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關鍵詞:歐姆定律;教學難點;問題
閉合電路歐姆定律是電路中的一條重要規律,對于思維能力尚不是很完善的高中生來說,還是具有一定的難度。“知識不是被動接受的,而是認知主體積極建構的”,因此在教學過程中教師應積極的換位思考,針對學生的能力水平來嘗試多種教學方式方法,
使學生切實掌握相關知識。此知識點之所以成為難點的重要原因和問題主要為:概念抽象,理解困難;傳統教學方法單一;知識點容易混淆;應試教育,不能活學活用。所以,對以上問題提出一些突破教學難點的思路和方法,以供參考。
一、激發興趣,打破抽象
在本章的教學內容中,對這一定律的概念和相關知識較為抽象,偏重理論的數學分析和推理,并且缺少直觀的實驗,使學生學習和理解起來存在著很大的難度。只是一貫地依靠教師的講解難以達到良好的效果,反而有可能會適得其反,使學生感到枯燥乏味。因此,教師首先應該通過巧妙有效地向學生導入學習內容,最大限度地提高學生對新知識的好奇心和學習動機,俗話說得好:“興趣是最好的老師”,營造一個可以使學生提出問題的學習情景。
通過簡單實驗和提出問題,來激發學生的學習熱情和學習興趣,
為下面對此難點的講解分析做了良好的開頭。使學生能主動地進行實驗研究,在探索中產生學習興趣,了解物理研究方法,增強綜合實踐能力。
二、分組實驗,總結結論
在傳統的教學中,常規的是先在之前所學知識的基礎上推理出閉合電路歐姆定律的公式,再以此對其進行分析,得出變化規律。在此,應大膽地打破這種常規,這種方法只是簡單的數學演繹推理,無法讓學生感知認識到物理的規律變化。所以,接下來就要以更為具體、多樣的實驗,探索其中的規律。讓學生分組實驗,每組進行多種不同的實驗進行對比,然后組員之間進行自由討論,
再通過組員代表進行發言,最后通過教師的總結得出結論。在這樣的通過分組實驗、自主探索、合作交流、總結規律和解決問題的方法中,不但可以使學生深刻理解閉合電路歐姆定律的知識規
律,而且能提高學生的主動性,培養學生敢于探索、團結協作的精神,達到事半功倍的效果。
三、深入解析,避免混淆
通過以上的實驗學習,學生基本掌握了閉合電路歐姆定律的基本知識,由于在學習閉合回路歐姆定律之前,學生已經學習過歐姆定律,這使得學生很容易產生概念混淆。所以,接下來教師應該對此知識點進行深入的分析,為學生講解電動勢、外電壓、內電壓、外電阻等概念,且其核心內容是了解閉合電路與部分電路的不同,教師可以通過實驗讓學生實際的理解閉合電路以及分電路、
內電路、外電路等等相關知識。這些內容較為復雜,學生容易混淆,在有了前面一系列實驗的基礎上,再進行這些知識的講解,學生可以更好地理解,避免了知識點的混淆。
四、領悟思想,學以致用
通過實驗提出問題進行導入,進而通過學生主動積極實驗、觀察、交流和討論分析,加以教師的歸納總結,對于閉合電路歐姆定律的知識學生基本已經掌握,對課程的難點、重點也得到了直觀的分析和解答。在此之后教師應該及時地對學生進行知識的擴展,結合到生活中,在課后作業中盡可能聯系到實際生活環境,家庭中常見電路現象,使學生更深入地理解并掌握相關知識,領悟物理的思想方法和認識規律的本質,將所學知識運用到實際生活之中,達到活學活用、學以致用的效果。不僅及時鞏固知識、查漏補缺,同時引導學生主動學習,從而保證了學生的學習速度和學習質量。
隨著科技的發展,教學方式也在隨其變化。物理教學過程中不能只是一味地“灌輸式”的應試教育,應該讓學生主動起來,把課堂歸還給學生,在學習活動中提高學生的自主學習能力、創新意識,在學生遇到問題時教師應該對學生進行點撥、啟發和激勵,這樣自然而然的突破教學中的難點、重點,找到解決問題有效的方法。盡管教學有一定的方法,但“教無定法”,怎么教學,怎么上課,也視學習環境和學生情況而定,更在于教師本人的長處和短處。所以,在教師教學過程中應該因地制宜,因材施教,通過不斷地優化教學方法,充分發揮學生學習的主體作用及教師的主導作用。
參考文獻:
教學策略作為教學設計的中心環節,其設計科學與否直接關系到教學的效率,甚至教學的成敗。建構主義理論針對教學策略設計這一環節強調指出:“我們不是僅僅為了選擇教學策略,而是要創設學習者積極學習的現實環境。”為此,建構主義理論主張在教學設計中應注意擴展學生對自己學習的責任感,包括允許學生決定自己想學什么,讓學生能管理自己的學習活動,讓學生在學習時能得到互相幫助,創設非威脅性的學習氣氛,幫助學生發展元認知意識,使得學習富有意義,包括最大程度地利用現有知識,在現實情境中使教學有固著點,提供學習內容的多種方式,促進積極的知識建構,包括利用活動促進高層次思維,鼓勵審視不同的觀點,鼓勵創造性,靈活地解決實際問題,提供學生呈現學習過程與結果的機制。那么,如何在初中物理教學中進行新課程課堂教學策略設計呢?筆者結合案例進行分析:
一、物理教學策略設計案例
我們來分析針對《歐姆定律》一節課分別用歸納教學策略和探究教學策略設計的兩則案例:
【案例1】 運用歸納教學策略設計的教案
1.導入:講述歐姆為探索真理,十年嘔心瀝血,堅持不懈地研究,最終得出歐姆定律的感人經歷,激勵學生的學習欲望。
2.演示實驗
步驟1:研究導體中的電流與導體兩端電壓的關系,記錄有關數據。
步聚2:研究導體中的電流與導體電阻的關系,記錄有關數據。
以上步驟由教師與學生共同活動完成。
3.對實驗結果進行歸納推理:當導體的電阻不變時,增大導體兩端的電壓,電壓越高,通過導體的電流越大,電壓增大幾倍,電流強度就隨之增大幾倍;當加在導體兩端的電壓不變時,隨著電阻的增大,流過電阻的電流強度就減小,電阻增大到原來的幾倍,電流強度就減小為原來的幾分之一。通過以上推理得出:導體的電阻一定時,導體中的電流與導體兩端的電壓成正比例關系;電壓一定時,導體中的電流與導體的電阻成反比例關系。
4.驗證推理:設計兩組實驗數據表,每一組中留有適量的空白,請學生根據推理的結果在空白處填上適當的數據,教師通過演示實驗同學生一道驗證所得結論的正確性。
5.歸納得出結論:導體中的電流強度與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比,這個結論叫做歐姆定律。
【案例2】 運用探究策略設計的教案
1.提出問題:教師指出,我們曾通過實驗發現,燈泡兩端的電壓越高,燈就越亮,流過燈的電流就越大。電流與電壓、電阻之間究竟有什么關系呢?
