料更为重要。另外,还必须注意:列举的感性材料中非本质联系的刺激因素不能过于强烈以致在大脑皮层中掩蔽了本质联系刺激所引起的兴奋造成接受概念定义的障碍。例如,在运动的教学中,适当地引入场景是可以的。但如果从一场激烈的F1赛车比赛,或是某部精彩的影片引入,学生可能久久回味于场景之中,不能进入正题。 (2)全面掌握相关知识
前文提到过任何一个物理规律都是由一些概念组成的,反映了相关物理概念之间的关系。因此,教学中有必要要提醒学生注意物理规律与物理概念,物理概念与物理概念之间的关系。
还要重视区分相似的概念、规律,弄清它们之间的本质不同。例如,“功率”和“机械效率”都和做功有关,学生很容易混淆。又如,“惯性”与“牛顿第一定律”也是学生容易混淆的。这时教师应当用比较的方法,分清概念的本质特征,引导学生弄清楚这些容易混淆的知识。在教学中,不但要求学生能够了解定义、熟记定义,更为重要的是应以定义为基础,全面地理解概念,并且认清概念与其他知识之问的区别和联系。
4.联系实际运用知识
学生在形成概念、掌握规律的初期,理解是不完全、不深刻的。一方面需要用典型的问题,通过教师的示范和师生共同讨论,深化对物理概念、规律的理解,逐渐领会、分析各种处理和解决问题的思路和方法。另一方面,组织学生进行运用概念、规律的练习。要引导和训练学生联系日常生活中的实际问题来学习物理概念和规律;通过联系实际,运用概念分析和解决实际问题,来巩固和深化所学的知识。能够用学过的概念、规律科学地说明和解释有关的现象;通过训练,使学生逐步学会逻辑地说理和表达;逐步训练学生运用分析、解决问题的思路和方法,使学生学会正确地运用数学解决物理问题;帮助和引导学生在练的基础上,逐步总结出在解决问题中一些带有规律性的思路和方法,逐步提高各种思维品质的水平。教学活动必须经历一个实践过程。这一实践过程与人类认识客观世界的实践过程是有所区别的。学生对所学知识的应用一般来讲上有两种情况。一是在教学过程中,通过多种形式的作业,如解释现象、分析实际问题、做习题、做实验等以及在学习新知识的过程中对已有知识的应用。这种活动的特点是运用知识的范围较小,内容也较为单一,在性质上还不同于一般的社会实践,它的效用只反映学习过程本身,对社会实践中的知识运用,还只是一种准备。二是在生产实践和科学实验中运用学过的知识。例如,运用重心的概念分析不倒翁,运用光学知识分析彩虹的原理,运用电学知识分析电表与家用电器是否匹配等均属于这一类。这一类实践活动需要综合运用所学过的概念和其他基础知识,在更大范围内检验学生对知识的掌握程度和分析问题解决问题的能力。它对学生来说虽然仍用于学习活动,但已接近于人们在社会实践过程中的知识运用。教学中,这两种运用知识的培养和训练,对学生来说都是十分必要的。
在联系实际,运用概念、规律的过程中,应当注意以下问题:
第一,提出的实际问题要适合学生水平。学生对某一概念、规律的认知,也需要一个逐步深化、提高的过程。学生初步形成某个物理概念或者初步掌握某个规律时,认识仍然是肤浅、片面的,如果立即向学生提出比较复杂的实际问题,学生必然会被复杂问题的表面现象所迷惑,不能把所学的知识与实际问题的本质联系起来,既不能运用知识认识实际问题的本质,又不能加深对知识概念的理解。使教学陷入混乱状态,甚至使学生产生畏难情绪。在学生刚学过某概念或规律之后,提出的实际问题可定性的多些,而定量的少些。多一些概念巩固、解释现象的问题,少一些复杂的综合题。那种需要学生花费很多的精力去理解题意,分析物理过程,找出有关物理概念之间的联系,进行比较复杂的数学运算的综合问题对于刚接受某个新知识念的学生来说,困难比较大。随着学生知识的增长,利用合适的时机,方可进一步提出比较复杂的综合问题,用以加深学生对知识的理解,培养学生综合运用知识的能力。那种企图通过一两节课的教学,就要学生对某些概念、规律完全掌握的做法,往往既加重了学生的负担,又不能取得良好的教学效果。
第二,提出的实际问题要能加深学生对知识的理解,在运用概念、规律解决实际问题的过程中,对概念、规律的理解将会更深刻,内容也将更丰富,更易于巩固概念、规律。但是,提出的实际问题要恰当,要能起着深化知识的作用。
第三,注意沟通知识间的联系。中学物理课本中所涉及的物理知识,按其研究的物体运动形态的特征,分成了很多部分。各部分不同的知识之间,每部分知识的内部,都存在着一定的联系,而这些知识之间联系的纽带主要是物理概念。例如,学习密度的概念时,会联系到质量和体积;学习电功的概念会联系到电流、电压、电阻、时间和热量,等等。联系实际,运用概念,要注重这种作用,使学生所学的物理知识能够融会贯通。
第四,注重激发学生思维。概念教学的过程,就是教师指导学生通过积极思考去理解概念的过程。那种只重视知识的传授,轻视概念的运用,满堂灌或是采用题海战术的做法都是要不得的。这种做法不仅不能增强学生对概念的认识,还会使学生丧失学习物理的兴趣。从某种意义上讲,学生掌握某个物理概念并不是由教师“教会”的,教师完成的是引导工作。学生的思考促进了形成概念,而联系实际运用概念又将发展思维能力。在概念教学上的学习、运用、思考是相辅相成、互相促进的关系。教师通过丰富多彩的实际问题引导学生思考,加深对物理概念的认识。例如,联系惯性的概念,提出“为什么要求驾驶员和头排乘客要系好安全带?”;联系压强的概念,提出“为什么汽车用车轮,坦克用的却是履带?”;联系摩擦力的概念,提出“汽车在积有冰雪的公路上行驶,为什么要在车轮上缠铁链?”;联系汽化、液化等概念,提出“为什么冰棍会冒汗?”等。结合学生所学的知识,提出各种各样学生早有感受的实际问题。学生运用物理概念,解释这些生动丰富的实际问题,是一个艰苦细致而又快乐的思考过程。想通了实际问题中的物理道理,既加深了对物理概念的认识,又能进一步发展学生的思维能力,还能提高学生学习物理的兴趣。这样既让学生掌握了知识,又培养学生的思维能力和学习物理的兴趣,把三维目标紧密结合起来。
最后需要说明的是,人们认识事物,是一个从现象到本质,从初级的本质到较为深刻的本质的逐渐深化的过程。在教学中对物理概念的本质揭示得越深刻,就越能使学生牢固地掌握事物的本质,而不致被非本质的东西迷惑。但是,決不能片面强调概念教学的严密性和科学性,而忽视了概念教学的阶段性。在中学物理教学中,一个完整的物理概念的形成,在许多情况下,并不是一次能讲深、讲透、讲彻底的,它有一个由浅入深、多次反复的发展过程。尽管有的概念通过一个单元的学习就能获得较为完整的认识,而大多数概念的掌握,则需要经过几个学习阶段,才能逐步完成。一般来说,初中学生认知水平较低,抽象思维能力较弱,往往只能揭示概念的比较初级的本质。我们必须根据学生的年龄特点、认知水平、思维能力,从实际情况 二、实验课的教学策略
物理实验是根据一定的研究目的,在人为控制条件下,运用仪器、设备,使物理现象反复再现,从而有目的地进行观测研究的一种方法。实验是物理学发展的科学基础、是检验物理学理论的唯一标准。通过运用实验,形成、发展和检验物理理论,并使理论在实践中得到应用。在物理教学中运用实验能够给学生学习物理创造良好的物理情境,使学生主动获取物理知识,发展能力、促进科学品质和世界观的形成。
(一)实验教学的重要性
物理实验不仅是物理学研究的基础,也是物理教学的重要手段和重要内容。实验教学对提高教学质量,培养学生的科学素养,形成正确的价值观有着重要的作用。
1.实验培养学生学习物理的兴趣、激发求知欲
首先,实验具有真实形象、生动有趣的特点,新奇的实验会让中学生兴趣盎然,充满对知识的渴求和强烈的好奇心。例如,小实验“纸杯烧水”。实验前,由于生活经验的原因,许多学生觉得用纸杯怎么能把水烧开呢?然而实验事实是水烧至沸腾而纸杯未燃烧。学生在惊讶之余,必然想探索其中的奥妙。这样,大大增强了学生对物理知识的兴趣和学习的信心。又如,三棱镜实验用于“光的色散”教学中,不倒翁用于“物体的重心”教学中,“鸡蛋落入水杯”等一系列小实验对于牛顿第一定律的教学,“对着乒乓球吹气”之余“流体压强与流速的关系”等。通过这些精彩的实验,会使学生的注意力高度集中,新奇的实验现象常常出乎他们意料,使他们兴趣盎然。这样,容易唤起他们的好奇心,激发他们的求知欲望。使学生的兴趣不只是停留在被观察物理现象的表面。
其次,实验是有目的性的操作行为。学生在观察的基础上很自然会产生一种自己操作的欲望。让学生动手实验,不但可以满足学生的操作愿望,还可以提高学生对探索知识和规律的兴趣,进而提高学生的认识兴趣。
当学生对物理现象产生了浓厚的兴趣,他们的学习欲望强烈,学习中会感到轻松愉快,从而有利于形成主动的、正确的学习方法,不断地体验科学的乐趣,品尝成功的喜悦。学生学好物理的信心就会越来越强,由此转化为一种热爱科学的素质和志向,从而达到“义务教育物理课程标准”对初中物理课程总目标的要求。
2.实验培养良好的科学素养
实验除了培养学生技能,让学生养成良好的习惯以外,还培养学生实事求是的科学态度和遵守纪律、爱护仪器的优良品质。科学实验是为了预测、验证或获取新的信息,通过技术性操作来观测由预先安排的方法所产生的现象。科学实验是探索的过程,是可能成功也可能失败的。教师应当教导学生遵守实验纪律,尊重实验事实,不要为了得到漂亮的结论而弄虚作假。现行教材中探究实验有很大比例,有些是学生自己提出的假设,这样实验结果是可能符合预期也可能有否定预期的,当然还可能有意外收获,而得到未曾预期的成功。教师可以适当地通过例如伦琴射线的发现、中子的发现等事实,鼓励学生的探索精神和学生诚实的科学作风,使学生具有良好的科学素养。
按照教学的形式,中学物理实验教学可以分为演示实验、学生分组实验、小实验。
(二)演示实验
演示實验是以教师为主要操作者的表演示范实验。它的目的主要是把要研究的物理现象展示在学生的眼前,引导学习观察思考,配合讲授或学生讨论等方式使学生认识物理概念和规律,或者通过演示的引导和示范作用,为学生独立训练创造条件。他的主要作用如下。
1.演示实验的作用
(1)引入课题,激发学生的求知欲望
教师常常选择一些生动、有趣、新奇和使学生感到意外的演示实验来引入课题,他们能够有效地激发学生的求知欲望。
例如,教授“安全用电——保险丝的作用”内容时,教师可以先选好适当的电源和保险丝(额定电流要合适),让学生观察保险丝是完好的,然后通电,逐渐增大电流,直至保险丝被烧断。伴随着保险丝的熔断,产生“砰”的一声响和一股轻烟,从而使学生产生浓厚的兴趣,也对短路的危害有了深刻的认识。
(2)提供必要的感性素材,帮助学生建立概念和认识规律
对于某些物理概念和规律只用言语是介绍不清的,学生会感到单调、枯燥甚至产生逆反心理。通过实验则会使学生非常清楚。例如,光的反射和折射教学中,如用激光光源演示光的反射和折射,学生一目了然,学习起来也很轻松。对于是学生日常生活中难以见到的或者是与学生的经验相抵触的现象和过程,更应该采用演示实验,使学生获得丰富的感性知识,形成鲜明的表象,为学生建立正确的概念、认识规律奠定基础。
例如,物体的形变总是伴随弹性力而产生的,然而坚硬的物体形变很小。学生无法察觉,因此在他们的观念中形成了“有的物体能够形变(如橡皮、弹簧)。而有的物体不会形变(如石头、玻璃)”的错误认识。为纠正上述错误的认识。教师可以用“微小的形变”演示仪,显示微小形变。
所以教师应当尽可能通过演示实验,让学生观察,以不可辩驳的事实,给学生留下深刻的印象,使教学达到了事半功倍的效果。
(3)进行观察和思维训练,巩固和应用物理知识
由于演示实验中教师的可控制特点很突出,教师能够有意识地选择和设计实验的内容和程序,得心应手地把需要的现象展示出来,因此演示实验不仅可在学生形成知识的过程中发挥作用,而且可以在学生应用知识的过程中发挥很好的作用。
例如,在进行“升华”这一教学内容时,为了更形象地说明“固态直接变为气态”可以采用“碘的升华”这一演示实验,加热后,烧杯中的碘消失了;冷却后,玻璃片上出现了碘粉末。如果条件许可,还可以用干冰的升华产生缕缕青烟,说明固体的升华。通过演示实验,学生得到了亲身感受,对“升华”这个概念一定终生难忘。
(4)提供示范,为学生训练实验技能创造条件
在演示教学中,教师的示范作用表现在两个方面:一是通过演示实验介绍学生将要使用的仪器和进行实验的方法、步骤、技能;二是通过教师操作过程中实事求是的态度、严肃认真、一丝不苟的作风的影响,潜移默化地培养学生良好的作风、习惯。例如,天平的使用,数据的读取,电路的连接,安培表、伏特表的调零等。 2.注意事项
(1)课前准备要充分
演示实验作为一种教学手段,是教师备课的熏要内容,需要教师认真研究和准备。有的教师认为实验内容简单,从而轻视课前演示实验的准备工作。结果或由于出现意想不到的情况,或操作失误,或时间紧张,以致在课堂上手忙脚乱,教学效果很不理想。教师在教学过程中一定要避免这种情况,在课前要准备好与实验有关的器材;还要反复操作,直到熟练;对于在实验中可能出现的故障做到心中有数并能及时排除;还要掌握好演示时间,注意与教学进度紧密配合。对于可以适当补充的小实验,或对现有的实验作必要的改进也要提前做好准备。例如,在“流体压强与流速的关系”教学过程中,教师对实验中所用的吸管粗细,吸管与乒乓球之间的距离,需要多大的力都要考虑周全。实验中还应注意安全,不能由于教师的疏忽对学生的人身安全造成伤害。
(2)实验用语要准确,操作要规范
教师在介绍实验仪器、阐述实验过程和总结实验结论时,语言必须准确不含糊。教师的语言不准确,对学生正确认识仪器、形成概念、掌握规律会产生不良的影响。例如,将滑动变阻器说成电阻器,把斜面小车称为平板小车,用天平称重量等。还要注意介绍仪器时尽量不要使用方言,应当采用普通话,对仪器的读音不准,会使学生产生误会甚至影响将来的考试。例如,有些方言“滑”“砝”不分,教师也不注意,考试时有的学生把“滑轮组”写出“砝轮组”。
操作规范是指教师在使用仪器、连接、装配和读数时应当严格遵守的程序和要求。演示实验有部分功能是介绍学生将要使用的仪器和进行实验的方法、步骤、技能。教师通过在实验时潜移默化地培养学生良好的科学作风。所以教师在操作过程中更应该以实事求是的态度、严肃认真的工作作风为学生起一个表率作用。
(3)鼓励学生积极参与配合
演示实验进行中,要注意学生的参与,不要变成教师在讲台上表演,学生在台下看演出。学生应当积极参与。否则,实验结束学生连实验目的是什么都不知道,只是热热闹闹地玩了一节课,这样达不到实验的目的。演示实验是为了配合教学内容而产生的,所以不能让演示与讲解脱节。要发挥学生学习的主动性,要在演示的同时引导学生观察,不断启发提问,让学生分析、讨论,充分调动学生学习的积极性,使实验结论合情合理地被推导出来。条件许可时,尽量让学生参与实验。例如,在进行马德堡半球演示时,先让两个“大力士”上来拉,不能将两个半球拉开,打开活塞,让空气进入半球中,再让两个力气最小的学生来拉,却很轻松地将两个半球分开了。两相对比,说明大气压强不仅存在,而且还不小,全体学生都留下了深刻的印象。当然,不是每个实验都需要“大力士”的,但是哪怕仅仅让学生上前来读数或动一动手,都会让他们有参与感,都能提高他们的兴趣。
(4)提高可见度
演示实验不仅要现象清楚,而且还要面向全体学生。教师要想方设法增大演示实验的可见度。例如,“微小的形变”,就是通过平面镜反射,放大了实验效果。随着教学条件的改善,可以采用投影仪,摄像机放大实验现象。还可以因地制宜,自制教具进行實验。又如,为了研究物体发声的原因,通过观察,提出物体发声的原因是物体振动引起的,这一假设是否正确呢,我们可以设计实验来验证。拿一个音叉,用小锤敲击它,音叉发出了声音,但是难于观察到音叉在振动,此时我们可以采用许多办法,例如,用手轻轻地接触音叉,感受音叉在振动。为了使更多的人观察到它的振动,常常采取用细线拴一个小乒乓球,轻轻地接触音叉,通过观察乒乓球被弹出,从而说明音叉在振动,实验尽管很简单,但是其设计思想确实非常巧妙。
