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作者:胡伟
一、教师要为学生阅读教材创造条件
一方面要经常对学生进行自学能力重要性的教育,使学生充分认识到有了自学能力,才能不断地充实和更新自己的知识,才能适应迅速发展变化的社会,才能不断攀登科学的高蜂,另一方面在平时要多为学生阅读课本创造条件。学生自学必须要有时间的保证,现在中学的科目繁多,各科作业也很重,学生每天平均自习的时间只有2至3小时,学生感到做作业都来不及了,哪有时间去看书咧!这就要求我们教师一方面必须改革教学方法,改变那种填鸭式的“满堂灌”,一堂课如果一讲到底,学生便始终处于被动状态连思考余地都没有,有些问题即使上课讲了,学生也做了练习了,但一考查起来还是不懂,这说明只有教师的讲是不行的,还必须有学生的独立思考,自己消化才行,另一方面,作业题应少而精,题目是永远做不完的,重要的是精选典型习题指导学生深入探讨,独立思考,在分析习题过程中探索其规律,使自己在解题的实践中逐步地掌握其思路和方法。总之,教师在教学中要尽量少灌输,多诱导,使教学过程成为学生在教师的指导下自己学习和钻研问题的过程。例如在上《欧姆定律》这课时,教师只通过演示实验讲清电流跟电压的关系,至于电流跟电阻的关系以及归纳得出定律,就可以让学生自己通过实验进行分析比较、归纳和阅读课文后得出结论,然后教师加以小结.这样既可以在课堂上有时间让学生阅读课本,又可使学生自己实验、思考、讨论和研究问题,更促使学生去认真钻研教材。
二、根据物理教材的特点,加强阅读指导。
关键词: 物理规律 认知策略
高中物理是一门基础性学科,也是一门逻辑性很强的学科。物理学包含了大量的物理规律:原理、定律、定理、法则、公式等。物理规律内容精简,内涵丰富,学生在刚开始接触物理规律时,可能会觉得很简单,但碰到具体问题却不会灵活运用,或张冠李戴,根本不知用何规律解决问题。为此,本文从认知心理学的角度分析物理规律的特点,结合学生平时通常犯的错误,提出教学策略。
一、物理规律在人的记忆中的表征特点
1.物理规律是以命题为主要形式表征的陈述性知识。
由认知心理学可知,人类所学的知识有两类:陈述性知识和程序性知识。陈述性知识是能被人陈述和描述的,是有关人所知道的事物状况的知识,可以以命题、表象、线性排序等基本形式和图式这种高级形式表征的。
物理规律(包括定律、定理、原理、法则、公式等)反映了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律,反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系,揭示了物理事物本质属性之间的内在联系。物理规律一般可以用文字表述,即用一段话把某一规律的内容表达出来,物理规律有时也可用数学(公式或图象)表示,它是一种陈述性知识。
2.运用物理规律解决问题是一种程序性知识。
程序性知识是人怎样做事的知识,包括动作技能、认知技能、认知策略,它是以“产生式”这种动态的表征形式表征的。通常用规律解决问题主要有几种可能情况:(1)对物理规律(包括公式和图象)的意义的理解,如:对F=ma的含义的理解,对v-t、a-t图象的理解;(2)对规律的适用条件和范围的辨析,如:牛顿第二定律只适用于低速运动的宏观物体,不适用于高速运动的微观粒子;(3)与规律有关的概念、规律、公式间的关系的讨论;(4)运用规律解决实际问题,运用物理规律解决问题是有一定的方法和步骤的,如牛顿定律的应用,它在具体解题时,可分为两种情况:一种是已知物体的受力情况求物体的运动情况,大致的解题步骤分为:①对物体进行受力分析,②正交分解(力的合成)求F合,③用牛顿第二定律求加速度,④根据运动学的公式求物体的运动情况。另一种是已知物体的运动情况求物体的受力情况,大致的解题步骤也可分为:①对物体进行受力分析,②根据运动学的公式求物体的加速度,③用牛顿第二定律求合力,④用力的正交分解法求未知力。因此,运用物理规律解决问题必须在理解规律的基础上,通过积极的逻辑抽象思维,采取正确的方法,是一种有控制的程序性知识。
二、学生在物理规律学习过程中碰到的问题
1.相关知识准备不足。
