桃花源记虚构了一个:物理教学中素质教育的探索与实践

来源:百度文库 编辑:偶看新闻 时间:2024/05/03 03:42:02

物理教学中素质教育的探索与实践
来源:中国论文下载中心    [ 06-11-30 11:44:00 ]    作者:未知    编辑:studa20

我们知道,创造力是人类社会得以延续、继承和发展的根本保证。科学研究表明,一个人创造力的强弱与这个人智商的高低并没有直接的因果关系。一个智商很高的人,如果没有强烈的创新意识,缺乏灵活的创新思维和创新精神,就不可能有所创新。只有高素质的、具有足够的知识经验的准备、具有强烈的创新意识与创新精神而又脚踏实地善于思考富有想象
   力的人,才能有所发明和创造。因此我们要努力挖掘物理教材中的素质教育因素,深入研究物理教学中的素质教育内容、实施素质教育的原则、途径和方法,在教学中灵活、自然的实施素质教育。
     一、物理教学中进行素质教育的必要性和可能性
     八十年代以来,世界市场的竞争异常激烈,越来越多的有识之士认识到衡量一个国家的国力不仅看该国各类高级人才的数量和水平。面对激烈的竞争,教学的根本任务是尽快培养大批有理想、有道德、有文化、有头脑的开拓型人才。中学阶段是学生形成世界观、长知识、责任感等方面的表现都不尽如人意,要改变这种状况,需要全体教师的适时引导、严格要求,靠课任老师在教学中用自己的优良作风长期的潜移默化。因此,在物理教学中进行素质教育是每个物理教师应尽的义务。
     再从物理学本身的特点看,物理学是研究自然界的物质结构以及物质最普遍、最基本的运动形式及其规律的科学,它的每一项成就都建立在唯物主义观点来指导教学,用科学研究熏陶学生,帮助学生揭露物理现象和过程的本来面目,对他们深刻认识物理现象,正确、理解和运用物理概念、规律,将起到积极的促进和保证作用。
     可见,无论从培养学生的目标,还是从学生的实际情况看,从学习物理学的需要看,在物理教学中进行素质教育是完全必要的,也是可能的。
     二、物理学中包含有丰富的素质教育的内容
     (一)爱国主义教育
     爱国主义教育是进行素质教育的重要内容,物理学在长期、持续的发展中,为我们积累
   了大量的爱国主义教育内容。
     1、我国古代科技史上,记载的大量成就,对人类的文明产生了巨大的推动作用。
     我国古代的《墨经》、《梦溪笔谈》、《齐民要术》、《考工记》、《天工开物》等著
   作中有关科学技术的论述,在当时都处于遥遥领先的地位。我国古代的发明、创造更是举不
   胜举。回音壁,地动仪,小孔成像、色散等的论述,无不闪耀着我国劳动人民智慧的火花。
   对我国发明的活字印刷、火药和指南指,英国学者培根认为“这三种东西曾改变了整个世界
   的面貌的事物的状况,没有一个帝国,没有一个学派,没有一颗星星比这三种发明对人类事
   业产生更大的力量和影响”。
     2、我国现代在科技方面的成果,特别是在尖端技术方面的突破,越来越多:从“起火”
   到今天掌握一箭多星技术,到火箭、卫星技术达到世界先进水平;超导体研制水平、北京正
   电子对撞机的成功,核电站、岸式波力发电站的研究等无不处于世界限领先地位。强有力
   的事实,充分证明了社会主义制度的优越优,坚定了学生的民族自信心。
     3、结合物理教学,向学生介绍我国物理学家的传记、史话和成就,可进一步激发学生的
   爱国情、赤子心。例如,叶企孙测得普朗克恒量;吴有训用实验实了康普顿效应;钱三强、
   何泽慧夫妇在法国发现了铀核三分烈和四分裂现象,并对三分裂的机制作出了合理的解释,
   开辟了核裂变研究的新领域,被约里奥·居里誉为“一代科研人员中最优秀的代表。四十年
   代,他俩又毅然放弃了外国优厚的待遇和工作条件,返回了祖国,为我国核工业的发展作出
   了巨大的贡献。美籍华人杨振宁、李振道由于对K介子衰变中不符合宇称守恒规律问题的研究
   ,提出了弱相互作用下宇称不守恒的结论,引起了物理界的震惊和承认,从而获得了解1957
  
年的诺贝尔物理奖;美籍华人丁肇中由于发现了“J粒子”而荣获1976年的诺贝尔物理奖;李
   远哲和崔琦又分别获得了诺贝尔化学奖;他们都为中华民族增添了光彩。
     (二)辩证唯物主义教育
     辩证唯物主义哲学,是关于自然知识和社会知识的科学概括和总结,而物理学的发展又
   依赖于客观事物的自然规律,需要哲学作指导。它们间的这种辩证关系,渗透在物理概念的
   形成、原理的抽象、教材体系、知识结构以及各教学环节中,在物理教学中运用辩证唯物主
   义的观点和方法,帮助学生揭示物理现象和过程的本来面目以及物理知识间的内在联系,可
   以使学生受到唯物论、辩证法、认识论和科学方法论方面的教育。
     1、世界是物质的、物质是运动的观点,以及客观规律的可认知与可利用性。物理学研究
   的对象,大到宇宙星体,小到原子和基本粒子以及引力场、电场、磁场等都是客观存在的物
   质,且无不处在运动中。教学中为了使学生坚信场的物质性,可向学生演示通草球在库仑力
   作用下偏离平衡位置的实验,演示用头发屑显示电场线、用细铁粉显示磁场线等,引导学生
   从直观现象出发通过类比联想,坚信场的物质性,并掌握认识场这种特殊物质的方法。通过
   引导学生观察机械运动、扩散运动和布朗运动,并通过天然放射性现象及原子核的人工转变
   等内容的分析,促使他们建立起物质是在不停的运动,而且物质的运动是有规律的,规律是
   可认知的观点,帮助学生认识到牛顿运动定律、能量的转化和守恒定律等就是人们在长期的
   实践活动中总结出来的客观规律,而且可用来改造自然、造福人类。人类卫星的上天,火箭
   的发射等是最好的证明。
     2、事物发展过程式的否定之否定规律。自然界是不断发展的,人们对物理现象及其本质
   的认识也是不断的发展和完善起来的,并通过在实践中不断的否定旧假说和旧理论的过程中
   逐渐深入的。“否定之否定”和“对立统一”的规律以及理论与实践的辨证关系在人们对光
   的本性的认识过程中鲜明地反映出来了,这是我们进行辩证唯物主义教育的好材料。最初,
   人们赞同光的微粒说,后来由于托马斯·杨和菲涅耳的光的干涉、衍射实验的成功,为光的
   波动说战胜微粒说提供了有力的证据,从而确立了光的波动说的地位,这是对前一认识的否
   定。到二十世纪,爱因斯坦在光电效应实验的基础上,提出了光的量子说,认为光是一个个
   不连续的“光子”,并用“光子”说很好地解释了光电效应现象。这时,波动说又陷入了困
   境,这可以说是对最初的认识的否定之否定,但并没有简单地回复到最初的认识上去,而是
   进行了一次认识上的飞跃,因为这里的“光子”已不是牛顿他们提出的经典意义上的微粒了
   ,而是一种全新的带有波动性的粒子。对光的本性的进一步研究后又在上述基础上发展成为
   光的“波粒二象性”学说。但从辩证法的观点看,光的“波粒二象性”也仅仅是在现阶段上
   的相对真理,人类对光的本性的认识随着科学和技术的发展还将深入下去,这正是辨证的对
   立统一规律的生动体现。这样的教学可以使学生领悟到事物的发展过程就是“否定之否定”
   的过程,认识到实践是发现真理的基础,又是检验真理的唯一标准。

