时间:2023-07-17 17:21:58
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇欧姆定律本质,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

1为什么要对《闭合电路的欧姆定律》进行教材二次开发
人教版教材对这节课的安排是:直接给出全电路的概念,从功能关系出发,根据能量守恒,理论推导出闭合电路欧姆定律和U内+U外=E;再根据闭合电路欧姆定律理论分析电源的路端电压与负载的关系.
教材的顺序安排优点是逻辑主线明了,缺点是对闭合电路特别是内电路的建构不够直观.而学生的具体情况是,已经掌握了部分电路的欧姆定律;根据初中学习的经验,他们认为电源两端的电压是恒定不变的;如何直观认识内电路的结构以及形成电源两端电压会随着负载的变化而变化的观点是本节课的重点之一.显然教材仅从理论角度来推导闭合电路的欧姆定律是不够解决学生的问题的.因此,笔者从学生的学情出发,深入地研究了本节课教材的编写意图和本校的实际情况,进行了教材的二次开发.
2怎样实施《闭合电路的欧姆定律》的教材二次开发
2.1教学呈现顺序的二次开发
如图1所示的演示实验引入,提出当开关S2、S3合上时电灯甲的亮度怎样变化,学生的回答是甲灯亮度不变.而实验发现甲灯的亮度逐渐变暗,引起学生认知的强烈冲突.课堂上通过实验探究甲灯亮度变暗的原因,引入内电路的概念.再呈现演示实验2,直接呈现出电源的内电路部分,用两只电压表测量出外电压和内电压,当负载变化时,实验发现U内+U外为常数.通过这样两个演示实验,学生对内电路有了非常直观的认识,从本质上理解电源具有内阻的原因,知道了如何测量内电压,对全电路的认识更加清晰.总体的教学顺序是:首先是演示实验一、二,然后得到U内+U外为常数,教师指出这个常数就是电源的电动势E,最后推导出闭合电路的欧姆定律.
本节课的最后环节是重新解释演示实验一电灯甲的亮度变暗的原因.这样的教学顺序,始终围绕着实验一展开讨论,在解决问题的过程中获得新知.比较符合学生的认知规律,对于本节课出现的新概念如闭合电路、外电路、内电路、路端电压、内电压有了非常直观的认识.
2.2教学内容的二次开发
从教学内容上看,原教材仅从理论的角度进行教学,而本节课笔者采取的方法是实验和理论相结合的方法进行教学.内容与原教材相比,内容更加丰富,学生要经历观察实验,产生疑问,解决问题,理论推导等多个过程.因此学生对闭合电路的欧姆定律有更全面而深刻的认识.从引入的方式来看,教材直接给出闭合电路的概念,而笔者通过演示实验设疑、答疑的过程中引入闭合电路.从思维的角度看,学生经历了形象思维到抽象思维,从实验到理论的过程.
【关键词】初中物理;教学方式;研究
物理作为初中生必学的自然学科,有着其自身独特的科学性,物理课程给学生提供了了解自然规律的平台,并且通过物理课程的学习还可以增加学生的见解,帮助他们熟悉自然界中某些事物发展的本质,并理解一些现象的科学内涵(例如雷电的形成、电流的形成、人体的静电现象等)。正是因为物理严谨的科学性,使学生们接触它的时候也带来了一些困难,比如对有些现象的解释太抽象,并且在传统的物理教学模式中,都是以老师授课为主,老师占据了课堂的主体,只一味的向同学们简单的传授课本上的知识,忽略了课堂的灵活性,导致初中物理的教学方式存在较大漏洞。因此,借着新课改和素质教育的平台,老师应该在物理教学的课堂中尝试新的教学方法。
1.结合案例分析物理教学中存在的一些问题
1.1案例一——力学
力学是初中物理课程中最基本的章节,它是带领学生走进物理世界的开篇之章,因此力学知识授课的好坏直接影响到学生对这门课程的认识,也会奠定学生们对物理印象基础。在我国几乎所有课程的教学模式都是以老师讲课为主,学生听课为辅,物理老师在讲授力学这一章时也是这样,缺乏和学生的交流,由于学生在课堂上发挥不了主体作用,并且物理是一门相当乏味的自然科学学科,因此,许多学生在接收物理知识时都存有被动心理,有的也只是为了完成学业的需要,并没有真正的去好好掌握。
1.2案例二——欧姆定律
初中物理课程中,必不可少的一章就是《欧姆定律》,它作为初中物理课程中最基础的知识章节,影响着许许多多初学者对物理课程的印象以及日后对学习物理的兴趣培养,因此,作为一名初中物理老师,在讲授该章节时需要注意的问题有很多,而不是一股脑的把所有知识概念都讲完。
在传统的授课方式中,物理老师在讲授这一节时一般都是先把需要解释的概念给学生讲解一下,然后把这一章节涉及到的公式(主要是I=U/R)在例题中给同学们讲解。这种授课方式如果不是天生对物理充满兴趣的人在听起来时都会觉得很无聊。这就直接导致了许多学生在学习这一章时上课不认真听讲,老师留的作业题也是抄别人的,使教学的效果很不理想,教学任务也几乎不能按时完成。
1.3案例三——物理实验课
物理实验课是带领学生走入物理世界最直接、最有效的方法,然而由于教学资金的缺乏,许多初中学校根本就没有开设这一门课程,或者是开设了这一门课程,却因为缺乏实验道具和器材,而从未真正上过。这种教学漏洞的出现,损失了教育学生学习物理的最好机会,由于物理知识大多数都十分抽象,初中生基本上无法从理论课上真正搞懂那些知识,而又没有最直观的教学实验来演示,错失了引导学生学习物理的最佳机会。
2.解决上述问题的有效措施
2.1消除力学知识的学习障碍
由于力学知识是物理课程最基本的入门知识,因此学好它对学好物理课程会打下良好的基础。初中是一个人学生生涯中最容易对事物充满好奇的时间段,教师要充分的利用学生的好奇心把他们引入物理的世界。最有效的方法就是让学生成为课堂的主体,允许学生在课堂上发问,增加师生之间的交流,建立良好的师生关系,营造良好的课堂氛围。例如教师在讲解牛顿第一定律时可以在上课时带一个苹果,让学生们在课堂上真实的体验万有引力;在讲授自由落体的知识时,可以让同学们在课堂上进行实验,用自己的笔、纸片等来感受自由落体的妙处;在讲力是相互的这一章节时,老师可以让同学们自己报名来前台互相感受一下;在讲摩擦力时借助实验道具在课堂上给同学们演示等。
2.2学习欧姆定律的有效途径
其实要想有效的学习欧姆定律,在老师授完理论课的基础上最有效的方式就是开设这一章节的实验课。欧姆定律这一章的主要内容包括:欧姆定律并不适用于所有物体、导体的电阻不是一成不变的、串并联电路欧姆定律的推广式不同。
这些有关电路的问题在实际的课堂讲解上是十分抽象的,教师只有亲自带领学生,让学生们在实验课中自己动手,体验欧姆定律的实验表现,才能使他们把这些知识真正掌握,否则即使他们掌握了理论要点,也无法真正的与实际相结合。
2.3充分借助多媒体资源
其实以上方法适用于所有物理章节的学习,实验课是物理教学中的重点课程不能忽视。随着科技的发达,多媒体教学方式也逐渐引入了物理教学的课堂,多媒体教学方式的实施,给学生们带来了一种学习知识的新鲜感,PPT上鲜活的文字、图片以及教学视频等内容增加了物理教学的趣味性,也增加了学生们对物理课程的兴趣。因此在初中物理的教学中要充分借助多媒体资源使抽象的物理知识在多媒体中得以具象化。
此外,改变教学最根本的方式是增加教师授课的趣味性,一个幽默的物理教师和一个死板的物理教师教学的效果是完全不一样的,因此,要改变教学方式还需要教师从自身寻找问题,好的教学效果需要学生和老师共同完成。
作为一名初中物理老师,不仅要把知识完整的传授给学生,还要让他们能够接受并且消化成为自己的东西。随着国家经济水平的提高和教学方式的改进,多媒体教学的方式逐渐走进了千千万万的大中小学校,因此,物理老师可以充分借助多媒体的力量来使枯燥的物理知识多彩化。此外物理课程中还应该多安排一些实验课程,让同学们通过自己的亲身体验来感受物理世界的多姿多彩,培养他们不断探索科学的精神,培养他们对物理课程的兴趣。
【参考文献】
[1]张红岩.《新课程理念下的初中物理教学案例与分析》.教学实践,2012
[2]代卫建.《初中物理教学中加强学生实验探究技能的培养》.新课程·中学,2010年9月8日
1等效替代法
等效替代法是最简单的一种方法.但由于初中阶段对等效替代思想提及不多,学生往往一开始不能理解,给教学带来一定障碍.
例1图1为测量未知电阻Rx的阻值的电路, R为电阻箱,S为单刀双掷开关,R0为定值电阻.主要步骤有:
A.按照电路图,正确连接实物.
B.先把开关S接(填a或b)点,读出电流表的示数为I.
C.再把开关S接(填a或b)点,调节电阻箱,使电流表的示数为.
