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高中物理知识实验创新的根本目的在于优化教学方式,突破知识重点,解决知识难点,培养与训练学生的动手操作能力和物理创造性思维能力,在加深物理知识理解的基础上,培养和提高学生创新能力。重要的是,高中物理知识的实验创新要面向学生,凸显学生主体地位,让学生自己动脑,动手,使之成为学生实现知识、能力、态度有机整合的载体。对此,本文结合物理学习经验,以物理教材为根本依据,针对高中物理“电知识”的实验创新,提出了三点自己的看法。
一、改进式创新:看得见的充放电过程
本质上来讲,教材是教学生成的根本,在人才培养中起着导向性作用。一直以来,我国非常重视教材建设,尤其是国本教材都是过权威论证和实践证实的,具有内容丰富、专业系统、科学规范、形式新颖等特点。所以,在高中物理的创新学习中,我们必须深入挖掘教材内容,通过对教材的详细研究,对现有教材中的实验进行改进式创新,以加深对相关知识的理解与掌握。
例如,在“电容器与电容”的课堂学习中,教材虽然介绍了电容器充放电的过程,但抽象的理论讲解很难让学生形成正确的感性认知,成为了许多学生难以突破的一大障碍。此外,如果按照教材所提供的电路图进行实验,因充放电时间过短,学生很难看到充放电时形成的电流。对此,笔者经过深入思考后,对其进行了改进,结果如下:
电容器充放电电流随时间的变化i=e,其中E代表电动势初始电压,R代表总电阻,时间常数τ=RC,C代表电容。不难发现,最大电流Im=,放电时间由τ=RC所决定。如图1所示,在原电路图上设置一个大电阻R,就能够极大地增加时间常数。然后再连接上一个示波器,就形成了一个看得见的充放电过程。
经过改进式创新后,我们能够清楚地看到充电过程中电流减小,电压升高,而在放电时电流和电压都降低,且充放电所形成的电流方向相反,实现了抽象物理知识的具象化,加深了学生的知识理解。
二、自发式创新:闭合电路的欧姆定律
在高中物理学习中,并非所有知识点都配有实验,但为了全面把握那些重难点知识,我们可结合教学内容,自行设计实验方案,实现高中物理知识的自发式创新。
例如,在“闭合电路的欧姆定律”的课堂学习中,教材对外电路定义、内电路、电势变化情况、能量守恒解释、原理推导等都是理论概述,并未进行实验阐述,这就导致许多学生无法形成明确的感性认知,甚至会产生“电池使用时是否会形成内电压”的怀疑。对此,为了消除该知识点的思维障碍,笔者进行了如下的自发式实验创新:
实验器材:电压传感器、小灯泡、可调内阻电池、滑动变阻器、导线、开关等。
实验步骤:(一)电源极板电势提升
1.对极板两极电压展开实际测量;
2.改变外电阻大小,重复上述步骤;
3.改变内电阻,重复上述两步骤;
4.对数据进行分析,最终得到极板电压提升等于内外电压之和的结论。
(二)演示内电阻对用电器工作有影响
1.用小灯泡替代外电路用电器;
2.闭合开关,小灯泡亮起;
3.加大电源内阻,小灯泡随之变暗,减小电源内阻,小灯泡随之变亮;
4.经分析得出内电阻对用电器工作有影响的结论。
通过上述的创新实验,闭合电路的欧姆定律知识变得更加直观,不仅有助于深化知识认知与理解,而且留下了深刻印象,充分激发了物理实验探究的兴趣与欲望。
三、拓展式创新:“人体”触电的演示
新课改的深入开展,使得高中物理教材更加注重知识的逻辑性,更加强调学生课程核心素养的养成。因此,在高中物理学习中,学生要在吃透教材的前提下,加强拓展创新,在深入理解相关知识内涵的基础上,拓展物理知识视野和提高物理科学素质。
在高中物理学习中,许多有关“电”的知识,都具有非常强的实用性,但其中很多知识都是“一笔带过”,或“一图带过”,如人体高压触电、低压触电的区别,单靠教材很难深刻理解和把握,这就需要我们对这些知识展开拓展式实验创新,以达到高效学习的目的。对此,笔者进行了如下“人体”触电的演示实验设计:
实验器材:木板、电源、机器人、导线、发光二极管等。
实验步骤:
1.接通电源,将机器人放在导线前,并将机器人左右手分别连接火线和零线,此时机器人身上的二极管发光,代表人体触电;
2.接通电源,将机器人放在导线前,并将机器人左手连接火线,脚下放置绝缘木板,此时机器人身上的二极管不发光,代表人体不触电;
3.接通电源,将机器人放在导线前,并将机器人左手连接火线,脚下放置金属板,此时机器人身上的二极管发光,代表人体触电;
4.接通电源,模拟高压电线落于地面。在机器人向高压线行进途中,当两脚之间出现一定距离时,二极管发光,而并拢后就不会发光,演示了跨步电压触电。
综上所述,在高中物理学习中,学生要立足教材,积极开展改进式、自发式、拓展式实验创新,构筑奇妙的电、光、磁、波等物理世界,实现物理核心素养的养成与提高。
【参考文献】
在初中物理的学习过程中,大多数同学都认为电学的学习最为困难,究其原因不但是由于电学内容的知识容量大、概念多、规律多、公式多、实验多,而且是由于电路图的连接及分析繁琐,使得很多同学学起来感觉枯燥无味,久而久之失去了学习的兴趣。提高电学知识的学习效果有两个关键点。
一、平时认真学习、系统总结,夯实电学基础知识点。
俗语说的好:“基础不牢,地动山摇。”学习电学知识也是这样,日常学习之中,既要认真识记基本知识点,还要善于总结所有知识点的系统性。电学重要知识点主要有五个概念,即电流、电压、电阻、电功、电功率;三个规律,即欧姆定律,串联电路的电流、电压、电阻等特点,并联电路的电流、电压、电阻等特点;两种测量仪器即电流表和电压表;三个基本实验即组成串联电路和并联电路,伏安法测电阻,伏安法测功率;一种基本探究物理问题的方法即控制变量法。在掌握概念的时候应理解为什么引入这个概念,这个概念反映了什么物理现象或事实,如何准确定义,该物理量的单位是什么,还有哪些常用单位,换算关系怎样,与之相近的概念是什么,它们之间有什么区别和联系,该概念有什么重要应用等等。对于规律,应着重理解它们反映的是哪些物理量间的什么样的关系或变化规律,这些规律的成立条件和适用范围是什么,对于测量仪器要掌握它与被测电路是串联还是并联,正负接线柱应如何与电源相连接,能否直接接到电源的正负两极上,该电表有几个量程,如何选,如何读数,这两种仪器在外形上和使用方法上有什么异同点等等。在实验复习时要掌握每一个实验的原理,电路图、实物图连接,电表量程的选择和读数方法,开关和滑动变阻器的作用及使用规则,器材的选择道理,实验记录表格的设计,实验数据的记录和处理,减小误差的方法,实验结论的归纳和总结等。除以上知识点以外,电学中还有正电荷和负电荷、摩擦起电、电荷量、导体和绝缘体、电流的形成、电源、电路及三种状态、短路的分析、电流的效应、磁性和磁体、磁化、磁极、磁场、磁感线、电动机和发电机的原理、电磁感应、感应电流、家庭电路、安全用电常识等一般性知识点,对于这些知识,同学们也要认真识记并能应用它们解释有关简单的物理现象和电学问题。
二、解题过程中要不断地进行解法技巧的总结和应用,达到举一反三、触类旁通的效果。
平时做题中希望同学们不仅要“知其然”,还要“知其所以然”,不断总结错误的原因,并归纳总结解题的规律。譬如,同学们可以通过做题得到如下的技巧。1、串、并联电路的识别技巧:首首相连、尾尾相接,只有一条电流路径、元件之间相互影响的电路是串联电路,首尾并列接在电路分流点和汇流点这两点之间,有多条电流路径、元件之间能独立工作可以不相互影响的电路为并联电路;2、串、并联电路中的特点识记技巧:串联电路除了电流处处相等之外,总电压和总电阻分别是各部分电压和各部分电阻之和,每个电阻分得的电压、电功、电功率都与电阻成正比,而并联电路是电压相等,总电流等于各个电阻的电流之和,总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和(在仅有两个电阻串联的情况下,总电阻等于两个电阻的积除以两个电阻的和),每个电阻分得的电流、电功、电功率都与电阻成反比;无论串联电路还是并联电路总电功或总电功率都等于各个电阻的电功或电功率之和;3、公式选择有技巧:在计算电功、电功率时,往往不使用原始公式W=UIt和P=UI,在串联电路中因为电流处处相等往往选择W=I2Rt,P=I2R,进行解题,而在并联电路中,由于电压相等,常用W=U2/R.t,P=U2/R,这样会使解题的速度更加迅速和便捷;4、计算时单位的选择有技巧:如解答1kw.h的电能能供“220V 40W’的灯泡正常工作多长时间?解答此题应该先将1kw.h换算成焦耳,然后根据P=W/t带入数据和单位,计算出结果即可,但是计算量很大,容易出错。如果将该题40W换算成0.04千瓦然后带入计算就简单多了,由此可以看出在解答计算题时,如果根据实际的题目选择最优化的解答方式会取得事半功倍的效果;5、含有电流表、电压表等元件的复杂电路分析有技巧:很多同学在分析电路连接情况时,往往只能针对用电器进行简单的判断,每当遇到如开关、电压表、电流表滑动变阻器等这些仪器连接时,用拆除元件的方法就可以简化判断的步骤:(1)开关,若是开关闭合,就在原开关处画一导线连通,若是开关断开,就将开关去掉不要;(2)电压表,由于电压表的电阻很大,因此可把连电压表处当成开路,即只需把电压表去掉即可;(3)电流表,由于电流表的电阻很小,因此可把连电流表处当成短路,电流表拆下并用导线连通;(4)滑动变阻器,当滑动变阻器移到电阻值最小时可以在原滑动变阻器处画一导线连通,当移到其他位置时可以当作一个有效电阻进行分析。通过上述方法所得的简化电路图表示出的用电器连接情况即为原电路中综合元件连接情况。6、电学综合计算题的解答技巧:(1)根据题意画出电路简图并标出已知量和待求量;(2)分析当开关断开或闭合、滑动变阻器移到某一位置时等条件下,所有的用电器是以什么方式连接的,电流表与哪一用电器串联就是测哪一用电器的电流,电压表与哪一用电器并联就是测哪一用电器的电压;(3)根据刚才所分析出来的电路连接方式,结合欧姆定律、串并联电路的电流、电压、电阻、分流或分压、电功、电功率等特点和计算电功、电功率的原始公式及变形公式,以电路中的不变量(电源电压、用电器的阻值等)为纽带,建立方程或方程组求解待求量即圆满完成任务。
