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物理概念和规律虽然是建立在现象基础上的,却高于现象,是从现象中归纳、抽象出来的。学生即便观察到了物理实验现象,有了正确的生活体验,也不一定就能从中了解物理的规律和概念。
其实对于物理现象的认识有一个标准,一般来说,真正认识物理现象要达到这样三项要求:第一是要认清物理现象的关键特征;第二是要明确出现该现象的条件;第三是根据我们教学的不同要求,有些还需要了解产生这些现象的原因。
其实许多物理现象产生的原因非常复杂,所以我们在教学的时候,要特别注意教学过程的阶段性,把握好教学的节奏感。我们要了解《课程标准》对高中该阶段学生的要求,对深度、难度有一个准确的定位。
如多普勒效应,《课程标准》的要求是“通过实验感受多普勒效应。解释多普勒效应产生的原因”。可是如果真要解释它的原因,还挺困难的,因为它表现出来的是波的频率的变化。在学生学习的过程中,会遇到一些什么困难呢?
在认识了多普勒现象后,请学生读书学习其成因,结果学生遇到困难。于是鼓励学生联系已有知识,提示学生“频率”相对抽象,指出周期会更易思考。学生分头讨论研究各种情况,最后由学生汇报研究情况。
这个处理是借助学生比较熟悉的概念、规律来解决问题,把频率的问题转化成了周期和波长来解决。因为时间和波长都比较容易通过示意图表现出来,这个图其实类似于学生熟知的追击和相遇图。在解释物理现象产生的原理比较困难的时候,可以转换思维焦点,帮助学生间接地认识这种物理现象。
二、重视概念的物理意义
注重从实际问题中抽象、概括出概念的过程,让学生了解提出新概念的过程和目的,使学生在建立概念的过程中受到物理思想与方法的熏陶。
学生经常对比较抽象的概念死记硬背,不理解物理概念的实质,如加速度、电场强度或是磁感应强度的概念。
理解掌握物理量,应该把这个物理量的意义、用途放在第一位,而定义式的记忆放在第二位,定义必须能正确地实现它的用途,否则定义就需要做出相应的变化。
要让学生理解物理量的意义,在提出一个新概念时,就要让学生了解为什么要提出这样一个物理量。我举一个关于磁通量概念建立的案例:在初中“切割磁感线”产生感应电流的知识基础上,又发现不切割磁感线而“改变穿过闭合线圈的磁感强度”也能产生感应电流。于是引导学生将两种过程形象化(画出磁感线),从而能比较(用多媒体动画辅助)发现两种过程的共同特点是穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化。这才是闭合电路产生感应电流的重要条件,为此方才有必要定义一个新物理量:磁通量。其实很多物理概念和规律是同时得出,磁通量就是很典型的例子。让学生在探索中发现必须引出新的物理量,才能更准确、更简洁得表述所发现的规律。这就是为什么在新《课程标准》中强调过程与体验的目的。
三、帮助学生理解数学公式背后的物理道理,体会公式中每一个量的物理意义
初中生都学过“功”,我认为高中一开始就应该给学生强调功是能量转移转化的量度,利用这一点,我们才能帮助学生突破很多疑难问题。
高考中有这么一道题:人下蹲以后再跳起的过程中,地面对人有没有做功?
很多人都很疑惑:人在力的方向上是有位移的,为什么结果地面对人向上的支持力却没有做功呢?
如果我们在学习的时候,要求学生优先掌握“功是能量转移转化的量度”,而不是让学生简单地死记“W=Fscosα”,那就不会轻易被考倒了!因为人跳起来的过程增加的能量,显然不是地面给的!
它不做功,从“Fscosα”怎么理解?应该如何来认识我们定义中s的含义,才能够满足量度能量转移转化的要求呢?这时候我们可以仔细考察一下,人从蹲着到跳起来的过程中,人的重心确实是有位移的。但是我们更要关注的是什么?地面给人的作用力作用在哪里?作用在脚底!在我们站(或)跳起来的过程中脚底有没有位移?显然没有!
跳起来脚离地以后,脚底是有位移,但这时地面对人的力却没了!
可见,我们应该让学生理解“Fscosα”中这个s应该是受力质点的位移!