D.读出电阻箱的示数R′.
(1)请补全实验步骤.
(2)待测电阻Rx的阻值为(选填R′或R0).
本题比较简单,但学生答题的结果并不理想.在教学过程中笔者借助“曹冲称象”的故事来进行类比,取得了不错的效果:(1)曹冲应该先称象还是先称石头?引出应先把开关拨至a点,让电阻Rx接入电路;(2)曹冲向船中加石头到何时为止?引出如何等效,即当开关拨至b点,R接入电路后让电流表示数仍为I;(3)象的质量是多大?引出用R替代Rx,从而顺利得出结果.在这样的启发式提问的情况下,学生能再次通过教师的类比更深刻、更形象的理解等效替代法,同时学生也感受到类比法的作用.
2伏安法
伏安法是最重要的方法,在课程标准中它的要求是理解,也是中考的热点实验.从名称不难看出是利用电流表和电压表测出电流和电压,最终计算出电阻,它其实是欧姆定律的应用.实验重点考查学生设计电路、连接电路、分析数据、总结规律、方案评价、异常情况处理等能力.
例2在测定值电阻Rx的阻值实验中.电源电压保持不变,滑动变阻器R0上标有“20 Ω 1 A” ,器材均完好.
(1)某同学按图2连接电路,闭合开关S前, 应将滑动变阻器的滑片置于端.(选填“a”或“b”).
(2)该同学实验操作正确,闭合开关后读得电压表示数为2 V、电流表示数为0.2 A,则Rx的阻值为,电源电压为V.
(3)他再次移动滑片,观察到电流表示数如图3所示,则此时滑动变阻器接入电路的阻值为Ω.
(4)该同学继续向左移动滑片,他发现电压表的示数将(选填“变大”“变小”或“不变”),当滑片移至某点时,电流表和电压表的示数均变为0,经检查是电压表的0~15 V量程断路了,若想利用该器材完成这组数据的测定,他的做法是:.
(5)该实验中滑动变阻器的主要作用是:.
第(1)、(5)小题属于基本的实验操作能力考查,比较简单.
第(2)小题的第1空、第(3)题、第(4)题的第1空属于欧姆定律的基本运用,难度也不大.
第(2)小题的第2空则需要学生能挖掘题目中“实验操作正确”所隐藏的条件,即开关闭合前应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值端.再利用欧姆定律进行求解.
第(4)小题的第2空的解决相对要求较高.需要学生利用第(3)小题的结果推算出电流表示数为0.3 A时,电压表的示数已为3 V,再根据第(4)小题电压表示数将变大,判断出此时电压表的示数已经超过3 V,要完成数据的测量,电压表已不能直接测量Rx的电压,最后依据电源电压为6 V和串联电路中U=U1+U2,判断出此时滑动变阻器两端的电压小于3 V.所以将电压表改为测量滑动变阻器的电压,最终完成数据的测量.
3单表法
所谓单表法,是指在伏安法测电阻过程中一电表损坏,利用另一电表配以滑动变阻器或定值电阻(电阻箱)来测量电阻的方法,也可以理解为伏安法的延伸.
例3现要测量一个阻值约为几百欧的电阻.提供的器材有:电源、电压表、电阻箱R、开关S1和S2、导线.设计了如图4所示的电路图.
(1)实验过程如下:
①根据电路图,连接成如图5所示的实物电路.
②电路连接正确后,先闭合S1,再将S2拨到触点1时,电压表的读数为U1,则电源电压为.
③闭合S1,将S2拨到触点2,当电阻箱的阻值调为R0时,电压表的示数为U2,则待测电阻的阻值Rx=.
(2)如将上述器材中的电压表换成电流表(0~0.6 A),你认为(选填“能”或“不能”)较准确测出该待测电阻的阻值,原因是.
第1题中,当开关S2接1时,电压表测的是电源电压,接2时,电压表测Rx电压,则R分得的电压为U1-U2,通过R的电流为U1-U2R,根据串联电路电流相等的特点,求出Rx的阻值为U2U1-U2R.
第2题中考虑到Rx的阻值为数百欧,电流最大为零点零几安,读数时误差较大,甚至无法读取.
本题中由于缺少电流表,则电路中Rx和R通过的电流相等,设计成串联电路.利用测R的电压,计算R通过的电流来求得Rx通过的电流,最终利用欧姆定律完成阻值的测定.解答此类实验题的关键是要根据实验中缺少的电表来进行方案的设计、步骤的确定、表达式的推导.
例4利用下列器材测出Rx的电阻值.滑动变阻器(最大阻值为R0)、电流表、待测电阻Rx、电压保持不变的电源,开关若干.请画出实验的电路图,写出实验步骤,并最终给出Rx的表达式.
方案一步骤:
(1)将滑片移至最大阻值端,按图6连接电路;
(2)闭合开关,读出电流表的示数,记为I0;
(3)再用电流表测出通过Rx的电流,记为Ix.
表达式:Rx=I0IxR0.
方案二步骤:
(1)按图7连接电路,闭合开关;
(2)将滑片移至a端,记下电流表示数为Ia;
(3)再将滑片移至b端,记下电流表示数为Ib.
表达式:Rx=IbIa-IbR0.
方案一中将滑动变阻器当定值电阻使用,让它和Rx并联,使两者两端的电压相等.利用测R0电流算电压,最后再求Rx的阻值.方案二中让电路发生改变,利用电源电压保持不变的特点,求出Rx的阻值.两种方案看似不同,其实都利用了电压相等来进行推导,其本质的实验设计理念是相同的.
一、电磁学的发展历程
人类很早就认识了磁现象和电现象,我国在战国末期就发现了磁铁矿吸引铁的现象,在东汉初期就有带电的琥珀吸引轻小物体的记载。但是,人类对电磁现象的系统研究,却是在欧洲文艺复兴之后开展起来的,到19世纪才建立了完整的电磁学理论。在电磁学发展过程中,涌现了无数科学家通过科学假说、实验验证、理论分析等研究过程,一步步对自然规律进行揭示。其中比较典型的有:1785年库仑定律的发现,使电学进入了定量研究阶段,真正成为一门科学;1820年奥斯特电流磁效应的发现,揭示了电流能够产生磁场;1821年安培的分子电流假说,揭示了磁现象的电本质;1831年法拉第电磁感应定律的发现,进一步揭示了电和磁的密切联系;19世纪60年代,英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上,建立了完整的电磁场理论,并成功预言了电磁波的存在,1888年赫兹的实验证实了麦克斯韦的电磁场理论,从而电磁学发展到了顶峰。
二、电磁学的知识结构和知识规律
1.知识结构
2.知识规律
“电场”一章是学好电磁学的基础和关键,基本概念多,且抽象,如电场强度、电场线、电势和电势能等。教材从电荷在电场中受力和电场力做功两个角度研究电场的基本性质,许多知识要在力学知识的基础上学习。
“恒定电流”一章是在初中基础上的充实、扩展和提高,重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律,电路的等效处理方法和实验的设计是本章的重点。
“磁场”一章阐明了磁与电的统一性,用研究电场的方法进行类比,可较好地解决磁场和磁感强度的概念。由安培力导出洛仑兹力,由洛仑兹力导出带电粒子在匀强磁场中的运动规律等,因此,分析推理是本章的特点。
“电磁感应”一章的重要物理规律是法拉第电磁感应定律和愣次定理,这部分知识中,能量守恒定律是将各知识点串起来的主线。由于楞次定律较抽象,要通过实验进行分析、归纳,需加强学生的抽象思维能力。
“交变电流”和“电磁波”是在电场和磁场基础上结合电磁感应的理论和实践。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推到电磁波,从而对物质的波动性的认识提高了一步。
三、电磁学的研究方式:“场”和“路”
电荷周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着,运动电荷的周围除了电场还存在磁场,磁体的周围也存在磁场。现在的科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点,并证明了电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形式,是物质相互作用的特殊方式,也是电磁运动的实质。教材中以场为主线,主要有电场、磁场和电磁场。电场强度和电势是描述电场性质的两个重要物理量。磁感强度是描述磁场性质的重要物理量。电磁感应规律是反映电场和磁场间密切联系的一种物理现象。麦克斯韦从理论上指出了变化的电场和磁场总是相互联系的,一个不可分割的统一体,这就是电磁场。库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律为建立麦克斯韦理论,提供了基础和实验规律。
电路知识具有广泛的实用价值,以路为主线,主要有直流电路、交流电路(包括振荡电路)。欧姆定律是从实验中总结出来的一条重要规律,是解决电路问题的重要依据。要会分析电路的连接方式(串联或并联)及等效处理方法,电功和电功率的计算,不仅能解决直流电路问题,还可以解决交流电路的问题。
四、电磁学问题的解决途径:“力”和“能”
关键词:贴近;创设;形象;类比
本人积累了一些小小的经验,现略作小结,以供今后参考。
一、贴近生活是课改教材的一个重要特色,在教学中教师应注重将物理知识迁移到现实生活实践中,让物理融入生活
比如,“熟悉而陌生的力”一章,提法本身就富有悬念感。说熟悉,因为人人都懂得力,在平时生活中就已经有了力的初步概念,什么“力大无穷”、什么“弱不禁风”等;说陌生,因为力是一个抽象的概念,力的本质是什么,其实多数人并不清楚。教学中应让学生充分发表自己的看法,然后举一些例子,提出一些问题让学生思考,让学生大胆发言。
关于这个问题,我是这样提出的:
1.一个举重运动员,可以举起二倍于他的体重的扛铃,如果他抓住自己的衣领,能不能把自己提到空中?(不能)
引导:只有一个物体,不能产生力的作用,因为力是物体对物体的作用。
2.石头碰鸡蛋时,什么破裂?鸡蛋碰石头时,又是什么破裂?为什么总是鸡蛋破?说明什么?
