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中學物理教與學是核心嗎?

新課標下高中物理教學的核心任務:福建省詔安縣教育局教研室吳朝南。

新課程標準下的高中物理教學主要從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個維度來實現課程目標。經過學習和思考,筆者認為只要完成了這三個核心任務,就是對新課程標準的忠實執行。下面談談我在這方面的壹些拙見。

壹、引導學生深刻理解和準確把握物理概念和規律。

現代物理教育理論認為,只有深刻理解物理概念和規律,才能真正掌握並靈活運用;物理教學最重要的是讓學生獲得清晰完整的物理概念和規律。因此,我們必須特別註意培養學生物理思維的深刻性。善於透過表面現象發現問題本質;思維深度的發展水平對物理學習的效率、進度和靈活運用影響最大,思維深度是壹切思維品質的基礎。

【例1】焦距為的凸透鏡,主軸與橫軸重合,軸上的壹個光斑位於透鏡左側,光斑到透鏡的距離大於或小於。如果透鏡沿軸向右平移,在此過程中,光斑將被透鏡成像。

A.繼續向右移動

B.繼續向左移動

C.向左移動,然後向右。

D.先向右移動,再向左移動。

很多人認為光斑通過鏡頭形成的像在上述情況下會壹直向左移動。原因是鏡頭向右移動,物距在範圍內變化,圖像會壹直向左移動。事實上,這個結構只在範圍內是正確的;值得註意的是,雖然在這個問題中鏡頭向右平移,但效果是根據問題的意思讓m在範圍內變化。它是圖像點向左或向右移動時的轉折點。所以在這個過程中,像點要先向左移動,再向右移動。這樣,如果把前面的結論推廣到鏡頭移動的全過程,就會導致壹系列的錯誤。

要加強學生關註物理規律和結論適用範圍的意識。在物理教學中,教師要經常通過典型事例進行講解和實踐,讓學生充分認識到物理規律和結論的局限性,不要隨意擴大其適用範圍。

註:培養學生深刻的思維,引導學生真正掌握物理概念和規律,關鍵在於解題過程中的反復琢磨和不斷理解,切忌停留在概念和規律本身的文字中。選擇設計典型例題和習題,老師精講學生多練,啟發學生積極思考,自然會培養學生深刻的物理思維。

第二,激活學生思維方式,提高學生綜合能力

1.培養學生正確建立和使用物理模型的能力。

眾所周知,中學物理問題的求解通常要經過以下程序:建立正確的物理模型(對物理問題建模);正確選擇條件和法律;應用數學關系求解;驗證結論。顯然,建立正確的物理模型,實現從具體思維到抽象思維的平穩過渡,是最關鍵的壹步。從物理教學的本質來說,其實往往是物理模型的教學。物理模型包括實體模型、過程模型、條件模型等。熟悉、理解和掌握常用的物理模型是正確建立和使用物理模型的前提和基礎。在具體的教學過程中,教師要註意引導學生從給定的信息中尋找能為我所用的信息,同時畫出簡化清晰的示意圖。正如錢學森所說,“模型是通過分析問題,運用我們所考察的機制,吸收所有主要因素,省略所有次要因素而創造出來的圖畫。”最重要的是完成物理模型的建立。沒有這個,就沒辦法跟進。

【例2】據報道,1992年7月,美國亞特蘭蒂斯號航天飛機進行了衛星懸繩發電實驗,部分成功。航天飛機在地球赤道上空3000左右的地方自東向西飛行,與地面的相對速度差不多。從航天飛機上發射壹顆衛星到地球中心,攜帶壹根長度為20的金屬懸繩,使懸繩垂直於地磁場,移動切割磁感應線。假設這個範圍內的地磁場是均勻的,磁感應強度為零,並且懸索上各點的切割速度與航天飛機的速度相同,按照理論設計,懸索通過電離層(由等離子體組成)的作用可以產生大約壹個感應電流,求出:

(1)金屬懸索中產生的感應電動勢;

(2)懸索兩端的電壓;