在高中物理《课程标准》中有一个实施建议,特别强调要“提高科学探究的质量,关注科学探究学习目标的达成”。对于高中教学,不仅仅是动手做实验才叫科学探究;深入地思考一个物理现象、物理过程,从中发现物理规律,只要这个规律的发现是学生自己通过亲身体验和通过思考,最后得到结论,我认为它都是属于探究的过程。
高中物理教学相对于初中,更强调培养学生理性的思维,这是高中物理跟初中物理的一个明显区别;也只有这样,才能更好地体现物理学科不同于其他学科的独特教育价值!
四、把握规律所反映的真实的物理过程、物理背景,体会其适用条件
许多学生学物理,没有注意到物理规律跟数学的差别,仅仅认识物理规律的数量关系,把物理的公式当成数学公式来理解,没有把握住规律所反映的真实的物理过程、物理背景,当然就不能很好地掌握物理规律。
有一个特别容易混乱的因果关系,就是变压器的规律。变压器涉及的物理量比较多:原线圈、副线圈的电压、电流、功率等。原线圈电压决定副线圈的电压,这个关系符合学生的思维习惯,问题不大。但是电流和功率恰恰相反,是副线圈的功率、电流决定了原线圈的功率、电流,这和学生的思维习惯完全相反,这是一种量出为入的关系。这种情况就要耐心地帮助学生理出其中的“因果关系链”,才能让学生在理解的基础上记忆。
【关键词】初中物理;实验教学;融合模式
物理是一门基于实验的学科,可以说没有实验,就没有物理学科的发展,因此,长期以来,各阶段的物理教学都十分重视实验教学。初中阶段的物理教学也不例外,对于实验教学也给于了非常的重视,从实验设备的购置、实验指导教师的培训等方面都做了很多工作。但从另外一个方面来看,初中物理课堂却普遍存在另外一个问题,那就是理论教学与实验教学总是不能有效的衔接,很多教师都认为理论是理论,实验是实验,实验只能是对于理论课的一种辅助,通过实验课,让学生更加深刻的认识理论知识。而对于如何通过实验发现问题,并将问题反馈到理论教学中,进一步充实理论教学,则关注的比较少。实际上,对于物理学科来说,理论与实践是相互促进发展的,缺一不可。理论为实验课程的开展提供了指导和知识基础,而实验则可以有效验证和发现理论中的问题,为推动理论知识的进一步升华提供参考和实践。本文拟通过对初中物理理论教学与实验教学之间的融合进行分析,探讨如何有效促进物理理论讲授与实验教学之间的融合,为构建初中高效物理课堂提供基础。
一、加强课堂讲授中实验知识的融入,促进学生理论与实验结合的意识形成
物理实验教学能有效培养学生的动手能力和科学思维能力,对培养学生的观察和实验能力、实事求是的科学态度、引发学习兴趣都有不可替代的作用。以往很多教师讲课就是针对课堂知识开展,基本上在理论课堂上不涉及实验的内容,导致学生在上实验课的时候还是一脸茫然,不知道物理实验是干什么的。实际上,理论课的目的主要是要给学生奠定知识基础,包括既定的知识基础,同时也要加强实验部分需要的知识基础。而且,由于学生从小学升入初中以后,对于实验缺乏足够的认识,教师不单单要为学生奠定实验课程需要的知识基础,还要更加明确的指给学生这部分知识在实验的过程中有什么用处,这样可以最大限度的保证学生了解实验与理论之间的关系。比如,在上“音调与频率的关系”之前,教师需要在课堂上充分的讲解音调、音色、频率等声音要素之间的关系,让学生预先就对声学知识有个初步的了解和认识。另外,教师需要着重的强调出音调与频率在声音中的关系和区别,并告诉学生以后我们就要针对这两个要素之间的关系做实验,课下学生们要自己先加深一下了解和认识。
二、完善实验课堂开展模式,进一步提高实验课堂对理论知识的验证和反馈