2.形成假設:學生通過討論認為有可能電流與電壓成正比,與電阻成反比(學生通過學過的有關電壓與電阻的知識能夠比較順利的提出假設)
3.制訂方案:固定電阻、改變電壓、研究電流與導體兩端電壓的關系,換用不同的電阻,保持電壓不變,重復上述步驟,研究電流與電阻的關系,教師與學生共同研討,確定最佳方案。
4.實施方案:學生分組進行實驗,并將實驗結果填入自己設計的表格中。
5.分析與論證:分析實驗結果,驗證與假設是否相符,得出結論。
6.評價:檢驗實驗過程的操作是否規范,實驗結果是否可靠。
7.交流:各小組形成實驗報告,交流實驗結果,形成最終結論(有關作業與反饋,保持與遷移等環節在兩案例中略)。
二、物理教學策略設計案例分析
運用歸納策略設計的案例中,教師通過演示實驗向學生展示了歐姆定律的形成過程,并經過歸納推理得出歐姆定律,通過師生雙方的互動,學生不但對定律的來龍去脈有了清晰的了解,能夠系統地理解和掌握知識,同時也得到了科學方法的訓練,發展了他們的觀察能力和邏輯思維的能力。相對于探究策略而言,歸納策略是比較省時的,而運用探究策略設計的案例中,則是學生通過自己的探究活動得出結論的,由于學生親自參與了科學探究的全過程,因此,不但發展了他們發現問題,解決問題等多種能力,而且通過對探究樂趣的體驗,激發他們的創新意識與欲望。同時,由于探究過程是以組為單位進行的,并且需要對結論進行交流與評價,因此,對培養學生的合作精神及反思和評價能力也是十分有利的。物理教學策略是在一定情況下達到特定目標的最有效的策略,只有當教師對于教學內容的類型、學生的現狀、現有的條件等各方面因素,都能做到心中有數,才能考慮為達到某個特定目標的“最好”的教學策略。
1.知識目標。
(l)掌握閉合電路的歐姆定律;
(2)理解端壓跟外電路的電阻的關系,理解斷路和短路時的端壓和電流;
(3)理解端壓發生變化的根本原因。
2.能力和方法目標
(l)培養學生“發現問題,提出假設,實驗研究,得出結論”的探究物理規律的科學思路和方法;
(2)通過學習,使學生會用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題。
【教學方法】
在教師指導下,師生共同探討的啟發式教學。
【教學器材】
電壓表、電阻箱、電鍵、電池組、J1203型蓄電池、導線等各24組。新電池兩節,內阻較大的電池一組(電動勢為9V以上),燈泡若干,演示用電壓表,保險絲,導線若干,單刀雙擲開關,投影儀等。
【教學過程】
1.引入新課
師:如圖1電路,將電壓表接在電源兩端,從電壓表上讀出的是什么?
生:電源電動勢。
演示實驗:測電源電動勢并觀察燈泡亮度。
師:出示圖1裝置示教板,簡介實驗裝置,分別開關打向1和2,讓學生通過電壓表的實物投影讀電源和的電動勢。
生:,。
師:(將電壓表換接成小燈泡,開關接1時。小燈泡很亮,幾乎發白光)問:開關接2時,會發生什么情況?
生:(猜測):①燒毀,②更亮。
師:(開關接通2,小燈泡還不如接1時亮。)
生:(嘩然,形成強烈反差)
師:學習了閉合電路歐姆定律后,我們就能解釋這一實驗現象了。
2.新課教學
2.l閉合電路歐姆定律的數學表達式(在教師的啟發下,引導學生完成)
師:什么樣的電路叫閉合電路呢?
生:由電源和用電器組成的完整電路。
師:電源有哪些重要的參量?
生:電源電動勢和內阻。
師:(出示圖2的動畫電路)閉合電路中,流過內電路和外電路的電流有什么關系?
生:相等。
師:電源的電動勢與端壓(外電壓)、內電壓之間的關系是怎樣的?
生:E=U=U′。
師:現設通過電路的電流強度為I,外電路的電阻為R電源電阻為r,根據歐姆定律,可以把上式進一步寫成怎樣的形式?
生:根據歐姆定律,外電壓U′=IR,內電壓U′=Ir,代入E=U+U′,可以得出:E=IR+Ir。。
師:如果我們要探討電路里的電流強度I跟哪些因素有關,有什么關系,還需要把公式改變成怎樣的形式?
