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一、公式便于物理概念的理解
初中物理定义很多、很抽象,不好理解,比如八年级刚开始学习物理,接触到密度的定义:单位体积所含物质的多少。初学物理的学生很难理解:单位体积是什么?所含的物质的多少又是什么?定义是帮助学生解释物理概念的,结果解释不清楚就达不到定义的作用了。此时给学生出示用公式做的定义,结果就显而易见了ρ=:密度就是质量与体积的比值。同样八年级学生也对压强的定义、压强的作用效果或者说单位面积所受到压力的大小无法理解而头疼。如果用公式P=:压力和表面积的比值。学生立马就明白这个概念。到了九年级电学部分电压、电阻、电功率、电能都是看不见、摸不着的抽象物理概念,几乎所有的定义都需要使用公式让学生更容易接受,在使用中慢慢加以体会。
比如,机械效率和功率的区别,如果用其他方法解释可能讲了半天学生没法理解,但是利用公式就能事半功倍,两者公式上可以看出不同P=和η=×100%,一个是所做的功与时间之比,一个是有用功与总功之比。学生记住公式便能说出两者之间的区别。再比如阿基米德原理:浸在液体(或气体)里的物体受到的浮力作用,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力。而公式:F浮=G排简练地概括出其中的阿基米德原理,学生理解就非常简单了。
二、公式便于了解物理量的影响因素
初中阶段知道怎样改变物理量的大小很关键。初中物理量本身很多,而许多物理量的影响因素又有很多,很难记忆。此时利用公式就可以简化很多记忆过程。比如,液体压强的影响因素是:液体的深度和液体的密度,与受力面积和方向没有关系。如果用公式表示P液,=ρ液gh只要学生理解公式中ρ液表示液体的密度、h表示物体高度。液体的压强大小只决定于公式中的变量,与其他没有任何关系。
三、公式帮助学生排除实验多变量因素的干扰
初中物理探究验证实验的核心思想就是控制变量法。毫不夸张地说,学不好控制变量法就做不好物理实验。在验证不同物质吸收热量的能力不同的实验中变量很多。很多变量都会影响吸收热量的效果,比如考虑不考虑散热问题?在用煤油和水的对比实验中考虑不考虑湿度问题?如果逐一控制变量会使实验难度和复杂程度增加。而没有很好地控制变量会影响实验结果,导致得出错误的实验结论。如果我们可以通过公式Q=cmΔt,很清楚地看到影响吸收热量的多少的主要因素有质量、初始温度最终温度和物质的本身属性比热容。所以这个实验可以改成验证实验,在保证相同质量的不同物质,在初始温度相同时,吸收相同的热量比较它们升高的温度。实验的设计思路一下就清晰了。在初中物理实验题中,学生能够通过公式确定实验中的主要变量有哪些,题目就简单化了。例如,如何增大机械效率的问题?学生在设计实验时不知道从何做起,如果能够用公式η=×100%。可以明显地看出机械效率的两个影响因素是有用功和总功。从而可以降低实验设计难度,控制总功不变的情况下,增加有用功所占的比重;控制有用功不变情况下减少总功,然后围绕这个思路去设计实验。
四、活学活用公式可以巧解正比和反比问题
比例问题是初中物理从性质到计算的一种过渡。中学物理中很多比例问题,比如轮船从大海驶向长江,请说出吃水深度的变化。我们可以根据阿基米德原理公式F浮=ρgv排得到。
五、活用公式帮助巧计单位和单位的换算问题