(5)不能用模型或计算机代替实验
对于一些无法进行演示的物理现象,如分子的内部结构、船闸、液压机等大型机械装置和设备的工作过程,可以用模型或者是利用计算机展示。但无论是模型还是多媒体技术无法替代演示实验,演示实验再现的物理现象对学生来讲是真实地、直观地,而利用多媒体技术展示的是预先设计好的,学生难以信服。即使具有一定交互功能的计算机多媒体系统也只能是虚拟意义上的“做”实验,无论操作的过程如何,结果是早就设定好的。过分依赖计算机多媒体,将会冲淡学生甚至教师的动手意识,特别是动手实验能力受到影响,导致创新能力的丧失。所以教师仍然应当尽可能多做一些演示实验。
总之,演示实验是物理实验教学中发挥教师主导作用的重要手段之一。教师应当积极认真准备实验,以成功的演示实验,给学生留下难以磨灭的鲜明印象,使课堂气氛活跃,从而获得很好的教学效果。
(三)学生分组实验
学生实验是学生在教师指导下利用整节课时间,在实验室进行实验的教学形式,它是学生亲自动手使用仪器、观察测量、取得资料数据,并分析总结的过程;是学生学习物理知识、培养实验技能和良好品德素质的重要环节。从教学目的的侧重点来划分,学生分组实验大体上可以分为几类,即:基本仪器使用训练型,测定型实验,验证型实验,探究性实验。这些实验的特点和作用如下:
1.训练型学生实验
当学生刚接触物理实验时,或者是涉及某些重要的基本仪器和实物技术,有必要对学生进行一定的实验技能技巧训练。例如:在“长度与时间的测量”中,练习使用各种刻度尺和计时器;在“学习使用天平和量筒”中学习使用托盘天平和量筒,并掌握使用时的注意事项。
训练型实验的目的是使学生了解实验所需的天平、弹簧测力计、量筒、温度计、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源等仪器,并能够要正确地使用这些仪器,知道仪器的使用要求和操作要领。例如,用温度计测量容器中的水温时应该把温度计的探头全部浸没在水中并不要和容器壁接触,使用电流表和电压表时要注意电表的量程、接线柱的极性以及电表与被测电阻的串并联接线方式等。除了知道正确地动手操作实验仪器之外,还要学会正确地观察仪器读数,例如用量筒测量液体的体积时,不仅应该把盛有被测液体的量筒放在水平桌面上,同时眼睛还应该和液面在同一水平面上来观察量筒的刻度。还要能够辨明仪器的测量范围和最小分度值,能够正确读取仪器所显示的读数。 2.测量型实验
这类实验在学生分组实验中也占有相当大的比例。分为测定物理量和物理常量的学生实验两种,它主要是让学生利用已有的物理概念或物理规律并运用一定的仪器来测定某个物理量或物理常量,例如,利用欧姆定律用伏安法“测量小灯泡的电阻”,利用“电功率的定义式P—UI”测量小灯泡的电功率,高中阶段的“用单摆测重力加速度”等。这类实验可以帮助学生了解物理概念和物理量的意义,学会应用物理规律。训练基本实验技能,学习间接测量的巧妙方法。
3.探究型实验
探究型实验的主要目的是让学生通过观察测量活动和归纳概括的思维方式来建立物理概念和认识物理规律,同时训练一定的实验技能,它具有让学生“亲自发现”的意义。和验证型实验相比,实验在前,结论在后,实验是探究规律的主要手段。
根据科学探究的要素,探究课一般有七个环节:提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实驗、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。以下就针对这七个环节谈谈具体的要求及注意事项。
提出问题
发现问题和提出问题对科学探究具有重要的意义,如果没有发现问题、不能提出问题,科学探究便无从谈起,因此,发现问题和提出问题是进行科学探究的前提。在探究活动中,针对不同的课题和内容,选择适当的方法,如投影、挂图、录像、演示实验等生动地再现与教学内容有关的物理现象、物理事实,让学生自主地发现并提出问题。
例如,在《声音的产生和传播》教学中,教师可以现场敲击音叉,有条件的甚至可以演示一种乐器,发出声音。学生可以提出一系列问题:声音是怎样产生的?声音又是如何传人人耳的?提出问题之后,教师应当引导学生把自己的发现,通过思考,演变为一个具体、明确的物理问题。实施这一环节最简单的办法就是把观察到的现象采用“问题化”的方式进行陈述。例如,上述的问题可表述为“音叉产生声音时有什么特点?”“为什么用手握住音叉就没声音了?”“声音怎么传到我们耳朵里的?”通过这种把所观察到的现象演化为可探究的物理问题,“声音是怎么产生的?”“声音是怎样向远处传播的?”
在这一环节中,教师应该鼓励同学们大胆的提问,不管问得好不好,都要称赞他们的勇气,鼓励他们敢于再问。学生提出问题的能力的发展应该是逐步的,有些同学可能提出的问题不得要领,这时一定要有耐心,要适当地进行引导,不要让他们有提不好问题而尴尬的感觉。要充分地肯定能够提出问题、特别是提出好的问题的同学,提高他们的自信心。同时,教师可以根据学生的认知情况适当地加以引导,帮助学生形成一个与物理学有关的科学问题,并用口头或书面表述出来。学生经过一定案例的积累,并随着他们物理知识的丰富,逐步地提高自己提出探究问题的能力。养成爱问问题、会问问题的习惯。
猜想与假设
猜想与假设在科学探究中的重要作用在于它是科学结论的先导,它能帮助探究者明确探究的内容和方向,为制订探究计划、设计实验方案奠定必要的基础,因此猜想与假设是科学探究不可或缺的一环。此环节教师要适时地引导学生把已有的知识经验和要探索的内容联系起来,让学生讨论,通过观察、分析、比较等方法,区分有关因素和无关因素,迅速地抓到问题的成因并对问题作出初步的猜想。
尽管所提出的猜想不一定是最终的科学结论,但对问题成因的猜想仍需要有一定的依据,可以是已有的经验和知识,或者是科学事实。例如在探究“影响水果电池电压的因素有哪些”时,根据水果的种类,成熟程度,金属的种类,金属片之间的距离先提出猜想,然后依照猜想来制订探究计划。
在提出猜想以后,学生还应当对所提猜想加以讨论,进行推测和假设。
仍以“影响水果电池电压的因素有哪些”为例,学生会进行推测,“因为柠檬比西红柿更酸,所以产生的电压更大”或者“西红柿比苹果的果汁更多,所以电压更大”。推测和假设的结论必须是可检验的,检验的结果有两种可能:一是支持假设,即证实;二是否定假设,即证伪。一个无法检验的陈述是没有探究价值的,因而也就不是一个科学假设。
要使学生获得对猜想与假设的正确认识,应该让学生在经历猜想与假设的过程,并据此制订探究计划或设计实验,完成探究活动,使学生体会猜想与假设是科学结论的先导,体验猜想与假设在整个探究活动中所起的引导性作用。
教师在学生的猜想和假设的过程中应起好引导作用,不能袖手旁观,任由学生猜想,教师应该把学生已有的知识经验与要探究的内容联系在一起让学生进行思维,缩小学生的探究范围与探究难度,使学生在教师的帮助下较快地成为一个探索者、研究者与发现者,增强科学探究的信心。
制订计划与设计实验
制订计划与设计实验,就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化程序化,这一步骤是科学探究的重要环节,也是学生的难点所在。教师要及时地引导学生紧紧围绕着“猜想与假设”,积极寻找、设计、验证“猜想、假设”的实验方法。常用的物理实验设计方法有:对比法、控制变量法、排除法、理想实验法、定量测量法等。教学中要让学生充分讨论,发挥他们的想象力,获得思维的各种办法,在此基础上,教师帮助学生修改、选择或综合,设计出最好的实验方案。
在制订探究计划或设计探究实验之前,必须明确探究的目的和巳知条件。探究的目的来自于探究的问题,探究计划的具体任务来自于根据探究问题所提出的猜想或假设。制订计划与设计实验是科学探究过程中重要的环节,目前教科书都已经介绍探究的方法,因此让学生经历制订计划与设计实验的过程就显得特别必要。
制订计划与设计实验,就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。一般做法是先分析该探究要解决哪几个问题,每个问题有哪几种解决问题的方法,根据现有的条件和探究的要求,各应该选择哪种方法为好,然后根据这些被选中方法确定需要什么实验器材,按这些方法的逻辑关系构思出操作步骤。
例如,设计“探究串联电路中电压的规律”实验方案时,通过猜想,学生得出四种假设:
①串联电路中电压的关系应该和电流的关系相同,也是处处相等。②灯泡大的地方电压大,灯泡小的地方电压就小。③电压从电源正极出发,沿着电流的方向越来越小。④串联电池组的电压等于各个电池的电压之和,串联电路各点的电压之和也应该等于两点间的总电压。 根据猜想,要想得到串联电路中电压的规律,只要测出相应的电压即可。然后发动学生来讨论解决这些问题的方法,如:
第一组:选择两只不同的灯泡,选三块电压表,同时测量每只灯泡和两只灯泡的电压,比较结果。
第二组:用三节电池,选择两只完全相同的灯泡,分别测出每只灯泡两端的电压和两只灯的总电压进行比较。
第三组:选择三只差别较大的灯泡,分别测量每只灯泡的电压,每两只灯泡的电压和三只灯泡的总电压进行比较。
第四组:选四只灯泡,两只一组,先将两只灯泡串联接人电路,分别测每只灯泡的电压和两只灯泡总电压,然后再换上另外两只灯再次测量。
在这个环节中,还应引导学生考虑实验是否精确、器材是否普及、操作是否简便等因素,根据不同的条件,采用相应方法,选择恰当的器材。
在尝试考虑主要因素之外,还应使学生认识到,在一定的条件下有时是某个因素在对问题起主要作用。同样是研究输电导线的电阻,当我们观察到离电源越远的地方所连接的灯泡越暗时,这是导线的长度在起主要作用;当用户的用电量增加使得必须换用更粗的电缆时,这是导线的横截面积在起主要作用;当考虑为什么要用铜或铝而不用价廉的铁丝做导线时,这是导线的材料在起主要作用。究竟是哪一个因素在起主要作用,这是和研究问题的条件有关的,可以让他们尝试对探究问题的因素进行分析,判断在给定条件下,影响问题的主要因素是什么。除主要因素以外的其他因素对问题的影应该小到可以忽略的程度。这就是在帮助学生建立控制变量的初步意识。例如,在“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”时,研究通过导体的电流大小与导体的电阻、加在导体两端的电压中的其中一个量的关系时,应保持另一个量不变。该实验要求通电时间不宜过长,电压不宜过大,是为了避免温度升高过多影响电阻的大小。
进行实验与收集证据
科学事实是检验科学结论的唯一标准,证据是进行科学分析的依据。在上阶段所设计的实验方案中选取最优方案,通过实验操作促使学生积极主动地动脑、动手,教师在此过程中主要是指导学生进行实验。如:提出注意事项、观察指导、记录数据等,保证学生实验探索过程的顺利进行,使学生在自觉、主动地叩开知识大门。例如,在“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”的教学中,学生通过分组实验,用电压表分别测量两灯泡串联的总电压及各灯泡两端的电压以验证自己的猜想。教师在指导学生实验时要提醒学生注意:电压表的连接,正确的读数方法等,以保证实验的顺利进行。
在这一阶段,着力培养学生初步的实验操作技能,会使用简单的实验仪器和测量工具测量基本的物理量。在收集数据时,有明确的观察目标;能把实验数据简单、明了、正确地记录在事先设计并绘制好的表格中。
引导学生除了收集预定关注的信息外,还应善于捕捉意外的信息,历史上的许多发现,如伽伐尼电流、天然放射现象、伦琴射线等,都是由科学家的敏锐目光捕捉意外信息而得到的。
初中学生的信息来源广泛,除了实验室,图书馆、科技馆、博物馆、展览馆、广播、电视和互联网等都是他们的信息来源。教师应当引导他们从这些来源中收集资料,并且初步能够评估这些信息的科学性。
在实验中还应当注意保证实验仪器的安全和实验者的人身安全。训练学生关注实验仪器量度范围。如,不能把温度计用来测量有可能超出其量度范围的温度;对弹簧测力计的用力不能超过它的弹性限度;不能使电学元件通过的电流值超过其标称的额定值。对实验结果的安全性要有预先考虑的意识。当用滑动变阻器控制电路中的电流时,开关闭合前,应审视变阻器的接线和滑动头的起始位置是否会造成变阻器的短路。当对电路的接线没有十分把握的情况下,闭合开关前,会用瞬时碰接的方法来探测电路在接通时的安全性。特别是要保障学生的人身安全。如在使用220V交流电源的使用始终保持用电安全的意识。
分析与论证
实验数据并不等于探究的结论,因此,实验数据的收集并不等于探究的结束。探究的结论是在数据的基础上通过分析论证所得出的具有普遍意义的规律,因此分析论证在科学探究中是必不可少的。学生在实验中获得感知,再对实验数据进行分析、比较、概括,进行思维加工,并尝试用自己的语言对探究结果进行描述,力求准确地反映实验结论。学生经历了从物理现象和实验中归纳科学规律的过程,感觉自己也能像科学家一样发现科学规律,从而获得巨大的成功感,激发学生探究的热情和兴趣,同时也培养了学生的分析概括及语言表达能力。要使学生从现象和实验中归纳科学规律,应该从重视以下五个方面的培养。
第一,要能描述实验数据或有关信息。对实验数据的描述应该客观、真实,不要带着对实验结果的预期来影响对实验数据的描述。可以采用文字表述的方法,也可以采用数学表示的方法,还可以通过在有关坐标系中描点描述实验数据,形象地表现出信息的特征。例如,在“熔化和凝固”的教学中就可以训练学生根据实验记录的数据,画出海波和蜡的熔化曲线,需要注意的是不管哪种方法,对初中学生来说应该由易到难、逐步地来形成这种能力。
第二,要能对收集的信息进行简单的比较。在教学过程中,教师应指导学生对收集信息的进行比较,通过对所获得的发现再作进一步的分析、归纳和概括,就有可能得出科學的结论。例如观察连通器各个部位的水面,比较它们的高度,发现总是相同的。又如,用电压表测量并联电路各支路电压,比较它们的大小关系,发现总是相等的;用电流表测量其电流关系,发现它们是不相等的,进一步的比较还发现,干路电流总等于各支路电流之和。
第三,能进行简单的因果推理。发展学生的因果推理能力是物理教学中重要的任务。简单的因果推理能力的培养,可以从两个关联事件发生的时间先后分析人手,从而使学生体会到这是由于发生了某种原因而产生了某种结果。例如,学生观察到物体受到了力,然后运动状态发生了变化。因此从因果关系来说,是由于物体受力而使运动状态发生了变化。
第四,学会归纳科学规律。要归纳科学规律,就要寻找数据之间相互关系的特征。初中物理中,这种特征通常表现为相等、之和、之差、乘积、比值等数学关系。因此在归纳时,就要通过对数据的比较,发现这些特征并归纳出结论。一些简单关系的规律,如“连通器中的液面总是相平的”“并联电路的干路电流等于各支路电流之和”等结论,只要通过对实验数据的简单比较就可以归纳出来,而“杠杆的平衡条件”“同一电阻的电流和电压的关系”等,需要把有关数据的乘积或者比值拿来进行比较,才能发现和归纳出它们的规律。启发学生自己发现这些数据之间规律的过程,是一个发展学生创造性思维的过程。 第五,尝试对探究结果进行描述和解释。教学中教师应当引导并鼓励学生尝试用自己的语言对探究结果进行描述,对探究结果进行解释。例如在探究对水沸腾的规律特点时,发现浸在沸水中的试管中的水没有沸腾。该现象表明,水沸腾的条件除了达到沸点,还要继续吸热。这既是对结果的解释,也是对规律的描述。通过让学生通过描述来反映物理规律,解释实验结果,发展他们运用科学语言来表述探究结果的能力。
