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提高中學物理規律課教學有效性的探索
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摘要:本文以現代教育理論《物理教學論》為指導,從物理學科的特點,中學物理規律教學的重要性入手,結合實際情況,發現中學物理規律教學中仍存在不少問題,并給出了解決這些現狀的對策。
關鍵詞:物理規律科 教學行為 有效性
物理規律在中學物理學習中處于核心地位,對規律的理解決定了學生的學習效果,它們是中學物理入門的第一步。如果把中學物理這門科學比作高樓大廈,那么物理規律就是構成這座大廈的磚石和鋼筋框架。既然物理規律這么重要那我們先來說下什么是物理規律——物理規律,指在一類現象及物理過程本質的,內在的聯系,在人們頭腦中的反映。物理規律反映了物理現象,物理過程在一定條件下必然發生、發展和變化的規律。正是由于物理規律揭示了物理概念之間的聯系,物理學才形成了嚴密的邏輯和體系。我們知道物理規律在物理學習中有這么重要的地位,那提高物理規律可得有效性也是一個對中學物理學習的必要性。我將從下面幾個方面來說 我自己對于怎么提高物理規律科有效性的探究。
1、物理規律的特點
1.1觀察、實驗、想象和數學推理是物理規律的方式方法
任何客觀規律都是客觀存在的因此都只能被發現,而不能被“創生”。不同的學科的規律被認識與發現的途徑又是不盡相同的。物理學規律揭示的是物質的結構和物質運動所遵循的規律,因此必然與人們認識物理世界的途徑有關,即都與觀察、實驗、抽象思維、數學推理等有著密不可分的聯系。
1.2物理規律反映有關物理概念之間的必然聯系
任何一個物理規律都是由一些概念組成的,這些概念常常表現為物理量,可以一些數字和測量聯系起來。物理規律把概念之間的一定關系用語言邏輯或數學邏輯表達出來。
1.3物理規律具有近似性和局限性
由于物理學研究的對象和過程往往不是出于自然狀態的實際客體和實際現象,而是采用科學抽象方法適當簡化之后建立的理想模型或許理想過程;又由于物理學是實驗科學,在觀察和實驗中,跟儀器和操作技術的準確程度有關,就不可避免的出現誤差。因此,反映各物理量之間的物理規律,只能在一定精度范圍內足夠真實但又是近似地反映客觀現象。
物理規律不僅有近似性,而且還有范圍。只有在一定條件下推理得到的,并在有限領域內檢測的。例如我們熟悉的牛頓三個定律他們只能在宏觀世界在有效,在微觀世界他就不能再用了。
2、傳統物理規律教學的弊端
2.1對于物理規律的提出和形成缺乏認識。例如,在運動學中一個涉及平均速度的求解,可以使用V=S/T,在滿足勻變速直線運動的條件下也可以使用V=(Vt+V0)/2來求解。但是許多學生還是分不清這兩個公式之間的區別和聯系,導致了解題過程中出現了錯誤。究其原因,肯定是在物理規律的學習中只注重結果而對結果怎么形成的缺乏認識和思考 。
2.2抽象思維能力不強。這可以體現在學生運用物理規律解決某些問題時覺得無從下手,或者在規律公式的使用上出現張冠李戴的現象。他們往往用事物的現象代替了本質,僅僅根據物理現象就強搬亂套公式,不習慣于解釋、分析、邏輯推理。
2 .3對于新知識的接受、歸類能力不強。學生對新的物理知識理解掌握不深透,對于有些物理量或規律容易混亂。
3、對于好規律規律課有哪些要求
3 .1使學生把握新舊知識的聯系和建立物理規律的事實依據,掌握研究物理規律的方法。
3 .1 .1物理規律本身反映了物理現象中的相互關系、因果關系和有關物理量間的嚴格的輸了關系,因此在規律課的教學中,就要將那些分散學習的物理概念中和起來,把他們的關系作為研究主題。只有用聯系的觀點來引導學生研究新課題、提出新的問題,才能激發起學生新的求知欲與新的專研志趣。
3 .1 .2物理規律本身總是以一定的物理事實的基礎上來進行的,因此學生學習規律,也必須在認識、分析和研究有關的物理事實的基礎上進行。但是對于中學生來講,他們的抽象思維能力還不強,理解和掌握物理規律就更需要有充分的感性材料作為支持。對于某一規律的教學教師可根據教學要求、學生的基礎、學校的教學設備來確定。在規律教學中,教師可以采用多種方法來探究規律,這樣可以促進學生掌握研究方法和發展能力起到重要作用。在這里舉個例子在楞次定律的教學中,可以通過一系列的實驗結果的分析,概況出判定感生電流方向的規律(實驗歸納法),然后再進行能量轉化與守恒定律加以理論說明;也可以先運用能量轉化和守恒定律,推算出感生電流方向的規律(理論演繹法),然后再用實驗去驗證。
