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初中物理教学讲解的有效性研究

2010-06-09哈尔滨市龙涤新世纪学校甄洪斌

黑龙江教育(教育与教学) 2010年1期
关键词:物理实验教学

✿ 哈尔滨市龙涤新世纪学校 甄洪斌

物理教学讲解的有效性是能引导全体学生收到实效的教学,能训练学生从“不懂”到“懂”、从“不会”到“会”、从“不好”到“好”的教学,能引导学生力求更高效率有所收获的教学。具体地说,有效教学是指通过课堂教学活动,让学生在学业上有收获,有提高,有进步。具体表现在:学生在认知上,从不懂到懂,从少知到多知,从不会到会;在情感上,从不喜欢到喜欢,从不热爱到热爱,从不感兴趣到感兴趣。

要研究物理教学讲解的有效性,从教师的角度来讲,它表现在以下两个方面:其一是直接的促进,即通过教师的教,学生学得更多、更快、更好、更深;其二是间接促进,即通过教师的教,学生学会了学习,掌握了学习方法,提升了学习能力,达到了不需要教。直接促进是立竿见影的,能够即时显现的;间接促进是着眼于长远的。其二是隐形的,教师照本宣科地讲授学生自己通过阅读便能看懂的课本知识,这种教剥夺了学生学(独立学习)的机会,从而阻碍学生学习能力和学习积极性的发展,阻碍学生学的所谓教是糟糕透顶的误人子弟。

怎样才能做到物理学科教学的有效性呢?最核心的一点是看学生是否愿意学、主动学以及怎么学、会不会学。其中学生“愿意学”又是核心中的核心。下面结合我校实际情况简单谈谈我在物理课堂教学中的一点感想。

一、把教学讲解的有效性落在实处

1.知识的准确性。

物理是一门科学性很强的学科,传授知识的内容当然要使用规范的语言,不能使用方言,即使是普通话教学,对概念、定义、规律、原理的表述也要讲究准确性。此外,观点的阐述,对实验操作的讲解,事例的引证等,也要注意语言的科学严密。而要做到这一点,教师在备课时必须认真钻研教材,查阅资料,字斟句酌,反复推敲。例如在阐述热与功的关系时,可以说“做功产生热”或“消耗热可以做功”。而不可以说“功可以转变为热”或“热可以转变为功”;又如在讲述磁场概念时,可以说“在磁极或电流周围空间存在磁场”,如果说“在磁极或电流周围的空间叫做磁场”就不准确;再如力臂是指“转轴到力的作用线的垂直距离”,而不是指“转轴到力的作用点之间的距离”;前几天,听了一位年轻教师的课,在讲“误差”的概念时,说误差不能“消失”,我认为应该说“消灭”。所以表述准确与否,有时只在一字之差。当然更不能将日常生活俗语和方言当作物理语言搬到课堂,例如应该避免将“熔化”、“沸腾”说成“化了”、“开了”,等等。所以,教学语言“无所苟”这种精神确实是值得提倡的。

2.训练题答案的准确性。

训练题选择的如何是教学有效性落实标准之一,当然训练题答案的准确性更是落实有效性的标准。

例1:一个钢球放进液体里后,令人惊讶的是,钢球居然没有沉下去。设想发生此现象的原因,做出两种可能性的推断,并说明理由。

分析:猜想将要发生的物理现象,再用物理原理去分析证明。这种从现象产生原理,再从原理验证现象的方式,是试题的一大特点。解题时要分析题目所涉及的物理知识,并充分运用物理知识进行解题。

答案:本题的结论可能是:液体是水银;钢球是空心的;钢球上方有一磁铁;液体为绝缘体钢球与其上方物体带异种电荷;液体为绝缘体钢球与其下方物体带同种电荷等。

初中物理中常用的研究问题的方法有:观察法、实验法、类比法、科学猜想法、等效法、控制变量法、建立模型法、理想化法、转换法等。

例2:下面是物理学习中的几个实例。这些问题分别采用了什么研究方法?