(四)小实验
小实验可以与教师的讲解配合,在课堂教学过程中进行,也可以课堂教学的延伸,在课后完成。
1.课内小实验
课内小实验是穿插在课堂教学过程中的学生小实验,它与演示实验的不同点主要在它的操作者不是教师或者是协助教师的个别学生而是全体学生。它与学生分组实验的不同,它不像学生分组实验那样用整节课比较规范地完成教师在实验室中准备好的实验;也不一定要履行“预习一实验—报告”的要求;通常它与教师的讲解密切配合,比较小型灵活,可以根据教学需要,选择不同性质的实验,可以是一个小实验,也可以是一系列的小实验,或者是按照一定程序编排的系列阶段实验。实验的时间可以由几分钟到几十分钟;组织形式可以是同桌的两人一组,也可以是更多一些人组成一组。实验可以在实验室进行,也可以在教室进行,可以用配套的正规仪器,也可以用自制教具、学具或者是随手可取的日常生活用品进行实验。
自从新课程改革以来,在“义务教育物理课程标准”指导下编写的各版本教材都有效添加了大量的课内小实验,对教学活动起到了良好的效果。这些课内小实验并具有如下的优点。
(1)由于让学生通过自己动手来学习知识,不只是看教师演示,有助于发挥学生的主动性,有利于克服课堂教学“满堂灌”的现象。
(2)由于在这类实验的间隙穿插教师的启发、引导、讲解或教师与学生、学生与学生的讨论,在这种物理环境中,有利于扩大课堂内师生的信息交流,在教师的主导作用下,发挥学生的主体作用。
(3)由于这类实验小型灵活、运用方便,可以增加学生实验在教学中的比例,因此,可以提供更多的机会来培养学生的实验技能和训练科学方法。
例如,声音的传播教学中。利用真空罩实验仪做好空气传声的实验。把声源如闹钟、小收音机等放在罩外和渐渐被抽空的真空罩内,昕起来音乐声的强弱有着明显的不同,因而学生很容易理解“空气是传播声音的一种重要介质,真空不能传播声音”。
2.课外小实验
课外小实验是课堂实验教学的延伸和深化,目前各版本的初中物理教材都专门有课后小实验这一栏目,这些小实验有的侧重于操作、有的侧重于设计、有的侧重于对物理知识的理解和用应,各有特点和作用,是搞好物理实验教学的不可忽视的重要组成部分。课外小实验一般要求学生用一些简单器材自制实验用具,独立地或是在教师指导下进行观察和实验。例如,“露水的收集”。又如,“小彩灯是怎样连接的”。课外实验活动有利于培养学生的动手能力,有助于养成手脑并用的学习习惯。初中学生有精力,有兴趣参加课外活动,在他们自愿参加的原则下,开展兴趣研讨会,动手制作小作品等,有条件的学校甚至可以鼓励学生制作机器人,这样不仅可以激发学生学习物理兴趣,增强学生的观察能力、动手能力、独立工作能力、合作交流的能力,还能巩固物理知识,培养学生的科学品质。
上述各类实验有各自的特点,各自的功能,实验教学应当是各种实验与各种教学手段有机结合的系统,应当根据物理教学的整体要求来选择和组织实验教学系统。
三、习题课的教学策略
物理习题是指学生在理解物理教学内容的基础上,以口头解答、书面解答,实验设计、操作等形式,反复针对某一课题完成一定的作业、练习。是知识运用的一种主要方式,是中学物理教学中的重要组成部分。习题教学可以使学生巩固概念、规律,灵活运用知识,培养思维品质和迁移能力;使教师了解教学效果。无论是强化知识的传统教育模式,还是着重培养创新能力的现代教育模式,习题教学是中学物理教学的重要环节。
(一)习题课教学的作用
1.巩固知识、加深理解
在教学过程中,如果学生不完成必要的练习,他们对知识的理解往往不透彻,不全面。配合一定量的练习,让学生综合已有的知识,寻找知识之间的区别和联系,进一步加深对物理概念和物理规律的理解,更容易对所学知识巩固掌握和灵活运用。通过习题教学,可以使学生把零散的、片断的知识条理化、系统化,并可以适当地拓宽和加深,使学生对知识的理解更准确、更深刻、更全面。学生在理解新知识的过程中,还往往会出现一些错误,这些错误在完成习题的过程中,更容易被发现,教学时还可以纠正和弥补学生认识上的错误。例如,“摩擦力”的学习,学生往往容易忽视“相对”;又如,浮力的大小等于排开液体的重力,学生容易忽视“排开”。对某些难度较大的知识点,需要学生自己主动去运用物理规律层层深入,而习题课恰巧可以提供这样的条件。
例1:如图1中,a、b、C三条图线表示三种质量相等的固体同时同等条件下加热时的熔化图像,由图可知( )
A、a、b、c肯定都是晶体
B、盘、b、c的熔点相同
C、c比a熔化的快
D、 a比c的熔点高
这道题要求学生①能看懂图像;②知道晶体和非晶体的区别;③知道熔点的概念。此题可以促使学生综合已有的知识,寻找之间的区别和联系,进一步加深对物理概念和物理规律的理解,对所学知识巩固掌握和灵活运用。
2.培养能力、掌握方法
物理习题是学生运用理论知识锯决实际问题的起点。在解答物理问题的过程中,学生的思维活动处于十分集中和积极的状态。这时,他们凭借自己的力量去克服困难,寻找解决问题的途径,综合运用所学的知识和方法,对问题进行科学的想象、分析与综合、判断与推理,并运用数学知识和方法求得解答。所以,物理练习过程是学生创造性劳动的过程,是锻炼意志的过程。通过有计划的、必要的、严格要求的练习,学生的观察想象能力、阅读能力、分析判断能力、逻辑推理能力、论证表達能力、运用数学能力等,都可以得到发展,学生的智力品质和意志品质会逐步得到提高。通过教师的积极引导和学生的独立钻研与总结,就可以使学生逐步学会分析问题、解决物理问题的思路和方法,为其进一步探索新知识、解决新问题开辟更广阔的道路。 3.促进理论联系实际,理解科学技术之间的关系
《国家基础教育课程改革纲要(试行)》中就基础教育课程改革的具体目标要求:“改变课程‘难、繁、偏、旧’和过于注重书本知识的现状,加强课程内容与学生生活及现代社会和科技的联系,关注学生的学习兴趣和经验,精选终身学习必备的基础知识和技能。”
根据《纲要》的要求,物理课程《标准》在课程的基本理念中提出“从生活走向物理,从物理走向社会“使学生关心科学技术的新进展和新思想,了解自然界事物的相互联系,逐步树立科学的世界观”;提出要让学生“经历一些科学探究过程,学习科学方法,了解科学、技术、社会(STS)”;要求学生“乐于参与和科学技术应该的社会活动,在实践中有依靠自己的科学素养提高工作效率的意识”“关心科学发展的前沿,具有可持续发展的意识,树立正确的科学观,有振兴中华、将科学服务于人类的使命感和责任感”;“加强与日常生活、技术应用及其他学科的联系。”因此,在教学过程中,要引导学生将学过的物理概念、规律应用到个别具体情况中去,这样就很自然地建立了理论与实际的联系。另外,学生不应只是学习单纯的物理知识,还应该受到科学的、技术的和人文的教育。学生练习题的设计也应充分体现这一点。可以把科学技术中某一具体问题的物理模拟或简化形成物理习题,这种问题的出现有利于学生拓宽知识面,把掌握的知识应用到各种实际问题中。
例2:①为什么夏天扇扇子人会觉得凉快?
②对着干燥的温度计扇扇子,温度计示数会变化吗?
③如果用酒精棉花球包裹温度计呢?
④干湿泡温度计是用两支相同的温度计并列制成的。使用时,其中一支温度计下端的玻璃泡包着湿布,因为水在蒸发时要——,所以这支温度计的读数要比另一支温度计的读数——,两支温度计的示数差大就表明空气中水蒸气的含量。
这组题目围绕着蒸发吸热展开,从生活常识人手,将干燥温度计与酒精棉球包裹温度计进行对比,最后回到具体的生活应用干湿计的原理,一步一步地深入,充分体现了新课程下从生活到科技到社会的STS思想。
4、反馈、评价的重要手段
学生的学习情况,教师除了通过课上的观察、提问等方式来了解以外,最主要的是通过学生完成习题的情况来了解。基本概念题,可以使教师了解学生对有关基本概念的掌握程度;综合题,能了解学生掌握和灵活运用基本知识的能力;实验考查,能了解他们实验技能的掌握情况。老师从学生的自主学习中充分得到反馈,这样的习题课就实现了一种良性循环,老师通过习题课与学生交流,在这种交流中不断调整教学进度、教学深度与广度,这也体现了新课标下对人文的关怀。
此外,在目前实际形式下,以习题为主要方式的考试还是现阶段评价中学生学习情况,按不同的要求对中学生进行选拔的重要手段。
(二)习题教学的一般过程
1.课前准备
要从教材实际和学生实际来确定教学要求,然后选编合适的习题。例题和学生练习题应相互联系,组成有机的整体。要认真考虑教法,包括教学顺序、讲授方法和解题方法等。特别要注意考虑如何启发学生思维。
2.复习旧知识
通过复习提问,或由教师简单概述,复习与练习有关的知识和方法,包括涉及的概念、规律,思考方式等。复习要简明而有实效。
3.例题示范
习题课选择的题目要有典型性、目的性、针对性。学生进行习题练习是为了巩固最近所学的知识,或者是学习某种方法。教学过程中,教师可以先以一道题为例做讲解或者布置一道典型题目让学生尝试解答,教师作巡视指导,观察学生完成的情况,适当做一些启发。学生完成之后,鼓励学生讨论自己或他人的解法是否正確,寻找不同解法。通过例题的解决、讨论得到提高,再将所得到的收获运用在下一题的解答中。
举例时应考虑以下几点:
(1)举例要有明确的目的性。除了巩固、深化和运用学过的知识以外,还应当有计划地达到下列目的:教给学生正确的解题思路和基本程序;教给学生分析、处理问题的基本方法和解决某些问题的一些特殊方法;培养学生能力和提高学生智力品质;知识的综合运用。
(2)例题要具有典型性。即题目的内容应能充分反映物理概念、规律的本质和关键,练习的深广度和难易水平;要适合学生的认知水平;题目能反映分析和处理物理问题的一般方法;题目本身不宜过多、过繁,要避免过于繁杂的数字计算。
(3)举例要有针对性。即题目的深浅程度,要针对学生的知识和能力水平;所选题目能针对学生在解答时容易产生的错误和问题。
(4)讲解例题不能光讲这道题怎么做,应当让学生明白为什么采取这种思路,选择这种方法,为什么这么解,有什么解题技巧等问题。具体来讲引导学生完成以下过程:
①审题:审题过程是一个将生疏问题熟悉化,复杂问题简单化,抽象问题具体化的过程。要求学生首先粗读题目,对题目整体有一大致的了解。现在的学生受“快餐文化”影响较大,很少有认真阅读的习惯,往往题目还没读完就开始做题,达不到习题教学的效果。教师应当要求学生在粗读的基础上精读,标出题目中的关键词、有用信息、隐含条件及已知条件和求解内容,最后弄清题目涉及的知识点。
例3一个物体在平衡力的作用下,在光滑水平面上做匀速直线运动,当这对平衡力突然消失,则物体将( )。
A、立刻停止运动
B、运动速度越来越快
C、速度减慢,最后停止
D、仍做匀速直线运动
题中“光滑水平面”为关键词。光滑水平面意味着物体不受摩擦力的作用。题目中的物体待平衡力消失后,将不再受力的作用,因此仍要保持匀速直线运动(牛顿第一定律)。
对于物理题中常见的关键用语,如“最大…‘最小…‘至少”“刚好”“理想滑轮”“轻质杠杆”“光滑水平面”等应该特别注意。扣住了这些关键用语,挖掘隐含条件,能使解题事半功倍。
②分析题目:在审题的基础之上,运用赢观图示表达出来,顺理或逆推,形成正确思路。在这一过程中画草图,包括力的示意图、电路图、光路图等,可以形象地帮助学生分析研究对象的物理状态及其条件,分析研究对象所进行的物理过程。 ③解题:将思路文字化、条理化的过程。选择适当的公式,列出方程,统一单位,代入数据计算,求得解答。做到解题过程有條不紊,每一步都“有理可依,有章可循”。
如果是作图题,则要求学生根据题设条件,选定一定的标准,作出图线。例如,“力的图示”根据线段的长度,知道力的大小,根据前头的方向,知道力的方向。“杠杠原理”要求画出动力、动力臂、阻力、阻力臂。
④对结果进行检验和讨论。考虑答案是否合乎情理,做到准确无误。
4.学生练习
学生进行独立的练习时,教师应注意:
(1)题目的选择应当配套,由易到难,以训练基本功和基本思路和方法为主,基本练习与综合练习相结合。
(2)按照不同的目的,对学生解题过程分别提出不同的要求。例如,做“力的图示”时,必须有标度、箭头,线段长度必须准确,而“力的示意图”只要求带箭头的线段,对线段长度不作要求。
(3)贯彻因材施教,对于程度不同的学生在要求上和指导上要注意区别对待,特别要注意指导在解题上困难较大的学生。
(4)在学生练习过程中,要注意发现不同的解法和典型性的错误和问题,这样可以了解学生的学习情况,思维活跃程度,为总结分析及今后的教学提供依据。
5、反馈总结
对学生的练习情况要及时进行评讲,包括分析学生解题中出现的各式各样的问题及其原因,得出正确答案;比较各种不同的鹪法,尽量从学生解答中找出的最佳方法,并予以肯定和推广。
(三)应该注意的问题
1.加强解题规范的训练
初中学生接触物理的时间不长,在习题教学中,特别是习题课的教学中,教师不仅是让学生会解几道题,更应该使学生掌握怎样解决问题的思考方法,加强解题规范的训练。解题规范化包括解题格式的规范、解答过程的条理清楚、物理量符号和单位符号的统一、解题过程基本环节的应用以及解题思路基本模式的应用。
要求学生解题时分析已知条件,明确所求对象,选择解题方法,对所求做出解答。初中生逻辑性不强,为了尽快掌握解题技巧,教师可以要求学生明确写出“已知”“求”“解…‘答”,并严格按照步骤进行。
要求物理量符号和单位符号的统一,规定必须用课本上的符号为标准写出已知量和待求量,不得随意乱代。在同一题中如果出现多个异值异态的同种物理量时,应该给该物理量的符号添上角标以示区别。
2.根据学生情况确定习题难度
为了提高课堂教学水平,适当增加课堂教学的容量和提高教学内容的难度是应该的,但是要掌握好一个度。如果脱离了学生的实际,盲目追求高难度和高密度,势必形成“满堂灌”,或者只把注意力集中在成绩中、上等的学生身上,就会造成两极分化。课堂教学节奏太快,学生思维过于紧张,容易疲劳,教学效果适得其反。因此,无论是课堂教学还是习题设计都应该注重思维能力的递进、交叉。由于学生的思维能力的差异,习题设计不但从总体上要分层次递进,而且对于每一道习题也应该有几个不同的层次,要有横向层次和纵向层次,相互扩散,构成立体结构,全面地体现能力的培养。例如,处理这样一道例题:“用一动滑轮把重为50N的物体提高到6m高的楼台上,所用的力是30N,那么动滑轮的机械效率是多少?”学生初学机械效率的知识时,可以采用化难为易的方法分为3步解题:①求总功;②求有用功;③求机械效率。并引导学生重温在动滑轮使用过程中,物体上升高度和手拉绳子上升移动距离的关系,由于分层降低梯度,学生在教师搭桥和引路下,顺利实现认识的飞跃。
3.精选习题
无论从提高课堂效率,还是从教育思想、人才培养、能力培养等方面看。大量的习题讲练对学习者的不利影响,我们不能以物理习题的讲练来代替正常的物理教学。如果过量、过难的讲练物理习题,还会对物理教学带来负面的影响。如果过量的进行物理习题的讲练,势必剥夺了学生参与认知物理科学的时间与机会,特别是过量的讲练那些模式化的物理习题的过程,将会导致学生对物理的学习只是在进行着没有太大实际意义的演绎或推导。久而久之,物理学在学生头脑中积淀下来的就只是一些抽象的名词和符号。这不仅会导致学生不能学到真正的物理,就从应试的角度看,由于学生对物理的感觉只是抽象的概念、公式、符号和模型,而缺少理解、应用物理学知识所必需的实际背景、研究方法和思维方法的支撑,也很难应付千变万化的物理习题。教学中繁、难、怪题,通常会使学生饱尝失败的苦涩。因此,过量的讲练这类习题,将对学生的学习心理产生不良的影响。特别是在没有让学生充分参与认知过程的基础上,盲目的“抓紧时间”进行习题的讲练,与其说是让学生在“实战”中吸取经验教训,加深对知识的理解,不如说是在不断的碰壁中摧毁学生的自信心和求知欲。自信心和求知欲一旦丧失,哪里还有什么学习兴趣。
