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關(guān)鍵詞:高中物理;電學(xué)實(shí)驗(yàn);學(xué)習(xí)探究
物理學(xué)科是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科,在學(xué)習(xí)的過(guò)程中我們除了要理解和識(shí)記基本的自然科學(xué)理論之外,更需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際操作來(lái)運(yùn)用理論知識(shí)指導(dǎo)我們更進(jìn)一步的深入性學(xué)習(xí),提高我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和科學(xué)創(chuàng)新能力,這既是高考考察的重點(diǎn),也是我們學(xué)習(xí)能力的重要體現(xiàn)。
1掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和構(gòu)成
現(xiàn)階段高中物理電學(xué)部分的實(shí)驗(yàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)并不復(fù)雜,主要要求我們掌握和使用基本的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)原理。實(shí)驗(yàn)器材主要包括:電源、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、萬(wàn)用表、各類開關(guān)等,這些器材我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中經(jīng)常接觸,都比較熟悉;困難主要表現(xiàn)在對(duì)電表的正確接線和讀數(shù)方面,這些我們?cè)谄匠5膶?shí)驗(yàn)中多加訓(xùn)練,也不難。物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重頭戲在于電路原理圖的設(shè)計(jì),這是實(shí)驗(yàn)順利開展的先決條件,也是最能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的精髓所在。電學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)需要先從題目分析入手,首先確定未知項(xiàng)和已知項(xiàng),再根據(jù)日常所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的原理圖,電路原理圖主要有串聯(lián)電路、并聯(lián)電路、串并混合電路三類,根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材的類型和多少,一般我們選擇最優(yōu)方案,然后開始測(cè)算過(guò)程。實(shí)驗(yàn)中為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,最少需要測(cè)定三組數(shù)據(jù),然后將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理進(jìn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。很多同學(xué)在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中對(duì)于實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程很重視,但是對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的整理就不甚在意,其實(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的總結(jié)和歸納過(guò)程,實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫好不僅有助于加深我們對(duì)實(shí)驗(yàn)的印象,還能及時(shí)幫助我們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題,提高我們排除實(shí)驗(yàn)故障的能力,考試中很多題目都有對(duì)這方面能力的考察,比如在最后計(jì)算階段發(fā)現(xiàn)電壓表的連接出現(xiàn)了紕漏,需要怎樣改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案;其中有一組數(shù)據(jù)明顯與其他數(shù)據(jù)不同,可能是哪些原因造成;如果讓你重新幫他設(shè)計(jì)一個(gè)方案你會(huì)怎么做……諸如此類的很多問(wèn)題,我們?cè)趫?bào)告撰寫過(guò)程中都會(huì)遇到,因此在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中除了設(shè)計(jì)出合理的電路圖,準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)之外,我們一定要善始善終完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫部分的任務(wù)。
2高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)題的解決方法
任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)都是從基本的實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)演變而來(lái),因此我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中一定要吃透基本的實(shí)驗(yàn)原理,了解相關(guān)儀器在實(shí)驗(yàn)中的作用并能夠根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)選擇合適的型號(hào)。對(duì)于我們而言實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的一個(gè)重要方面就是需要具備自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ鲃?dòng)尋求電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中需要改進(jìn)的內(nèi)容,從而靈活掌握實(shí)驗(yàn)方法。例如:電壓表滿偏時(shí)通過(guò)該表的電流是半偏是通過(guò)該表的電流的兩倍。某同學(xué)利用這一事實(shí)測(cè)量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)實(shí)驗(yàn)室提供材料器材如下:待測(cè)電壓表(量程3V,內(nèi)阻約為3000歐),電阻箱R0,(最大阻值為99999.9歐),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值100歐,額定電壓2A),電源E(電動(dòng)勢(shì)6V,內(nèi)阻不計(jì)),開關(guān)兩個(gè),導(dǎo)線若干(1)虛線框內(nèi)為同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分,將電路圖補(bǔ)充完整(2)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路寫出步驟(3)將這種方法測(cè)出的電壓表內(nèi)阻記為R1v與內(nèi)阻的真實(shí)值Rv先比R1v.Rv(添“>”“=”或“<”)主要理由是。(1)待測(cè)電壓表電阻(3000歐姆)遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器R1的電阻值(100歐姆),故滑動(dòng)變阻器R1采用分壓式接法;電路圖如圖所示:(2)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,以保證通電后電壓表所在支路分壓最小,閉合開關(guān)S1、S2,調(diào)節(jié)R1,使電壓表的指針滿偏,保證滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變,斷開開關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表的指針半偏,讀取電阻箱所示的電阻值,此即為測(cè)得的電壓表內(nèi)阻;(3)電壓表串聯(lián)電阻箱后認(rèn)為電壓不變,而實(shí)際該支路電壓變大,則電阻箱分壓大于計(jì)算值,則會(huì)引起測(cè)量值的偏大,故Rv<Rv′通過(guò)以上分析我們不難看出,不管是物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作,還是通過(guò)習(xí)題對(duì)我們的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行檢測(cè)不外乎考察基本實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作技能考察兩個(gè)方面,基本實(shí)驗(yàn)的原理又包括了電路原理圖、器材選擇、自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等多個(gè)方面,在具體問(wèn)題中我們需要具體分析,從而形成縝密的邏輯,保障結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能的考察就是把抽象問(wèn)題具體化的一個(gè)過(guò)程,我們需要在試卷上流暢的表述出我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室一步一步操作的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,就像我們做完實(shí)驗(yàn)在紙上寫報(bào)告一樣,只有我們對(duì)知識(shí)靈活的分析與掌握,才能觸類旁通,靈活處理各類問(wèn)題。綜上所述,高中物理學(xué)習(xí)中電學(xué)實(shí)驗(yàn)部分不僅考察我們對(duì)于理論知識(shí)的掌握情況,更需要我們動(dòng)手去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)可以加深對(duì)知識(shí)的理解,從而提高物理學(xué)習(xí)能力。因此,我們應(yīng)當(dāng)掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技巧,明確電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路,優(yōu)化電學(xué)實(shí)驗(yàn)流程,提高我們自身的學(xué)習(xí)、實(shí)踐和創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)
[1]劉超.高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題淺析[升湖南中學(xué)物理,2013(09).
關(guān)鍵詞:電學(xué)實(shí)驗(yàn)、內(nèi)接法、外接法、分壓式接法、限流式接法
電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高考中必考的,現(xiàn)在高中學(xué)生有一個(gè)共同特點(diǎn),不喜歡做實(shí)驗(yàn),于是出現(xiàn)了背實(shí)驗(yàn)比較覺(jué)。這樣一來(lái)對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)題型就只是死記硬背,不清楚這類型的題如何去解。筆者針對(duì)這類型的題的求解方法做出以下的解析。
一、電阻的測(cè)量
1.原理:用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓U,用電流表測(cè)出流過(guò)待測(cè)電阻中的電流,利用部分電路歐姆定律,可以計(jì)算出電阻的阻值Rx。
2.測(cè)量電路:伏安法測(cè)電阻電路接法如下圖1所示。
a.電流表接在電壓表兩接線柱外側(cè),通常叫“外接法”
b.電流表接在電壓表兩接線柱內(nèi)側(cè),通常叫“內(nèi)接法”
因?yàn)殡娏鞅?、電壓表分別有分壓、分流作用,因此兩種方法測(cè)量電阻都有誤差.伏安法測(cè)電阻的誤差分析 ;
(1)電流表外接法
電壓表示數(shù)UA=UR
電流表示數(shù)IA=IR+IV>IR
R測(cè)=UVIA=URIR+IV 即測(cè)量值偏小,適于測(cè)量小阻值電阻.
說(shuō)明:誤差來(lái)源于電壓表的分流,分流越小,誤差越小.所以該電路適合測(cè)量小電阻,即R< (2)電流表內(nèi)接法
電壓表示數(shù)UV=UR+RA>UR
電流表示數(shù)IA=IR R測(cè)=UVIA=UA+URIA>R真=URIR
即測(cè)量值偏大,適于測(cè)量大阻值電阻。
說(shuō)明:誤差來(lái)源于電流表的分壓,分壓越少,誤差越小.所以該電路適合測(cè)量大電阻,即R>>RA。
二、流表內(nèi)外接法的選擇
所謂伏安法測(cè)電阻中的內(nèi)外接法是相對(duì)電流表而言的,無(wú)論內(nèi)接還是外接,由于電表內(nèi)阻的影響,都會(huì)給測(cè)量帶來(lái)影響,合理選擇接法可以減小誤差。
1.阻值判斷法:若RX、RA、RV的大小是知道的,可用以下三種方法來(lái)選擇內(nèi)外接法。
待測(cè)電阻RX較大,若滿足RX>>RA時(shí),應(yīng)采用內(nèi)接法,因?yàn)殡娏鞅淼姆謮狠^小
當(dāng)待測(cè)電阻RX較小,若滿足RX< 2.倍率比較法。待測(cè)電阻RX的大小很難斷定且滿足RX>>RA而且滿足RX
3.實(shí)驗(yàn)探測(cè)法。若RX、RA、RV的關(guān)系事先沒(méi)有給定,可用試觸法確定內(nèi)外接法??刹捎糜覉D電路進(jìn)行試觸:
只空出電壓表的一個(gè)觸頭S,然后將S分別與a、b接觸一下,并觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況:
① 若電流表示數(shù)有顯著變化,即 ΔII小>ΔUU小,說(shuō)明電壓表的分流作用較強(qiáng),即Rx的阻值大,應(yīng)選用電流表內(nèi)接法。
② 若電壓表示數(shù)有顯著變化,即 ΔII小
列1如圖所示電流表和電壓表的讀數(shù)分別為10V和0.1A,電壓表內(nèi)阻為500Ω,那么待測(cè)電阻R的測(cè)量值比真實(shí)值,測(cè)量值為,真實(shí)值為.
電壓表的讀數(shù)UA=UR=10V
電流表示數(shù)IA=IR+IV>IR
R測(cè)=UVIA=URIR+IV=100Ω
IV=UVRv=0.02A IR=IA-IV=0.08A R真=URIR=125Ω
即測(cè)量值偏小。
答案:小,100Ω,125Ω
列2一個(gè)未知電阻,無(wú)法估計(jì)其電阻值,某同學(xué)用伏安法測(cè)量此電阻,用如圖(a)(b)兩種電路各測(cè)一次,用(a)圖所測(cè)數(shù)據(jù)為3.0V、3.0mA,用(b)圖測(cè)得的數(shù)據(jù)是2.9V、4.0mA,由此可知,用圖測(cè)得Rx的誤差較小,測(cè)量值Rx=.
分析:由ΔII小>ΔUU小得
4.0mA-3.0mA3.0mA=13>3.0v-2.9v2.9v=129
可知(a)圖測(cè)得Rx的誤差較小,即Rx的阻值大,應(yīng)選用電流表內(nèi)接法。
R測(cè)=UVIA=3V3mA=1000Ω
答案:(a),1000Ω
三、滑動(dòng)變阻器的兩種接法
1.限流接法(如圖所示)
RX的電壓范圍為:ERXRX+R~E
注意:合上開關(guān)前要使滑動(dòng)變阻器的阻值最大
限流接法要比分壓接法省電
2.分壓接法(如圖所示):
RX的電壓范圍為:0~E
注意:合上開關(guān)前,滑片P應(yīng)滑到a端
3.分壓接法和限流接法的比較,如表3所示:
(1)限流接法的優(yōu)點(diǎn)是:電路連接簡(jiǎn)便,附加功率損耗較小;
(2)分壓接法的優(yōu)點(diǎn)是:電壓變化范圍大,附加功率損耗較大。
四、滑動(dòng)變阻器兩種接法的選擇
在題中沒(méi)有特別要求,又滿足安全性原則和方便性原則的基礎(chǔ)上可優(yōu)先選用“限流式”,但以下三種情況,滑動(dòng)變阻器必須采用“分壓式”接法:
1.若題中要求所研究對(duì)象的電壓從零開始連續(xù)增大時(shí),則必須采用“分壓式”;
2.若采用限流電路,電路中的最小電流大于用電器的額定電流或超過(guò)電表的量程時(shí),則滑動(dòng)變阻器必須采用“分壓式”接法;
3.當(dāng)用電器的電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大阻值,且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大或要求測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),必須采用“分壓式”。
明確了上述基本要求之后,看下面的例證:
例3 用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻的阻值,備用器材如下:
待測(cè)電阻Rx(阻值約30KΩ)
A.電壓表V11(量程0~15V,內(nèi)阻50kΩ)
B.電壓表V22(量程0~3V,內(nèi)阻10kΩ)
C.電流表A1(量程0~1mA,內(nèi)阻250Ω)
D.電流表A2(量程0~500μA,內(nèi)阻500Ω)
E.電源E1(電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻為:0.5Ω)
F.電源E2(電動(dòng)勢(shì)16V,內(nèi)阻為:2Ω)
G.滑動(dòng)變阻器(電阻0~200Ω)
H.開關(guān)及導(dǎo)線若干
(1)從上述器材中選出合適的器材
(用字母表示)。
(2)在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。
解析:因待測(cè)電阻Rx的阻值較大,故選大電源,提高電壓和電流的值I=163.0×104mA=0.5mA
由于E=16V,電壓表選B
(1)BDFGH
其驗(yàn)電路原理圖如下:
RX>>R變 ,選分壓接法
RX>>RA,選內(nèi)接法
學(xué)生按照以上幾步驟和方法通過(guò)實(shí)際操作和相應(yīng)實(shí)驗(yàn)題的練習(xí),對(duì)高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn),基本上都能突破和掌握。
列4用伏安法測(cè)量某電阻Rx的阻值,現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下:
A.待測(cè)電阻Rx:范圍在5―8Ω,額定功率1W
B.電流表A1:量程0―0.6A(內(nèi)阻0.2Ω)
C.電流表A2:量程0―3A(內(nèi)阻0.05Ω)
D.電壓表V1:量程0―3V(內(nèi)阻3KΩ)
E.電壓表V2:量程0―15V(內(nèi)阻15KΩ)
F.滑動(dòng)變阻器R:0―100Ω
G.蓄電池:電動(dòng)勢(shì)12V
H.導(dǎo)線,電鍵.