(1)在研究物体受几个力时引入了“合力”概念;

(2)在研究多个用电器组成电路时引入了“总电阻”概念;

(3)在研究光时引入“光线”概念;

(4)在研究磁场时引入“磁感线”;

(5)在研究电流时,将它比作“水流”;

(6)研究欧姆定律时,先保持电阻不变,观察电流随电压的变化;

(7)牛顿第一运动定律的得出;

(8)利用电流的效应来判断电流是否存在。

分析:此类试题考查学生是否掌握研究物理问题的方法,解这类题目需掌握研究物理问题几种方法的内涵。

答案:(1)等效法;(2)等效法;(3)建立模型法:(4)类比法:(5)控制变量法:(6)理想化法:(7)转换法。

3.探究题结论的准确性。

探究题是我市中考物理试卷的关键性试题,所以,在教学中要注意探究题结论的准确性。

例3:小王同学最喜爱的玩具是叔叔送给他的三只大小、形状完全相同的凸透镜,分别由玻璃、水晶、塑料制成。现在小王想要探究“凸透镜的焦距与制作材料是否有关”。请你帮他设计这次探究的全过程,完成如下工作:(1)这次探究所用的器材有哪些;(2)写出探究的步骤;(3)设计出实验数据记录表格;(4)你在这次探究过程中运用的一种主要的研究方法是什么。

分析:此类题目一般要求学生通过设计实验方案来得出一定的结论。解这类题目需明确题目要考查的知识,合理的运用器材,从而设计出探究的方案。

答案:(1)探究器材:白纸、刻度尺、平行光源、三种透镜;

(2)探究步骤:a.用平行光分别正对凸透镜照射,测出它们的焦距,并做好记录;b.比较三种凸透镜的焦距大小:c.讨论若焦距不相同,则凸透镜的焦距与制作材料有关:若相同则与制作材料无关;

(3)实验数据记录表格:

(4)研究方法:控制变量法。

例4:小丽同学为了探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关。做出以下猜想:A:同一磁铁通过的电流越大,它的磁性越强。B:外型相同的电磁铁,线圈的匝数越多,它的磁性越强。为了检验上述猜想是否正确,小丽所在的实验小组通过交流合作,用线圈匝数分别为50匝和100匝的外形相同的电磁铁电路中,闭合开关后用电磁铁吸引大头针,并移动滑动变阻器滑片P重复了多次实验,记录如下:

线圈匝数 50匝的电磁铁 100匝的电磁铁实验次数 1 2 3 4 5 6电流表示数(A)吸引大头针最多数目(枚)

(3) 通过比较第3、4次的实验记录,发现猜想是不严谨的,应该怎样补充。

此类题目通常会给出一个表格和大量数据,要求学生找到数据的规律,通过分析、归纳得出结论或完成实验。解这类题目需找到表格数据中所隐藏的规律,从而得出结论。(1)吸引大头针的数目;(2)123或 456;(3)B:电流相等。

例5:积雪对公路行车的危害主要表现在路况的改变,路面积雪经车辆压过后,车轮与地面间的摩擦力减小,汽车易左右滑动。同时,汽车的制动距离也难以控制,一旦车速过快、转弯太急,都可能发生交通事故。专家研究表明,气温不同,积雪的厚薄不同,对行车的危害也不一样。当积雪厚度在5~15cm,气温在0℃左右时,汽车最容易发生事故。因为在这种条件下,路面上的冰雪常会呈“夜冻昼化”状态。此时,护路工人常在路面上撒大量的盐,以避免“夜冻昼化”现象的发生,即在相同气温条件下,融化了的冰雪不再结冰,从而减少交通事故的发生。提出问题:在相同气温条件下,为什么水不再结冰了?

猜想与假设:请你用学过的物理知识,针对这一现象产生的原因提出一个合理的猜想,并说出你猜想的理由。

设计实验方案:实验方案及主要步骤:分析与交流:除了在路上撒盐外,你还能想到什么常用方法,可以避免或减少交通事故,这样做的道理是什么?

