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物理学家的研究思想在高中物理教学中的显化

2018-05-21黄荣愉

世界家苑 2018年4期
关键词:物理学家高中物理教学

黄荣愉

摘 要:在物理的原始实验中蕴藏了物理学家们丰富的研究思想,有待我们去挖掘。但是也不是所有的原始材料都可以呈现在高中的课堂中,所以就需要教师筛选出最有价值的呈现给学生。教学改革的重要任务之一,就是要尽早地培养学生科研人员应该具备的本领和能力,这就要求我们必须尽可能地使教学中的概念、定律和理论知识,尽量接近科学家们在其研究过程中形成的概念、发现的定律和创建的理论,以使学生从中领会科学家的实际创造过程和他们运用的方法。

关键词:物理学家;研究思想;高中物理教学

1高中物理教学存在的主要问题剖析

1.1教学新理念尚未完全确立

古语有云:“师者,传道授业解惑也”。从古至今,我国对教师教学都有着明确的定位。在应试教育阶段,多数高中物理教师在教学过程中所选择的教学模式多为照本宣科,并且通过制订教学计划、“题海战术”等方式进行物理教学与习题训练。该模式下,不仅教师教学精力耗费极大,物理教学效率不高,而且学生在学习上承受的压力和负担也越来越重。随着新课改的提出,传统高中物理教学“重成绩、轻能力”的教学理念势必需要及时、彻底地转变,只有既重视学生学习方法、知识技能,又重视学生情感、态度、价值观培育的教学新理念,才是符合现代教育事业发展的实质需求。

1.2课堂教学主体地位模糊

在新课程改革逐渐推进的背景下,存在部分教师对新课改理念认识不深入、不充分,致使其在自身角色及学生课堂地位等的定位过程中出现偏差,将新课改倡导的“以生为本”理念落实不到位,在实际教学中,仍然沿袭传统课堂以教师为主体的教学理念、模式及其相关做法,教学缺乏有效互动,使得多数学生在自身学习角色定位上出现模糊、混乱的情况。与传统教学不同的是,新课改充分重视并关注主体特点,其要求教师在教学过程中要关注学生复杂性、多元性、个性化等特点,在实际教学中不断创设多种情境,创新多元教学方法,以调动学生主动学习、积极参与课堂的兴趣与热情,并构建师生间、生生间良好的互动氛围,不断提高物理教学课堂质量与效率。但在高中物理教学实际过程中,显然还存在部分教师和学生对自身认识不足、角色定位模糊,导致教学实践未能紧跟上时代的发展步伐。

2原始数据与课堂结合的案例分析

2.1.1守恒思想与动量守恒探究的结合

从历史的演变,引出守恒思想在高中“探究碰撞过程中的守恒量”的教学中,教师一般都是这样引出课题的,“同学们,碰撞在我们生活中很常见,那在碰撞中哪些物理量是守恒的呢?今天就让我们自己去探究一下碰撞过程中的守恒量。”但是学生就可能产生疑问,为什么要去研究碰撞过程中的守恒量,而不去探究在碰撞过程中哪些物理量发生了什么变化?我们可以从历史上关于守恒的研究演变出发,去消除学生的困惑。寻求守恒量一直是物理学家们的奋斗目标,历史上第一个有意义的守恒学说,就是现在的质量守恒的观点,实际上,除了质量守恒,物理学家们还想找到运动守恒,但是想要用实验验证运动中的守恒量不是那么容易的,因为运动涉及物体的质量和速度两个物理量,最先研究这个运动中的守恒量的是笛卡尔,笛卡尔认为运动总量必定是个常量,后来惠更斯对碰撞问题做了系统的实验和理论研究,最后以两球碰撞模型,研究出来了运动过程中的守恒量。在讲解完守恒思想的来源和物理学家们对探究运动守恒量的贡献后,就可以让学生进行自主探究实验,去探究碰撞中哪些物理量守恒。