同时,我们的教学内容也不应只是枯燥呆板地罗列概念、规律或公式,更不应是一些没有实际背景的模式化的物理习题的演练。“从生活走向物理,从物理走向社会”的教育理念,就是倡导物理教学应从学生身边熟悉的自然现象和生活现象开始,从常识走向科学、探索和认识物理规律,并引导学生将物理知识和研究方法与生活、生产实际联系起来,体会物理科学知识与方法在人类社会实践中的应用,从中使学生能关心生活、关注社会。只有在广泛的联系实际的基础上,才能激发并保持学生学习物理的兴趣,才能使学生体会到物理科学知识的应用价值。例如,在运用速度公式解题时,这样编一道题目:8:00上第一节课,A同学家到学校的距离是1、5km,如果步行的平均速度是3km/h,问A同学7:35从家动身会迟到吗?学生解答后发现迟到了。接着可以提出那必须在什么时刻动身才不会迟到?这样编排的习题仅容易激发学生学习兴趣,而且指导学生把理论运用于实际,使学生感觉到物理就在身边。
因此,采用题海战术,对布置的作业不加选择,会使学生成了解题机器,既耗费了学生宝贵的学习时间,又挫伤了学生学习的积极性。所以,习题一定要精选、精练、达到事半功倍的效果。
4.注意概括知识的应用条件 要注意引导学生理解物理概念、规律的应用条件。例如,当学生遇到这样的问题:“一个质量为500克的足球,向前运动了30米,问这一过程中力所作的功”时,往往会得到W=0、5×10×30=150J,这样机械地套用公式,而没有认真地分析知识的应用条件,错误当然难免。所以习题课的教学必须对知识的应用条件进行系统的概括,学生才不会孤立地记忆了所讲过的解法。只有当学生通过练习,能主动地将所做过的同类问题进行概括后,才能形成灵活正确地应用这一知识的能力。
5.落实物理课程三维目标
在习题课教学中,还应当注意对物理课程三维目标的培养。物理课程的三维目标要求物理教学在落实知识与技能的同时,使学生了解物理学的研究方法;在解决学习中遇到的物理问题过程中,形成一定的自主学习的能力、信息收集和处理能力、交流与合作的能力。通过学习物理领略自然界的奇妙与和谐,体验探究自然规律的艰辛与喜悦,培养坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。
要切实落实三维目标,就必须改变灌输式的教學方式,让学生通过体验知识的形成过程、理解基础物理知识的内涵和外延、体会物理学的研究方法;在相互启发和补充过程中丰富学生的认知结构,引导学生真正成为学习的主人,培养学生的创新意识和实践能力以及尊重他人、实事求是的科学态度。
6.加强课后辅导
一个班学生的知识水平,思维方式,智力水平不尽相同,习题课后还要辅导,对不同学生进行分类指导。基础知识扎实,思维开阔的学生,解题方法上鼓励创新,鼓励用最简单的方法,以最快的速度解出题目;中等的学生,要求掌握基本方法,有精力再思考简单方法,反复练习,尽量登上最高台阶;基础较差的学生要积极鼓励,一步一个脚印,掌握一些基本方法,并逐渐熟练。让每一层次的学生均有成功的喜悦,思维上都有不同程度的发展和提高。
7.一题多解
进行一题多解的训练能够强化学生的发散思维能力,拓展学生的思维空间,促使他们多角度、全方位地审视问题;可以激发学生的思维兴致,培养学生的创新意识,活跃课堂气氛;可以完善知识体系的融会贯通,提高程序性知识水平;可以提高分析综合能力和数学应用能力;还可以帮助学生加强科学方法的掌握。总之,一题多解对解题素养的训练能起到事半功倍的效果,是一种高效率的解决问题途径。特别是一些看似平常的基础题目、基本题目进行一题多解,能够极大地调动起学生学习物理课的积极性。
例如,“一空心铜球重4.9牛,体积为500厘米3,把他放入水中后,他是上浮、悬浮还是下沉?”这道题,可以计算铜球的密度,如果大于水的密度就下沉,反之上升;也可以假设他沉人水中,计算浮力,如果浮力大于它的重力就上升,反之下沉。
但是,一题多解也要注意把握分寸,不能为了一题多解而把简单问题复杂化。
8.一题多变
在习题课中的“一题多变”是指从多角度、多方位对例题进行变化,引出一系列与本题相关的题目,形成多变导向,使知识进一步精化的教学方法。例如,在学生解答了“一列火车长200 m,以15 m/s的速度通过一座长1、6km的大桥,问需要用多少时间?”解完这道题后,教师把题目改为:“如果这列火车以相同的速度,通过另一座桥用150 s,那么桥有多长?”还可以把这道题改成:已知火车长、桥长和过桥时间,求火车过桥速度;已知桥长、火车速度和过桥时间,求火车长等题目。通过这种“一题多变”的习题探讨,开拓学生思路。
9.解题模式的使用
面对大量的习题,教师通常会引导学生对它们进行分析、比较,找出最一般的解题规律和方法,科学地归纳出此类问题的解题模式,使学生以后碰到同类问题时,能通过模式认知,快速复现出解题方法和程序,从而压缩思维过程。面对复杂问题时,则可以迅速把它化解为基本解题模式的组合。尤其是对形异质同习题“归一”总结,有些跨知识系统的、表面看起来毫不相干的问题,其解题规律非常相似,适时地引导学生去挖掘出这些内在联系,有助于学生理解物理基本规律,增强举一反三、活化知识的能力。
但是在归纳模式的过程中,一定要提醒学生分清解题模式的适用条件,认真审题。有的题目看上去差不多,实际上通常都可能“差之毫厘、谬以千里”。
总之,习题课的教学应当最大程度地调动发挥学生的内在因素和他们的积极性,全面提高思维素质。
四、总 结
教育是一门艺术,艺术在于创新。教学策略不是凝固不变的,而是要应学科不同而不同,应情境变化而变化,因教学的对象——学生的差异而千变万化。所以叶圣陶先生说:“教学有法,教无定法”。教育是艺术,艺术是需要感情的投入的,所以教学不仅要用一定的策略,还要有教师情感的渲染,需要教师的教学机智。只有充分的发挥教师的机智,不断的创新初中物理教学策略,才能顺应时代的要求,不断推动初中物理教学的前进。
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关键词 初中 物理教学 策略
在新一轮的课程改革中,初中阶段的物理教育目的是培养全体学生的科学素养。初中阶段的物理课程不仅是让学生学习初步的物理知识与技能,还应该经历基本的科学探究过程,同时受到科学态度和科学精神的熏陶。在实际教学工作中,教师应当改变以知识为中心的学科本位思想,以提高全体学生的科学素质、促进学生在“知识与技能”“过程与方法”“情 感、态度与价值观”等方面得到全面发展作为教学目标,并以此为指导,制订适应形势的教学策略。下面笔者就初中物理教学中的三种主要课型的教学策略进行一下探讨分析。
一、物理概念和规律的教学策略
(一)概念和规律教学的重要性
物理概念反映了物理事实中本质的属性,物理规律反映了物理现象、物理过程发生、发展过程中的必然趋势以及各因索之间的本质联系。在初中物理概念教学中,物理概念和规律教学不仅是知识的传授,更要注重学生三维目标的实现。在课程实施过程中,如何帮助学生形成物理概念,掌握物理规律,理解物理事实,提高分析问题和解决问题的能力显得尤其重要。
1.加深对知识的理解
知识的理解历来是一个重要培养目标。物理概念和规律教学应当引导学生建构一个理解物理知识的学科结构,从而运用知识解决具体问题。
物理概念反映物理事实的本质,是进入理性认识的第一步。在物理教学中,如果没有建立正确的物理概念,使认识上升到理论阶段,物理事实了解得再多,也是没有作用的。只有抓住了物理事实的本质才能分析有关物理事实的内在联系,才能掌握物理学的基本定律和原理(物理规律)。所以,物理概念又是掌握物理规律的基础。例如,“能量的转换和守恒”定律是热力学中的一条重要的规律。这条物理规律与千千万万条物理事实联系在一起,但是能不能说这条规律是由大量的物理事实直接得出来的呢?显然不能。人们从大量的物理事实出发,经过复杂的思维活动,建立了“能量”“动能”“势能”“内能”“热量”等物理概念,在此基础上,才进一步确立了“能量的转换和守恒”这条物理规律。
概念之间,概念与规律之间是有相互联系的。通过对物理规律和物理概念的教学,引导学生在头脑中理顺这些联系,建构物理知识网络图。例如,当学生学习“凸透镜成像规律”时,就应该联想虚像、实像、焦距、像距、物距等概念,通过学习,学生对以上概念的理解就不仅仅限于字面的理解,而有了更清晰的认识。在这些联系中,有些是本质的、必然的联系,也有非本质的、偶然的联系。而本质联系往往是单一的、内在的、不能直接感知,容易被现象掩盖变得模糊不清。因此学生面对各种讯号刺激物时,要能够分辨比较,去伪存真,在弱刺激中掌握内在的本质特征,真正掌握概念蕴涵的基本质性。例如,依照日常经验,“高速运行汽车比低速运行汽车难刹车”,学生很容易得到“速度大则惯性大”的结论。这种非本质联系的刺激掩盖了“惯性是物体的固有属性,与速度无关”的本质特征的弱刺激。正是物理现象的复杂性和物理概念的特殊性、深刻性、抽象性,让学生对物理概念的认识不能深刻。所以学生在教师指导下采用多种方法进行分类、比较、综合、归纳、演绎、推理,把本质特性从非本质中抽象出来,从而实现从感性到理性的升华。
2.有助于学生情感、态度与价值观的培养
在物理概念和规律的教学过程中,无时无刻不渗透着对学生情感、态度与价值观的培养。我们在进行物理规律教学时,可以通过创造良好的物理学习氛围、对相关物理学史内容的选择性介绍、开展科技创作活动、采用科学探究的教学方式等,对学生进行情感、态度与价值观的培养。例如,在进行牛顿第一定律的教学过程中,讲述它的发现史可以激发学生的学习兴趣,培养学生不畏权威、理性求真的科学态度与科学精神。又如,在进行“磁生电”的教学中,使学生认识到自然现象之间是相互联系的,懂得任何创造发明的基础是科学探索的成果,鼓励学生初步具有创造发明的意识。
总之,物理概念和规律是物理学体系的基础。在物理教学中,使学生形成物理概念,掌握物理规律是教师的基本任务。
(二)概念和规律教学的要求
在中学物理教学中。学生的智力和能力也主要是在观察、实验、探索和分析物理现象,理解、掌握和运用物理概念和物理规律的过程中,不断发展起来的。因此,抓好物理概念和规律的教学显得尤为重要。
物理概念和规律的教学决不是简单生硬地要求学生背下它们的文字表达式或者仅仅记住数学表达式,而应当使学生真正理解形成物理概念、掌握物理规律。以下分别谈谈物理概念和规律的教学要求。
1.掌握研究方法
教学中应当使学生知道物理概念是如何建立的,通过概念学习,逐步体会到研究物理问题的方法。物理概念的建立一般有以下三种方法:
观察方法:例如连通器的原理。教学时,把连通器拿给学生看,可以看到,尽管连通器的形状粗细不同,但是盛入水后,各个容器的水面总是一样高,这会使学生对连通器的印象很深。
数学方法:通过比值定义概念。例如,密度的概念通过物质的质量与体积的比值来定义的;速度通过路程和时间的比值定义。
理想化:例如惯性这个概念是通过理想化实验和推理而产生的。
初中学生在物理概念学习中,需要教师不断加以引导,才能抓住物理现象的本质属性并加以概括。如,在惯性教学中,学生往往能根据紧急刹车等现象举出某一具体物体在某一状态下具有惯性的实例,这时,教师就应在此基础上引导学生概括出任何物体在任何情况下都具有惯性,由此进一步得出惯性是物体的一种属性的结论。 形成概念的过程是一个复杂的认识过程,是感性认识与理性认识、特殊认识与一般认识相互作用,是反复结合的辩证发展过程,是认识的不断完善、深化的过程。教师要围绕教材重点。不断分散难点,采用多种方法,多渠道形成概念,掌握概念。
一方面,物理规律反映了物理现象中的相互联系,因果关系和有关物理量间的数量关系。物理规律的教学,即是将那些原先分散学习的有关物理概念综合起来,把研究它们的关系作为主题。在物理概念教学过程中,教师应当注意激发学生求知欲和探索新事物的兴趣,引导学生研究新课题,提出新问题。另一方面,物理规律本身是以一定的物理事实为依据的,因此学生学习物理规律,也必须在认识、分析和研究有关物理事实的基础上来进行。对于初中学生来说,他们的抽象思维能力不强,了解和掌握物理规律更需要有感性材料作为支持。
物理规律的发现和总结过程,大致分为两种情况。一是实验归纳法,即直接从实验结果中分析、归纳、概括而总结得到的。例如,在欧姆定律、焦耳定律教学中,运用控制变量法研究物理规律。二是理论分析法(分为理归纳法或理论演绎法),即用已有的概念和规律,通过逻辑推理或数学推导,得出新的规律。例如,在牛顿第一定律教学中,突出理想化实验和推理方法。
在实际教学活动中,教师应根据教学要求,学生原有基础,学校软硬件条件等来选择探索方法,让学生体会物理规律的探索过程。
2.注意相互关系
物理概念和物理规律存在着不可分割的联系。一方面,形成物理概念是掌握物理规律的基础,没有概念就没有规律。例如,以亚里士多德为代表的古希腊学者认为重的物体比轻的物体下落快就是因为不知道重力加速度这一概念;同样不知道焦距、物距、像距等概念就不会知道凸透镜成像规律;没有电阻、电流等概念就不会有焦耳定律,不知道入射光线、法线等概念就不能理解光的折射定律和光的反射定律;另一方面,掌握物理规律可以使我们进一步更深入地理解物理概念。有些概念本身就是建立在物理规律的基础之上的。
整个初中物理是以为数不多的基本概念和基本规律为主干构成的一个完整的体系,是由基本概念、基本规律和基本方法及其相互联系构成了学科的基本结构。例如,电流、电压、电阻、电功率、磁场和串、并联电路中电流、电压的规律、欧姆定律、焦耳定律、电生磁的规律、磁生电的规律共同构成了初中电磁学的体系;速度、時间、力、惯性和牛顿第一定律等概念和规律共同构成了初中物理力和运动知识体系;内能、热量、比热容、分子运动论和能量守恒定律使初中物理“热和能”组成一个有机的整体;光的直线传播、光的速度、颜色、光的反射规律、光的折射等内容构成了初中光学知识体系。
在这些知识体系中,概念是基石,规律是中心,方法是纽带。要使学生掌握学科的基本结构,就必须使学生真正理解物理概念,掌握物理规律。学生通过学习应达到两个要求:一是了解概念和规律,能够用自己的语言陈述基本内容,并能列举相应的实例;二是能够运用概念和规律解释现象、解决物理问题。
物理概念与概念之间,物理规律与规律之间,物理规律和物理概念之间常常是紧密联系在一起的,有些还特别容易混淆。例如,质量和重量在生活中常常是被混淆的,常常会说某同学体重多少斤;初学时学生常常对机械效率和功率分不清;热量和内能也是学生容易混淆的概念,像进行这些概念的教学时应该使学生理解它们不同的物理意义,注意区别。又如,牛顿第一定律与惯性的关系,二者有本质的区别,不能混为一谈。中学生经常有不准确,甚至是错误的表述,常把受力使物体运动叫做“打破物体的惯性”,把物体不受外力作用保持原来的运动状态说成是“保持物体的惯性”,还有的“克服惯性,使物体运动起来”。这些说法都不对,惯性是物体的固有属性,物体无论是静止还是运动,无论运动状态是否改变,物体任何时候都具有惯性。哪里能够“打破”“克服”呢?
