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2007年全国高中物理全面实施了新课程标准,新课标的实施给大学基础物理教学带来了新的压力和挑战。结合高中物理新课程标准和大学物理教学现状,笔者从知识点、思维方式、新课改选修内容三个方面分析当前大学物理教学中存在的问题,促使大学物理教师改进教学方法,调整教学内容,以激发学生的学习兴趣,提高教学效果。
关键词:
新标准;大学物理;教学模式;教学内容
一、引言
物理学是整个自然科学的基础,物理学的思想方法和研究方法几乎应用于自然科学的每一个领域,同时物理学也是近代高新技术的重要源泉。大学物理课程是理工科学生的必修课,在强调素质教育的今天,其功能不仅仅是一门为后续课程服务的基础课,也是培养和提高学生科学素质、思维能力、创新能力的主要途径。2007年,全国高中物理全面实施了新课程标准(以下简称新课标),与旧教材相比,高中物理新教材更强调科学探究方法及科学态度和科学精神的培养。学生基础知识的改变,对当前《大学物理》的教学产生了较大的影响,也给教师带来了新的压力和挑战。如何加快推进《大学物理》教学改革,在做好大学物理与高中物理知识顺利衔接的同时,仍然保持其生机与活力,从而达到提高教学质量的目的?笔者经过几年的教学探索,发现当前《大学物理》教学中存在若干问题,并提出了解决的思路。
二、大学物理与高中物理知识衔接中所面临的问题
(一)知识点重复性较大
新课标下的高中物理教材体系依然按照经典物理学的五大分支,即力学、热学、电磁学、光学、原子物理学为主线,大学物理同样也是以力学、热学、电磁学、光学、近代物理为主要框架。相对高中物理,大学物理只是在深度和广度上有了新的发展,分析工具由初等数学变为高等数学,但物理概念及规律没有太大变化。对于刚刚领到大学物理教材的大学低年级学生而言,从整体上感觉大学物理只是高中物理知识的重复,而没有显示出大学物理的独立性和实用性,难以激发学生学学物理的热情和兴趣,从而无法实现大学物理的教育功能。
(二)教师授课方式不同
高中物理新课标指出,中学生学习物理的目标为:学习终身发展必备的物理基础知识和技能,了解这些知识与技能在生活、生产中的应用,关注科学技术的现状及发展趋势;学习科学探究方法,发展自主学习能力,养成良好的思维习惯,能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题;了解科学与技术、经济和社会的互动作用,认识人与自然、社会的关系,有可持续发展意识和全球观念。在此目标指导下的高中物理教材图片丰富,实用例子甚多,且每章都有精彩的导入。高中物理由于教学内容少,课时多,所以教学进程相对较慢,任课教师为了吸引学生的注意力,启发学生思考,营造课堂的学习气氛,对于引入的每一个概念,都能通过演示实验、讲解小故事或者生活现象等方式进行形象解读,促进学生的理解和接受。长期下来,学生已经适应并习惯了高中教师的这种上课方式。而大学物理更加偏重于对物理理论的整体把握和更加严格的数学推导,在教学内容多、课时少、课堂教学信息量大的情况下,教师会通过复习上节内容来导入新课题,或者直接导入新课题进行讲解,很少有时间进行趣味性的导入。所以部分学生在进行大学物理学习时,会不适应大学教师的讲课方式,不知该如何进行大学物理的学习,显得很被动,比较迷茫。
(三)学生基础差异大
由于高中进行课程改革后.实行模块选修制,《物理(选修3-1)》和《物理(选修3-2)》是必选的,有些地区《物理(选修3-3)》《物理(选修3-4)》《物理(选修3-5)》要求只需选修两本,但是很多学校为了挤出更多时间,甚至只选其中一本,这样学生间高中物理知识基础差别就很大,大学教师在课堂上很难把握一个合适的进度,以符合所有学生的接受能力。例如:在讲解力学部分的动量守恒定律,在高中属于《物理(选修3-5)》,有些省份没有作为考试内容,所以部分学生根本没有动量的概念,而在大学物理教材是假定学生完全掌握动量一系列的知识的,直接通过牛顿第二定律的微分形式引入动量定理,无论教材例题还是课后作业,都很少有对概念的直接考查,相关题目难度较大。所以对于初学者来说,物理概念理解不透,因而在解决具体问题时不知从何处下手,结果导致慢慢失去物理学习的兴趣。
三、提高大学物理教学质量的对策
(一)上好绪论课