為了較準(zhǔn)確的測(cè)量,并保證器材安全,電流表應(yīng)選,電壓表應(yīng)選,并畫出電路圖。
分析:(1)先確定測(cè)量電路額定電壓,應(yīng)選電壓表V1。
額定電流,應(yīng)選電流表A1
由 知,應(yīng)選外接法
(2)再確定控制電路
由R=100Ω>10Rx知,應(yīng)選擇限流式電路
其電路圖如圖所示。
參考文獻(xiàn):
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[2] 張修文. 電流表的內(nèi)外接法選擇[J].《物理教學(xué)探討》, 2005, 23(19):38-39 .
關(guān)鍵詞:中學(xué)物理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 合作探究
隨著新課程全面實(shí)施,新課程理念指導(dǎo)著課堂教學(xué)發(fā)生巨大的變化。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的一種重要手段,作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、科學(xué)探究的重要載體,在教學(xué)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。
一、傳統(tǒng)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題和原因分析
日常的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中,教師生怕學(xué)生聽(tīng)不懂,或者擔(dān)心學(xué)生在操作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的錯(cuò)誤,于是教師從實(shí)驗(yàn)原理、步驟、注意事項(xiàng),甚至連實(shí)驗(yàn)結(jié)果都面面俱到地講解,然后由學(xué)生按部就班地操作,從而使實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在著這樣一些誤區(qū):(1)教學(xué)方法上:教師“畫實(shí)驗(yàn)”、“講實(shí)驗(yàn)”和“電腦模擬實(shí)驗(yàn)”得多,學(xué)生“背實(shí)驗(yàn)”多,親自動(dòng)手操作得少。(2)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上:驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多,探究性實(shí)驗(yàn)少。導(dǎo)致學(xué)生合作互動(dòng)少。(3)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn):教師約束多,學(xué)生自主發(fā)揮得少;或者是,以個(gè)別同學(xué)為主,其它同學(xué)旁觀,責(zé)任心下降。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:為了應(yīng)付檢查,學(xué)生互相抄襲數(shù)據(jù),造成實(shí)驗(yàn)報(bào)告類同,做實(shí)驗(yàn)流于形式。
在實(shí)驗(yàn)課上出現(xiàn)上述情形,分析其原因主要是以下幾點(diǎn)。
1.由于廣大教師和學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)功能認(rèn)識(shí)的局限性,特別關(guān)注物理實(shí)驗(yàn)的知識(shí)驗(yàn)證功能而忽視學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng),忽視實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生間的交流與合作。
2.高考書面表達(dá)的實(shí)驗(yàn)考試形式與學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力間存在著不可忽視的矛盾。
3.現(xiàn)在學(xué)生大多是獨(dú)生子女,與同伴交流與合作意識(shí)淡薄。
二、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)的理論依據(jù)
合作探究性的學(xué)習(xí)方式,強(qiáng)調(diào)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能親自探索“新”規(guī)律、發(fā)現(xiàn)“新”現(xiàn)象。主要體現(xiàn)以下特點(diǎn)。
1.學(xué)生學(xué)習(xí)自主性。合作探究性體現(xiàn)學(xué)生主動(dòng)地獲取知識(shí),教師的作用是引導(dǎo)和指導(dǎo),而不是直接把活動(dòng)方案或結(jié)論性知識(shí)現(xiàn)成地傳授給學(xué)生,使學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性得以充分發(fā)揮。
2.活動(dòng)探究性。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,需要根據(jù)問(wèn)題情境,提出準(zhǔn)備探究的問(wèn)題,并對(duì)問(wèn)題提出假設(shè),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,通過(guò)觀察獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和事實(shí),并對(duì)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和事實(shí)進(jìn)行科學(xué)的解釋和分析。
3.學(xué)生間的合作性。探究性學(xué)習(xí)能開闊學(xué)生的思路,解決疑慮,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,促使相互間啟發(fā)和共同探索來(lái)完成探究任務(wù)。
4.交流互補(bǔ)性。學(xué)生通過(guò)互相闡述自己小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)誤差分析的過(guò)程中,分享了他人的學(xué)習(xí)成果,也改進(jìn)了自己的不足。
三、合作探究性學(xué)習(xí)方式的過(guò)程設(shè)計(jì)和案例分析
我們?cè)诮虒W(xué)時(shí)以合作探究性的學(xué)習(xí)方式為指導(dǎo),采用如下流程圖進(jìn)行設(shè)計(jì):
該實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程設(shè)計(jì),我們以高中物理學(xué)生實(shí)驗(yàn)“描繪小燈泡的伏安特性曲線”為案例進(jìn)行詳細(xì)描述。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)準(zhǔn)備中,認(rèn)真分析了這個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn),有如下一些特點(diǎn)。
(1)該實(shí)驗(yàn)是聯(lián)系初高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的紐帶,學(xué)生在初中用伏安法測(cè)小燈泡的電阻已做過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn),有了一定的基礎(chǔ)。為學(xué)生的自主預(yù)習(xí)提供了條件。
(2)該實(shí)驗(yàn)又為高中后面的電學(xué)實(shí)驗(yàn)如測(cè)定金屬電阻率、把電流表改裝成電壓表、測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻等提供了基礎(chǔ),是學(xué)生在高中階段必須徹底弄清楚原理的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。
根據(jù)以上特點(diǎn)并結(jié)合教學(xué)實(shí)際和學(xué)生實(shí)際進(jìn)行操作過(guò)程設(shè)計(jì)。
1.學(xué)生分組
將全班學(xué)生分成多個(gè)合作組。在學(xué)生自愿組合的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào),合作組間可一起分享所獲得數(shù)據(jù),但寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告是要求各人一份。
2.問(wèn)題提出
在學(xué)生預(yù)習(xí)了實(shí)驗(yàn)之后,提出如下一些典型的問(wèn)題。
(1)要描繪出小燈泡的伏安特性曲線,必須測(cè)出小燈泡的哪些電學(xué)參量?(2)要測(cè)小燈泡兩端的電壓和流過(guò)小燈泡的電流,應(yīng)采用怎樣的電路圖?(3)電流表應(yīng)采用內(nèi)接法還是外接法?滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法還是限流式接法?(4)實(shí)驗(yàn)需記錄幾組數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)如何進(jìn)行處理等。
3.查閱資料,提出假設(shè)
以合作組為單位,讓合作組成員將自己所收集的信息及自己的理解進(jìn)行分享和交流,開展研討,引導(dǎo)學(xué)生各抒己見(jiàn),提出假設(shè),以便尋求正確的答案,為做好實(shí)驗(yàn)作充分的準(zhǔn)備。
4.學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
教師可以精講實(shí)驗(yàn)原理,引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),并動(dòng)手畫出電路圖。討論他們的設(shè)計(jì)是否合理,如不合理,再加以修正。
5.實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程
合作組成員間采用互動(dòng)式場(chǎng)景對(duì)話,鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)課堂上的交流與討論。
場(chǎng)景一:熟悉器材,說(shuō)明各部分的用途――進(jìn)一步明確實(shí)驗(yàn)原理。
場(chǎng)景二:連接電路,說(shuō)明其操作方法――討論注意事項(xiàng)。如部分學(xué)生按電路圖連接完全正確后,合上電鍵發(fā)現(xiàn)兩表均有讀數(shù),可是小燈泡不亮,學(xué)生就認(rèn)為是小燈泡壞了。此時(shí),教師可以適當(dāng)進(jìn)行點(diǎn)撥:當(dāng)流過(guò)小燈泡的電流很小時(shí),根據(jù)焦耳定律可知,燈絲發(fā)出的熱量還不能使它的溫度上升得足夠高,從而燈不亮。
場(chǎng)景三:提示學(xué)生,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象――記錄并處理數(shù)據(jù)。這一階段,學(xué)生之間互相配合,了解電表的讀數(shù)規(guī)則并通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器滑片位置記錄數(shù)據(jù)。
6.小組匯報(bào)交流
實(shí)驗(yàn)完成之后,引導(dǎo)小組先組內(nèi)討論總結(jié),并讓各個(gè)小組派代表發(fā)言,闡述自己小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和誤差分析。同時(shí),針對(duì)部分合作組中出現(xiàn)的故障原因進(jìn)行探究分析。
7.總結(jié)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告
由于每個(gè)學(xué)生在各個(gè)程序中充分參與、思考,均有發(fā)言和總結(jié)的機(jī)會(huì),并且每個(gè)同學(xué)的記錄、總結(jié)的著眼點(diǎn)不一樣,學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)就有自己的觀點(diǎn),從而能有效避免實(shí)驗(yàn)報(bào)告的雷同和抄襲,提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
四、合作探究性學(xué)習(xí)方式的實(shí)踐反思
1.教師在整個(gè)過(guò)程中正確地引導(dǎo)著學(xué)生走上正確的探究之路,始終是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的參與者和合作者。
2.建立好合作組合作學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)紀(jì)律機(jī)制,強(qiáng)調(diào)和培養(yǎng)學(xué)生的集體合作交流意識(shí)。確保人人動(dòng)腦、動(dòng)手,人人有提高。
1電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的意義及特點(diǎn)
1.1教學(xué)設(shè)計(jì)的含義
教學(xué)設(shè)計(jì)是根據(jù)教學(xué)對(duì)象和教學(xué)目標(biāo),確定合適的教學(xué)起點(diǎn)與終點(diǎn),將教學(xué)諸要素有序、優(yōu)化地安排,形成教學(xué)方案的過(guò)程。它是一門運(yùn)用系統(tǒng)方法科學(xué)解決教學(xué)問(wèn)題的學(xué)問(wèn),它以教學(xué)效果最優(yōu)化為目的,以解決教學(xué)問(wèn)題為宗旨,是為了提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量,使學(xué)生在單位時(shí)間內(nèi)能夠?qū)W到更多的知識(shí),更大幅度地提高學(xué)生各方面的能力,從而使學(xué)生獲得良好的發(fā)展。
現(xiàn)有的教學(xué)理論認(rèn)為,教師在教學(xué)活動(dòng)中居于主導(dǎo)地位。而要發(fā)揮好教師的主導(dǎo)作用,教師必須對(duì)自己的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行周密的安排和精心的設(shè)計(jì),這一過(guò)程不僅要思考教什么,還要思考怎樣教;不僅要考慮教學(xué)過(guò)程的細(xì)節(jié),甚至要預(yù)測(cè)課堂上可能出現(xiàn)的意外及相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。教學(xué)設(shè)計(jì)以學(xué)生為主體,以教學(xué)過(guò)程為對(duì)象,為教學(xué)實(shí)踐提供一種策略、實(shí)施方案或操作規(guī)程,是實(shí)施有效教學(xué)的關(guān)鍵,是提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段,是指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐的一門教育實(shí)用技術(shù)。教學(xué)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)評(píng)價(jià)四個(gè)方面。其中,教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)又是教學(xué)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵一環(huán),對(duì)教學(xué)活動(dòng)起著導(dǎo)向、激勵(lì)、調(diào)節(jié)、檢測(cè)、評(píng)價(jià)的作用,是教學(xué)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。因此,只有確定了科學(xué)、合理、良好的教學(xué)目標(biāo),教學(xué)設(shè)計(jì)才有意義,實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)才會(huì)成為可能。
1.2電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的原則
高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的原則,概括起來(lái)可以歸納為六個(gè)方面,即要求所完成的教學(xué)設(shè)計(jì)盡可能達(dá)到:安全、精確、方便、可行、創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)。
1.2.1安全性原則
安全性原則是指在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,不產(chǎn)生由于器材和電路的選擇不當(dāng)而使人身遭到電擊、儀器發(fā)生損壞等不良后果,以達(dá)到保護(hù)人身和實(shí)驗(yàn)器材安全的目的。
1.2.2精確性原則
精確性原則是指選用的實(shí)驗(yàn)器材要考慮盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差。不同的實(shí)驗(yàn)方案,其實(shí)驗(yàn)原理、所用儀器以及實(shí)驗(yàn)重復(fù)性等方面所引入的誤差是不同的,應(yīng)對(duì)各種可能的方案進(jìn)行初步的誤差分析,盡可能選用精確度高的實(shí)驗(yàn)方案。
1.2.3方便性原則
方便性原則是指在保證實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行的條件下,使實(shí)驗(yàn)操作方便易行。即要求所選方案原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便,各物理量容易測(cè)量。
1.2.4可行性原則
教學(xué)設(shè)計(jì)要成為現(xiàn)實(shí),必須具備兩個(gè)可行性條件。一是符合主客觀條件,主觀條件應(yīng)考慮學(xué)生的年齡特點(diǎn)、已有知識(shí)基礎(chǔ)和師資水平;客觀條件應(yīng)考慮教學(xué)設(shè)備、地區(qū)差異等因素。二是具有操作性,教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)能指導(dǎo)具體的實(shí)踐,實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施要安全可靠,不會(huì)對(duì)人身和器材造成危害;所需裝置和器材要易于置備,不能脫離實(shí)際,不能超越現(xiàn)有條件。
1.2.5創(chuàng)新性原則
教學(xué)設(shè)計(jì)水平體現(xiàn)了教學(xué)者的智慧,因?yàn)榻虒W(xué)設(shè)計(jì)不僅是一門科學(xué),還是一門藝術(shù)。作為一門科學(xué),它必須遵循一定的教育理論和心理學(xué)規(guī)律。作為一門藝術(shù),它融入了許多個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)與體會(huì),需要根據(jù)教材和學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行再創(chuàng)造,并靈活、巧妙地運(yùn)用教學(xué)設(shè)計(jì)的方法與策略。
1.2.6經(jīng)濟(jì)性原則
經(jīng)濟(jì)性原則主要表現(xiàn)在節(jié)省能量和實(shí)驗(yàn)器材上,有節(jié)約材料和能源的意識(shí),使實(shí)驗(yàn)盡可能經(jīng)濟(jì)些。
1.3物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的意義
物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)要求以物理教學(xué)論揭示的教學(xué)過(guò)程規(guī)律為理論基礎(chǔ),運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)方法,針對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程構(gòu)成要素的集合作出最優(yōu)的組合,開發(fā)并利用有助于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的各種技術(shù)、手段、方法,并將這些技術(shù)加以體系化。隨著教學(xué)改革的深化,物理實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教育中的作用和地位顯得更加突出。因此,教師加強(qiáng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的研究,對(duì)優(yōu)化物理教學(xué)、促進(jìn)物理教學(xué)改革具有深遠(yuǎn)的意義。
1.3.1進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)是加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)需要
①在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,選擇哪些實(shí)驗(yàn),選擇的依據(jù)是什么?選擇哪些器材,選擇的依據(jù)又是哪些?②如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)構(gòu),安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)程序,為什么要這樣安排?③如何運(yùn)用語(yǔ)言技能演示實(shí)驗(yàn)并引導(dǎo)學(xué)生操作,引導(dǎo)學(xué)生思考,引導(dǎo)學(xué)生討論,以達(dá)到一定的教學(xué)目的?④如何實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織和管理,使教學(xué)進(jìn)程控而不死,活而不亂?