影响物理规律学习的有关知识主要包括:感性知识的缺乏,数学知识不够,对物理概念的理解、已学物理规律的理解不深或错误等。如,研究和运用质点运动学规律时,涉及时间、时刻、位置、位移、速度、加速度等很多物理概念,也涉及坐标系、函数图象、代数运算、矢量等数学知识,如果学生在某一环节上准备不足,就会使这些规律的学习和运用遇到困难。又如,许多物理现象在生活中是学生没有遇到过的,必须向学生提供足够的感性材料,通过实验来弥补感性知识的不足,如学习电磁感应和自感的有关规律,需要给学生足够的、能够逐步提示现象间本质联系的实验作基础,否则学生对这些规律就很难理解。
2.错误的朴素观念对科学观念的困扰。
学生在学习物理规律之前,已在日常生活中积累了一定的生活经验,对一些问题形成了某些认识,称为朴素观念。有的朴素观念与科学观念一致,对学习科学观念起促进作用,但有的是错误的,违背科学观念的,对学生正确地理解物理规律往往起着严重的干扰作用。例如,学生在运动和力的关系上,往往认为力是物体运动的原因,物体受力才能运动,不受外力的物体是根本不能运动的;对物体的下落问题,常常认为重物比轻物下落快;对于摩擦力的方向,往往认为摩擦力方向总是与物体的运动方向相反;对物体在液体中所受浮力的问题,往往认为只有浮在液面上的物体才能受到浮力等等。可以说,学习物理规律就是用反映客观事物发生、发展、变化规律的物理观念转换头脑中的错误的朴素观念,如果这种转换的过程未完成,错误的朴素观念未消除,势必造成学习物理规律的思维障碍。
3.思维定势带来的负迁移。
迁移是一种学习对另外一种学习的影响。一种学习对另外一种学习产生了积极的影响就是正迁移,一种学习对另外一种学习产生了消极的影响就是负迁移。在学生学习物理规律时,积极的思维定势是指人们把自己头脑中已有的思维模式和方法恰当地用于学习新的物理规律,解决新的实际问题,有利于学生在原有知识的基础上学习和理解新的物理规律。消极的思维定势则相反,干扰着学生对新的物理规律的理解和掌握,限制着学生思维灵活性的发展。思维定势所引起的负迁移干扰着学生对物理规律的理解和掌握,给物理规律的教学带来困难。例如,有的学生总认为功率大的白炽灯炮(或电炉)的电阻大,理由是根据焦耳定律,导体通过电阻放热,放出的热量与电阻成正比。又如,有些学生由于在数学知识的学习中形成的思维定势,对于反映物理规律的公式及其变换,往往从纯数学的角度加以理解物理规律,思考和处理物理问题,而忽视了它们的物理意义,结果从纯数学推导中引出错误的结论,造成对物理规律的错误理解。例如,欧姆定律的数学表达式为I=U/R,学生常常将其变形为R=U/I,并从纯数学的角度考虑,由此得出导体的电阻与加在它两端的电压成正比,与通过它的电流成反比等一类错误的理解。
三、物理规律教学采取的认知策略
1.丰富学生的陈述性知识,促进学生对物理规律含义的正确理解。
对于物理规律的文字表述,要认真加以分析,特别要分析关键的字、词,使学生真正理解它的含义,防止在学生毫无认识或认识不足的情况下让学生死记硬背。例如,牛顿第一定律的教学,可仿照伽利略当年运用“理想实验”的思路,在观察实验的基础上,进行推理想象,由有摩擦时的运动情况推想到无摩擦时的运动情况,最后把这一规律的内容作如下表述:“一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。”在理解时,要注意弄清定律的条件是“物体没有受到外力作用”,对“或”的正确理解是:如果物体原来是运动的,它就保持匀速直线运动状态;如果原来是静止的,它就保持静止状态。
对于物理规律的数学表达式,要从物理意义上去理解。每一个物理规律都是在一定条件下反映某个现象或过程变化规律的,故有一定的成立条件和适用范围,只有使学生明确这些,才能正确地运用规律来研究和解决实际问题,否则,就会出现乱用规律的现象,导致错误的结论。例如,牛顿第二定律公式F=ma,它揭示了一定质量的物体所受的合外力与由此而产生的加速度之间的关系,如果只从数学形式考虑,就可能得出物体的质量与所受的外力成正比,或物体的质量与它的加速度成反比(m=F/a),这显然错误的。再如,对于欧姆定律的表达公式:I=U/R,应当使学生理解,这一公式表达了电流的强弱决定于加在导体两端电压的大小和导体本身电阻的大小,即某段电路中电流的大小,与这段电路两端的电压成正比,与这段电路中的电阻成反比,公式中的I、U、R三个物理量是对同一段电路而言。
2.提高学生对知识的迁移水平。