(三)初中物理主要教学环节
初中物理教学一般抓好以下几个环节:
1.课前的准备
在课程引入的准备阶段,教师有两件事应当完成:一是对教学内容进行认真分析:教师应当弄清确定物理概念或物理规律的依据,明确引入概念或规律的必要性,明确在研究中采用了什么手段和方法,全面、准确地弄清概念或规律的物理意义,适用条件,定义式,单位,弄清关系密切的概念、规律之间的区别,弄清某个概念、规律与教材上前后有关概念、规律之间的内在联系。明确教学内容在教学中的地位,领会教学内容的广度与深度,把握好教学的分寸;二是充分了解学生的心理情况:初中学生已具备了比较完全的物理感知能力,他们能通过自己的感觉器官对周围世界的物理现象、物理过程形成一个模糊的整体认识,也能对与物理现象相关联的各种条件作肤浅的分析。在此认识过程中,当需要他们表现出较强的心理概括、抽象的时候,他们心理上的主观能动性往往不够,这是一个消极的心理因素。教师在进行教学的过程中必须充分利用学生心理因素的积极方面,克服消极方面,以期达到最好的效果。
在教学过程中教师还应当了解学生的前概念,并正确对待学生的前概念,引导学生形成、调整或转变认知。初中生在接受正式的物理教育之前,已经有了十多年的生活经验,接触了许许多多形形色色的物理现象,因而在他们的头脑中或多或少会形成一些前概念。对看得见、摸得到、日常生活经常接触的事物形成较多的前概念,而对那些微观的、比较抽象的物理知识,则较少有前概念。学生在头脑中建构前概念的时候,完全是自发的,站在自己的立场上,以强烈的感情色彩去描绘世界的物理图像,凭自己的感性经验在头脑进行建构。因此,前概念是学生长期经验的积累结果,在学生头脑中根深蒂固。一般来讲,学生的前概念会有三种情况:第一种情况是学生已有前概念是正确的,这样无疑将会促进学生构建新知识。例如,速度、焦点;第二种情况是学生没有相关前概念,这时教师应当设计场景帮助学生构建知识。例如,磁场、大气压强;第三种情况是学生的前概念不全面或者是根本就是错误的,会对新知识的构建产生负面影响。例如浮力,学生会有如“物体体积越大,浮力越大…‘物体浮在水面比沉入水底浮力更大”等错误前概念;又如“平面镜成像规律”,多数学生知道平面镜成像是正立的,但是也会有“离镜越近,像越大”的错误前概念。其实不管对学生知识的建构是正面影响还是负面影响,前概念对教师和学生来说都是一种资源。例如,进行“惯性、牛顿第一定律”教学的时候,教师可以反其道而行之,“顺应”多数学生的错误认识,提出“有力才有运动”,还可以举例说明桌子不推就不动、没有火车头的拉动,火车不会动等。引导学生自己对错误观点进行反驳,在辩论中逐渐形成正确认识。可以看出错误的前概念反而是更好的资源,这种资源正是学生理解新知识的生长点,引导学生从原有的前概念中生长出科学概念。不仅使学生学到了知识,还培养了学生学习的主动性、积极性,有助于学生养成良好的学习习惯和能力。 2.创设情境,引入课程
学生获取知识的过程可以是自觉的、主动的,也可能是被动的。只有自觉主动地探索,才能对知识有深刻的理解。中学生认识事物有一定理性认识能力,但还不是很强,主要还是靠感性认识,需要教师创设学习物理概念的情境,引导学生主动思维活动,探索事物的本质属性。否则,学生不主动地进行思考,往往只能背概念,而没有真正完成认识上的飞跃,这样的教学没有意义。创设情境的方法很多,常用的有以下几种:
(1)利用日常生活实际现象
学生在日常生活中,观察和接触过许许多多物理现象和应用物理知识的事例。教师通过利用学生已有的生活经验,创设良好的物理环境。例如,在进行“汽化和液化”“物体的惯性”等概念、规律教学时,都可以利用许多典型、生动且为学生所熟知的事例来创设物理环境。运用生活事例来创设的物理环境,会使学生有身临其境的感觉。需要注意的是,事例要恰当、典型,语言要简练生动,所举的事例必须是学生确已熟知的事例,否则反而会使学生感到不可捉摸。例如,“压强”概念的教学活动。教师可以引导学生回忆,在雪地上行走,脚容易陷入雪中;有了宽宽的滑雪板,运动员的脚不仅不会陷进雪里,还可以在雪地上滑行。在南方地区,学生几乎没见过雪地,这种情况下“雪地”创设情境就不合适。教师可以引导学生回忆刀刃和刀背的区别,还可以识别图钉的形状。
由于学生生活经验不同,观察事物的能力不同,对日常现象的观察可能不夠仔细,不够全面,因此教师在通过日常生活现象创设学习环境时,应当有目的地引导学生对日常现象的回忆,或是通过实验完善学生的认识。例如,“沸腾”的教学活动。对于水沸腾,也就是我们日常生活中的水烧开的过程,学生往往只注意冒气泡这一现象,而忽略了其他现象。这样不利于形成完整的沸腾的概念。这时,教师应引导学生有目的地观察水沸腾的全过程,观察诸如,加热前和加热过程中,气泡怎么变化?水的温度是否继续上升?等等,把学生的好奇心引导到正确的轨道上来。
总体来讲,只要所举生活实例符合学生日常生活经验,为学生所熟知,利用日常生活创设情境是有利于创设课堂教学的。
(2)利用实验
实验能把学生在生产、生活中看到的和听到的现象,通过实验手段再现出来,实验具有生动、直观、新奇的特点,容易激发学生的直觉兴趣,使学生思维活跃。例如,“光的折射”:观察筷子在水中看起来弯折了;一个是硬币通过水面折射而形成两个像。
通过实验,使学生置身于物理情境之中,获得感性认识,产生良好的情绪和学习动机。例如,“大气压”的教学,可以给学生一根扎了眼的塑料吸管,学生发现不能用来吸水了,这样的现实和学生已有认知产生强烈冲突,就会有强烈的探索欲望。有条件的学校还可以演示模拟马德堡半球实验。又如,对于“电阻”的概念,学生对“导体的电阻是导体对电流的阻碍作用”难以理解,甚至还会错误地认为:既然是对电流的阻碍作用,那么一定是有害的,以致给今后的学习带来障碍。在此,很有必要从实验引入电阻的概念,让学生首先从实验中看到:对于同一段导体来说,两端所加的电压越大,导体上所通过的电流强度会成正比地增大,但电压和电流的比值是一个常量,对于两段不同的导体来说,电压与电流的比值又不相同。实验结果告诉我们:比值U/I是一个能够表征导体特性的物理量,比值越大,表明在导体上产生同样大小的电流强度,其两端所加的电压也越大,即反映了该导体对电流的阻碍作用越大。由此而引人物理概念就能使学生较好地抓住电阻概念的本质。在实验的过程中,学生的多种感官并用,可以强化有效刺激,促进学生对新概念的理解。例如,短路是电路中的一个重要概念。如果只是传授什么是短路,短路有哪些危害和为什么要安保险丝,学生对短路的概念并不会有很深刻的理解。如果教师先做一个“模拟短路”的实验来引入短路的概念。学生看到:随着短路电路的接通,保险丝熔断并发出了响声和烟雾。由此再引入短路的概念,就能取得很好的效果。
总之,从实验和实际现象引入教学,是搞好教学的一条成功的途径。不过,值得注意的是,教学中所涉及的实验,或是实际现象,’必须经过精选。筛选那些能够突出概念本质特征的实验或实际现象。对于选定的实验或实际现象,要突出物理本质,以有利于课程引入为原则,绝不能认为实验做得越多,实际现象摆得越多,就越能更好地引入。
(3)复习旧知识,思维逻辑发展的必然
对旧知识进行合乎逻辑的延伸和推论,进而引入新课教学。例如,“电功率”可以通过“做功的快慢叫功率”,那么“电流做功的快慢是否可以叫电功率”。
由实验或实际现象引入教学存在困难,概念的独立性比较强,由复习旧知识引入也不合适。这样,由理论发展的需要引入概念就成了一种可取的方法。例如,“磁场”可以说一个磁体对另一个磁体有了作用,虽然磁体没有接触,但磁体周围的一种物质却接触了,这种物质就是我们今天所要讲的磁场。
以上列举了创设情境,教学引人常用的三种方法。当然并不仅仅局限于这三种方法,在实际教学中,往往并不只是孤立地运用一种方法,很多情况下,都是几种方法结合在一起来引入某个概念的或是某个规律。创设情境,教学引入究竟选用哪种方法?或用哪几种方法结合在一起?这些都是需要教师在实际教学中认真摸索的问题。
3.引导学生正确形成概念、掌握规律
(1)正确对待定义
每个物理概念形成后都需要用语句把它确切地表达出来,这就是给概念下定义。概念的定义揭示了概念所反映的事物的本质属性。
学生在学习物理概念、规律上有很多片面认识。有的认为能一字不漏地把教材对概念、规律的描述背诵下来,就算万事大吉了;有的认为只要理解了概念、规律的物理意义,用什么词句来表达定义是一个次要问题,等等。其实,这两种观念都不全面。教材中表述是经过前人仔细地研究和斟酌,十分明确。有一些概念定义的用词是很严谨的,例如“摩擦力”,定义中的“相对”二字。又如磁体周围存在磁场,不能说成磁体周围的空间是磁场,因为周围空间还可能存在其他物质等,这些表述必须准确。但是仅仅背诵定义并不等于就掌握了知识。为了使学生真正理解掌握知识,仍然需要让他们经过从感性认识上升到理性认识的过程,而不能把教材上的文字简单地扔给学生。有的教师在教学中,根本不讲概念是怎么形成的,规律是怎么被发现的,只要求学生背诵教材上的内容,而且要求背得一字不差。这是一种不可取的教学方法。从定义出发讲解概念、规律,把概念、规律直接搬给学生,只能让学生得到一些空洞词句,并不能很好地理解概念、规律的具体含义。例如,“重心”这个概念的学习,如果只是背得了“重力作用在物体的一个点上,这个点叫做物体的重心”,对学生掌握这个概念完全没有帮助,甚至有的学生会错误地认为,物体的重力集中在重心上,其他部分没受重力,这样的认识对学生构建物理知识反而是有害的。又如,如果不借助生活经验或者实验使学生认识“短路”这个概念,而是直接给出“如果电流不经过用电器,而是电源两极直接相连,我们就说电源短路了”,那么,学生就不知道短路有什么危害,知道这个概念有什么用。这样得到的概念就不是从感性认识上升而来的理性认识,而是脱离实际的空洞教条。同时,还会使学生误认为概念是人臆造出来的。所以,一定要在学生有了较多的感性认识,并且已经触及了概念的核心,或认识到了提出概念的必要性,再提出概念的定义。这样学生才能正确地从定义来认识概念的本质,把表达概念的词句和概念的本质联系起来,正确地掌控概念。由此可见,从词句上强调概念的定义固然重要,而为了帮助学生形成概念,教师所列举的感性材料更为重要。另外,还必须注意:列举的感性材料中非本质联系的刺激因素不能过于强烈以致在大脑皮层中掩蔽了本质联系刺激所引起的兴奋造成接受概念定义的障碍。例如,在运动的教学中,适当地引入场景是可以的。但如果从一场激烈的F1赛车比赛,或是某部精彩的影片引入,学生可能久久回味于场景之中,不能进入正题。 (2)全面掌握相关知识
前文提到过任何一个物理规律都是由一些概念组成的,反映了相关物理概念之间的关系。因此,教学中有必要要提醒学生注意物理规律与物理概念,物理概念与物理概念之间的关系。
还要重视区分相似的概念、规律,弄清它们之间的本质不同。例如,“功率”和“机械效率”都和做功有关,学生很容易混淆。又如,“惯性”与“牛顿第一定律”也是学生容易混淆的。这时教师应当用比较的方法,分清概念的本质特征,引导学生弄清楚这些容易混淆的知识。在教学中,不但要求学生能够了解定义、熟记定义,更为重要的是应以定义为基础,全面地理解概念,并且认清概念与其他知识之问的区别和联系。
4.联系实际运用知识
学生在形成概念、掌握规律的初期,理解是不完全、不深刻的。一方面需要用典型的问题,通过教师的示范和师生共同讨论,深化对物理概念、规律的理解,逐渐领会、分析各种处理和解决问题的思路和方法。另一方面,组织学生进行运用概念、规律的练习。要引导和训练学生联系日常生活中的实际问题来学习物理概念和规律;通过联系实际,运用概念分析和解决实际问题,来巩固和深化所学的知识。能够用学过的概念、规律科学地说明和解释有关的现象;通过训练,使学生逐步学会逻辑地说理和表达;逐步训练学生运用分析、解决问题的思路和方法,使学生学会正确地运用数学解决物理问题;帮助和引导学生在练的基础上,逐步总结出在解决问题中一些带有规律性的思路和方法,逐步提高各种思维品质的水平。教学活动必须经历一个实践过程。这一实践过程与人类认识客观世界的实践过程是有所区别的。学生对所学知识的应用一般来讲上有两种情况。一是在教学过程中,通过多种形式的作业,如解释现象、分析实际问题、做习题、做实验等以及在学习新知识的过程中对已有知识的应用。这种活动的特点是运用知识的范围较小,内容也较为单一,在性质上还不同于一般的社会实践,它的效用只反映学习过程本身,对社会实践中的知识运用,还只是一种准备。二是在生产实践和科学实验中运用学过的知识。例如,运用重心的概念分析不倒翁,运用光学知识分析彩虹的原理,运用电学知识分析电表与家用电器是否匹配等均属于这一类。这一类实践活动需要综合运用所学过的概念和其他基础知识,在更大范围内检验学生对知识的掌握程度和分析问题解决问题的能力。它对学生来说虽然仍用于学习活动,但已接近于人们在社会实践过程中的知识运用。教学中,这两种运用知识的培养和训练,对学生来说都是十分必要的。
在联系实际,运用概念、规律的过程中,应当注意以下问题:
第一,提出的实际问题要适合学生水平。学生对某一概念、规律的认知,也需要一个逐步深化、提高的过程。学生初步形成某个物理概念或者初步掌握某个规律时,认识仍然是肤浅、片面的,如果立即向学生提出比较复杂的实际问题,学生必然会被复杂问题的表面现象所迷惑,不能把所学的知识与实际问题的本质联系起来,既不能运用知识认识实际问题的本质,又不能加深对知识概念的理解。使教学陷入混乱状态,甚至使学生产生畏难情绪。在学生刚学过某概念或规律之后,提出的实际问题可定性的多些,而定量的少些。多一些概念巩固、解释现象的问题,少一些复杂的综合题。那种需要学生花费很多的精力去理解题意,分析物理过程,找出有关物理概念之间的联系,进行比较复杂的数学运算的综合问题对于刚接受某个新知识念的学生来说,困难比较大。随着学生知识的增长,利用合适的时机,方可进一步提出比较复杂的综合问题,用以加深学生对知识的理解,培养学生综合运用知识的能力。那种企图通过一两节课的教学,就要学生对某些概念、规律完全掌握的做法,往往既加重了学生的负担,又不能取得良好的教学效果。
第二,提出的实际问题要能加深学生对知识的理解,在运用概念、规律解决实际问题的过程中,对概念、规律的理解将会更深刻,内容也将更丰富,更易于巩固概念、规律。但是,提出的实际问题要恰当,要能起着深化知识的作用。
第三,注意沟通知识间的联系。中学物理课本中所涉及的物理知识,按其研究的物体运动形态的特征,分成了很多部分。各部分不同的知识之间,每部分知识的内部,都存在着一定的联系,而这些知识之间联系的纽带主要是物理概念。例如,学习密度的概念时,会联系到质量和体积;学习电功的概念会联系到电流、电压、电阻、时间和热量,等等。联系实际,运用概念,要注重这种作用,使学生所学的物理知识能够融会贯通。