3、量变与质变的对立统一关系。世界上的一切事物,总是在不断地发展变化着,这种发
   展变化,首先表现为量的变化,当量变达到一定的程度时,就会引起事物质的飞跃结束,又
   转化为新的量变,开始了新的矛盾发展史。我们知道,影响物态变化的外因主要是温度和压
   强,给常温的水加热,水温上升,内能增加,但水并没有明显的性质的变化,显示出好像平
   静的样子,当它的温度升高到100oC时,平静打破了,水沸腾了,显示出了显著地变动,发生
   了性质的变化,但这时水的温度不再上升,物态则由液态逐渐转化为汽态,即量变引起了质
   变。直至液态全部变为汽态后,若继续加热,则汽态,即量变引起了质变。直至液态全部变
   为汽态后,若继续加热,则汽态的温度又将上升,又开始新的量变。显然,水进入最后的质
   变以前就存在着许多的质变,即水沸腾前,在任何温度下都在发生蒸发现象,同时在质变中
   伴随着量变,如水在沸腾时温度虽然不变,但外界需要继续提供热量,这些热量转化为内能
   ,从而促使物质的聚集状态发生质的飞跃。这样的教学,使学生领悟到量变和质变是对立统
   一的,量变中有部分的质变,质变中有量变,是对立统一规律的必然结果。在凸透镜成像、
   电磁波谱等内容中,量变与质变的对立统一关系更是表不见得有血有肉,生动而具体
     一切事物的区别都体现在量界限上的差异,许多引人注目、寓意深刻的物理现象如弹性
   形变中的弹性限度,人造天体的环绕速度、逃逸速度,全反射中的临界角,某一金属发生发
   电效应的极限频率等无不体现出理界限上的“关节点”,引导学生仔细分析、研究这些“关
   节点”前后量变的特性,将使学生更加理解量变引起质变的观点,并使他们懂得这个观点对
   学习、观察和研究事物的导向作用。
     4、内因与外因的辨证关系。唯物辩证法认为:“外因是变化的条件,内因是变化的根据
   ,外因通过内因而起作用”。物理教学中,要结合教学内容,帮助学生逐渐树立这一观点。
   例如,在学习“物体运动状态的变化”时,要有意识的渗透内、外因的辨证关系,使学生认
   识到物体的加速度跟它所受的合外力(外因)成正比,跟物体的质量(内因)成正比。从而
   不仅使学生弄清物体的运动状态改变的因果关系,以及内、外因的辨证关系,而且加深了对
   运动涵义的理解。
     在“导体与绝缘体”、“导体中形成电流的条件”、“共振”、“共鸣”、“电谐振”
   等内容的教学中,也可以进行内外因辨证关系的阐述。
     此外,唯物辩证法中“事物间的相互联系、相互制约的因果关系”的观点、“矛盾的普
   遍性和特殊性原理”、“相对真理与绝过真理的观点”等等都能在物理教学中恰到好处的体
   现出来。
     (三)科学态度和意志品质方面的教育
     刻苦勤奋、专心致志和严谨的科学龄前态度与坚忍不拔的毅力,是一切有成就的物理学
   家共同的优秀品质。如英国科学家焦耳自学成才,在极其困难的条件下,经过三十几年的努
   力、作了400多次实验,为能量的转化和守恒定律的建立打下了基础;法拉第刻苦自学,经过
   十年的反复实验,终于发现了电磁感应定律;开普勒在第谷花了二十年精力测得的精确数据
   的基础上,做了大量艰苦卓著的研究,进行了无数次计算,终于找到了隐藏在千万个数据中
   的客观规律,得出了开普勒三定律;布鲁诺为捍卫“日心说”而献身;……。这些事实对培
   养学生质疑、求实、进取、创新、正直、严谨的精神,培养学生的科学态度,形成和掌握科
   学的方法会产生一定的作用。
     三、实施素质教育的基本原则
     1、渗透性原则。物理教学中的素质教育,必须采用渗透的方法,把知识的科学性与教育
   性、理论价值与素质教育价值有机地结合起来,在向学生传授知识的过程中适时、适度的进
   行渗透。
     2、示范性原则。素质教育是包括学校教育、家庭教育,社会教育在内的环境、气氛和风
   气的潜在的教育因素,其中以教师的示范作用最有效。因此,教师必须养心修身。事实上,
   教师也只有在提高自身的政治和文化素质的基础上,才能有效的进行素质教育渗透。其实,
   既使学生的心灵、头脑是一块无字碑,这块碑上要刻上什么,也并不是由教师的主观愿望所
   决定的,只有当教师用纯洁、美好的思想以及对学生的关爱、平等的信任关系时,才能引起
   学生情感上的共鸣,才能达到素质教育的目的。
     3、转化性原则。物理教师要善于把物理知识的教育价值转化为学生的品格结构,把道德
   认识转化为相应的行为习惯。
     4、持久性原则。因为素质教育的功能需要教育的信息经过长时间的量的积累后,才能充
   分显示出来,又因为学生所学的物理知识可能遗忘,但学生在学习中形成的思想观念、行为
   品格等都可能长期保持下去。因此,物理教学中进行素质教育,要始终贯穿于每一堂课中。
     四、实施素质教育的途径和方法
     1、针对实际,妥善安排。物理教学中,进行素质教育要避免出现随意性、盲目性和片面
   性,必须根据教材的实际情况,根据不同年级,不同章节和不同学生的素质,从教学的各个
   环节中有计划有目的的发挥素质教育的功能,哪些素质教育的内容在授课中进行,哪些在学
   生实验、专题讲座、物理晚会和课外板报等教育环节中进行,都有要统盘考虑、全面规划,
   注意实效。在教学效果检查中也要将素质教育的内容列入其中。
     2、紧扣教材,有机渗透。物理教师备课时既要吃透教材的重点、难点,又要站在哲学
   高度上把握教材的思想体系,努力挖掘、充实教材的素质教育的内容,这样,教师在教学中
   才能切准突破口,才能深入浅出地做好素质教育渗透工作,使学生真正感到听课是一种艺术
   享受,既学到了分析、解决问题的方法,又受到了情操、品德方面的熏陶。例如,学生初学
   物体的受力分析时,容易漏掉或多出几个力,这时,我们可以告诉他们:力是物体间的相互
   作用,既有作用力,就必定有反作用力,因此,在分析物体,只有用全面的观点看问题,才
   能避免因片面分析问题带来的错误,这正是辩证法中“一分为二”、“全面看问题”的观点
   。这种分析,既有助于学生灵活的掌握重在有机、适度,有些内容的渗透,可以是点到为止
   。例如,在讲原子核的衰变时,指出原子核内部正电荷的量变引起物质种类的质变,一句话
   就渗透了量变到质变的观点,在讲导体中产生电流的条件时,可以指出外加电压是产生电流
   的外因,但要产生电流,外因还必须通过内因(自由电子)才起作用。这种渗透,自然,适
   度,学生容易接受。
     3、对比分析,合理引导。“比较法”是进行爱国主义教育的好方法。在教学中,
   可以通过在不同内容中不断的横向比较,让中华民族在历史上的闪光点触发学生充分地认识
   到我国人民的伟大发明、创造在物理学史中的地位,从而激发他们的民族自信心。通过纵向
   比较,向学生展示社会主义制度的优越性,使学生认识到只有中国共产党的领导,中国才希
   望。同时,还要告诉学生,我国的科技水平跟发达国家的差距还很大,指出我国的自然科学
   在封建主义的桎梏下,自十六、十七世纪开始落后于西方,到落后就ご虻牡览恚佣?
   学生的爱国热情,树立为中华的崛起而奋发努力的责任感和紧迫感。
     4、课内渗透,课外强化。根据物理教学中素质教育的持久性原则,物理教师除了在课堂
   上适时、适度地进行素质教育渗透外,还要及时在报刊、杂志上搜集、整理物理方面的素质
   教育内容,引导学生进行自我教育,通过学生喜闻乐见的物理黑板报、图片展览,举办物理
   晚会、演讲会等形式,让学生进行自我教育。
     应该看到,在物理教育中,要有效地进行素质教育,教师的素质教育意识是最重要的,
   只有在教师充分地认识到学科教学中进行素质教育的重要性,并注意自身素质提高的基础上
   ,才能以自己深厚的情感去感染学生,才能在物理教学中把传授知识、培养能力和素质教育
   教育融为一体,从而艺术性地完成素质教育渗透的任务。
 