生:可以改寫成:。
師:好,這就是閉合電路歐姆定律的數學表達式。它表示:閉合電路中的電流,跟電源的電動勢成正比,跟整個電路的電阻成反比。在公式中,R的含義是什么?
生:外電路的總電阻。
師:對給定的電源,E、r均為定值,外電阻變化時,會引起電路電流的變化,I隨R會發生怎樣的變化?
生:由公式知,R變大則I減少,R變小則I增大。
師:根據U=IR,R變大時端壓(外電壓)會隨之發生怎樣的變化呢?
生:(猜測。有人說變大,有人說變小)
師:請兩個學生介紹判斷的過程和依據。(暫時不做評價,由“實踐是檢驗真理的標準”過渡到學生實驗上來。)
2.2探討U隨R變化的規律
學生實驗:探討U隨R變化的規律
師:如果給你一個電源,一個電鍵,一個電壓表,一個電阻箱,讓你來探討外電壓U隨外電阻R變化的規律,你該怎樣設計電路?請畫出電路圖。
生:(畫電路圖)
師:(講評學生所畫電路,指導學生進行實驗)
生:(出示實驗數據記錄,得出結論)端壓隨外電阻的增大而增大,隨外電阻的減少而減少。二者變化的趨勢相同。
師:能否根據閉合電路歐姆定律從理論上分析為什么會發生這樣的變化?
生:(討論,在教師誘導下得出)
師:剛才我們通過實驗和理論探討了端壓隨外電阻變化的規律,得出了上述結論。請大家再思考,當外電阻很小時,會發生什么情況呢?
生:外電阻減少到零時,會發生短路現象。
師:短路時的電流有多大呢?
生:(可能會說無窮大教師從電路電阻出發引導,使學生得出)短路時:R=0,I=E/r,U′=E,U=0。
師:短路時的電流取決于E,r。一般情況下,電源內阻很小,像蓄電池的內阻只有0.005Ω-0.1Ω,所以短路時電流會很大,很大的電流會造成什么后果呢?
演示實驗:保險絲熔斷現象。
師:(出示示教板,簡單向學生介紹電路的元件,先讓電燈開始正常工作)大家說說,怎樣的外電路才算短路呢?
生:將電鍵合上,使外電路的電阻R=0。
師:(演示:合上電鍵,保險絲燒斷起煙,小燈泡熄滅)保險絲燒斷,說明短路時的電流的確很大。如果沒有保險絲,短路時很大的電流長時間通過電路,就可能損壞電源,甚至釀成火災。所以在實驗操作中和日常生活、生產中要注意避免短路,也不能圖方便用銅絲替代保險絲。那么,怎樣使電路恢復正常呢?
生:(教師引導)先排除故障,再換保險絲。
師:當外電阻很大時,又會發生什么現象呢?
生:(引導學生類比得出)斷路。
斷路時:R∞,I=0,U′=0,U=E。
師:電壓表測電動勢就是利用了這一道理.通過前面的討論,我們對U隨R變化的規律有了了解,但在討論中都是以電源的E、r不變作為前提的。如果有兩個電源,它們的內阻不同,端電壓隨外電阻的變化有什么區別呢?
2.3U隨R變化的根本原因
學生實驗:探究內阻不同時U隨R變化的特點(電路如圖3)。
師:現有四節干電池組,電動勢約6V,內阻阻值大約在0.5Ω-2Ω之間;有一個蓄電池組,電動勢約6V,內阻大約在0.005Ω-0.1Ω之間。請大家再做實驗,比較這兩個電源U隨R變化的特點。
生:(實驗操作,教師巡回指導)
實驗結論:內電阻很小的電源,端電壓隨外電阻的變化不明顯。
師:大家推測一下,當電源內電阻為零時,外電壓還隨外電阻的變化而變化嗎?
生:不隨。
師:能否理論推導一下?
生:r=0,無論I如何變化,U′=Ir=0,故U=E-U′=E不變。
師:內電阻等于零的電源叫理想電源,它的端壓是不定值,不隨外電阻的變化而變化,初中討論的都是這樣的電源。可是,實際的電源都有內阻。正是由于r≠0,才導致U隨R的變化。可見,U隨R變化的根本原因是……
生:r≠0。
3.規律應用演示實驗:(裝置見圖5)
師:(簡單介紹實驗裝置,電源為6V干電池組)逐個合上電鍵,燈泡的亮度會不會發生變化?
生:(討論,看法不一)
師:(實驗。結果發現接入電路中的小燈泡亮度逐漸變暗。)怎樣解釋看到的現象?
生:隨著燈泡逐漸接入,外電路的總電阻逐漸減小,外電路的端壓逐漸減小,由知,燈泡消耗的實際功率逐漸變小,燈泡亮度變暗。
師:(改用蓄電池作電源,再做上述實驗,結果發現燈泡亮度幾乎不變)
生:蓄電池內阻很小,外電路電阻變化時,端壓變化非常小,燈泡消耗的實際功率變化很小,因而亮度幾乎不變。
師:這一現象再次說明了……
生:內電阻不為零是端壓變化的根本原因。
師:請大家思考,開始上課時做的演示實驗為什么會出現那樣一個結果?
生:(討論后得出)電源的內阻很大,比燈泡的電阻還要大,因此內阻分壓也大,第二次加在燈泡兩端的外電壓沒有第一次的大。
師:你們的推理是否正確,實際測量一下就知道了。
演示實驗:
師:(測圖1燈泡兩端在電鍵按1和2兩種情況下的端壓。結果表明,第二次的端壓小于第一次)
生:(露出滿意的笑容)
師:通過這節課的學習,我們解決了上一節課學習電動勢時產生的“端壓為什么會隨外電阻的變化而變”的疑問,得到了閉合電路的歐姆定律,搞清了端壓變化的根本原因。在本節課的學習中,有沒有新的問題?