新课程改革所使用的新教材注重知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观三维目标的培养,加强对学生创新精神和实践能力的培养。尤其对于物理课程来说,物理是一门以实验为基础的自然科学,眼见不如手动,只有在实验中学习,同学们的才智和创造力才能得以发挥,学会探究性学习,能够使大家对物理事实获得明确、具体的认识,而不是停留在被观察物理现象的表象上,在探究活动过程中,不断品尝“发现”与“战胜困难获得成功”的喜悦,体验探究的乐趣,从而增强学好物理的信心。实验课堂不单单是学生做完实验,写个实验报告就算结束了,这仅仅是完成了实验课程最表层的工作。而实际上,我们需要从实验课堂中挖掘出更多的价值,尤其是关于实验过程如何反馈到理论讲授中来的问题。比如在学习“水沸腾过程中温度不变”这个实验后,教师除了让学生写实验报告以外,还要加强对学生的启发,让他们思考从这个沸腾中温度不变的问题还能引申出什么样的问题。比如,为什么不变?在什么情况下水的沸点才能变化?最终经过汇总,将此类问题带到课堂上去,在这里找到答案或者进一步向教师寻求答案,以此来丰富课堂讲授。
三、进一步深化物理教学模式改革,尝试理论实验同步开设
以往的很多教师在物理讲授课的课堂上,基本上都是一支粉笔、一块黑板、一张嘴巴,现在有了多媒体,很多教师开始用多媒体教学。但调查发现,很多教师的多媒体教学不过就是把教案换到PPT上放给学生,没什么新意。而在实验教学中,教师往往就是演示实验过程,让学生模仿,最后撰写报告。二者毫无联系,这也是实验教学与理论教学脱节的重要原因。实际上,我们完全可以将二者结合起来,尤其是通过利用现在的多媒体,把一些实验教学就直接融入到教学过程中,通过多媒体展示给学生。或者直接把实验课堂上的一些比较典型的演示实验搬到理论讲授的课堂上,边理论、边实践,这样更能提高教学效率。另外,要着力加强理论将手中与实验内容相关度的情景教学设计,让学生在情景中真实的感受理论在实践中的运用,强化实验意识。比如通过学生的生活经验设计物理情景、运用实验设计物理情景、利用已有知识设计物理情景、重现物理学史设计物理情景、由高科技热点话题设计物理情景、用小故事、小魔术、小幽默设计物理情景等。这样可以更好的在理论课堂上调动学生参与实验的积极性提供铺垫,让学生都更加踊跃的参与到实验中去。
物理学科,在整个初中教学体系中,很多人都认为比较难学,甚至连物理课的任课教师自己都这么认为。很多公式、定理、计算学生掌握起来困难,教师教起来也感觉吃力,所以,成了初中物理课堂上学习的难题。而通过实验可以有效的解决物理教学中很多抽象概念教学难的问题,让学可以更加深刻的了解概念。所以,我们需要进一步推进实验教学与理论教学的融合,这样可以更加有效的提高学生对物理理论讲授的认识。当然,长久以来形成的习惯要想改进必然会是一个长期的过程,这就需要物理教师更加深刻的领会理论与实验之间的关系,深入改革实验教学与理论教学的模式,加速二者的融合,最终才能真正有效的把初中物理理论与实验教学融合起来,为构建高效的初中物理课堂提供基础。
参考文献:
[1]陈松波.初中物理实验操作技能考评方式初探[J]. 成功(教育),2011(7)
[2]张锋.实验让初中物理课堂更精彩[J]. 数理化学习(教育理论版),2011(10)
首先,在初中时物理大家并不认为它难,对物理的感觉和其他科目一样。同样都是物理,到高中就变了吗?难道就像“女大十八变”,变得我们都不认识了吗?从理论上讲,我们大了一点上了高一年级,学东西应该更容易了才是。
其次,谣言的蛊惑。大家都在说:高中物理的内容更多,难度更大。真不知道是谁第一个这样说的,依据又是什么呢?因此不少同学进入高中之后对物理就怯生生的,视它如老虎般,一有困难就觉得很正常,题做不出来觉得很正常,做出来反而觉得不正常了,试想这样的心态如何要得?