此类题目通常文字较多,所给信息量教大,注重了从生活走向物理、从物理走向社会,并较完整的考查了探究的思维程序。解这类题目要认真阅读,抓住题目所给的重要信息,找出所要考查的物理知识点,注意语言表达,从而解决问题。

答案:猜想:撒盐改变了水的凝固点,使水的凝固点降低了。相同条件下撒了盐的水不再结冰(气温低于0℃)实验方案及主要步骤:

(1)取三只相同的容器并分别加入等量的冷自来水;

(2)容器A中不加盐、容器B、C中加不等量的盐,充分搅拌,配制成不同浓度的盐水;

(3)将A、B、C3个容器同时放入冰箱中降温;

(4)每隔一段时间检查一下容器,测其温度,并观察水结冰的情况,做好记录;

(5)分析实验结果并得出结论。

方法:各路面上撒煤渣;在车轮上缠绕铁链等。

理由:增加接触面的粗糙程度等。

二、充分发挥实验在物理教学讲解中的有效性作用

1.通过实验引出课题。

例如“浮力”一节的教学就可以设计一系列问题,作为课堂教学的先导:“为什么木块总是浮在水面上,而铁块在水中总是下沉?”“取1kg木块与1kg铁块,为什么还是铁块下沉?”“钢铁做的轮船,为何却能浮在水面上?”对以上问题,几乎所有的学生都感到迷惑不解,表现出强烈的求知欲。这样便起到了激活全体学生思维、产生疑惑、急于求知的效果。

2.通过实验激发学生思维。

学生对某些与课题密切相关的日常生活现象已经积累了一些感性经验,而这些现象又不便在课堂演示或观察,我从列举这些学生熟悉的现象开始引入课题。例如在教学“分子动理论”时,我创设了这样的教学情境:“近年来人们大量使用夹心板和金钢地板木来装修房屋,这些夹心板和金钢地板木中含有一种什么物质?哪位同学知道请举手回答。‘甲醛’是一种有毒的化学物质,进入含有甲醛房间就会闻到气味,这说明甲醛分子是在做什么运动?请同学们根据你所知道的情况说说‘甲醛’给人们所造成的危害以及如何防止这些危害?”这样,不同程度的学生都能根据自己所了解的信息以及发生在生活中的事例,说出许多跟‘甲醛’有关的给人们造成危害的例子:如我市有几位患白血病的儿童,其罪魁祸首之一就是“甲醛”。

这样,许多学生都能根据平时所了解的信息说出防止这些甲醛造成的危害,满足了不同程度学生的心理需求,学生回答的主要内容概括如下:1.要选用环保材料装饰房间;2.刚装修好的房子不要立即搬进去住,要过几个月等甲醛浓度降低后再搬进去住;3.用茶叶、茶梗等物质吸收甲醛等有害气体;4.住进新房后,要经常打开房间的门窗,保持新鲜空气对流等。通过教师创设的学习情境,让学生根据生活中的一些真实情景,运用所学知识来描述“分子动理论”中的气体扩散知识和防止有害气体对人体所造成的危害,培养了学生思维的多向性,体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的新课程理念。

3.通过实验培养学生探究的能力。

例如在教学“物体的浮与沉”前,学生通常会有一种错误的认识:“由密度大于水的物质制成的物体放入水中一定会下沉。”在教学开始时,我取一支挤光了牙膏的扁瘪的铝质牙膏管,要学生猜想:如果将这支扁瘪的铝质牙膏管放到水里会沉还是会浮?学生根据生活经验,一般都会认为牙膏管会沉到水底。我把牙膏管放入水中,证实学生的猜是对的,然后问:“牙膏管是铝制成的,那么能否下结论:铝制的物体放入水中一定会下沉呢?”多数学生说“是的”,也有少数学生认为“不一定下沉”。这时我请学生说出不一定沉的理由,再由他们自己利用牙膏管设计一个实验去证明自己的结论,接着引导全体学生归纳结论。若没有学生能正确回答,自己将这支牙膏管展开成薄片,做成一只“铝片船”,放入水中就会浮在水面上。两个实验结果对比明显,学生不难知道“物体在水中是沉是浮不能仅看是什么材料制成的,可能还要考虑其他因素”,从而提高了学生探究“影响物体所受浮力的大小的因素”的积极性。多让学生参与实验操作,满足学生“好动”的心理特点,进而引起和保持“学”的注意。