 

 

物理教学中素质教育的探索与实践
来源:中国论文下载中心    [ 06-11-30 11:44:00 ]    作者:未知    编辑:studa20

我们知道,创造力是人类社会得以延续、继承和发展的根本保证。科学研究表明,一个人创造力的强弱与这个人智商的高低并没有直接的因果关系。一个智商很高的人,如果没有强烈的创新意识,缺乏灵活的创新思维和创新精神,就不可能有所创新。只有高素质的、具有足够的知识经验的准备、具有强烈的创新意识与创新精神而又脚踏实地善于思考富有想象
   力的人,才能有所发明和创造。因此我们要努力挖掘物理教材中的素质教育因素,深入研究物理教学中的素质教育内容、实施素质教育的原则、途径和方法,在教学中灵活、自然的实施素质教育。
     一、物理教学中进行素质教育的必要性和可能性
     八十年代以来,世界市场的竞争异常激烈,越来越多的有识之士认识到衡量一个国家的国力不仅看该国各类高级人才的数量和水平。面对激烈的竞争,教学的根本任务是尽快培养大批有理想、有道德、有文化、有头脑的开拓型人才。中学阶段是学生形成世界观、长知识、责任感等方面的表现都不尽如人意,要改变这种状况,需要全体教师的适时引导、严格要求,靠课任老师在教学中用自己的优良作风长期的潜移默化。因此,在物理教学中进行素质教育是每个物理教师应尽的义务。
     再从物理学本身的特点看,物理学是研究自然界的物质结构以及物质最普遍、最基本的运动形式及其规律的科学,它的每一项成就都建立在唯物主义观点来指导教学,用科学研究熏陶学生,帮助学生揭露物理现象和过程的本来面目,对他们深刻认识物理现象,正确、理解和运用物理概念、规律,将起到积极的促进和保证作用。
     可见,无论从培养学生的目标,还是从学生的实际情况看,从学习物理学的需要看,在物理教学中进行素质教育是完全必要的,也是可能的。
     二、物理学中包含有丰富的素质教育的内容
     (一)爱国主义教育
     爱国主义教育是进行素质教育的重要内容,物理学在长期、持续的发展中,为我们积累
   了大量的爱国主义教育内容。
     1、我国古代科技史上,记载的大量成就,对人类的文明产生了巨大的推动作用。
     我国古代的《墨经》、《梦溪笔谈》、《齐民要术》、《考工记》、《天工开物》等著
   作中有关科学技术的论述,在当时都处于遥遥领先的地位。我国古代的发明、创造更是举不
   胜举。回音壁,地动仪,小孔成像、色散等的论述,无不闪耀着我国劳动人民智慧的火花。
   对我国发明的活字印刷、火药和指南指,英国学者培根认为“这三种东西曾改变了整个世界
   的面貌的事物的状况,没有一个帝国,没有一个学派,没有一颗星星比这三种发明对人类事
   业产生更大的力量和影响”。
     2、我国现代在科技方面的成果,特别是在尖端技术方面的突破,越来越多:从“起火”
   到今天掌握一箭多星技术,到火箭、卫星技术达到世界先进水平;超导体研制水平、北京正
   电子对撞机的成功,核电站、岸式波力发电站的研究等无不处于世界限领先地位。强有力
   的事实,充分证明了社会主义制度的优越优,坚定了学生的民族自信心。
     3、结合物理教学,向学生介绍我国物理学家的传记、史话和成就,可进一步激发学生的
   爱国情、赤子心。例如,叶企孙测得普朗克恒量;吴有训用实验实了康普顿效应;钱三强、
   何泽慧夫妇在法国发现了铀核三分烈和四分裂现象,并对三分裂的机制作出了合理的解释,
   开辟了核裂变研究的新领域,被约里奥·居里誉为“一代科研人员中最优秀的代表。四十年
   代,他俩又毅然放弃了外国优厚的待遇和工作条件,返回了祖国,为我国核工业的发展作出
   了巨大的贡献。美籍华人杨振宁、李振道由于对K介子衰变中不符合宇称守恒规律问题的研究
   ,提出了弱相互作用下宇称不守恒的结论,引起了物理界的震惊和承认,从而获得了解1957
  
年的诺贝尔物理奖;美籍华人丁肇中由于发现了“J粒子”而荣获1976年的诺贝尔物理奖;李
   远哲和崔琦又分别获得了诺贝尔化学奖;他们都为中华民族增添了光彩。
     (二)辩证唯物主义教育
     辩证唯物主义哲学,是关于自然知识和社会知识的科学概括和总结,而物理学的发展又
   依赖于客观事物的自然规律,需要哲学作指导。它们间的这种辩证关系,渗透在物理概念的
   形成、原理的抽象、教材体系、知识结构以及各教学环节中,在物理教学中运用辩证唯物主
   义的观点和方法,帮助学生揭示物理现象和过程的本来面目以及物理知识间的内在联系,可
   以使学生受到唯物论、辩证法、认识论和科学方法论方面的教育。
     1、世界是物质的、物质是运动的观点,以及客观规律的可认知与可利用性。物理学研究
   的对象,大到宇宙星体,小到原子和基本粒子以及引力场、电场、磁场等都是客观存在的物
   质,且无不处在运动中。教学中为了使学生坚信场的物质性,可向学生演示通草球在库仑力
   作用下偏离平衡位置的实验,演示用头发屑显示电场线、用细铁粉显示磁场线等,引导学生
   从直观现象出发通过类比联想,坚信场的物质性,并掌握认识场这种特殊物质的方法。通过
   引导学生观察机械运动、扩散运动和布朗运动,并通过天然放射性现象及原子核的人工转变
   等内容的分析,促使他们建立起物质是在不停的运动,而且物质的运动是有规律的,规律是
   可认知的观点,帮助学生认识到牛顿运动定律、能量的转化和守恒定律等就是人们在长期的
   实践活动中总结出来的客观规律,而且可用来改造自然、造福人类。人类卫星的上天,火箭
   的发射等是最好的证明。
     2、事物发展过程式的否定之否定规律。自然界是不断发展的,人们对物理现象及其本质
   的认识也是不断的发展和完善起来的,并通过在实践中不断的否定旧假说和旧理论的过程中
   逐渐深入的。“否定之否定”和“对立统一”的规律以及理论与实践的辨证关系在人们对光
   的本性的认识过程中鲜明地反映出来了,这是我们进行辩证唯物主义教育的好材料。最初,
   人们赞同光的微粒说,后来由于托马斯·杨和菲涅耳的光的干涉、衍射实验的成功,为光的
   波动说战胜微粒说提供了有力的证据,从而确立了光的波动说的地位,这是对前一认识的否
   定。到二十世纪,爱因斯坦在光电效应实验的基础上,提出了光的量子说,认为光是一个个
   不连续的“光子”,并用“光子”说很好地解释了光电效应现象。这时,波动说又陷入了困
   境,这可以说是对最初的认识的否定之否定,但并没有简单地回复到最初的认识上去,而是
   进行了一次认识上的飞跃,因为这里的“光子”已不是牛顿他们提出的经典意义上的微粒了
   ,而是一种全新的带有波动性的粒子。对光的本性的进一步研究后又在上述基础上发展成为
   光的“波粒二象性”学说。但从辩证法的观点看,光的“波粒二象性”也仅仅是在现阶段上
   的相对真理,人类对光的本性的认识随着科学和技术的发展还将深入下去,这正是辨证的对
   立统一规律的生动体现。这样的教学可以使学生领悟到事物的发展过程就是“否定之否定”
   的过程,认识到实践是发现真理的基础,又是检验真理的唯一标准。

