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1.设计好课堂教学各环节的“度”
教师的课堂教学各环节要根据学情安排适当,特别要把握好教学节奏的快慢、教学内容的详略、教学的信度与效度、教师的亲和度、对学生提问的度,以达到课堂教学的和谐统一。
2.教师介入要适度
新课标强调让学生自己通过的体验、感知、实践、参与和交流,来理解和形成知识。学生的问题、困惑、见解、感受等都是教学的生长点,是学生自己探究的切入点,在学生交流并探究结果的过程中,教师应该做的就是倾听和引导,通过认真倾听和引导,来辨别不同学生的悟性和理解力,发现他们的偏差、疑惑。通过引导,让学生利用观察、发现和归纳等学习方式,形成有效的学习策略。对于教师的引导,要做到适时、谨慎、有效。整个指导过程要控制讲话的时间,把更多的时间留给学生,并且要掌握好介入指导的时间,介入过早,会阻碍学生自主发现,同时也会剥夺学生尝试错误和从教训中学习的机会。学生自主学习的程度如何,教师把握介入度的合宜性怎样,是教师实现有效课堂的关键。
3.把握好教学内容的深度和广度
教材是依据课程标准系统地阐述学科内容的课程资源,是教学内容的具体化,也是教与学的依据。因此,要把握好教学中的度,就必须对教材进行深入的研究。但在实践中,对教学内容深度广度的把握上却存在着两种比较激化的倾向:
①深度上,对认知教学目标的学习水平把握不准确,对学生的实际水平估计过高,只着眼于成绩好的学生,忽视中下水平的学生,在教学中往往把简单应用的知识点提高到综合应用,严重造成班上学生成绩的两极分化。
②广度上,有的教师把知识范围任意扩大了。在目前使用的初中物理教材与过去相比,许多内容已经删除掉了,有的老师还在给学生补充。
二、合理安排教学中的“量”
1.课堂教学的容量要适中
合适的课堂教学容量是有效教学的保证,课堂教学容量过小,学生就有了玩小动作、开小差的机会,尤其是优生吃不饱,能力得不到提升;课堂内容过多,学生对知识根本来不及梳理、巩固,也难以掌握本节课的知识,吃的都是:“半生不熟的夹生饭”,长此下去,必然会加大差生面。所以课堂教学容量应该具有辩证性、合理性,要科学安排,合理调整,切忌贪多求快,欲速不达。课堂教学容量安排应考虑学生的年龄、心里特点和新课程标准的要求,应充分注意以下几点:一是整体把握新课标的知识点具体分布。心中有了数,教学起来就会得心应手,随心所欲;二是弄清每课、每单元的重点、难点。有了明确的教学目标,主攻就有了明确的方向,就可以做到事半功倍;三是明了各相关单元,各课时知识的衔接与过度,避免重复,以在有限的时间里获得尽可能多的效益;四是要符合学情。一般而言,以大多数学生的水平为基准,偏高偏低的学生又能兼顾,这样,整堂课就能调动所有学生的积极性了,也就有利于全体学生发展目标的实现。
2.作业要精
文科学生基础差,底子薄,对物理有一定的畏惧心理。那么如何在文科物理课堂上进行前沿物理教学呢?具体方式如下:
1.结合物理学
物理学史可分为古代物理学时期(从远古—16世纪中叶)、经典物理学时期(16世纪中叶—19世纪末)和现代物理学革命时期(20世纪—现在),现代物理学革命时期又分为三个阶段,即第一阶段(1905—1931年):相对论和量子概念的创建和应用阶段;第二阶段(1932—1954年):亚原子物理学阶段;第三阶段(1955年至今):亚核物理学即宇宙物理学阶段。例如电磁学历史,丹麦物理学家奥斯特,由于坚信电磁之间的联系与统一,对物理实验有浓厚的兴趣,以及严谨的科学态度,而发现了电流磁效应。英国物理学家法拉第和奥斯特一样也深信各种“自然力的统一性”,并追求这种统一,经过十余年的艰苦努力,终于找出了电磁感应定律。