2.1.2课本自主探究实验

在高中人教版教材的自主探究实验中,用的是气垫导轨、打点计时器等器材去探究碰撞。现在我们可以用仪器去测量速度,那么以前的物理学家们是通过怎样的实验设计去得到这个结论的呢?所以在让学生做完探究性实验后,我们有必要讲解一下惠更斯的原始实验设计,让学生们在欣赏物理学家们的智慧的同时,加深他们对动量守恒的理解。

2.1.3研究思想的总结

其实我们会发现惠更斯不仅探究出了运动中的守恒量,还发现了运动的守恒不止在静止的参考系中守恒,还在运动的参考系中成立。我们可以对守恒思想进一步拓展,加深学生们对动量守恒的认识,守恒就是在物理变化的过程中常存在某些不变的关系或不变的量。在讨论一个物理变化过程时,寻找整个过程中或变化发生前后存在着的不变关系或不变的量,是研究这一变化过程的中心和关键,这就是我们今天去探究碰撞过程中的守恒量的原因。在物理学的认识和发展中很多领域都渗透着这样的思想,质量守恒、能量守恒、电荷守恒等等,守恒既是一种思想,也是一种方法。

2.2实证思想与自由落体运动的规律探究的结合

2.2.1史料引出实证的思想

为什么要去研究运动的规律?谁先开始研究这个规律?他们是怎么研究的?这些都是学生们在学习自由落体运动的时候容易产生的问题。所以我们有必要把这些答案通过历史的方式告诉给学生。在伽利略以前人们相信物质世界的变化是按照物对人的用处来安排的,人的活动连同物都要按照上帝的安排来运转,也就是目的论的观点,最典型的代表就是亚里士多德,但是伽利略认为物体运动的改变总是有某种力作为原因,人与自然界不过是服從数学关系的原子集合。运动变化是伽利略科学研究唯一限定的对象,在伽利略看来,物体变动都可以归之于物体受力的结果。在伽利略以前,科学家们都是通过逻辑思辨分析问题的,但是伽利略的研究方法却是完全不同的,他所要研究的不是运动为什么发生而是怎样发生,于是他就可以通过实验观察运动的规律,并用数学的关系表达出来。

2.2.2探究自由落体运动的规律

在讲解了为什么要去研究自由落体运动后,就可以让学生自己去探究了。在粤教版教材中,在探究自由落体运动规律的时候,我们利用打点计时器固定在铁架台上,纸带一端系着重物,另一端穿过计时器,然后用手捏着纸带,松手后重物做自由下落,测得加速度,最后得到自由落体运动的规律。

2.2.3讲解物理学家的经典实验,提取思想

在探究完成以后,学生心里已经对自由落体运动的规律有一定的了解,这个时候我们可以回答学生刚刚提出的疑问了,伽利略是怎么研究运动规律的。伽利略是通过斜面实验得到了自由落体运动的规律,教师可以通过问题的方式,让学生对刚刚做过的实验进行反思,同时又可以认识伽利略的实验方法。第一,伽利略研究的是自由落体运动,为什么要选择用小球从斜面滑下来,这样做是为什么?我们知道在那个时候,时间测得不是很准确,精度不会很高,我们知道自由落体运动很快,那时的下落时间还不好测量,于是伽利略利用斜面降低物体下落的速度。第二,伽利略如何减小实验误差?伽利略为了减少摩擦,在木板上挖了一个斜槽,然后在槽内铺上光滑的羊皮纸。第三,伽利略如何测得下落时间?那个时候还没有精确的秒表。伽利略非常聪明地用了一个方法,在盛水的大容器底部开一个小孔,水通过孔流入杯内,预先称量好水杯的重量,这样可以根据水杯的变化质量测得时间。

结论

总而言之,高中物理知识有其一定的难度,但只要教师多了解学生的情况,针对他们常出现的问题进行沟通并分析问题的根源,然后,再采取相应的教学对策、优化教学方案,这样一来,物理学习也能够变得简单、高效。

参考文献

[1]张彬,马世豪.高中物理实验存在的若干问题及其改进意见[N].高等函授学报(自然科学版),2016(2):25.

[2]庄钊栋.浅析高中物理学习的一般问题与应对策略[J].教育教学论坛,2017(2):22.

(作者单位:福建南安南星中学)

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