生:實驗測量中發現,隨著外電阻的增大,端壓并不是一直增大的,這是為什么?
師:(表揚提問題的學生,引導大家討論,然后解釋)當外電阻大到一定程度時,由閉合電路歐姆定律知,總電流極小,內電阻止的分壓趨近于零,端壓趨近于電源的電動勢,接近于發生了斷路現象。
生:老師,你是怎樣知道干電池和蓄電池的內阻的?
師:這個問題提的好。我們是在干電池組內阻大于蓄電池組內阻的前提下得出端壓變化的根本原因的,如果事實不是這樣,則結論也就不成立了,這個問題留做課后思考,下節課我們將通過實驗來測定電源的電動勢和內阻。實際上今天的課已經告訴了你一種測量方法了……大家還有問題嗎?
生:……
4.小結
4.l閉合電路歐姆定律是高中電學中的重要規律之一,要掌握其內容并會運用它分析電流強度、端壓隨外電阻的變化規律。以及端壓跟電流強度的關系。根據I=E′(R+r)、U′=Ir、U=E-Ir可知:
RIU′U
R=0,I=E/r,U′=E,U=0(短路)
RIU′U
R∞,I=0,U′=0,U=E(斷路)
4.2在初中討論電路問題時,不考慮電源內阻。到了高中,有些問題常要考慮電源內阻。路端電壓隨外電阻變化而變化,其根本原因是因為電源有內阻。我們關心路端電壓的變化情況,是關系到用電器能否正常工作的問題,這在實際應用中有現實意義。
5.布置作業(略)。
【教學設計說明】
1.閉合電路的歐姆定律在高中“恒定電流”一章中占有重要地位,這是一節承上啟下的課。在設計本節課時,我十分注意對學生科學素質的培養。在教學中實施素質教育的核心是培養學生的創新精神和實踐能力。對于中學生來說,創新精神主要體現在學生應具有創新的意識,其直接的表現就是善于發現問題,善于提出問題。因此在課堂上應把主要精力放在引導學生發現問題并尋找解決問題的途徑上。根據上一節課中學生對端壓會發生變化所產生的疑問,我設計了本節課的教學流程,旨在通過學生的親身實踐,得到掌握知識、培養能力、形成習慣的最終目的。在這節課的最后,還留給學生一段時間,讓他們自己來提問題,并討論、解答,這也是出于培養創新意識的需要。
2.利用實驗發現規律,利用實驗驗證結論是貫穿整個課堂教學的一條主旋律。本節課一開始,就利用學生的日常生活經驗與演示實驗的矛盾巧設“懸念”,使他們的心理經歷了一次前科學意識與物理規律的強烈碰撞,求知欲望之火被迅速點燃,從而興致勃勃地進入了主動學習的“角色”。在教學活動中,一個個演示、學生實驗不斷地開后學生思維的“閥門”,他們時而全神貫注,時而心領神會,在一系列“發現問題,提出假設,實驗研究,得出結論”的過程中,錯誤的前概念逐步被糾正,科學的物理規律在腦海里扎下了很。物理教學活動的科學性和藝術性得到了有機的統一,科學美的教育也滲透在其中了。
有人可能認為培養優秀學生主要靠課外小組和個別輔導,與課堂教學關系不大,這種看法是片面的,實際上課堂教學是至關重要的。本文著重從高中物理課堂教學這一側面來總結取得這些成果的經驗。
我們十多年來的課堂教學經驗可以總結成三句話:追根尋源真一點,實驗研究多一點,能力要求高一點,簡稱“三點”教學法,因此我們稱自己的教材為“三點”法教材。我們的“三點”法教學完全是根據國家教委頒布的高中物理教學大綱編寫的。因為我們面對的是全班學生,不可能而且也不應該把課堂教學變成物理競賽輔導,我們確實通過課堂教學明顯提高了學生的素質和能力,為學生在高考和物理競賽中取得優異成績打下了扎實基礎。
一個學生學習物理,首先接觸到的就是物理定律。因此,怎樣搞好物理定律教學,必然是每個物理教師首先要考慮的問題。
在進行某一物理定律教學時,我們有意識補充了大量的與這一定律的建立過程有關的內容,這就是所謂的“溯源”教學。任何一個重要物理定律的建立,都有一個艱辛而漫長的過程。探索定律的工作只所以能成功,這個定律最后只所以能夠確立起來,其中一定有很多科學的研究方法和正確的推理思維方式,這些內容毫無疑問是屬于物理學科中最重要的東西,是人類一筆寶貴的知識財富,也是我們物理教學的寶貴財富。
在講授牛頓萬有引力定律時,我們從第谷對行星進行幾十年的觀測積累的大量第一手資料講起,然后是開普勒在擁有這些數據的基礎上,通過大量計算總結出描寫天體運動的經驗規律(開普勒三定律),最后才是牛頓用定量的動力學原理對這些規律予以解釋,終于發現了對天上、地上的物體具有普遍意義的萬有引力定律。
在學習牛頓萬有引力定律的過程中,我們還著重向學生介紹在學習庫侖定律的過程中,我們糾正了學生由于大多數教科書敘述籠統而形成的錯誤觀念,使學生明白:①庫侖當年只用扭秤做了兩個同種電荷互相排斥的實驗,而沒有做兩個異種電荷互相吸引的實驗,因為在后一實驗中的平衡有可能是不穩定的。庫侖是用電擺來完成后一實驗的;②無論是扭秤還是電擺,精確度都是很有限,根本無法確定兩電荷之間的作用力與距離的平方成反比,更不是與距離的1.98次方或2.02次方成反比。當年的庫侖(實際上還有更早的卡文迪許),以及后來的麥克斯韋、普林普頓等人都是用另一種實驗方法將指數的精度逐漸提高,直至今天的2±3×10-16,終于使庫侖定律成為當今物理學中最精確的定律之一。結合庫侖定律的建立過程,我們還向學生介紹了“類比”和“演繹驗證”的方法。