再就是,老师将简单的东西是不是说得有点复杂了,课本上的概念、公式、规律是可数的,而老师给出的有一大车,看似给学生的武器多了,反而在选择武器上难倒了咱们的孩子。这好比在公交车上,座位多的时候你就会想坐哪里舒服呢,如果只有一个座位你就不会犹豫了。
如果不及时改变对物理的学习态度,一直带着“物理难”的消极暗示,对物理的学习结果可想而知了。结果只能是大家都习以为常的物理将越来越差,一提及物理就感到头痛,越来越讨厌物理,渐渐就与物理“绝缘”了。这就使一些初中物理学得很不错的同学,到高中后感到困难,最后一败涂地。
殊不知在物理学习的道路上,他犯了取得成功的大忌。第一,不清楚高中物理的真识情况,人云亦云。第二,缺乏自信,被莫须有的恐惧打败。第三,缺乏判断是非的能力。
以下还有几点是在谈话中学生自述的。
终于考上了高中,可以好好放松了。殊不知行百里者才到中途,怎能懈怠,这种心态哪一科也学不好的啊。
物理初中都学不好,高中物理学不好也在情理之中。殊不知这里的因果关系是比较荒谬的。
学物理有什么用啊,我以后又不搞物理。这是一种没有远见的说法。又有谁能确切地知道自己的以后?
下面我就怎样学好高中物理谈几点意见和建议供老师和学生共同参考。
知己知彼,有备而战,百战不殆。什么样的章节,什么样的知识特点,应该采取什么样的学习方法,当然也需要老师的指导和建议。
以第一章《运动的描述》为例详细说明和展示。
物理概念、名词比较多,做好理解、记忆、背诵的准备。
本章定位:每门学科都有其学科的特点,学科名词,术语,本章主要介绍和学习一些物理学科的专业语言――物理概念、物理量等一些物理名词,学习本章的意义犹如学好英语里的26个字母,意义久而深远。因为在后面的几章的学习中,以及做习题的过程中,这些物理名词会反复出现。
本章学习方法:背诵记忆式、卡片式、列表式。
涉及的物理名词有:机械运动、质点、参考系(惯性非惯性)、坐标系(一维、二维、三维)、坐标的变化量、时间间隔(时间)、时刻、时间轴、n秒内、第n秒内、n秒时、n秒末、n秒初、中间时刻、路程、位移、中间位置、矢量、标量、速度、平均速度、瞬时速度、瞬时速率(速率)、速度的变化量(速度的增加量),速度的变化率,加速度、速度-时间图像(v-t图)、位移时间图像(x-t)、斜率、截距、图像中的面积、打点计时器(点火花式、电磁式、气垫导轨)、数字计时器等40个左右。
巩固法:以上物理名词,必须明确其语义和意义,有助于今后的学习和提高。
本章在高考中多以选择题出现,难度系数不高,多为简单题。
―、重要概念
参考系:任何运动都是相对于某个参照物而言的,这个选来作为标准的参照物称为参考系。
质点:可以用来代替物体的有质量的点。
时刻:表示一个瞬时,在时间轴上用一个点表示,一般与位置相对应。
时间:表示一个过程,在时间轴上用一条线段表示,一般与位移相对应。
矢量:既有大小又有方向的物理量,满足矢量运算法则(平行四边形定则)。
标量:只有大小没有方向,满足标量运算法则。
二、几个易混的矢量物理量
三、几个易混的标量物理量
四、两个很重要的图像s-t图和v-t图表格比较
五、一个很重要纸带――打点计时器打出的纸带
1.打点计时器的作用
(1)测时间(2)测位移(3)研究纸带研究物体运动
(电源频率50Hz,每隔0.02秒打一个点)
2.操作步骤
(1)固定计时器;(2)穿纸带;(3)启动电源,拉纸带,随后立即关电源。
一、激发探究热情,引领学生从中获得体验
现代教育理论认为,知识的形成与发展是一个渐进的过程.因此,在初中物理教学中开展探究知识活动具有重要意义.在教学过程中,教师要注重激发学生的探究热情,促使学生在探究知识的过程中获得内心的情感体验,从而达到预期的教学效果.例如,在讲“太阳与月球”时,为了激发学生探究热情,教师可以开展师生互动活动,让学生的互动中获得体验.就太阳黑子的周期性,以及它对月球运动造成的影响等相关知识进行交流,培养学生的感性认识,从而提高学生对知识的记忆.然而,太阳在活动过程中会出现耀斑、太阳风等现象.现在却把太阳黑子当作太阳活动的标志,这是为什么呢?为了弄清这个问题,教师利用多媒体播放太阳黑子的图片,让学生讨论“黑子不黑”的问题.接着,用多年来对太阳黑子的观测数据让学生分析,谈谈太阳黑子有怎样的变化规律.最后,共同交流太阳的活动对人类生存的地球有什么影响.这样的探究知识的过程,学生既获得了“太阳与月球”这一节所要学习的知识,也获得了丰富的内心体验.