初中物理实验教学的根本目的与任务应该是:通过实验的操作、观察和结果分析手段,使学生最有效地掌握进一步学习现代生产和科学技术所必需的基础物理知识,培养初步的实验技能和创新能力。在讲解中不能孤立地把大脑当作“知识的容器”,忽略在手脑并用的实验活动中学生认知能力的提高和创造才能、创新思维的培养。在学习“透镜”这一节时,学生知道了凸透镜对光线的会聚作用,凹透镜对光线的发散作用。那么将凸透镜和凹透镜都正对着太阳,在光屏上你将观察到什么?用你身边的凸透镜和凹透镜试一试。这个实验的简单易操作性注定了学生的积极参与,当他们认真实验并且有所发现时,“凸透镜的焦距的测量”问题就迎刃而解,而“凹透镜的焦距的测量”这个学生学习中的难点问题也并没有想象中的那么难了。一方面学生的动手能力得到了培养,更重要的是因为有了成功的喜悦,他们的学习兴趣得到了进一步激发。

三、以学生熟悉的生活现象为载体,强化物理教学讲解的有效性

1.由学生熟悉的日常生活现象入手引入课题。

生活举例:玻璃破碎、木材变成木桌木凳、纸张撕碎;播放视频图片:冰山融化、钢铁生锈、湿衣服晾干、铁水铸成铁锅;演示实验:纸张燃烧、蜡烛燃烧及蜡烛的融化、水加热遇冷玻璃片冷凝为小水珠、鸡弹壳遇稀盐酸反应放出气体等等,说明物质总是在不断的发生着变化,那么这些变化有什么不同?如果要将它们分成两类的话,应该如何分?

2.用生活实例深化物理知识的认识。

冬季里,经常发生因煤气中毒而死人的事例,为什么煤气会使人中毒?如何防止煤气的产生?家庭冬季安全烤火取暖须知;冬季使用燃气式热水器安全须知。这样让学生的学习延伸到课外,对物理知识就在身边有了更直观的认识,使学生的安全意识得以深化,进一步提高了学生学习物理的兴趣。

教学是师生共同参与的多向信息交流过程,我从不采用灌输的方法将静态的物理知识灌输给学生。如果这样,学生只能采用机械识记的方法去学习,不仅不利于活跃课堂气氛,还会压抑学生积极的思维活动,直接影响学生学习物理的兴趣和能力的发展。因此在概念、规律的教学中,教师应创设学生熟悉的情境,唤起其原有认知结构中的有关知识和经验,让学生不单是记住某些知识点,而是要感悟知识产生的原因和发展过程,从而有利于对知识点的深刻把握,才能做到学得透彻。例如,在“功”的一节教学中,我注意存在于学生头脑中的前概念的干扰,因为在学生的经验中,早已有“只要用力就做功”的概念。因此我在教学中把生活中的“工”与物理中的“功”做比较,引发学生头脑中的认知冲突,消除错误概念的干扰,引导学生把“功”纳入以自己的认知结构中,建立科学的概念。

教学中通过自己的表情,将蕴涵在教材中的情感因素表现出来,同时融入自己对教材内容的积极情感,自觉地感染、影响学生,使学生也引起相应的情感体验。在教学中,充分发挥情感因素在与学生交流过程中的作用,以情促知,以知增情,情感交融,优化教学效果。

3.通过现代科技信息,折射物理知识的广泛应用。

学生的学习兴趣并不是生来就有,而是要靠后天培养的。学生在中学时期生命力最旺盛、思维最活跃,对各种新鲜事物都好学好问。教学中,我将现代科技成果与物理知识相结合,能够较好地满足他们的心理需要,培养他们的学习兴趣,进而调动他们的学习积极性和主动性。例如,在讲授“声音的产生条件”时,我就引入了科学家发现的植物共振现象,着重向学生说明植物在频率与它的固有频率接近的音乐中生长时,具有生长速度明显加快的现象。运用这一发现,农业科技工作者就可以在水果、蔬菜等农作物培养时,通过播放音乐来加快其生长速度,提高产品品质。在此基础上,我还抛出了动物共振和情感共振等问题,让学生课后思考,进一步培养学生的想象力。