在學習歐姆定律過程中,學生一開始都以為研究通過導體的電流和導體兩端的電壓之間的關系不是很困難的,只要用電流表、電壓表再加電源和可變電阻器等組成電路即可。可是我告訴他們,在歐姆那個年代,沒有電流表、電壓表等儀器,連電壓、電流和電阻的定義和單位都沒有,歐姆所面臨的困難之大是可想而知的。他到底是怎樣得到這個電學中最重要的定律呢?學生頓時產生了濃厚的興趣。在學習歐姆定律誕生過程的同時,我們還結合歐姆的實踐,介紹了用圖線探究新規律的方法。
此外,我們還結合牛頓運動定律介紹了“理想實驗”、“推理”、“實驗研究”等方法,結合氣體定律介紹了“分析法”,結合能量的轉化和守恒定律介紹了“綜合法”,使學生比較系統地掌握了一些重要的科學研究方法,有的同學深有體會地說:物理定律是寶貴的,但研究物理定律的科學方法更寶貴;誰掌握了這些方法,誰就能不斷地去探索大自然層出不窮的奧秘。
在物理定律教學中,我們在課堂上經常采用設問方法,不是直接告訴學生某個定律是怎樣建立起來的,而是不斷提出問題讓學生去思考,擺出困難讓學生去克服,提出任務讓學生去完成,制定目標讓學生去實現,這樣可以有效發展學生的創造性思維和解決問題的能力。
作為科學探究過程,無論是科學家探究物理世界還是學生學習物理知識,都必須運用科學方法與探究對象作用。在物理教學中,科學方法的學習與運用,對于學生知識的學習、能力的發展和情感-態度-價值觀的教育,有著不可替代的作用。物理規律的建立過程,可以總結為三種途徑:實驗歸納,理論分析,提出假說。
1. 實驗歸納 實驗歸納是直接從實驗結果中分析、歸納、概括而總結出物理規律的方法。具體過程是,首先要有豐富的感性認識和經驗事實,然后對這些事物進行比較、分析,找出它們所具有的共同本質屬性,再用歸納的方法,推知所有這類事物也具有這種本質屬性。例如由一個物體,加在其上的外力變化幾次,該物體的加速度也正比例的變化幾次,推知所有物體的加速度與所受合外力成正比。經典物理學中建立的物理規律常用實驗歸納法。這也是中學物理教學中應用最廣的方法。例如,歐姆定律、光的折射定律、焦耳定律等,都是實驗歸納的結果。
2. 理論分析 理論分析就是利用已有的物理概念和物理規律,通過邏輯推理或數學推導,得出新的物理規律的方法。常見的有理論歸納和理論演繹兩種。
(1)理論歸納。理論歸納就是利用已有的物理概念和物理規律,經歸納推理,推導出更普遍的物理規律的思維方法。在物理學發展史中,如能的轉化和守恒定律,就是在動能、勢能、機械能和機械能守恒定律、熱量、焦耳定律等概念和規律建立的基礎上歸納總結建立起來的。
(2)理論演繹。理論演繹就是利用較一般的物理規律 , 經邏輯推理或數學推理,推導出特殊的物理規律的思維方法。
一、高中物理學習困難的原因
調查發現:大多數學生覺得初中物理不難學,相當一部分學生對物理有極厚興趣,大部分學生不喜歡,但也不討厭學習物理。而在以往的教學中筆者發現,學生進入高中一個月左右,學習物理的積極性比較高。一方面,學生剛進入高中,新的教師、新的同學、新的環境,個個都想躍躍欲試。另一方面,剛開學,對新的知識,大家站在同一起跑線上,在主觀上給自己的學習提出了新要求,從而在學習上比較積極。隨著時間的流逝,教學內容的增多,學生普遍反映高中物理難學,對學習物理在心理上出現了嚴重分化現象。究其原因,是因為高中物理比初中物理知識難度大,給學生的物理學習帶來了很大困難,從而產生畏難情緒,造成物理教學的嚴重分化現象。下面是我對高中生學習物理時產生畏難情緒原因的一點看法。
1.學生存在學習的心理障礙
第一,學生從初中升入高中,由于對高中課程不了解,容易產生膽怯心理。第二,物理學科本身就要求理論聯系實際,我們教師若不及時變換教學方式,不研究學情,那么有趣的課程也使學生的興趣慢慢變淡。第三,因數學推理、計算不熟練,或因其他原因,使學生逐漸失去學習興趣與熱情。
2.學生存在學習的思維障礙
(1)用錯誤的生活經驗分析具體的物理現象
高中生已經從生活中和初中的物理課中接觸了大量物理現象,積累了一定生活經驗。有些生活經驗是正確的,是我們建立物理概念的基礎;有些生活經驗是錯誤的,錯誤的生活經驗往往會導致思維障礙。例如,生活經驗告訴學生“摩擦力是阻礙物體運動的”,會使學生產生“滑動摩擦力和物體運動方向始終相反”的錯誤結論。
(2)思維定式
所謂思維定式就是人腦受到某種外來信號的刺激作用而形成的一種固定思維方式。學生容易按照習慣思考方法處理問題,往往陷入“思維功能僵化,處理問題絕對化”的困境。
(3)只重結果,忽視思考過程