为了消除学生“大学物理只是在重复中学内容”的心理,教师在绪论课中除介绍该课程的发展史、地位、学习方法以外,一定要从内容、思维方式以及数学工具三方面强调高中物理和大学物理的不同。高中物理中,运动学部分的研究对象只局限于没有大小的物体,即质点的平动;动力学部分,只局限于恒力;电磁学部分只限于匀强场(包括电场和磁场)中的有关问题,而且重点还是在于对于力及研究对象运动状态的分析。而大学物理中的研究对象没有这些限制,任何运动、任何物体都可以,变力做功,电磁场更偏重于场性质的分析。大学物理不仅要讲“是这样”,更加要讲“为什么是这样”。例如:高中物理是直接给出质能方程E=mc2,通过一系列的例子说明质量和能量之间的相互转化,而在大学物理中则由物体质量和速度的关系,再通过动能定理引发新的动能概念,爱因斯坦对最后结果赋予物理意义,由此得出质能方程。在大学中,应用更多的是微积分知识,教师需要让学生理解微积分的物理含义,理解求导就是求一个变化率,而积分是求导的逆运算,是无限分割再求和的思想。还要引入矢量的概念,矢量的运算和标量有很大的不同,这也是学生容易出错的地方,进而自然引入矢量代数部分。为了吸引学生的注意力,教师在讲解矢积和标积时,可以让学生思考所学过的物理量中哪些属于矢积结果,哪些属于标积结果。良好的开端等于成功的一半,在绪论课上,明确大学物理与高中物理的区别和联系,克服学生对这门课程的轻视或者畏难两种极端情绪,对能否引起学生对该课程的兴趣和重视显得至关重要。
(二)教学方式的多样化
课堂活动是学生学习的重要途径,经过新课标教育的学生,主动思考能力有所提高,大学物理教学可以根据这一特点,脱离“填鸭式”的教学过程,转变为强调学习的过程,注重促进学生自主学习,提倡教学方式多样化。实践证明:采用启发式、互动式的教学方式已经成为现阶段吸引学生注意、提高大学物理教学质量的最为核心的策略。例如:在大学物理的学习过程中,学生往往对重要物理概念理解不透,在解决问题时还是采用中学的思维方式考虑问题,往往不得解而进入死胡同。因此,大学物理教师在引入知识点时,可采用高中物理的局限性作为切入点,这样既能复习原来的概念,又可以引发学生的思考,吸引注意力,从而提高课堂效率。以讲解功的概念为例:可以先回顾高中所学功的定义及可加性,告诉学生这就是功的定义和性质。进而提出如果F是个变力,而且物体的运动是任何轨迹时,那么这时功的表达形式又是什么样的?这时可以给学生几分钟的思考和讨论时间。有了前面关于冲量的讲解,大部分学生都能给出功的积分形式。而对于高中反复强调的知识点,像牛顿运动定律和带电粒子在电场和磁场中的运动等章节内容,教师无需再详细分析,完全可以提前一周安排学生到图书馆查找资料、做课件,让学生用一节课的时间在讲台上讲给全班同学,其他同学可以进行补充,之后教师再给予总结,使学生都能清楚了解所学内容。运用这些方式,教师既可以更好地掌握学生的学习情况,又能帮助学生加深对概念的理解,有效调动学生学习的主动性、积极性和参与意识,同时也有助于提高学生分析、解决实际问题的能力、自学能力和表达能力等。
(三)积极探索个体化教学
高中物理与大学物理是先行课与后续课的关系,大学物理教师应深入了解高中物理新课标的要求,在开课前对班级学生进行问卷调查,并针对了解到的实际情况,对教学组织作相应的调整。通过物理分层次教学活动,发现学生的潜能差异,通过多种途径的物理教学,激发个性学生的特长,达到培养学生实践能力和创新精神的目的。虽然变换教学组织形式,针对不同层次的学生进行分层次教学,可以解决因选修内容不同而造成的学生对知识把握情况不一样的问题。但在按专业、班级进行大班授课的情况下,分层次教学目前在笔者所在学校还在探索中。例如:针对大学物理某一部分内容,像热学,组织基础较差的学生在开课之前,在指定的时间内集中对其进行一定的学习指导,使学生在正式上课之前能够有一个补习的机会,以便顺利步入正轨。经过几年的探索,这种方式被证明是最简单易行的,并且能达到开课的目的。
四、总结
大学物理是培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能力的重要基础课。大学物理教学工作者应当充分了解高中物理的实际情况,做好大学物理与高中物理的衔接;改变传统的教学习惯和模式,适应新的教学实际;调整教学方法,激发学生的学习兴趣,转变学生的思维方式,使大学物理教学更加生动、有趣、实用,从而提高大学物理的教学质量,为后续课程的学习打下良好的基础。
作者:吴杰 单位:郑州轻工业学院物理与电子工程学院
参考文献:
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[7]物理课程教材研究开发中心.物理(必修3-4)第2版[M].北京:人民教育出版社,2006.