引 言
初中物理复习教学的时间在整个物理课程中所占比例非常大,常见于期中、期末考试及中考前夕。物理课程的开展就是为了让学生能对简单的物理常识及技能有一定的了解,并能清楚的知道物理学研究的方法及过程,形成正确的价值观与乐观向上的情感态度,可见,要想提高学生的人文素养及科学素养,达到令人满意的复习效果,大范围地提高物理教学质量,研究物理复习教学的方法意义非凡。
一、初中物理复习教学中存在的问题
(一)教学方式有误,照本宣科现象频繁
复习课是对教材上的内容进行快速回忆的过程,应当在有限的时间里抓住知识重点进行讲解,然而,有不少的初中物理教师,在进行复习课时照本宣科,仅仅是将学生过去掌握的知识重新回顾了一遍,甚至连课后布置的练习都没有变化,毫无重点与非重点的区分,导致学生丧失学习兴趣,身体在课堂,心思却不在,注意力难以集中。
(二)忽略知识点间的内在联系
复习课的教学原理在于“温故而知新”,其中,“温故”是复习教学的重点任务,“知新”是复习教学的结果,当今时期,很多物理教师认为“温故”只需要重新学习一遍课本知识就足够,而忽略了“知新”的必要性[1]。他们将所有知识罗列出来,让学生自行消化,却没有强化学生对每个知识点间内在联系的理解,导致学生无法构建完整的知识网络,也无法将以往知识欠缺的部分及时补齐,纳入新的知识框架,最终导致学生知识结构过于分散,学习效率低下。
(三)习题脱离课本范围,课堂效率低
教材市场上练习题(或试卷)的品种越来越多,质量也变得良莠不齐,出现了很多考察点不明、答案不具有准确性的题目,如果教师在进行复习教学时,采用的是这一类的练习题(或试卷),那么学生将在脱离课本范围的情况下复习,无法准确地掌握考点、难点[2]。此外,很多教师喜欢采用题海战术,以练习代替日常授课,期望学生能从题目中得到进步,而学生在完成大量习题后,教师又习惯性的全部讲评,整本练习题(或整张试卷)从头到尾一题不漏,结果造成那些大部分学生已经掌握了的、练习题(试卷)上出现多次的基础题反复讲解,而大部分学生都不理解的、不会做的题只是一遍带过,导致课堂效率低下。
二、有效开展初中物理复习教学的策略
(一)针对考点强化学生基础知识
初中物理的复习教学应当与新课教学的起点相一致,首先一点就是要求教师从全局的角度分析教材,参照课程标准,明确物理教学的内容及目标,把握教学的重点、难点以及考点,对学生的要求既不可过高,也不可过低,在这种理念下,针对考点强化学生基础知识[3]。例如,在复习《探究凸透镜成像的规律》这一小节内容时,应当着重分析凸透镜的原理,并让学生对凸透镜成像规律自行探究,在复习其他内容时,也要加强学生对物理规律及公式的应用,加深学生对物理概念的理解,只有牢牢把握了基础物理知识,学生在做题时才会得心应手,教师的教学效率才能得到提高。
(二)选做具有代表性的习题、试卷
教师得到反馈信息的重要途径就是课堂练习,不仅如此,课堂练习还是教师提高学生能力的主要手段之一[4]。因此,为了实现教学目标,教师在练习题(试卷)的选择方面一定要慎重考虑,课堂上选择具有代表性的例题进行讲解,课后的练习题(试卷)不仅要有梯度,从易到难层层递进,还要能起到举一反三作用才行,选择能涵盖所有知识重点的练习题(或试卷),不仅能充分调动学生学习物理的积极性,还能让学生在失败中积累解题经验。
(三)重点部分着重复习
复习的过程虽然是知识重拾的过程,但也要讲究主次,分重点、难点与考点,对于非重点(或非考点)知识,该省略的地方在课上可以适当省略,让学生在课后重温即可,而对于重点(考点)知识,教师必须详细讲解,为学生理清思路,抓住知识点的核心。例如,在初中物理复习当中,电学十分重要,涵盖了电压、电阻、电功率、欧姆定律等基本概念及定律,是整个初中物理的关键所在,也是中考的必考点,所以,教师在讲到这一部分内容时,应当放慢节奏,着重巩固基础知识并强化训练,帮助学生完全熟悉此类习题的解题思路,以便能在考试中发挥出色,取得令人满意的成绩。
(四)复习进度根据中等生制定
由于每个学生基础水平不同,所以,在进行初中物理复习教学中,也应当采用“因材施教”的方式,根据中等生水平制定复习进度,可以在课堂上采取集中授课,分组安排练习,在课后对学习较差的同学进行专门辅导,或者鼓励学生在同学之间互相帮扶,以便提高整个班集体的物理水平。
结 语
人类文明发展离不开物理学科的发展。现如今,课程目标更加难以实现,社会需要更加难以满足,这就需要我们的教师承担起教育者的角色,树立终身学习观念,为学生做一个好榜样,与此同时,多与学生沟通,不断向学生学习,向社会与实践学习,以扩充自身的知识储备量、丰富自身经验,长此以往,教师才能有效地指导学生学习,发挥教学中的主导作用,在取得教学成效的同时培养学生综合能力、促进学生全面发展。
参考文献:
[1]茆小兵.初中物理复习教学中培养学生解决问题的能力的研究[J].读与写(教育教学刊),2014.
2试卷的整体结构特点――稳中有变
Ⅰ卷的一个显著变化是将选择题分为了两个部分,一部分为4选1,第二部分为多选题(不定项选择题型3道,全部是物理题),这有利于调控整张试卷的难度和区分度。而Ⅱ卷仍然是4道大题,排在化学、生物前,仍采用尽可能同一学科相对集中的安排。因为2005年理综卷中首次由单项选择变为不定项选择,直接加大了试题的难度,考生失分现象普遍较为严重。因此,今年将单项选择和不定项选择明确分开,对调控试卷的难度和区分度有益。对于2006年的高考理科综合能力试卷的题型分数比为:选择题42%,非选择题58%。物理、化学、生物三科的内容比例与中学阶段课程计划规定的三个学科的总课时比例大致相当(即物理:化学:生物=120:108:72),试卷的赋分值也符合《考试大纲》中的规定,并且自04年以来一直保持这样的稳定势态。这些都体现出理综试卷的稳定性。
试题考查的均为单一学科的知识,未出现学科间综合题。这种“拼盘”组卷模式,充分考虑了理科中这三个学科的特点,考虑了目前中学实行分科教学的实际,有利于比较深入地考查考生对学科知识的理解和掌握,也有利于中学的基础教育、教学。从中学基础教育的实际现状与需要出发,这种“拼盘式”的结构在近几年应该是不会发生变化的。
3物理试题分析
今年的理综试卷物理部分试题大部分以常规题、传统题出现。试题强调基础,考查学生对基本概念、基本规律的理解,突出学科内综合,考查能力。下面进行具体分析。
3.1考查知识点及赋分情况
3.2物理试题的特点
3.2.1试题注重对主干知识的考查,考查知识点布局合理
一张试卷想对中学所有章节及知识点进行考查是不可能也是不必要的。再者,对于一份包含有理、化、生三门学科的综合试卷,物理科题量必然受限。因此,考查的内容只能是学科里的主干核心知识,所考查的知识点布局应与中学教育的基础作用和考生的后续学习的需要紧密联系。各部分内容分布的比例在符合上述原则和考试大纲有关规定(力学38%、电磁学38%、热学8%、光学8%、原子物理学8%)的前提下,做了适当的调整。
由上表可以看出,作为物理学科的核心主干内容的力、电学部分总赋分102分,占总分的85%,而热、光、原子物理各部分只有1道选择题。还可以看出,试题中包含的知识单元有:质点的运动、力、牛顿定律、动量和机械能、振动和波、热和功、气体、恒定电流、电场、磁场、电磁感应、光的反射和折射、原子和原子核。可以说覆盖了《考试大纲》中列出的15个知识单元(除实验、单位制)的87%,从考点的统计来看,主要考查的有:力学中的“力和运动”、“能量守恒”、电学中的“闭合电路的欧姆定律”、“电场”、“磁场”、“电磁感应”。
选择题强调了考查知识的覆盖面,其覆盖了物理学科的五部分内容。单项选择的难度都不大,如17题题目要求用放射性同位素测古树死亡时间,这道题考查了半衰期的公式,只要理解了公式中各物理量的含义,就可以得出答案。
而不定项选择考查的知识点就明显多于单项选择,这就需要考生透析相关的概念、规律和公式,对物理过程简单地进行综合分析推理。
3.2.2试题体现以能力立意的特点,突出对考生各方面能力的考查
从上表中可以看出,试卷考查的能力层次范围广,包含了《考试大纲》中提出的五种能力要求的考查,并且试卷以考查较高层次能力(如推理、分析综合能力等)的试题为主,进一步加深了高考内容的改革要求。
另外,试题对考生运用数学知识解决物理问题的能力要求明显增强。众所周知,物理与数学的关系极为密切,对一个学习物理的人来说,其数学水平及用数学处理物理问题的能力是一种非常重要的能力。越是高层次,这种能力越重要。今年的重庆理综卷考查学生运用数学知识解决物理问题的能力较为明显的试题就是最后两道解答题(24、25题),其中涉及到的数学方法主要有:方程组联解、比值法、讨论法以及数学推理法等,强调了数学能力的重要性。24题题干中提到“粒子的电量与其表面积成正比”,考生就应该想