不能深入理解物理概念及規律的本質和內在聯系,只要得出正確結論,不愿多想其他解決方法。在解決問題時很難展開聯想,影響思維的流暢性。例如,在電場學習中,問學生帶電粒子在電場中運動時動能的變化與什么因素有關?學生會回答和重力做功有關。這是由于沒有真正理解物體做功和功能變化的關系,沒有考慮到電場力做功的特點。
3.教師在教學中不重視物理情境的創設
當前的教育模式仍然以灌輸式為主,在物理情境教學方面存在著很多誤區。在當前的考試制度與社會背景下,有的教師在概念教學中忽視現象,忽視物理情境的建立,一味強調物理量的含義、單位、方向。最終使學生覺得學習內容枯燥,沒有吸引力,不能激發學生的學習興趣,并且學生學到的物理概念如空中樓閣,很容易忘記。這種情況在高中物理教學中很普遍。
二、克服高中物理學習困難的方法
1.把握好初中物理與高中物理知識的銜接點,形成知識的可持續發展
例如,在初中物理教材中,速度的定義為物體在單位時間內通過的路程。這時,學生應明白這個定義是對于物體做勻速直線運動而言的,由于物體在各個時刻運動的快慢和方向是相同的,因此任意時刻的速度都等于整段時間內的平均速度。對于物體做變速運動,物體在各個時刻運動的快慢和方向是不同的,這樣定義出來的速度只能是平均速度。
2.重視物理規律的內涵和外延,將新知識與原有的知識有機銜接起來
例如,歐姆定律的內涵是導體中的電流與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比,即部分電路歐姆定律。歐姆定律的外延是電路中的電流與電源電動勢成正比,與整個電路的總電阻成反比,即全電路歐姆定律。
3.重視培養思維能力的銜接
由于初中生在思維上主要以具體形象思維為主,所以初中物理教材在編排上注重聯系實際、貼近生活、圖文并茂,加強了形象思維能力的培養,但教材中也不乏抽象思維能力的訓練。另外,處理問題時,既要注重結果,又不要忽視思考過程,不能深入理解物理概念及規律的本質和內在聯系,只要得出正確結論,不愿多想其他解決方法,也會阻礙思維的銜接。
4.培養學生探究式學習的精神
把科學家從事科學研究的一些基本做法應用到學習中來,即“問題假設求證結論”的探究路徑,注重對結論的產生過程的理解。
5.加強數學知識學習
高中物理對學生應用數學工具的能力要求較高。由于種種原因,對于剛升入高中的學生,還沒有學過如“正弦定理”“余弦定理”“斜率”“極限”等數學知識,這對學生學習物理造成一定的困難。因此,同學們應在平時學習中及時補充一些相應的數學知識。
6.教師必須以新的觀念來理解和實施新課程
要利用物理學科的特點進行指導,揭示學習方法,使學生形成良好的學習習慣。教師在教學中能夠通過精心創設物理情境,讓學生自然進入所研究的物理問題情境中,使學生不僅認識到物理模型即物理情境創設的重要性,還懂得復雜運動研究的策略與途徑。面對學生檢測的成績,我們要客觀評價,讓學生在物理教學活動中增強自信心,同時注重學生的自我評價,給學生一個更全面地認識自我、發現自我的機會,使學生更明智、更理性地進行物理學習。
關鍵詞: 中學物理教學 滲透 德育
中學物理的教育功能是培養學生的道德,這是新時期賦予的使命。物理教師在培養學生的人格和良好的生活習慣時,不應單純地說教,而應結合教材,有目的、有針對性地培養和引導。因此,在物理教學中應著力于從以下幾個方面進行德育滲透。
一、利用物理規律對學生進行辯證唯物主義教育
在物理教學中,要指導學生用“一分為二”的觀點看待物理現象和物理規律,因為每個物理現象或規律都有利有弊。例如:一切物體都有慣性,人們將物體拋出或將子彈、炮彈打到遠處,都靠物體的慣性;但奔馳中的汽車、火車,因慣性難以瞬間停下,往往造成交通事故。摩擦是生活和生產中經常碰到的物理現象,沒有摩擦,人無法走路,車無法前行,手拿不住東西;但摩擦也有有害的地方,軸瓦跟軸之間的摩擦阻礙機器的轉動,空氣跟火車、汽車的摩擦阻礙火車、汽車的高速前進。因此,在生產和生活中有時需增大摩擦,有時需減少摩擦,這就是對立統一的觀點,辯證的觀點。
二、利用物理學故事培養學生非智力因素
心理學研究表明,學習效果與一個人的情緒和心境密切相關。只有懷著愉快情緒,充滿希望和信心地學習,學習效果才會好。學習上的成功喜悅可以提高學生的學習興趣。如果學生獲得成功,就會產生愉快的情緒,若反復多次,學習和愉快的情緒就會建立穩固的聯系,學生就會越學越有興趣,越有興趣就越想學。學習應該是在意志力的控制下,愉快獲得新知識和掌握新技能的過程。由于初中生自控能力較差,自學意識不強,因此在物理課堂教學中,教師要用生動的語言、形象的手勢和恰到好處的比喻吸引學生的注意力,用靈活多樣的授課方式、嫻熟的教學技能等緊扣學生的心弦,激發學生的情感,從而順利實現教學目標。
教師應樹立一種“以情激情”的教學觀念,在物理課堂教學中,要表現出對物理學的熱愛、對傳授物理知識的興趣和對學生的關心,這樣會大大激發學生的求知欲望。教與學和諧的情感加上“物理情感”能讓學生以高漲的情緒進行學習和思考。英國著名科學史家李約瑟博士在《中國科學技術史》一書列舉了中國向西方傳播的機械和其他技術達26項之多。在相關章節的教學中穿插介紹這些內容,不僅可以激發學生學習物理的興趣,而且可以使學生了解祖國燦爛輝煌的文化,樹立民族自信心和自豪感。