(3)航天飛機通過地球壹次懸繩(地球半徑已知為6400)輸出的電能。

這個題目的場景很新穎,壹開始看起來很奇怪,可以通過聯想轉化成學生熟悉的“發電機模型”。根據法拉第電磁感應定律,懸索產生的電動勢為:懸索兩端的電壓為道路的端電壓:根據能量轉化和守恒定律,懸索輸出的電能等於外電路的電功。回答這個問題所需要的知識是學生非常熟悉的。這是典型的高起點低落點的好問題。

註意:物理題類型多且千變萬化。我們應該用哪種方法來解決它們?處理“生題”的關鍵是如何突破新的情境,通過聯想、類比等思維方式,建立與新情境相對應的物理模型。即把具體的物理問題抽象成“物理模型”,同時在舊知識和物理模型之間架起壹座橋梁,從而快速有效地確定正確的解題方法。由此可見,培養“建模能力”是多麽重要。

2.培養學生收集、處理和利用信息的能力。

在新課程背景下,高中物理教學內容更加貼近生活、現實和科技,有許多甚至是最新的前沿科技成果。實際上是把更真實的材料編成各種題目,形成“信息給題”,考察學生收集、處理和應用信息解決問題的綜合素質。

在教學中,要特別引導學生過濾掉冗余和不必要信息的幹擾,牢牢把握問題的本質特征,搜索有用信息,準確鎖定開放(不確定)題目的恰當目標,捕捉題目所描述的背景信息與物理知識原型的明確關系,實現快速解題。

【例3】圖1是測量燈泡發光強度的裝置。它是壹個帶刻度的底座,兩端可以安裝兩個燈泡,中間有標記線的光度計可以在底座上移動。通過觀察,可以確定光度計上兩個燈泡的照度是否相同。已知照度與燈泡發光強度成正比,與光度計到燈泡距離的平方成反比?目前,在底座的兩端分別放置壹個發光強度為的燈泡和壹個待測燈泡。(1)如何測量待測燈泡的發光強度?___________。(2)簡述壹個能減小實驗誤差的公式_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

本題目重要的是題目提供的測量燈泡發光強度的裝置原理圖。照度與燈泡發光強度成正比,與光度計到燈泡距離的平方成反比,得到照度。這段感情。據此,當照度相等時,壹種測量方法就出來了;接好電源,移動光度計使兩邊的照度相同,測量距離,當然得到被測燈泡的發光強度。至於減少實驗誤差,多測幾次取平均值就可以了。

圖1

註意:有些話題信息是間接的,甚至是潛移默化的存在於話題中;有的題目精心設置了壹些混亂的前提,容易誤入歧途;壹些主題旨在提供更多的已知條件;很多題目布局了壹個或幾個重要的潛在過程或留有靈活的思考空間,導致漏答等情況的發生。總之,命題者總是想盡辦法讓問題所呈現的信息變得模糊,對解題方向起到誤導作用。在教學中,只有引導學生選擇有用的、正確的信息,才能成功解決問題。

3.引導學生做到“從生活到物理,從物理到社會”

物理課程改革的新理念是引導學生“從生活走向物理,從自然走向物理,從物理走向社會”。學物理壹定要來源於實踐又要去實踐,理論聯系實際,壹定不能空對空。只有將學生已有的生活經驗與物理問題緊密聯系起來,才能讓學生感受到物理是善良的、實用的、有用的,才能學好物理、用好物理,真正成長為用豐富的物理知識武裝起來的、具有壹定實踐能力和辯證發展眼光的21世紀青年人才。

地球圍繞太陽做橢圓運動,陽光普照大地,萬物生長。如果不考慮流星等行星與地球碰撞的可能性,根據所學的物理知識,討論地球、太陽、地球公轉周期的平均距離和地球表面溫度隨時間的變化趨勢。