后得知,在整个运动过程中,A球始终应在B球的左侧,所以第二组答案不合题意,应舍去。这种经数学处理后得到的结果,在物理上是否合理、是否合乎实际以及所得结果的物理意义如何,都需要进行讨论和判断,这不仅是应用数学知识解决物理问题能力的一个方面,还是一种实事求是的科学态度。从这几年高考评价报告中,通过对考生的答卷进行分析统计,可以明显看出,考生的运算能力较差,并且他们不会在有些试题里,在某些步骤中适当的用数学方法来处理物理问题。这就要求老师在教学中应重视并加强对学生这方面素质的培养。
3.2.3试题注重对考生基本实验能力的考查
今年重庆理综卷的实验题,在题型设置上,仍然沿用了2004年以来的考查方式,一个实验大题包含了2个小题,这两小题分别选自2个板块的内容,主要是力学和电学部分,其中第一小题相对较易,第二小题较难,是实验题的核心,这种方式扩大了对实验知识的考查范围,降低了单个实验题的分值,提高了试题的信度和区分度。今年重庆卷的两道实验题主要还是考查基本仪器的使用,但推陈出新,对考生实验能力的基本素质做了测试。
22题的第一小题:(1)用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×10”位置的多用电表测某电阻阻值,根据下图所示的表盘,被测电阻阻值为____Ω。若将该表选择旋钮置于1mA挡测电流,表盘仍如图所示,则被测电流为_______mA。
它打破了多年来对力学中游标卡尺和螺旋测微器读数的考查,改为考查万用电表的读数。虽然万用电表的读数比游标卡尺和螺旋测微器的读数都较容易,但是据笔者统计到的1978年到2005年全国统一命题的试卷中,还从未考查过万用电表的读数,唯有2005年北京自主命制的理综卷中考查到了该知识点,由此相信此题的通过率不容乐观。
此小题看似降低了难度,但的的确确是考查出了学生是否真正的理解了基本仪器的读数,更是折射出学生是否真正的使用过该仪器做过实验,而不是通过老师的讲实验而得分。这正符合新课程中对考试评价改革的精神,并非要用很难、陷阱很多的考题去拉开考生的差距,这也为高考命题者“不知如何在笔试下命题考查学生是否真正做过实验”指明了方向。
实验部分第二小题是用学生熟悉的“验证机械能守恒”的装置来测量重力加速度,这就要求考生能运用所学过的实验知识去解决新的问题,在平时的学习中注意养成多角度思考问题的习惯,将这一实验的原理和方法运用到相同或相似的实验中去。
从题目的设问来看,其实该题是考查了打点计时器中纸带的处理问题,即实验中数据的处理和误差的分析。实验题的一个重点而且较难的问题就是误差分析,考纲对误差的要求是“认识误差问题在实验中的重要性,知道多次测量求平均值的方法可以减小偶然误差,能在某些实验中分析误差的来源,不要求计算误差,知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量结果,间接测量结果的有效数字运算不做要求。”这就要求考生选择器材、设计方案时要注意减小误差;实际操作过程和数据处理时注意减小误差。这也是侧重考查考生的基本实验素质,达到了“只有动手做过实验才能得分”的实验命题思想,对今后的实验教学有较好的促进作用。
4总结
科学探究能力的培养必须有学生的主动参与,要使学生能主动参与学习,就必须使学生对学习有兴趣。因此,教师应从贴近学生的生活、从学生身边熟悉的现象中去寻找资源让学生们探究。需要我们物理教师加强对课程资源的利用与开发。
二、课程资源的利用与开发的有利条件
1.在当今农村,政府实施了“村村通宽带”的工程,已使农村家庭计算机普及达到一定程度。特别是2005年的“校校通”工程。使农村学校校校能上网(城里条件更好),这可以确保所有学生都能上网去寻找自己需要的东西,为课程资源的利用与开发提供了非常丰富的资源。
2.以前,农村初中实验条件相对落后,这给探究性活动造成诸多障碍。这与城里的学校无法相比,导致部分农村学校老师不想作为。现如今,伴随着2006年的省政府的“四配套”项目的实施,农村学校物理实验室得到了翻天覆地的变化。该举措为农村学生探究活动和课程资源的利用与开发提供了一定的物质基础。
3.探究性学习是一种自我体验的过程,需要学生更多的自主探究,这样仅靠物理课堂45分钟时间就远远不够,只能触及探究课题的表面,而不能深入地探究某一问题。为了解决这一问题,本人想到了学校开设的“地方课”和“综合实践课”,这两门课一周有好几节课啊!综合实践课本身就是有关探究活动的!为此、我向学校领导建议兼代其中的课,当然不是用来上物理课,而是用来把物理中的一些有趣的探究引入其中。这样探究活动的时间也得到了保证,课程资源的利用与开发的应用也得到保证。
三、课程资源的利用与开发的几点做法
教材内容是经过许多学者和专家多年的总结和实践而编写的最能体现新课标的一本好书,教材中的许多内容都适宜学生去探究。科学探究的教学是通过内容的操作来体现的。哪些内容适宜作为科学探究的哪一步骤,作为物理教师应认真钻研教材、充分开发和利用教材,培养学生的探究能力。本人结合探究活动,从以下几方面出发谈谈对教材利用与开发:
1.从物理概念上,初中物理概念一般可分为两类,一类是只有质的规定性的概念,如运动、力、静止、声、磁等;另一类不仅具有质的规定性,还有量的规定性,如速度、密度、功率、电阻等。对于前一种,重点培养学生探究活动中的分析概括能力。例如:声,先由学生从周围生活中举出能发声的物体。激发学生兴趣,再由学生分析归纳发声体的共同点(即声的本质属性),最后回到发声体中进行验证,其他的只有质规定性的概念教学大多也可这样。对于后一种,重点培养学生探究活动中的处理和分析数据的能力。例如:密度,先由《阿基米德鉴别王冠的故事》来激发学生的兴趣,引起学生如何鉴别物质的猜想,然后由学生设计实验,并动手操作(在这儿的实验设计相对比较简单),最后进行数据的处理和分析,重在培养学生对数据进行简单的比较,让学生发现这个比值的意义,从而引入密度的概念。这种通过两个物理量的比值反映物体本身的某种属性的概念在初中物理中很多,并且都是极其重要的基本概念。
2.从物理规律上,物理规律也可分为定性和定虽两类。定性的规律只揭示物理概念间的联系,如惯性定律、电磁感应、能的转化和守恒定律,牛顿第一定律等。定量的规律揭示各相关物理量之间的数量制约关系,如阿基米德定律、杠杆平衡原理、欧姆定律等。对于前一种,重点培养学生猜想的能力,让学生根据已有的知识和经验,用联系的观点和合乎逻辑的思维把分立的物理概念联系起来。对于后一种,重点培养学生探究活动中的制订计划和设计实验的能力,注意设计中的变量控制。
3.从物理教材的实验和活动中,我们不仅要百分之百地让学生动起手来,还应有所拓展。现如今条件很好,我们物理教师没有理由不这样做。例如:九年级物理上册中的自制水果电池,许多老师会因为很麻烦而不做。殊不知,这一实验是多么地令学生欢喜,并且取材特别容易,因为当我们上这一节课时,正是水果上市的季节!而且这一实验还好拓展。
4.从平时的习题上去寻找容易引起学生感兴趣的内容,并把它作为课程资源开发的重要途径。例如:有一个题目,家用煤气灶使用时打开煤气阀门,拧动点火装置,煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃,而煤气不会从进口处向空气中泄漏,其原因是什么?当我看完后,我便布置学生回家观察煤气灶头,请学生们说出煤气前进时经过的路线,第二天上课时,我问同学们有没有注意到燃烧头前的引导管处有一个缺口?(其实就是进气口,此时不能说!)同学们对此缺口表示奇怪,并产生浓厚兴趣!接着请同学们探究一下它的作用?在此探究中需要用到控制变量,即缺口作为变量,看有无缺口时的煤气燃烧时的不同状况,无缺口时用一张硬一点的纸(防止软纸被吸进去)把缺口封住,经过此番探究同学们特别兴奋,并感受到了物理的神奇。再例如有一题目:白炽灯的亮度决定于它的
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A.额定功率的大小
B.实际功率的大小
C.灯泡两端电压的大小
命题者常在中考命题中设置隐含条件,同学们解题时常会感到条件的不足,无从下手.解答此类问题一定要全面剖析题意,细心把握物理情景,反复琢磨关键词句,寻找出题目中隐含的等量关系.
例1 福岛第一核电站核泄漏事故给日本环境带来了灾难,清除铯污染是排污工作的重点.
(1)对于池塘水中的铯,可投入吸水性很强的沸石加以吸附.为测量一沸石块的密度,技术人员展开实验探究,如图1(甲)所示:①用调节好的天平测量沸石块的质量;②用量筒测量适量细砂的体积;③用量筒测量沸石块和这些细砂的总体积.问:沸石块的密度是多少?
(2)对于土壤中的铯,可用一定浓度的酸液清洗并去除.为测量酸液的密度,技术人员展开实验探究,如图1(乙)所示:①取一装有铁砂的密闭玻璃瓶,用细玻璃丝悬挂在校零后的弹簧测力计下方,测得其重量;②将玻璃瓶完全浸没于水中,测得拉力大小;③将玻璃瓶完全浸没于酸液中,测得拉力大小.问:酸液的密度是多少?(g取10N/kg)
命题思路 要从图中读出相关数据,第一问从密度公式出发即可;第二问是利用浮力来测量液体的密度.