在法拉第工作的基础上,麦克斯韦建立了电磁场理论,并预言了电磁波的存在,实现了物理学史上的第三次大综合。电磁波的发现轰动了整个物理学界,全世界许多实验室投入了对电磁波性质及其应用的研究。在赫兹宣布他的发现后不到六年,意大利的马可尼与俄罗斯的波波夫分别实现了无线电波远距离传播,并很快投入实际应用。无线电报、无线电广播、无线电话、传真、电视以及雷达等无线电技术像雨后春笋般地涌现出来,近几十年来,又实现了遥控、遥感、遥测、卫星通信等,从此人们进入了信息化时代。
2.结合现代生活
物理现象和规律大部分来自于生活,又必将服务于生活。人们日常生活的各个方面,以及现代高科技的前沿问题都与基础物理的研究有关。因此给学生讲解前沿物理知识时应当联系生活实际。例如现代生活中,一些家用电器包括计算机、电视机、微波炉、电磁炉、手机等都会产生电磁辐射。那么何谓电磁辐射?电磁辐射会产生哪些危害以及如何预防呢?电磁辐射是指能量以电磁波的形式在空间传播的现象。电磁辐射产生的危害如下:
(1)可能会诱发儿童患白血病;
(2)可能会导致儿童智力残缺;
(3)对于成年男子来说,可能会导致质量下降
(4)对于孕妇来说,可能会导致胎儿畸形;
(5)可能会导致人体癌细胞增值;
(6)可能会引起人体视力下降,使人得白内障;
(7)可能会影响人的心脑血管系统。预防电磁辐射的方法如下:
(1)电器摆放不要过于集中。在卧室中,要尽量少放,甚至不放电器;
(2)电器使用时间不宜过长,尽量避免同时使用多台电器;
(3)注意人与电器的距离,能远则远;
(4)尽量缩短使用电剃须刀和吹风机的时间;
(5)长时间在计算机前工作时,最好穿上防辐射服;
(6)对于电磁辐射较大的家用电器例如微波炉和电磁炉,可使用防护罩;
(7)要正确使用手机:①手机接通瞬间释放的电磁波容易产生不好的影响,所以手机响时,几十秒后再听手机;②在使用手机时,可以采用手机专用耳机,实现远距离使用是比较有效的办法;③尽量减少通话时间,最好左右耳朵轮流听;④休息时不要将手机置于枕头边;⑤手机不用时最好放在包里,但不要放在胸前的口袋中,也不要直接挂在胸前。
3.结合社会热点问题
社会热点问题包括交通运输、环境污染与保护、能源危机以及新能源等问题。如果将前沿物理知识与社会热点问题相结合,势必激起学生的广泛关注和积极参与,并且能够培养学生的社会责任感。我们现在的能源结构主要以煤炭、石油、天然气等化石能源为主,然而化石能源是有限的,不可再生的,并且对环境污染严重。在现实世界里,不可再生的资源绝不会真的完全用尽,而是随着资源的逐渐枯竭,它变得越来越难开采,于是产量下降,导致市场短缺,价格上涨。持续短缺和价格上涨最终使这些资源变得如此昂贵,以至于实际上被淘汰。将来的能源结构将会以风能、水能、太阳能、地热能、生物体能等可再生能源为主,虽然只有水电和生物体能源对今日的可再生能源有较大的贡献,但是,其他可再生能源正在迅速增长,在将来可能为我们提供更多的能量。每一种能源都有其自身的缺点,但是一般来说可再生能源的缺点比化石能源或核能少。
二、前沿物理教学后的成效分析
1.有利于提高学生的学习兴趣
文科学生在高中开始就实行了文理分科,他们中大部分学生物理基础较差,有些人曾经惧怕物理、讨厌物理,针对这一情况,就要想方设法激发文科学生的学习兴趣。在教学内容设置上引入一些生动有趣的前沿物理知识后,文科学生不再感觉物理枯燥无味,对物理产生了极大的兴趣。有个学生甚至想报考物理方面的硕士研究生,但是由于文理科不能跨专业报考硕士研究生,最后放弃了。现在国家教育政策进行改革后,高中不再实行文理分科,对学生的全面发展将是有利的。