引导:力的作用是相互的,发生力的作用时,两个物体都是施力体,同时也都是受力体,都将一样受力。结果怎样取决于哪个坚硬哪个脆弱。
3.当你使劲拍桌子时,手有什么感觉?为什么?(让学生自己解答。)
二、在第七章力的平衡之后,有必要让学生分析物体受力情况,寻找暗藏的力(不考虑空气阻力)
1.以下4种情况物体所受的力分别有几个?
(1)从屋顶掉下的球(在空中下落期间);(2)水平地面上静止的球;(3)被踢出后在水平地面上滚动的球;(4)水平地面上被匀速推动的球。
分析:(1)非平衡,越掉越快,只有1个力(重力);(2)平衡状态,受一对平衡力(重力、地面支持力);(3)非平衡,越滚越慢,竖直方向受平衡力(同前面2),水平方向只受阻力而改变运动状态,即3个力;(4)平衡状态,竖直方向、水平方向分别受平衡力――重力与地面支持力平衡,推力与阻力平衡,共4个力。四种情况下都有重力,要让学生感受到在我们这个世界里,重力不可能消失,做受力分析时一定得考虑到重力。
2.手用力将一本书压在竖直墙上静止时,书所受的力有哪些?(重力、摩擦力、手对书的压力、墙对书的压力)
3.在水平地面上被一定的力拉(但不动)的物体,所受的力有哪些?(重力、支持力、拉力、摩擦力)
在2、3两题中,物体都处于平衡状态,都暗藏有摩擦力,第2题还有墙对物体的压力。相同的是都有两对平衡力。
4.小孩用100 N竖直向上的力,提重300 N的箱子,这时箱子受的合力为______N(200 300 400 0)
答案:0。因为不能提起,处于静止(平衡)状态,暗藏一个支持力,三力平衡。
三、大气压是学生认知的一个疑惑点,教学上除了用马德堡半球演示外,还要设计一些简单易行的小实验来让学生体会大气压的存在
如,两片沾水的玻璃板,压在一起后很难掰开;用纸片顶杯水(杯子装满水,盖上硬纸片,按住翻转后松手,水不会洒);养鸡鸭用的喂水器;气压挂衣钩;针筒赌气后很难拉开;炒田螺前先把尾端剪开,如果不剪开,容易吸出吗(讲述)?用吸管吸饮料。通过实验观察、讨论分析,进一步感受大气压的存在,提高应用大气压知识解决生活中一些问题的能力。还可以深入一层,进行迁移发散,如提出“假如没有大气压,我们的生活会变成怎样?”之类的问题,让学生讨论,充分发挥想象力,活跃课堂气氛,开拓学生思维,培养学生的想象力和创造力。在流体的流速与压强的关系方面,简单易行的做法是,可点燃两支蜡烛(相距约10厘米),然后用嘴对两火焰中间吹气,则火焰会向中间靠拢,非常直观明显,许多学生意想不到,具有很强的示范性和说服力,效果甚佳。
四、电学部分
关键词:教育教学;科学探究;观念认识
新课程理念之一是“注重科学探究,提倡学习方式多样化”。它强调在活动中让学生掌握和灵活运用物理知识,体验科学过程和方法,培养科学情感、态度和价值观的三维立体目标。科学探究在物理课程中不断得到重视和推行,有力地促进了学生科学素养的培养。但在教学实施中也发现了一些问题,部分教师对科学探究的内涵认识及对它的实施方法等方面还存在一定的认识误区,这直接影响了教学效果和新课程改革的实施。
一、正确理解物理教学中科学探究的意义
科学探究指的是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。在物理教学中,学生通过科学探究活动,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。新的物理课程标准为何把科学探究提到非常重要的地位呢?原因可以从两方面来分析:
1.从学习方式来看。传统的教学模式是把教学材料作为信息传递给学生。如此的教学模式过分强调了学生对知识的传承,忽视了对学生学习知识的过程、方法、态度的培养,不利于培养学生的知识运用、创新能力和良好的科学素养。当然,探究式教学,并不意味着要完全否定传统的教学方式,而是要实现教学方式的多样化。
2.从对科学探究的理解来看。首先,科学探究应当是科学的本质特征之一。自然界的奥秘只有通过人们的不断探究活动,才能透过自然现象,进而揭示其本质,从而形成科学理论。其二,科学探究是促进学生学习科学的有效方式,这是因为注重创设学习科学的环境,提供学生自己动手、动脑去主动探究自然的环境,从而激发他们的好奇心与求知欲,使之在探究过程中体验学习科学的乐趣。其三,科学探究是培养学生创新精神与实践能力的有效途径。《物理课程标准》把科学探究分为七个要素,即提出问题,猜想与假设,制定计划与设计实验,进行实验与收集证据,分析论证,评估以及交流与合作。可见,科学探究不但是一个逻辑的实证过程,同时还是一个充满创造性的思维过程,是一个发挥潜能、克服困难、艰辛探索、不断实践的过程。
二、认清教学中探究教学的误区
在探究教学中有两种比较突出的的误区:其一,就是对“探究性教学”理解泛化,随意给一些人们早知的教学形式贴上“探究”的标签,使一些课堂教学流于形式,学生忙于配合老师的教学,而忽略了自身的思维发展。其二,就是对探究教学理解“神化,将探究教学中问题的提出,事实证据的收集,探究方案的制定和实施到解释的形成,检验和结论的得出等等都由学生独立进行才视为“探究”。如此,过分强调了学生的独立性,使得学生失去探究的方向和目标,对于学生的发展也起了相反的作用。
针对以上认识误区,我们更要注意以下几项:
1.科学探究并非要素齐备。《物理课程标准》把科学探究分为七个要素。这些要素是科学探究的完整过程,但不是科学探究学习的必需环节。也就是说科学探究学习不一定是“完整”的。完全探究能让学生了解科研的一般流程和方法,能够在开放的环境中培养学生的创新精神和实践能力。但是,由于这种形式需要耗费大量的时间,只能在教学中少而精的设计这样的探究课题。部分探究需要的时间相对较少,比较适合于课堂教学,改变学生的学习方式。若将两者有机结合起来,就能最大限度地改变学生的学习方式,从而发展学生的智能。例如在讲解欧姆定律时,为了让学生理解好这个重要定律,我特意分成两节课处理,这样在探究欧姆定律时其探究目标就放在了实验上,其他的环节全部放在了其他时间。
2.科学探究不一定必须动手。比起需要动手做,科学探究更强调动脑。只有学生的思维投入到科学探究活动过程中才会产生真正的探究。例如,在讲分子动理论时,老师提出分子间既有引力,为什么还存在间隙呢?学生可能会去想:引力使分子聚合,而应改还有一种力使其保持一定距离,进而对分子的平衡距离理解也就顺理成章。这段教学过程虽然没有让学生动手,但在猜想与假设、分析、得出结论的过程中,学生始终在思维着,体现着探究的精神。
3.科学探究不是仅仅为了寻求某个科学结论。有的教师总习惯于让学生在探究活动中获取某个科学结论。为了让学生尽快得出结论,教师总是把学生的思维往自己的思路上引导;同时,学生一旦得出结论,教师也就宣告本次探究活动结束。这种仅追求结论的探究活动是不可取的。因为科学探究重要的是让学生主动参与探究的过程,在探究过程中培养学生的探究能力。4.“科学探究”非“学生实验”
通过科学探究要素,我们不难看出,学生实验只是科学探究的一个环节,科学探究要做的活动比实验多很多,但它不再强调实验的“学术性”。科学探究不再局限于实验室和课堂教学活动,也有课堂外的其他学习活动。就像前边所提到的,为了探究欧姆定律必须实验,但我们也明白,这仅仅是学习欧姆定律的一个环节。
综合以上,我对探究教学的认识仅仅是探究教学的部分,在实际的教学过程中有很多值得我们去总结和创新的地方,探究性教学作为新课改的主要教学方式,我们要从真正意义上大胆实施,也要鼓励学生按照自己的特长和爱好在物理学科中创造性发展,这也是我们21世纪教育的主要目标。
参考文献:
关键词: 高中物理教学 思维障碍 创新思维
物理知识以其神奇的物理现象吸引着学生,学生在初中学习物理时一般能带着浓厚的兴趣。但进入高中以后,在学习过程中会出现一听就懂、一做就错的现象,从而让一些学生丧失信心。究其原因,是他们在物理学习中存在着一定的思维障碍,教师要探索学生物理学习中的思维障碍的根源,并采取相应的对策,指导学生学好物理,并培养学生的创新思维能力。
一、清除思维障碍,提高思维能力