地球的公轉周期可以看作是,的變化取決於,。所以主要是找出日地平均距離和地球繞太陽的速度的變化趨勢。因為太陽內部每時每刻都在發生激烈的熱核反應,輻射出大量的光子,根據質能方程,太陽的質量會不斷減少。從太陽質量變小的角度出發,壹切問題都迎刃而解。根據萬有引力定律,太陽對地球的吸引力也會減小。因此,從地球公轉的向心力可以推斷,地球與太陽的距離會不斷增大,從而導致地球克服太陽引力,地球繞太陽運行速度降低的情況,這也很容易得出結論。顯然,在這種情況下,地球的公轉周期增加了。正是由於太陽質量的減小,輻射光子的功率逐漸減小,又由於地球與太陽的距離相應增大,輻射到地球表面的熱功率減小,地球表面的溫度自然也逐漸降低。

註:物理知識與現實生活、現代科技和社會環境密切相關,涉及人類生活的整個空間。重要的是讓學生樹立這樣壹種觀念:我們所學的物理知識根植於人類環境,是壹門生動多樣的科學。物理學在現實生活中的應用,對現代科技的催化作用,是其他任何學科都無法替代的?我們要引導學生在物理學習過程中,用“物”去理解“理”,看到“物”就去思考“理”,而不是簡單地理解為簡單地從理論到理論,用公式套公式。

4.引導學生註意學科之間的相互滲透和交融。

物理教學要在牢固掌握物理學科內容、具備紮實學科能力的基礎上,以不同學科的知識交叉為切入點,培養學生的綜合素質和能力,註重與化學、生物、地理等學科的復合交叉和有機融合。特別值得註意的是,物理是壹門精密的科學,三角學、幾何學、解析幾何等數學知識都可以成為解決物理問題的有效工具。因此,加強解決物理問題過程中的數學意識,提高學生應用數學解決物理問題的能力,是不可低估的。由於學生在解題過程中往往數學意識薄弱,數學歸數學,物理充滿物理,導致思維僵化,思維閉塞,這也是學生相當壹部分物理問題解決不了的原因。

【例5】氡是壹種放射性稀有氣體。當它被吸入人體後,會繼續發生放射性衰變,釋放射線形成“內輻射”,嚴重損害人體組織器官,導致病變和癌癥。而我們房間下面的土壤、房屋使用的建築材料、日常飲用水、煤炭、天然氣都會釋放出氡(),所以氡被稱為家裏的隱藏殺手:

回答以下問題:

(1)關於氡的穩定同位素電導,下列說法正確的是()

a原子核中質子數和中子數之差是136。

B.氡元素位於元素後周期表的第六周期ⅷA。

C.氡氣的分子式是,

D.氡是穩定的,很難與其他元素結合。

(2)研究表明,放射性元素鈾、釷、錒在放射性衰變中能形成質子數為86的三種不同原子,分別稱為激光氣、釷射氣、錒射氣,分別表示為、r、錒。下列說法不正確的是()。

A.它們是彼此的異構體

B.雖然它們的結構不同,但它們的化學性質相似。

C.它們都有放射性

D.它們原子的最外層都是8個電子。

(3)建築材料中含量最多的釙(Po)衰變產生氡。請寫出核反應方程式_ _ _ _ _ _ _ _ _?

(4)放射性物質引起疼痛的原因是()

A.基因突變

B.基因重組

C.基因交換

D.染色體變異

(5)減少居室放射性汙染的方法是()

A.經常開窗通風。

B.用其他元素中和

C.加熱以分解放射性物質

D.不要使用放射性超標的材料。

(6)從深層地質層采集的礦泉水,往往含有巖石中含有的放射性物質在衰變過程中釋放出的氡。關於這種礦泉水,下列說法正確的是()。

A.礦泉水在使用前應該儲存壹段時間。

b .礦泉水越新鮮越好。

C.對人體的危害和存放壹段時間是壹樣的。

D.礦泉水開采越深,汙染越少。

本課題以室內環境汙染和有害氣體氡造成的環境汙染為背景,設置了6道小題,從不同角度考察了氡汙染源、人體危害、如何防護等知識,以及物質結構、核裂變反應、基因突變等重要的化學、物理、生物知識點,是壹個真理、化學、生物的跨學科綜合問題。