在教学中不可能将所有知识都传授给学生,但必须使学生具有迁移的能力,方能灵活运用所学的知识技能来解决问题,或在新情景中快速地进行学习。在认知心理学的基础上出现了新的学习迁移观,即与陈述性知识相对应的认知结构迁移理论、与程序性知识相对应的产生式迁移理论、与策略性知识相对应的元认知迁移理论。在教学中可以采取以下方法促进学生的迁移:
(1)运用先行组织者促进学习的迁移。
所谓“组织者”是在学习新材料之前呈现给学生的一种引导性学习材料,它以通俗的语言概括说明将要学习的新材料与认知结构中原有知识的联系,为新知识的学习提供认知框架。在物理规律教学中,先行组织者可以是呈现一个现象、一个实验、原先学习过的概念、规律,通过给学生提供足够的感性知识,有助于学生学习的迁移。
(2)通过充分的练习促进陈述性知识向程序性知识的迁移。
运用物理规律解决问题需要将陈述性知识转化为程序性知识,这也需要一定的过程。一方面,要用典型的问题通过教师的示范和师生共同讨论,使学生结合对实际问题的讨论,深化、活化对物理规律的理解,逐渐领会分析、处理和解决问题的思路和方法;另一方面,要组织学生进行运用规律的练习,引导和训练学生善于联系日常生活中的实际问题学习物理规律,经常用学过的规律科学地说明和解释有关的现象,通过训练,使学生逐步学会逻辑地说理和表达。对于运用物理规律分析和解决实际问题,逐步训练学生运用分析、解决问题的思路和方法,使学生学会正确地运用数学解决物理问题。帮助和引导学生在练的基础上,逐步总结出在解决问题中一些带有规律性的思路和方法,逐步提高各种思维品质的水平。
(3)提高学生的元认知水平。
元认知是指有关个体认知过程中的知识,负责对个体的认知过程进行监控、调节和协调,其中包含了对个体认知过程的意识、监控及调节。具有较好的元认知技能的学习者,能自动地监督、控制和掌握自己的认知过程。他们在面临新的学习或问题情景时,能主动寻求当前情境与已有经验之间的联系,并运用已有经验对当前情境进行分析概括,寻求解决问题的策略,因此在教学中要向学生传授有关学习策略知识,帮助学生如何学习,促进知识的迁移。
关键词:物理规律 规律教学 教学方法
在日常的教学中常常听到不少学生说物理难学,究其原因,其一是在于未能准确地把握概念,另一个重要原因是没有很好地把握物理规律。物理规律是反映物理现象、物理过程在一定的条件下必然发生、发展和变化的规律,它反映运动变化的各因素之间的本质联系,揭示了事物本质属性之间的内在联系。在一定意义上说,物理规律反映了在一定条件下某些物理量间内在的、必然的联系。因此,学生把握好物理规律是学好物理的关键。在初中物理知识的结构中,有一些占主要地位的基本规律,这些重点规律的教学的成功,对于学生学好物理知识,运用物理知识解决实际问题具有关键性的作用,因此,我们在教学中必须明确对重点规律的教学要求。
重点规律的教学要求主要有以下几点:
一、使学生把握新旧知识的联系和建立物理规律的事实依据,懂得研究物理规律的方法
物理规律本身反映了物理现象中的相互联系、因果关系和有关物理量间的严格数量关系,因此,在物理规律的教学中,必须将原来分散学习的有关概念综合起来。只有用联系的观点来引导学生研究新课题,提出新问题,才能激发学生新的求知欲与新的兴趣。另一方面,物理规律本身,总是以一定的物理事实为依据的。因此,学生学习物理规律,也必须在认识、分析和研究有关的物理事实的基础上来进行。尤其是初中学生,他们的抽象思维能力不强,理解和掌握物理规律更需要有充分的感性材料为基础。
二、使学生理解物理规律的物理意义
初中阶段所研究的物理规律,一般着重于用文字语言加以表达,即用一段话把某一规律的物理意义表述出来,有些规律还用公式加以表达。对于物理规律的文字表述,要认真加以分析,使学生真正理解它的含义,而不是让学生去死记结论。例如,牛顿第一定律的教学,在实验的基础上,进行推理想象,由有摩擦的情况推想到无摩擦时的运动情况,最后把这一规律的内容表述出来。在理解时,要弄清定律的条件是“物体没有受到外力作用”。还要正确理解“或”这个字的含义,“或”不是指物体有时保持匀直线运动状态,有时保持静止状态,而是指如果物体原来是静止,它就保持静止状态;如果物体原来是运动的,它就保持匀速直线运动状态。
许多物理规律的内容可以用数学形式表达出来,就是公式。要使学生从物理意义上去理解公式中所表示的物理量之间的数量关系,而不能从纯数学的角度加以理解。例如:对于欧姆定律的表达式,应当使学生理解,这一公式表达了电流的强弱决定于加在导体两端电压的大小和导体本身电阻的大小,即某段电路中电流的大小与这段电路两端的电压成正比,与这段电路中的电阻成反比,公式中的I、U、R三个物理量是对同一段电路而言的。把公式进行变换,得到电阻的定义式R=U/I。如果不理解公式的物理意义,就可能得出“电阻与电压成正比”这一错误的结论。