第四,注重激发学生思维。概念教学的过程,就是教师指导学生通过积极思考去理解概念的过程。那种只重视知识的传授,轻视概念的运用,满堂灌或是采用题海战术的做法都是要不得的。这种做法不仅不能增强学生对概念的认识,还会使学生丧失学习物理的兴趣。从某种意义上讲,学生掌握某个物理概念并不是由教师“教会”的,教师完成的是引导工作。学生的思考促进了形成概念,而联系实际运用概念又将发展思维能力。在概念教学上的学习、运用、思考是相辅相成、互相促进的关系。教师通过丰富多彩的实际问题引导学生思考,加深对物理概念的认识。例如,联系惯性的概念,提出“为什么要求驾驶员和头排乘客要系好安全带?”;联系压强的概念,提出“为什么汽车用车轮,坦克用的却是履带?”;联系摩擦力的概念,提出“汽车在积有冰雪的公路上行驶,为什么要在车轮上缠铁链?”;联系汽化、液化等概念,提出“为什么冰棍会冒汗?”等。结合学生所学的知识,提出各种各样学生早有感受的实际问题。学生运用物理概念,解释这些生动丰富的实际问题,是一个艰苦细致而又快乐的思考过程。想通了实际问题中的物理道理,既加深了对物理概念的认识,又能进一步发展学生的思维能力,还能提高学生学习物理的兴趣。这样既让学生掌握了知识,又培养学生的思维能力和学习物理的兴趣,把三维目标紧密结合起来。
最后需要说明的是,人们认识事物,是一个从现象到本质,从初级的本质到较为深刻的本质的逐渐深化的过程。在教学中对物理概念的本质揭示得越深刻,就越能使学生牢固地掌握事物的本质,而不致被非本质的东西迷惑。但是,決不能片面强调概念教学的严密性和科学性,而忽视了概念教学的阶段性。在中学物理教学中,一个完整的物理概念的形成,在许多情况下,并不是一次能讲深、讲透、讲彻底的,它有一个由浅入深、多次反复的发展过程。尽管有的概念通过一个单元的学习就能获得较为完整的认识,而大多数概念的掌握,则需要经过几个学习阶段,才能逐步完成。一般来说,初中学生认知水平较低,抽象思维能力较弱,往往只能揭示概念的比较初级的本质。我们必须根据学生的年龄特点、认知水平、思维能力,从实际情况 二、实验课的教学策略
物理实验是根据一定的研究目的,在人为控制条件下,运用仪器、设备,使物理现象反复再现,从而有目的地进行观测研究的一种方法。实验是物理学发展的科学基础、是检验物理学理论的唯一标准。通过运用实验,形成、发展和检验物理理论,并使理论在实践中得到应用。在物理教学中运用实验能够给学生学习物理创造良好的物理情境,使学生主动获取物理知识,发展能力、促进科学品质和世界观的形成。
(一)实验教学的重要性
物理实验不仅是物理学研究的基础,也是物理教学的重要手段和重要内容。实验教学对提高教学质量,培养学生的科学素养,形成正确的价值观有着重要的作用。
1.实验培养学生学习物理的兴趣、激发求知欲
首先,实验具有真实形象、生动有趣的特点,新奇的实验会让中学生兴趣盎然,充满对知识的渴求和强烈的好奇心。例如,小实验“纸杯烧水”。实验前,由于生活经验的原因,许多学生觉得用纸杯怎么能把水烧开呢?然而实验事实是水烧至沸腾而纸杯未燃烧。学生在惊讶之余,必然想探索其中的奥妙。这样,大大增强了学生对物理知识的兴趣和学习的信心。又如,三棱镜实验用于“光的色散”教学中,不倒翁用于“物体的重心”教学中,“鸡蛋落入水杯”等一系列小实验对于牛顿第一定律的教学,“对着乒乓球吹气”之余“流体压强与流速的关系”等。通过这些精彩的实验,会使学生的注意力高度集中,新奇的实验现象常常出乎他们意料,使他们兴趣盎然。这样,容易唤起他们的好奇心,激发他们的求知欲望。使学生的兴趣不只是停留在被观察物理现象的表面。
其次,实验是有目的性的操作行为。学生在观察的基础上很自然会产生一种自己操作的欲望。让学生动手实验,不但可以满足学生的操作愿望,还可以提高学生对探索知识和规律的兴趣,进而提高学生的认识兴趣。
当学生对物理现象产生了浓厚的兴趣,他们的学习欲望强烈,学习中会感到轻松愉快,从而有利于形成主动的、正确的学习方法,不断地体验科学的乐趣,品尝成功的喜悦。学生学好物理的信心就会越来越强,由此转化为一种热爱科学的素质和志向,从而达到“义务教育物理课程标准”对初中物理课程总目标的要求。
2.实验培养良好的科学素养
实验除了培养学生技能,让学生养成良好的习惯以外,还培养学生实事求是的科学态度和遵守纪律、爱护仪器的优良品质。科学实验是为了预测、验证或获取新的信息,通过技术性操作来观测由预先安排的方法所产生的现象。科学实验是探索的过程,是可能成功也可能失败的。教师应当教导学生遵守实验纪律,尊重实验事实,不要为了得到漂亮的结论而弄虚作假。现行教材中探究实验有很大比例,有些是学生自己提出的假设,这样实验结果是可能符合预期也可能有否定预期的,当然还可能有意外收获,而得到未曾预期的成功。教师可以适当地通过例如伦琴射线的发现、中子的发现等事实,鼓励学生的探索精神和学生诚实的科学作风,使学生具有良好的科学素养。
按照教学的形式,中学物理实验教学可以分为演示实验、学生分组实验、小实验。
(二)演示实验
演示實验是以教师为主要操作者的表演示范实验。它的目的主要是把要研究的物理现象展示在学生的眼前,引导学习观察思考,配合讲授或学生讨论等方式使学生认识物理概念和规律,或者通过演示的引导和示范作用,为学生独立训练创造条件。他的主要作用如下。
1.演示实验的作用
(1)引入课题,激发学生的求知欲望
教师常常选择一些生动、有趣、新奇和使学生感到意外的演示实验来引入课题,他们能够有效地激发学生的求知欲望。
例如,教授“安全用电——保险丝的作用”内容时,教师可以先选好适当的电源和保险丝(额定电流要合适),让学生观察保险丝是完好的,然后通电,逐渐增大电流,直至保险丝被烧断。伴随着保险丝的熔断,产生“砰”的一声响和一股轻烟,从而使学生产生浓厚的兴趣,也对短路的危害有了深刻的认识。
(2)提供必要的感性素材,帮助学生建立概念和认识规律
对于某些物理概念和规律只用言语是介绍不清的,学生会感到单调、枯燥甚至产生逆反心理。通过实验则会使学生非常清楚。例如,光的反射和折射教学中,如用激光光源演示光的反射和折射,学生一目了然,学习起来也很轻松。对于是学生日常生活中难以见到的或者是与学生的经验相抵触的现象和过程,更应该采用演示实验,使学生获得丰富的感性知识,形成鲜明的表象,为学生建立正确的概念、认识规律奠定基础。
例如,物体的形变总是伴随弹性力而产生的,然而坚硬的物体形变很小。学生无法察觉,因此在他们的观念中形成了“有的物体能够形变(如橡皮、弹簧)。而有的物体不会形变(如石头、玻璃)”的错误认识。为纠正上述错误的认识。教师可以用“微小的形变”演示仪,显示微小形变。
所以教师应当尽可能通过演示实验,让学生观察,以不可辩驳的事实,给学生留下深刻的印象,使教学达到了事半功倍的效果。
(3)进行观察和思维训练,巩固和应用物理知识
由于演示实验中教师的可控制特点很突出,教师能够有意识地选择和设计实验的内容和程序,得心应手地把需要的现象展示出来,因此演示实验不仅可在学生形成知识的过程中发挥作用,而且可以在学生应用知识的过程中发挥很好的作用。
例如,在进行“升华”这一教学内容时,为了更形象地说明“固态直接变为气态”可以采用“碘的升华”这一演示实验,加热后,烧杯中的碘消失了;冷却后,玻璃片上出现了碘粉末。如果条件许可,还可以用干冰的升华产生缕缕青烟,说明固体的升华。通过演示实验,学生得到了亲身感受,对“升华”这个概念一定终生难忘。
(4)提供示范,为学生训练实验技能创造条件
在演示教学中,教师的示范作用表现在两个方面:一是通过演示实验介绍学生将要使用的仪器和进行实验的方法、步骤、技能;二是通过教师操作过程中实事求是的态度、严肃认真、一丝不苟的作风的影响,潜移默化地培养学生良好的作风、习惯。例如,天平的使用,数据的读取,电路的连接,安培表、伏特表的调零等。 2.注意事项
(1)课前准备要充分
演示实验作为一种教学手段,是教师备课的熏要内容,需要教师认真研究和准备。有的教师认为实验内容简单,从而轻视课前演示实验的准备工作。结果或由于出现意想不到的情况,或操作失误,或时间紧张,以致在课堂上手忙脚乱,教学效果很不理想。教师在教学过程中一定要避免这种情况,在课前要准备好与实验有关的器材;还要反复操作,直到熟练;对于在实验中可能出现的故障做到心中有数并能及时排除;还要掌握好演示时间,注意与教学进度紧密配合。对于可以适当补充的小实验,或对现有的实验作必要的改进也要提前做好准备。例如,在“流体压强与流速的关系”教学过程中,教师对实验中所用的吸管粗细,吸管与乒乓球之间的距离,需要多大的力都要考虑周全。实验中还应注意安全,不能由于教师的疏忽对学生的人身安全造成伤害。
(2)实验用语要准确,操作要规范
教师在介绍实验仪器、阐述实验过程和总结实验结论时,语言必须准确不含糊。教师的语言不准确,对学生正确认识仪器、形成概念、掌握规律会产生不良的影响。例如,将滑动变阻器说成电阻器,把斜面小车称为平板小车,用天平称重量等。还要注意介绍仪器时尽量不要使用方言,应当采用普通话,对仪器的读音不准,会使学生产生误会甚至影响将来的考试。例如,有些方言“滑”“砝”不分,教师也不注意,考试时有的学生把“滑轮组”写出“砝轮组”。
操作规范是指教师在使用仪器、连接、装配和读数时应当严格遵守的程序和要求。演示实验有部分功能是介绍学生将要使用的仪器和进行实验的方法、步骤、技能。教师通过在实验时潜移默化地培养学生良好的科学作风。所以教师在操作过程中更应该以实事求是的态度、严肃认真的工作作风为学生起一个表率作用。
(3)鼓励学生积极参与配合
演示实验进行中,要注意学生的参与,不要变成教师在讲台上表演,学生在台下看演出。学生应当积极参与。否则,实验结束学生连实验目的是什么都不知道,只是热热闹闹地玩了一节课,这样达不到实验的目的。演示实验是为了配合教学内容而产生的,所以不能让演示与讲解脱节。要发挥学生学习的主动性,要在演示的同时引导学生观察,不断启发提问,让学生分析、讨论,充分调动学生学习的积极性,使实验结论合情合理地被推导出来。条件许可时,尽量让学生参与实验。例如,在进行马德堡半球演示时,先让两个“大力士”上来拉,不能将两个半球拉开,打开活塞,让空气进入半球中,再让两个力气最小的学生来拉,却很轻松地将两个半球分开了。两相对比,说明大气压强不仅存在,而且还不小,全体学生都留下了深刻的印象。当然,不是每个实验都需要“大力士”的,但是哪怕仅仅让学生上前来读数或动一动手,都会让他们有参与感,都能提高他们的兴趣。
(4)提高可见度
演示实验不仅要现象清楚,而且还要面向全体学生。教师要想方设法增大演示实验的可见度。例如,“微小的形变”,就是通过平面镜反射,放大了实验效果。随着教学条件的改善,可以采用投影仪,摄像机放大实验现象。还可以因地制宜,自制教具进行實验。又如,为了研究物体发声的原因,通过观察,提出物体发声的原因是物体振动引起的,这一假设是否正确呢,我们可以设计实验来验证。拿一个音叉,用小锤敲击它,音叉发出了声音,但是难于观察到音叉在振动,此时我们可以采用许多办法,例如,用手轻轻地接触音叉,感受音叉在振动。为了使更多的人观察到它的振动,常常采取用细线拴一个小乒乓球,轻轻地接触音叉,通过观察乒乓球被弹出,从而说明音叉在振动,实验尽管很简单,但是其设计思想确实非常巧妙。
(5)不能用模型或计算机代替实验
对于一些无法进行演示的物理现象,如分子的内部结构、船闸、液压机等大型机械装置和设备的工作过程,可以用模型或者是利用计算机展示。但无论是模型还是多媒体技术无法替代演示实验,演示实验再现的物理现象对学生来讲是真实地、直观地,而利用多媒体技术展示的是预先设计好的,学生难以信服。即使具有一定交互功能的计算机多媒体系统也只能是虚拟意义上的“做”实验,无论操作的过程如何,结果是早就设定好的。过分依赖计算机多媒体,将会冲淡学生甚至教师的动手意识,特别是动手实验能力受到影响,导致创新能力的丧失。所以教师仍然应当尽可能多做一些演示实验。
总之,演示实验是物理实验教学中发挥教师主导作用的重要手段之一。教师应当积极认真准备实验,以成功的演示实验,给学生留下难以磨灭的鲜明印象,使课堂气氛活跃,从而获得很好的教学效果。
(三)学生分组实验
学生实验是学生在教师指导下利用整节课时间,在实验室进行实验的教学形式,它是学生亲自动手使用仪器、观察测量、取得资料数据,并分析总结的过程;是学生学习物理知识、培养实验技能和良好品德素质的重要环节。从教学目的的侧重点来划分,学生分组实验大体上可以分为几类,即:基本仪器使用训练型,测定型实验,验证型实验,探究性实验。这些实验的特点和作用如下:
1.训练型学生实验
当学生刚接触物理实验时,或者是涉及某些重要的基本仪器和实物技术,有必要对学生进行一定的实验技能技巧训练。例如:在“长度与时间的测量”中,练习使用各种刻度尺和计时器;在“学习使用天平和量筒”中学习使用托盘天平和量筒,并掌握使用时的注意事项。
训练型实验的目的是使学生了解实验所需的天平、弹簧测力计、量筒、温度计、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源等仪器,并能够要正确地使用这些仪器,知道仪器的使用要求和操作要领。例如,用温度计测量容器中的水温时应该把温度计的探头全部浸没在水中并不要和容器壁接触,使用电流表和电压表时要注意电表的量程、接线柱的极性以及电表与被测电阻的串并联接线方式等。除了知道正确地动手操作实验仪器之外,还要学会正确地观察仪器读数,例如用量筒测量液体的体积时,不仅应该把盛有被测液体的量筒放在水平桌面上,同时眼睛还应该和液面在同一水平面上来观察量筒的刻度。还要能够辨明仪器的测量范围和最小分度值,能够正确读取仪器所显示的读数。 2.测量型实验
这类实验在学生分组实验中也占有相当大的比例。分为测定物理量和物理常量的学生实验两种,它主要是让学生利用已有的物理概念或物理规律并运用一定的仪器来测定某个物理量或物理常量,例如,利用欧姆定律用伏安法“测量小灯泡的电阻”,利用“电功率的定义式P—UI”测量小灯泡的电功率,高中阶段的“用单摆测重力加速度”等。这类实验可以帮助学生了解物理概念和物理量的意义,学会应用物理规律。训练基本实验技能,学习间接测量的巧妙方法。
3.探究型实验
探究型实验的主要目的是让学生通过观察测量活动和归纳概括的思维方式来建立物理概念和认识物理规律,同时训练一定的实验技能,它具有让学生“亲自发现”的意义。和验证型实验相比,实验在前,结论在后,实验是探究规律的主要手段。
根据科学探究的要素,探究课一般有七个环节:提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实驗、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。以下就针对这七个环节谈谈具体的要求及注意事项。
提出问题
发现问题和提出问题对科学探究具有重要的意义,如果没有发现问题、不能提出问题,科学探究便无从谈起,因此,发现问题和提出问题是进行科学探究的前提。在探究活动中,针对不同的课题和内容,选择适当的方法,如投影、挂图、录像、演示实验等生动地再现与教学内容有关的物理现象、物理事实,让学生自主地发现并提出问题。
例如,在《声音的产生和传播》教学中,教师可以现场敲击音叉,有条件的甚至可以演示一种乐器,发出声音。学生可以提出一系列问题:声音是怎样产生的?声音又是如何传人人耳的?提出问题之后,教师应当引导学生把自己的发现,通过思考,演变为一个具体、明确的物理问题。实施这一环节最简单的办法就是把观察到的现象采用“问题化”的方式进行陈述。例如,上述的问题可表述为“音叉产生声音时有什么特点?”“为什么用手握住音叉就没声音了?”“声音怎么传到我们耳朵里的?”通过这种把所观察到的现象演化为可探究的物理问题,“声音是怎么产生的?”“声音是怎样向远处传播的?”