初中物理中许多单位都是复合单位,比如比热容单位、密度单位、热值单位、速度单位等。许多单位学生容易搞混淆,比如错把热量单位焦耳看成比热容单位。如果搞清楚公式间简单物理量的单位,那么这些符合单位也就迎刃而解了。比如比热容的单位:J・(kg・C0)-1很不好记。但是根据比热容求吸收热量公式得Q=cmΔt从而可以理解为热量的单位焦耳与温度和质量单位之比,从而得到J・(kg・C0)-1这个单位,简单了很多。另外,公式还可以解决复合单位换算的问题。可以通过平均速度的公式换算出1米每秒等于3.6千米每小时。
公式是物理的浓缩精华,初中学生的课业负担比较重。让学生巧学活学既能让老师教得快乐,也能让学生学得轻松,兴趣高昂。活学活用公式旨在:让学生记忆公式的同时理解物理的思维,物理量之间的关系。同时把复杂的实际问题在初中物理公式中得以简化,让学生从眼花缭乱的物理现象中找到探求物理本质的途径。让学生从冗长繁杂的物理定义和理论中找到自己能够诠释的方法。
一、问题导向学习理论的内涵
问题导向学习(PBL)始于上世纪60年代的美国,先后在商业、法律、教育等各个行业得到了广泛应用,并在跟多专家学者的研究中得到了发展。问题导向学习理论在我国的研究起步较晚,新课改后有些教师才开始采用问题来组织课堂,针对性较小,内容比较单一,应用的范围也比较狭隘,大多仅限于课堂。
很多专家学者对问题导向学习理论进行了定义,这些定义虽然存在差异,但其核心可归纳为三个主要部分。
第一,问题导向学习理论侧重以问题为学习的起点。问题导向学习理论和核心要素在于问题,它注重让学生带着疑问投入到学习中,将学习的过程转化为解决问题的过程,促使学生在学到理论知识的同时也掌握相关的技能,从而提升学生的问题解决能力。
第二,问题导向学习理论侧重于小组合作。当前的基础教育中很多教师也善于利用问题来组织课堂,然而,其具体做法是提出一个问题让全体学生解答,在解答问题的过程中学生各自为战,这种方法不利于启发学生的思维,促进学生成长。而问题导向学习则侧重于小组合作,在实践中,教师可让每个小组解决不同的问题,也可给出一个问题,让各个小组采用不同的方法来解决,如此,则有助于学生健康快速的成长。
第三,问题导向学习理论侧重主体与主导的角色清晰。面对一个问题,无论问题是人为(教师)造成的,还是成长必需的,都必须由学生自主来解决,这也是问题导向学习理论的主要内容。
二、问题导向学习理论在探究教学中的应用
在实践中,教师可将探究教学与问题导向学习进行整合,将探究的主题设计为问题,将问题视作一个课题,引导学生或在课堂上解决,或去生活中解决,以此来提升学生的问题解决能力。
以“浮力”一课为例。
在课堂开篇,笔者首先以实验来创设课堂情境:将一个空塑料瓶放入盛满水的盆里,此时塑料瓶会浮在水面上;而将塑料瓶灌满水,再次放入水盆中,此时塑料瓶会沉入水底。
问题1:为什么第一次实验塑料瓶会漂浮在水面上?而第二次则沉入水底?
引导学生进行小组讨论并解答:第一次实验中,空塑料瓶浸入水中后产生压强,而瓶体正起到了传递压强的作用,水面对瓶体产生向上的压力,所以塑料瓶才会浮在水面上。而第二次实验中塑料瓶里灌满了水,则增加了它的质量,水面向上的压力减小,则水会外溢,而塑料瓶则沉入水底。
问题2:物体在空气中是否也会产生浮力?
演示实验:将氢气球放在空中,则气球会上浮;而在氢气球底部的绳子上系上重物,则气球会停留在空中。
问题3:水中的浮力和空气中的浮力有哪些共同之处?能否根据实验总结出浮力的定义?