三、使学生明确物理规律的适用条件和范围
每一个物理规律都是在一定的条件下反映某个物理现象或物理过程的变化规律的,而规律的成立是有条件的。因此,每一规律的适用条件和范围也是一定的。学生只有明确规律的适用条件和范围,才能正确地运用规律来解决问题,才能避免乱用规律、乱套公式的现象。
四、使学生认清所研究的物理规律与有关的物理概念和物理规律之间的关系
物理规律总是与许多物理概念紧密联系在一起的,与某些物理规律也是互相关联,应当使学生把物理规律与同它相关的物理概念和物理规律之间的关系搞清楚。如:牛顿第一定律与物体的惯性虽有联系,但二者有本质的区别,不能混为一谈。在教学中经常发现学生把惯性与运动状态等同起来,把物体不受外力作用保持原来的运动状态说成是“保持物体的惯性”。我们知道,惯性是物体的固有属性,物体无论是静止还是运动,怎样运动,是否受力,任何时候都有惯性;而牛顿第一定律是一个反映这些客观事实的物理规律,两者不能混为一谈。
五、使学生学会运用物理规律解释有关的物理现象,并学会解决简单的实际问题
对于重要的物理规律,不仅要求学生理解,而且要求学生灵活应用,因为掌握物理规律的目的就在于能够运用物理规律去解决问题。在新的教学要求中,不要求学生能解决复杂问题,但是,应当要求学生学会运用物理规律去说明和解释有关的现象、解决一些有关简单的实际问题。在这一过程中,一方面可以巩固和深化对规律的理解,另一方面还可以使学生学到处理实际问题的思路和方法,发展学生分析问题的能力、语言表达能力及独立解决问题的能力。如在教学中要求学生综合地运用欧姆定律、电功、电功率、焦耳定律等概念和规律解决日常生活用电的简单实际问题、家用电器的选择与使用、用电多少的计算、保险丝的选择等。
为了有效地引导学生学好物理规律。我们还必须认清学生在学习物理规律的过程中可能出现的问题。初中学生主要存在以下几个方面的问题。
一是学生的感性知识不多。初中物理规律的教学,多数是从事实出发经过分析归纳总结出来的。初中学生抽象思维能力不强,他们在学习规律时要有充分的感性材料作为基础,如果没有足够的感性材料,必然造成学生学习上的困难。
二是相关知识的准备不足。物理知识有着严密的逻辑体系,前面学习的知识要为后面的学习打下基础,后面的学习要充分利用前面的准备知识,只有这样才能取得较好的教学效果,特别是物理规律的教学必然联系到以前学过的物理知识,如果前面的知识准备不够,就会给物理规律的学习带来困难。如在研究“物体浮沉条件”时,就要有密度的概念、重力的概念、二力平衡的条件、压力和压强、液体内部压强的计算等,如果在某一环节上准备不足,就会对这一规律的学习产生困难。
关键词: 中学物理教学 计算能力培养 培养方法
物理计算题是物理考试中必不可少的一种题型,不管是在平时的检测,还是在升中考试中都会出现,且分值有13分之多,因此解答好计算题是获得物理考试高分的关键。从往年中考物理答卷和平时的测试试卷可以看出,多数学生在计算题上很难得满分,甚至有一部分人写得满满的,但得不到分,原因是学生解物理计算题的能力较差,忽略分析、理解。
那么,在中学物理教学中,如何提高学生解答物理计算题的能力呢?在多年的农村中学物理教学中我感悟到,审题能力的培养是关键,书写过程的规范化是得分的手段。
一、审题能力的培养
“万事开头难”,解题就是要从审题开始,迅速准确地读懂题意是解题的良好开端。审题不应只关注具体的已知数据,而应注重物理过程的分析。
1.注重题目中关键词语的理解。所谓关键词语,可能是对题目涉及的物理变化的描述,也可能是对物理过程的界定,忽略了它们,往往使解题过程变得盲目,思维变得混乱。如:“光滑”、“不计阻力”、“轻质(杠杆、滑轮)”、“做匀速直线运动”、“静止”、“升高多少度,升高到多少度”、“降低到,降低了”、“有用的功率还是总功率”、“功率还是效率”,等等。如何理解有关关键词语的内涵呢?“光滑”说明物体是不受摩擦力的,“做匀速直线运动”说明物体受力是平衡的,“升高多少度,升高到多少度”前者表示物体温度的变化量,后者表示物体最后的温度。
例1:体重为500N的乐儿同学,用双手握住竖直的竹竿匀速上攀,同他所受摩擦力是多少?方向如何?