怎样才能适应这种需要?要抓什么主要问题进行改革?这里谈谈我们的几点看法。
一、物理学科的课程设置
1990年,根据国家教委印发的《普通高中教学计划的调整意见》,普通高中物理课分为必修课和选修课两部分(即二·一分段),物理教学大纲相应地作了调整。这项调整改变了过去单一的课程设置,是建国以来对普通高中物理课程的一项重大改革,取得了相应的成效。但从实践看,高中物理课采取分段的办法来划分必修课和选修课的内容,具体落实确有困难。我国幅员辽阔,经济、文化、教育的发展很不平衡,即使一地之内,客观上也存在差异很大的几类学校。高中前两年的必修课,内容和要求都一致,不能适应这种差异。国家教委最近提出的多种办学模式,我们体会,是承认差异。面对这种差异,高中物理课与其采取分段的办法,不如采取分层次的办法。高中物理课可分为两种物理课,以适应不同办学模式的学校,适应不同程度、不同发展倾向的学生。这将有利于提高学生的科学文化素质,发展学生的个性和特长,使全体学生都能有效地学习。
物理学是一门基础科学,具有多层次、多侧面的特点。同一个知识点,在程度、要求、讲法、侧重点等方面可以不同,甚至可以很不相同。对不同的学生,即使所学知识无大差异,能力要求可以有相当大的区别。也就是说,就知识的理解程度而言,就所处理的问题的复杂程度而言,差异是相当大的。提高科学文化素质,或为将来准备升入理工科院校打下坚实的基础,二者虽然是一致的,但着眼点不同,对物理课的教学要求将会不同。采取分层次的办法,将会较好地适应高中物理课的教与学。
按照课程计划的规定,高中物理开设必修课和限定选修课。必修课在高中一年级(2课时)和高中二年级(2.5课时)开设。限定选修课在高中二年级(2课时)和高中三年级(3课时)开设。为了适应高中物理课的特点,便于教学,新大纲把课程计划中的必修课和限定选修课贯通起来,不再分段,合起来称为必修和限定选修物理课。这样,新大纲提供两种物理课的教学内容和要求。第一种是必修物理课(简称1类课),共4.5课时。第二种是必修和限定选修物理课(简称2类课),共9.5课时。
1类课是基本要求的物理课,是全体学生都必须学习的。内容和要求着眼于提高学生的科学文化素质,知识面包括物理知识的主要方面。考虑到现行必修课的知识面较窄,新大纲适当地扩展了1类课的知识面。2类课是较高要求的物理课,适合于理科基础较好的学生学习。内容和要求着眼于为学生将来进一步学习打下比较坚实的基础,内容包括最基本和最重要的主干知识,同时增加了近代物理中的相对论和量子论,作为选学内容。2类课的内容和要求完全覆盖1类课,以保证全体学生都能达到必修课的要求。
据了解,现行必修课对部分学生要求仍偏高,所以新大纲从总体上适当放低了1类课的程度。2类课的程度,就重要的主干知识而言,与现行的必修加选修的程度大体相当。以2类课与我们所看到的某些国家和地区的物理课比较,基本的主干知识大致相同,但程度上我国要低些。
两种物理课的内容都分为必学和选学。选学内容不作考查,供师生选择,以补充知识面偏窄的不足。
新大纲对必学的知识点的教学要求分为两个层次,A层次要求低,B层次要求高。作B层次要求的知识点是比较重要的概念和规律。在1类课中,A层次的知识点约占全部知识点的60%,B层次约占30%。在2类课中,A层次约占50%,B层次约占40%,B层次所占的百分比有所提高。教学要求分层次,有利于教学,可以在一定程度上控制不适当的加深,减轻学生的负担。
新大纲十分重视实验。1类课的必做学生实验共12个,其中有4个是新实验,必做实验个数与现行必修课的必做实验个数相同。2类课的必做学生实验共23个,其中有一个是在专题中安排的制作性实验,这23个实验中有7个是新实验。现行的必修加选修一共17个学生实验,新大纲增加了6个实验。在课时减少的情况下,学生实验所占比例有所提高。大纲中安排的演示实验有所增加,并提出,有的演示实验可安排为学生随堂实验,以增加学生的动手机会,有利于学生仔细观察现象,提高观察和实验能力。
能力的培养要因材施教,因而两种物理课的能力要求是不同的。1类课的能力要求相对低些,这并不是说,某些方面的能力如运用数学的能力不需要培养,而是考虑到能力的要求应该恰当,应该有所侧重,不能脱离多数学生的实际。2类课的能力要求高些,表现在新大纲提出要设置适合于高中学生的课题研究,在教师的指导下培养学生独立研究问题的初步能力。这是一种新的尝试,而且要求较高,希望能在实施中积累经验,使之成为培养能力的一条新的途径。
实行两种物理课并不要求过早地分流,或者说过早地分为文理科。不论选用哪种物理课,都要在高中阶段学习必修课的内容,这对于提高学生的科学文化素质,适应现代生活,继续深造,都是十分必要的。
为了便于实施,在高中一年级,两种物理课的内容和要求完全相同。学生进入高中二年级后,分别学习上述两种物理课。2类课把必修课和限定选修课的内容安排在一起,是为了便于教学,不是为了所谓“一次到位”。在高中一年级,为了适应大多数学生某些重点知识的应用,如牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律等知识的应用,限定为简单的应用。而在高年级,在2类课中设“专题”,以利于学生深入地理解知识和综合地运用知识。
我们认为,根据新大纲编写的新教材,高中一年级应该有较大的弹性,以适应不同学校和学生的需要。教师在高中一年级可根据各自的情况,循序渐进,因材施教,发展学生的个性和特长,并指导他们在高中二年级对两类物理课进行选择。