2.有利于开阔学生的视野,形成正确的科学观
物理前沿知识中有大量说明科学相对性、不确定性的事例,如果将其渗透于教学中,能够使学生开阔视野,启迪他们质疑旧的科学观,逐渐形成具有现代意蕴的科学观。例如离心运动,长期以来人们一直认为存在一种离心力使物体发生离心运动。学完离心运动之后,学生明白了根本不存在离心力,离心运动其实是由于物体具有惯性。任何事情都具有两面性,离心运动同样有利有弊。离心运动有利的一面是:利用离心运动可以做成洗衣机的甩干桶,将衣服甩干;利用离心运动可以制作小朋友喜欢吃的棉花糖。离心运动的弊端是:在高速公路拐弯处,如果汽车速度过快就会产生离心运动,将会造成交通事故;高速旋转的飞轮、砂轮的离心运动将会对周围的人产生很大的危害。
3.有利于学生学以致用
学完电磁学知识后,很多学生告诉我使用手机时多用耳机可以减少电磁辐射。学完离心运动后,学生能够解释洗衣机的甩干桶利用的是离心运动的原理,在高速公路上行驶的汽车在拐弯处要放慢速度是为了防止离心运动发生。学完光学知识之后,学生知道了3D立体电影图像是如何形成的。即用两台摄像机仿照人两只眼睛的不同视角同时拍摄,在放映时以两台投影机同步放映至同一屏幕上,供左右眼同时观看,从而产生立体效果。
4.有利于学生正确认识物理学与人文学科的关系
现代的教育是素质教育,素质教育需要的是科学教育。科学教育是以培养和训练学生具有科学态度、科学知识、科学方法、科学实践能力和科学价值观的教育活动,是培养科学技术人才和提高民族科学素质的教育。中学物理教学大纲中也明确指出:“要重视科学态度和科学方法的教育。”作为中学物理学科对于完成这些任务起着十分重要的、其他学科不能替代的作用。
科学态度是指人对自然、对科学本身的基本看法,包括科学的自然观、世界观、价值观与审美观。科学态度对人的认识与实践活动有决定性的导向作用,是人的科学素质的核心要素。由此可见,科学态度教育在现代教育内容中占据十分重要的地位。对科学态度教育的评价,对教师转变教育观念,改进教育方法,全面推进素质教育起到重要作用,也是为学校的教育考核提供一定的依据。
一、评价指标体系的原则
1、导向性原则。
中学物理科学态度教育的评价,应反映科学素质的综合结构,应体现面向全体学生,全面发展学生的科学素质。促使教师通过中学物理教学,培养学生学习物理的兴趣,激发学生热爱科学,形成科学思想方法和研究方法,培养学生具有科学的创造精神,造就求实、严谨的科学态度,以培养出适合现代社会发展需要的人才。
2、整体性原则。
一个人的科学态度和科学能力不是凭空而来的,而是在对科学文化的学习和实践活动过程中,以具体的科学知识、技能与方法为载体,经过内化和升华而逐步形成,逐步发展起来的。中学物理科学态度教育要以物理基础知识和基本技能为依托,没有必要的知识和基本技能的教育,也就无所谓科学态度教育。科学态度教育既有相对独立的施教方式和方法,又是相融于科学知识与科学方法教育之中。
要准确、客观地评价,必须从多角度、多方面进行综合评价,形成一个全面完整的评价体系。它包括教师具有的和学生所获得的科学知识、科学态度、科学的价值观、科学方法、科学道德等方面。评价的方式和内容应对师生的科学素养起到积极的促进作用。
3、可行性原则。
评价指标是从科学素养的诸多因素中突出一些主要因素,各项内容客观具体,使评价者既看得见又摸得着,依据各项指标采用定性与定量相结合的办法,减少评价的主观随意性,提高评价的准确性和可靠性。
二、评价的指标体系。
1、科学态度。
(1)实事求是,不主观臆断,不带任何先验成分去探求事物的规律,不弄虚作假。可让学生做“测量当地重力加速度”的实验,看学生的实验结果是否就是9.8m/s2.