 

3、量变与质变的对立统一关系。世界上的一切事物,总是在不断地发展变化着,这种发
   展变化,首先表现为量的变化,当量变达到一定的程度时,就会引起事物质的飞跃结束,又
   转化为新的量变,开始了新的矛盾发展史。我们知道,影响物态变化的外因主要是温度和压
   强,给常温的水加热,水温上升,内能增加,但水并没有明显的性质的变化,显示出好像平
   静的样子,当它的温度升高到100oC时,平静打破了,水沸腾了,显示出了显著地变动,发生
   了性质的变化,但这时水的温度不再上升,物态则由液态逐渐转化为汽态,即量变引起了质
   变。直至液态全部变为汽态后,若继续加热,则汽态,即量变引起了质变。直至液态全部变
   为汽态后,若继续加热,则汽态的温度又将上升,又开始新的量变。显然,水进入最后的质
   变以前就存在着许多的质变,即水沸腾前,在任何温度下都在发生蒸发现象,同时在质变中
   伴随着量变,如水在沸腾时温度虽然不变,但外界需要继续提供热量,这些热量转化为内能
   ,从而促使物质的聚集状态发生质的飞跃。这样的教学,使学生领悟到量变和质变是对立统
   一的,量变中有部分的质变,质变中有量变,是对立统一规律的必然结果。在凸透镜成像、
   电磁波谱等内容中,量变与质变的对立统一关系更是表不见得有血有肉,生动而具体
     一切事物的区别都体现在量界限上的差异,许多引人注目、寓意深刻的物理现象如弹性
   形变中的弹性限度,人造天体的环绕速度、逃逸速度,全反射中的临界角,某一金属发生发
   电效应的极限频率等无不体现出理界限上的“关节点”,引导学生仔细分析、研究这些“关
   节点”前后量变的特性,将使学生更加理解量变引起质变的观点,并使他们懂得这个观点对
   学习、观察和研究事物的导向作用。
     4、内因与外因的辨证关系。唯物辩证法认为:“外因是变化的条件,内因是变化的根据
   ,外因通过内因而起作用”。物理教学中,要结合教学内容,帮助学生逐渐树立这一观点。
   例如,在学习“物体运动状态的变化”时,要有意识的渗透内、外因的辨证关系,使学生认
   识到物体的加速度跟它所受的合外力(外因)成正比,跟物体的质量(内因)成正比。从而
   不仅使学生弄清物体的运动状态改变的因果关系,以及内、外因的辨证关系,而且加深了对
   运动涵义的理解。
     在“导体与绝缘体”、“导体中形成电流的条件”、“共振”、“共鸣”、“电谐振”
   等内容的教学中,也可以进行内外因辨证关系的阐述。
     此外,唯物辩证法中“事物间的相互联系、相互制约的因果关系”的观点、“矛盾的普
   遍性和特殊性原理”、“相对真理与绝过真理的观点”等等都能在物理教学中恰到好处的体
   现出来。
     (三)科学态度和意志品质方面的教育
     刻苦勤奋、专心致志和严谨的科学龄前态度与坚忍不拔的毅力,是一切有成就的物理学
   家共同的优秀品质。如英国科学家焦耳自学成才,在极其困难的条件下,经过三十几年的努
   力、作了400多次实验,为能量的转化和守恒定律的建立打下了基础;法拉第刻苦自学,经过
   十年的反复实验,终于发现了电磁感应定律;开普勒在第谷花了二十年精力测得的精确数据
   的基础上,做了大量艰苦卓著的研究,进行了无数次计算,终于找到了隐藏在千万个数据中
   的客观规律,得出了开普勒三定律;布鲁诺为捍卫“日心说”而献身;……。这些事实对培
   养学生质疑、求实、进取、创新、正直、严谨的精神,培养学生的科学态度,形成和掌握科
   学的方法会产生一定的作用。
     三、实施素质教育的基本原则
     1、渗透性原则。物理教学中的素质教育,必须采用渗透的方法,把知识的科学性与教育
   性、理论价值与素质教育价值有机地结合起来,在向学生传授知识的过程中适时、适度的进
   行渗透。
     2、示范性原则。素质教育是包括学校教育、家庭教育,社会教育在内的环境、气氛和风
   气的潜在的教育因素,其中以教师的示范作用最有效。因此,教师必须养心修身。事实上,
   教师也只有在提高自身的政治和文化素质的基础上,才能有效的进行素质教育渗透。其实,
   既使学生的心灵、头脑是一块无字碑,这块碑上要刻上什么,也并不是由教师的主观愿望所
   决定的,只有当教师用纯洁、美好的思想以及对学生的关爱、平等的信任关系时,才能引起
   学生情感上的共鸣,才能达到素质教育的目的。
     3、转化性原则。物理教师要善于把物理知识的教育价值转化为学生的品格结构,把道德
   认识转化为相应的行为习惯。
     4、持久性原则。因为素质教育的功能需要教育的信息经过长时间的量的积累后,才能充
   分显示出来,又因为学生所学的物理知识可能遗忘,但学生在学习中形成的思想观念、行为
   品格等都可能长期保持下去。因此,物理教学中进行素质教育,要始终贯穿于每一堂课中。
     四、实施素质教育的途径和方法
     1、针对实际,妥善安排。物理教学中,进行素质教育要避免出现随意性、盲目性和片面
   性,必须根据教材的实际情况,根据不同年级,不同章节和不同学生的素质,从教学的各个
   环节中有计划有目的的发挥素质教育的功能,哪些素质教育的内容在授课中进行,哪些在学
   生实验、专题讲座、物理晚会和课外板报等教育环节中进行,都有要统盘考虑、全面规划,
   注意实效。在教学效果检查中也要将素质教育的内容列入其中。
     2、紧扣教材,有机渗透。物理教师备课时既要吃透教材的重点、难点,又要站在哲学
   高度上把握教材的思想体系,努力挖掘、充实教材的素质教育的内容,这样,教师在教学中
   才能切准突破口,才能深入浅出地做好素质教育渗透工作,使学生真正感到听课是一种艺术
   享受,既学到了分析、解决问题的方法,又受到了情操、品德方面的熏陶。例如,学生初学
   物体的受力分析时,容易漏掉或多出几个力,这时,我们可以告诉他们:力是物体间的相互
   作用,既有作用力,就必定有反作用力,因此,在分析物体,只有用全面的观点看问题,才
   能避免因片面分析问题带来的错误,这正是辩证法中“一分为二”、“全面看问题”的观点
   。这种分析,既有助于学生灵活的掌握重在有机、适度,有些内容的渗透,可以是点到为止
   。例如,在讲原子核的衰变时,指出原子核内部正电荷的量变引起物质种类的质变,一句话
   就渗透了量变到质变的观点,在讲导体中产生电流的条件时,可以指出外加电压是产生电流
   的外因,但要产生电流,外因还必须通过内因(自由电子)才起作用。这种渗透,自然,适
   度,学生容易接受。
     3、对比分析,合理引导。“比较法”是进行爱国主义教育的好方法。在教学中,
   可以通过在不同内容中不断的横向比较,让中华民族在历史上的闪光点触发学生充分地认识
   到我国人民的伟大发明、创造在物理学史中的地位,从而激发他们的民族自信心。通过纵向
   比较,向学生展示社会主义制度的优越性,使学生认识到只有中国共产党的领导,中国才希
   望。同时,还要告诉学生,我国的科技水平跟发达国家的差距还很大,指出我国的自然科学
   在封建主义的桎梏下,自十六、十七世纪开始落后于西方,到落后就ご虻牡览恚佣?
   学生的爱国热情,树立为中华的崛起而奋发努力的责任感和紧迫感。
     4、课内渗透,课外强化。根据物理教学中素质教育的持久性原则,物理教师除了在课堂
   上适时、适度地进行素质教育渗透外,还要及时在报刊、杂志上搜集、整理物理方面的素质
   教育内容,引导学生进行自我教育,通过学生喜闻乐见的物理黑板报、图片展览,举办物理
   晚会、演讲会等形式,让学生进行自我教育。
     应该看到,在物理教育中,要有效地进行素质教育,教师的素质教育意识是最重要的,
   只有在教师充分地认识到学科教学中进行素质教育的重要性,并注意自身素质提高的基础上
   ,才能以自己深厚的情感去感染学生,才能在物理教学中把传授知识、培养能力和素质教育
   教育融为一体,从而艺术性地完成素质教育渗透的任务。