1.3.2搞好物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)是發(fā)揮教學(xué)儀器設(shè)備的投資效益和開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能的關(guān)鍵
學(xué)生剛接觸實(shí)驗(yàn)的時(shí)候確實(shí)會(huì)表現(xiàn)出濃厚的興趣,但隨著學(xué)習(xí)的深入,學(xué)生開始厭煩重復(fù)性的、枯燥的操作,特別是那些過(guò)多的結(jié)論已知的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這種情況提醒我們,在激發(fā)學(xué)生操作興趣的同時(shí),應(yīng)該改變一下實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和形式,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的思維興趣。如何使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)更深刻和持久地理解物理概念和定律?如何運(yùn)用實(shí)驗(yàn)使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)科學(xué)方法,理解理論與實(shí)驗(yàn)的關(guān)系?這些都涉及到實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的問(wèn)題。
1.3.3搞好物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)是培育學(xué)生科學(xué)探究能力提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑
物理實(shí)驗(yàn)以其形象、生動(dòng)、形式多樣等特點(diǎn)蘊(yùn)藏了非?;钴S的教學(xué)因素,對(duì)指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)探究的方法以獲得物理知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念、領(lǐng)悟科學(xué)家研究自然界所用的方法,從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力,達(dá)到提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。
1.3.4通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)提高教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作科學(xué)化的水平和教學(xué)藝術(shù)性的修養(yǎng)
物理教師有目的、有計(jì)劃、積極主動(dòng)地進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì),是物理教師提高教學(xué)技能、提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)的重要一環(huán)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì),物理教師積極吸收先進(jìn)的教改經(jīng)驗(yàn)和成果,采用科學(xué)合理的教學(xué)方式和現(xiàn)代化教學(xué)手段,更深刻全面地理解理論知識(shí),熟悉實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和要求,注重實(shí)驗(yàn)原理和有關(guān)理論內(nèi)容,對(duì)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵步驟及注意事,項(xiàng)做到心中有數(shù),樹立實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)觀,掌握實(shí)驗(yàn)的方方面面,有利于提高教學(xué)質(zhì)量和自身教學(xué)水平。
1.4電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
1.4.1科學(xué)合理
教育是藝術(shù),但教育首先是一門科學(xué),它的目的是培養(yǎng)人才,教學(xué)設(shè)計(jì)就是圍繞如何更有效地把知識(shí)傳授給學(xué)生,為提高學(xué)生素質(zhì)服務(wù)。電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)要符合教育教學(xué)的科學(xué)理論,符合其他相關(guān)學(xué)科的科學(xué)理論,才能達(dá)到培養(yǎng)人的目的。
1.4.1.1實(shí)驗(yàn)原理應(yīng)體現(xiàn)科學(xué)性
主要指物理原理是否正確,實(shí)驗(yàn)的物理現(xiàn)象是否真實(shí)、正確地反映了實(shí)驗(yàn)原理。原理的正確性要求不能弄虛作假、制造假象代替真實(shí)的物理現(xiàn)象來(lái)欺騙學(xué)生。實(shí)驗(yàn)的誤差是不可避免的,但是決不能把一切不成功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都?xì)w于誤差了事,而是要用正確的原理來(lái)解釋誤差。
1.4.1.2實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有針對(duì)性
具體地講就是要明確解決什么問(wèn)題,得出什么
結(jié)論,驗(yàn)證什么定理、定律,建立什么概念,等等。教材中某些重要的概念、規(guī)律等可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)歸納得出,比教師單純地講授更容易使學(xué)生接受;教材的某些重點(diǎn)、難點(diǎn)學(xué)生存在疑慮,必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能使學(xué)生真正地領(lǐng)會(huì)。所以,我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要牢記,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)一定要重點(diǎn)突出,結(jié)論直接。
1.4.2嚴(yán)謹(jǐn)周密
教學(xué)設(shè)計(jì)是最直接作用于學(xué)生,直接關(guān)系到人的素質(zhì)培養(yǎng)的問(wèn)題。因此,電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的整體應(yīng)是嚴(yán)謹(jǐn)周密的,每一個(gè)細(xì)節(jié)都應(yīng)是一絲不茍的,不嚴(yán)密而產(chǎn)生的漏洞和錯(cuò)誤,既會(huì)浪費(fèi)教學(xué)時(shí)間,又無(wú)從談教學(xué)效果。
1.4.2.1取材方便經(jīng)濟(jì)實(shí)用
實(shí)驗(yàn)器材的選擇要從多方面考慮,但首先要取材方便,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,且為學(xué)生所常見(jiàn)。提倡教師能夠盡量地做到一物多用,即利用現(xiàn)有的裝置,進(jìn)行盡可能多的實(shí)驗(yàn),顯示盡可能多的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)原理。
1.4.2.2實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)簡(jiǎn)單易行
實(shí)驗(yàn)的操作步驟應(yīng)盡量簡(jiǎn)單,只要演示實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性強(qiáng),現(xiàn)象明顯,越簡(jiǎn)單越好。實(shí)驗(yàn)可行性是指從儀器制作、器材選擇、實(shí)驗(yàn)條件和操作等各個(gè)步驟來(lái)保證實(shí)驗(yàn)的成功。
1.4.2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)明顯
一般地說(shuō),觀察明顯、清晰的現(xiàn)象比觀察細(xì)微、模糊的現(xiàn)象效果更佳,學(xué)生興趣更濃。為了使實(shí)驗(yàn)效果明顯清晰,我們應(yīng)從這樣幾個(gè)方面來(lái)考慮:變小為大、變?nèi)鯙閺?qiáng)、變快為慢、變輕為重,等等。
1.4.3新穎有趣
教育心理學(xué)研究實(shí)踐證明,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中,不論是觀察、記憶、思維還是想象,沒(méi)有注意的參與是不行的。因此實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)要突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直觀、新奇有趣、貼近生活。
1.4.3.1實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)直觀形象
現(xiàn)象越直觀,越有利于學(xué)生利用直覺(jué)思維,進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。
1.4.3.2實(shí)驗(yàn)應(yīng)新奇有趣
學(xué)生都有好奇心理,奇特的物理現(xiàn)象、出乎意料的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,都會(huì)在不同程度上激發(fā)起學(xué)生的求知欲望,從而促使學(xué)生更用心地學(xué)習(xí)。
1.4.3.3實(shí)驗(yàn)應(yīng)貼近生活的實(shí)際
貼近生活的實(shí)驗(yàn)會(huì)使學(xué)生具有“親近感”,學(xué)習(xí)起來(lái)更有效率。這類實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生在好奇中感受物理知識(shí)的魅力,在輕松的環(huán)境中獲得真知。
2電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的任務(wù)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)是物理實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的重要保障,教學(xué)設(shè)計(jì)是運(yùn)用系統(tǒng)方法與技術(shù)分析、研究教學(xué)問(wèn)題和需求,確立解決它們的途徑和方法,并對(duì)教學(xué)結(jié)果做出評(píng)價(jià)的系統(tǒng)計(jì)劃過(guò)程。高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)主要有三個(gè)方面的任務(wù)。
2.1演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)
演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中占有十分重要的地位,科學(xué)準(zhǔn)確的演示實(shí)驗(yàn),不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維能力,還可以對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)起到潛移默化的影響。
一般地,課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下四個(gè)階段:第一,選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體目標(biāo),確定方向;第二,選擇能夠達(dá)到這些目標(biāo)的教學(xué)策略,教學(xué)內(nèi)容和總的步驟;第三,選擇能實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)策略的手段和方法;第四,選擇適當(dāng)?shù)氖侄魏头椒▉?lái)評(píng)價(jià)和檢查所做的工作。具體說(shuō)來(lái),演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)過(guò)選題、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的制定、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)包括(局部設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì))、方案評(píng)價(jià)(包括試教與修改定型)等階段。
2.2驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)
驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹荚谝粋€(gè)設(shè)計(jì)完整的實(shí)驗(yàn)框架下重新驗(yàn)證結(jié)果,讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證由已學(xué)過(guò)的相關(guān)理論推導(dǎo)出的結(jié)論的正確性,從而加深對(duì)知識(shí)的理解,培養(yǎng)學(xué)生的推理能力、分析能力,訓(xùn)練其實(shí)驗(yàn)技能。
驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是以訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、驗(yàn)證基本理論原理為主要目標(biāo),即注重培養(yǎng)學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)儀器,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)記錄,并正確、合理地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的技能,因此,在實(shí)際教學(xué)中,往往強(qiáng)調(diào)操作技能的程序化和規(guī)范化。學(xué)生所要做的,就是按照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案去檢驗(yàn)一個(gè)已知的結(jié)果是否正確,而無(wú)需對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣、好壞進(jìn)行論證和評(píng)估。
2.3探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)
物理探究實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科探究中重要的探究方式和物理學(xué)習(xí)中主要的學(xué)習(xí)方式。探究性實(shí)驗(yàn)包含七個(gè)要素:提出探究的問(wèn)題和任務(wù);猜想與假設(shè);制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與搜集證據(jù);分析與論證;評(píng)估;進(jìn)行準(zhǔn)確的表達(dá)和交流。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的基本教學(xué)程序?yàn)椋簡(jiǎn)栴}——實(shí)驗(yàn)——討論,即按“問(wèn)——做——議”的程序去組織教學(xué)。在“實(shí)驗(yàn)——探究”模式中,“實(shí)驗(yàn)”是手段,“探究”是模式的核心。顯然,這種對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能全面開發(fā)的教學(xué)模式,是一種以學(xué)生發(fā)展為目標(biāo)的,是探索性、發(fā)現(xiàn)性學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。在探究發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中,發(fā)展學(xué)生理性的、批判的思想方法,體驗(yàn)學(xué)者研究的苦衷和愉悅,培養(yǎng)他們的發(fā)現(xiàn)、探究能力。
3電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想和策略
3.1電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想
3.1.1確立學(xué)生的主體地位
實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是還學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主置,充分發(fā)揮其創(chuàng)造性,培養(yǎng)思維能力和動(dòng)手能力。提出需要研究的問(wèn)題,這一步在時(shí)間上要以學(xué)生有足夠的時(shí)間去思考、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案為準(zhǔn),一個(gè)實(shí)驗(yàn)從最初的準(zhǔn)備到最終完成,往往不是一兩節(jié)課,一兩次實(shí)驗(yàn)就能成功的,我們要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的研究并用于實(shí)踐教學(xué)中,以進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,從而提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)生的物理成績(jī)及學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
3.1.2要圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的手段,是為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)的。教學(xué)設(shè)計(jì)最忌脫離教學(xué)目標(biāo),擺花架子,讓人覺(jué)得教學(xué)設(shè)計(jì)的外表看起來(lái)很好,或者實(shí)際教學(xué)應(yīng)用起來(lái)很花哨,但無(wú)實(shí)際作用,不能為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)服務(wù)。
3.1.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)要講究教學(xué)效果