面向全体学生,要承认差异,使他们都能有效地学习,这应该是物理学科课程设置的着眼点。
二、教学内容
新大纲指出:“教学内容应当有利于提高学生的科学文化素质,有利于他们进一步学习,以适应21世纪对人才的需要。”这就需要从新审视高中物理教学内容,按照两类物理课的不同要求,进一步对教学内容加以精选,并适当予以更新。
(一)科学技术有加速发展的趋势,预料21世纪的科学技术将发展得更快。面向21世纪,要考虑高中物理课如何适应这种趋势。高中是高层次的基础教育,物理学又是一门基础科学,这就决定了高中物理课应当强调加强基础,把那些重要的基础知识作为课程的主要内容。在高中阶段,基础打得扎实,学生才能在今后有效地学习文化科学技术。脱离开打好基础,片面追求大量的现代知识,只能得其皮毛,回过头来就会觉得基础单薄。
加强基础,这是确定高中物理教学内容的基本要求。在这个基本要求下,要处理好主干知识与非主干知识、经典物理知识与现代物理知识、理论知识与实际知识的关系。
(二)在高中首先应当把那些在知识结构中处于重要地位的主干知识学好。主干知识学得透彻,学习其它知识就容易些,也有条件扩充和加深自己的知识。在课时减少的情况下,要减轻学习负担,决不能削弱主干知识。新大纲精简了某些非主干知识,以加强主干知识。
一方面要强调主干知识,另一方面知识面又不能偏窄,这是一个矛盾。知识面偏窄,不利于开阔眼界和思路。知识面窄,这是我国学生的重大缺陷。但是,在当前,宁可知识面相对窄些,也要保住主干知识。宁可要求低些,也不能冒然砍掉主干知识。因为主干知识学得好,学生将有可能独立地去扩展知识面。此外,教材可增加阅读的内容,以扩展学生的知识面;培养阅读能力,鼓励学生主动地开拓知识面。这样可以很好地解决强调主干知识与知识面偏窄的矛盾。减轻负担,必须精简某些次要内容。有的知识在大纲中可不列为知识点,不作扩展性要求,采取其它形式如练习的形式去解决。
减轻负担不能只靠砍内容,要多方面设法解决矛盾。例如,主干知识的要求要合适,不能不适当地提高要求。教材的系统或结构要加以改进,充分发挥主干知识的带动作用,使主干知识和非主干知识配合得更好。教学方法要加以改革,要注重培养学生独立思考的能力和习惯,讲解不能过细,要给学生留有思考、探究和自我开拓的余地。要强调因材施教,对物理有兴趣的优秀学生,应该鼓励和帮助他们课后独立地钻研。课内讲得精粹一些,而且有吸引力,使学生对物理发生浓厚的兴趣,使学生能够生动活泼地、主动地发展。
(三)要处理好经典物理和近代物理的关系,适当增加近代物理的内容,使教学内容随着时代而有所更新。经典物理知识反映了宏观、低速情况下的客观规律,具有广泛的实际应用。近代物理知识是在经典物理知识的基础上发展起来的,学好经典物理知识,才能够进而学习近代物理以及其它各方面的知识。
近代物理是指以相对论和量子论为基础的20世纪的物理学。前期量子论的知识在现行大纲中已经有所反映,为使量子论的知识能够充实一些,新大纲中明确列出量子论,以求有所加强。现行大纲中没有涉及相对论的知识,新大纲列出相对论,作为选学内容,希望经过新大纲的实施,逐渐取得在高中讲述相对论(主要指狭义相对论)的经验。教学内容要随着时代而有所更新,不更新将不能体现和适应科学技术的发展,但从全国大面积的推广来说,这种更新的进程应该是渐进的。当前,在课程的内容和体系上作过大的变动,看来还缺少经验和依据。而且作过大的变动,教师和设备均不适应,不利于提高教学质量。逐步积累经验,逐步探索,是一条可行之路。从长远来看,课程的体系应该而且必须改变。当今的科学技术迅速发展,在中学阶段哪些知识是基础知识,体系应该如何改变,都需要重新加以认真研究。物理课程要作较大的改革,必须先在小范围内试验,取得经验,以备将来改革之需。
新大纲加强了守恒定律,加强了能量的知识,加强了波动的知识,努力反映与近代物理的联系。在教材的编写中,应当寻求传统内容与现代内容的“接口”或者“连接点”,引导学生走向近代物理之门,开阔他们的眼界,引起他们的兴趣。讲解经典物理知识,要反映和渗透近代物理的观点。还应当以学生能够接受的方式,介绍近代物理的成果,使学生知道近代物理是怎样从经典物理发展起来的,知道物理学是一门发展中的科学,物理大厦正在不断建造之中。
物理学的研究成果和研究方法在其它自然科学中有广泛的应用,并且形成了许多交叉科学。这是当代科学发展的一个特点。新大纲在教学目的中提出,要使学生“了解物理与其它学科……的关系”,以体现物理学作为基础自然科学的特点,以加强高中理科各门课程的联系。如何体现这一点,还研究得不够。在编写新教材的过程中,我们还要作进一步的努力。
(四)物理知识在实际中有广泛的应用,确定教学内容应该处理好理论知识与实际知识之间的关系。新大纲指出,高中物理教学的目的之一,是“使学生学习比较全面的物理知识及其实际应用”。在教学目的中把基础知识和实际知识并列,说明对实际知识相当重视。教学中不能只重视理论知识,而轻视实际知识。教学中要以学生能够接受的形式讲述实际问题中的物理原理,介绍与基础知识有密切联系的现代科学技术知识。在新大纲的知识点中,列出了相当数量的属于实际应用和反映现代科学技术成就的知识点。这说明新大纲在教学内容中充分反映了上述教学目的。
新大纲在教学目的中指出,要使学生“了解物理与技术进步、社会发展的关系”。联系实际,是完成这一教学目的的唯一途径。提高学生的文化素质,应该使学生了解物理学是人类文化的重要组成部分,从更广阔的角度认识物理学的作用。在新教材的编写中,我们要努力体现这一点。