在物理教学中让学生学到研究的方法
来源:中国论文下载中心    [ 06-11-30 11:30:00 ]    作者:未知    编辑:studa20

中学毕业生不但应有升学、就业所必需的基础知识和技能,还应该有探索未知事物的能力,不能什么都靠别人教。这就要求中学教学注意使学生掌握一些探索客观世界的方法自然科学各门学科的教学,应该把科学知识的传授和自然科学一般研究方法的训练很好结合起来。
  
中学物理教学重视使学生了解、掌握一些自然科学研究方法,不只对学生毕业后的学习和创造性的工作有益,而且对学好中学知识也有好处。因为学生的学习方法,实际就是在教师指导下探索、研究客观事物的方法。方法对,就学得好而快,方法不对,就要走弯路。
   在中学物理教学中涉及到的自然科学的一般研究方法,主要有观察、实验、抽象、理想化、比较、类比、假说、模型、数学方法等等。本文仅就其中一些从教学、教材角度谈些零星想法。
   一、观察
   “观察”通常是指人们考察处于自然状态下的事物,即在人们不对客观事物施加影响的情况下,对事物进行研究,在物理学发展中,观察方法是很重要的,牛顿力学是从观察天体运动中总结出来的。观察宇宙射线仍是研究高能粒子的重要方法。
  
  
在学习物理之前,学生在生活和学习中已经有了观察的经验和训练,物理课应该使他们掌握得更好一些。
  
  
应该重视培养学生观察物理现象的兴趣。很多孩子是怀着深切的期望开始学物理的,他们从日常观察中积累了许多问题,期待在物理课中找到答案。能及时给学生满意的解答,会有利于保持和发展学生的观察兴趣。但多数情况是限于知识准备不足,不能及时解答。这时当然可以说要在学过什么知识以后才能解释。可是,这样的话,一个学生连听几次,观察兴趣就会降低。如果改变一些方法,鼓励和指导学生继续从哪些方面深入观察,作好纪录,同时说明所观察的事物跟哪部分知识有关,现在的观察对将来的学习有什么好处,效果可能好些,更可取的办法是教师争取主动,给全班或个别喜欢观察的学生布置观察作业,观察跟讲到的知识有关的物理现象、技术设备以及人们的某些活动等等。课本在某些课题后面编了一些观察性的题目,教学时可以根据情况提前布置给学生。
  
  
学生的观察兴趣,最初是出于好奇,特别是年龄小的孩子,遇到新鲜东西、新奇现象舍不得走,要看个究竟,这种出于好奇的观察兴趣是不稳定的,只满足于表面了解。物理课应该把出于好奇的观察提高到有目的的观察。所谓有目的的观察,不只是有明确具体的观察对象和要求,更重要的是引导学生懂得观察是人类研究客观世界规律的和种基本方法,而在观察中注意分析、比较,寻找各有关因素之间的联系。
  
  
应该注意使学生养成良好的观察素养。这首先是要求观察的客观性,对于观察中感知的各种资料,实事求是地对待。其次,观察要抓住主要的东西,抓住跟观察目的有关的方面,要有步骤、有次序、尽可能细致。科学的观察都要有详细的记录。物理教学中作为作业布置给学生的观察,最好也要求记录,培养记录的习惯和能力。记录要求真实、简明、具体,字数不要多,几十个字、一百多字或者列个表格填上数据就够了。
  
  
总之,应该培养学生成为乐于观察、善于观察的有心人,防止形成漫不经心、视而不见的粗率作风。
  
  
“观察”有它的局限性:不能排除干扰因素;不能随意重复,而要等待现象的自然再现;不能由人控制现象发生的条件,而要深入研究却往往需要作实验。“实验”则没有这些缺点。但是实验不能完全取代观察(很多现象,如天文现象,人们还只能等待他自然发生),而且在观察中得到训练是做好实验不可缺少的。
  
  
二、实验
  
  
“实验”是人们根据研究的目的,利用仪器、设备,人为地控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,在有利的条件下研究自然规律。“实验”在物理学的发展和物理教学中的基础作用,无需赘述。
  
  
中学物理中的实验,根据不同的分类标准可分为演示实验和学生实验,定性实验和定量实验,探索性实验和验证性实验。
  
  
目前我国中学物理教学中,数量最多的是由教师演示的探索性实验。从培养学生掌握实验方法的角度来看,教师的演示起着示范作用。时刻意识到这一点,在安装调整仪器设备,进行实验操作,观测、记录、处理数据,分析、概括得出结论,即在整个演示过程的每一步,都严肃认真,一丝不苟,必然会产生深刻的教育作用。
  
  
中学能做的探索性实验,涉及的参数都不多,实验时一般是依次改变其中之一来考查它的影响,最后概括出反映各参数关系的规律。演示时学生了解这样的考查步骤,在观察中他们的思维便会处于更积极的状态,同时也懂得这种用实验来研究问题的方法。
  
  
物理学史上不少著名的实验,如库仑扭称实验、卢瑟福-粒子散射实验、查德威克发现中子的实验等,限于设备,目前一般中学不能演示,但在课本里还是写上了。课本这样做,除了考虑到它们是重要规律,理论基础,并且有助于发展思维,还考虑到可以使学生从这些具体实例中领会物理实验的一般方法。例如,每个实验都包括提出实验任务,确定实验方法并研究如何实现,对得到的实验资料进行逻辑加工得出结论等阶段;实验的每个阶段都跟理论紧密交织着,都要用已有的理论来指导;科学仪器能帮助人们克服感觉器官的局限,使感性认识更加客观、精细、准确,因而科学仪器的设计,使用对实验的成功起重要(有时甚至是决定性的)作用。
  
  
在学校里,为了确定一条物理规律,通常只提出一个实验,因而能可能使学生误认为一个实验就可以发现一条规律。应该向学生指出:任何一位实验科学家,在得出他最后的科学结论之前,都是采用过多种方法,做过几十次、几百次的实验,处理过浩繁的观测资料,经受过多次的失败和挫折;任何一项实验发现在得到公认之前,至少要为另一位研究者所重复证实;而事实常常是一个题目同时有许多在独立研究,相继得到同样结论,或是一项实验发现一经发表,立即有许多人重复这个实验加以检验。结合物理学史上的具体事例讲清这些问题,有助于培养学生不畏险阻的攻关精神,懂得任何科学成就都是许多人辛勤劳动的共同结晶。
  