关键词:匀速——摩擦力与他的体重是一对平衡力。
2.挖掘题目中的隐含条件。有些题目的部分条件并不明确给出,而是隐含在文字叙述之中,常见的有知识含条件、条件含条件、数据含条件等。把隐含条件挖掘出来,常常是解题的关键所在,对题目隐含条件的挖掘,需要与物理情境、物理过程的分析结合起来,因为题目中的隐含条件是多样的,被隐藏的可能是初始条件,也可能是变化方向等,如:说到家庭电路,意味着电压220V,各用电器并联;说到气压是标准大气压,意味着压强是1.01×105Pa,水的沸点是100℃;说到不计能量损失,意味着能量转化或转移的效率是100%;说到用电器正常工作,意味着用电器上加的是额定电压,等等。因此,要认真审题,在确定研究对象、分析状态过程、选择适用规律等各个过程中,都要仔细思考除了明确给出的条件以外,是否还隐含更多的条件,这样才能准确地理解题意。
(1)计算水吸收的热量;
(2)计算消耗的电能。
隐含的条件有:在一个标准大气压下把水烧开说明水末温是100℃,水壶正常工作时说明水壶此时的功率是1500W。
3.排除干扰因素。在题目所给出的诸多条件中,有些是有用的,也有些是无关的,这些无关条件常常就是命题者有意设置的干扰条件,要能找出这些干扰条件,并把它们排除,这样才能迅速正确地解答。如:物体水平移动时,不会克服重力做功,此时物体的重力就是干扰因素;物体以不同的速度匀速上升或匀速下降,表明物体受平衡力的作用,此时的“上升”、“下降”及“不同的速度”均为干扰因素;两灯串联,甲比乙亮。这里的“甲比乙亮”就是判断电流相等的干扰因素;表格类题目中有很多数据,不一定都有用,要快速搜寻有用,排除干扰因素。
例3:某人将重20N的木块沿水平桌面匀速向前推了5m,所用的推力是4N,撤去推力后,木块由于惯性又前进1m后停止。求:这过程中推力做的功和重力做的功分别是多少?
干扰因素:水平桌面匀速向前推了5m是重力做功的干扰因素;又前进1m是推力做的功干扰因素。
培养审题能力还要强调对物理语言的理解,要训练学生分析、理解、使用物理语言,这不但有助于对题目给出的情境理解,而且有助于对题目中隐含条件的理解。
二、解题规范化的培养
近年来,中考实行网上阅卷后,对解题的规范和卷面的整洁提出了更高要求。解题规范化能培养学生的逻辑思维能力,养成有理有据地分析问题的良好习惯,形成科学态度,这有利于提高考试成绩。对于物理计算题,中考明确提出了书写规范化要求:“解答应写出必要的文字说明、重要的演算步骤,只写出最后答案,不能得分。”初中生在解题中往往存在许多问题:卷面上统篇都是公式、数字,无必要的文字说明,符号使用混乱,代入数据时不注意统一单位,计算结果没有单位等。在大力倡导素质教育的今天,除了要求教师抓好学生基础知识的掌握、解题能力的训练外,还必须注重对学生解题规范化的训练,这不仅有利于学生形成良好的答题习惯和规范的答题行为,而且有利于培养他们严谨的学习态度,全面提高学生的科学素质。强调物理解题规范,就是要求学生在答题中做到解题思想、方法规范化、解题过程规范化、物理语言和书写规范化。要求学生解答中学物理计算题题时,注意把握好以下环节:
1.要有必要的文字说明。必要的文字说明是对题目完整解答过程中不可缺少的文字表述,它能使解题思路表达得清楚明了,解答有根有据,流畅完美。有的同学在解答计算题时不知道应该说什么,往往将物理过程变成数学过程。必要的文字说明是要写出简要的文字叙述,用以说明研究对象、研究过程或状态,所列方程的物理依据,说明隐含条件,分析所得的关键判断,说明上下文关系的一些衔接语,等等。文字说明要用物理术语,有科学特色。如在二力平衡问题中时,“因为物体做匀速直线运动,所以……”;在每列出一个公式都要写出所依据的物理定律和定义。如“由欧姆定律I=U/R得,电阻R两端的电压U=IR”等,不要用字母或符号代替物理语言,如用“、”代替“因为、所以”。语言叙述要简练、准确,切忌语言叙述过于冗长,如不要写出详细的题意分析。
2.字母、符号书写要规范。解题中运用的物理量要设定字母来表示,题中给定的字母意义不能自行改变。所用来表示物理量的字母要尽可能是常规通用的,一般要与课本中的形式一致,如Kg、Ω、Hz等。不要出现“n”与“η”不分,“P”与“ρ”不分,“w”与“ω”混淆不清的错误。同一道题中,一个字母应只表示一个物理量,如果在同一题中出现多个同类物理量,就可用不同的角标加以区别,以免造成混淆。