当代科学技术发展的又一个特点是:从发现,到发明,到实用,周期越来越短,即科学转化为生产力的速度越来越快。为21世纪培养人才,应该充分考虑到当今科学发展的这一特点。我国的学生基础知识比较扎实,但知识面较窄,动手能力不强,不善于应用知识。针对这一情况,在高中物理教学中更要大力加强联系实际,以培养学生的应用意识,引导他们关心实际问题,理解实际问题中的物理原理,有志于并且善于把所学知识用到实际中去。要培养具有独立思考、开拓意识、创新精神的人才,这个任务,高中物理教学应当很好地分担。
三、能力培养
高中物理教学既要传授知识,又要培养能力。加强能力培养,是高中物理教学的重要任务,新大纲总结多年来在培养能力方面的经验,明确而且有针对性地作了阐述,这将有助于今后更加切实有效地完成这一任务。
(一)在诸多的能力中,新大纲强调了培养学生的独立思考能力和习惯。独立思考,这种新型人才所应具备的品质,虽然不是物理课单独能够培养的,但是,物理课却应该分担这个任务。在高中阶段,学生的思维能力有较大的提高,所学知识的抽象、概括能力也有较大的提高,因而在高中物理课中有条件、有可能担负起这个重要任务。
培养独立思考的能力和习惯,应该贯穿在整个高中物理教学之中。这一要求,在新大纲的说明中有明显的体现。要有意识地培养学生提出问题、讨论问题的能力,鼓励他们积极地发表看法,提出质疑。要培养学生自己进行比较、分类、概括、总结的能力,逐步要求他们自己归纳所学的知识和方法,以期能够逐步做到举一反三,融会贯通,形成合理的认知结构。要培养学生学会正确的学习方法,提高自学能力,学会独立地获取知识和拓宽知识面。
培养独立思考能力和习惯,要求教师转变教学思想,改进教学方法。不分巨细,都“嚼碎”了“喂”给学生,这种传授知识的方法不利于学生独立思考。能够拓宽思路但不考的知识不涉及,将会堵塞学生独立钻研的志趣。为了防止高考失分,让学生超量地做题,以致出现生题不会做,学生埋怨教师没有提供此类型的题目。这表明有的学生已经失去了独立思考的习惯。缺少独立思考的能力和习惯,一些具体能力的培养一定会受到影响。将来进入高等学校学习,或者进入社会,都会显得很不适应。新大纲中强调独立思考,这是十分必要的。
(二)新大纲总结多年来的教学经验,根据物理学的特点,提出在高中物理教学中应培养观察和实验能力,科学思维能力,运用数学解决问题的能力,分析解决实际问题的能力。观察实验、抽象思维和数学方法相结合,这是物理学探索客观世界的基本方法,与此相适应,高中物理应当培养这三方面的能力。
新大纲对高中物理教学所应培养的能力作了具体阐述,比现行大纲有所充实和提高。例如,对观察能力的要求比初中有所提高,除了要求学生“能有目的地观察,辨明观察对象的主要特征”,还进一步要求学生能“认识观察对象所发生的变化过程以及变化的条件”。当前,在高中物理教学中,实验还没有得到应有的重视,学生的实验能力不强,针对这种情况,新大纲对实验能力的要求有所提高。要求学生“明确实验目的,理解实验原理和方法,学会正确使用仪器进行观察和测量”,“会分析处理实验数据并得出正确结论,了解误差和有效数字的概念,会写出实验报告”,并进一步要求“会控制实验条件,排除实验故障”。对基本仪器的使用,分成两种要求,大部分要求是能正确使用,一部分要求练习使用,以便于具体落实。关于误差和有效数字的要求,大纲中作了具体说明。在2类课中还要求“能在某些实验中分析误差的主要来源”,个别实验中要求会合理的选择仪器。
新大纲要求培养“抽象和概括、分析和综合、推理和判断等科学思维能力”。这在科学思维能力的层次上,比初中向前推进了一步。如果说,初中较多地是直接概括,那么,在高中,由于学生抽象思维能力的提高,也由于高中所处理的问题有所深化,则较多地要求在抽象的基础上进行概括。分析的深度和综合的广度,都比初中大大提高,因而对分析综合能力的要求也相应地大大提高。在初中,物理规律大部分是由实验直接得出的,在高中,有些规律要经过推理得出,而且处理问题要较多地运用推理和判断,因此,推理和判断能力的要求也大大提高。科学思维能力提不高,不能学好高中物理。知识和能力是密切联系在一起的,不但在获得知识的过程中需要科学思维能力,在运用知识的过程中同样需要。科学思维能力正是在获得知识和运用知识的过程中得到提高的。
大纲在阐述分析解决实际问题能力时,强调“要求学生能运用所学的概念、规律和模型等知识对具体问题进行具体分析”。解决问题,不能死记方法和步骤,要学会在不同的情形下,特别是新情景下,能对问题进行具体分析,善于迁移和运用,把知识学活用活。强调“弄清物理过程、状态和情景,明确解决问题的思路和方法”。具体分析,就是要分析物理过程、状态和情景,这是解决问题的最重要的一步。具体分析物理情景、思路和方法,抓住了这几点,就是抓住了根本。
大纲中明确提出要培养运用数学处理问题的能力。物理学是一门定量的科学,表达和处理问题都离不开数学。数学是一种语言,可以简明确切地表达问题;数学是一种工具,可以进行推导和运算。不会运用数学,物理很难学好。因此,新大纲提出培养运用数学的能力是必要的,这要求我们要引导和培养学生善于把数学知识运用于物理中去。学习物理,应该学会进行计算,以至最后得到物理结论。但是,解决物理问题,还常常要用到定性和半定量的分析和推理。因此,新大纲提出要重视定性和半定量分析这对学好物理很重要,是一种较高的要求,希望能够引起重视。针对图象的运用能力较弱的情况,新大纲提出要学会用图象表达和处理问题,这一点也希望能够引起重视。