小组合作解答:物体在流体(包括液体和气体)中,各表面受流体(液体和气体)压力的差(合力)称作浮力。此时浮力的定义则提取出来,由此,学生也学到了关于浮力的知识。然而,知识并不代表技能,要将知识转化为技能,教师就必须要进行进一步的引导。
例如,提取了浮力的定义后,笔者再次提问:煮饺子看似简单,其中却蕴含了深刻的物理原理。怎样才能表明饺子煮熟了呢?此时很多学生都说“尝一尝”,而笔者告诉学生,其实还有更简单的方法:观察饺子在水中的状态,煮熟的饺子会浮上水面,那是因为饺子的密度变小,体积和浮力变大。如此,学会了浮力,学生也就学会了“煮饺子”这种简答的家务,知识也由此而转化成为简单的技能。
一、微课在初中物理教学中的作用
1.激发兴趣,增强信念.物理是一门具有明显辩证性与和谐性的学科,物理知识中凝结着自然美与物理学家的智慧,但受传统教学模式的影响,学生在学习物理时面对的是毫无生气的定义、公式,匮乏的教学设施,限制了学生对物理知识有全面深刻的认识,导致学生缺乏对物理学科的兴趣,只是被动接收教师讲解的内容.随着微课理念的提出及与初中物理课堂的有效融合,使教材中的概念和具体实验直观且生动地展现在学生面前,物理知识变得更加丰富有趣.通过多媒体的形象展示,有效刺激了学生的兴奋中枢,激发了学生的学习兴趣,满足了学生对于探索知识的需求,进而促使学生形成坚定的学习信念.
2.针对性明显,扩展教学空间,提高教学质量.微课的时间一般在10分钟以下,视频中的知识点具体且精细.由于其具有短小精湛的特点,因此便于教师制作和学生使用.微课一般是围绕某个知识点进行单独的分析,没有冗杂的导入和铺垫,突出难点、重点,针对性明显,有利于学生理解和掌握物理知识的精髓.微课也有利于促进互动式教学模式的形成,加强师生间的沟通交流,方便学生向教师提出疑问和教师及时了解学生对知识的掌握情况,学生可以把自己遇到的问题反馈给教师,教师可以根据学生的实际需求制作微课的内容.这样的教学模式,改变了传统教学中教师一个个分析问题的情况,为学生提供了一个可以随时观看和学习的资源,使教学不再局限于正式的课堂,学生可以自由灵活地学习,扩展了物理教学空间,提高了教学效率和教学质量,从而有利于学生全面发展.
二、微课与初中物理教学有效融合
1.教师要发挥能动作用.在传统的物理实验教学中,教师由于担心学生对实验的过程不够熟悉、不会操作,占用了大量的时间为学生分析实验原理、讲解实验方法、正确选择仪器等,然后让学生进行机械实验,不利于学生对于物理现象的理解和掌握.因此,教师要转变传统教学观念,对于知识较为简单、目的性明显的物理实验,大胆运用微课,让学生在课前对实验的内容和操作过程有所了解.这样,教师在正式授课时可以突出重点、剖析难点,提高学生学习的自主性,从而达到优化教学资源、提高学生的物理应用水平的目的.
2.突出重点知识,预设与生成共同促进教学方式的变革.在制作微课时,教师要体现出较强的前瞻性,即教师在对学生的情况有深刻了解之后,做好预设,突出重点知识,还要兼顾学生对知识的理解程度.在制作微课前,教师要进行充分的调查,通过布置作业、训练题等方式,对学生存在的困惑有足够的了解.这样,才能有针对性地创设微课.这样的物理课堂,不再是教师导演的结果,而是由学生和教师共同创建的.在提出问题时,教师不能只是单纯地为了达成自己的教学任务,而忽视学生的问题,要注重培养学生的实践操作能力和学生对物理知识的持续性兴趣.在处理学生的浅显问题时,教师可以即时予以回答;对于复杂的问题以及需要教师深入讲解的问题,教师可以制作微课,对学生进行针对性的讲解和辅导;对于值得学生深入探究的问题,教师可以根据实际情况,适时地改变预设教学目标,引导学生对该问题展开深入探究.
3.融入实际性的设计.由于微课的时间要控制在10分钟以下,因此教师要以具体物理知识的难易程度为依据,设计微课的主题和实践操作内容.例如,在针对浮力相关知识设计微课时,教师要根据学生的兴趣创设相应的情境.在微课中写出知识的提纲,让学生能够尽快融入微课的氛围中,并在微课中提出问题:浮力的概念是什么?浮力会产生怎样的现象?浮力的方向和具体计算公式是什么?通过提出这些问题,对浮力相关知识进行分层.在精短的微课中,实际性的设计就要做到让学生直接接触到知识的本质,教师有针对性地对知识进行分析,从而提高教学效果.