3.要有必要的演算过程和明确的结果。演算时一般要先进行代数式的字母运算,推导出有关未知量的代数表达式,不能字母、符号和数据混合,再代入数据计算。这样做既有利于减轻计算负担,又有利于一般规律的发现和回顾检查。计算时不要把大量的化简、代值运算过程写在卷面上,这样会给人以繁琐零乱、思路不清的感觉,增大出错扣分的几率。数据的书写要用科学记数法,计算结果的有效数字的位数应根据题意确定,最好不要以无理数或分数作为最后的计算结果。
4.单位。计算题对单位的要求是极其严格的。单位是物理量的重要属性。对于一个数值,如果不冠于单位,那么这个数值就失去了它的意义。物理中的计算题对单位的要求是十分明确的,解题需带单位,该统一的单位要统一。首先,带单位运算有检验的作用,特别是在题目中出现了不统一的单位时,如果解题时没有将单位统一就很容易弄错,但如果带有单位运算的话,在检查时错误的地方就会一目了然;
注意:(1)物理解题语言有三种,即文字、符号、图形。在解题中,要学会将一种语言“翻译”成为另一种语言,以便深刻理解题目的含义,从而叩开解题的大门。在解题中要对试题提供的信息进行分析、组合和加工,搞清楚哪些是已知条件,哪些是要求解的,只有真正把问题搞清楚后,解题才能得心应手。
(2)在电学计算中,电路的识别和分析起到非常重要的作用。这道题研究的对象是串、并联电路,运用的工具是欧姆定律和串、并联电路中电流、电压的特点,还要看出电表测量哪个物理量,不抓住这些信息,那么我们对这道题的分析和计算可能就会一塌糊涂或张冠李戴。
要特别指出的是,部分学生认为只要解出题目的答案就万事大吉了,其实只要是有过程的解答题,过程总比最后的答案要重要得多,物理讲的是科学逻辑。总之,物理学科规范解题说起来不易,做起来更难,但无规矩不成方圆,只能靠平时要求,一点一滴磨炼。教育者要针对不同学生的实际情况做出正确的引导,不断探求出更符合学生理解、发展规律的方法。
参考文献:
[1]刘家骥,主编.新课程教学问题解决实践研究.中央民族大学出版社,2006,2,第1版.
[2]傅道春,齐晓东,编著.新课程中教学技能的变化.首都师范大学出版社,2003,8.
关键词:物理;发散思维;教学;策略
中图分类号:G633.7 文献标识码:A文章编号:1003-6148(2008)4(S)-00014-3
我们所倡导的全面培养学生的物理发散思维能力,就是要克服实际教学过程中由于种种原因造成的过分强调集中思维,而忽略发散思维能力的培养;重视抽象思维的培养,而忽略形象思维和直觉思维的培养的弊端。
1 课堂教学是培养发散思维的重要渠道
在物理课堂教学中,可以从多方面培养学生的发散思维能力。
1.1 在概念与规律的教学中引导学生多方位体验物理研究方法[1]
例如:教师利用并联电路特点结合欧姆定律推导并联后总电阻与支路电阻的关系:“1R=1R1+1R2”, 并组织学生讨论:“R=R1R2R1+R2此值是否比R1和R2都小?不设具体数值能通过变换式证明吗?”这是引导学生先从数学上的量值关系侧面去理解刚学到的物理规律。随后,引导学生深入思考:“若有单个导体,它的电阻值刚好与并联电路的总电阻R值相等,那么考虑这个导体的横截面积是否应比R1和R2导体都大,为什么?”这是引导学生从物理学中电阻定律角度去理解新知识,且又一次让学生体验到“等效代换”这种常用的思维方法。
1.2 鼓励学生多方位思考,利用“一题多变”,变换思维角度,培养发散思维
例如:质量为M的金属和质量为m的木块通过细线连接在一起,从静止开始以加速度a在水中下沉,经过t时间细线断了,金属块与木块分开,再经过时间t1木块下沉,问此时金属的速度多大?像这类力学题目,通常可应用牛顿运动定律、动能定理、动量定理求解,可以培养学生思维的广阔性。
再如图1所示,
将四个阻值分别为150,75,75,15的导体并联后总电阻为多少?少数学生突破“1R=1R1+1R2+1R3+1R4”的思维定势,将R2和R3均看成各由两个150Ω的电阻并联,将R4看成是由十个150Ω的电阻并联,从而很快算出R=R1n=150Ω15=10Ω,这种解答方法运用了等效变换的方法,教师应及时给予学生鼓励。
1.3 增加探究性实验教学[2]
在探究性教学中,可让学生根据具体的探究内容,设计实验方案,选择器材,进行探究活动,例如以下实验题目:
(1)有一个铝球,怎么判断它是否是空心?