关键词:新课改 高中物理教材 新特点
从当前情况来看,我国的基础教育课程正在向纵深处改革,而在这个背景下高中物理的全新课程标准也相应出台,新课标的出现也代表着高中物理课程改革的又一开端。新标准中指出,高中物理课程的基本目的是要不断地提高学生的整体科学素养;课程的内容侧重体现时代性、选择性与基础性,在课程结构方面则重视共同基础,并设计了模块课程以便于学生的选择。新课标可以说是对于高中物理课程改革的重要指导。但是我们要想真正领会新教材的精髓,就必须要对新教材的新特点加以研究,总结体会,才能将新教材运用的更好,才能发挥出新教材在培养新时期新型人才过程中的重要作用。
一、新教材具有较强趣味性
新教材有着丰富的趣味性,能够很好地激发学生们的好奇心,这大大地增强了物理课堂的核心凝聚力。新教材将对学生物理兴趣以及好奇心的培养放在首位,以避免学生在不断转难的知识学习中出现畏难和抵触情绪,从而更好地保护和培养学生的好奇心和求知欲。举例来说,必修2 第四章第四节中的《机械能守恒定律》,教材利用蹦床运动来说明动能与势能二者之间能够相互转化,继而引入课题,由于蹦床运动与日常生活相距较远,学生理解不深,因此会充满好奇心,教师可以为学生用多媒体播放蹦床运动比赛的画面,用激烈的比赛来调动学生的探究情绪,通过观看比赛引入课题,教学效果会更好,课堂气氛也更热烈。
二、侧重于学生的实践经历
新教材更加重视学生实践经历的积累,比如说“自感”教学时,教师先用导线将自身同两节干电池进行串联,并邀请一位学生进行尝试,结果显示没有安全问题。然后让十位学生牵手,再用导线将大家同日关灯的镇流器、2 节干电池进行串联。当开关闭合时,学生会说并没有任何感觉;而当开关瞬间断开时,学生则会不由自主的产生反应,跳起来,快速地将导线丢开。这个实验过程突出了学生亲自经历,与学生已有的经验产生强烈的冲突,学生的记忆会更加深刻。
三、新教材突出时代性与基础性
全面到来的信息时代也使得人们的职业更换速度加快,知识的更新换代在提速,也要求我们的学生对社会的认知与理解更加的全面与深刻,因此我们的学生必须就必须要掌握扎实的的基础知识。然而我国的高中教育在课程内容方面一直处于一种繁、偏、难、旧的状态下,特别是在应试考试的恶性循环中,许多教师错误理解教材内容,教学行为出现了偏颇,这在一定程度上制约了真正人才的培养。为了促进传统教学向现代教学的转变,高中物理课程新标准做出了一定的改变。
举例来说在《物理必修1》中,有关“运动的描述”这一内容所涉及的知识点有质点、速度、位移、加速度以及匀变速直线运动规律,在这一内容中,教材不仅吸纳了国外教材的精华,对这一系列知识点加以细致的描述,更侧重了概念发展的循序渐进和逻辑思维,并能够在概念的描述中传递出物理学的研究思想。
四、新教材降低了知识的难度与内容总量
新教材大大降低了学生的记忆负担,摒弃了传统教材的“繁”与“难”的设计手法。在新、老教材的对比当中我们可以明显的发现新教材在这一方面的重点突破。这样一来不仅减轻了教师的教学负担,更减轻了学生的畏难心理,让学生们重拾对物理学习的信心。此外,由于课堂教学中不再需要耗费长时间进行重点和难点的反复讲解,也为学生与教师的交流空出了宝贵的时间。
五、新教材能够联系实际,突出主干
新教材将一些非重点内容做了淡化,这样一来就使得高中物理教学的整体框架、脉络更加清晰,更好地突出了主干,比如说删减气体的实验定律和透镜成像的公式,这些问题可以说是相对独立的,在力学体系中也有所研究,因而为了更好地突出主干作用,做了必要的删减。而这样的设计思想同样对我们的教学有着很好的启示。物理教学总的来说要侧重学生能力的培养,所以在教学的过程中我们也必须要着重于知识的引导与分析,因此我们的物理教师在习题的讲解过程中不要从头到尾没有头绪的重复性讲解,而是要侧重讲解那些具有代表性,并且可以激发学生想象力与潜在思维的问题,而不是长时间拘泥于某个重点、难点问题去灌输式的讲解。
六、新教材的突出了教学方式的多样化,更加注重学生的体验与兴趣
我们的教学如果触及到了学生的情绪与意志,发现了学生真正的需要,就可以产生事半功倍的效果。学生对于物理学习的持久性、探究兴趣以及对知识的感悟等都必须要依赖于学生对物理科目的情感支撑。因此可以说关注学生的体验就必须要以学生的活动与经验为基础,要以学生的身心投入与积极参与为基本前提。因此,新教材充分地考虑让学生真实地去“接触”具体事物,通过实际经验去发现问题之所在,让学生将课堂上学习到的理论知识运用到实际问题的解决之中,这样才能突出学生的学习主体地位,才能调动他们去深入研究物理知识。
七、新教材在内容的设计中融入了研究性学习的内容
新教材的设计巧妙之处还在于融入了一定的研究型学习内容,这部分内容对于学生主动探究能力、观察能力以及分析能力等方面都有着良好的助益,它的设计目的并不在于让学生获取大量体的知识,而是能够侧重学生实践能力与创新精神的培养,让学生能够亲身参与研究探索的体验。
结论:综上所述,高中物理新教材为我们当前的物理教学注入了新鲜的血液。新教材深化了高中物理课程的培养目标,让传统物理教学转变为兴趣物理教学,从而促进了学生自主学习能力的生成以及探究能力的提高。因此,我们必须要更加深入地研究新教材,让同学们能真正的地去体会新教材,继而爱上物理知识的学习。
参考文献
[1] 孙早立.使用高中物理新教材的实践与探索[J].课程教材教法,1993.(9).