三、在探究中培養學生的科學精神
實驗教學是物理教學的重要組成部分,通過實驗教學,能夠培養學生嚴格操作、認真實驗、實事求是的態度,形成團結協作的優良品德。要培養學生的科學精神,教師必須以身作則,認真做好演示實驗,嚴格按規則操作,尊重事實,如實記錄,鼓勵學生獨立完成課本中的實驗和制作,親自做實驗,驗證釋疑,強調“實踐是檢驗真理的唯一標準”。這樣,既傳授了知識,又培養了學生實事求是的科學態度。探索性實驗是根據教材的特點和學生實際情況,在學生已有知識和初步具有實驗技能的條件下,由教師提出課題,在教師指導下,讓學生自己動手、動腦,在實驗中觀察現象,主動探索,然后得出物理規律的實驗方法。比如“歐姆定律”這節課,在得出歐姆定律后,抓住時機講歐姆花費了十年的心血發現了“歐姆定律”。當時的實驗條件極差,沒有現成測量電流的儀器,他想了種種辦法,經歷了無數次失敗,才制成了相當精密的測量電流的電流扭秤。當時電源電壓不穩定,經過五年他才找到電壓穩定的電源。他這種求新、求實、勇于自我挑戰的探索精神,以及不屈不撓的驚人毅力,會使學生受到激勵,使他們更深刻地認識到物理學的任何一次大的突破都需要獻身科學的精神。
四、培養學生堅強的意志
在中學物理教材中,許多重要的定律、概念、公式都是通過實驗推理出來的,如光的反射定律、二力平衡條件、歐姆定律等。學生由于經歷和學識的限制,對一些物理知識不可能一聽就懂,有時還會懷疑其客觀性,這時教師要鼓勵學生不迷信課本、權威,積極思考,大膽探索,認真實驗,讓學生做好實驗,觀察物理現象并正確地思考,在掌握知識的同時,逐漸形成嚴謹的科學態度和實事求是的品質。在學習中,確立目標,下決心克服困難、努力學習的心理活動稱為意志。鍛煉意志品質的主要途徑有:適當提高學習的困難程度,讓學生處于逆境之中,相互競爭,在競爭中體會到劣勢;對同一道題尋求多種解法,比比誰的解法多,誰的解法更新穎、更簡潔。上述做法讓學生真切地體會到壓力,面對困難和挫折,此時教師要給予鼓勵、適當提示,讓學生以積極的態度,提高認識,正確歸因,想方設法克服困難,培養學生在困難面前不低頭、失敗之下不氣餒的優秀品質。通過多次訓練,學生在解決物理問題獲得成功之后,不僅增強了意志,而且看到自己克服困難、解決問題的能力,認識到自己的力量,增強了自信心。
探究學習要求學生在經歷探究問題的過程中學習探究方法,培養探究意識,把學生作為學習的主體。新版教材中有些實驗,看上去內容和老教材差不多,而實際上教學的側重點已發生了重大改變。例如,探究電流、電壓、電阻的關系時,最后得出歐姆定律的結論是通過U—I圖像得出的,這樣安排更具體,更直觀。這與老教材中的安排是不同的。在歐姆定律的應用一節中,探究如何測小燈泡電阻的實驗,老教材是講和測量定值電阻的方法一樣,用“伏安法”也能測出小燈泡的電阻,而不研究燈絲電阻受溫度的影響,而新教材是要測不同電壓下小燈泡的電阻,比較它們的阻值是否相同,同時探究電阻發生變化的原因。這樣安排使得實驗探究活動更貼近事實。在新理念的指導下,我們在研究教材的時候就能更深入的領會編者意圖,更好的發揮教材的作用。
二、精心準備,加強引導與指導
物理探究實驗是在教師的指導下,讓學生針對某個問題進行研究,分析問題和解決問題,最終對研究的問題得出結論。這和傳統的物理教學有所不同。傳統的物理教學方法主要是以講授系統的物理知識為主,學生是被動地接受書本知識;而新課程物理教學是以學生主動參與“探究活動”為主,通過實際操作,親身體驗、感悟獲得直接經驗,并利用所學知識進行分析、加工等,得出結論。在教學過程中,教師只要把問題提出,引導學生自己獨立的去探究問題,切不可圖省事包辦代替。教師應把主要的精力放在進行探究實驗的引導與指導上,幫助學生按科學規范的方法進行探究活動,培養其良好的探究事物的習慣。例如,探究活動“估測人的功率”,本來是讓學生討論交流后,提出一種可行的辦法,然后再親身實踐,測出自己功率。而有的教師由于擔心課堂時間緊,留給學生討論的時間非常少,以至于一些同學沒有弄明白就跟著其他同學一起跳臺階,而在測功率的過程中,由于課前沒有做好充分準備,當一部分學生提出沒有手表計時,教師出于好心就幫著給他們計時,結果有部分同學只記得上課跳了臺階,卻不知為什么跳臺階。看上去是熱熱鬧鬧的,全班同學都參與了探究活動,而實際上由于課前準備不充分,教師又不能放手讓學生獨立的去實踐,探究活動只停留在形式上,沒有取得實質性的效果。
三、重視展示與總結
何上好規律課。
關鍵詞 規律教學 探索 驗證 演示導言:
物理規律(包括定律、定理、原理和定則等)是物理現象、過程在一定條件下發生、發展和變化的必然趨勢及其本質聯系的反映。它是中學物理基礎知識最重要的內容,是物理知識結構體系的樞紐。因此,規律教學是中學物理教學的中心任務。怎樣才能搞好規律教學呢?本文談一些個人的看法與同志們共勉。