教學(xué)效果就是教師為達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)而使學(xué)生的知識(shí)、情感、技能有較大的發(fā)展和提高。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)就是要讓這種效果得到最大限度的發(fā)揮。教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要充分重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的了解,即要對(duì)學(xué)生的認(rèn)知水平、情感態(tài)度、實(shí)驗(yàn)技能有較全面的、準(zhǔn)確的了解,才能因材施教,制定完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)措施。教學(xué)設(shè)計(jì)要重視效能反饋,調(diào)控教與學(xué)的活動(dòng),盡量縮小實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果與教學(xué)目標(biāo)的差距。
3.1.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)要有一定的遠(yuǎn)見(jiàn)
教學(xué)設(shè)計(jì)是一種設(shè)想,實(shí)際應(yīng)用的情況如何還是一個(gè)未知數(shù),要?jiǎng)?chuàng)造出優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)來(lái),除了依據(jù)教學(xué)愿景和學(xué)生實(shí)際兩大主要因素外,從·教師素質(zhì)方面來(lái)說(shuō),還要有一定的教學(xué)遠(yuǎn)見(jiàn)和靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略的能力。教師要在積累實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成對(duì)學(xué)生能力發(fā)展、教學(xué)情況變化等的預(yù)見(jiàn)力,這樣,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)就能表現(xiàn)出創(chuàng)新意識(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)就會(huì)具備新穎性的特點(diǎn)。
3.2電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的策略
進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)還要講究一定的策略。教學(xué)策略是教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而使用的謀略,教師要想方設(shè)法運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略去調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,努力把學(xué)生的注意力吸引到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課題上來(lái)。
在樹立正確的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想和理念,堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)
教學(xué)改革,正確使用傳統(tǒng)儀器,收集資源,制作教具,改良、創(chuàng)新儀器,改變教學(xué)方式等的基本設(shè)計(jì)策略的基礎(chǔ)上利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)。
3.2.1利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),使傳統(tǒng)的課堂教學(xué)具有開放性。網(wǎng)絡(luò)輔助電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以豐富電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息資源以及利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的BBS和電子郵件開展合作學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上交流。教師利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的主要程序?yàn)椋菏占Y料,制作課件。這項(xiàng)工作在課前由教師完成,教師可根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)的要求,盡可能多的搜集與實(shí)驗(yàn)任務(wù)有關(guān)的各種資料,然后分門別類,將搜集的資料用FrontPage軟件,做成超文本鏈接功能的web頁(yè)面;或用Authorware軟件、軟件PowerPoint制作所需課件,并把制作的課件安裝在網(wǎng)絡(luò)教室的主機(jī)上。另外,還必須收集一些與學(xué)習(xí)任務(wù)相關(guān)的物理教學(xué)網(wǎng)站的地址,以及與學(xué)習(xí)任務(wù)有關(guān)的欄目,以便學(xué)生查找,提出任務(wù),自主探究。教學(xué)的開始階段,教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)問(wèn)題情景,提出任務(wù),介紹課件的使用。然后,引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)上資源自主探究,開展討論,完成教師提出的學(xué)習(xí)任務(wù)。最后,學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)選擇適合自己的問(wèn)題情景,利用獲得的新知識(shí)解決新問(wèn)題,通過(guò)計(jì)算機(jī)得到反饋信息和提示,進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)。
3.2.2充分利用多媒體教學(xué)技術(shù)彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)中的不足
物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),這既是物理學(xué)科的特點(diǎn)又是物理學(xué)科的優(yōu)勢(shì)。利用常用儀器、教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是一種最基本的手段,而利用多媒體進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),不但為教和學(xué)增添了信息的傳輸和接收通道,而且為實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)設(shè)了良好的情境,是教學(xué)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志,是教學(xué)改革的重要組成部分。應(yīng)用多媒體可展示某些實(shí)驗(yàn)無(wú)法演示的宏觀的、微觀的、極快的、極慢的物理過(guò)程,從而突破時(shí)間以及空間的束縛,進(jìn)行逼真的模擬,靈活地放大或縮小物理場(chǎng)景,將物理過(guò)程生動(dòng)形象地展現(xiàn)在學(xué)生眼前,使學(xué)生認(rèn)識(shí)加強(qiáng),理解透徹。多媒體技術(shù)的合理運(yùn)用可以將物理知識(shí)形象化、具體化,把抽象變?yōu)榫唧w,靜態(tài)化為動(dòng)態(tài),更易反映出物理現(xiàn)象的本質(zhì),聲、像結(jié)合,使學(xué)生的多種器官同時(shí)參與到學(xué)習(xí)中來(lái),使教與學(xué)變得容易。如用Flash制作動(dòng)畫進(jìn)行演示,展現(xiàn)了隨著電容充放電的進(jìn)行,LC回路中的電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能之間的周期性變化,振蕩電流的大小和方向變化的全過(guò)程,等等。
3.2.3充分發(fā)揮仿真軟件在電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中的作用
仿真物理實(shí)驗(yàn)室、Edison4.O、Multisiml 1等仿真軟件就是適用于物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的仿真教學(xué)軟件。它為用戶提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)器具完備的綜合性實(shí)驗(yàn)室,可以創(chuàng)建用戶所能想象的所有電學(xué)實(shí)驗(yàn)。
用Edison4.0進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常接近實(shí)際操作的效果。即能夠模仿實(shí)物電路的連接,而且各元器件選擇范圍廣,參數(shù)修改方便,不會(huì)像實(shí)際操作那樣多次地使用元件而損壞器材,使電路調(diào)試變得快捷方便。Edison4.O是實(shí)物圖和電路圖相結(jié)合的多媒體實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn),加深對(duì)電路理論知識(shí)的理解。
Multisimll提供了虛擬的電路實(shí)驗(yàn)環(huán)境,可以進(jìn)行各種電路的仿真,在Multisimll軟件的元器件庫(kù)中,提供了17000多種元器件和儀器,在此可以完成各種電路實(shí)驗(yàn),而不用擔(dān)心器件被燒壞。Multisimll操作簡(jiǎn)單、降低了實(shí)驗(yàn)的成本和實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn),實(shí)驗(yàn)的效果明顯,同時(shí)也能激發(fā)學(xué)生的興趣,能使學(xué)生自己接觸電路,邊連線、邊測(cè)試、邊分析,并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)照,極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性,提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力,取得良好的教學(xué)效果。同時(shí)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程都可以搬上多媒體屏幕,與物理課件融為一體。
一、高中物理拓展課程的性質(zhì)
拓展課程的目標(biāo)是培養(yǎng)激發(fā)興趣、拓展知識(shí)和提高能力,促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,全面提升科學(xué)素養(yǎng)。一般是以綜合性的知識(shí)為內(nèi)容、以注重過(guò)程的發(fā)展性評(píng)價(jià)為主要的評(píng)價(jià)方式,允許學(xué)生自主及限定選修的動(dòng)態(tài)性短期課程。高中物理拓展課程是指對(duì)不滿足于物理素養(yǎng)培養(yǎng)的必修課內(nèi)容進(jìn)行開發(fā),通過(guò)在高中物理必修課基礎(chǔ)上進(jìn)行挖掘、延伸、拓展與提高而形成的校本選修課程。例如,物理必修課程中分組實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與形式往往比較單一,教材所提供的實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟都與實(shí)驗(yàn)原理中要測(cè)量的物理量單一對(duì)應(yīng),限制了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方法,也限制了學(xué)生的思維活動(dòng)。拓展課程作為必修課程的延伸而又不拘泥于具體的內(nèi)容與形式,較之必修課程有更大的靈活性。
二、高中物理拓展課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施策略
1.拓展課程的選題原則
拓展課程是與學(xué)科必修課程完全不同的課程形態(tài),課程的選題須立足于學(xué)生的生活世界,須立足于學(xué)生的實(shí)踐能力的生成,須遵循知識(shí)與能力漸進(jìn)的特點(diǎn),這是拓展課程的選題原則。根據(jù)以上選題原則,在內(nèi)容的開發(fā)上,高中物理拓展課程的內(nèi)容應(yīng)貼近學(xué)生生活的實(shí)際,要因每個(gè)人、每個(gè)學(xué)校的具體情況而定。拓展課程重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探究能力,而學(xué)生知識(shí)與能力的發(fā)展是一個(gè)上臺(tái)階的過(guò)程。因此,作為必修課程的補(bǔ)充,拓展性課程應(yīng)以學(xué)生現(xiàn)階段的知識(shí)與能力為出發(fā)點(diǎn),切不可好高騖遠(yuǎn)、揠苗助長(zhǎng)。物理是一門來(lái)源于生活、實(shí)驗(yàn)的科學(xué)。無(wú)線電技術(shù)是在物理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代技術(shù),其應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)生活世界中到處可見(jiàn),很多學(xué)生對(duì)無(wú)線電技術(shù)有較大的興趣,同時(shí)無(wú)線電知識(shí)可作為高中電學(xué)電路知識(shí)的一個(gè)延伸和補(bǔ)充?;谝陨系倪x題原則,我結(jié)合學(xué)校的特點(diǎn),因地制宜、因人制宜,在高中物理教學(xué)法中選擇了《無(wú)線電基礎(chǔ)》這一課程作為拓展課程進(jìn)行開發(fā)、實(shí)施,促使學(xué)生把已習(xí)得的知識(shí)應(yīng)用到科學(xué)技術(shù)的探究實(shí)踐中,通過(guò)應(yīng)用知識(shí)、解決問(wèn)題,獲得深刻的體驗(yàn),從而培養(yǎng)創(chuàng)新精神,鍛煉實(shí)踐能力。
2.拓展課程的設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施策略
課程目標(biāo)基于拓展課程在課程體系中的定位,從拓展課程的目標(biāo)出發(fā),制訂了《無(wú)線電基礎(chǔ)》的課程目標(biāo):了解無(wú)線電的發(fā)展歷史,體會(huì)無(wú)線電技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)的重要作用;學(xué)會(huì)基本電子元件的識(shí)別,學(xué)會(huì)讀懂基本電子電路圖,掌握使用電烙鐵焊接電路等電工知識(shí)和技能;能夠制作、調(diào)試簡(jiǎn)易的無(wú)線電作品,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。課程的開設(shè)對(duì)象及形式從高中學(xué)生各學(xué)年的教學(xué)任務(wù)和認(rèn)知特點(diǎn)可以看出,高一學(xué)生尚未文理分科,必修課程任務(wù)比較輕,高考?jí)毫Ρ容^小,很多學(xué)生還在逐步適應(yīng)高中的學(xué)習(xí)與生活,課外時(shí)間比較充裕;高二的學(xué)生由于分文理科,學(xué)習(xí)的目標(biāo)更加明確,課外時(shí)間比較少;高三學(xué)生面臨高考?jí)毫?,學(xué)習(xí)更為緊張。因此,在高一階段開設(shè)《無(wú)線電基礎(chǔ)》拓展課程比較適宜。課程可根據(jù)學(xué)校安排在發(fā)展性課程或校本選修中開設(shè),每周一節(jié)課,結(jié)合場(chǎng)室及器材使用的特點(diǎn),每班人數(shù)應(yīng)控制在30人以內(nèi)。課程評(píng)定合格,可以取得2個(gè)校內(nèi)選修學(xué)分。教學(xué)內(nèi)容安排《無(wú)線電基礎(chǔ)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的拓展課程,主要包括理論與實(shí)踐兩部分內(nèi)容。根據(jù)筆者的教學(xué)實(shí)踐,其基本的教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度安排如下。第一部分:無(wú)線電發(fā)展歷史(1課時(shí));第二部分:初識(shí)電子元件(4課時(shí));第三部分:電路知識(shí)(3課時(shí));第四部分:焊接技術(shù)(3課時(shí));第五部分:作品制作(4課時(shí));第六部分:考核與作品展示(1課時(shí))。教學(xué)過(guò)程的幾個(gè)要點(diǎn)教學(xué)過(guò)程中注重聯(lián)系學(xué)科知識(shí)。任何知識(shí)不是獨(dú)立和割裂的,對(duì)于剛進(jìn)入高中的學(xué)生而言物理知識(shí)仍未形成基本的知識(shí)體系,無(wú)線電知識(shí)對(duì)于很多學(xué)生而言更是一個(gè)未知的領(lǐng)域。因此,教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合學(xué)生的原有知識(shí)體系展開教學(xué)環(huán)節(jié),利用學(xué)生最近發(fā)展區(qū),促使他們?cè)谝延兄R(shí)體系中建構(gòu)新的知識(shí)。如介紹電子元件的電阻時(shí),結(jié)合初中對(duì)電阻的認(rèn)識(shí)進(jìn)行教學(xué);在學(xué)習(xí)電路基本知識(shí)時(shí),結(jié)合初中學(xué)習(xí)的串并聯(lián)電路進(jìn)行講解;在講解松香對(duì)焊接的作用時(shí),結(jié)合化學(xué)的氧化還原的原理進(jìn)行講授。這樣既能讓學(xué)生對(duì)已有的知識(shí)進(jìn)行理解和鞏固,又能促進(jìn)新知識(shí)的學(xué)習(xí),形成新的知識(shí)體系。教學(xué)過(guò)程中注重學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)。學(xué)習(xí)方法是影響學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的關(guān)鍵,對(duì)學(xué)生研究方法的指導(dǎo)不能僅停留在理論的陳述、呈現(xiàn)上,應(yīng)結(jié)合學(xué)生多樣性的研究活動(dòng),使其積累科學(xué)研究的直接經(jīng)驗(yàn),體會(huì)科學(xué)研究方法的價(jià)值、實(shí)效。