一、中澳两国高中物理教学特点分析
1.澳洲高中物理教学特点
课堂教学实践是由教师的教和学生的学共同组成的学习活动,是一个受多种因素影响不断变化的动态过程,澳洲因独特的国家发展历史和传统在教学实践方面有一定出众之处。澳洲高中物理课堂重视一手现象或数据支持对物理定理定律等知识观念的支撑,在教学过程中,注重通过逻辑推理与探究加强知识点之间的联系,以强化学生对科学观点和证据之间的认识。物理课堂中相关理论性知识较少,相对更多的以各类支持科学定理的证据为主,在物理授课过程中,注重结合现实问题加强学生的认识和理解,同时丰富教学实践形成,调动学生积极性。
教学组织方面,澳洲物理课堂教学主要采取全班集体学习方式,比如讨论式和演示式教学等,课堂教学注重基础知识,超过90%以上的时间都用来学习新课程内容,另外还积极鼓励学生组织开展各类试验活动等。物理学习内容方面,主要以物理科学框架内的知识和内容为主,重视科学本质的引导学习,比如科学与政治和历史的关系,科学本身的价值,在科学试验过程中,尤以规范的科学知识占据突出地位。在物理课堂上,知识理论的学习与实践活动的结合也是另一教学特色,即所谓的强关联,比例超过50%以上。另外,还积极引导学生利用推理或探究法完成知识的理解与联结[1]。学生学习行为方面,澳洲物理教学课堂多采用互动讨论形式,不同年级实践活动实践分配情况不同,学生独立实践活动中更多的以锻炼观察力为主,少数需要制作模型或者记录试验数据与现象。澳洲高中学生能够在解决物理问题的过程中通过仔细充足的观察配合试验研究设计验证结果的可靠性,这也决定了高中学生在物理课堂中更多的会使用一手数据或现象支持问题的解决。
2.国内高中物理教学特点
国内高中物理教学重视知识之间的逻辑性,教学知识体系构成具有较强的系统性。物理学本身作为被体系化的学科,我国教材设计和教学实践都习惯性按照系统思路进行,从力学、热学、电磁学、光学、原子到原子核物理学,系统条理严密且完整,虽然在巩固基础知识与概念方面效果不错,但是容易影响学生学习情趣和积极性。与以往相比,经过新课改之后,新的高中物理教学更加注重理论与实际的结合,除去坚持以往系统性优点之外,还重视应用知识和技巧的学习,提升学生应用知识解决问题并举一反三的能力,培养创新思维和发散性思维。当前高中物理教学重视提升教学质量的多样化探索,因此高中物理教学大纲中在力学和电学方面降低了理论和计算难度,简化并删去了一些复杂规律的解释,针对学生接受能力做出了深度与广度上的变化。值得一提的是,我国高中物理教学中增加了学生必修课与选修课之分,必修课稳固知识框架,选修课则加深对学生知识、能力的培养和锻炼,不仅减轻了学生的学习负担,且形成了螺旋式的学习上升过程,更加符合学生认知规律,有利于实践教学。
二、中澳高中物理教学比较结论
中澳高中物理教学方面的比较主要可以集中在三大方面,分别是教学观念、教学方式和试验探究。通过比较中澳两国高中物理教学实践经验,在分析二者教学特点的基础上,总结异同点,以更好地促进国内物理教学的发展。
教学观念上,两国都积极提倡以学生为中心,澳洲提倡每个学生都重要的教育理念,中国提倡以学生为中心,二者在本质上是一样的。但是在教学实践表现方面有一定差别,这主要源于二者国情、历史和教学思想的不同。比如澳洲重视学生在学习上获得身心健康成长,并为社会做出贡献,我国受传统以教师为中心教育思想影响,在真正转变观念影响实践教学方面还在努力阶段,还需要一段发展时间才能够成熟[2]。
教学方式上,两国都积极提倡物理学科理论与实际相结合的多样化教学探索方式,澳洲提倡创设合理物理情境,联合生活实际,调动学生积极性参与知识的自主构建,国内则是教学使用诸如启发式、情景式、探究式教学方法等从知识、情感、能力三方面对学生产生影响,极力走出以往传统灌输式教学的老路。
1生活实验,激发意识
在我们的实际生活中,有很多自然现象都与物理知识息息相关,很多的生活规律都能用物理知识解释.抽象的物理知识一旦与生活中的实际现象相联系,就会很容易的化抽象为简单,便于学生们的理解和掌握.在实际教学中,我经常会将物理教材中的实验现象与生活实际相联系,以此来激发学生学习物理的意识.
例如:在教科版高中物理教材必修二《重力势能和弹性势能》中,由于本章的整体学习内容都是力学,力学对于学生们来说,是一个比较抽象的名词,很多同学都表示比较难以理解,在教学中,针对重力加速度这节课,我会带领学生们到教学楼下,然后一名学生在二楼窗口、三楼窗口、四楼窗口,其他同学在教学楼下观察,三名同学分别拿着质量、体积相同的铁块,另一名同学拿着秒表,在我统一喊出口令后,三名同学依次扔出小铁块,然后分别记录铁块从下落的一刻开始到掉落到地面为止的时间.然后我带领学生们回到教室,对时间结果进行分析:“同学们,刚才我们进行了一个生活实验,同样质量和体积的铁块,在相同间隔距离的位置做自由落体运动,结果三次的时间没有依照等差排列的规律,这说明了什么?你们能计算出小铁块的重力势能吗?谁能告诉我解题思路?”通过这种对生活知识的联系和启发,学生们的物理学习意识被充分的激发出来,物理学习的积极性也被充分的调动起来,并且很多学生都能够主动的将物理知识与生活中的实际现象相联系.