  
教师的演示实验和介绍一些著名实验,还只能使学生对实验方法有所了解,而要使学生真正掌握一些,必须也只能靠他们自己去实践。目前国外盛行一种叫做“发现法”的教学方法,让学生亲自实验、观察、经过自己的感知和思索形成概念,发现规律。例如,在英国的一套中学课本《Exploryng Physics》(中译本叫《探索物理知识》第一册里,“液体压强”一节,随即提出问题:“液体在其它各个方向上是否也有压强呢?”然后让学生依次做三个实验:(1)用钉子在白铁罐侧壁靠近底部同一个高度的不同地方打三、四个孔,灌满水后观察会怎样从这些孔中喷出;(2)将其它小孔封住只留一个,再在罐的侧壁靠近顶部和中部的地方各打一个小孔(尽量使小孔的孔径相同),观察水怎样从这三个喷出,并且收集在同一时间内从每个孔喷出的水量;(3)将白铁罐砸成歪歪扭扭的开状,再观察水怎样从孔中喷出,实验后,让学生就这样两个问题得出结论;(1)液体在哪些方向上产生压强?(2)液体的深度对压强大小有什么影响?最后让学生解释两个现象:(1)水坝的底部为什么比顶部厚?(2)潜水艇、潜水员以及普通的鱼潜水为什么不能超过一定的深度。对于“发现法”我了解很少,从看到的材料来推测,培养出来的学生会掌握一些实验研究方法,独立获取知识的能力会相当强;很值得深入了解,并且在有条件的学校或班级中进行试验。
  
  
我们课本中的学生实验,现在还是按传统的教学方法来安排的,探索性的很少,多数是验证性的,内容都比较简单,数目也不多,初高中总共52个。在实验训练上不大可能达到“发现法”所达到的水平。但是让学生达到大纲要求掌握的技能和实验修养——会使用基本仪器、会记录、整理数据,会得出适当的结论,还是办得到的。例如,初中要求学生会正确使用安培表,初中物理课本就安排了四个要用安培表的实验。课文里讲了安培表的使用方法,习题里编排了在实物图上练习接安培表和读数的题目,如果再实验使用四次,学生是能基本掌握安培表正确用法的,印象也会比较深。初中要求学生掌握连结电路的技能,初中课本就在电学第一个实验让学生按照实物路图接线,画出电路图,第二、三、四、五个实验让学生按照电路图接线,到第六个学生实验则只提出测量要求,让学生根据要求去设计电路,这样由易而难,循序惭进,学生是能学会连接简单电路的。在记录处理数据,写简单的实验报告等方面,课文中也是逐步提高难度的。因此,为了让学生切实掌握一些实验技能,加强实验修养,希望不要对为数不多的学生实验再删减合并了,认为课文中的实验不合适或是缺乏设备作不了,可以用其它实验来代替。
  
  
在科学研究中,实验的每一步都离不开理论的指导(虽然从总体来看,实验是理论的基础),在中学的学生实验中也应该注意引导学生手脑并用,把实验跟理论紧密结合起来。这不只要求学生明确实验目的和结果跟所学理论的关系,懂得实验设计所论据的物理原理,而且实验过程中的每一项操作都应该联系已有知识考虑应该怎样作,而不是不动脑子机械地照书上写的去做,或者盲目地去试。对于高年级学生还可以引导他们运用已有的知识分析考虑误差的来源和减小办法。为了防止学生只动后不动脑,课本从初中第一册后半本起,学生实验中学再具体列出实验步骤123……而把实验目的、原理、器材、步骤综合起来叙述。希望教学中要求学生预习,自己安排实验步骤。转贴

三、抽象和理想化
  
  
中学物理要学习力、质量、功、能……等概念。一切科学概念都是抽象的成果。所以物理课有条件让学生在学习这些物理概念的过程中,领会什么叫抽象和怎样抽象,反过来,懂得了抽象是怎么回事,也有利于概念的形成。
  
  
中学物理课中最常遇到的抽象类型主要有:分析概括一类事物共同的本质特征;把物质、运动的某种性质隔离出来;理想化也是常见的一类抽象形式。
  
  
初中讲动能、势能的时候,列举飞行的子弹、流动的河水、举高的重锤、压缩的弹簧等等都能做功,引导学生分析、比较、综合、概括形成功能、热能的概念,就是抽象事物共同的本质特征。小孩子形成“人”、“房子”等概念时就运用了这种类型的抽象方法。所不同的是,形成那些概念时,事物的共同特征比较直观、容易琢磨,而物理课里要抽象的共同特征 不那么容易琢磨,需要更加注意通过分析、比较,认识所列举的同一类的各个事物的共同特征,以及容易混淆的两类事物之间的根本差别,才能形成比较清晰的概念。
  
  
讲电阻、加速度、电场强度等概念时,是引导学生把物质、运动的某种性质隔离出来,得到表征物质或运动性质的物理量。这种类型的同象,特别是用两个物理量的比值来表达新抽象出来的物理量,学生常感到困难,往往忘记它的物理意义,当作数学上的比例系数对待。例如,有相当多的学生认为:一个既定导体的R值随它两端V成正比弯化,随通过 I成反比变化。这可能跟讲R时没有演示一个导体有确定的阻值有关。现在的新教材注意到这一点,采用了先讲IV,再讲R、欧姆定律的办法,讲R时还用了高中常用的引入和定义物理量的方法,即先演示任一导体都有确定的值,再演示不同导体的的值不同,然后说明这个比值反映了导体对电流的障碍作用,叫做电阻。这样处理,一方面希望学生把电阻这个概念掌握好一些,同时也打算在初中,在电阻这个比较容易琢磨的概念上,对学生的抽象能力给一些训练,将来可能比较容易适应高中的教学。这样处理也有毛病,一是讲电阻时实际已经讲了欧姆定律;二是初中学生对用比值定义物理量感到困难。怎样处理更好,还值得试验,探讨。
  
  
理想化的方法,是科学抽象的一种形式。
  
  
在中学物理中可以使学生认识的理想化方法,主要有两种:一种是把物体本身理想化或者把物体所处的条件理想化;另一种是理想实验。由于这些理想化方法在物理教学中经常用到,所以有必要使学生认识它们的本质、必要性和局限性。
  
  
质点、刚体等,是把物体本身理想化(也就是抓住物体在所讨论的现象中起主要作用的性质,暂时舍去次要作用的性质)。无磨擦的表面、绝热的容器等,是把物体所处的条件理想化(即抓住起主要作用的条件,暂时舍去起次要作用的条件)。这种理想化方法的好处:第一、可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差;第二,对理想化的事物进行研究的结果,加以适当修正,即可用于实际事物。例如,分子没有体积、分子之间没有相互作用力的理想气体,实际上不存在,但是对于高温、低压下不易液化的气体(氢、氧、氮、氦以及空气等)当作理想气体来处理,用理想气体状态方程来计算,误差很小而非常简单。低温、高压下的气体(特别是那些容易液化的气体),不符合理想气体状态方程,但是当人们从分子占有体积和分子间有相互作用力两方面对理想气体状态方程加以修正,用来处理真实气体,就能跟实验符合得相当好。
  