(2)严谨踏实,勤奋努力,一丝不苟,精益求精。从学生提出问题的内容上来反映。是否不仅问习题,而且经常问及课本或其他书籍中的某句话的含义和作用等。
(3)宽容与合作。学术自由必然导致差异和分歧,而稳定进步的社会又必须把观点各异的人粘和在一起,科学中的宽容是一种积极的态度。其精神实质在于:不仅对他人的观点予以承认的权利,而且还要认为他人的观点是有趣的和值得尊重的,即使已认为它是错误的,因为在科学探索中犯错误是不可避免的,这是由科学和人的本性决定的。相互协作是现代生存的重要方式。在学生中表现为是否团结他人,是否谦虚谨慎,是否愿意或乐于与成绩差异大的同学合作。
(4)独立性和独创性。科学以追求真理为目标,由于真理不是教条而是过程,追求真理的人必须是独立的。科学把对独创性的热爱作为独立性的标志,科学发现必须具有独创性。对学生反映在作业中是否独立完成,有问题是否敢于独自找老师甚至其他老师帮助解答,能否独立地探求新的知识。
(5)胜不骄,败不馁,具有坚强的意志品质。对成功不自满,能承受得起失败和挫折的打击。
(6)热情自信,有高度的责任感,乐于参与科学的学习和实践活动,并能从中得到乐趣和满足。
2、科学的方法。
(1)自然观察和实验观察的方法。
物理是一门实践性与理论性极强的自然科学,生活中的物理学丰富多采,留心观察各种自然现象,结合所学知识认真思考,并通过自身的实践活动去有意识地对缤纷的自然现象加以归纳、提炼和复制,透过现象发现事物之间的因果关系和本质联系。如用两手拉一测力计与将测力计一端固定,拉另一端,将实验现象与理论分析两对作用力与反作用力相结合。这是纠正错误“经验”的有效方法。
此项的评价可通过对学生实验的观察和实验报告等材料来评价。
①实验的态度和兴趣,在实验之前是否具有亲手去做、亲身去体验的意向。
②实验是否有计划,计划是否符合操作要求?
③实验器材使用是否正确、熟练?
④实验现象与数据的观察和记录如何?
⑤对实验结果的解释、概括和应用能力如何?
(2)思维方法。
①辨证思维是科学的逻辑思维。归纳和演绎是认识过程中的两种推理形式。归纳是从个别到事实走向一般的结论、概念,演绎是从一般原理、概念走向个别的结论。归纳和演绎是对立统一的关系,相互依赖、相互促进。
分析和综合是在认识过程中比归纳和演绎更加深刻的认识方法。分析是在思维中把认识的对象分解为不同的组成部分、方面、特性等,对它们分别加以研究,认识事物的各个方面,从中找到事物的本质。综合则是把分解出来的不同部分按其客观的次序、结构组成一个整体,从而达到认识事物的整体。分析是综合的基础,综合是分析的完成。没有分析就没有综合,离开了综合的分析也不是科学的分析。
②直觉思维方法。直觉思维是一种跳跃式的具有突发性的思维方法,难以捉摸和驾驭,直觉类似灵感、顿悟、奇妙启示等,这是一种创造性的思维方式。直觉思维的产生,是人们以探索者的身份去探索、去求证。比如查德威克对中子的直觉思维。对于学生在物理解题思维的创新性、开拓性、突破性,主要是通过直觉来实现的。例:如图均匀带正电的无限长导线,其中ABC段是
半径为R的半圆形,O为半圆的圆心,求O点
的电场强度。凭直觉判断,O点电场应为零,
有了这样的目标,对问题的求证无疑起到良好的导向作用。
对这些思维方式的评价以通过解答相应测验题的方法最有效。
(3)研究问题的方法。
①理想模型。为研究问题的方便,简化一些条件,把特定的物质运动加以抽象,确定理性模型,从而形成概念,提取规律。如“质点”、“刚体”、“理性气体”、“点电荷”、“原子核的模型”等。
②等效替代法。
③类比推理法。
④理想实验法。
⑤控制变量法。
要评价对研究问题方法的掌握程度,应尽量将各种研究方法的问题抽出来,进行测验,然后将每人对问题的处理方法加以分析,即可达到评价的目的。
(4)解决问题的“习惯”。
对解决问题“习惯”的评价可从以下几项来评议。
①在选择“从何入手的要点上”是否果断?