如對(duì)于電阻色環(huán)序列的教學(xué),可通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生回憶在初中所學(xué)的光的色散的七種單色光的順序,再加以拓展,以實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻色環(huán)的快速記憶,絕大部分學(xué)生能在一節(jié)課內(nèi)把色環(huán)順序熟練記住。在教學(xué)整流、濾波等無(wú)線電專用名詞時(shí),可先從理論上介紹二極管的單向?qū)щ娦砸耄Y(jié)合圖像進(jìn)行分析、講解,然后再通過(guò)示波器,將整流前、整流后的波型圖與濾波前、濾波后的波形圖進(jìn)行比較,最終使學(xué)生對(duì)這些技術(shù)名詞有直觀形象的理解。教學(xué)過(guò)程中注重情感態(tài)度價(jià)值觀的滲透。注重拓展課程中情感態(tài)度價(jià)值觀的滲透,既是拓展課程順利實(shí)施的有效手段,又是拓展課程的目標(biāo)歸宿,應(yīng)該貫穿于拓展課程實(shí)施的全過(guò)程。一是挫折教育、意志教育。個(gè)別學(xué)生在制作作品的過(guò)程中非常順利,最后調(diào)試發(fā)現(xiàn)完全失敗,但通過(guò)老師鼓勵(lì)、自我反思后,能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,最終順利解決問(wèn)題,這就培養(yǎng)了學(xué)生耐挫力和意志力。二是通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)社會(huì)問(wèn)題的思考,激發(fā)其對(duì)社會(huì)的責(zé)任感和使命感。學(xué)生在選擇制作怎樣的作品時(shí),教師引導(dǎo)個(gè)別學(xué)生思考環(huán)保問(wèn)題,并在作品中體現(xiàn)環(huán)保和節(jié)能功能。這樣既使學(xué)生學(xué)到了知識(shí),同時(shí)又使學(xué)生樹立了關(guān)注社會(huì)現(xiàn)實(shí)與未來(lái)的人文精神。如在講授變壓器的輸出電壓與穩(wěn)壓管需匹配時(shí),可以引導(dǎo)學(xué)生課后對(duì)變壓器與穩(wěn)壓管不匹配時(shí)的發(fā)熱情況進(jìn)行研究,從而引導(dǎo)學(xué)生對(duì)能耗問(wèn)題進(jìn)行思考。三是通過(guò)實(shí)踐活動(dòng),使學(xué)生獲取親自參與探究、探索的積極情感體驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)求知、樂(lè)于探究的學(xué)習(xí)品質(zhì)及勇于創(chuàng)新的精神。
3.拓展課程的評(píng)價(jià)策略
物理教學(xué)多媒體技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)探究性實(shí)驗(yàn)
一、傳統(tǒng)的物理教學(xué)方式
傳統(tǒng)的物理教學(xué)方式比較單調(diào),教師在課堂上擁有絕對(duì)的權(quán)威,學(xué)生沒(méi)有任何的發(fā)言權(quán)。教師在講臺(tái)上慷慨激昂地講述,學(xué)生在座位上小心翼翼地聽(tīng)著,手中的筆不停地寫著。我們通常稱為“填鴨式”教學(xué)。教師依據(jù)自己的教學(xué)思路,一步步將知識(shí)塞給學(xué)生,通過(guò)大量的習(xí)題加以強(qiáng)化。學(xué)生花費(fèi)很大的氣力來(lái)背誦、理解知識(shí),模仿教師的解題思路。通過(guò)“題海戰(zhàn)術(shù)”取得一定的成績(jī)。學(xué)生是解題的能手,模仿的高手,但是在知識(shí)的社會(huì)應(yīng)用中,卻成為知識(shí)的“傻子”,不能精確有效地解釋生活中的物理現(xiàn)象。傳統(tǒng)的教育方式嚴(yán)重的影響了學(xué)生的身心發(fā)展,忽視了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,摧殘了學(xué)生的心理健康。物理知識(shí)只存在于課本中,課本外渾然不知有物理。例如:學(xué)生熟練地記住水的比熱容比沙子、泥土的比熱容大,但是不能有效解釋沙漠地區(qū)晝夜溫差很大,沿海地區(qū)晝夜溫差小的生活現(xiàn)象。學(xué)生把物理的學(xué)習(xí)完全作為一種學(xué)習(xí),忽略了物理是來(lái)源于生活,最終應(yīng)用于生活的本質(zhì)。傳統(tǒng)教學(xué)著重培養(yǎng)了學(xué)生的忍耐力,提升學(xué)生的定力,學(xué)生的課堂紀(jì)律性好,但不適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展,不適合新教學(xué)發(fā)式的轉(zhuǎn)變。
多媒體技術(shù)在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中的應(yīng)用基本表現(xiàn)有以下幾種情況。
1、教師用word、PPT等手段制作了簡(jiǎn)單的物理知識(shí)框架,配備大量的例題、習(xí)題。教師省掉了板書知識(shí)框架和抄例題、習(xí)題的時(shí)間,教師的教學(xué)進(jìn)度加快了,講述的題目更多了,學(xué)生抄的知識(shí)點(diǎn)更多了,這是一種“包袱”式的多媒體技術(shù)在物理教學(xué)中的應(yīng)用,學(xué)生毫無(wú)討論交流的機(jī)會(huì),受到了更加嚴(yán)厲的“迫害”。
2、教師的教案、例題、習(xí)題直接通過(guò)展示臺(tái)投影在屏幕上,學(xué)生面對(duì)密密麻麻的整版教師的“真跡”,毫不思索的做筆記,教師講授的知識(shí)點(diǎn)更是洶涌澎湃,學(xué)生唯一言語(yǔ)是“老師等一下了,還有幾行沒(méi)有抄完”。
3、教師講課不使用多媒體,作業(yè)、考試時(shí)瘋狂的使用,屏幕上投影著滿滿題目,學(xué)生不停地抬頭低頭,哪有時(shí)間思考,最后還是相互抄襲占多數(shù)。
二、改革性的以演示實(shí)驗(yàn)為主題的教學(xué)嘗試
物理學(xué)科是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué),各階段物理是有不同的特點(diǎn)。初中是趣味性物理,高中是推理性物理,大學(xué)是深究性物理。教育的每個(gè)階段都會(huì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行一次篩選,學(xué)生終究會(huì)適應(yīng)物理的特點(diǎn)。物理的起始階段是初中,針對(duì)學(xué)生喜歡觀察社會(huì)現(xiàn)象的特點(diǎn),在知識(shí)允許的條件下,教師創(chuàng)設(shè)與物理知識(shí)相關(guān)的演示實(shí)驗(yàn),通過(guò)教師的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手操作,學(xué)生的觀察,最終得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),教師通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,進(jìn)而有效地推出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。講述大氣壓存在時(shí),馬德堡半球?qū)嶒?yàn)是最好的例證。教師攜帶實(shí)驗(yàn)器材:馬德堡半球、抽氣機(jī),在教室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。教師利用抽氣機(jī)逐漸的抽取馬德堡半球里面的空氣,學(xué)生在教室進(jìn)行多次的對(duì)拉,以此來(lái)驗(yàn)證大氣壓的存在。整個(gè)教學(xué)過(guò)程學(xué)生參與了教學(xué),教師的進(jìn)行了有效的演示,最終有效地證明大氣壓的存在。相對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式來(lái)講,這無(wú)疑是一種提高。演示性的教學(xué)嘗試對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的提高是有限的,學(xué)生只是教學(xué)中活動(dòng)的幫手,沒(méi)有真正的去思考實(shí)驗(yàn)的原理,也沒(méi)有考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,忽略了學(xué)生探索性思維的發(fā)展。
多媒體技術(shù)在改革性的以演示實(shí)驗(yàn)為主題的教學(xué)中的應(yīng)用如下:
1、教師利用多媒體技術(shù),從網(wǎng)絡(luò)上下載物理課程相關(guān)的視屏或Flash,直接投在屏幕上,組織學(xué)生觀看,進(jìn)而說(shuō)明知識(shí)內(nèi)容。這種多媒體技術(shù)的應(yīng)用,學(xué)生只是聽(tīng)聽(tīng)聲音,湊湊熱鬧,毫無(wú)動(dòng)手經(jīng)驗(yàn),更談不上培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。
2、教師象征性地?cái)[出實(shí)驗(yàn)器材,講述實(shí)驗(yàn)的步驟,陳述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論。鄭重地打開多媒體,將事先準(zhǔn)備好反映實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的視頻或Flash播放,這種多媒體技術(shù)的應(yīng)用,多少有點(diǎn)“造假”的因素。
三、以實(shí)驗(yàn)探究為主題的教學(xué)方式
物理教學(xué)的目的是培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)探究能力的學(xué)生。提升學(xué)生的能力、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)必須重視物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式迅速有效地發(fā)展起來(lái)。教師充當(dāng)知識(shí)的引導(dǎo)者,學(xué)生是知識(shí)的追求者。教師提出主題,學(xué)生通過(guò)自我學(xué)習(xí),自我探索,自我總結(jié)。在探究的過(guò)程中,學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者、操作者、決定者,有效地鍛煉了學(xué)生動(dòng)手的能力,提高了學(xué)習(xí)效果。一個(gè)物理人,能遵循社會(huì)的規(guī)律,將物理知識(shí)應(yīng)用在生活,從生活中總結(jié)出物理規(guī)律,這就是物理素養(yǎng)鍛煉人思維能力的明證。例如初中電學(xué)學(xué)習(xí)之后,學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路圖,裝飾自己的房間。串、并聯(lián)知識(shí)輕而易舉地被理解,電路圖整潔美觀、橫平豎直特點(diǎn),學(xué)生容易接受。家庭電路的零、火線的區(qū)分被應(yīng)用在電器的安裝上。
實(shí)驗(yàn)探究型的教學(xué)模式促進(jìn)了物理教學(xué)思維的改變,引起了物理教學(xué)的進(jìn)步。探究實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生、教師都有一定的知識(shí)底蘊(yùn)。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,有一定的自我監(jiān)控能力和創(chuàng)新能力?,F(xiàn)代初中階段物理教學(xué)壓力增大,教師在有效地完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí),有效開展探究性實(shí)驗(yàn),容易造成教學(xué)實(shí)踐中教學(xué)進(jìn)度的倉(cāng)促,全國(guó)同科類的交流平臺(tái)缺乏,優(yōu)秀的資源和成功的方案短缺,實(shí)驗(yàn)探究型教學(xué)是大范圍內(nèi)推廣,在小范圍內(nèi)交流,阻礙了物理教學(xué)方式的真正改革。
多媒體信息技術(shù)的發(fā)展彌補(bǔ)了物理教學(xué)改革中的難題,有效地促進(jìn)了物理教學(xué)方式的變革。教師的應(yīng)用表現(xiàn)在以下方面:
1、教師制作或借鑒相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課件,通過(guò)實(shí)驗(yàn)步驟的逐步推進(jìn),注重知識(shí)的匯總,提高實(shí)驗(yàn)探究課的效果。學(xué)生順著實(shí)驗(yàn)步驟,糾正偏差,理順過(guò)程,總結(jié)物理規(guī)律。
一、試卷特點(diǎn)分析
1. 貼近生活 重視基礎(chǔ)。
理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用、重視與日常生活及工農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的聯(lián)系,是物理學(xué)科的一大特點(diǎn),廣東省每年高考的物理學(xué)科命題也非常重視這一點(diǎn)。2014年的試題再次充分體現(xiàn)了這方面的要求。試題取材貼近生活,重視對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的考查。
【例1】如圖1所示,水平地面上堆放著原木,關(guān)于原木P在支撐點(diǎn)M、N處受力的方向,下列說(shuō)法正確的是
A. M處受到的支持力豎直向上
B. N處受到的支持力豎直向上
C. M處受到的靜摩擦力沿MN方向
D. N處受到的靜摩擦力沿水平方向
評(píng)析:試題以堆放在工地上的建筑材料為情境,考查最基礎(chǔ)彈力及摩擦力的方向問(wèn)題。彈力的方向垂直接觸面并與接觸面的形變方向相反;摩擦力的方向沿接觸面并與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。這些都是電路的最基礎(chǔ)知識(shí),而電路又是電學(xué)實(shí)驗(yàn)電基本知識(shí)。顯然屬于源于生活考查基礎(chǔ)的基本特點(diǎn)。
【例2】如圖2所示是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖,圖中①和②為楔塊,③和④為墊板,楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦,在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過(guò)程中
A. 緩沖器的機(jī)械能守恒
B. 摩擦力做功消耗機(jī)械能
C. 墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能
D. 彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
評(píng)析:以廣泛應(yīng)用于日常生活及工農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的緩沖裝置為題材,考查功與能的轉(zhuǎn)化關(guān)系,取材新穎,考查的還是很基礎(chǔ)的知識(shí)。廣東高考一直以來(lái)都非常重視這種命題風(fēng)格。如2009年也選用緩沖裝置這一題材:某緩沖裝置可抽象成圖4所示的簡(jiǎn)單模型。圖3中k1、k2為原長(zhǎng)相等、勁度系數(shù)不同的輕質(zhì)彈簧。下列表述正確的是
A. 緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)無(wú)關(guān)
B. 墊片向右移動(dòng)時(shí),兩彈簧產(chǎn)生的彈力大小相等
C. 墊片向右移動(dòng)時(shí),兩彈簧的長(zhǎng)度保持相等
D. 墊片向右移動(dòng)時(shí),兩彈簧的彈性勢(shì)能發(fā)生改變
同一題材,由于設(shè)問(wèn)不同,考查的知識(shí)點(diǎn)也不一樣,2009年從力和能兩個(gè)角度進(jìn)行考查。但都涉及最基本的知識(shí),突出理論聯(lián)系實(shí)際。
【例3】用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品,如圖所示,充氣袋四周被擠壓時(shí),假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換,則袋內(nèi)氣體
A. 體積減小,內(nèi)能增大
B. 體積減小,壓強(qiáng)減小
C. 對(duì)外界做負(fù)功,內(nèi)能增大
D. 對(duì)外界做正功,壓強(qiáng)減小
評(píng)析:如何搬運(yùn)易碎品,這是一個(gè)很實(shí)際的問(wèn)題,基本方法都是在易碎品周圍放些碎紙、細(xì)沙之類,起到緩沖的作用,減小對(duì)易碎品的作用力。本題沒(méi)有從沖量和動(dòng)量定理的角度進(jìn)行設(shè)問(wèn),而是從氣體狀態(tài)方程、熱力學(xué)第一定律的角度來(lái)考查。情境很實(shí)際,考查很新穎。
【例4】某同學(xué)設(shè)計(jì)的可調(diào)電源電路如圖5(a)所示,R0為保護(hù)電阻,P為滑動(dòng)變阻器的滑片,閉合電鍵S。
① 用電壓表測(cè)量A、B兩端的電壓;將電壓表調(diào)零,選擇0-3V檔,示數(shù)如圖5(b),電壓值為________V。
② 在接通外電路之前,為了保證外電路的安全,滑片P應(yīng)先置于________端。
③ 要使輸出電壓U變大,滑片P應(yīng)向________端滑動(dòng)。
④ 若電源電路中不接入R0,則在使用過(guò)程中,存在________的風(fēng)險(xiǎn)(填“斷路”或“短路”)。
評(píng)析:傳感器廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。本題沒(méi)有實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,只從傳感器中取了一部分電路出?lái),如力傳感受器、位移傳感器和速度傳感器的基本電路就是這樣的。所以,本題重點(diǎn)考查電路及元器件使用方面的最基礎(chǔ)知識(shí)。使用滑動(dòng)變阻器進(jìn)行分壓及其注意事項(xiàng)、電路中斷路和短路問(wèn)題、電路中電表的基本讀數(shù)問(wèn)題,這些都是電路的最基礎(chǔ)知識(shí),而電路又是電學(xué)實(shí)驗(yàn)電基本知識(shí)。顯然屬于源于生活考查基礎(chǔ)的基本特點(diǎn)。
2. 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 考查方法.