  
科学的理想化不同于无根据的幻想,有它的客观根据。客观存在的复杂事物具有多方面的特性,处于多种条件下。但是在一定的现象中并不是所有性质、所有条件都起同样重要的作用,而是只有一种或少数几种起主要作用,其余的或者不起作用,或者作用很小。理想化就是突出起主要作用的性质或条件,而完全忽略其它性质或条件。例如研究电子在电场中的运动时,可以把电子所处的条件理想化为不存在重力场,即完全不考虑重力的作用,因为跟电力相比,重力太弱了。它的作用实际觉察不到。但是当研究带电液滴在电场中的运动时却不能不考虑重力,因为它可以跟电力相比。通过具体事例相比,使学生认识理想要有客观根据,对培养学生掌握理想化方法是必要的。
  
  
还应该让学生认识:在一定理想化条件下得出的规律,只在(或者非常接近)这些条件下适用。
  
  
理想实验是人们在思想中塑造的理想过程,而实际上是做不到的。理想实验在物理学理论研究中有重要的作用。伽里略论证惯性定律所设想的实验——在无磨擦情况下,从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去,就是物理学史上著名的理想实验。
  
  
正如科学的理想化有它的客观根据,理想实验也有它的实践基础。理想实验是在真实的科学实验的基础上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,根据逻辑法则,对过程作进一步的分析、推理。伽里略就是在从斜槽滚下的小球滚上另一斜槽,后者坡度越小。小球滚得越远的实验基础上,提出他的理想实验的。
  
  
理想实验在中学物理教学中也常用到。例如,研究电场强度时,设想在电场中放置不会引起电场改变的点电荷,考查它在各点的F/q的值;讲电势时考查点电荷在各点的W/q的值,都是理想实验。许多物理概念是利用这类理想实验建立的,所以应该让学生熟悉这种方法。
  
  
四、类比、假说、模型
  
  
“类比”是根据两个事物在某些方面的相同,推论它们在其它方面也可能相同。“类比”与“比喻”不同。“比喻”是用某些有类似点的事物来比拟想要说的某一事物,它是一种重要的修辞方法,目的在于使人们对所要说的事物获得生动鲜明而深刻的印象。“类比”是一种重要的逻辑推理方法,目的在于使人们认识新的事物。人们总是在已有知识的基础上去认识新事物,即把新事物与熟悉的事物加以比较,当发现新事物的某些属性跟熟悉的某事物的某些属性桢或相似,就往往用类比的方法,推测它们的另外某些属性也相同或相似。
  
  
惠更斯根据光也象声波那样能发生反射、折射,而推论光也是一种波动,提出了光的波动论。德布罗意根据光的波粒二象性而推论微观粒子也具有波动性,提出了物质波的概念。这些都是物理学史上应用类比方法提出假说的实例。
  
  
在物理课中,把电场拿来跟重力场类比,把电流拿来跟水流类比……是常用的教学方法。
  
  
应该让学生知道类比的局限性,由类比所得的结论有对有错,必须经过实践检验。在用类比方法讲述物理知识时,当然要注意相类比的事物之间的相似处——这是类比的基础,但是更需要注意事物之间的差异,因为差异限制了类比的结论,忽视这一方面会造成知识混乱。基于这些考虑,课本在对比着电场讲磁场,对比着直流电讲交流电时,都注意了强调差异。
  
  
假说是自然科学研究的一种广泛应用的方法。它是根据已知的科学原理和科学事实,对未知的事物所做的假定性的说法。
  
  
假说是有一定的推测性质,它正确与否有待实距践检验。但是假说不是臆想,它有一定的科学事实的根据,它的主要部分和基本思想是根据科学事实推想出来的,它要跟当时公认的理论一致,能说明当时已知的科学事实并预测存在着未知的事实。科学的假说必须具备的这些条件,有必要在教学中结合讲述某个假说介绍给学生,特别是对那些爱动脑筋想问题的学生。例如,我们收到过一个学生来信,他认为光子是由电子中射出来的,每一秒钟相继射出的光子数是光的频率,相继射出的两个光子相隔的距离是波长。他动了好多脑筋,想说明波粒二象性,连着写了两封长信阐明他的“假说”,浪费了时间精力,原因就在于不懂得科学的假说要具备的条件。
  
  
在物理学研究中,常常把假说、理论形成物理模型来加以探讨。一个好的物理模型,不但便于直观、形象地想象假说;理论本身,而且可以简化从已知事实预见新事实的过程。
  
  
讲述磁的本性、原子结构等知识时,可以结合磁分子模型、原子的行星模型等内容,向学生介绍物理模型在认识世界过程的作用。同时应该让学生注意:第一,模型可能包含实际不存在的成分,例如原子的行星模型中的轨道实际并不存在;第二,任何模型都不能说明一切问题,例如卢瑟福的原子模型不能回答原子为什么是稳定的,能回答这个问题的玻尔模型不能说明氢原子以外的光谱;第三,在中学物理课中涉及到的物理模型,绝大多数是由我们从宏观世界获得的概念(主要是力学概念)组成的,具有鲜明的直观性,但是这类模型对于非实体,非宏观的事物往往无能为力,例如波粒二象性是机械模型来统一说明的。
  
  
除了上面谈到的这些研究方法外,数学方法也是中学物理课中应使学生得到训练的重要方法。因涉及的问题比较多,需要专门讨论。

对比法在物理教学中的应用
来源:中国论文下载中心    [ 06-11-30 10:56:00 ]    作者:未知    编辑:studa20

理学科与其它各门学科一样,都有一系列作为理论出发点的基本概念,和由推理形式导出的定律理论。物理学在自己的发展过程中要求物理思维要有严密的逻辑性,要符合逻辑规律。物理思维的方法很多,这里仅就其中最典型的,最常用的比较法来结合物理学的实际来讨论。
    一、 比较法
    “比较”是人们常用的思维方法,是找出事物之间的差异点和共同点的思维方法,通过事物间相同特征或相异特征的比较,提示事物的本质和区别。人们认识事物往往是从区别事物的本质特征开始的。而要区别就要有比较,有比较才有鉴别。事物之间在现象上和本质上都存在着同一性和差异性。现象上的同一和差异一般来说是容易识别的,而本质上的同一和差异就不那么容易识别。物理学中有许多物理思维和物理规律具有可比性,运用比较法可帮助学生接受新概念并加深对概念的理解,尤其在复习课上运用,能使知识融会贯通,开拓学生的思维,并培养学生的知识迁移能力。在物理教学中,既要求学生找出差异性极大的物理现象或物理概念之间本质上的共同点,又要求学生找出表面上极为相似的物理现象和物理概念之间本质上的差异,在物理教学中运用比较法常有以下几种情况。
    首先,是用“比较”引入新概念。有些物理概念间有许多相似之处,讲解一些概念之后,另一些概念可用比较法引入,使教学难度降低,并能把规律提示出来。例如:“动量”和“动能”这两个概念,它们都是用来描述机械运动的物理量,都是与物体质量和物体运动速度有关的物理量。这些是它们的共同点。然而,在本质上它们又有着质的差异,动量是以机械运动形式来量度机械运动的,动能是以机械运动转换为一定量的其它能量的能力来量度机械运动的。下面我们从物理学的角度来比较它们的差异。
    1.动能:Ek= mv2 标量;
    动量:P=MV 矢量;
    2.动能是机械能的一种形式;
    动量是机械运动量的量度;
    3.动能遵从动能定理:W=EK,力的空间积累效应;
    动量遵从动量定理:I=P,力的时间积累效应;
    4.动能守恒不一定动量守恒,比如:在光滑水平面上作匀速圆周运动的物体;
    动量守恒不一定动能守恒,比如:非弹性碰撞的系统。
    再例如势能,中学阶段学习了重力势能,弹性势能,分子势能和电势能。由于重力和弹力做功现象较常见,因此重力势能和弹性势能讲解比较容易,但分子势能和电势能较抽象,教学中可以在讲了重力势能以后,运用比较的方法将电势能引入;讲解了弹性势能后,将分子势能引入。这样讲解可达到事半功倍的效果。一一对应的比较使学生能较快的在原有重力势能概念的基础上把电势能的概念建立起来,并进一步指出这些共同之处还反映了存在于保守力场中所有势能的共同性质,即势能的共同特点。同时在比较相同之处还指出它们的不同,由于电荷有正负之分,所以电荷受力的方向可以与电场相同,也可以相反。即电荷沿电场方向运动时,电势能可能增加,也可能减少;而质点受重力方向总是竖直向下,因此,重力势力总是沿重力方向减小。
    其次,用“比较”可以深化概念。在上新课时,知识往往比较分散,复习课上教师要帮助学生通过比较,把一些有内在联系的知识串联起来,以深化概念。例如在讲解了“动量,冲量”和“功和能”后,可向学生提问:第二章中讲述了两组物理量,动量和动能、冲量和功。前一组都是描写物体“运动量”的大小,与质量及速度有关,是状态量。后一组冲量是描写力对时间的积累效应的过程量,功是描写力对位移积累效应的过程量。