解题方法 解浮力题首先弄清楚“四定二关系”.“四定”即指:确定研究对象、判定运动状态、确定受力情况、确定计算方法.“二关系”即指:体积关系(浸没/部分浸入)、力的关系.还必须弄清楚的一些概念:①物重G与视重(即拉力)F ′;②物重G与物体排开的液重G排液;③浸在(浸入)与浸没(没入);④上浮、漂浮、悬浮;⑤物体的密度ρ物与液体密度ρ液;⑥物体的体积G物、物体排开液体体积G排、物体露出液面的体积V露.这里分析出玻璃瓶“完全浸没”于水中和酸液中的体积是相等的,就是题中隐含的等量关系.根据乙图中①②的弹簧测力计示数得到水中受到的浮力,求出排开水的体积V排,即等于瓶子的体积,也等于排开酸液的体积V排,再利用称重法求出酸液中受的浮力就可以求出酸液的密度.
二、建构物理模型,抓住问题本质
模型建构是物理学研究的基本方法,如光线、杠杆、电路图等都是一种模型.初中物理计算中建构模型的本质是正确分析清题意,将题目反映的物理状态或过程与我们头脑中已有知识体系中相应的物理模型建立对应,从而运用该模型相关的物理规律进行问题的解答,做到事半功倍.这是典型的“将复杂问题简单化”的物理思维.
例2 如图2甲所示,我国“向阳红09”母船正在进行投放“蛟龙号”载人深潜器试验,调控两根伸缩杆,使“∩”形架绕固定在甲板上的转轴转动至图甲所示位置时停止,然后由固定在“∩”形架顶部的绞车通过钢缆释放深潜器.处在图甲所示位置的“∩”形架可以简化为图乙中以O为支点的杠杆,OB表示“∩”形架,CD表示两根伸缩杆,O到CD的距离为2m,OD、OE的长度分别为3m、6m.不考虑“∩”形架、两根伸缩杆和绞车的重力.
(1)请在图乙中画出绞车通过钢缆释放深潜器时“∩”形架的动力和阻力示意图.
(2)深潜器的质量为25t,总体积为24.5m3.在绞车缓慢向下释放深潜器至刚浸没的过程中,两根伸缩杆的总拉力最多减少多少牛?
三、巧妙利用逆推法,顺藤摸瓜找出解题的线索
从所求物理量出发,根据物理量之间的逻辑关系,找出求解问题必需的要素和条件.如果这些因素和条件未知,再根据物理量之间的逻辑关系,找出求解这些数值的要素和条件.如此层层逆推,直到找到所有的已知条件和数据,以此思路反过来解题.
例3 如图4所示的汽车总质量为1150kg,以72km/h的速度匀速行驶10km,若汽车所受阻力为汽车重力的0.1倍,每个轮胎与路面的接触面积为0.05m2.(g=10N/kg)
求:(1)汽车对路面压强为多少?
(2)汽车行驶过程中克服阻力做了多少功?其功率为多少?
(3)若该汽车热机的效率为25%,如果不考虑热机其他的能量损失,汽油热值为4.6×107J/kg,则该汽车行驶10km过程中需要的汽油质量为多少千克?
命题思路 围绕汽车的命题很多,可以是力的问题、运动的问题、能的问题,此题是一道综合性较强的计算题,涉及放在水平地面上的物体对地面压强的计算,功与功率的计算,热机效率的计算等知识点.
解题方法 思维流程图如下:
四、捕捉有效信息,抓住关键点
表格与图像分析是物理所必备的分析法.从图形、图表等信息中筛选出有效信息,对坐标图要分清横纵坐标的意义和单位,对表格题要注意行或者列的渐变关系等,我们要会正确读图、识图,从图像上获取有效信息(或说是物理已知条件)来解答相关问题.
例4 如图5甲所示的电加热恒温箱,由控制电路和加热电路两部分构成,其中控制电路由U1=6V的电源、电磁继电器(线圈电阻忽略不计)、热敏电阻R1和滑动变阻器R2串联而成.加热电路由U2=220V的电源和R0=48.4Ω的电热丝串联而成.恒温箱内包含了图中虚线框内的电热丝R0和热敏电阻R1.乙图是热敏电阻R1的阻值随温度变化的图像.当控制电路中的电流达到0.05A时,衔铁被吸下来,触点处断开,加热电路停止工作,当控制电路中的电流小于0.05A时,衔铁被弹回,触点处接通,加热电路正常工作,根据以上信息回答下列问题:
(1)当恒温箱中温度保持在60℃时,在乙图中读出对应的热敏电阻的阻值为多大?
(2)加热电路正常工作1min,电热丝R0产生的电热是多少?
(3)通过调节控制电路中滑动变阻器R2接入电路的电阻,就能调节恒温箱中需要设定的不同温度.如果滑动变阻器R2的最大电阻为90Ω,该恒温箱能够设定的温度范围是多少?
物理来源于生活,用大量的生活事例让学生感觉:物理就在我们身边"从而调动学习的积极性。如:在《物态变化》这章的教学中,像“夏天感觉井水凉,冬天感觉井水热”“测体温时先要把体温计甩一甩”,“冰雪熔化”“河水结冰”“水的沸腾”“刚洗完澡感觉很冷”“夏天吃冰棍儿时,刚从冰柜里面拿出来,包装纸外面有‘粉’,剥开之后会冒‘烟’,把它放在茶杯里,茶杯会出‘汗’”“放在衣柜里的卫生球过段时间变小甚至不见了”等等,这些都是学生已有的生活经验,教学中要充分利用。像关于电冰箱的冷藏原理,由于我们是农村中学,大部分学生家庭没用冰箱,但农村有一些保鲜的土办法,如把装有食物的器具浸在冷水里(水不没过装食物的器具),再用湿毛巾盖上;甚至将食物用篮子装好吊在井里(不与水接触);关于蒸发致冷,讲到了用擦酒精的办法为高烧病人退烧,但学生更熟悉自己如果发烧,父母会用湿毛巾敷在额头上帮助退烧等,这些都是学生现时的生活环境,教师要启发他们进行比较,悟出其中的道理。
2利用学生的好奇心理创设生活化情境
根据中学生的年龄特点和心理特征,创设新奇的生活化情景,能强烈地激发学生的问题意识和学习兴趣。
例如:在讲光的直线传播时,创设了这样一个情景,用分别带有方形、三角形、圆形小孔的三张白纸发给学生,并提问:太阳光线射过这些小孔在地上会留下什么样的光斑?几乎所有的学生都这样回答,跟几何图形一样。然后,让学生走出教师,在阳光下观察光斑的形状,结果光斑都是圆形的(也可以在日光灯下观察,结果是细长的光斑)。现象与学生的想象出现了差异,从而造成了悬念,使学生产生了强烈的求知欲,自始至终带着这个问题主动的去学习。又如:在讲热传递时,演示这个实验用火轻而易举地烧掉一张纸条,把同样的纸条紧缠在铁棒上,再用火烧,纸条安然无恙,学生很奇怪,这时,告诉学生,骗子就是用这种方法推销假毛料服装坑害人的。创设这些情景使学生既觉得新奇,又倍感亲切,但就是不知所以然,使学生感到物理知识就在自己的生活中,激发了学生解决问题的欲望。
3利用实验活动创设生活化情境
物理是实验性很强的一门学科,教师应在课堂教学中投放足够的实验设备,让学生围绕某个专题展开实验探究,学生在这样的情境中就像科学家一样探究问题验证假释,体验成功的喜悦,有利于培育学生的创新精神和科学素质。
在教学“浮力”时,为了说明物体的沉浮条件与物体和液体的密度有关,我设计了一个实验:一个鸡蛋在清水里下沉,再在水里加盐并搅拌使其充分溶解,鸡蛋又能浮起来,水和盐的比例如果适当,鸡蛋甚至还能在水里悬浮。实验中,通过比较鸡蛋和液体的密度来总结物体沉浮的条件。实验过后,有一个同学问,为什么师傅往榨好的油里加盐?我就告诉他,榨出来的油里含有一些杂质,放一段时间以后,这些杂质就会发生沉淀,卖不出去。在油里加盐后,增大了油的密度,使这些杂质悬浮在油里面,卖的时候就连杂质一起卖出去了,还增加了油的质量。这样做是坑害消费者的、不当的做法,以后再看到要加以制止。这样一解释,关于物体沉浮条件的知识获得了巩固,还潜移默化地对学生进行了思想道德教育,一举数得。再如:在教学“升华和凝华”时,为培养学生的动手能力和创新精神,我指导学生在课外做了“人造雪景”的实验。即在一透明的玻璃杯内放少许樟脑球的粉末,再在杯内放小树枝或小石子,将杯口盖严后再缓慢加热,直到樟脑粉末完全消失,最后让它冷却。当同学们情绪高涨,兴趣盎然时,让学生说出其中反映的物理知识,使这一节的知识点得到了很好的落实。诸如此类,物理概念的形成过程的实验研究,如密度、压强、欧姆定律等让学生自己设计实验,并通过实验分析归纳出结论,使学生既掌握了物理概念或规律,又从中体会到科学探究的精髓,体验成功的喜悦,有效激发学生学习的兴趣。
4多媒体网络技术能跨越时空的限制
一、“分层导学、以诱达思”教学法的可行性
新的课程标准提到“面向全体学生,提高学生科学素养”的理念,就是要以学生终身发展为本,以提高全体学生科学素养为目标,为每个学生的学习与发展提供机会,关注学生的个体差异,使每个学生学习科学的潜能都得到发展。
为此结合本校学生的特点(在同一个教学班中有考100分的学生但同时也存在着只考30分的学生)思考如何实现“面向全体学生,提高学生科学素养”的理念。学校提出了“分层导学、以诱达思”的教学方法,强调以问题为中心,以学生为主体,以老师为主导展开教学的方法。老师经过精选,将教材中的一些重要的知识点设置成分层次的问题,学生通过自学教材和自己的一些生活经验回答老师精选的问题,老师再通过学生在回答问题中暴露出来的问题进行精讲,并对学生有问题的知识点设置相应题目进行精练。这样学生通过自学书本就能掌握的知识,教师在教学中就可以少说甚至是不说,而对于学生不会或有疑问的知识可以有针对性地进行讲评训练。
二、“分层导学、以诱达思”教学法在物理教学中的应用
(一)分层学中“导学提纲”的设置
初中物理教学内容的选择,应选择贴近学生生活,符合学生认知特点的素材,通过从自然、生活到物理的认识过程,激发学生求知欲,让学生领略自然现象的美妙与和谐,培养学生终身探索的兴趣。例如在电阻与变阻器的导学提纲设置。
老师演示小蜜蜂调音量大小,风扇调速器使用,自制用滑动变阻器调节灯泡的亮度。这些都与电阻有关,今天我们一起研究什么是电阻。(教师演示)
1.导体对电流的?摇?摇 ?摇?摇?摇?摇作用叫电阻,用符号?摇?摇?摇?摇 ?摇?摇表示,电阻的国际单位是?摇?摇 ?摇?摇?摇?摇,简称?摇?摇?摇?摇 ?摇?摇,用符号?摇?摇 ?摇?摇?摇?摇表示,在电路图中的符号是。
2. 1kΩ=?摇?摇?摇 ?摇?摇?摇Ω?摇?摇?摇 1MΩ=?摇?摇?摇 ?摇?摇?摇Ω
3.请你设计一个简单易懂、易观察的电路图研究你身边的物体电阻是大了还是小了?