在学习物理的过程中要扫除学生的思维障碍,教师就要培养学生的抽象思维能力。在高中物理学习中一般会出现台阶现象,也就是两极分化现象。高中物理阶段的物理知识,无论是从难度上还是知识容量方面比初中阶段都难得多,知识存在很大的跨度。种种现象表明,高中物理知识对于学生思维能力的要求比初中高得多,改变这种现象的办法是扫除学生的思想障碍,不断培养学生的抽象思维,提高学生的归纳能力,让学生在实践过程中发展物理思维。其次,进入高中以后,存在的普遍现象是班级中物理成绩差异非常大,不仅有个体差异,而且存在群体差异。优等生能够通过观察顺利地解决问题,但有的学生即便了解了课本知识内容,对其本质问题还是不能深刻体会。如加速度的概念、电学、电工学等,有的学生仍然会停留在初中的认识上。所以,为了更好地培养学生的思维能力,就要扫除其思想障碍,在教学过程中采取提高学生思维能力的教学方法,正确地引导学生学习物理的思维方法,消除思维定势,适应新的学习形势的需要。
二、灵活联想变换,培养有序思维
一切物理现象都是有序的,人类对物理现象认识的过程也是有序的,所以,我们必须培养学生的有序思维能力。具体做法是通过一题多解、一题多变等方式,使学生拓展分析问题与解决问题的深度与广度。在做习题时有的题目可用基本方法解,这些题目思路明确,方法直接,很容易得出正确的结论。而有些题目条件比较隐含,内容新颖有趣,提问深奥,结果不容易直接获得。如果用基础方法去解,则可能很难有结果。这就要求充分挖掘题目中的已知条件,灵活地进行联想与变换,找到最佳的解决问题的办法。例如:牛顿定律F=ma这一公式,是一个相对于质点的某一时刻而言的,根据定律与有关概念学生应该能理解。运用牛顿定律要明确研究对象是哪一物体或一组物体,要把它们看成是一个质点。质点一旦明确了,质量m就能确定,加速度a与受力F才能够分析出来。质点的受力与加速,除了根据力是物体间相互作用、弹力、摩擦力、电场力、洛仑磁力公尺与加速度定义、运动学公式外,还需要把力与加速度结合在一起分析,这样才能最终解决问题。
三、掌握思想方法,促进思维迁移
在教学过程中,教师应详细地描述物理知识、定理的背景及形成的过程,从逻辑性转向抽象性的过程,论证推导的验算过程,社会实践中应用的表现。全面地告知学生,物理学科中每个定理的起源、发展、应用,把科学思想方法和教材有机地结合起来,通过长期的学习激发学生的思维意识。例如:在教学“牛顿第一运动定律”时,就在桌面上演示推动物体,从静止开始慢慢前移,如果停止推动,物体则静止,因此得出结论,物体的运动需要力来维持。同时,告诉学生这一结论沿用了几千年,直到后来人们发现,当猛推物体时,物体会从静止到运动再回到禁止,这个过程中也是力来维持的吗?然后运用多媒体视频播放伽利略的理想实验过程,把一个小球在对称的斜面上方释放,如果没有摩擦的情况下,小球就会滚至对面等高的位置,然后往回滚动。如果把对面的斜面换成平面,小球为了滚动到等高位置就会无限滚动下去。那么在实际生活中的小球实验是什么原因导致了小球的停止?小球在滚动过程中有力在维持吗?通过这样的发散性思维,学生产生了思维的迁移。
四、分析综合思维,提高思维品质
为了从总体上把握事物的物理性质及运动规律,就必须了解物质各个组成部分和要素的性质、特点和相互联系。所谓综合就是从事物的不同侧面出发,综合分析各种情况。分析与综合强调的侧重点个不同,但属于重要的思维方法。掌握分析与综合的思维方法,训练分析与综合的思维能力,帮助学生提高分析与综合的能力,对提高学生的思维能力、形成良好的思维品质起到积极的作用。例如:在学习“欧姆定律”时,为了弄清电流、电压、电阻这三个物理量之间的关系,采取先分析后综合的思维方法。先让其中一个物理量保持不变,再探究其他两个物理量之间的关系,保持另外的一个物理量不变,研究剩余的两个物理量之间的变化关系。通过师生一起实验最后得出结论:如果保持电阻不变时,电流与电压成正比;保持电压不变时,电流与电阻成反比。在这个基础上,再综合得出欧姆定律。在教学过程中,我们应该充分认识到通过引导学生探究电流、电压、电阻三者之间的变化获得思维方法,这比直接告诉学生欧姆定律的意义更具有实际意义。
总之,在高中物理学习过程中,培养学生的思维是非常重要的环节。克服思维定势,有利于认清各种物理现象;扫除思维障碍,有利于发展学生的思维;培养创新思维,不仅使学生在学习物理过程中提高解决问题的能力,还有利于学生今后的发展。
参考文献:
[1]于年魁.浅谈高中物理思维能力的培养[J].中学生数理化,2010(12).
(福泉市第三中学贵州福泉550500)
1. 背景
在过去十几年的教学中发现,初中毕业生升入高中后,往往感觉到物理特别难学,特别是实验教学,让学生难以接受和理解。由于工作变动,今年我又有幸从事了初中物理教学,带着对这一问题的思考,结合学科特点,为了做好实验教学,我在教学中做了一些思考和总结,按本文中所列几个方面入手,颇见成效,谨以此和大家分享,并请各位同仁批评指正。
2. 充分利用物理趣味实验,创设乐学情境,激发学生求知欲
兴趣是最好的老师。初中学生对生动形象的物理实验普遍怀有好奇心和神秘感,合适的实验不仅能帮助学生理解和掌握知识,而且能激起学生的兴趣,启迪其思维定向探究。实验导入是物理课堂导入的最主要的方法。我在教学实践中主要采用了惊奇现象导入,黑箱导入,配合故事导入,实验复习导入等方法。
3. 高瞻远瞩,正确理解概念
在初中物理教材中,速度的定义为物体在单位时间内通过的路程。这时,教师应讲清楚这个定义是对于物体作匀速直线运动而言的,由于物体在各个时刻运动的快慢和方向是相同的,因此任意时刻的速度都等于整段时间内的平均速度。对于物体作变速运动,物体在各个时刻运动的快慢和方向是不同的,这样定义出来的速度只能是平均速度。这样一来,为高中物理学习瞬时速度、平均速度打下了良好的基础。
4. 重视内涵和外延
例如:欧姆定律的内涵是导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,即部分电路欧姆定律。欧姆定律的外延是,电路中的电流与电源电动势成正比,与整个电路的总电阻成反比,即全电路欧姆定律。
5. 注重科学方法
“授人以鱼不如授人以渔”。这就要求初中物理教师在教学过程中,应积极采用探究式教学法以培养学生的创新能力。把科学家从事科学研究的一些基本做法反映到教学中来,让学生体验科学的结论都有其科学的产生过程,即“问题假设求证结论”的探究路径。注重对结论的产生过程的教学,将对培养学生的抽象逻辑思维能力起到积极的作用。
5.1注重科学探究的七个环节
5.1.1提出问题
我们要尽可能地引导、激发学生的想象能力,从而使他们会发现问题和提出问题。探究是从问题开始的,发现和提出问题是学习的开端。教师在教学中要善于创设问题情境,使学生在阅读、观察、调查中对自然现象、生活现象或实验现象产生好奇,发现或提出一些有探究价值的问题。
5.1.2猜想假设
猜想与假设是学生运用已有物理实验和实践经验,对问题的可能答案进行猜测,尝试性地提出自己的见解和想法。这一环节有利于调动学生参与学习的积极性和主动性,有利于促进学生思维能力、创造能力的发展。在教学中可根据具体的内容,采用多种方式,鼓励每位学生大胆说出自己的想法。
5.1.3设计实验
针对探究的目的和条件,设计明确、具体的操作步骤,达到预期目标。教学中教师应根据探究问题的难易程度,在设计实验方案时给学生必要的方法指导,注意实验设计的层次性和典型性,使学生逐步掌握统筹问题、分析问题及控制变量的意识。
5.1.4进行实验、收集数据。
通过实验,获取事实与证据;正确操作,确保实验顺利进行;科学记录实验现象及数据。
5.1.5分析论证得出结论
引导学生对实验进行解释并通过理性分析形成结论,这是实验的目标。教学中注意引导学生逐步学会用报告形式将实验进行总结,包括:实验的目的、方法、步骤、注意事项、结果、分析和讨论,学生通过比较、分类、归纳、概括等方法,对事实与证据进行简单的加工、整理、归纳、处理和分析,得出正确的结论。
这几种程序可依次进行,可穿插配合使用,也可单独进行。