3.2要使學生理解物理規律課的物理意義。
3.3使學生明確物理規律的適用條件和范圍。
3.4使學生認清所研究的物理規律與有關的物理概念和物理量之間的關系。
3.5要使學生會運用物理規律說明、解釋現象,分析和解決實際問題。
4、怎么提高物理規律課的有效性
4.1創設便于發現問題、探索規律的物理環境
在教學的引入階段,要創設便于發現問題的物理環境。在中學階段一時通過觀察、實驗發現問題,還可以從生活中熟悉的事例中引入;二是從學生已經掌握的知識分析引申和邏輯展開在發現問題。還有創造的物理環境要有利于引導學生探究。創造的物理環境還應有利于激發學生的學習興趣和求知欲望。
這種可以讓學生從多方面去思考問題的方法,可以使學生深入了解研究對象的全貌,以激發他們的興趣。
4.2探求規律
在中學階段,老師應該主要運用歸納法和理論分析法,或者把兩者結合起來進行。這是因為根據中學生對來說這兩中方法比較好接受。具體的方法大致有以下幾種
4.2.1運用實驗總結物理規律。可以是對日常經驗或實驗現象的分析歸納得出結論。例如在研究蒸發快慢的條件等;還可以有大量實驗數據,經歸納和數學處理得出結論;或者先由實驗現象或對實例的分析得出定性的結論,再進一步通過實驗來尋求嚴格的定量關系,從而得到結論。如研究液體內部的壓強,光的折射定律等;還有在研究幾個物理量的關系時,先分別固定某些物理量,研究其中兩個物理量之間的關系,然后再加以綜合,得出幾個物理量的關系。如歐姆定律,焦耳定律等;在有些條件落后的地方沒有實驗條件的,可以先介紹前人通過實驗得出的結果,再通過對實驗結果的分析,得出結論。如對光電效應公式。
4.2.2運用已有知識,通過推理,得出新的物理規律。這里也有幾種情況第一先用實驗或實例做定性研究,再運用理論推導得出新的結論如動量守恒定律的研究等。第二在觀察實驗和日常經驗的基礎上,研究理想實驗,通過推理、想象、得出結論。第三就是運用數學方法和已有知識,進行演繹或歸納推理得出結論。如氣態方程,萬有引力定律等。第四運用物理量的定義式或函數圖像,導出表達物理規律的公式。第五十提出假設,檢驗和修正假說,得出結論。不管你用哪種方法最后都要在探索的基礎上,得到物理規律的文字表達和數學表達。
4.3討論規律 ,鞏固規律
4.3.1討論物理規律的物理意義。例如焦耳定律是反映電能轉化為熱能所遵循的規律,即流過導體的電流產生的熱量與電流的平方、導體的電阻、通過時間成正比。而庫倫定律反映的是空間中兩個點電荷間的作用力,大小與他們電荷量的乘積成正比,跟他們距離的平方成反比。
4.3.2討論規律表達中的關鍵詞語與公式中各字母的物理意義。例如初中物理講述的阿基米德定律,其表述中的“浸”是浸入物體的體積和“排開”是排開水的體積和公式中各字母所代表的的物理意義,只有弄清楚了,才不會出差錯。運用起來才會熟練。
4.3.3公式中的物理量的單位。在公式中我們用的都是國際單位,但在實際中有可能不是國際單位這就需要我們在運用公式時要注意各個物理量的單位是不是國際單位,那樣最后才會得出正確的答案。例如在牛頓第二定律中,只有力的單位是牛頓,質量的單位是千克,那加速度的單位才會是米每二次方秒。
4.3.4還需要明確規律的適用條件和范圍。每個公式和規律有一定的條件和范圍的,如果超出了這個范圍或者沒有這個條件,那么我們就不能在運用這個規律了。例如在光的直線傳播,只有在真空中或光在同一介質中才會是直線,如果不是在這樣的條件下,光會發生折射。
4.4引導和組織學生運用運用規律
學習物理規律的目的在于運用這些規律去解決實際問題或者是答題,因此在規律科的教學中講經典題和適當的練習題是不可缺少的。有時候還需要做點小試驗、小制作等,它有助于學生進一步深刻理解規律,還可以幫忙學生解決一些實際問題的能力。在運用規律的教學階段,教師需要選擇能加深理解規律的例題和習題提供給學生,還要正確引導學生明確新學的規律與過去學習的有關規律的區別和聯系。在規律的運用上可能會遇到一些困難對于這些困難,我們有應該怎么去解決呢?