实验后的结果:电阻大的有?摇?摇 ?摇?摇?摇?摇,电阻小的有?摇?摇?摇 ?摇?摇?摇
我们把?摇?摇?摇 ?摇?摇?摇导电的物体称为导体,把?摇?摇?摇?摇 ?摇?摇导电的物体称为绝缘体。
那你觉得是导体好呢?还是绝缘体好??摇?摇?摇?摇?摇?摇。
要是有人触电了你要不要救他?要救你打算怎么救?
活动:刚刚研究了物体有的电阻大有的电阻小,那导体电阻的大小与哪些因素有关?课本92页实验探究。
猜想:电阻大小可能与?摇?摇 ?摇?摇?摇?摇有关。
要验证这些猜想,按照课本P92图15-2所示的电路,实验中通过观察?摇?摇?摇 ?摇?摇?摇反映电阻的大小。
需要的导体编号如右图。本实验应采用?摇?摇?摇 ?摇?摇?摇法。
a.铜丝b.铁比c.镍铬d.镍铬
本导学提纲的处理上可以让学生通过自学书本25分钟完成并投影出学生答案,让学生讲评就可以。这样不仅完成了知识的教学过程,更重要的是,让学生充分发挥自己的能动性,主动参与学习过程,体会到学习的乐趣和成就感。更强调在实际应用物理知识的兴趣和能力同时,也是对科学求知欲、科学探究勇气的培养,让学生要能读书而不只是能读书。
(二)基础知识的全面检测与过关
本内容的设置主要是为了将学生在刚才的自学过程中遇到的问题进行进一步的巩固训练引导说明。
思考:1.做完以上实验时,大家能否回答出一开始的演示实验小蜜蜂调音量大小,风扇调速器使用,用滑动变阻器调节灯泡的亮度。这些都在调什么呢?
2.一根导线的电阻为R,对折后接入电路,它的阻值变原来的?摇?摇?摇?摇 ?摇?摇;若把它均匀拉长一倍,则它的阻值变为原来的?摇?摇?摇 ?摇?摇?摇。
3.家里用的白炽灯灯丝如果断了,有时摇一摇又会重新接上,接上后会更亮还是更暗
4.你觉得家里的灯泡是刚开灯时容易烧断,还是工作一会儿后容易断呢?
通过这些题目练习和学生的分组讨论,诱导学生有较高的智力投入,因而有利于激发学生的潜能、深入领会和掌握探究的学习过程,而且有利于提高学生的探究技巧,发展学生的探究能力,从而体会到探究过程中的失败与成功的乐趣。爱因斯坦曾说:“结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前,读者体会不到探索和发现的喜悦,感觉不到思想形成的生动过程,也很难达到清楚地理解全部情况。”可见成功与失败过程都是学生非常需要去感受的。通过学生的分组讨论,形成宽松、民主、和谐的教学气氛,在合作中竞争,即变个人竞争为小组竞争。为了达到集体优胜的目的,每个成员都要动手动脑,积极参加讨论,为本组的成功尽最大的努力。这样既给了学生机会和权利又赋予了他们义务和责任,并能激发起学生的表达欲望。同时,在合作竞争中,能促进组员间团结协作,相互激励,彼此帮助,更重要的是不再让学生只会埋头苦读苦思苦想,而是注重培养学生的合作意识,从小培养学生的团队精神。
学生不仅分层掌握了课本的知识,更重要的是让学生经过自己的学习努力思考,从书本上静态的知识引申到了生活中,特别是老师每天上课中都在用到的小蜜蜂调音量大小,让学生感觉到物理确实有用,物理就在身边。引导学生关心生活,关注社会。只有将所学的知识内容与现代科技联系在一起,才能让学生感受到物理知识的应用价值,以及对人类社会带来的正、反两个方面的作用,从而培养学生树立正确的科学价值观。
(三)以诱达思
“以诱达思”,顾名思义就是要通过不同方式的诱导学生的思考和学习,但要让学生思考什么问题呢?
1.让学生思考学习目的:一有考试结束,经常听到老师和家长交流时夸这个孩子是非常聪明的,只要他能认真一点就一定能够取得更大的进步。所以我也一再地思考:为什么我们的孩子都很聪明,却对学习不在意,对学习抱着无所谓的态度呢?而作为老师我是先教书好,还是先育人好呢?我想所有老师都是有共同观点的,那就是先做人而后才学习知识。通过老师和学生的以心换心的交流,让学生知道学习的重要性,定好学习目标,有了目标才会有学习动力。
2.让学生思考好的学习方法:好的学习方法才可能提高学习速度与学习效率。老师应该诱导学生思考总结一些特殊题型的解题方法与解题思路。也应该让学生总结每一块知识点的学习方法:如力学要注意画力的示意图;电学基础知识非常重要,同学力求做到“四会”:会表述:能正确地叙述并熟记概念、规律的内容,明确每个符号的物理意义,概念、规律的表达公式;会理解:能掌握公式的应用范围和使用条件;会变形:会对公式进行正确变形,并理解变形后的含义;会应用:会用概念和公式进行简单的判断、推理和计算。重视画图和识图学习物理离不开图形,复杂电路设计,都是主要依靠“图形语言”表述的。画图能够变抽象思维为形象思维,更精确地掌握物理过程。有了图就能作状态分析和动态分析,明确欧姆定律应用于某一电阻还是整个电路。另外必须根据现成的图形学会识图,要学会在复杂的图形中看出基本图形。例如,在计算有关电路的习题时,已给出的电路图往往很难分析出是串联、并联或是混联,如果能熟练地将所给出的电路图画成等效电路图,就能很容易地看出电路的连接特点,使有关问题迎刃而解。
3.让学生学会反思:美国的生物学家做了一个实验,他们先在两个玻璃瓶中一个装5只苍蝇,一个装5只蜜蜂,然后将玻璃瓶的底部对着有光亮的地方,而将开口朝光亮较暗的一方。几个小时后,科学家们发现,5只苍蝇找到了开口的一端跑掉了,而5只蜜蜂在撞击瓶底无数次后全部死在玻璃瓶里。这是为什么呢?研究分析:按照蜜蜂的生活经验,它们总是认为有光源的地方就有出口,所心每一次总是全力以赴地冲向光源方向,即使是冲在前面的同伴经过几次撞击终于殒命瓶底,它们也不假思索地前赴后继。而苍蝇没有这样的经验,更重要的是几次在瓶底碰壁后,它们改变了单一的线路,终于在瓶口找到了出路。可见思考不仅是思考现有知识的结构并掌握现有知识,更应该思考这些经验知识是否正确、是否完整、是否需要改进,而不是单纯地让学生掌握知识。
可见由于学生水平的分层、知识难度的分层,就要求教师在教学中对现有的知识进行分层处理,对教学方法进行分层处理,从而可以适应不断变化的知识与技能。但是在分层教学中又不能将知识硬塞给学生,而应以设置的问题诱导学生思考,从而在不断的思考中提升自己的学习水平。
参考文献:
1把握选题的准确性和合理性,习题要与学生对知识的理解的水平和认知结构相匹配
1.1注重教学小结,克服选题的盲目性
教师在编、选例题前,对进一阶段的教学情况做一些回顾与小结很有必要.如果教师对教学情况心中无数,全凭感觉或经验随意挑选几个题目,就很难收到良好的效果.小结应从教与学两个方面入手;对“教”而言,要冷静、客观、全面分析知识到位了没有?教学计划落实的情况如何?教学中是否出现过过错?教学方法是否妥当?问题的提出与知识的形成的过程是否与学生的认知水平和原有的知识结构相配备等等.对学而言,要了解学生对重点内容理解到什么层次?难点消化到何种程度?思维训练的收效如何?作业中的主要问题以及还存在哪些困惑?只有吃准了教与学这两个方面选题才有针对性,才能收到实效.