5.2把课堂还给学生,使学生成为实验的主体
新课程背景下,老师只是课堂的组织者,引导者,管理者,聆听者,评价者,欣赏者。努力提高学生的实验思维,学生的动手,动脑,观察,归纳分析能力是老师的主要功能。
5.2.1重视课程改革,掌握探究性实验的特点和设计要求
传统的学生实验都是在新课学习之后安排时间进行的,属于验证性物理实验,且都只强调对实验基本技能的培养。在新课程改革目标中,尤为重视对学生探究能力的培养,致力于改善学生的智能结构,激发学生的创造精神。
探究性物理实验教学有如下特点:一是探究物理规律并培养学生基本的实验操作能力;二是让学生经历探究过程,学习科学研究的思想和方法,对学生进行情感教育;三是能充分体现课堂教学中学生的主体地位,教师的主导作用。为此,教师事前要做好安排,准备可供选择的实验器材。
5.2.2从“提”、“学”、“练”三个环节入手,做好探究性物理实验
(1) “提”:即提问。学生自己在学习中发现问题是至关重要的。当学生提出有价值的问题时教师应该因势利导,让学生知道什么样的问题有价值,这对培养学生发现问题的兴趣,养成提出问题的习惯,都有好处。学生发现并提出问题,是求知的起始,也是教师展开教学的最好开端。
(2)“学”:即在教师指导下学生预习、阅读课文,进行思考;
(3)“练”: 学生动手实验,正确观察、量度和整理、分析数据,从复杂多变的过程中剖析现象之间的因果关系,从而认识现象的本质特征,并抽象出物理规律。
6. 积极开展家庭物理实验的形式以补充物理教学,培养学生的观察力、注意力、毅力等优良品质
教材每一章后面都附有一些小实验,这些小实验都有是一些取材方便、简单易做、现象明显的实验,教师可指导学生在家庭的条件下独立完成这些小实验。如在学生“物体浮在液面的条件”后可安排一个家庭实验《鸡蛋的浮沉》,通过这个实验来加深对“浮沉原理”的理解。
7. 在实验教学中培养学生的创新精神
关键词 “探究式”学习 误区 策略
如何让一个从来没有见过车的孩子学会骑摩托车?甲先教会他骑自行车,然后再让他自己去琢磨摩托车;乙直接给他一辆摩托车让他自己去琢磨。甲的答案显然更符合客观实际,也更符合“循序渐进”的教育理念。乙则认为只有这样才符合“探究式”的学习原则,才能让学生获得更强的学习和研究能力。如今像乙这样对“探究式”学习理解进入误区的人可谓大行其道。笔者基于此现状,对现行“探究式”学习存在的问题做出自己的分析和应对策略。
一、什么是“探究式”学习
对“探究式”学习的探索由来已久,现在大家普遍可以接受的“探究式”学习是指从学科领域或现实生活中选择和确立主题,在教学中创设类似于学术研究的情境,学生通过独立自主地发现问题、实验、操作、调查、收集与处理信息、表达与交流等探索活动,获得知识,培养能力,发展情感与态度,特别是发展探索精神与创新能力。它倡导学生的主动参与,是一种积极的学习过程——“Something that students do, not something that is done to them”(学生去做的事,而不是为他们做好的事)。换句话说,就是让学生自己思考做什么、怎么做,而不是让学生接受教师思考好的现成的结论。可以说,探究式学习在初衷上对学生的学习是起到了很正面的作用。可是在我们国家,对于探究式学习的认识却存在很多的误区。
二、“探究式”学习的几点误区:
误区(一):过于注重过程,忽略了基础的重要性,“探究式”学习陷入形式主义。
有部分教师对“探究式”理解不够深刻,对学生认知能力的掌握有偏差,过于注重探究的过程,反而忽略了基础的重要性,结果得不偿失。
举几个简单的例子:一个孩子只有先学会走路才能去学跑步,只有学会了说话才能去学习唱歌,只有学会了自行车才可以去学摩托车……。
同理,一个学生只有在掌握了初步的电学基础后才有能力去探究比较复杂的电学知识。
笔者以“探究欧姆定律实验”为例。这是初中第一例以探究为主要手段的重要电学实验。教学几年来,因为不知这节课究竟怎样讲才能更有效果,笔者曾不下十数次去听其他老师怎么去讲这节课,发现其他老师几乎不约而同的按照教材要求“探究式”的方式去上课:提出问题、设计方案、进行实验、得出数据、分析数据、得出结论……。整节课非常紧凑,感觉也比较流畅,但从效果来看,学生“探究”过程流于形式,对实验过程认识不足。
这节课教材要求的标准课时是两课时,教师也基本按要求去做,但在后来的测试中往往问题很大:因为这节课是中考的重点,所以教师都比较重视,学生在学习和复习中也比较认真,可是每次考试总会有相当一部分学生出错。笔者曾有统计,中考前仅“探究欧姆定律”的这一道实验题就要做二十几遍,而且题目基本都是相同的,有的学生往往把一个问题连错二十几遍。稍微好一些的,虽然考重题可以不错,但只要题目稍有变化就不知所措。 转贴于 以2010年中考实验题“探究欧姆定律”为例,只是把平时接在电阻两端的电压表换接在滑动变阻器两端,就造成了超八成的学生失分。这不得不说是个典型的教育失败案例。
更严重的后果是,这节课和后面要学的“测量定值电阻的阻值大小”、“测量小灯泡的阻值大小”、“测量小灯泡的额定电功率”三个实验,在初中教材中并称“电学四兄弟”,探究操作过程大同小异。如果这节课没有上好就直接影响到了后面的三个重要电学实验,后果严重程度可想而知。
基于此,笔者在上这节课时,先把实验中的各种仪器性能和使用方法先做详细介绍,对实验原理和步骤做详细分析,让学生先在脑子了做“思想实验”并设想实验中可能遇到的各种情况,做流分析。然后到实验室让学生严格按照实验步骤完成实验,且要求烂熟于心,达不到要求下节课接着做实验,直至闭着眼睛都知道这个实验应该如何操作时,才作罢。或许有人认为这就是最受人诟病的“讲授法”“满堂灌”。根据经验,这节课笔者需要四课时,比课程要求时间多出一倍,故而笔者也饱受组内同事非议。但就是这看似费时,看似不符合“探究”精神的教学方法,教学效果却出奇的好。在已经熟练掌握这个实验的基础上,再按照教材要求对其余电学实验做“探究式”学习,学生探究起来显得得心应手,掌握十分到位,中考成绩自不用多言。究其成功的原因其实很简单就是:先奠定“欧姆定律实验”的基础,然后在此基础上才能有所探究,才能有所成果,否则只能是舍本逐末。
误区(二)凡教学内容必用“探究式”学习,将“探究”和“研究”混淆
我们要知道并不是所有的教学内容都适合“探究式”的学习,有些知识没有可探究性,或者说可探究性不强,就不适合运用“探究式”的学习模式。比如让小学生学习1+1=2时,就没有必要探究嘛。
另外我们也应该清楚中学生的“探究”和科学家的“探究”是有本质区别的。后者的“探究”准确说其实应该是“研究”,是为了解决人类尚未解决的疑难问题。而前者是为了在探究人类已知的问题过程中增长自己的知识,充分体验科学探究和发展的过程,并在过程中锻炼自己的思维和积累解决问题的经验和能力。简单说,探究的目的就是为了增长知识、锻炼思维和积累经验的。所以这也要求教师在选择探究问题的时候要慎重。并不是说随意的多提问题,给足学生思考的空间就是探究式学习。
误区(三)过分依赖多媒体,挤占学生的思考空间
随着科技的不断进步,教学工作中使用ppt现象越来越普遍,课件展示也成了现代课堂必不可少的一个环节。直观、形象、容量大、把抽象的过程形象化是多媒体的优势。但过分依赖多媒体导致学生的思维产生惰性,缺少了天马行空的思考,同时也就失去了“探究式”学习的意义。
关键词:初中物理;电学图像;问题;例讲
解答电学图像问题需要认真审题,理解题意,灵活运用所学知识进行破题。实践表明,很多学生遇到电学图像问题,一时难以找到突破口。针对这一现象,笔者结合自身授课经验,对初中物理常见的电学图像问题进行分门别类,展示相关习题的解题过程,这能给学生带来良好的启发,避免其在以后的解题中走弯路。
一、U-I图像问题例讲