在这一环节中,教师应该鼓励同学们大胆的提问,不管问得好不好,都要称赞他们的勇气,鼓励他们敢于再问。学生提出问题的能力的发展应该是逐步的,有些同学可能提出的问题不得要领,这时一定要有耐心,要适当地进行引导,不要让他们有提不好问题而尴尬的感觉。要充分地肯定能够提出问题、特别是提出好的问题的同学,提高他们的自信心。同时,教师可以根据学生的认知情况适当地加以引导,帮助学生形成一个与物理学有关的科学问题,并用口头或书面表述出来。学生经过一定案例的积累,并随着他们物理知识的丰富,逐步地提高自己提出探究问题的能力。养成爱问问题、会问问题的习惯。
猜想与假设
猜想与假设在科学探究中的重要作用在于它是科学结论的先导,它能帮助探究者明确探究的内容和方向,为制订探究计划、设计实验方案奠定必要的基础,因此猜想与假设是科学探究不可或缺的一环。此环节教师要适时地引导学生把已有的知识经验和要探索的内容联系起来,让学生讨论,通过观察、分析、比较等方法,区分有关因素和无关因素,迅速地抓到问题的成因并对问题作出初步的猜想。
尽管所提出的猜想不一定是最终的科学结论,但对问题成因的猜想仍需要有一定的依据,可以是已有的经验和知识,或者是科学事实。例如在探究“影响水果电池电压的因素有哪些”时,根据水果的种类,成熟程度,金属的种类,金属片之间的距离先提出猜想,然后依照猜想来制订探究计划。
在提出猜想以后,学生还应当对所提猜想加以讨论,进行推测和假设。
仍以“影响水果电池电压的因素有哪些”为例,学生会进行推测,“因为柠檬比西红柿更酸,所以产生的电压更大”或者“西红柿比苹果的果汁更多,所以电压更大”。推测和假设的结论必须是可检验的,检验的结果有两种可能:一是支持假设,即证实;二是否定假设,即证伪。一个无法检验的陈述是没有探究价值的,因而也就不是一个科学假设。
要使学生获得对猜想与假设的正确认识,应该让学生在经历猜想与假设的过程,并据此制订探究计划或设计实验,完成探究活动,使学生体会猜想与假设是科学结论的先导,体验猜想与假设在整个探究活动中所起的引导性作用。
教师在学生的猜想和假设的过程中应起好引导作用,不能袖手旁观,任由学生猜想,教师应该把学生已有的知识经验与要探究的内容联系在一起让学生进行思维,缩小学生的探究范围与探究难度,使学生在教师的帮助下较快地成为一个探索者、研究者与发现者,增强科学探究的信心。
制订计划与设计实验
制订计划与设计实验,就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化程序化,这一步骤是科学探究的重要环节,也是学生的难点所在。教师要及时地引导学生紧紧围绕着“猜想与假设”,积极寻找、设计、验证“猜想、假设”的实验方法。常用的物理实验设计方法有:对比法、控制变量法、排除法、理想实验法、定量测量法等。教学中要让学生充分讨论,发挥他们的想象力,获得思维的各种办法,在此基础上,教师帮助学生修改、选择或综合,设计出最好的实验方案。
在制订探究计划或设计探究实验之前,必须明确探究的目的和巳知条件。探究的目的来自于探究的问题,探究计划的具体任务来自于根据探究问题所提出的猜想或假设。制订计划与设计实验是科学探究过程中重要的环节,目前教科书都已经介绍探究的方法,因此让学生经历制订计划与设计实验的过程就显得特别必要。
制订计划与设计实验,就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。一般做法是先分析该探究要解决哪几个问题,每个问题有哪几种解决问题的方法,根据现有的条件和探究的要求,各应该选择哪种方法为好,然后根据这些被选中方法确定需要什么实验器材,按这些方法的逻辑关系构思出操作步骤。
例如,设计“探究串联电路中电压的规律”实验方案时,通过猜想,学生得出四种假设:
①串联电路中电压的关系应该和电流的关系相同,也是处处相等。②灯泡大的地方电压大,灯泡小的地方电压就小。③电压从电源正极出发,沿着电流的方向越来越小。④串联电池组的电压等于各个电池的电压之和,串联电路各点的电压之和也应该等于两点间的总电压。 根据猜想,要想得到串联电路中电压的规律,只要测出相应的电压即可。然后发动学生来讨论解决这些问题的方法,如:
第一组:选择两只不同的灯泡,选三块电压表,同时测量每只灯泡和两只灯泡的电压,比较结果。
第二组:用三节电池,选择两只完全相同的灯泡,分别测出每只灯泡两端的电压和两只灯的总电压进行比较。
第三组:选择三只差别较大的灯泡,分别测量每只灯泡的电压,每两只灯泡的电压和三只灯泡的总电压进行比较。
第四组:选四只灯泡,两只一组,先将两只灯泡串联接人电路,分别测每只灯泡的电压和两只灯泡总电压,然后再换上另外两只灯再次测量。
在这个环节中,还应引导学生考虑实验是否精确、器材是否普及、操作是否简便等因素,根据不同的条件,采用相应方法,选择恰当的器材。
在尝试考虑主要因素之外,还应使学生认识到,在一定的条件下有时是某个因素在对问题起主要作用。同样是研究输电导线的电阻,当我们观察到离电源越远的地方所连接的灯泡越暗时,这是导线的长度在起主要作用;当用户的用电量增加使得必须换用更粗的电缆时,这是导线的横截面积在起主要作用;当考虑为什么要用铜或铝而不用价廉的铁丝做导线时,这是导线的材料在起主要作用。究竟是哪一个因素在起主要作用,这是和研究问题的条件有关的,可以让他们尝试对探究问题的因素进行分析,判断在给定条件下,影响问题的主要因素是什么。除主要因素以外的其他因素对问题的影应该小到可以忽略的程度。这就是在帮助学生建立控制变量的初步意识。例如,在“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”时,研究通过导体的电流大小与导体的电阻、加在导体两端的电压中的其中一个量的关系时,应保持另一个量不变。该实验要求通电时间不宜过长,电压不宜过大,是为了避免温度升高过多影响电阻的大小。
进行实验与收集证据
科学事实是检验科学结论的唯一标准,证据是进行科学分析的依据。在上阶段所设计的实验方案中选取最优方案,通过实验操作促使学生积极主动地动脑、动手,教师在此过程中主要是指导学生进行实验。如:提出注意事项、观察指导、记录数据等,保证学生实验探索过程的顺利进行,使学生在自觉、主动地叩开知识大门。例如,在“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”的教学中,学生通过分组实验,用电压表分别测量两灯泡串联的总电压及各灯泡两端的电压以验证自己的猜想。教师在指导学生实验时要提醒学生注意:电压表的连接,正确的读数方法等,以保证实验的顺利进行。
在这一阶段,着力培养学生初步的实验操作技能,会使用简单的实验仪器和测量工具测量基本的物理量。在收集数据时,有明确的观察目标;能把实验数据简单、明了、正确地记录在事先设计并绘制好的表格中。
引导学生除了收集预定关注的信息外,还应善于捕捉意外的信息,历史上的许多发现,如伽伐尼电流、天然放射现象、伦琴射线等,都是由科学家的敏锐目光捕捉意外信息而得到的。
初中学生的信息来源广泛,除了实验室,图书馆、科技馆、博物馆、展览馆、广播、电视和互联网等都是他们的信息来源。教师应当引导他们从这些来源中收集资料,并且初步能够评估这些信息的科学性。
在实验中还应当注意保证实验仪器的安全和实验者的人身安全。训练学生关注实验仪器量度范围。如,不能把温度计用来测量有可能超出其量度范围的温度;对弹簧测力计的用力不能超过它的弹性限度;不能使电学元件通过的电流值超过其标称的额定值。对实验结果的安全性要有预先考虑的意识。当用滑动变阻器控制电路中的电流时,开关闭合前,应审视变阻器的接线和滑动头的起始位置是否会造成变阻器的短路。当对电路的接线没有十分把握的情况下,闭合开关前,会用瞬时碰接的方法来探测电路在接通时的安全性。特别是要保障学生的人身安全。如在使用220V交流电源的使用始终保持用电安全的意识。
分析与论证
实验数据并不等于探究的结论,因此,实验数据的收集并不等于探究的结束。探究的结论是在数据的基础上通过分析论证所得出的具有普遍意义的规律,因此分析论证在科学探究中是必不可少的。学生在实验中获得感知,再对实验数据进行分析、比较、概括,进行思维加工,并尝试用自己的语言对探究结果进行描述,力求准确地反映实验结论。学生经历了从物理现象和实验中归纳科学规律的过程,感觉自己也能像科学家一样发现科学规律,从而获得巨大的成功感,激发学生探究的热情和兴趣,同时也培养了学生的分析概括及语言表达能力。要使学生从现象和实验中归纳科学规律,应该从重视以下五个方面的培养。
第一,要能描述实验数据或有关信息。对实验数据的描述应该客观、真实,不要带着对实验结果的预期来影响对实验数据的描述。可以采用文字表述的方法,也可以采用数学表示的方法,还可以通过在有关坐标系中描点描述实验数据,形象地表现出信息的特征。例如,在“熔化和凝固”的教学中就可以训练学生根据实验记录的数据,画出海波和蜡的熔化曲线,需要注意的是不管哪种方法,对初中学生来说应该由易到难、逐步地来形成这种能力。
第二,要能对收集的信息进行简单的比较。在教学过程中,教师应指导学生对收集信息的进行比较,通过对所获得的发现再作进一步的分析、归纳和概括,就有可能得出科學的结论。例如观察连通器各个部位的水面,比较它们的高度,发现总是相同的。又如,用电压表测量并联电路各支路电压,比较它们的大小关系,发现总是相等的;用电流表测量其电流关系,发现它们是不相等的,进一步的比较还发现,干路电流总等于各支路电流之和。
第三,能进行简单的因果推理。发展学生的因果推理能力是物理教学中重要的任务。简单的因果推理能力的培养,可以从两个关联事件发生的时间先后分析人手,从而使学生体会到这是由于发生了某种原因而产生了某种结果。例如,学生观察到物体受到了力,然后运动状态发生了变化。因此从因果关系来说,是由于物体受力而使运动状态发生了变化。
第四,学会归纳科学规律。要归纳科学规律,就要寻找数据之间相互关系的特征。初中物理中,这种特征通常表现为相等、之和、之差、乘积、比值等数学关系。因此在归纳时,就要通过对数据的比较,发现这些特征并归纳出结论。一些简单关系的规律,如“连通器中的液面总是相平的”“并联电路的干路电流等于各支路电流之和”等结论,只要通过对实验数据的简单比较就可以归纳出来,而“杠杆的平衡条件”“同一电阻的电流和电压的关系”等,需要把有关数据的乘积或者比值拿来进行比较,才能发现和归纳出它们的规律。启发学生自己发现这些数据之间规律的过程,是一个发展学生创造性思维的过程。 第五,尝试对探究结果进行描述和解释。教学中教师应当引导并鼓励学生尝试用自己的语言对探究结果进行描述,对探究结果进行解释。例如在探究对水沸腾的规律特点时,发现浸在沸水中的试管中的水没有沸腾。该现象表明,水沸腾的条件除了达到沸点,还要继续吸热。这既是对结果的解释,也是对规律的描述。通过让学生通过描述来反映物理规律,解释实验结果,发展他们运用科学语言来表述探究结果的能力。
(四)小实验
小实验可以与教师的讲解配合,在课堂教学过程中进行,也可以课堂教学的延伸,在课后完成。
1.课内小实验
课内小实验是穿插在课堂教学过程中的学生小实验,它与演示实验的不同点主要在它的操作者不是教师或者是协助教师的个别学生而是全体学生。它与学生分组实验的不同,它不像学生分组实验那样用整节课比较规范地完成教师在实验室中准备好的实验;也不一定要履行“预习一实验—报告”的要求;通常它与教师的讲解密切配合,比较小型灵活,可以根据教学需要,选择不同性质的实验,可以是一个小实验,也可以是一系列的小实验,或者是按照一定程序编排的系列阶段实验。实验的时间可以由几分钟到几十分钟;组织形式可以是同桌的两人一组,也可以是更多一些人组成一组。实验可以在实验室进行,也可以在教室进行,可以用配套的正规仪器,也可以用自制教具、学具或者是随手可取的日常生活用品进行实验。
自从新课程改革以来,在“义务教育物理课程标准”指导下编写的各版本教材都有效添加了大量的课内小实验,对教学活动起到了良好的效果。这些课内小实验并具有如下的优点。
(1)由于让学生通过自己动手来学习知识,不只是看教师演示,有助于发挥学生的主动性,有利于克服课堂教学“满堂灌”的现象。
(2)由于在这类实验的间隙穿插教师的启发、引导、讲解或教师与学生、学生与学生的讨论,在这种物理环境中,有利于扩大课堂内师生的信息交流,在教师的主导作用下,发挥学生的主体作用。
(3)由于这类实验小型灵活、运用方便,可以增加学生实验在教学中的比例,因此,可以提供更多的机会来培养学生的实验技能和训练科学方法。
例如,声音的传播教学中。利用真空罩实验仪做好空气传声的实验。把声源如闹钟、小收音机等放在罩外和渐渐被抽空的真空罩内,昕起来音乐声的强弱有着明显的不同,因而学生很容易理解“空气是传播声音的一种重要介质,真空不能传播声音”。
2.课外小实验
课外小实验是课堂实验教学的延伸和深化,目前各版本的初中物理教材都专门有课后小实验这一栏目,这些小实验有的侧重于操作、有的侧重于设计、有的侧重于对物理知识的理解和用应,各有特点和作用,是搞好物理实验教学的不可忽视的重要组成部分。课外小实验一般要求学生用一些简单器材自制实验用具,独立地或是在教师指导下进行观察和实验。例如,“露水的收集”。又如,“小彩灯是怎样连接的”。课外实验活动有利于培养学生的动手能力,有助于养成手脑并用的学习习惯。初中学生有精力,有兴趣参加课外活动,在他们自愿参加的原则下,开展兴趣研讨会,动手制作小作品等,有条件的学校甚至可以鼓励学生制作机器人,这样不仅可以激发学生学习物理兴趣,增强学生的观察能力、动手能力、独立工作能力、合作交流的能力,还能巩固物理知识,培养学生的科学品质。
上述各类实验有各自的特点,各自的功能,实验教学应当是各种实验与各种教学手段有机结合的系统,应当根据物理教学的整体要求来选择和组织实验教学系统。
三、习题课的教学策略
物理习题是指学生在理解物理教学内容的基础上,以口头解答、书面解答,实验设计、操作等形式,反复针对某一课题完成一定的作业、练习。是知识运用的一种主要方式,是中学物理教学中的重要组成部分。习题教学可以使学生巩固概念、规律,灵活运用知识,培养思维品质和迁移能力;使教师了解教学效果。无论是强化知识的传统教育模式,还是着重培养创新能力的现代教育模式,习题教学是中学物理教学的重要环节。
(一)习题课教学的作用
1.巩固知识、加深理解
在教学过程中,如果学生不完成必要的练习,他们对知识的理解往往不透彻,不全面。配合一定量的练习,让学生综合已有的知识,寻找知识之间的区别和联系,进一步加深对物理概念和物理规律的理解,更容易对所学知识巩固掌握和灵活运用。通过习题教学,可以使学生把零散的、片断的知识条理化、系统化,并可以适当地拓宽和加深,使学生对知识的理解更准确、更深刻、更全面。学生在理解新知识的过程中,还往往会出现一些错误,这些错误在完成习题的过程中,更容易被发现,教学时还可以纠正和弥补学生认识上的错误。例如,“摩擦力”的学习,学生往往容易忽视“相对”;又如,浮力的大小等于排开液体的重力,学生容易忽视“排开”。对某些难度较大的知识点,需要学生自己主动去运用物理规律层层深入,而习题课恰巧可以提供这样的条件。
例1:如图1中,a、b、C三条图线表示三种质量相等的固体同时同等条件下加热时的熔化图像,由图可知( )
A、a、b、c肯定都是晶体
B、盘、b、c的熔点相同
C、c比a熔化的快
D、 a比c的熔点高
这道题要求学生①能看懂图像;②知道晶体和非晶体的区别;③知道熔点的概念。此题可以促使学生综合已有的知识,寻找之间的区别和联系,进一步加深对物理概念和物理规律的理解,对所学知识巩固掌握和灵活运用。
2.培养能力、掌握方法
物理习题是学生运用理论知识锯决实际问题的起点。在解答物理问题的过程中,学生的思维活动处于十分集中和积极的状态。这时,他们凭借自己的力量去克服困难,寻找解决问题的途径,综合运用所学的知识和方法,对问题进行科学的想象、分析与综合、判断与推理,并运用数学知识和方法求得解答。所以,物理练习过程是学生创造性劳动的过程,是锻炼意志的过程。通过有计划的、必要的、严格要求的练习,学生的观察想象能力、阅读能力、分析判断能力、逻辑推理能力、论证表達能力、运用数学能力等,都可以得到发展,学生的智力品质和意志品质会逐步得到提高。通过教师的积极引导和学生的独立钻研与总结,就可以使学生逐步学会分析问题、解决物理问题的思路和方法,为其进一步探索新知识、解决新问题开辟更广阔的道路。 3.促进理论联系实际,理解科学技术之间的关系
《国家基础教育课程改革纲要(试行)》中就基础教育课程改革的具体目标要求:“改变课程‘难、繁、偏、旧’和过于注重书本知识的现状,加强课程内容与学生生活及现代社会和科技的联系,关注学生的学习兴趣和经验,精选终身学习必备的基础知识和技能。”
根据《纲要》的要求,物理课程《标准》在课程的基本理念中提出“从生活走向物理,从物理走向社会“使学生关心科学技术的新进展和新思想,了解自然界事物的相互联系,逐步树立科学的世界观”;提出要让学生“经历一些科学探究过程,学习科学方法,了解科学、技术、社会(STS)”;要求学生“乐于参与和科学技术应该的社会活动,在实践中有依靠自己的科学素养提高工作效率的意识”“关心科学发展的前沿,具有可持续发展的意识,树立正确的科学观,有振兴中华、将科学服务于人类的使命感和责任感”;“加强与日常生活、技术应用及其他学科的联系。”因此,在教学过程中,要引导学生将学过的物理概念、规律应用到个别具体情况中去,这样就很自然地建立了理论与实际的联系。另外,学生不应只是学习单纯的物理知识,还应该受到科学的、技术的和人文的教育。学生练习题的设计也应充分体现这一点。可以把科学技术中某一具体问题的物理模拟或简化形成物理习题,这种问题的出现有利于学生拓宽知识面,把掌握的知识应用到各种实际问题中。
例2:①为什么夏天扇扇子人会觉得凉快?