再如讲到电学时,除了讲授课本知识以外,还讲授了用弱电控制强电的现代遥控技术。向学生介绍,随着科技的发展,家庭实现电气化,可由网络控制每一个电器,甚至可制成一个随身携带的遥控器,在你回家的路上,就可以将家里空调打开并调至需要的温度,还可让炊具为你做饭,上楼梯时开始播放自己喜欢的歌曲……当你打开家门时,会感到无比的温馨,一切都已为你准备好了。通过我的介绍,还让学生了解弱电控制强电的重大意义,不仅在于将用电器械自动化、智能化,而且还能极大程度地降低能耗,提高用电器械的安全性能,使学生知道,物理知识一旦和实际应用、科学技术联系起来,就会处处展现出智慧的光辉。

将现代科技知识引入课堂,也是拓宽学生知识面,培养学生思维能力的好办法。围绕培养高素质的人才,我在中学物理教学中十分重视将现代科技知识引入课堂,经常带学生用基础知识解释现代科技问题,努力培养学生的思维能力。例如在教学“磁场”时引入了磁悬浮列车的例子。我让学生思考,如何设计搭配磁极才能使列车悬浮,怎样利用磁力才能推动列车高速运行。在课上给一定的时间让学生思考和讨论,最后再用学生已掌握的规律并配上事先准备好的示意图,向学生讲解在通交流电的情况下,磁悬浮列车车厢的超导磁铁和铁路轨道两侧的线圈产生的磁场极性始终保持相同,运用磁极间的斥力使列车悬浮起来的原理。进而讲解运用交流电方向的变化,使轨道上电磁体的极性不断发生变化,让列车始终获得向前的合力。我还介绍了磁悬浮列车具有不需司机、没有轮子、全封闭车厢、噪音很小、不排放有害气体等优点,以及磁悬浮列车磁场强度与地球磁场相当,乘客受到的磁场干扰比看电视还要低等特点,以及最近我国建造完成的磁悬浮列车的运行情况。最后,我还编了一道让学生计算磁悬浮列车速度的习题,进一步加深学生对所学知识的理解。磁悬浮列车的引入,不仅拓宽了学生的知识面,而且让学生了解到科技知识不再遥远、陌生,愿意探索更多的科技奥秘,并通过自己思考搞清楚其中的许多原理。

学生在学习物理过程中,经常会遇到各种各样的困难,一些学生因感到学习吃力,自我降低学习标准。为改变这种现状,我采取的办法是经常在教学中引入我国现代科技成果,并站在爱祖国爱科学的高度上,给学生介绍我国科学家艰苦奋斗、认真钻研、努力追赶世界先进科学技术的动人事迹,培养学生顽强的性格和坚定的信念。例如,在讲授牛顿定律时,我就向学生介绍了我国航天领域的最新科技成果和发展的历程及大家关心的“神舟”一号、“神舟”二号、“神舟”三号、“神舟”四号宇宙飞船的情况,同时介绍了我国先搞载人飞船,之后再建短期有人照料的空间实验室,最终建立长期有人照料的空间站,在21世纪初使我国成为继美俄之后,世界上第三个能独立开展载人航天活动的国家等载人航天工程规划方面的情况。并把我国航天发展历程同俄美等国家进行比较,说明空间技术关系到国计民生,我们必须发展空间技术。因为国际上没有明确划分大气层之上的太空里哪块是哪国的范围。如果我们头上有别国的太空设施,干什么人家都看得清清楚楚,我们哪还有安全感呢?为了防止在航天领域出现受制于人的局面,我国科技工作者发扬团结一致、独立自主顽强拼搏的精神,克服重重困难,缩短了我国航天业同发达国家的距离。在此基础上,教育学生知道,科学技术的发展不是靠哪一部分人的努力就可以实现的,而是靠全民族的集体智慧和力量。教育学生将现在的学习和他们的远大志向结合起来,为了科学事业的发展,为了我们伟大的祖国,要立志从小做起,从现在做起,要努力学习科学文化知识,顽强拼搏,克服学习过程中的困难,完成中华儿女的使命。这样教育的结果,很多学生把学好文化知识看成是自己的责任,如饥似渴地学习氛围浓厚了,学习成效明显提高了。

此外,把现代科技知识引入中学物理课堂教学,还对学生养成用所学知识解决实际问题的良好习惯,巩固所学基础知识等都具有良好作用。当今,科学技术日新月异,我国科技硕果累累,为物理教学讲解提供了极其丰富的素材,经常将现代科技知识引进课堂,确实是提高中学物理教学的有效性。

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