《考試大綱的說(shuō)明》中對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊髮懙剑耗塥?dú)立完成表中所列的實(shí)驗(yàn),能理解實(shí)驗(yàn)原理和方法,……。今年廣東高考的物理試題,似乎沒(méi)有沒(méi)有從“考試說(shuō)明”規(guī)定的十三個(gè)實(shí)驗(yàn)中選題,而是另辟溪徑,以兩道全新面貌出現(xiàn),出乎教師和考生的意料。但仔細(xì)分析后會(huì)發(fā)現(xiàn),這兩道實(shí)驗(yàn)題仍是考查最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和最基本實(shí)驗(yàn)方法,重視知識(shí)和方法的遷移。尤其是力學(xué)實(shí)驗(yàn)。
【例5】某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系。
① 如圖6(a),將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái),在上端的托盤中依次增加砝碼,測(cè)得相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表,有數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k=________N/m。(g取9.8m/s2)
② 取下彈簧,將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè),如圖(b)所示;調(diào)整導(dǎo)軌,使滑塊自由滑動(dòng)時(shí),通過(guò)兩個(gè)光電門的速度大小________。
③ 用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x;釋放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v,釋放滑塊過(guò)程中,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為________。
④ 重復(fù)③中的操作,得到v與x的關(guān)系如圖6(c)。有圖可知,v與x成________關(guān)系,由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論:對(duì)同一根彈簧,彈性勢(shì)能與彈簧的________成正比。
評(píng)析:該實(shí)驗(yàn)明顯是一道創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),但其方法都是學(xué)生平時(shí)學(xué)過(guò)的。首先遷移了"探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系"的實(shí)驗(yàn)方法。列表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、用平均值的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理是非?;镜膶?shí)驗(yàn)方法。為了直觀、形象表達(dá)物理量之間的關(guān)系、更簡(jiǎn)便地尋找出物理規(guī)律,通過(guò)圖像來(lái)描述,也是實(shí)驗(yàn)中常用的方法。實(shí)驗(yàn)試題,學(xué)生可能沒(méi)有做過(guò),但其實(shí)驗(yàn)方法全部都學(xué)過(guò)。所以,這次高考的實(shí)驗(yàn)更加注重實(shí)驗(yàn)方法的考查,重視實(shí)驗(yàn)方法的遷移。
3. 側(cè)重?cái)?shù)學(xué) 突顯能力.
每年高考的試題都強(qiáng)調(diào)以能力測(cè)試為主導(dǎo)?!犊荚嚧缶V的說(shuō)明》中對(duì)物理學(xué)科要考查的能力列出了:“理解能力、推理能力、分析綜合能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛻?yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力”這五種能力,并補(bǔ)充說(shuō)明到,以上五方面的能力要求不是孤立的,著重對(duì)某一種能力進(jìn)行考查的同時(shí),在不同程度也考查了與之相關(guān)的能力。即結(jié)合具體的物理問(wèn)題,可以從不同的側(cè)面考查學(xué)生的能力。今年廣東高考的物理試題,就充分體現(xiàn)了這一點(diǎn),在結(jié)合物理過(guò)程分析的同時(shí),通過(guò)對(duì)應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)的考查,突顯能力。
【例6】如圖7所示,飛行器P繞某星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),星球相對(duì)飛行器的張角為θ,下列說(shuō)法正確的是
A. 軌道半徑越大,周期越長(zhǎng)
B. 軌道半徑越大,速度越大
C. 若測(cè)得周期和張角,可得到星球的平均密度
D. 若測(cè)得周期和軌道半徑,可得到星球的平均密度
評(píng)析:試題的情境是以天體運(yùn)動(dòng)的形式出現(xiàn),考查萬(wàn)有引力定律及勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)。但要順利解決該問(wèn)題,必須充分應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)。張角是從飛行器出發(fā)做兩條與星球相切直線所成的夾角;利用圓和相關(guān)三角形的知識(shí),可求得星球半徑與飛行器運(yùn)行半徑之間的關(guān)系。處理好這些數(shù)學(xué)關(guān)系,才能應(yīng)用要有引力定律順利解題。物理要求不高,但數(shù)學(xué)要求不低。
【例7】如圖8所示的水平軌道中,AC段的中點(diǎn)B的正上方有一探測(cè)器,C處有一豎直擋板,物體P1沿軌道向右以速度v1與靜止在A點(diǎn)的物體P2碰撞,并接合成復(fù)合體P,以此碰撞時(shí)刻為計(jì)時(shí)零點(diǎn),探測(cè)器只在t1=2s至t2=4s內(nèi)工作,已知P1、P2的質(zhì)量都為m=1kg,P與AC間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1,AB段長(zhǎng)l=4m,g取10m/s2,P1、P2和P均視為質(zhì)點(diǎn),P與擋板的碰撞為彈性碰撞。
(1)若v1=6m/s,求P1、P2碰后瞬間的速度大小v和碰撞損失的動(dòng)能ΔE;
(2)若P與擋板碰后,能在探測(cè)器的工作時(shí)間內(nèi)通過(guò)B點(diǎn),求v1的取值范圍和P向左經(jīng)過(guò)A 點(diǎn)時(shí)的最大動(dòng)能E。
評(píng)析:本題的第一問(wèn),是一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)量守恒和能力守恒問(wèn)題。第二問(wèn)是單一物體在水平面內(nèi)做有回頭的勻減速直線運(yùn)動(dòng),把P與擋板碰撞前后運(yùn)動(dòng)過(guò)程當(dāng)作整體運(yùn)動(dòng)過(guò)程處理,有在t1、t2時(shí)間內(nèi)分別有:s1=vAt1+at12、s2=vAt2+at22。如果P在探測(cè)器工作時(shí)間內(nèi)通過(guò)B點(diǎn),必須滿足:s1≤3L≤s2。
本題解答中s1、s2的表達(dá)式就是根據(jù)具體問(wèn)題列出物理量之間的關(guān)系,而s1≤3L≤s2是一個(gè)幾何約束條件,屬于不等式的知識(shí)。這些都是應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題能力的基本要求之一。
【例8】如圖8所示,足夠大的平行擋板A1、A2豎直放置,間距6L,兩板間存在兩個(gè)方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ和Ⅱ,以水平面MN為理想分界面,Ⅰ區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,方向垂直紙面向外,A1、A2上各有位置正對(duì)的小孔S1、S2,兩孔與分界面MN的距離均為L(zhǎng),質(zhì)量為m、電量為+q的粒子經(jīng)寬度為d的勻強(qiáng)電場(chǎng)由靜止加速后,沿水平方向從S1進(jìn)入Ⅰ區(qū),并直接偏轉(zhuǎn)到MN上的P點(diǎn),再進(jìn)入Ⅱ區(qū),P點(diǎn)與A1板的距離是L的k倍,不計(jì)重力,碰到擋板的粒子不予考慮。
(1)若k=1,求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E;
(2)若2
評(píng)析:試題考查帶電粒子在電磁場(chǎng)中的加速度與偏轉(zhuǎn),涉及電場(chǎng)力、洛侖茲力和動(dòng)能定理等知識(shí)點(diǎn),物理知識(shí)的要求不高,但對(duì)數(shù)學(xué)要求比較高,顯然是通過(guò)數(shù)學(xué)來(lái)考查學(xué)生的相應(yīng)能力。首選,結(jié)合物理的基礎(chǔ)知識(shí)做出帶電粒子大致的運(yùn)動(dòng)軌跡;其次,根據(jù)具體的物理問(wèn)題列出物理量之間的關(guān)系式;再次,運(yùn)用幾何關(guān)系找各幾何量的關(guān)系,在這一過(guò)程中,使用兩種方法進(jìn)行,第一種是直角三角形利用勾股定理,如RtO1MP中,有:r2=(kL)2+(r-L)2;第二種是利用相似三角形求解,如O1MP∽O1CP,有:=;最后,解不等式2
今年廣東高考物理試題,在應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題能力方面可謂全面進(jìn)行了考查,整份試卷既有根據(jù)具體問(wèn)題列出物理量之間的關(guān)系式,進(jìn)行推導(dǎo)和求解,并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論;又有運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)和分析。
二、對(duì)2015年高考備考的教學(xué)啟示
1. 選取核心內(nèi)容 考查主干知識(shí).
總結(jié)每年的高考物理試題會(huì)發(fā)現(xiàn),每年考查的都是些最基礎(chǔ)的知識(shí)。每年的高考年報(bào)也總是會(huì)寫到:以能力立意、選取核心內(nèi)容、考查主干知識(shí)。那么,哪些是核心內(nèi)容?哪些又是主干知識(shí)呢?他們之間又有怎樣的關(guān)系呢?下面以“運(yùn)動(dòng)學(xué)”為例的方式來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。
【例9】小球從3m高處落下,被地板彈起,在1m處接住,則小球的位移是
A. 1m B. 2m C. 3m D. 4m
類似這樣只考查一個(gè)核心內(nèi)容的的試題,沒(méi)有在高考題中出現(xiàn),估計(jì)以后也不會(huì)這樣考,因?yàn)檫@不是主干知識(shí)。
認(rèn)真研究和比較2010年第17題、2011第34題的第(1)題、2013年第13題和2014年第13題會(huì)驚喜地發(fā)現(xiàn),每年都選取核心內(nèi)容,考查主干知識(shí)。核心內(nèi)容和主干知識(shí)的關(guān)系就如建筑材料與高樓大廈的關(guān)系一樣,高質(zhì)量的大廈一定要好的建筑材料來(lái)構(gòu)建。但一堆好建材,未必就能建成高質(zhì)量的大廈。因此,在高考教學(xué)中,重視核心內(nèi)容的教學(xué)是教學(xué)質(zhì)量的保證;加強(qiáng)對(duì)主干知識(shí)的研究,教學(xué)質(zhì)量提高才能落實(shí)。由此,提出選擇題部分的復(fù)習(xí)策略:小專題化,即針對(duì)主干知識(shí)逐個(gè)擊破。各模塊可按以下的小專題來(lái)復(fù)習(xí):
①熱學(xué)共三個(gè)內(nèi)容:分子動(dòng)理論/氣體的性質(zhì)/熱力學(xué)定律;
②近代物理共三個(gè)內(nèi)容:光電效應(yīng)/氫原子能級(jí)及光譜/原子核及反應(yīng)方程;
③交流電的三個(gè)內(nèi)容:表達(dá)式及圖像/變壓器/遠(yuǎn)距離送電;
④必修1:直線運(yùn)動(dòng)及其 v-t圖象/共點(diǎn)力平衡/牛頓定律及其簡(jiǎn)單應(yīng)用(超重與失重)
⑤必修2:平拋運(yùn)動(dòng)/描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量/萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用/機(jī)械功率
⑥選修3-1:電場(chǎng)線及其性質(zhì)/閉合電路歐姆定律/安培力及洛侖茲力
⑦選修3-2:磁通量及電磁感應(yīng)現(xiàn)象/法拉第電磁感應(yīng)定律/自感現(xiàn)象
選題原則:定性、簡(jiǎn)單
選題方向:主干知識(shí)
專題目的:閱讀教材,熟悉考點(diǎn)
2. 實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)要專題化、問(wèn)題化和實(shí)體化.