再次,用“比较”区分概念。有些相反性质的物理概念也可用比较法讲解,着重区分两个概念的相异之处,抓住事物个性加以区别,从而分清概念。在电磁学中应用左,右手定则往往会引起混淆。教师在评讲时要比较异同。着重突出应用条件上的差异,以免弄错。左右手定理有许多类同之处,在应用时分别伸开左右手掌,并拢四指,拇指与四指垂直;表示的物理也类同:磁感线穿过手心,四指指向表示电流方向,拇指表示受力运动的方向。用左手还是用右手判定,关键不在于求哪个量的方向,而在于条件。即导线中电流与导线运动方向的因果关系,若是由于导线中有了电流在磁场中受力运动,那么不论是求磁场方向,电流方向还是导线受力运动方向,都应用左手定则。若是由于导线切割磁感线运动而产生电流,则不论求磁场方向,电流方向还是导线运动方向,都应用右手定则。差异就在于因果关系。抓住关键就能正确运用。
    另外,将物理概念与生活知识相比较。有些物理概念看似深奥难懂,若将其与一些生活常识相比较,则能起到化难为易的较果。如在讲解电场强度定义时,检验电荷放入电场中,与某一点受力来说是定律,并可定义为电场强度,它是电场的属性,与是否放入电荷及电荷的电量大小无关,对这一点,学生不容易理解。这里不妨举一例:把这一定义与铅笔单价相比。购买铅笔的单价不变,而且单价与购买的支数无关,与是否购买也无关,这是铅笔本身价值的反映。这是常识所能理解的。将电荷电量与支数相比,受力与付款相比。电量越大受力越大,但二者之比不变,它是电场属性。放入电荷只是让其表现出来而已。
    总之,通过这样的比较和思索,学生豁然开朗,较快的接受了新概念。可见运用“比较法教学”对解决教学难点是很有益处的。
    比较法教学对于学生的概念学习有所帮助,比较实验可以加强直观教学,有助于学生建立概念,理解规律,突破难点,因此对比实验在物理教学中被广泛应用,在教学中,如何运用好对比实验是物理学者值得研究问题
    首先,运用对比实验引入新课,激发学生的学习兴趣。教师从启发性对比实验开始引入新课,不但能激发学生强烈的求知欲,引起学生浓厚的学习兴趣,而且有利于向学生显示新课题的目的性。例如,
   
在讲解“短路”概念时,可利用图一所示的对比实验。先断开K2,闭合K1,使学生看到L正常发光,电流表发生偏转。然后再闭合K2,比较两次实验的结果。自然引出“短路”的概念。这样,即使没有进行公式的推导,学生也不会感到抽象,为学生准确的掌握“短路”概念打下基础。
    其次,用比较的方法可以放大感知的微观变化,提高实验的可见度。有些物理现象观察起来不明显,尤其是在演示实验时,很难使全体学生都看到实验现象,这时运用对比实验对微量变化进行“放大”,往往可以大大提高实验的可见度,也能大大提高实验的可信度。例如,为了证明大气压的存在,可在一只塑料杯子里盛满水,用纸片把杯口盖严,用右手手指按住小圆孔,在杯口向上时的塑料杯里盛满水,用纸片把杯口盖严,左手按住纸片把杯子倒过来使杯口向下,放开左手后,纸片不会掉下来,杯子里的水也不会流出来(如图二)。这时,学生可能认为“纸片是被粘住了”,然后老师掉按住小圆孔的右手指,结果纸片掉下来了,水也流出来了。这样通过手指按住小圆孔和不按住小圆孔两次实验的对比,使学生观察到两次实验中纸片都与水接触,所不同的是后一次实验是杯底与大气相通。从而解除了“纸片是被粘住了”的误解。提高了“大气压存在”这个结论的可信度。再如,演示双金属片的实验时,在对双金属片的一面加热以后,要把双金属片翻转过来,再对另一面加热。若只对其中一面加热,如果金属片向下弯曲,学生可能认为这是下面的金属片受热多,膨胀大引起的,若正反两面各烧一次,结果都向铁片的一面弯曲,这样通过两次实验的对比,有力的说明了双金属片的弯曲是由于铜片膨胀较大。
    另外,运用“同时比较”的实验,可以提高课堂效益。例如,在研究单摆振动的周期时,教材介绍了三“差时比较”的对比实验。这些实验虽然使学生反复练习了振动周期的测定,但每次测出至少要34分钟,共需20多分钟。这样,单摆这节就不可能用一个课时完成。若运用下列三对“同时比较”的对比实验问题就迎刃而解了。
    1、取两个摆长相同、摆球相同的单摆,同时在不同的偏角下(偏角小于)摆动,可看到两个单摆是同步进行的。如图三(a)。
    2、取两个摆长相同、质量不等的单摆,同时在相同的偏角下(偏角小于)摆动,可看到两单摆是同步进行的,如图三(b)。
    3、取两个摆长不同的单摆。同时开始摆动,可以看到摆长短的单摆摆动快而且周期小。如图三(c)。
    通过改进无需做6次实验,只需做3次就可以了。且每次实验无需测出单摆的周期,这样不需10分钟就可以得出结论。因此用“同时比较”实验,大大提高了课堂效益,且现象直观,可比性强。
    最后,可以通过比较来验证理论推理,做好新旧知识的衔接,促进知识的正迁移。例如:把两只标有220V40W220V100W字样的白炽电灯分别进行并联或串联后,接入220V的电路中,判断这两种情况哪个灯泡较亮?根据平时的经验都是100W的灯泡较亮一些,即使老师通过分析和讨论得出串联时40W较亮,并联时100W的较亮。但仍有一部分同学对分析感到不可靠,但如果我们通过可控实验来进行对比,学生就会信服了。
    同样,利用比较也可以防止知识的负迁移。例如:高一学生在学习力的分解时,由于受到初中物理“动滑轮的拉力是重物和滑轮总重的一半”的影响,他们会认为:“向上的两个拉力之和一定等于向下的总重”。为了解决这个问题,可利用如图四所示的对比实验,第一次将线沿竖直方向挂(如图甲),此时两弹簧秤所示的拉力之和等于总重,第二次拉开一定角度(如图乙),此时两弹簧秤所示的拉力之和远大于总重。通过对比实验,使学生懂得了结论的适用条件,有效的防止了知识的负迁移。
    总之,在物理教学中适时的运用“比较”法,对教学难点的突破和对教学重点的突出,有非常重要的作用,能使一些不容易直接从理论上理解的问题变得简单而直观。