相对来说,U-I图像是初中物理电学图像中较为容易的一类图像。该类图像中纵、横坐标分别表示电压、电流值。由R=U/I可知,图线的倾角越大,对应的电阻值就越大。为使学生更好地掌握U-I图像问题的解题思路,教师应注重与学生一起回顾欧姆定律,使学生牢固掌握欧姆定律的数学表达,能够熟练地运用公式求解未知参数。如图1所示,1、2分别表示电阻R1、R2的U-I图像,则以下说法正确的是()。习题结合U-I图像,考查学生对电阻串联与并联知识的认识与理解。因此,解答该题需要学生充分挖掘图像中的隐含条件,并注重运用控制变量法进行分析[1]。其中,构建欧姆定律与图线的联系是解题的关键。另外,学生还需要明白两电阻并联后的阻值与任意电阻值的大小关系。在课堂上,教师可要求学生进行推导。图1表示的是U-I图像,由R=U/I可知,当电流大小相等时,电压高的对应大电阻,则R1>R2。两电阻串联后的阻值会大于任意电阻,并联后会小于任意电阻,所以在同一电压下,电阻串联对应的电流最小,对应区域Ⅲ,并联对应的电流最大,对应区域Ⅰ。综上分析,C项正确。
二、I-R图像问题例讲
I-R图像在初中物理中较为常见。分析该图像类问题仍需运用欧姆定律,由U=IR可知,图像中I值与R值的乘积表示的是某电学元件两端的电压。认识到这一点后,学生还需要掌握电路图分析知识,搞清楚要研究的电学元件与其他电学元件以及整个电路图之间的关系,尤其明确电路图中电压表、电流表测量的是哪一个电学元件的电压、电流。例如,使用图2(a)中的电路进行实验,其中电源电压恒为4.5V,更换5个定值电阻Rx,得到I-Rx的图像,如图2(b)所示,则()。A.实验研究的是电流与电压的关系B.实验中电压表的示数2V保持不变C.滑动变阻器的变化范围为4~20ΩD.将Rx从5Ω换成10Ω后,应左移滑片P图2(b)表示的是I-Rx的图像,因此,实验研究的是电流与电阻的关系。分别取图2(b)中的点(5,0.5)、点(25,0.1),可知其乘积为2.5V保持不变。电压表测量的是Rx两端的电压,保持2.5V不变,电源电压恒为4.5V,则滑动变阻器两端电压为4.5V-2.5V=2V。电流表测量的是干路电流,因此,电流最大、最小分别对应滑动变阻器的最小、最大阻值,最小阻值为2V/0.5A=4Ω,最大阻值为2V/0.1A=10Ω。将Rx从5Ω换成10Ω后,分得的电压增大,因此,要想保持电压不变,应将滑片右移。综上分析,C项正确。
三、I-U图像问题例讲
I-U图像与U-I图像不同,其纵轴表示电流值,横轴表示电压值。由R=U/I可知,1/R=I/U,因此图线的倾角越大,对应的R的阻值越小,这一点应和U-I图像区分开。另外,为使学生掌握该类问题的分析思路,遇到相关问题能够迅速破题,教师应在讲解相关例题的基础上,要求学生做好课堂总结,使其认识到解答该类问题需要结合电路图,灵活运用上述结论。如图3(a)所示,保持电路的电压不变,在将开关S闭合,将滑动变阻器滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I-U关系图像如图3(b)所示,则()该问题涉及的电路图较为复杂,分析时应明确电表的作用,抓住变与不变的量,而后结合图像进行分析。为提高学生的听课满意度,教师可围绕相关问题与学生互动,指引其尽快找到解题思路[2]。电压表V1、V2分别测量R1、R2两端电压,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片P从右向左滑动的过程中,电路中的电阻变小,电流变大,V1的示数变大,V2的示数变小,因此,A、B分别表示的是R2、R1的I-U关系图像。两电压表示数之和与电源电压相等,当R1的电压为4V时,由图线A可知,此时R2的电压为14V,则电源电压为18V。R1的大小不变,在图线B中取点(4,0.2),则其阻值大小为4V/0.2A=20Ω。R2的电流最小时,阻值达到最大,由图线A可知,其最小电流为0.2A,此时的电压为14V,则阻值为14V/0.2A=70Ω。综上分析,B项正确。
四、P-R图像问题例讲
初中物理学习中有时会遇到P-R图像。初中阶段有关电功率的计算公式有P=UI,P=I2R,解答P-R图像问题需要搞清楚两个计算公式的区别以及适用的物理情境。其中,前者适用范围较广,而后者主要用于求解纯电阻的电功率。不仅如此,解题时还需要将其和欧姆定律联系起来,结合图像中给出的特殊点加以突破。如图4(a)所示,电源电压恒为6V,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω。闭合开关后,滑动变阻器的功率与其接入电路电阻的P-R图像如图4(b)所示,则R1和图中P0的值分别为()。电路中的电阻为纯电阻,P=I2R,取图线的最高点,可知0.9W=I2×10Ω,则I=0.3A,此时其两端的电压U=IR=0.3A×10Ω=3V,而电源电压恒为6V,则此时R1上的电压为3V,R1的阻值为3V/0.3A=10Ω。当R2的阻值为5Ω时,对应的电流为6V/(10Ω+5Ω)=0.4A,则对应的功率P=0.4A×0.4A×5Ω=0.8W。综上分析,B项正确。
五、P-U图像问题例讲
在解答初中物理有关P-U图像问题时,学生应认真分析给出的电路图,搞清楚各电器元件之间的串并联关系,充分利用图像中给出的参数,灵活运用欧姆定律相关知识,求解未知参数。如图5(a)所示,电路图中的电源电压保持不变,R1为定值电阻,将开关闭合后,将滑动变阻器R2的滑片从b端向a端滑动,R2消耗的电功率和其两端电压的关系如图5(b)所示,则以下说法错误的是()。图5(b)表明,当R2两端电压分别为2V、5V时对应的电功率为0.8W、0.5W,由I=P/U可知,对应的电流分别为0.4A、0.1A。图5(a)表明,两个电阻是串联关系,则电源电压U=IR1+UR2,U=0.4A×R1+2V,U=0.1A×R1+5V,解得U=6V,R1=10Ω。R2最大阻值对应滑片在a端,此时电路中的电流为0.1A,电压为5V,则R1=5V/0.1A=50Ω。当滑片在b端时,电路中的电流达到最大为6V/10Ω=0.6A,因此,电流表的变化范围为0.1~0.6A。由P=UI可知,要想电路消耗的功率最大,则对应电路中的电流应最大,此时P=6V×0.6A=3.6W。综上分析,D项说法错误。
六、∆U-∆I图像问题例讲
∆U-∆I图像在初中物理中不常见。该类问题难度较大,不仅需要掌握相关电路图的基础知识,还需要充分理解所学知识的本质,搞清楚参数变化的内在联系。在如图6(a)所示的电路中,电源电压12V始终不变,改变滑动变阻器滑片P的位置,电表示数会发生相应的变化。其中,V1、V2两电压表示数变化量∆U和电流表示数变化量∆I之间的关系如图6(b)中的①②直线,则()。A.R0=10Ω,R2=20ΩB.电流表从0.1A增大到0.2A时,R0电功率变为0.6WC.电流表为0.1A,R1消耗的电功率为0.9WD.向右滑动P时,两电压表示数均增大由电路图6(a)可知,V1测量的是R2、R1的电压之和,V2测量的是R2两端电压,电源电压保持不变,所以∆U2=∆IR2,R0两端电压的变化量∆U0=∆U1=∆IR0。由图6(b)可知,取∆I=0.1A时,∆U1=2V,∆U2=1V,则R0=∆U1/∆I=2V/0.1A=20Ω,R2=∆U2/∆I=1V/0.1A=10Ω;电流表示数从0.1A增大到0.2A时,由电功率计算公式可知,R0电功率变化为(I22-I12)R0=0.03×20=0.6W;电流表测量的是干路电流,当其电流为0.1A时,则电路中的总电阻R=12V/0.1A=120Ω,所以R1对应的阻值为R-R0-R1=120Ω-20Ω-10Ω=90Ω,R1消耗的电功率为0.1A×0.1A×90Ω=0.9W。向右滑动P时,电路中的电阻增大,电流减小,R0分压减小。因此,V1示数增大,V2示数减小。综上分析,B、C两项正确。结语电学图像在初中物理中占有重要地位,其相关问题对学生分析问题的能力有一定要求。为使学生更好地突破该类问题,教师应为学生深入讲解相关知识,帮助其构建系统的知识网络,并做好例题的优选与精讲,使学生掌握不同电学图像的突破思路,促进其解题能力的进一步提升。
[参考文献]
[1]王德文.初中物理电学常见题型例析[J].中学课程辅导(教师通讯),2021(12):84-85.