1.2注意习题的层次性和典型性,学生能通过自身的感悟来拓展思维的深刻性和广阔性
一般来说,作为平时的习题课教学,题目的综合性不要过强,这是因为学生刚接受新概念、新知识、有的学生尚未完全理解和掌握,如果题目背景比较深,信息量较大,涉及的新知识较多,学生的思维可能跟不上,这会影响学生思考的积极性,甚至伤失信心.即便是要选一些综合性较强的题目,一般也应采取分步设问的方式给出,对同一问题要尽可能多角度设问,设问要有梯度,要层层深入,环环相扣,帮助学生由表及里,由易到难,发掘问题的各个方面,引导学生思维逐步深入,最后深层次认识问题的本质,从而培养学生思维的深刻性.从发展学生智能的需要出发,典型的问题应在内容或方法上都具有代表性,应能反应重点概念和规律的本质及其特征.在保证基础知识的覆盖率和重点知识的重复率的前提下,遵循少而精的原则要对各种类型的题目进行严格的筛选,适当控制题目的数量和难度.例如在教科版必修2动能定理那一节习题教学中,设物体的质量为m,在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移x,速度由v1增大到v2,如图1所示.推导出力F对物体做功的表达式与动能变化的关系
该题看似简单,但涉及到的知识点很多,对高一的学生来说还是有难度的,不妨将此题进行下列的分解:
(1)物体在恒力作用下做怎样的运动?
(2)物体加速度为多大?
(3)物体的位移可以怎样表示?
(4)在这个过程中恒力做的功为多少?
习题进行分解后,符合学生的认知水平, 加强了知识间的纵向和横向间的联系,从而形成知识的网络图.
2师生平等对话的习题讲评课中,捕捉学生思维的闪光点,成为动态的生成资源
笔者在以往的习题讲评课中存在教学目标模糊、就题论题、教学方式单一、一讲到底、重点不突出、面面俱到等问题.教学中由于没有明确的目的性和较强的针对性,缺乏有效的教学策略与教学方法,使得课堂教学程序混乱,无效行为较多.例如有些题目教师只需要稍微点拨即可,却在教学中详加分析;有些题目学生通过讨论与分析可自行解决,而教师却要给予分析解释;对学生出现的解题障碍不追根问底,而是凭经验想当然予以解决;学生对某一问题形成强列的兴趣,也有继续探究的愿望和趋势,但是教师为了完成教学任务或没有意识到产生了探究的机遇而中断了学生的活动.究其原因,一是教师没有根据教学内容、学生的认知规律和学生对知识的理解的程度考虑教法;二是教师疏忽了学生的主体地位,教师只有相信学生,尊重学生,把学生看成是有主动性、创造性、可发展性的人,在课堂上给学生自,充分发挥学生的积极性,让学生自主学习,敢于探索,勇于发现,才会有令人意想不到的结果.
在近两年的教学过程中,我尝试在习题课教学中教学方式的多样化,教学方法,手段要灵活多样,以充分调动学生学习的积极性,主动性,构建动态生成的充满活力的课堂气氛.一节好的习题课讲评我认为应该做到以下两点
2.1找准学生知识上的薄弱环节,启发学生自我发现错误和纠正错误
(1)分析错解原因.对正答率较低的题目,教师都要重点分析其原因;究竟属于教学中知识点的遗漏,还是没有讲解透切,是学生记忆的不够准确,不能灵活的运用,还是考虑问题不深入等等.即既要查找教的原因,又要分析学的原因.必要时还可以找一些学生当面交流以便教师掌握的情况更准确.
(2)展示解题过程,及时加以练习.教师将错解的过程以口述或板书(实物投影)的形式展示出来,让大家去讨论,分析错在何处,这样使学生积极参与,深入思考.实践证明,这样对训练学生思维的深刻性与批判性非常有效.最后教师再做点评,接着在提供相应的练习,以便使所学的知识得以及时巩固.
(3)善待犯错误的学生,多给学生提供发言的机会,激发他们探索的兴趣和欲望.
学生的错误是难免的,出现错误也不一定是坏事.利用得当,学生的错误有时会成宝贵的资源.教师可以让答错的同学将当初的想法说出来,看其他同学是否也有共同的认识,大家一起讨论错解的根源.多数同学感到自己答错了,若是再在全班同学面前说出自己的错误解法,是一种很丢面子的事情,这时教师不要立即给予否定,用鼓励性的语言去评价,使学生在愉快中的心情中去想问题.其次,要给学生思考的空间和时间,要让他们自己去发现错误,纠正错误.尤其是能够提供学生自己去发现错误、剖析错误和改正错误的机会.经历从错误走向正确的过程,也有利于提高学生的思维能力.
2.2在一题多解和多题一解的活动中,达到借题引路,授生以渔和师生共同成长的教学目的
(1)习题课中教师除了关注讲审题、讲技巧、讲规范和考纲要求外,还应引导学生进行一题多解和多题一解的训练.高中物理试题千变万化,一份习题不可能把所有知识点都罗列出来,讲评时,不能只针对某个错误,而应通过典型的例子,联系到若干个相关或相通的其他问题,训练学生的思维能力,引导学生拓展思路,这样的讲评,学生才能融会贯通,达到做一题、学一法、会一类,通一片的目的.同时,也有助于引导学生在复习中摆脱题海战术的束缚,培养学生举一反三的辐射思维的能力和举三归一的复合思维能力.通过一题多解和多题一解可以训练学生思维的广阔性和变通性,培养学生的创新意识和灵活运用知识的能力.这样,不断地变换方式提出问题,既能复习课本基础知识,又能培养学生的联想思维能力,提高学生思维的灵活性和变通性,使学生在不知不觉中做了不少练习,提高复习的效果.当然,这种变换不能无目的,无重点,不分层次,兴之所至随心所欲,使学生感到茫然无绪,无所适从.
(2)捕捉学生思维的闪光点,成为动态生成的资源,实现师生共同成长
世界是客观存在的,每个人都有自己对世界的独特的理解.因此,在课堂教学中应尊重学生独特的感受和理解,让学生独特的个性得到张扬,让学生的创新思维得到流露.我们要不断提供给学生团结、合作的学习时空,创设开放、民主、和谐的学习环境,让学生在探究中互相启迪,思辨创新,资源共享,促使教学内容在动态情景中生成.对于一个问题,可以让答对的同学将他的解法介绍给大家,让大家去评论,营造宽松有趣、生动活泼的思考气氛.在平时的习题课中经常出现笔者认为平淡无奇的地方,反而学生有很大兴趣,此时,教师不应该思维定势,制止学生的探究,应该鼓励学生大胆地想象,那怕是一点点不成熟的想法也是可喜的.在很多次看似平常的讨论中,能发现很多有价值的方法,这绝不是教师事先能在教学目标中能设想到的.这个过程不仅是学生成长过程,也是教师不断提升的过程.教学相长的境界只有在一个开放平等的课堂氛围中才可能实现.
例题如图2所示,两金属杆ab和cd长均为l,电阻均为R,质量分别为M和m,M>m.用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧.两金属杆都处于在水平位置.整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中,磁强强度为B.若金属杆ab正好匀速向下运动,求其运动的速度.
我在上课中给出最常见的解法:
解法一假设磁场B的方向是垂直纸面向里,ab杆向下匀速运动的速度为v,则ab杆切割磁感线产生的感应电动势大小E1=Blv,方向ab.cd杆以速度v向上切割磁感线运动产生的感应电动势大小E2=Blv,方向dc.
在闭合的回路中产生abcda方向的感应电流I,据闭合电路欧姆定律知
同学们马上就觉得很繁琐,此时可引导学生,寻找其他的更简单的解法.
解法二若把ab、cd柔软导线视为一个整体,因为M>m,所以整体动力为(M-m)g.
ab向下,cd向上运动时,穿过闭合回路的磁通道量减小,据电磁感应定律产生感应电流.据楞次定律知,I感的磁场要阻碍原磁场的磁通量变化,即阻碍ab向下、cd向上运动,即F安为阻力.整体受的动力与安培力满足平衡条件,即:(M-m)g=2B2l2vR,则可解得v如上结果.应该说,此题到了这样的程度,已经达到我的教学目标,就在我行将结束讨论该题的时候有个学生突然说“老师我觉得还有方法,题目中传达一个重要的信息速度不变,所以动能不变,故系统的重力势能减少,将转化为回路的电能,我们能不能找出一个更加简单的方法呢”,一个很不错的建议.在这位学生的启发下,同学们以此为突破点寻找到解法三.
解法三整个回路视为一个整体系统,因其速度大小不变,故动能不变.ab向下、cd向上运动过程中,因Mg>mg,系统的重力势能减少,将转化为回路的电能,据能量转化守恒定律,重力的机械功率(单位时间系统减少的重力势能)要等于电功率(单位时间转化回路的电能).
所以有Mgv-mgv=E2总R总=(2Blv)22R,同样可解得v为上值.
1以问题为载体,运用题组将知识问题化
美国教育家苏娜丹戴克说:“告诉我,我会忘记,做给我看,我会记住,让我参加,我就会完全理解.” 以问题为载体,通过精心设计的递进式题组或并列式题组,让学生在解决具体问题的过程中,巩固和加深对原有知识的理解和认识,将知识内化成能力.
例如,在复习电路时,设计了如下的递进式题题组:
(1)你能设计出让一个灯泡发光的电路吗?(电路的组成)
(2)你能设计出让两个灯泡发光的电路吗?(电路的连接方式)
(3)你能设计出让三个灯泡变亮的电路吗?(电路的开关控制)
此处递进式题组的设计,通过环环相扣,层层递进的3个小问题的设计,实现了对电路的组成,连接和开关控制的复习.一个完整的电路应由哪几部分组成?电路的连接方式有哪些?开关在电路中不同的位置所起的控制作用分别是什么?这些知识如果由教师口中直接讲出来,学生再跟着复述几遍,其达到的效果无非就是简单的重复,强化记忆的过程,学生的思维没有动起来,思维能力没有得到有效的激发和提升,而通过以上递进式题组的设计,把所要复习的知识点:电路的组成、电路的基本连接方式以及电路的开关控制等有机地串在了一起,每个学生在纸上画一画、写一写的过程中,每个学生的思维都“动”了起来,每个学生积极主动地参与到这种探究性学习的活动中来,让学生在动手动脑中完成思维的进一步磨炼和提升.