本論:
一、物理規律的類型及教學方法
1.實驗規律
物理學中的絕大多數規律,都是在觀察和實驗的基礎上,通過分析歸納總結出來的,這一類規律可以稱為實驗規律。如牛頓第二定律、歐姆定律、法拉第電磁感應定律、氣體實驗三定律等。
**實驗規律的教學方法
(1)探索實驗法
探索實驗法就是根據某些物理規律的特點,設計實驗,讓學生通過自己做實驗,總結出有關的物理規律。
*例如在《牛頓第二定律》的教學中,讓學生通過實驗探索加速度與力的關系以及加速度與質量的關系。使學生得出:在質量一定的條件下,加速度與外力成正比;在外力一定的條件下,加速度與質量成反比的結論。
*又如在《法拉第電磁感應定律》的教學中, 讓學生通過實驗探索流過檢流計的電流的大小與方向與指針偏轉角度的大小與方向之間的關系。得出電動勢與磁通量的變化率成正比。
在此基礎上,教師指導學生總結出規律的內容。采用探索實驗法,不但能使學生將實驗總結出來的規律,深刻理解、牢固記憶,而且還能充分調動學生學習的主動性,增強學習興趣,更重要是通過這種方法使學生掌握了研究物理問題的基本方法。
(2)驗證實驗法
驗證實驗法是采用證明規律的方法進行教學,從而使學生理解和掌握物理規律。具體實施時先由教師和學生一起提出問題,將物理規律直接告訴學生,然后教師指導學生并和學生一起通過觀察分析有關現象、實驗結論,驗證物理規律。
*在《力的合成方法》的教學中,采用如下的方法和步驟:
①復習舊知識引入新課題,提出問題。以天花板上的吊燈受力分析為例,可用一根繩子吊住燈,使它不向下掉;也可用兩根繩子吊住它。用一根繩子吊燈時,燈受一個拉力作用;用兩根繩子吊時,燈受兩個拉力作用。可以看出兩個拉力作用的總效果跟一個拉力產生的效果相同。從而提出問題:“合力與分力二者間有何關系?”
②將平行四邊形定則明確告訴學生。
③讓學生通過實驗驗證平行四邊形定則,再在此基礎上,進行理論探討,得出合力大小與方向的表達式。驗證實驗法的最大特點是學生學習十分主動。這是因為在驗證規律時,學生已知問題的答案,對于下一步的學習目的及方法已經清楚,所以更加有的放矢。
(3)演示實驗法
演示實驗法就是教師通過精心設計的演示實驗,引導學生觀察,根據實驗現象,師生共同分析、歸納,總結出有關的物理規律。
*如在《帶電粒子在磁場中的運動》一節中,討論洛侖茲力的方向時,采用控制變量法。分別改變磁場方向、速度方向、并結合理論分析電性對結果的影響。這種方法要充分發揮演示實驗的作用,增強演示實驗的效果。
2.理想規律
有些物理規律不能直接用實驗來證明,但是具有足夠數量的經驗事實。如果把這些經驗事實進行整理分析,去掉非主要因素,抓住主要因素,推理到理想的情況下,總結出來的規律,就可以稱之為理想規律。如牛頓第一定律。
**理想規律的教學方法
理想規律是在物理事實的基礎上,通過合理推理至理想情況而總結出的物理規律。因此在教學中應用“合理推理法”。如在牛頓第一定律的教學中,要引導學生通過在不同表面上做小車沿斜面下滑的實驗,發現平面越光滑,摩擦阻力越小,小車滑得越遠。如果推理到平面光滑、沒有摩擦阻力的情況下,小車則將永遠運動下去,且速度不變,做勻速直線運動,從而總結出牛頓第一定律。又如理想氣體狀態方程也是在理想條件下得出的。
3.理論規律
有些物理規律是以已知的事實為根據,通過推理總結出來的,我們把它叫做理論規律。如動能定理是根據牛頓第二定律和運動學公式推導出來的。又如萬有引力定律是牛頓經過科學推理而發現的。
**理論規律的教學方法
理論規律是由已知的物理規律經過推導,得出的新的物理規律。因此,在理論規律教學中應采用“理論推導法”。
如在“動能定理”的教學中,教師提出問題:質量為m的物體在外力f的作用下,由速度v1,經過位移s,達到速度v2。請學生運用所學的知識,找出外力所做的功跟物體動能變化的關系。學生在老師的指導下,根據牛頓第二定律和運動學規律,都能運用“理論推導法”推導出動能定理的數學表達式。
二、物理規律教學中應注意的問題
1.弄清物理規律的發現過程
物理規律的發現,大致分為3種情況:
(1)實驗規律都是經過多次觀察和實驗,進行歸納推理得到的。如牛頓第二定律、氣體實驗三定律等。
(2)理想規律都是由物理事實,經過合理推理而發現的。如牛頓第一定律,理想氣體狀態方程。
(3)理論規律是由已知規律經過理論推導而得到的新規律。如萬有引力定律是由牛頓第二定律推導出來的。
2.注意物理規律之間的聯系
有些物理規律之間是存在著相互關系的。以牛頓第一定律與牛頓第二定律為例,兩個定律是從不同的角度回答了力與運動的關系。第一定律是說物體不受外力時做什么運動,第二定律是說物體受力作用時做什么運動。第一定律是第二定律的基礎,沒有第一定律,就不會有第二定律。雖然第一定律可以看成是第二定律的特例,但不能去掉第一定律。