(2)有些电阻值为4和6的电阻,现在电路里要用17的电阻,问如何进行组合?
(3)在只有称这一测量工具的情况下,请设计一个实验来测出新椰子内部容积。
通过这类实验可激发学生的学习兴趣,训练学生的动手操作能力,特别是在培养学生发散思维能力方面有着很好的作用,也是学生理解科学探究的重要途径。
2 重视发展物理形象思维
物理学研究各种物质最基本的特征及规律,需要建立各种物质结构及其运动变化的物理形象,这一特点为形象思维能力的培养提供了有利条件,培养物理形象思维的途径有:[3]
2.1 教学中加强观察和实验,建立丰富的物理图像
例如,高中物理双缝干涉实验的演示需在暗室中进行,学生对此现象印象不深,教师可采用计算机来模拟该实验。学生可以在荧光屏上清楚地看到七条彩色条纹所代表的白光,由狭缝射入并经双缝分成两束相干光源。这样不仅弥补了演示实验的不足,还给学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 利用相似性形象思维,培养学生运用物理形象进行思考问题的习惯
在教学中,有些新知识反映的客观事物是学生曾经观察或接触过的,并且印象比较深刻,教师可通过语言文字的叙述,使学生相继产生对讲授知识所反映的客观事物的形象思维。例如:教师在讲授磁感应强度B=FI・L时,应给学生介绍用比值法定义物理量是物理学中经常用到的,如力学中的密度ρ=mv,电学中的电场强度E=Fq,电容C=QU,电阻R=UI等,虽然这些物理量是不同的,但又有这一物理量的“共性”,那就是要在实验的基础上,寻找一个只与所研究的物体或场有关的比值来表示物体或场的性质,并由这个比值定义一个新的物理量,在定义这个物理量的同时,也就确定了这个新的物理量与已有物理量的关系。诸如电磁振荡与机械振动中的自由振动、F=GMmr2与F=kQ1Q2r2、电场强度E=Fq与重力场g=Gm等都可让学生利用相似性形象思维进行理解。
此外,在习题教学中,让学生根据问题情景构建出典型形象,教给学生将抽象问题现象化的技巧。如怎样画示意图,如何将文字表述成形象的物理图像等。
2.3 重视发展学生的想象力
想象力是一种非常重要的思维形式,是创造性思维的核心,是发散思维的重要方法。爱因斯坦曾经指出:“想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象概括世界上的一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉”。
高中生在遇到新的物理问题时,往往力求用头脑中已有记忆表象作为对新问题的形象的描述,以回忆代替想象。比如,让学生学完了“电场”全章内容后回答“你对点电荷q1对点电荷q2的作用F(如图2)有何新见解?你能用新的观念用数学形式写出力F的表达式吗?”