关键词:中学物理 实验 学生兴趣 效果
所谓发散性思维就是对同一类型问题,在不同的条件下,提出多向性、多变性的解决问题的方案的思维。而初中学生由于受年龄和阅历等方面的限制,他们的思维能力虽然已有了相当的发展,但思维形式明显偏重于具体思维,其发散思维意识相对薄弱,因此,在课堂教学中应注意加强学生发散性思维能力的培养。实践表明,利用初中物理实验可引导学生广开思路,从多个角度去观察和分析问题,所以对初中生进行发散思维能力的培养是完全可行的。下面就如何利用初中物理实验教学培养学生的发散思维能力来谈一谈本人的一些做法。
一、从基本公式、定义出发,多途径、多方位地寻找处理实验问题的方法
即我们实际教学中常见的“一题多解”。也就是说,在基本原理相同的前提下,从已学知识出发,尽可能地挖掘出各种直接或间接的可行的测量方法。例如,在测量固体(如:圆柱形金属)的密度实验中,可从公式ρ= m / V出发,用天平直接测量或用弹簧秤间接测量出物体的质量m,用刻度尺或量筒测量物体的体积V,并指导学生将这几种方法进行组合,则测量物体密度的方法就可有四种。随着学生物理的知识面的逐渐扩大,在学生接受了压强、浮力的概念及杠杆原理后,可引导学生用弹簧秤进行浮力称重法、用杠杆间接称质量法、天平等质量法来测。不仅固体密度测量方法很多,液体密度测量方法也较多,如密度计直接测量法、海尔法(利用连通器原理)、天平等质量法、杠杆法等。最后,要注意引导学生总结归纳出这几种方法的基本原理都依然是密度的定义式:ρ= m / V ,从而达到“殊途归一”的效果。
二、相同实验目的,通过变换实验器材,引导学生变换思维触角,将多个知识点进行相互沟通和综合,灵活地处理问题
例如,现要求用实验测出待测电阻RX的阻值。
1.如果给你的器材中电流表、电压表均齐全,则可用“伏安法”来直接测量待测电阻两端的电压UX及通过的电流IX,后用公式 即可求得待测电阻RX 。
2.如果给你的器材中缺少了电流表、滑动变阻器,但多给了一个已知阻值的电阻R0,则要用电压表来直接测量待测电阻两端的电压UX,并设法利用串联时电流处处相等的性质来进行间接测量通过RX的电流的大小IX——串联等流法。
3.如果给你的器材中缺少了的是电压表、滑动变阻器,但多给了一个已知阻值的电阻R0,则要用电流表来直接测量通过待测电阻的电流IX,并设法利用并联时各支路两端的电压相等的性质来进行间接测量——并联等压法。
关键词:物理教学;思维策略;选择和运用
思维策略是指解决问题时所采取的总体思路,是带有原则性的科学思维方法,是主体接触问题或目标后的思维决策选择。根据初中生学习物理的思维特点,选择和运用不同的思维策略是探求解决物理问题的核心,是实现初中物理教学目标的关键。现结合本人多年的教学实践,对初中物理教学中思维策略的选择和运用进行一些粗浅的探析。
一、重视形象思维的功能,运用表象活动解决问题的思维策略
在初中物理学习中,学生的思维主要是形象思维,抽象的逻辑思维习惯尚未完全形成。所以,选择通过表象这种形象思维的基本形式解决物理问题是符合初中生学习物理思维特点的。例如,在应用浮力和密度知识解答:“同一根密度计漂浮在甲乙两种不同液体上时,根据密度计浸入液体中深浅程度不同判断哪一种液体的密度大?”“同质量的实心铅、铜、铝、铁球浸没在水中时哪个受到的浮力大?”教学中若对解决问题的总体思路不加以引导,学生遇到上述问题后往往找不到恰当的方法,形不成正确的思路。教学中若能唤起学生模型表象或图画表象,呈现出同一密度计漂浮在甲、乙两种不同液体中浸入一深一浅的模型及4个金属球浸没在水中的表象,进而运用表象进行推理和思维,问题的解决就会容易一些。