②是否能集中注意力于所要解决的问题,较少注意那些与问题无关的方面?
③是否有主动而有力的探索精神?是否凭印象办事?
④进行问题探索时是否仔细有条理?
⑤对自己解决问题的能力是否充满了信心?
⑥在按某一条推理的思路受阻时,能否很快转换思维“路径”?
三、科学的价值观。
科学知识,尤其是作为其精髓的科学思想,能开阔人的心胸,扩大人的视野,启迪人的心智。是愚昧的天敌,教条的对头,迷信的克星。作为知识体系的科学具有信念价值和趋向价值。
1、科学的信念价值。
①初步确定物质第一性的观点,承认自然规律的客观性。
②树立相信科学的信念,反对迷信,树立尊重事实、尊重客观规律的观念。
③承认自然界是运动变化的,确定用发展眼光看问题的观点。
④承认科学理论的相对性,初步懂得人类认识的局限性和认识过程的无穷性。
⑤了解人类必须为科学不断探索、不断奋斗。
2、科学的取向价值。
①初步认识科学在人类文明与进步过程中的伟大作用与贡献。
②确定“科学是第一生产力”的观点。
③了解科学发展的负效应,认识社会的发展需走“可持续发展”之路。
④正确对待科学发展成果,反对利用科学成果危害人类社会。
⑤逐步做到坚持真理,修正错误,扶真驱谬,弘扬科学精神。
一般用于授课开始。方法以教师提问、实验观察或习题解答为主,内容多有基本概念复习,定理定律应用,公式运用解题等。目的在于激发学生兴趣,自然引入新课。如讲“物体的沉浮条件”,教师可先做一演示实验:将一木块浸没水中;将一铁块浸没水中;将一石腊浸没水和酒精混合液中,并提出物体沉浮条件是什么。三种情景摆在学生面前,使学生产生强烈的求知欲望,迅速进入课题思考。
二、创设递进情景
用于讲授过程。目的是通过由浅入深,由简到繁使学生掌握概念,学习探求研究物理问题的方法。此情景的创设要注意层次清楚,要符合解疑推理的逻辑性。
如在“透镜”一节中,第一次创设情景:平行主光轴的平行光线经(凸、凹)透镜方向怎样?经实验得出答案后,再创设第二次情景:不平行主光轴的平行光线射入(凸、凹)透镜后又会怎样?又经实验得出答案。创设情景:非平行光线射入(凸、凹)透镜后又怎样?再次实验证明。最后总结得出结论,学生对透镜的认识就较为明确。
三、创设随机情景
这是用于讲授过程,为扩大学生思路,使其能举一反三,触类旁通的方法。
但要注意,随机创设应紧紧围绕教学目标。如“压强”教学,可就液体压强P=ρgh,固体压强p=F/s的物理含义的挖掘,在习题练习上创设情景:一定质量的水装入不同容器,容器底部压强;人站立、行走对地面压强;手对图钉帽的压强和图钉尖对墙壁的压强,通过对这些情景问题的辨析,强化对压强这一物理概念本质的理解和掌握。
四、创设求异情景
学生对物理问题往往只从某一角度理解,若变换角度,理解物理概念就显得困难。为此,就需从不同角度创设对同一物理问题的情景。如在讲究连通器内只有一种液体且静止流动时液面总保持平衡的问题后,可提出设问:不同液体液面相平吗?学习漂浮物体的重力和浮力的关系后,设问:一条船从海里开到河里是浮起一些还是沉下去一些?以培养学生从不同角度对物理概念作全面分析的思考。
五、创设强化情景