结果只有一半的学生做出了正确的回答:“q1对q2的作用力F实质上是q1激发的电场对q2作用的电场力;q1的电场在q2所在位置的场强为E=kq1r2,因此,q2所受电场力为F=q2E=kq1q2r2。”而另一半的学生提不出新的见解,仍从库仑定律直接写出了E=kq1q2r2。他们头脑中的表象仍然是“电荷对电荷的作用力”的原有记忆表象。
物理发散思维教学中,发展和开发学生的想象力的途径有:一是要扩大学生的知识领域,丰富和充实学生的表象储备,提高学生运用表象的能力;二是要利用物理理想化模型和物理理想化实验的教学,立足于培养学生的再造想象力,并以此为基础,逐步发展学生的创造想象力。如在质点、 刚体、弹簧振子、安培假说、磁力线、光的波粒二象性等知识点的教学中,都应注意学生的想象力的培养。三是应强调类比与联想的作用,发展学生的空间想象力,鼓励学生遇到问题从不同角度思考与联想,唤起与问题有关的表象,组构新的物理形象。
2.4 重视学生的联想能力的培养
教学中常碰到这样的现象,每当遇到陌生的问题,许多学生不会将已解决的问题的思路与方法迁移过来,从而感到无从下手。培养联想能力有助于将已解决的问题的思路和方法进行迁移,有利于学生把新学的知识纳入已有的知识结构,建立新旧知识之间的本质联系,有利于发散思维能力的提高,对提高学生思维的灵活性也有重要意义。
在教学中教师要善于运用类比、推理、转化、发散、集中等训练,培养学生的相似联想、因果联想、接近联想、自由联想等各种联想能力,教师可采用把一个问题转化为另一个问题的思考方法。例如,如图3所示,有一质量为M,密度均匀,半径为R的球体,在与球心O1相距为2R的P点有一质点m,以O1P 连线上与O1相距R/2的O2点为圆心,挖去一半径为R/2的球形部分后,剩余部分对质点的万有引力是多少?这个问题的解决与已知合力和一个分力求另一个分力的问题方法是一样的。教学中先引导学生明确原球与质点间引力易求;挖去小球在原位置处与质点间的引力也可求;而挖去的小球与剩余部分对质点的引力之和与原球对质点的引力相同。这样,顺利的实现了问题转化,提高了学生的联想能力。
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3 培养直觉思维能力
直觉思维能力不是与生俱来的,而是在学习和实践中所取得的知识、经验的基础上逐步形成和发展的。直觉思维能力在物理学中具有重要的作用,应从如下方面着意培养:
(1)重视基础知识的掌握,拓展学生的知识领域
事实证明,具有广泛的相邻或相距较远的知识结构,将会更有条件使人跨越或涉足科学的无人区。1973年诺贝尔物理学奖得主贾埃弗,具有机械工程、电气工程、军事工程、哲学、政务等一系列正规的知识背景。当他迷上物理后,便大胆而果断地“让隧道效应与超导现象幸福的联姻”,发现了超导体中电子的隧道效应,并从理论上预言了超导电流能通过隧道阻挡层的可能性。由此可见,直觉思维不是凭空产生的,教师应当引导学生掌握物理学科的基本结构,即物理学科的基本概念、基本原理和基本方法及相互之间的联系;教师应当鼓励学生通过参加各种实践活动、阅读课外书籍,广泛涉猎知识、开阔视野,建立宽广、扎实的知识基础。这样,学生在掌握了一定深度、广度的基础知识,思维才会变得灵活。
(2)加强物理学史教学,培养学生科学的思维方法和优良的思维品质
我们进行物理教学,不应只重视概念、规律等科学知识的传授,还要注意物理知识产生和发展过程的教学,通过物理学史的教学,让学生了解物理学家发明、发现的过程,知道他们的成功经验和失败教训,使学生认识到科学创造过程中直觉思维的普遍存在性,为主动养成直觉思维的习惯奠定心理基础,也是发展学生的直觉思维能力的必要步骤。
(3)鼓励学生猜想、疑问和假设
例如,课堂上老师提出:“汽车通过凸形桥时,车对路面的压力等于车重吗?”学生不假思索地回答:“小于车重”,他是根据乘汽车过突然凸起的路面时人与坐垫间压力变化的感觉。在匀加速上升的电梯中,秒摆的周期还是2秒吗?有的学生猜到了小于2秒,可能是出自直觉。“弹性碰撞”一节设有这样一道例题:1号球去撞静止的2号球,发生弹性正碰,求碰后两球的速度。我们推导出表达式后,讨论了m1>m2,m1
(4)注意直觉讲解
例如,弹簧振子的周期T=2πmk,学生在应用中很容易颠倒m与k的位置,可能是因为他们对周期长短的决定因素缺乏一个直觉的理解。此外,在带电粒子在匀强磁场中的回旋半径 、线圈的感抗 、电容的感抗 、电磁振荡的周期等知识点的教学中,均应注意培养学生的直觉思维能力。
4 重视非智力因素的培养
非智力因素(包括兴趣、动机、情感、意志等心理因素和气质、品格等个性心理特征)在物理教学中的重要作用绝不可忽视,它是发展发散思维能力的重要条件。教师应充分发挥物理教学特有的学科优势,向学生渗透物理思想方法,进行学科教育。非智力因素的培养途径有:通过学生日常生活中的物理现象、物理学与人类进步的关系以及物理学家的事迹,激发学生强烈的学习动机;通过物理概念及规律的应用,使学生具有坚强的意志;使传统的以教师为中心的教学结构改变为探索为主新型的教学结构方式,逐步确立和巩固学生的主体地位。
参考文献:
[1]张宁东,论在物理教学中培养学生的创造思维[J], 广西物理,2000年第四期,P36.
[2]阎金铎主编,陶洪著,物理实验论[J],广西教育出版社,1997年版,P58.
[3]纳梅,创造思维训练与学生创造能力的培养[J],云南师范大学学报,2000年第四期,P37.