題目:(1)應該選D;(2)應選擇d;(3)核反應方程式為:(4)選a;(5)選擇廣告;(6)選a。

註:用現實生活中的熱點問題和實際問題構思命題,用多學科知識分析解決現實生活問題,是綜合學科命題的重要特點。引導學生牢牢掌握和深刻理解物理中的核心知識,充分利用數學工具,註重與化學、生物等學科的有機結合,反復揣摩、用心理解,順利實現跨學科的綜合應用,是新課標下高中物理教學必須面對的重要課題。

第三,培養學生的科學素養和人文精神

培養學生的情感和價值觀,培養學生的科學素養和人文精神,追求學生的初步融合,是高中物理教學不可或缺的核心任務之壹。

1.了解科學的起源,培養科學素養。

物理課堂教學必須結合教學內容,簡要反映科學史上前人的創新過程和方法,讓學生感受前人的創新情景,學習科學的研究方法、頑強的探索精神和不屈不撓的堅強意誌。同時,也要特別關註人類生存所面臨的重大問題以及由此而開展的相關活動。這些內容的引入並不是要求學生完全理解,而是要認識到科學研究的責任、艱辛和使命,以及研究的方法和手段,以及科學家的嚴謹態度和精神,從而及時培養學生的科學態度和精神。

以電磁感應的教學過程為例,教師可以介紹丹麥物理學家Oster 1820發現電流的磁效應的情況,當時在科學界引起強烈反響。當時,許多科學家以無私的科學奉獻精神投身於電磁感應的廣泛研究,其中英國物理學家法拉第是最熱情、最執著的代表。經過對電流磁效應的壹系列深入研究,他得出了“電產生磁,磁也能產生電”這壹睿智的科學結論。最後可以強調的是,法拉第經過十年的艱苦探索和無數次的失敗,證明了這個觀點。有趣的是,法拉第因為在實驗操作過程中沒有同時看電流表,而花費了十年的心血。難能可貴的是,他信念堅定,不氣餒。他最終發現了“磁力發電”的條件,在物理學史上寫下了輝煌的篇章,為人類文明的進步做出了卓越的貢獻。最後,引導學生壹起利用實驗設備探究這個問題。

此外,探究學習也是培養學生科學素養的有效教學方法,教師要引導學生積極開發探究學習物理的資源。如“體育運動中的物理知識”、“為什麽司機不能超載酒後駕駛”、“軍事中的隱形與反隱形”等,引導學生開展研究性學習,從中體驗科學研究的初步方法,體會成功與挫折的酸甜苦辣。

2.開發人文資源,感受人文精神。

壹個人光有科學素養是遠遠不夠的,還要有人文精神的滋養。有句話說得好,“科學就像壹艘巨大的船,在霧蒙蒙的大海中夜間航行,需要人文來導航。”人文主義為人生提供方法論和終極關懷,用於解決人的價值觀、人生觀、世界觀問題。因此,在物理教學過程中,要構建輕松愉悅、高效和諧、人文科學統壹的課堂教學環境,追求科學素質與人文精神的融合與突破。

【例6】知識大道雕塑群(位於澱山湖畔的“東方綠洲”,是上海青少年課余活動營地,由知識大道區、科學探索區、生活實踐區等八個園區組成)由162尊世界文明發展史上的傑出人物雕像組成。以下是壹些人物:李時珍,曹雪芹,法拉第,莎士比亞,伏爾泰,宋,黃宗羲,拉瓦錫,王夫之,湯顯祖,瓦特和貝爾。請根據他們的主要貢獻進行分類,並填寫他們的姓名。

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上海高考能力試卷中這道科學知識與人文精神相結合的試題的出現,真正把培養學生人文精神的要求註入到了中學物理教學中,起到了很好的啟發和引導作用。

註意:培養學生的科學素養和人文精神要貫穿整個高中物理教學,甚至滲透到教學過程的每壹個環節。當然,在教學組織上,要盡量做到恰如其分,巧妙嚴謹,流暢無聲,不生硬做作。

綜上所述,新課程標準下的高中物理教學重在有效整合三個維度,在實踐教學中不折不扣地完成三大核心任務,培養學生的綜合素質和能力。只有這樣,才能不辜負時代賦予高中物理教師的神聖職責。

參考資料:

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[5]薛竹琦。從人文視角探索原子物理復習教學。物理教學,2006.3