对第一个问题应用二力平衡知识推理得出,密度计漂浮在甲、乙两种不同液体中所受浮力都等于重力,再根据阿基米德原理式F浮=G排=ρ液·g·V排推理得到,F浮不变时,ρ液大的则V排小,密度计浸得浅些;ρ液小的则V排大,密度计浸得深些。对第二个问题应用密度公式ρ=m/V推理得出,质量相等的4个金属球,密度ρ小的则体积V大,再根据阿基米德原理式得知,浸没在同种液体中的不同物体。V排大的则F浮大,由于浸没时V排=V物,所以,体积大的金属球受到浮力大。学生可把解决上述问题的表象——“同个漂浮体,浸得浅的对应液体密度大;同质量的密度小的体积大,排开的液体多(浸没时),所受浮力大。”熟练地记在自己的脑子里,用它解决诸如“轮船从河里开到海里所受浮力改变吗?船是浮上来一些还是沉下去一些?”等问题就容易得多,也快得多。由此可见,具不具有相应的表象,能不能够在表象之间进行相应的推理,对初中生解决物理问题至关重要。
二、渗透抽象思维方法,运用“分析、比较、抽象、概括”方式解决问题思维策略
教学中既要重视形象思维,重视表象的作用,又要不失时机,适时地向抽象思维过渡,重视学生思维的进一步发展。通过选择运用“分析、比较、抽象、概括”等方式,渗透抽象思维方法,以创造条件让学生思维达到抽象逻辑思维的高度。例如,对于电阻概念的教学, 可以通过学生探究,引导学生对实验结果进行分析、综合、抽象和概括,从而使学生掌握电阻概念的形成过程及实质。首先分析,对于同一导体,当V变化时,I也变化,但U/I不变,经过抽象得出该比值与电压U和电流I无关;其次,经过分析和比较,发现对于不同的导体,U/I不同。在此基础上进行抽象和概括,每一导体本身都存在一个U/I,不同导体U/I不同。因此,U/I是一个既与电压U无关,又与电流I无关,而只与导体本身有关的一个物理量,它表征了导体本身的一个本质属性。那么,它表征了导体什么属性呢?继续让学生探索,当电压U一定,U/I大时,电流小;当电压U一定,U/I小时,电流大。可见,U/I反映了导体对电流的阻碍程度。我们定义R=U/I为导体的电阻。例如,电阻概念的教学,可以在实验的基础上着重讲如何对实验结果进行分析、比较、抽象、概括。运用分析、比较、抽象、概括等抽象思维方法解决物理问题的高度。
三、激发直觉思维形式,运用“立体思维”方式解决问题的思维策略
正确引导学生选择运用“立体思维”方式研究概念或解决物理问题以激发学生的直觉思维并利用它来多方位理解体验研究方法,对启发思路,确定解决问题的方向和途径是非常必要的。例如,在进行“电阻的并联”教学时,一是从实验角度,让学生动手实验,测出干路电源和两端电压,算出总电阻R并把它与R1、R2值比较。二是从理论角度利用并联电路的特点结合欧姆定律推导出并联总电阻与支路电阻的定性关系1/R=1/R1+1/R2。三是引导学生从电阻定律角度理解该部分知识;并联电阻相当增加导体的横截面积,因此电阻变小。这样引导学生多方位理解、体验研究方法对物理概念的理解和应用将起到较好的作用。引导学生逐步把研究R与R1、R2关系的三种不同思维程序和方法应用到解决物理问题上,也可利用公式1/R=1/R1+1/R2的关系解答,还可从电阻定律内容出发分析得出结果。学生可以在运用立体思维方式、多角度地审视同一物理问题的同时,依靠直觉选择最佳的解答问题的途径。
教学实践证明,引导初中生侧重运用上述三种基本的思维策略研究、解决物理问题,是符合学生思维特点的,也是遵循学生思维发展规律的。