【关键词】 概念 教学 策略
建构主义理论认为:概念是由主体主动建构的,而不是从外界被动地吸收的。主体在概念形成过程中,不是去发现独立于他们头脑之外的知识世界,而是通过先前个人的经验世界,重新组合,且建构一个新的认知结构,认识具有建构性。学生是认知行为的主体,不再是知识被动的接受者,而是积极主动的建构者。教师是教学过程中建构活动的设计者、组织者、参与者、指导者,不再是知识的说教者和灌输者。因此,教学设计强调以学生为中心,强调学习过程的最终目的是完成知识的意义建构。
新课标下教学设计的目标在于通过对各种过程和资源的设计支撑学生的建构活动。笔者按照以下思路进行科学概念的教学设计,具体流程如下图所示:
一、分析概念的知识线索,确定概念形成的知识脉络
科学概念教学要分析学生头脑中概念建构的知识线索,按着知识的内在联系,理清知识脉络成为学生概念建构的关键。把握知识的脉络,使书本中的知识"活"起来,用一系列的思维活动把知识贯穿起来形成有条有理的知识线索,搭建成概念的知识脉络。这样的教学符合学生的循序渐进地认知规律特点和心理发展特点,能促进学生概念的形成和建构。
例如在 "滑动变阻器的原理"这一概念的教学中,其中的知识线索是:
1、滑动变阻器的结构教学
(1)以学生实验引入:如下图所示:用金属夹改变连入电路中的导线长度。
(2)遵循知识线索,设置问题:
灯的亮度发生怎样的变化?说明通过这盏灯的电流变大还是变小?刚才是用什么方法使流过这盏灯的电流改变了呢?是改变了导体的哪一个因素来改变电阻的?若电阻线很长,使用起来会很不方便,如何解决这个问题呢?笔者拿出圆纸筒,引导学生想出将电阻线绕在纸筒上,制作成简易变阻器。
(3)滑动变阻器的结构教学。同样遵循滑动变阻器的结构知识脉络,让学生带着问题去探究,去建构滑动变阻器的结构
2、滑动变阻器的工作原理教学
(1)请同学们连接如下电路图:
(2)启发引导建构滑动变阻器的工作原理
因此,注意分析本概念建构所必须经历的知识线索,确定概念建构的知识脉络,学生在建构概念的过程中思维富有逻辑性,层层拨开,层层深入到要建构的概念中去;学生知道这个概念原理为什么是这样;科学概念在学生的头脑中牢固地建立起来。
二、遵循认识方式的建构,理顺概念形成的认知脉络
科学概念和其相应的认识方式是相辅相成的,要想达到对科学概念的真正理解,需要建立起相应的认识方式,改变原来科学概念教学中存在的过多关注具体概念辨析和概念的识记,忽视科学概念的认识功能和指导作用。重视学生认识方式的建构,重视概念在学生认识中的作用,即从具体知识的教学转化为关注认识方式的教学。
在建构概念的形成过程中重视认识方式的建构之下,教师和学生共同经历下列概念的认知脉络过程:
例如,在学习"电阻"概念时,可安排下列认识电阻概念建构的认识过程,形成建构电阻概念的认知脉络。
1、呈现一类事物的不同例证。出示甲、乙、丙、丁四段导体,甲、乙、丙三段导体都是锰铜合金线做的,甲与乙导体的长度相同,甲比乙粗。乙与丙导体的粗细相同,乙比丙短。丙与丁导体长度、粗细相同,材料不同,丁是镍铬材料。学生能判断这四段导体的电阻不相同,学生基本能辨别同一类事物的不同例证,但不知其所以然。
2、启发引导,概括出各个例证的共同属性。
(1)怎样知道这四段导体的电阻大小不同,通过讨论,设计如下实验,电流越大,表明这段导体的电阻越小。反之,表明这段导体的电阻越大
(2)通过实验讨论分析交流,归纳得出结论:导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关。其实,这时学生对电阻的概念大致形成,但为了真正达成,还需反馈矫正。
3、反馈矫正。再设计实验:同一段锰铜导线,随着电压的升高,电流也逐渐升高。
引导学生建构 "电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的长度、横截面积、材料,而与电压和电流无关。
因此,关注认识方式的教学过程是一个关注学生深层思维技能,才能理顺概念建构的认知脉络,有效地促进学生概念的形成和建构。
三、创设形成概念的情境,确定概念形成的问题线索
科学概念的形成是由特殊到一般、由具体到抽象、由现象到本质的认识过程,是在这种由感性认识到理性认识的不断循环所进行的归纳、演绎等逻辑推理过程中逐渐产生建构的。教师在进行概念教学设计时,要创设概念建构的学习情境,从实际问题的解决需要,从自然现象的解释需要去创设情景,在一个个形成概念的问题线索下,运用各种直观手段,使抽象的科学概念形象化,采取一系列促使概念建构的问题线索,促成概念的建构。即采取如下教学流程,现以"压强"概念的教学为例:
1、创设情境
课件展示下列图片情境,
问:这两个小孩对地面的压力差不多,为什么女孩每步陷得很深,行走艰难,男孩却行走如飞呢?
2、激发思维
(1)力的作用效果是什么?(2)压力的作用效果主要表现为什么?(3)你认为压力的作用效果与哪些因素有关?
3、直观手段
(1)学生体验实验:用两只手的食指顶住圆珠笔的两端,稍稍用一下力,两个手指的感觉和形变一样吗?说明了什么? 再稍稍增大一下力,两手指的形变一样吗?说明了什么?
(2)设计实验和进行实验,归纳小结,压力的作用效果与哪些因素有关。
4、问题线索
根据前面的实验,你认为比较压力的作用效果的方法有哪些?你觉得哪种方法比较压力的作用效果较方便?你选取多大的面积能保证受力面积相同?在科学上,用压强来表示压力的作用效果。你认为应该怎样给压强下定义呢?
5、概念建构达成
压强概念可以定义为:单位面积上受到的压力。压强是用来表示压力作用效果的科学量。"压强"概念就在学生的头脑中形成和建构了。
因此,把握好创设形成概念的情境这一环节,确定概念建构的问题情境和问题线索,有助于促进学生科学概念的形成建构。
四、开展多种建构概念的活动,收集解决问题(形成概念)的证据
在建立科学概念的过程中,应从具体事物、事例、或从实验出发,使学生对科学现象获得清晰的印象,然后通过分析,抓住现象的本质,使学生从具体的感性认识上升到抽象的理性认识,从而形成科学概念。
1、采取实验手段
通过实验,可以提供生动的实验过程、丰富多彩的实验现象,提高学生对概念的感性认识。通过启发引导学生对实验过程的获得的事实、现象进行思考、辨认和总结,通过思维加工和科学抽象,实现从感性认识向理性认识的升华,实现科学概念的形成。科学中如密度、压强、浮力、比热、电阻、欧姆定律、电功、电功率、物质的性质、溶解度等等概念的建构,离不开实验探究活动。通过实验探究活动建构科学概念,可以弥补概念的抽象性和生活经验的欠缺,也可以使学生有目的地观察和探究,体验过程,丰富感性认识,便于建构科学概念。
2、引导讨论活动
在科学概念学习中让学生参与对概念意义的交流,其中包括对疑点,假设以及论点的提出与评价,可以增进学生原先的科学概念理解。如果学生对某领域的科学理论或观念把握有误或是错误的,那么最适当的纠正方法是引出他们的想法,然后使这些想法面对矛盾的证据。这样学生不仅在自己谈论和思考一些现象方面有所进展,而且会在叙述这一领域中的一些特征的方式上变得更趋一致。师生间的交流能逐渐修正和完善科学概念,促进学生科学概念的建构。
3、充分运用生活材料
新课程呼吁科学教学要回归生活,也只有回归生活,才能体现科学的价值。科学学科是研究自然现象、物质性质结构和运动规律的一门科学。很多概念、原理、规律都源于自然,和生产生活实际联系紧密。多数概念是对自然现象及生产生活实际现象的抽象,生活是科学教学的源泉,科学教学是生活的有机组成部分。通过选取真实的生活实际材料,感性强,加深了学生对概念的印象,使学生对概念的理解不是表面的臆测,不是停留在表面的感觉,而是内心真正地内化,促进学生对概念的进一步建构。
4、找准概念"最近发展区"
在概念的建构过程中,我们一方面要认真分析教材,从知识结构体系、教材编写意图上整体把握教材;把握好学生的"最近发展区"。即在进行教学时,必须注意到学生有两种发展水平:一种是学生的现有的发展水平;另一种即将达到的发展水平。苏联教育家维果斯基把两种水平之间的差异称为"最近发展区"。概念形成时,所选的感性材料既不能让学生感到高不可攀,也反对过分容易。
例如在教学"欧姆定律"概念时,为了让学生更好地理解欧姆定律内容:"导体中的电流,与这段导体两端的电压成正比,与这段导体的电阻成反比。"学生常常有这样的错误理解:"导体的电阻,与这段导体两端的电压成正比,与通过这段导体的电流成反比。",笔者就选取了"电阻"这一概念为学生建构欧姆定律概念的"最近发展区"。学生前面刚学过"电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体的电压、电流无关"。通过对电阻概念的回忆,促进和实现了欧姆定律的更好建构。
因此,科学概念教学应着眼于概念的最近发展区,从而调动学生的积极性,发挥其潜能,超越其最近发展区,然后在最近发展区的基础上进行下一个发展区的发展,促进概念的建构。
5、将日常概念科学化