4.4.1一些學生遇到比較復雜的物理問題時,往往理不清問題的思路,無從下手,原因在于不會把問題分解成各個部分,也不會把各個部分的問題綜合成為一個整體,以致于出現盲目嘗試或者亂套公式的情況,這就是學生缺乏綜合分析能力。對于這些情況我們可以有針對性的選擇一些練習題目。
4.4.2一些學生缺乏豐富的想象力,因此分析不透問題的物理過程,因而也就理不清楚思路;或者無法理解圖像的物理意義,甚至把圖線誤認為物體運動的軌跡,對于這種情況一定要學生看清楚圖像橫縱下角標的字母代表的是什么,這樣就比較容易。;或者不善于把問題直觀化、簡化而形成運用規律的障礙。
4.4.3有的學生在理解物理問題時,或因沒能準確掌握規律,或因邏輯思維能力有缺陷,常常做出錯誤的判斷和推理。有時不認真分析物理過程,生搬硬套公式,使計算結果脫離物理實際;有時候受到情緒或者注意力等心理因素的影響,過不了審題關,常常遺漏隱蔽條件。比如,“物理做勻速直線運動”就意味著“物體所受的合外力為零”。
4.4.4解決物理問題總是從初始狀態出發,經過一些中間狀態,最后達到目的狀態。中間狀態又叫問題空間,解決問題就是對物體空間進行探索,對問題空間的搜索必須抓住關鍵環節,一步步增加中間狀態與目的狀態的相似性,這是一種常規法。由于一種心理傾向,對于常規法能解決的問題,一般不會給學生帶來阻力。但一些必須先遠離目標,然后再達到目標的問題,如研究一個物體平衡時的某物理量,卻要分析不平衡時這個物理量的變化范圍,分析了不平衡情況,對平衡情況就好辦了。學生常常因此對這種思維方法不習慣,抓不住關鍵環節,因而出現困難。
4.4.5在運用物理規律解決問題時,最重要的是開始環節中如何確定研究對象。在一般情況下,待求問題與研究對象常有直接關系,確定對象并不困難;但有時,待求問題與研究對象并無直接關系,需要轉換研究對象,這時如果不能找出恰到的替換方案,就會造成思維過程的障礙,此外,由于改變提問的方式將可能造成一些學生顧此失彼、引錯數據、亂用符號、計算錯誤等思維上的混亂。
4.4.6在運用物理規律解決問題中還涉及如何把物理問題轉化為數學問題,也就是根據物理問題所屬的知識領域和問題的特征,選規律列方程。以高中物理有關動力學的知識為例:基本規律有牛頓運動規律、動量定理、動能定理及機械能守恒定律與動量守恒定律。所求物理問題若是與加速度直接相關的瞬時問題,必須選用牛頓第二定律列方程;如果是與時間直接相關的過程問題,應選用動量定律列方程;若是與相對位移直接相關的過程問題,應選用動能關系列方程。對于系統,若是無外力做功或者做功為零,則選用動量守恒定律列方程;若只有重力或者彈力做功,則選用機械能守恒定律列方程;如果機械能不守恒,而所求的問題、與物體之間的相對位移直接相關,則應選用能量守恒定律列方程……總之,在教學過程中教師應注重培養學生運用規律似的優化組合思想和發散聚合選優的能力,進一步發展學生演繹推導、直覺思維和創造性思維的能力。
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