兴趣是最好的老师,高中学生虽然已经度过了义务教育的学习阶段,但是良好的启发和引导,能够将原本枯燥无味的物理学习变得形象具体,便于学生们的理解和掌握,通过创新物理教学方法,让学生们更快、更好的适应高中物理的难点,在物理学科的学习上,用生活实际来联系知识,充分激发学生们的自主学习意识,这也是我们当今教育的重点和难点.
2不讲先做,深化效果
学好物理的关键就是要勤动手,在脑海中形成物理实验的意识,通过实验来验证和探索物理难题,用实验中的数据来见证物理原理,才能真正的学懂物理.在课堂教学中,为了将课堂的活跃性充分调动起来,深化学生们学习物理的效果,我经常在课堂开始时先进行实验的操作,通过实验里的现象、数据以及结果来引入教材知识点,以此来加深学生们的记忆,增强对知识的理解和掌握.
例如:在教科版高中物理教材必修二《胡克定律》中,胡克定律概念是本节的教学重点,也是后续学习的基础和主线,同时又是前面知识的延续.在实际教学中,我发现很多学生在学习这节内容时,很难理解弹簧和弹性势能的关系,因此在教学中,我会特别留意对这个关系的实验演示.在上课之前,我会先做一个小实验:用直尺测出弹簧的原长,将弹簧一端固定,另一端用细绳连接,细绳跨过定滑轮后,下面挂上钩码,待弹簧平衡后,记录下弹簧的长度及钩码的重量.改变钩码的质量,再读出几组数据.根据测量数据画出F-x图象.然后我会对实验结果进行解释,“同学们,刚才的实验中,通过对弹簧长度的测量,我们可以看到,弹簧受到拉力会伸长,平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等.这样弹力的大小可以通过测定外力而得出(可以用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力).”通过这样的实验,让同学们在脑海中都有了一个胡克定律的概念的初步理解.
在物理教学中运用大量的实验不但可以提升学生的实践能力,更能让学生在实践中领会物理知识,用物理实验来导出物理知识,深化物理的演示效果,增强学生们的记忆,激发学生学习物理的兴趣,通过在实验中操作的过程,培养出学生们对科学知识的严谨、求实的良好品质,提升学生们的综合素质.
3任务驱动,学会合作
物理学习离不开实验的操作,而对于很多复杂的实验操作,需要学生以小组为单位进行共同的合作才能完成,在操作过程中,让学生们学会互相帮助、共同努力也是物理实验的一个重要意义.在实际教学中,本人通常会将学生分成若干个实验小组,设定实验任务,以实验结果为目标,培养学生们的交流合作方法.
例如,在教科版高中物理必修二《焦耳定律》中,由于本节知识点的灵活性比较高,实用性比较强,因此要求学生必须要充分的理解和运用焦耳定律.在教学中,我会先让学生们思考电功率和热功率的区别和联系,然后进行任务的布置:“同学们,现在我手中有一个玩具小电风扇,两节干电池以及电压表和电流表,在大家想出电功率与热功率的联系后,我请两名学生组成实验小组,到台前来进行实验.学生们在我的任务布置后,都开始的行动起来,两个人一组,互相商量,采取最擅长的方式,通过讨论交流,组与组之间的互通帮助,最终得出了结果.然后我选出一个小组在台前进行实验,一个同学操作,另一个同学进行辅助和讲解.”请先卡住电风扇,将其接入电路,将电流表与其串联,电压表与其并联,测出相应的电流值I和电压值U,则R=U/I.“通过对实验的思考和操作,使学生们提升了实验的动手能力,同时培养了他们的合作意识.
通过实验过程中学生之间的交流与合作,探讨与研究,互相帮助与补充,培养学生们的合作意识的基础上,启迪学生的思维,增强探索性.让学生们自觉地在潜意识里形成团队的意识,并且在目标的驱动下,积极的参与到团队的活动中来,发挥自身的强项,学习别人身上的优点,取长补短.
4适时调控,凸显主导
任何学科的学习都有主次之分,物理学科也不例外.很多学生在学习物理时,往往会抓不到重点,主次弄的混淆,对重要的知识点容易忽略.在实际教学中,本人往往会在学生们学习物理以及进行实验的过程中,适时的对课程的重点以及实验的重点进行点拨和调控,使很多重点的物理知识能够凸显出其主导的地位.
例如:在教科版高中物理教材高一物理必修二《机械能守恒定律》中,由于本节主要是机械能守恒验证和应用,涉及的计算比较多,是本学期的重点内容,因此,以我的思路为主体,在学习时,我主要对学生们采取引导的作用,概念引入后,我就开始对学生们提出问题”同学们思考下面这道题,一个质量为m1的物体在自由落体运动中,经过高度是h1点时,速度为v1,经过高度是h2点时,速度为v2,不计空气阻力,大家想一想从h点到h2点下落过程中的机械能是怎样变化的?“让学生们思考几分钟后,进行提问后,我会继续讲解和引导:“同学们,从刚才的分析中,我们可以发现,物体运动的起始点和终点的机械能是不变的,那么也就是说E初=E末,为了验证这个定律,我们从重力势能和弹性势能出发,思考下面的问题.”在讲解和练习的过程中,我也会针对这方面的内容进行重点的练习和巩固拓展性的训练,在学生的潜意识里面,形成机械能的计算意识,凸显出教学的主题内容.