再比如,在复习如何计算浮力大小时,设计如下的并列式问题题组:
(1)一铁块挂在弹簧秤上,在空气中称量时,弹簧秤的读数是32 N,当全部在水中称量时,读数是12 N.则铁块受到的浮力是多大?
(2)当体积为500 cm3的铁块浸没在酒精中时,它受到的浮力又是多大?
(3)一个体积为1000 cm3,密度为0.6×103kg/m3的物块漂浮在液面上时,它所受到的浮力是多大?
此处并列式问题题组的设计,引导学生复习计算浮力大小的三种方法:称重法测浮力、阿基米德原理方法计算浮力、利用漂浮或悬浮条件即二力平衡知识求浮力.若采用传统的复习方式,老师往往会先将这几种计算浮力大小的方法,先一一列在黑板上,然后逐一讲解,再举例题板演示范,不少老师抱怨题目讲了多少遍,可学生还是不会.学生们也经常抱怨上课听听都懂的,轮到自己做的时候又都不会了.鉴于此,教师需要反思我们的教学,是否过多地关注了自己的“教”而忽视了学生的“学”?新课改以来,我们一直强调要以学生为主体,但我们是否把课堂真正还给了学生?若能把上述过程颠倒一下,让学生先做再讲,先学后教效果是不是会好一些?为此,笔者进行了以下的尝试:除了提醒学生第1题用称重法测浮力外,后面每一题则要求学生在解完题后,自己反思总结所用到的方法;因为是复习课,所用到的知识和方法在前面新课时都已经讲过,能让学生自己解决的问题,教师绝不要包办代替,越俎代庖.让学生自己动脑思考问题的同时,还能反思自己的思维过程,明确自己是具体运用了什么知识去解决问题的.做完以上例题后,再以类似题练习巩固,使学生的思维更加熟练.在此基础上再引导学生思考“还有没有其他计算浮力大小的方法”,可以进一步发散学生的思维,锻炼和提升学生的探究性学习能力.
2以生活为载体,结合实例将问题情景化
新课程强调“从生活走向物理”,如果能引导学生善于观察生活,勤于思考,会发现物理现象无处不在,物理知识就在你我身边,真所谓“处处留心皆物理,先物后理乃真理”.若能充分利用好这些生活中的素材为复习课所用,将要复习的问题情景化,则必将事半功倍.
比如,复习影响蒸发快慢因素时,为帮助学生理解和记住有关知识,创设如下的情景:有一件湿衣服,要尽快晾干,你能想到哪些办法?再比如,在复习改变物体内能大小的方式时,可创设如下的情景:有一段铁丝,如何使它的内能增加,温度升高,你能想到哪些
办法?
在这样的生活情境下,学生们的学习热情一下就被点燃了,课堂气氛一下子就活跃起来.
学生纷纷七嘴八舌,畅所欲言起来:可以将湿衣服摊开来晒;可以将湿衣服放在通风处;
可以将湿衣服放在阳光下晾晒;可以将铁丝放在火上烤;可以将铁丝放在开水中泡;可以将铁丝放在阳光下晒;可以将铁丝来回弯折;可以将铁丝放在水泥地面上来回摩擦……;瞧他们说得多棒,把几乎所有可能都一骨脑儿地说出来了.
好的情景创设,会成为点燃学生思维的导火索,而老师就是那个手执火把的人.
再比如,复习力的概念时,笔者创设了如下情境:什么是力?力有颜色吗?有气味吗?那你怎么知道物体间是否有力的作用呢?教师播放跳板跳水的情境视频并提问:运动员对跳板有力吗?为什么说有力呢?与此同时,跳板对运动员有力吗?你又是怎么知道的?再比如复习滑动摩擦力大小和哪些因素有关时,可以创设如下情境:擦黑板时,板擦和黑板间有摩擦吗?如何将黑板擦得更干净呢?粉笔写板书时,有摩擦吗?如何才能保证不打滑呢?在这样的生活情景引导下,学生头脑中相关的概念会更丰满,对概念的理解会更透彻和有效.
3以错题为载体,通过究错将思维显性化
学生的错误是最宝贵的课堂生成性教学资源,若能变废为宝,对学生的错误资源进行二次开发和利用,将学生的错误之处,变成新的生成性教学资源.抓住学生出错的契机,通过“展”与“评”,适时追问加巧妙的引导将学生的思维过程充分暴露出来,使学生自己找出出错的原因,通过引导促生成,再引导再矫正再生成,不断完善学生原有的认知结构,加深学生的知识的理解.学生“究”错的过程也就是探究性学习的过程,若能养成学生研究错题,变简单纠错为深层次的“究”错的习惯,必然能升华学生思维,提升探究能力,使复习课更高效.
人类的创造性思维具有多种形态,与其它创新思维相比,直觉是一种更高形态、更具特色的创新思维,在中学物理教学活动中具有极其重要和不可替代的地位。但长期以来,中学物理教学十分重视逻辑思维能力的培养,而忽视了直觉思维的研究与运用,笔者认为,在中学物理教学中培养和发挥学生直觉与“猜想”的积极作用具有十分重要的意义。
一、直觉的概念与基本特征
对于直觉,中外科学家都有所研究和论述。从心理学的角度来看,“直觉是指对情况的一种突如其来的顿悟和理解”,①“直觉实际上是一种再认”。②从生理学的角度来看,“直觉是指没有明显地依靠个人技巧的分析器官掌握问题或情境的意义、重要性或结构的行为”。③从直觉与逻辑的区别来看,“逻辑是证明的工具,直觉是发现的工具”,④“直觉是研究人员未经渐进的精细的逻辑推理,而以简化的逻辑程序作出的推断”。⑤从本质来看,“直觉是一种潜意识(下意识)”⑥,“直觉是一个人对事物发展变化的一种洞察力”⑦,故而,物理学家爱因斯坦称赞说:“研究真正可贵的因素是直觉思维。”并指出:“物理学按其本质是一种直觉的科学,理论物理学家应凭借对直接经验的直觉,运用假说思维方法提出假说,即必须首先发现原理,然后从这些原理指导出结论。”⑧根据自身教学实践体会,笔者认为,所谓直觉,就是指在知识不断积累的基础上,面对某个物理现象与实验,不是按照逻辑的思路,而是人的大脑遇急思维被大脑内所贮存的信息所激活,因而洞察物理现象与实验本质的瞬间过程。
直觉具有诸多属性,其本质属性概括起来主要表现在以下几个方面:一是发散性。在中学物理教学和实验中,在外界提供的信息和条件不一定充分的前提下,人们的思维留下了许多难以贯通的关键点,运用正常的逻辑思维和推理,难以得出正常的结论,这时就须运用发散性的直觉思维加以解决。这种发散性思维,不是胡思乱想,而是在知识积累基础上的顿悟,在发散性思维中,从已知的信息瞬间求得未知的判断。二是顿悟性。人的知识是一个不断累进的过程,在这个基础上,当物理教学和实验中某个问题急需求得结论,相关的知识在大脑中被瞬间激活,跨越了逻辑思维的程序和“峡谷”,这个过程的发生和停留的时间短暂,稍纵即逝。这是直觉思维的典型特征,没有知识的累进,就不可能有这种顿悟。三是或然性。直觉思维作为一种思维活动,来源于人们对物理现象和实验的感性直观,它的发生、发展受到人们的知识累进和理性思维的影响和限制,往往缺乏严密的逻辑支持。直觉思维具有或然性,往往引发猜想,但这种猜想需要通过逻辑、事实或实验来加以论证。四是综合性。直觉是对物理现象和实验的总体感悟,而不是对物理现象和实验细枝末节的直观感觉。全局把握事物的能力是长时期知识积累的结果,直觉是以整体“通路”呈现出来,因而综合性地把握物理现象和实验的全局是直觉的又一个重要特点。
直觉的来源并不是凭空而生的,而是学生多年积累知识、经验与当前实际问题相碰撞而瞬间产生的思想火花,虽然有时人们无法说清楚究竟是哪些知识、经验参与了瞬间直觉过程,但是,学生已有的知识、经验是产生直觉思维的基础。一般而言,学生对于某一部分的物理知识越熟悉,经验越丰富,理解越透彻,就越容易产生直觉。离开了已有的知识、经验,直觉就会成为无源之水、无本之木。
毋庸置疑,直觉也是有一定局限性的,在中学物理教学中,并不是所有的直觉都是正确的,直觉思维是否对路,还需要依据逻辑、事实和实验来证明。
二、直觉在中学物理教学中的作用
在提倡素质教育的今天,中学物理教学中的不少教师还常常照本宣科、机械推导或简单地、过早地把结论灌输给学生,以致学生很难接受抽象的知识点,很难设想物理学家当初是怎样发现和归纳原理的。许多教师并不了解物理学家的发现首先是要经过非逻辑的直觉想象的过程,更不认为学生在学习的过程中也需要像物理学家那样有一个“发现”的过程。“填鸭式”的教学,使得学生学习缺乏主动性,学生创新意识的激发、创新思维的培养缺少时机、条件和氛围,从而导致课堂教学缺少生气。反之,在中学物理教学中安排一定的直觉思维阶段,让学生顺着知识的发生过程运用直观去展开联想、猜想和思考,从中感悟创新的过程,则学生兴趣浓厚,情绪高涨,会享受到一种从未有过的创新感受、乐趣,教学效果常常会事半功倍。
“直觉是一种人们没有意识到的对信息的加工活动,是在潜意识中酝酿问题而后与显意识突然沟通,于是一下子得到了问题的答案”。⑨我国著名科学家钱学森就充分肯定直觉在科学发现中的积极作用。运用直觉常常能激发学生的学习兴趣。例如:曾有教师在教学“平面成像”知识点时,并不是让学生按照书本要求做实验,也不是直接给出结论,而是让学生把手放在平面镜前移动,让学生观察、思考手与手在平面镜中的像的大小关系以及位置的关系,这就引发了学生猜想的极大兴趣,当学生提出种种猜想后,教师再让学生利用提供的物理实验器材设计一个实验来证明自己的想法。这一过程的实质就是一个直觉过程,安排这一过程,使学生由被动接受知识变为主动探索追求。