二、创设体验情境,让抽象物理知识生活化
物理学知识结构严谨,概念与定义严密、精炼、逻辑性强.有些知识对于初中学生来说在理解上还是有一定困难的.如果仅凭教师的讲述,学生可能会因为难以理解而产生消极的认识.因此,教师应该在教学过程中创设体验式情境把抽象的物理知识情境化、生活化.这样,让学生把物理概念、现象、规律与自己熟悉的生活经验结合到一起.例如,在讲“声音的特征”时,教师可以创设这样的体验情境:利用课件播放电视剧《霍元甲》主题歌,开始把音量放得很小,很多学生说听不清,于是把音量调大.等到是一段低音的时候,就故意问学生这一段是谁唱的呢?学生立即回答说:还是周杰伦唱的啊!只不过是他用假嗓子唱的,只是声音故意变尖罢了……此时,再来讨论声音的特征,学生有了自己的体验.这样,借助学生生活中熟悉的听歌经验,使学生了解声音的特征就是响度、音调与音色.通过电视剧主题歌的播放,让学生了解到声音的响度与声源的振动幅度有关,声音的音调与声源的振动频率有关.同时,学生懂得了不同声源发出声音的音色是不同的.
三、强化实验体验,培养学生的创新思维能力
心理学研究表明,个体对学习的巩固与他是否动手去体验存在直接的联系.我们知道,物理学的研究与发展离不开认真的观察与实验验证.而体验式学习就是让学生在活动中@得知识,并且产生积极的内心体验.学生直接参实验的过程,一定要观察、操作、分析、概括,并总结实验中真实的感受,从而促进实践能力的提高.同时,培养了学生的创新思维意识.例如,在讲“制作调光灯”实验时,教师可以改进这个演示实验,尽量让学生动手做这个实验.实验台上准备了电源、开关、灯泡、铅笔芯、导线、镍铬合金丝、两只定值电阻(5欧、10欧)等,要求学生动手制作调光灯,有多少种制作方法,哪一种方法能使灯泡亮度持续变化.学生在动手实验中产生积极的内心体验,同时培养了学生的创新思维能力.如,有的学生改变电源电压;有的学生改变接入电路中的导体电阻;有的学生改变铅笔芯的长度;等等.种种方法都实现了让灯光亮度增加.这样的实验过程,强化了学生的认知,也加深了学生的内心体验,从而使学生获得深刻的印象.
四、强化操作体验,提高学生的认知与感悟
关键词: 物理教学 正迁移 负迁移
在学习过程中如果已有知识对新学知识有帮助,就是正迁移;相反,如果已有知识对新学知识有负作用,就是负迁移。心理学研究得到的结论是:迁移并不是自动的,自动的迁移是很少出现的,只有通过引导,迁移才会容易产生,引导越多越得法,迁移就越多越顺利。笔者本文谈谈我们在物理教学过程中如何利用正迁移,避免负迁移。
1. 物理概念教学充分利用正迁移
心理学研究认为,已有知识之所以能够对新的知识有迁移效果,主要在于新旧之间存在共同要素,两者之间共同要素越多,迁移就越容易。在物理概念有的存在很多类似的地方,如果充分把握好正迁移,会收到事半功倍的教学效果。
在初中物理中有“密度”、“比热容”和“电阻”等概念,如果我们在教密度这个概念的过程中,让学生亲自动手做一做密度测量的实验,学生会真正认识到“密度(ρ= )是物质本身的一种属性,密度与物体的体积和质量无关”,不是质量大的物体密度就大,体积大的物体密度就小,同一属性的物体,无论质量是多少,体积的多大,密度都是一定的。对于某种物质来说,质量随其体积的增大而增大,随着体积的减小而减小。
如果牢固地掌握了“密度”的概念,对于“比热容(c= )”和“电阻(R= )”的概念,以及高中部分的“介质折射率(n= )”、“电场强度(E= )”、“电势(U= )”、“电容(C= )”、“磁感应强度(B= )”等概念,都可以利用“密度”引入的方法进行迁移,这些物理量都是利用了两个或多个可测的物理量的比值,来定量研究和定义新的物理量的方法。