目的是为巩固课堂所学知识;加深对物理概念、定理定律、公式的理解。例如:在讲完物体的重力和压力的联系和区别后。可创设如下情景加以巩固。就重力大小和方向,对支面压力大小和方向讨论回答。这对理解压力的产生及大小和重力有关或无关很有效果。
课堂创设情景应注意:
1、教师要依教材内容、难易程度、学生接受水平以及教材前后的关联而选用创设情景方式。
目前,大学物理实验课都是各个院校根据自己学校的实验条件安排自己的实验项目,各院校教师之间就实验项目,实验的方法的交流相对较少,造成对一些先进的实验趋势、实验模式和实验内容了解、跟踪和认识不够,这在相当大程度上造成大学物理实验课止步不前的局面[1]。
2改革的建议
2.1大学物理实验项目可选
对大学物理实验项目进行划分,分为必做部分和可选做部分。必做部分为测量误差和数据处理等基础知识。可选部分按基础、提高、综合把实验项目进行划分。学生可根据自身的情况在选做的部分实验里选择实验,教师根据学生的选课情况,遵照“强化基础,循序渐进,理工融合,突出应用”的原则,以学生能力的培养为主线建立物理实验教学体系[2]。
2.2教学模式的改进
把现在上实验课的模式由老师为主导改为学生为主导。把“教师是演员,学生是观众”的讲课模式改变为“教师是导演,学生是演员,培养学生的动手能力和解决问题的能力,在时间允许的条件下尽可能的让学生靠自己的能力独立完成实验内容,让学生体会到独立完成实验的成就感和实验的乐趣。同时可以为一些优秀的或喜欢学习的学生提供一些自由发展的空间,让学生自己设计实验方案,自己选择实验仪器,独立完成和撰写实验报告,从根本上改变传统教学模式中时间统一安排,内容统一规定,要求统一标准,不顾个人兴趣,不顾水平高低完全一刀切的弊端。
2.3实验项目与时俱进
当今科技的进步日新月异,最新的科技成果不断涌现。伴随着时代的发展和知识不断增加,要使大学物理实验跟上时代的进步。因此,大学物理的教学内容在一定程度上能够体现出现代科技技术的发展的特点,开设一些新颖性、设计性、综合性、能充分吸引学生学习兴趣的实验项目[3]。限于一些高校的特殊原因,可以增设一些新型科技成果的演示性实验,增加学生的实验兴趣,激发学生的学习热情,也利于提高教学效果。
2.4实验成绩的鉴定
在大学物理实验选做和必做的划分下,规定每个学生必须完成的实验数量和实验种类,使得每个学生都能有充分的实验动手能力又能全面的掌握各类实验的方法和技巧,但考核的形式不局限于提交实验报告为最终形式。规定每个学生必须完成的实验数量、提交实验报告占总成绩的50%,综合创新性实验占总成绩的30%,其他占总成绩的20%进行划分。既要学生能完成规定的实验项目,锻炼学生基本的实验动手能力,同时又鼓励学生以创新性实验形式完成最终的课程考核,培养学生综合思维和创新能力,增加课程的教学效果。
2.5各院校加强交流
加强各院校间先进的教学手段和成果的交流,共享一些最新的前沿的实验趋势、实验器材和实验方法,在一定范围内进行大学物理实验竞赛活动。各院校通过自己选题,自己组织实验,然后集中汇报的方式进行交流,以此促进高校物理及实验教学改革,深入开展创新人才的培养,增强学生实践能力和创新能力,提高学生的综合素质。同时定期召开大学物理实验座谈会,交流最新的实验项目,最新的实验方法,淘汰一些落后的实验项目等,促进大学物理实验的整体进步。
3结论