普朗克说:“每一种假说都是想象力发挥作用的产物,而想象力又是通过直觉发挥作用的。”⑩直觉思维常常引发猜想,通过逻辑、事实、实验对猜想加以验证,是学习、研究和理解中学物理问题的创新路径。牛顿也曾说:“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现。”牛顿关于光的微粒说,卢瑟福关于原子的核式模型,惠更斯关于光的波动说、光的电磁说等都是根据一定的事实进行猜想,然后用实验进行证明而取得的。在中学物理教学中,让学生通过观察与实验,直观与想象、归纳与类比,探询规律、寻找结论,这是培养学生直觉思维能力的有效办法。例如单摆周期公式教学中,教师可以先提出“单摆的周期可能与哪些因素有关”的问题,引发学生的猜想,学生直觉之后可能会回答“单摆的周期可能与摆长有关”、“单摆的周期可能与摆角大小有关”、“单摆的周期可能与重力加速度有关”、“单摆的周期可能与摆球的质量有关”,教师进一步引导学生通过实验来对诸多猜想加以检验,最后证明单摆周期与摆长、与当地的重力加速度有关,与摆球的质量、摆角大小无关,因而顺理成章地得出公式T=2π 。
在中学物理教学中,物理问题的提出,规律的发现,乃至选择什么知识解决实际问题,怎样透过现象认清本质,应尽量及时引领学生发挥直观作用,大胆进行猜想,但教师应注意引领学生直观的发挥。在引入“电流的磁场”时,先让学生猜测“雷击发生时,正在航海的船上的罗盘针发生了偏转,是什么原因?”在学生直观、猜想的基础上再设计实验证明之。又如学习“串联电路和并联电路的电流特点”这一规律时,先让学生类比水流进行猜测,再用实验证明之。有时也要有意安排一些学生可能猜错的“陷阱”问题,能用冷水使烧瓶中的热水沸腾吗?绝缘体能够导电吗?重为5N的水能产生10N的浮力吗?这些问题的提出,可以激发学生的求知欲,使其大脑储存的信息被激活,在直观作用下,进行大胆猜想,再用实验佐证。一系列实验使学生明白:直觉可贵而不可靠,直觉思维水平会在训练中不知不觉地得到较大提高。
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中学物理教学实践证明,如“压强的概念”、“欧姆定律”、“牛顿第二定律”、“动量守衡”等几乎所有的知识教学都可以安排一定的直觉阶段,只要遵循知识积累与形成规律、遵循学生智力发展规律并掌握好教学的生动与进度,就能同时促进学生的直觉思维和逻辑思维的发展。
三、培养学生直觉思维能力的具体路径
直觉思维能力不是天生的,而是知识不断积累的过程。直觉思维能力需要培养,才能发掘并不断提高。培养直觉思维能力的路径有许多,笔者认为主要可以从以下几个方面着手:
第一,通过物理学史上的生动事例加强学生对直觉思维的认识。
纵观物理学的发展史,许多事例证明,物理学上的许多重大突破,往往是发端于直觉思维的,教师可以在教学中穿插例举这些事例,让学生对物理学知识感兴趣,同时加强学生对直觉思维的认识。例如:阿基米德在浴室洗浴的时候发现了浮力,找到了辨别王冠真假的方法;在丹麦奥斯特发现电流磁效应之后,从1824年至1828年,法拉第猜想既然电荷可以感应周围导体导体使之带电,磁铁可使感应铁质磁化,那么,电流产生的磁同样能感应出电流来,通过大量的实验,终于发现了电磁感应现象;安培从电流磁效应现象直觉到磁的成因应是电流,提出了分子电流的假说,揭示了磁现象的电本质。这些物理学发展史上的生动事例,本身就带有浓郁的传奇色彩,能很快吸引学生的注意力,顺势导入知识点,学生能较快接受,在潜移默化中感受直观知识。常年教学活动中不断穿插讲解,有助于学生对直觉的感性认识,对于他们养成和运用直觉思维很有帮助。
第二,不断培养学生物理学习中的多种直觉思维能力。
直觉思维有多种形式,主要有直觉判别、直觉想象、直觉启示。学生直觉思维能力的养成,不是一蹴而就的,需要对学生不断由浅入深地加以训练。
直觉判别是对物理事物的一种快速识别,是一种非逻辑性的识别,是知识累进基础上逐渐养成的一种识别能力。直觉判别相当于人们常说的洞察力。在物理学发展史上,继贝克勒尔发现放射性后,居里夫人直觉“放射性”的价值,于是将自己的研究转入放射性研究,在实验研究展开不久,她直觉判别放射性不是物质的化学性质,而应在原子的更深层次。不仅铀有这种特性,其他元素也应该有。当发现了铀和钍的放射现象后,她直觉应该有比铀、钍放射性更强的元素,于是又发现了镭。几乎每个物理学家都是凭着高度的直觉判别力,在对研究对象有了初步印象,进行大胆猜想后,再加以逻辑、事实、实验佐证,经过艰难的努力,最后发现新的理论。也就是说,物理学新理论的发现,往往直觉判别立下了头功。因而爱因斯坦说:“物理学最高使命是得到那些普遍的规律,而通向这些规律,并没有逻辑的道路,只有通过那种对经验的共鸣的理解为依据的直觉,才能得到这些规律。”{11}直觉判别的养成路径,一要不断积累物理学知识,使学生头脑中充满物理学的符号与图象;二是通过物理学史上直觉判别事例的精心讲解,使学生了解什么是直觉判别;三是加强对学生直觉判别的有目的、有意识的训练。
直觉想象是在直觉判别的基础上,跨越逻辑链,对于未知的物理知识领域进行合理的联想、思考和探索的探索过程。一般而言,当研究者要研究某个物理问题、外界并没有提供充分的信息时,大脑会在已有的知识基础上发挥充分想象力,借助于想象,用猜测、假想来沟通已有的知识和未知的通路,形成一定的结论,然后再通过逻辑、事实、实验加以佐证。爱因斯坦的相对性理论实验、升降机理想实验、伽利略的斜面实验等,都是借助直觉想象完成的。直觉想象在人们发现物理奥秘中起到了重要的作用,是人们凭借已有的知识经验探知未知领域的重要思维方式。直觉想象的养成路径,一是联想和模拟物理学家在物理发现过程中的直觉想象,让学生充分了解直觉想象的重要作用;二是在逐渐形成直觉判别的基础上,不断提升学生的直觉想象能力;三是养成直觉想象的良好习惯,逐渐培养较强的创新能力。
直觉启示是在直觉想象基础上,在陷入百思不得其解的时候,被外界的某种信息所激发而进入豁然开朗的境地的直觉思维状态。在物理学史上,牛顿刚研究万有引力定律时,对地球的真正形状并不十分清楚,因而他得出地球是扁球形的见解,后来是受李希的启示而打开了研究的思路。开尔芬“光杠杆”的发现,“威尔逊云室”的发明,都得益于自然界的启示。他们都是在沉思某一问题“山重水复”之时,忽然从外界传来某种信息刺激,使难以连接的思想通路顿时连接上了,整个问题的关键环节得到彻底解决。直接启示在物理学发现、研究过程中,也是不可缺少的一环。直觉启示是在深入某个物理问题研究、学习过程中,经过直觉判别、直觉想象之后,若能发散思维,若能加强与同行的交流,就能在瞬间获得解决问题的灵感。
第三,选择适当的物理习题对学生进行强化训练。
解物理题,尤其是求解开放性、探究性的物理问题是一项创造性的智力活动。在进行这项工作中,直觉思维总是起着重要的作用,在解题中,解题者不存在有无直觉思维的差别,只有直觉思维参与多少、质量高低的差别。要提高学生自身的直觉思维能力,教师就必须注意有选择地通过适当的题目加以直觉思维是强化训练,不断培养学生的直觉思维能力。例如选择题,由于只要求从四个选择中挑选出答案来,省略解题过程,容许合理的猜想,有利于学生直觉思维的发展。再例如实施开放性问题教学,也是培养直觉思维的有效方法。开放性问题的条件或结论不够明确,可以从多个角度由果导因、由因索果,提出猜想,由于其答案的发散性,也有利于直觉思维能力的培养。
注释:
①英国著名病理学家贝弗里奇的观点。
②美国现代著名认知心理学家H・A・西蒙的观点。
③美国著名教育心理学家J・S・布鲁纳的观点。
④数学家彭加勒的观点。
⑤吴岱明:科学研究方法学,湖南人民群众出版社,1998年版。
⑥秦骏伦:创造学与创造性经营,中国人事出版社1996年版。
⑦吴岱明:科学研究方法学,湖南人民群众出版社,1998年版。
⑧爱因斯坦文集,商务印书馆,1977年版,第347页。
⑨我国著名科学家钱学森的相关论述,参见《钱学森文集》,科学出版社,1991年版。
⑩普朗克,德国物理学家,1858年4月23日出生。从师于名家亥姆霍兹和基尔霍夫,年仅21岁即获物理学博士学位,次年任慕尼黑大学讲师,1885年任基尔大学特命教授。1912年任普鲁士科学院院士。
{11}爱因斯坦文集,商务印书馆,1977年版,第756页。
参考文献:
[1]爱因斯坦.爱因斯坦文集.商务印书馆,1997年版.
[2]布鲁纳.教育过程.文化教育出版社,1982年版.
[3]钱学森.钱学森文集.科学出版社,1991年版.
[4]吴岱明.科学研究方法学.湖南人民群众出版社,1998年版.
[5]全日制普通高级中学物理教学大纲.人民教育出版社,2006年版.