学习科学新概念之前,学生逐渐形成了对各种事物的感知,对多种科学现象便已有了自己的认识,其中有正确的概念和不完全正确的概念,是学生在日常生活实践中形成的概念,一般从直观出发,注重事物的外部特征,因此具有主观性、模糊性的特点。它往往是科学概念形成的重要基础,对科学概念的形成起促进和帮助作用,但有时也会起干扰和抑制作用。例如"铁比棉花重" "放大镜能使东西放大,所以它也能使光变大" "嘴巴产生的吸力将饮料吸进嘴里" "力是物体运动的原因"等前错误日常概念。在教学中应明确学生的日常概念与科学概念间的异同,日常概念为基础,去粗取精,去伪存真,对正确的前概念加以巩固和提高,对错误的前概念弄清它的实质和形成的原因,采用适当的教学措施,将日常概念科学化,从而最终形成正确的科学概念。
五、增强科学概念的应用,促进概念的形成达成内化
概念应用是指学习者将习得的概念应用与解决有关问题,符合感性――理性――实践的认识过程,是概念的具体化过程。概念是否真正建构还要通过概念应用去检验,并且通过概念的应用反过来促进概念的形成和建构。在概念教学中,引导学生经历"从科学走向生活"的过程,实质就是经历科学概念的应用过程,从而实现科学概念的建构。
例如在学习"浮力"概念后,为了促进学生概念建构的真正达成,可设计问题:"有一段木桩插入河床里,有否受到浮力?为什么?大桥的桥墩受到浮力吗?"在学习"质量守恒定律"之后,提出疑问:"木炭燃烧后质量减轻了,铁燃烧后质量增加了,是否不遵循质量守恒定律呢?"其实学生仅凭以前的经验会作出错误的结论,但是在刚刚建构概念之后,提出恰是疑惑的问题,通过应用概念原理,能得出正确的结论,既是对概念的及时同化和顺应,又进一步促进了概念的建构。通过对概念的应用使学生对概念的理解更清晰、更全面、更深刻,能更全面地把握概念的内涵和外延,使概念的建构划上圆满的句号。
参考文献
[1] 袁维新,概念转变学习的内在机制探析[J],教育研究与实验,2003,2
[2] 陈志伟 《中学科学教育》浙江大学出版社 2004,8
[3] 肖 红 《新概念学习中认识方式的研究》北京教育出版社 2005,12
物理规律可分为三种类型:
1.实验规律
物理学中的绝大多数规律,都是在观察和实验的基础上,通过分析归纳总结出来的,我们把它们叫做实验规律。如欧姆定律、焦耳定律、法拉第电磁感应定律、光的反射定律、光的折射定律、阿基米德原理、液体内部压强特点等都属于这一类。
2.理想规律
有些物理规律不能直接用实验来证明,但是具有足够数量的经验事实,如果把这些经验事实进行整理分析,去掉非主要因素,抓住主要因素,推理到理想的情况下,总结出来的规律,我们把它叫做理想规律。如牛顿第一定律。
3.理论规律
有些物理规律是以已知的事实为根据,通过推理总结出来的,我们把它叫做理论规律。如万有引力定律是牛顿经过科学推理而发现的。
在物理规律的教学工程中,不仅要让学生掌握规律本身,还要对规律的建立过程、研究问题的科学方法进行深入了解,更重要的是要了解如何应用规律来解决具体问题。为此,对不同的物理规律采用不同的教学方法。下面分别对以上三类规律的教学谈一下自己的认识。
1.实验规律的教学方法
在 物理学的建立和发展过程中,物理实验既是归纳物理规律、产生物理假说的实验基础,也是验证物理预言和物理假设的主要依据。观察和实验既是形成物理概念和认 识物理规律的基础,又是学习物理学的基本方法,而初中物理学科主要是让学生在观察、实验的基础上初步了解物理学的一些基本知识。具体方法大致的以下几种:
(1)由日常经验或实验结果进行直接归纳得出结论。如研究影响蒸发快慢的因素,我让学生思考生活中自己晒衣服的体会得出;光的反射定律是通过演示实验得到的等。
(2) 先从实验结果或从对实例的分析中得出定性的结论,再进一步通过实验寻求严格的定量关系,得出定量化的结论。如研究液体内部的压强时,我先通过演示实验:底 部和侧壁有橡皮膜的玻璃管,装满水,观察橡皮膜凸出且底部凸出明显,让学生知道液体压强跟深度有关,再进一步实验研究得到它们成正比的定量关系。
(3)引导学生在观察实验或分析推理的基础上进行猜想,然后通过实验来验证、修正自己的猜想,得出结论。如在焦耳定律的教学中,我先让学生观察并思考两个实验事实:1.灯泡热的发光,而与之相连的导线确察觉不到发热,这说明电流产生的热量与什么有关?2.同样的导线,在并入用电器很多时,就会察觉到导线发热,这又说明了什么?然后利用焦耳定律演示器进行实验验证。
2.理想规律的教学方法
理 想规律是在物理事实的基础上,通过合理推理至理想情况而总结出的物理规律。因此在教学中应用“合理推理法”。如在牛顿第一定律的教学中,引导学生通过在不 同表面上做小车沿斜面下滑的实验,发现平面越光滑,摩擦阻力越小,小车滑得越远。如果推理到平面光滑、没有摩擦阻力的情况下,小车则将永远运动下去,且速 度不变,做匀速直线运动,从而总结出牛顿第一定律。
3.理论规律的教学方法
理论规律是由已知的物理规律经过推导,得出的新的物理规律。因此,在理论规律教学中应采用“理论推导法”。如物体的浮沉条件由F浮与G的关系可推出ρ物与ρ液的关系。
无论是采用哪种方法,最后都要在探索的基础上,得到物理规律的文字表述和数学表达。
1、排除学习规律的思维障碍
《新课标》注重从生活走向物理,从物理走向社会的学习,学生在平时的生活过程中,已经在原有感情知识的基础上,形成了消极的思维定势,很大程度上干扰了学生对物理规律的理解的掌握,限制了学生思维灵活性的发展。主要表现在以下两个方面。
第 一,生活常识的干扰。学生在学习物理规律之前,从日常生活中已经积累了一定的生活经验,对一些问题形成了某些观念。这些观念,有的看似正确但是往往有一定 的片面性,有的更是错误的,那些错误的“先入为主”的观念对学生正确理解物理规律起着严重的干扰作用。例如,在运动和力的关系上,看到有马拉车车才向前运 动,有人推桌子桌子才会移动的生活现象,学生认为力是物体运动的原因,物体受力才能运动,不受外力的物体是不能运动的;对于物体在液体中受浮力的问题,看 到铁块放入水中就下沉,往往认为只有浮在液面上的物体才受到浮力等等。所以,对于物理规律的教学,首先要消除学习过程中有些错的生活。观念的干扰,这就要 求教师在教学过程中要尽量设计可直观的实验对错误观念进行排除。
第二,数学知识的干扰。例如,初中物理电学中欧姆定律的数学表达式I=U/R,变形为R=U/I,从纯数学的角度考虑,得出导体的电阻与加在它两端电压成正比,与通过它的电流成反比等一类错误的理解,再如力学中密度的数学表达式ρ=m/v,学生也误认为物质的密度与它的质量成正比,与它的体积成反比。类似的错误在于学生用纯数学的观念理解物理的概念、规律和思考处理物理问题,而忽视了它们的本质,造成对物理知识的错误理解。
2、引导学生深刻理解规律的物理意义,防止死记硬背
(1) 准确呈现物理规律的内容
物理规律的语言陈述十分精炼和准确,概括程度非常高.在教学中,向学生呈现教学内容时,不但要准确,而且对一些关键字词应加以突出,给予适当的说明,以引导学生足够的注意和正确理解,并与其他类似的或易混淆的概念和规律进行比较,建立类比联系.如如牛顿第一定律中“一切物体”是泛指任何物体,“不受力”是条件,“总保持静止状态或匀速直线运动状态”中的“或”字理解是关键,牛顿第一定律的内容可这样理解:一切物体在不受力时,原来静止的仍然保持原来的静止状态,原来运动的要保持匀速直线运动状态;
(2)要从物理意义上去理解物理规律的数学表达式,如上面提到的对密度的数学表达式ρ=m/v的理解;
(3)充分认识物理规律中各个物理量的物理意义,如对液体压强公式P=ρgh,要特别强调“h”的意义:h是到液面的竖直距离。
(4)明确物理规律的适用条件和范围,如欧姆定律公式I=U/R中I、U、R必须是同一段电路上的,而且要注意同时性;
(5)要引导学生总结物理规律间的相互联系,以便更深入地理解物理规律。如焦耳定律公式与电功公式间的联系与区别;计算液体压强和压力时,要先由公式P=ρgh计算压强,再由F=PS计算压力,注意液体的压力不一定等于液体的重力。
1.培养学生运用物理规律解决实际问题的能力
例 题的作用就是示范性,通过对例题的分析,总结出解决问题的思路、方法与步骤,引导学生应用物理规律解决实际问题。如学生学完密度这一节后,可以出这样一题 “用密度知识鉴别体育课用的铅球是否是纯铅制的”,通过测量铅球的质量和体积,求出铅球的密度,再与纯铅的密度比较后进行判断,得出结论。可以各设计一个 典型例题,指导学生运用实际问题,从而达到培养学生运用物理规律解决实际问题的能力。
2.强化训练学生运用物理规律解决具体问题的能力
对 于重点的物理规律,不仅要求学生理解,而且要求会灵活运用,因为掌握物理规律的目的就在于能够运用物理规律去解决问题。初中阶段,虽然不要求学生解某些复 杂问题,但是,也应当要求学生学会运用物理规律去说明和解释有关的现象、解决一些有关的简单实际问题。在这一过程中,一方面可以巩固和深化对规律的理解, 另一方面可以使学生学到分析、处理实际问题的思路和方法,发展学生分析问题的能力、逻辑地说理和表达能力以及手脑并用独立解决简单问题的能力。为此可精心 挑选习题,让学生通过适量训练,在实践中总结运用物理规律解决实际问题的方法与技巧,从而达到提高运用物理规律解决物理问题的能力。注意习题要少而精,不 搞题海战术.