與其它學(xué)習(xí)行為一樣,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)也需要經(jīng)歷從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)的建構(gòu)過(guò)程,需要不斷經(jīng)歷科學(xué)探究的體驗(yàn)才能實(shí)現(xiàn)有效的學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要遵循教學(xué)規(guī)律,按能力層次循序漸進(jìn)、有目的地教學(xué),才能真正幫助學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)要做到“三化”,即專題化、問(wèn)題化和實(shí)體化。
(1)專題化.
以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用為主線涉及幾乎所有的力學(xué)實(shí)驗(yàn);以多用表的使用為線索涉及全部的電學(xué)(以電路為核心)實(shí)驗(yàn)。所以力學(xué)實(shí)驗(yàn)要以“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”為專題進(jìn)行復(fù)習(xí);電學(xué)實(shí)驗(yàn)以電路專題進(jìn)行復(fù)習(xí)。
(2)問(wèn)題化.
實(shí)驗(yàn)在很大程度上也是一種思維活動(dòng),所以要通過(guò)一系列的問(wèn)題來(lái)促使學(xué)生思考。如針對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn),可以如下設(shè)問(wèn):
①高中物理哪些力學(xué)實(shí)驗(yàn)用到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器?(研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、驗(yàn)證牛頓第二定律、探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。通過(guò)回憶來(lái)明確考查點(diǎn))
②這些實(shí)驗(yàn)的原理、步驟、注意事項(xiàng)分別是怎樣的?(通過(guò)比較來(lái)提高認(rèn)識(shí))
③一條打有點(diǎn)的紙帶,提供了怎樣的信息?(打點(diǎn)――記錄了軌跡,同時(shí)也可求得點(diǎn)間的距離;計(jì)時(shí)――記錄了連續(xù)兩點(diǎn)間的時(shí)間)
④如何通過(guò)紙帶上的數(shù)據(jù)來(lái)求速度和加速度?(s=aT2)
(3)實(shí)體化.
實(shí)驗(yàn)是要實(shí)操的,只有在做的過(guò)程中,學(xué)生才能把握相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理、步驟和方法,以及掌握儀器的基本性能。建議每個(gè)班級(jí)擺放一套儀器,讓學(xué)生長(zhǎng)期對(duì)著專題和問(wèn)題去擺弄這些儀器。
3. 拆分高考真題.
在某種程度上,命題就是組裝,而我們解題就是拆分。所以,對(duì)高考真題進(jìn)行拆分,可以提高學(xué)生的綜合分析能力,從確定研究對(duì)象、分析物理過(guò)程、判斷并選擇物理規(guī)律、注意隱含條件等各個(gè)方面得到提高。
【例10】(2010廣東高考35題)如圖11所示,一條軌道固定在豎直平面內(nèi),粗糙的ab段水平,bcde段光滑,cde段是以O(shè)為圓心、R為半徑的一小段圓弧??梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的物塊A和B緊靠在一起,靜止于b處,A的質(zhì)量是B的3倍。兩物體在足夠大的內(nèi)力作用下突然分離,分別向左、右始終沿軌道運(yùn)動(dòng)。B到d點(diǎn)時(shí)速度沿水平方向,此時(shí)軌道對(duì)B的支持力大小等于B所受重力的3/4,A與ab段的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度g,求:
(1)物塊B在d點(diǎn)的速度大小 ;
(2)物塊A滑行的距離.
這一道題可以如下這樣來(lái)拆分:
每一道綜合的物理試題都有很多個(gè)環(huán)節(jié)連接起來(lái)的,每個(gè)環(huán)節(jié)之間總是有間隙的。我們的思維是沒(méi)有厚度的。用沒(méi)有厚度的思維去應(yīng)對(duì)有間隙的物理試題,不讓它土崩瓦解才怪呢!
一、傳統(tǒng)的物理教學(xué)方式。傳統(tǒng)的物理教學(xué)方式比較單調(diào),教師在課堂上擁有絕對(duì)的權(quán)威,學(xué)生沒(méi)有任何的發(fā)言權(quán)。教師在講臺(tái)上慷慨激昂地講述,學(xué)生在座位上小心翼翼地聽(tīng)著,手中的筆不停地寫著。我們通常稱為“填鴨式”教學(xué)。教師依據(jù)自己的教學(xué)思路,一步步將知識(shí)塞給學(xué)生,通過(guò)大量的習(xí)題加以強(qiáng)化。學(xué)生花費(fèi)很大的氣力來(lái)背誦、理解知識(shí),模仿教師的解題思路。通過(guò)“題海戰(zhàn)術(shù)”取得一定的成績(jī)。學(xué)生是解題的能手,模仿的高手,但是在知識(shí)的社會(huì)應(yīng)用中,卻成為知識(shí)的“傻子”,不能精確有效地解釋生活中的物理現(xiàn)象。傳統(tǒng)的教育方式嚴(yán)重影響了學(xué)生的身心發(fā)展,忽視了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,摧殘了學(xué)生的心理健康。物理知識(shí)只存在于課本中,課本外渾然不知有物理。例如:學(xué)生熟練地記住水的比熱容比沙子、泥土的比熱容大,但是不能有效解釋沙漠地區(qū)晝夜溫差很大,沿海地區(qū)晝夜溫差小的生活現(xiàn)象。學(xué)生把物理的學(xué)習(xí)完全作為一種學(xué)習(xí),忽略了物理是來(lái)源于生活,最終應(yīng)用于生活的本質(zhì)。傳統(tǒng)教學(xué)著重培養(yǎng)了學(xué)生的忍耐力,提升學(xué)生的定力,學(xué)生的課堂紀(jì)律性好,但不適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展,不適合新教學(xué)發(fā)式的轉(zhuǎn)變。
多媒體技術(shù)在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中的應(yīng)用基本表現(xiàn)有以下幾種情況。1.教師用word、PPT等手段制作了簡(jiǎn)單的物理知識(shí)框架,配備大量的例題、習(xí)題。教師省掉了板書知識(shí)框架和抄例題、習(xí)題的時(shí)間,教師的教學(xué)進(jìn)度加快了,講述的題目更多了,學(xué)生抄的知識(shí)點(diǎn)更多了,這是一種“包袱”式的多媒體技術(shù)在物理教學(xué)中的應(yīng)用,學(xué)生毫無(wú)討論交流的機(jī)會(huì),受到了更加嚴(yán)厲的“迫害”。2.教師的教案、例題、習(xí)題直接通過(guò)展示臺(tái)投影在屏幕上,學(xué)生面對(duì)密密麻麻的整版教師的“真跡”,毫不思索地做筆記,教師講授的知識(shí)點(diǎn)更是洶涌澎湃,學(xué)生唯一言語(yǔ)是“老師等一下了,還有幾行沒(méi)有抄完”。3.教師講課不使用多媒體,作業(yè)、考試時(shí)瘋狂地使用,屏幕上投影著滿滿題目,學(xué)生不停地抬頭低頭,哪有時(shí)間思考,最后還是相互抄襲占多數(shù)。
二、改革性的以演示實(shí)驗(yàn)為主題的教學(xué)嘗試。物理學(xué)科是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué),各階段物理是有不同的特點(diǎn)。初中是趣味性物理,高中是推理性物理,大學(xué)是深究性物理。教育的每個(gè)階段都會(huì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行一次篩選,學(xué)生終究會(huì)適應(yīng)物理的特點(diǎn)。物理的起始階段是初中,針對(duì)學(xué)生喜歡觀察社會(huì)現(xiàn)象的特點(diǎn),在知識(shí)允許的條件下,教師創(chuàng)設(shè)與物理知識(shí)相關(guān)的演示實(shí)驗(yàn),通過(guò)教師的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手操作,學(xué)生的觀察,最終得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),教師通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,進(jìn)而有效地推出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。講述大氣壓存在時(shí),馬德堡半球?qū)嶒?yàn)是最好的例證。教師攜帶實(shí)驗(yàn)器材:馬德堡半球、抽氣機(jī),在教室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。教師利用抽氣機(jī)逐漸抽取馬德堡半球里面的空氣,學(xué)生在教室進(jìn)行多次的對(duì)拉,以此來(lái)驗(yàn)證大氣壓的存在。整個(gè)教學(xué)過(guò)程學(xué)生參與了教學(xué),教師進(jìn)行了有效的演示,最終有效地證明大氣壓的存在。相對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式來(lái)講,這無(wú)疑是一種提高。
多媒體技術(shù)在改革性的以演示實(shí)驗(yàn)為主題的教學(xué)中的應(yīng)用如下:1.教師利用多媒體技術(shù),從網(wǎng)絡(luò)上下載物理課程相關(guān)的視屏或Flash,直接投在屏幕上,組織學(xué)生觀看,進(jìn)而說(shuō)明知識(shí)內(nèi)容。這是一種“裹足”式多媒體技術(shù)的應(yīng)用,學(xué)生聽(tīng)聽(tīng)聲音,湊湊熱鬧,毫無(wú)動(dòng)手經(jīng)驗(yàn),更談不上培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。2.教師象征性地?cái)[出實(shí)驗(yàn)器材,講述實(shí)驗(yàn)的步驟,陳述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論。鄭重地打開多媒體,將事先準(zhǔn)備好反映實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的視頻或Flash播放。這是一種“造假”式的多媒體技術(shù)應(yīng)用,物理知識(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)性、科學(xué)性被學(xué)生否認(rèn),學(xué)生會(huì)異口同聲地說(shuō):好假呀,好假呀。
三、以實(shí)驗(yàn)探究為主題的教學(xué)方式。物理教學(xué)的目的是培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)探究能力的學(xué)生。提升學(xué)生的能力、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)必須重視物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式迅速有效地發(fā)展起來(lái)。教師充當(dāng)知識(shí)的引導(dǎo)者,學(xué)生是知識(shí)的追求者。教師提出主題,學(xué)生通過(guò)自我學(xué)習(xí),自我探索,自我總結(jié)。在探究的過(guò)程中,學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者、操作者、決定者,有效地鍛煉了學(xué)生動(dòng)手的能力,提高了學(xué)習(xí)效果。一個(gè)物理人,能遵循社會(huì)的規(guī)律,將物理知識(shí)應(yīng)用在生活,從生活中總結(jié)出物理規(guī)律,這就是物理素養(yǎng)鍛煉人思維能力的明證。例如初中電學(xué)學(xué)習(xí)之后,學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路圖,裝飾自己的房間。串、并聯(lián)知識(shí)輕而易舉地被理解,電路圖整潔美觀、橫平豎直特點(diǎn),學(xué)生容易接受。家庭電路的零、火線的區(qū)分被應(yīng)用在電器的安裝上。
關(guān)鍵詞:物理;發(fā)散思維;教學(xué);策略
中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-6148(2008)4(S)-00014-3
我們所倡導(dǎo)的全面培養(yǎng)學(xué)生的物理發(fā)散思維能力,就是要克服實(shí)際教學(xué)過(guò)程中由于種種原因造成的過(guò)分強(qiáng)調(diào)集中思維,而忽略發(fā)散思維能力的培養(yǎng);重視抽象思維的培養(yǎng),而忽略形象思維和直覺(jué)思維的培養(yǎng)的弊端。
1 課堂教學(xué)是培養(yǎng)發(fā)散思維的重要渠道
在物理課堂教學(xué)中,可以從多方面培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。
1.1 在概念與規(guī)律的教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生多方位體驗(yàn)物理研究方法[1]
例如:教師利用并聯(lián)電路特點(diǎn)結(jié)合歐姆定律推導(dǎo)并聯(lián)后總電阻與支路電阻的關(guān)系:“1R=1R1+1R2”, 并組織學(xué)生討論:“R=R1R2R1+R2此值是否比R1和R2都小?不設(shè)具體數(shù)值能通過(guò)變換式證明嗎?”這是引導(dǎo)學(xué)生先從數(shù)學(xué)上的量值關(guān)系側(cè)面去理解剛學(xué)到的物理規(guī)律。隨后,引導(dǎo)學(xué)生深入思考:“若有單個(gè)導(dǎo)體,它的電阻值剛好與并聯(lián)電路的總電阻R值相等,那么考慮這個(gè)導(dǎo)體的橫截面積是否應(yīng)比R1和R2導(dǎo)體都大,為什么?”這是引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)中電阻定律角度去理解新知識(shí),且又一次讓學(xué)生體驗(yàn)到“等效代換”這種常用的思維方法。
1.2 鼓勵(lì)學(xué)生多方位思考,利用“一題多變”,變換思維角度,培養(yǎng)發(fā)散思維
例如:質(zhì)量為M的金屬和質(zhì)量為m的木塊通過(guò)細(xì)線連接在一起,從靜止開始以加速度a在水中下沉,經(jīng)過(guò)t時(shí)間細(xì)線斷了,金屬塊與木塊分開,再經(jīng)過(guò)時(shí)間t1木塊下沉,問(wèn)此時(shí)金屬的速度多大?像這類力學(xué)題目,通??蓱?yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、動(dòng)量定理求解,可以培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性。
再如圖1所示,
將四個(gè)阻值分別為150,75,75,15的導(dǎo)體并聯(lián)后總電阻為多少?少數(shù)學(xué)生突破“1R=1R1+1R2+1R3+1R4”的思維定勢(shì),將R2和R3均看成各由兩個(gè)150Ω的電阻并聯(lián),將R4看成是由十個(gè)150Ω的電阻并聯(lián),從而很快算出R=R1n=150Ω15=10Ω,這種解答方法運(yùn)用了等效變換的方法,教師應(yīng)及時(shí)給予學(xué)生鼓勵(lì)。
1.3 增加探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)[2]
在探究性教學(xué)中,可讓學(xué)生根據(jù)具體的探究?jī)?nèi)容,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,選擇器材,進(jìn)行探究活動(dòng),例如以下實(shí)驗(yàn)題目:
(1)有一個(gè)鋁球,怎么判斷它是否是空心?