在高中物理中,周期和频率的最早出现是在圆周运动中,如果我们用简单的实验或学生自己做一些实验,从感性和理性上真正理会了周期和频率的物理意义,那么,在后面迁移到“机械振动”、“机械波”、“交流电”、“电磁振荡”、“电磁波”、“光的波动理论”等的周期和频率就是顺水推舟的事情。
2. 物理问题讨论充分利用正迁移
我们物理学中所遇到的问题千千万万,但有些问题之间存在着一般的共同特征,如果能够抓住问题的突出特征,迁移就可能进行,特征越明显,迁移进行得就会越顺利。
例1. 在学习简谐振动中,振子的速度和加速度的问题,特别是振子在平衡位置的这一特殊点,速度与加速度的关系是:速度达到最大值,而加速度为零,即速度的变化率为零。这个问题的特征是:一个物理量的大小达到最大值,但这个物理量随时间的变化率为零。掌握这一特性后,迁移到这样几个问题中是大有益处的。①对于电磁振荡LC振荡电路中,电容器开始放电的瞬间,电容器上带电量和回路中的电流强度大小关系。②交流发电机的线圈平面旋转到与匀强磁场磁感线垂直时,通过线圈的磁通量与线圈中感应电流大小的关系。
例2.如图1所示,质量为M,长度为L的小船停在静水中,船的左端站有一个质量为m人,当人从船的左端走到右端时,不计水的阻力,求人和船的位移?
解析:这是一个二体问题,由动量守恒有:mv -Mv = 0以人的速度方向为正方向,则得到: = ,又由于s = t,s = t,所以有: = ,再根据L = s+ s
解得:s= ,s= 。
在解决这个问题之后,对下面的一系列问题迁移,要解答就简单多了。
① 图2所示,质量为M的斜楔放在光滑的水平桌面上,有质量为m的滑块由静止从顶端滑到底端,求斜契的水平位移?
② 图3所示,质量为M的弧形曲面放在光滑的水平桌面上,有质量为m的小球由静止从顶端滑到底端,求弧形曲面的水平位移?
在解题中不断进行迁移训练,学生就可以从题海中解脱出来。
3. 讨论物理问题时尽量避免负迁移
学生在学习过程中,由于各种因素的影响,往往会出现一些负迁移现象。
例3.如图4所示,河岸上利用定滑轮拉绳索使小船靠岸,拉绳索的速度为v,当船头绳索与水平面夹角为α时,小船的速度是多少?
学生在解答这个问题时,由于思维定势容易发生负迁移,主要出现以下两种错误:
错解1:认为小船的速度与绳索的速度相同,也是v。
错解2:绳索上各个点的速度相同,将绳索的速度分解,如图5所示,则小船的靠岸速度为:v =vcosα。
出现错误的原因主要是两个方面。第一,不能区分合运动与分运动两者之间的关系以及物体的实际运动就是合运动。第二,不能正确应用运动的分解方法,不能根据实际效果将合运动正交分解的道理。在已知合运动和一个分运动方向的条件下,可以画出无数个平行四边形,然而根据物体的实际运动,将合运动正交分解,才能求出唯一的符合实际的结果。
对于这个问题,关键是要分析小船上A点的运动与车拉绳索的运动之间有什么样的关系。A点的运动(绳索末端的运动)可以看作两个分运动的合成:一是沿着绳索方向的被牵引,绳索的长度缩短,设绳索缩短的速度为v ;另一个是垂直于绳索以定滑轮为圆心的摆动,它不改变绳索的长度,设与绳索垂直方向的分速度为v 。设A点在该时刻的速度为v′。如图6所示,则A点的速度为:v′=v /cosα,v 为车拉绳索的速度v =v,即得到船的速度为:v′=v/cosα。
总之,我们在教学过程中,要充分利用正迁移而避免负迁移,使学生从繁重的学习生活和题海中解脱出来。