②对着干燥的温度计扇扇子,温度计示数会变化吗?
③如果用酒精棉花球包裹温度计呢?
④干湿泡温度计是用两支相同的温度计并列制成的。使用时,其中一支温度计下端的玻璃泡包着湿布,因为水在蒸发时要——,所以这支温度计的读数要比另一支温度计的读数——,两支温度计的示数差大就表明空气中水蒸气的含量。
这组题目围绕着蒸发吸热展开,从生活常识人手,将干燥温度计与酒精棉球包裹温度计进行对比,最后回到具体的生活应用干湿计的原理,一步一步地深入,充分体现了新课程下从生活到科技到社会的STS思想。
4、反馈、评价的重要手段
学生的学习情况,教师除了通过课上的观察、提问等方式来了解以外,最主要的是通过学生完成习题的情况来了解。基本概念题,可以使教师了解学生对有关基本概念的掌握程度;综合题,能了解学生掌握和灵活运用基本知识的能力;实验考查,能了解他们实验技能的掌握情况。老师从学生的自主学习中充分得到反馈,这样的习题课就实现了一种良性循环,老师通过习题课与学生交流,在这种交流中不断调整教学进度、教学深度与广度,这也体现了新课标下对人文的关怀。
此外,在目前实际形式下,以习题为主要方式的考试还是现阶段评价中学生学习情况,按不同的要求对中学生进行选拔的重要手段。
(二)习题教学的一般过程
1.课前准备
要从教材实际和学生实际来确定教学要求,然后选编合适的习题。例题和学生练习题应相互联系,组成有机的整体。要认真考虑教法,包括教学顺序、讲授方法和解题方法等。特别要注意考虑如何启发学生思维。
2.复习旧知识
通过复习提问,或由教师简单概述,复习与练习有关的知识和方法,包括涉及的概念、规律,思考方式等。复习要简明而有实效。
3.例题示范
习题课选择的题目要有典型性、目的性、针对性。学生进行习题练习是为了巩固最近所学的知识,或者是学习某种方法。教学过程中,教师可以先以一道题为例做讲解或者布置一道典型题目让学生尝试解答,教师作巡视指导,观察学生完成的情况,适当做一些启发。学生完成之后,鼓励学生讨论自己或他人的解法是否正確,寻找不同解法。通过例题的解决、讨论得到提高,再将所得到的收获运用在下一题的解答中。
举例时应考虑以下几点:
(1)举例要有明确的目的性。除了巩固、深化和运用学过的知识以外,还应当有计划地达到下列目的:教给学生正确的解题思路和基本程序;教给学生分析、处理问题的基本方法和解决某些问题的一些特殊方法;培养学生能力和提高学生智力品质;知识的综合运用。
(2)例题要具有典型性。即题目的内容应能充分反映物理概念、规律的本质和关键,练习的深广度和难易水平;要适合学生的认知水平;题目能反映分析和处理物理问题的一般方法;题目本身不宜过多、过繁,要避免过于繁杂的数字计算。
(3)举例要有针对性。即题目的深浅程度,要针对学生的知识和能力水平;所选题目能针对学生在解答时容易产生的错误和问题。
(4)讲解例题不能光讲这道题怎么做,应当让学生明白为什么采取这种思路,选择这种方法,为什么这么解,有什么解题技巧等问题。具体来讲引导学生完成以下过程:
①审题:审题过程是一个将生疏问题熟悉化,复杂问题简单化,抽象问题具体化的过程。要求学生首先粗读题目,对题目整体有一大致的了解。现在的学生受“快餐文化”影响较大,很少有认真阅读的习惯,往往题目还没读完就开始做题,达不到习题教学的效果。教师应当要求学生在粗读的基础上精读,标出题目中的关键词、有用信息、隐含条件及已知条件和求解内容,最后弄清题目涉及的知识点。
例3一个物体在平衡力的作用下,在光滑水平面上做匀速直线运动,当这对平衡力突然消失,则物体将( )。
A、立刻停止运动
B、运动速度越来越快
C、速度减慢,最后停止
D、仍做匀速直线运动
题中“光滑水平面”为关键词。光滑水平面意味着物体不受摩擦力的作用。题目中的物体待平衡力消失后,将不再受力的作用,因此仍要保持匀速直线运动(牛顿第一定律)。
对于物理题中常见的关键用语,如“最大…‘最小…‘至少”“刚好”“理想滑轮”“轻质杠杆”“光滑水平面”等应该特别注意。扣住了这些关键用语,挖掘隐含条件,能使解题事半功倍。
②分析题目:在审题的基础之上,运用赢观图示表达出来,顺理或逆推,形成正确思路。在这一过程中画草图,包括力的示意图、电路图、光路图等,可以形象地帮助学生分析研究对象的物理状态及其条件,分析研究对象所进行的物理过程。 ③解题:将思路文字化、条理化的过程。选择适当的公式,列出方程,统一单位,代入数据计算,求得解答。做到解题过程有條不紊,每一步都“有理可依,有章可循”。
如果是作图题,则要求学生根据题设条件,选定一定的标准,作出图线。例如,“力的图示”根据线段的长度,知道力的大小,根据前头的方向,知道力的方向。“杠杠原理”要求画出动力、动力臂、阻力、阻力臂。
④对结果进行检验和讨论。考虑答案是否合乎情理,做到准确无误。
4.学生练习
学生进行独立的练习时,教师应注意:
(1)题目的选择应当配套,由易到难,以训练基本功和基本思路和方法为主,基本练习与综合练习相结合。
(2)按照不同的目的,对学生解题过程分别提出不同的要求。例如,做“力的图示”时,必须有标度、箭头,线段长度必须准确,而“力的示意图”只要求带箭头的线段,对线段长度不作要求。
(3)贯彻因材施教,对于程度不同的学生在要求上和指导上要注意区别对待,特别要注意指导在解题上困难较大的学生。
(4)在学生练习过程中,要注意发现不同的解法和典型性的错误和问题,这样可以了解学生的学习情况,思维活跃程度,为总结分析及今后的教学提供依据。
5、反馈总结
对学生的练习情况要及时进行评讲,包括分析学生解题中出现的各式各样的问题及其原因,得出正确答案;比较各种不同的鹪法,尽量从学生解答中找出的最佳方法,并予以肯定和推广。
(三)应该注意的问题
1.加强解题规范的训练
初中学生接触物理的时间不长,在习题教学中,特别是习题课的教学中,教师不仅是让学生会解几道题,更应该使学生掌握怎样解决问题的思考方法,加强解题规范的训练。解题规范化包括解题格式的规范、解答过程的条理清楚、物理量符号和单位符号的统一、解题过程基本环节的应用以及解题思路基本模式的应用。
要求学生解题时分析已知条件,明确所求对象,选择解题方法,对所求做出解答。初中生逻辑性不强,为了尽快掌握解题技巧,教师可以要求学生明确写出“已知”“求”“解…‘答”,并严格按照步骤进行。
要求物理量符号和单位符号的统一,规定必须用课本上的符号为标准写出已知量和待求量,不得随意乱代。在同一题中如果出现多个异值异态的同种物理量时,应该给该物理量的符号添上角标以示区别。
2.根据学生情况确定习题难度
为了提高课堂教学水平,适当增加课堂教学的容量和提高教学内容的难度是应该的,但是要掌握好一个度。如果脱离了学生的实际,盲目追求高难度和高密度,势必形成“满堂灌”,或者只把注意力集中在成绩中、上等的学生身上,就会造成两极分化。课堂教学节奏太快,学生思维过于紧张,容易疲劳,教学效果适得其反。因此,无论是课堂教学还是习题设计都应该注重思维能力的递进、交叉。由于学生的思维能力的差异,习题设计不但从总体上要分层次递进,而且对于每一道习题也应该有几个不同的层次,要有横向层次和纵向层次,相互扩散,构成立体结构,全面地体现能力的培养。例如,处理这样一道例题:“用一动滑轮把重为50N的物体提高到6m高的楼台上,所用的力是30N,那么动滑轮的机械效率是多少?”学生初学机械效率的知识时,可以采用化难为易的方法分为3步解题:①求总功;②求有用功;③求机械效率。并引导学生重温在动滑轮使用过程中,物体上升高度和手拉绳子上升移动距离的关系,由于分层降低梯度,学生在教师搭桥和引路下,顺利实现认识的飞跃。
3.精选习题
无论从提高课堂效率,还是从教育思想、人才培养、能力培养等方面看。大量的习题讲练对学习者的不利影响,我们不能以物理习题的讲练来代替正常的物理教学。如果过量、过难的讲练物理习题,还会对物理教学带来负面的影响。如果过量的进行物理习题的讲练,势必剥夺了学生参与认知物理科学的时间与机会,特别是过量的讲练那些模式化的物理习题的过程,将会导致学生对物理的学习只是在进行着没有太大实际意义的演绎或推导。久而久之,物理学在学生头脑中积淀下来的就只是一些抽象的名词和符号。这不仅会导致学生不能学到真正的物理,就从应试的角度看,由于学生对物理的感觉只是抽象的概念、公式、符号和模型,而缺少理解、应用物理学知识所必需的实际背景、研究方法和思维方法的支撑,也很难应付千变万化的物理习题。教学中繁、难、怪题,通常会使学生饱尝失败的苦涩。因此,过量的讲练这类习题,将对学生的学习心理产生不良的影响。特别是在没有让学生充分参与认知过程的基础上,盲目的“抓紧时间”进行习题的讲练,与其说是让学生在“实战”中吸取经验教训,加深对知识的理解,不如说是在不断的碰壁中摧毁学生的自信心和求知欲。自信心和求知欲一旦丧失,哪里还有什么学习兴趣。
同时,我们的教学内容也不应只是枯燥呆板地罗列概念、规律或公式,更不应是一些没有实际背景的模式化的物理习题的演练。“从生活走向物理,从物理走向社会”的教育理念,就是倡导物理教学应从学生身边熟悉的自然现象和生活现象开始,从常识走向科学、探索和认识物理规律,并引导学生将物理知识和研究方法与生活、生产实际联系起来,体会物理科学知识与方法在人类社会实践中的应用,从中使学生能关心生活、关注社会。只有在广泛的联系实际的基础上,才能激发并保持学生学习物理的兴趣,才能使学生体会到物理科学知识的应用价值。例如,在运用速度公式解题时,这样编一道题目:8:00上第一节课,A同学家到学校的距离是1、5km,如果步行的平均速度是3km/h,问A同学7:35从家动身会迟到吗?学生解答后发现迟到了。接着可以提出那必须在什么时刻动身才不会迟到?这样编排的习题仅容易激发学生学习兴趣,而且指导学生把理论运用于实际,使学生感觉到物理就在身边。
因此,采用题海战术,对布置的作业不加选择,会使学生成了解题机器,既耗费了学生宝贵的学习时间,又挫伤了学生学习的积极性。所以,习题一定要精选、精练、达到事半功倍的效果。
4.注意概括知识的应用条件 要注意引导学生理解物理概念、规律的应用条件。例如,当学生遇到这样的问题:“一个质量为500克的足球,向前运动了30米,问这一过程中力所作的功”时,往往会得到W=0、5×10×30=150J,这样机械地套用公式,而没有认真地分析知识的应用条件,错误当然难免。所以习题课的教学必须对知识的应用条件进行系统的概括,学生才不会孤立地记忆了所讲过的解法。只有当学生通过练习,能主动地将所做过的同类问题进行概括后,才能形成灵活正确地应用这一知识的能力。
5.落实物理课程三维目标
在习题课教学中,还应当注意对物理课程三维目标的培养。物理课程的三维目标要求物理教学在落实知识与技能的同时,使学生了解物理学的研究方法;在解决学习中遇到的物理问题过程中,形成一定的自主学习的能力、信息收集和处理能力、交流与合作的能力。通过学习物理领略自然界的奇妙与和谐,体验探究自然规律的艰辛与喜悦,培养坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。
要切实落实三维目标,就必须改变灌输式的教學方式,让学生通过体验知识的形成过程、理解基础物理知识的内涵和外延、体会物理学的研究方法;在相互启发和补充过程中丰富学生的认知结构,引导学生真正成为学习的主人,培养学生的创新意识和实践能力以及尊重他人、实事求是的科学态度。
6.加强课后辅导
一个班学生的知识水平,思维方式,智力水平不尽相同,习题课后还要辅导,对不同学生进行分类指导。基础知识扎实,思维开阔的学生,解题方法上鼓励创新,鼓励用最简单的方法,以最快的速度解出题目;中等的学生,要求掌握基本方法,有精力再思考简单方法,反复练习,尽量登上最高台阶;基础较差的学生要积极鼓励,一步一个脚印,掌握一些基本方法,并逐渐熟练。让每一层次的学生均有成功的喜悦,思维上都有不同程度的发展和提高。
7.一题多解
进行一题多解的训练能够强化学生的发散思维能力,拓展学生的思维空间,促使他们多角度、全方位地审视问题;可以激发学生的思维兴致,培养学生的创新意识,活跃课堂气氛;可以完善知识体系的融会贯通,提高程序性知识水平;可以提高分析综合能力和数学应用能力;还可以帮助学生加强科学方法的掌握。总之,一题多解对解题素养的训练能起到事半功倍的效果,是一种高效率的解决问题途径。特别是一些看似平常的基础题目、基本题目进行一题多解,能够极大地调动起学生学习物理课的积极性。
例如,“一空心铜球重4.9牛,体积为500厘米3,把他放入水中后,他是上浮、悬浮还是下沉?”这道题,可以计算铜球的密度,如果大于水的密度就下沉,反之上升;也可以假设他沉人水中,计算浮力,如果浮力大于它的重力就上升,反之下沉。
但是,一题多解也要注意把握分寸,不能为了一题多解而把简单问题复杂化。
8.一题多变
在习题课中的“一题多变”是指从多角度、多方位对例题进行变化,引出一系列与本题相关的题目,形成多变导向,使知识进一步精化的教学方法。例如,在学生解答了“一列火车长200 m,以15 m/s的速度通过一座长1、6km的大桥,问需要用多少时间?”解完这道题后,教师把题目改为:“如果这列火车以相同的速度,通过另一座桥用150 s,那么桥有多长?”还可以把这道题改成:已知火车长、桥长和过桥时间,求火车过桥速度;已知桥长、火车速度和过桥时间,求火车长等题目。通过这种“一题多变”的习题探讨,开拓学生思路。
9.解题模式的使用
面对大量的习题,教师通常会引导学生对它们进行分析、比较,找出最一般的解题规律和方法,科学地归纳出此类问题的解题模式,使学生以后碰到同类问题时,能通过模式认知,快速复现出解题方法和程序,从而压缩思维过程。面对复杂问题时,则可以迅速把它化解为基本解题模式的组合。尤其是对形异质同习题“归一”总结,有些跨知识系统的、表面看起来毫不相干的问题,其解题规律非常相似,适时地引导学生去挖掘出这些内在联系,有助于学生理解物理基本规律,增强举一反三、活化知识的能力。
但是在归纳模式的过程中,一定要提醒学生分清解题模式的适用条件,认真审题。有的题目看上去差不多,实际上通常都可能“差之毫厘、谬以千里”。
总之,习题课的教学应当最大程度地调动发挥学生的内在因素和他们的积极性,全面提高思维素质。
四、总 结
教育是一门艺术,艺术在于创新。教学策略不是凝固不变的,而是要应学科不同而不同,应情境变化而变化,因教学的对象——学生的差异而千变万化。所以叶圣陶先生说:“教学有法,教无定法”。教育是艺术,艺术是需要感情的投入的,所以教学不仅要用一定的策略,还要有教师情感的渲染,需要教师的教学机智。只有充分的发挥教师的机智,不断的创新初中物理教学策略,才能顺应时代的要求,不断推动初中物理教学的前进。
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