(2)有些電阻值為4和6的電阻,現(xiàn)在電路里要用17的電阻,問(wèn)如何進(jìn)行組合?
(3)在只有稱這一測(cè)量工具的情況下,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)出新椰子內(nèi)部容積。
通過(guò)這類實(shí)驗(yàn)可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手操作能力,特別是在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力方面有著很好的作用,也是學(xué)生理解科學(xué)探究的重要途徑。
2 重視發(fā)展物理形象思維
物理學(xué)研究各種物質(zhì)最基本的特征及規(guī)律,需要建立各種物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)變化的物理形象,這一特點(diǎn)為形象思維能力的培養(yǎng)提供了有利條件,培養(yǎng)物理形象思維的途徑有:[3]
2.1 教學(xué)中加強(qiáng)觀察和實(shí)驗(yàn),建立豐富的物理圖像
例如,高中物理雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的演示需在暗室中進(jìn)行,學(xué)生對(duì)此現(xiàn)象印象不深,教師可采用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬該實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以在熒光屏上清楚地看到七條彩色條紋所代表的白光,由狹縫射入并經(jīng)雙縫分成兩束相干光源。這樣不僅彌補(bǔ)了演示實(shí)驗(yàn)的不足,還給學(xué)生留下了深刻的印象,加深了感知程度,降低了物理概念的抽象性。
2.2 利用相似性形象思維,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理形象進(jìn)行思考問(wèn)題的習(xí)慣
在教學(xué)中,有些新知識(shí)反映的客觀事物是學(xué)生曾經(jīng)觀察或接觸過(guò)的,并且印象比較深刻,教師可通過(guò)語(yǔ)言文字的敘述,使學(xué)生相繼產(chǎn)生對(duì)講授知識(shí)所反映的客觀事物的形象思維。例如:教師在講授磁感應(yīng)強(qiáng)度B=FI?L時(shí),應(yīng)給學(xué)生介紹用比值法定義物理量是物理學(xué)中經(jīng)常用到的,如力學(xué)中的密度ρ=mv,電學(xué)中的電場(chǎng)強(qiáng)度E=Fq,電容C=QU,電阻R=UI等,雖然這些物理量是不同的,但又有這一物理量的“共性”,那就是要在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,尋找一個(gè)只與所研究的物體或場(chǎng)有關(guān)的比值來(lái)表示物體或場(chǎng)的性質(zhì),并由這個(gè)比值定義一個(gè)新的物理量,在定義這個(gè)物理量的同時(shí),也就確定了這個(gè)新的物理量與已有物理量的關(guān)系。諸如電磁振蕩與機(jī)械振動(dòng)中的自由振動(dòng)、F=GMmr2與F=kQ1Q2r2、電場(chǎng)強(qiáng)度E=Fq與重力場(chǎng)g=Gm等都可讓學(xué)生利用相似性形象思維進(jìn)行理解。
此外,在習(xí)題教學(xué)中,讓學(xué)生根據(jù)問(wèn)題情景構(gòu)建出典型形象,教給學(xué)生將抽象問(wèn)題現(xiàn)象化的技巧。如怎樣畫示意圖,如何將文字表述成形象的物理圖像等。
2.3 重視發(fā)展學(xué)生的想象力
想象力是一種非常重要的思維形式,是創(chuàng)造性思維的核心,是發(fā)散思維的重要方法。愛(ài)因斯坦曾經(jīng)指出:“想象力比知識(shí)更重要,因?yàn)橹R(shí)是有限的,而想象概括世界上的一切,推動(dòng)著進(jìn)步,并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉”。
高中生在遇到新的物理問(wèn)題時(shí),往往力求用頭腦中已有記憶表象作為對(duì)新問(wèn)題的形象的描述,以回憶代替想象。比如,讓學(xué)生學(xué)完了“電場(chǎng)”全章內(nèi)容后回答“你對(duì)點(diǎn)電荷q1對(duì)點(diǎn)電荷q2的作用F(如圖2)有何新見(jiàn)解?你能用新的觀念用數(shù)學(xué)形式寫出力F的表達(dá)式嗎?”
結(jié)果只有一半的學(xué)生做出了正確的回答:“q1對(duì)q2的作用力F實(shí)質(zhì)上是q1激發(fā)的電場(chǎng)對(duì)q2作用的電場(chǎng)力;q1的電場(chǎng)在q2所在位置的場(chǎng)強(qiáng)為E=kq1r2,因此,q2所受電場(chǎng)力為F=q2E=kq1q2r2?!倍硪话氲膶W(xué)生提不出新的見(jiàn)解,仍從庫(kù)侖定律直接寫出了E=kq1q2r2。他們頭腦中的表象仍然是“電荷對(duì)電荷的作用力”的原有記憶表象。
物理發(fā)散思維教學(xué)中,發(fā)展和開發(fā)學(xué)生的想象力的途徑有:一是要擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域,豐富和充實(shí)學(xué)生的表象儲(chǔ)備,提高學(xué)生運(yùn)用表象的能力;二是要利用物理理想化模型和物理理想化實(shí)驗(yàn)的教學(xué),立足于培養(yǎng)學(xué)生的再造想象力,并以此為基礎(chǔ),逐步發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造想象力。如在質(zhì)點(diǎn)、 剛體、彈簧振子、安培假說(shuō)、磁力線、光的波粒二象性等知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中,都應(yīng)注意學(xué)生的想象力的培養(yǎng)。三是應(yīng)強(qiáng)調(diào)類比與聯(lián)想的作用,發(fā)展學(xué)生的空間想象力,鼓勵(lì)學(xué)生遇到問(wèn)題從不同角度思考與聯(lián)想,喚起與問(wèn)題有關(guān)的表象,組構(gòu)新的物理形象。
2.4 重視學(xué)生的聯(lián)想能力的培養(yǎng)
教學(xué)中常碰到這樣的現(xiàn)象,每當(dāng)遇到陌生的問(wèn)題,許多學(xué)生不會(huì)將已解決的問(wèn)題的思路與方法遷移過(guò)來(lái),從而感到無(wú)從下手。培養(yǎng)聯(lián)想能力有助于將已解決的問(wèn)題的思路和方法進(jìn)行遷移,有利于學(xué)生把新學(xué)的知識(shí)納入已有的知識(shí)結(jié)構(gòu),建立新舊知識(shí)之間的本質(zhì)聯(lián)系,有利于發(fā)散思維能力的提高,對(duì)提高學(xué)生思維的靈活性也有重要意義。
在教學(xué)中教師要善于運(yùn)用類比、推理、轉(zhuǎn)化、發(fā)散、集中等訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的相似聯(lián)想、因果聯(lián)想、接近聯(lián)想、自由聯(lián)想等各種聯(lián)想能力,教師可采用把一個(gè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為另一個(gè)問(wèn)題的思考方法。例如,如圖3所示,有一質(zhì)量為M,密度均勻,半徑為R的球體,在與球心O1相距為2R的P點(diǎn)有一質(zhì)點(diǎn)m,以O(shè)1P 連線上與O1相距R/2的O2點(diǎn)為圓心,挖去一半徑為R/2的球形部分后,剩余部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力是多少?這個(gè)問(wèn)題的解決與已知合力和一個(gè)分力求另一個(gè)分力的問(wèn)題方法是一樣的。教學(xué)中先引導(dǎo)學(xué)生明確原球與質(zhì)點(diǎn)間引力易求;挖去小球在原位置處與質(zhì)點(diǎn)間的引力也可求;而挖去的小球與剩余部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)的引力之和與原球?qū)|(zhì)點(diǎn)的引力相同。這樣,順利的實(shí)現(xiàn)了問(wèn)題轉(zhuǎn)化,提高了學(xué)生的聯(lián)想能力。
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3 培養(yǎng)直覺(jué)思維能力
直覺(jué)思維能力不是與生俱來(lái)的,而是在學(xué)習(xí)和實(shí)踐中所取得的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上逐步形成和發(fā)展的。直覺(jué)思維能力在物理學(xué)中具有重要的作用,應(yīng)從如下方面著意培養(yǎng):
(1)重視基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,拓展學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域
事實(shí)證明,具有廣泛的相鄰或相距較遠(yuǎn)的知識(shí)結(jié)構(gòu),將會(huì)更有條件使人跨越或涉足科學(xué)的無(wú)人區(qū)。1973年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主賈埃弗,具有機(jī)械工程、電氣工程、軍事工程、哲學(xué)、政務(wù)等一系列正規(guī)的知識(shí)背景。當(dāng)他迷上物理后,便大膽而果斷地“讓隧道效應(yīng)與超導(dǎo)現(xiàn)象幸福的聯(lián)姻”,發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體中電子的隧道效應(yīng),并從理論上預(yù)言了超導(dǎo)電流能通過(guò)隧道阻擋層的可能性。由此可見(jiàn),直覺(jué)思維不是憑空產(chǎn)生的,教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生掌握物理學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),即物理學(xué)科的基本概念、基本原理和基本方法及相互之間的聯(lián)系;教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)參加各種實(shí)踐活動(dòng)、閱讀課外書籍,廣泛涉獵知識(shí)、開闊視野,建立寬廣、扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)。這樣,學(xué)生在掌握了一定深度、廣度的基礎(chǔ)知識(shí),思維才會(huì)變得靈活。
(2)加強(qiáng)物理學(xué)史教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和優(yōu)良的思維品質(zhì)
我們進(jìn)行物理教學(xué),不應(yīng)只重視概念、規(guī)律等科學(xué)知識(shí)的傳授,還要注意物理知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程的教學(xué),通過(guò)物理學(xué)史的教學(xué),讓學(xué)生了解物理學(xué)家發(fā)明、發(fā)現(xiàn)的過(guò)程,知道他們的成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn),使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)創(chuàng)造過(guò)程中直覺(jué)思維的普遍存在性,為主動(dòng)養(yǎng)成直覺(jué)思維的習(xí)慣奠定心理基礎(chǔ),也是發(fā)展學(xué)生的直覺(jué)思維能力的必要步驟。
(3)鼓勵(lì)學(xué)生猜想、疑問(wèn)和假設(shè)
例如,課堂上老師提出:“汽車通過(guò)凸形橋時(shí),車對(duì)路面的壓力等于車重嗎?”學(xué)生不假思索地回答:“小于車重”,他是根據(jù)乘汽車過(guò)突然凸起的路面時(shí)人與坐墊間壓力變化的感覺(jué)。在勻加速上升的電梯中,秒擺的周期還是2秒嗎?有的學(xué)生猜到了小于2秒,可能是出自直覺(jué)?!皬椥耘鲎病币还?jié)設(shè)有這樣一道例題:1號(hào)球去撞靜止的2號(hào)球,發(fā)生彈性正碰,求碰后兩球的速度。我們推導(dǎo)出表達(dá)式后,討論了m1>m2,m1
(4)注意直覺(jué)講解
例如,彈簧振子的周期T=2πmk,學(xué)生在應(yīng)用中很容易顛倒m與k的位置,可能是因?yàn)樗麄儗?duì)周期長(zhǎng)短的決定因素缺乏一個(gè)直覺(jué)的理解。此外,在帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的回旋半徑 、線圈的感抗 、電容的感抗 、電磁振蕩的周期等知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中,均應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的直覺(jué)思維能力。
4 重視非智力因素的培養(yǎng)
非智力因素(包括興趣、動(dòng)機(jī)、情感、意志等心理因素和氣質(zhì)、品格等個(gè)性心理特征)在物理教學(xué)中的重要作用絕不可忽視,它是發(fā)展發(fā)散思維能力的重要條件。教師應(yīng)充分發(fā)揮物理教學(xué)特有的學(xué)科優(yōu)勢(shì),向?qū)W生滲透物理思想方法,進(jìn)行學(xué)科教育。非智力因素的培養(yǎng)途徑有:通過(guò)學(xué)生日常生活中的物理現(xiàn)象、物理學(xué)與人類進(jìn)步的關(guān)系以及物理學(xué)家的事跡,激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī);通過(guò)物理概念及規(guī)律的應(yīng)用,使學(xué)生具有堅(jiān)強(qiáng)的意志;使傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)結(jié)構(gòu)改變?yōu)樘剿鳛橹餍滦偷慕虒W(xué)結(jié)構(gòu)方式,逐步確立和鞏固學(xué)生的主體地位。
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