时间:2023-07-18 17:24:17
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篇欧姆定律的地位,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。

【关键词】欧姆定律 应用 初中科学 教学策略 探索
“欧姆定律及其应用”的教学目标是让学生理解欧姆定律,并应用欧姆定律进行简单计算;能根据欧姆定律及其电路的特点,更深刻理解串、并联电路的特点;通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生逻辑思维能力,观察、实验能力以及分析问题、概括问题、解决问题的能力,并养成学生解答电学问题的良好习惯。通过实验探究等学习方法,激发和培养学生学习科学的兴趣,培养学生实事求是的科学态度以及认真谨慎的学习习惯。
近几年,中考对“欧姆定律及其应用”的考查非常多,归纳一下,主要是从这么几方面进行考查的。
1、以欧姆定律为基础,结合串、并联电路的电压、电流、电阻特点,解决一些简单的计算。
例1、如图3所示, ,A的示数为2.5A,V的示数为6V;若R1,R2串联在同一电源上,通过R1的电流为0.6A,求R1和R2的电阻值。
图3
解析:此题考查了学生对并联电路特点的掌握和对欧姆定律公式的理解。在解物理题中,数学工具的应用很重要。本题可先根据并联电路的特点,找出R1、R2和总电阻的关系。
2、结合伏安法测电阻的相关知识,更深刻的理解欧姆定律的生成,强化电学实验操作技能的考查。
例2、给出下列器材:电流表(0~0.6A,0~3A)一只,电压表(0~3V,0~15V)一只,滑动变阻器(0~10 )一只,电源(4V)一个,待测电阻的小灯泡(额定电压2.5V,电阻约10 )一个,开关一只,导线若干,要求用伏安法测定正常发光时小灯泡灯丝的电阻,测量时,两表的指针要求偏过表面刻度的中线。
(1)画出电路图;
(2)电流表的量程选 ,电压表的量程选 ;
(3)下列必要的实验步骤中,合理顺序是 。
A. 闭合开关 B. 将测出的数据填入表格中
C. 计算被测小灯泡的灯丝电阻 D. 读出电压表,电流表的数值
E. 断开开关 F. 将滑动变阻器的阻值调到最大
G. 对照电路图连好电路 H. 调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.5V
解析:欧姆定律的得出是根据伏安法测电阻的电路图来进行探究的,而伏安法测电阻同时也是欧姆定律的一个应用。所以伏安法测电阻与欧姆定律的应用其实是相辅相成的。对伏安法测电阻的相关知识的考查,其实更能帮助学生理解欧姆定律的生成。并且通过自己画电路图的过程,考查了学生对电路连接的作图能力和实验设计能力。
3、应用“欧姆定律”判断电路中各电表的示数变化
例3、如图1所示,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片P由左端向右移到中点的过程中,下列判断正确的是( )
A. 电压表和电压表A1,A2和示数变大
B. 电流表A1示数变大,电流表A2和电压表示数不变
C. 电流表A2示数变大,电流表A1,电压表示数不变
D. 条件不足,无法判断
解析:本题考查了利用欧姆定中电压、电流、电阻的关系来判断电流表、电压表示数变化的同时,也考查了学生对复杂电路的判断能力,电表测哪个用电器的电压,测通过哪个用电器的电流等。R1和R2是并联关系, 测电源电压; 测干路电流, 测R2的电流。
答案: B
4、通过解方程的方法结合欧姆定律,解决由于电阻变化而引起电压、电流变化的题。
例4、 如图2所示,变阻器R0的滑片P在移动过程中电压表的示数变化范围是0~4V,电流表的示数变化范围是1A~0.5A,求电阻器R的阻值、变阻器R0的最大阻值和电源电压U。
图2
解析:在电路中由于电阻发生变化引起的电流、电压变化的题,如不能直接用欧姆定律和串、并联电路特点直接求解,可考虑用方程解题。在设未知数时,尽量设电源电压、定值电阻等电路中不会变化的量。首先分析一下电路图,弄清电流表测量对象,同时可看出电压表示数为0V时,电流表示数最大为1A,电压表示数为4V时,电流表示数最小为0.5A。但根据已知,用欧姆定律和串联电路的特点能直接求出的量只有R0的最大电阻值,别的再无法直接求出,因此这里必须要列方程来解。
5、“欧姆定律”和生活实际的结合,提高学生观察生活的能力和解决实际问题的能力。
例5、下图是新型节能应急台灯电路示意图,台灯充好电后,使用时可通过调节滑动变阻器接入电路的阻值R改变灯泡的亮度,假定电源电压、灯泡电阻不变,则灯泡两端电压U随R变化的图象是( )
解析:灯L和滑动变阻器串联,电源电压U、灯泡电阻 不变。当滑片向左移动时,滑动变阻器的电阻变大,即电路中的总电阻变大,由 知,电路中的电流I会变小,则灯泡两端电压 也会变小。
答案:选C。
结论:授之以鱼不如授之以渔,以上总结的题目类型可能并不完全,但只要学生能掌握并真正理解欧姆定律的内涵,就能很好的应用它来解决生活实际中真正出现的问题,把理论转化为实践才是学习的真正目的。
参考文献
[1] 谢妮.欧姆定律教学的优化设计[J]. 职业
[2] 邹冠男.欧姆定律知识梳理[J]. 中学生数理化(八年级物理)(人教版)
关键词: 课堂引入; 欧姆定律; 兴趣; 物理学史;
良好的开端是成功的一半,引入作为一堂课的开始,是课堂教学环节中必不可少且至关重要的部分.这一环节设计的优劣直接影响到一节课的深入程度、学生进入学习的状态、学生对本节课授课知识的兴趣多少等.对于初中学生,注意力本就不容易集中,那么一个好的引入就是引起学生的学习兴趣和带领学生积极思考并真正进入课堂的关键.欧姆定律的教学一直以来都是一个难点,若仅仅是公式,学生在刚学的时候很容易记住,但是对于欧姆定律的来源以及探究的过程总是模糊的,就算教师在课堂上有过演示实验,在部分学生看来都只是因为教材是这样安排的.但其实不然,这个探究实验正是欧姆定律得出的关键.可是学生理解不到位,可能是教学哪一步不够确切.比如其中一个设计点就是引入这个探究实验,在引入时创设情境,让学生能够回到当时欧姆在探究时的过程以及条件中,结合当时的条件可能做到的以及达到的情况,这样的引入或许会让学生感同身受,从而产生更加强烈的探究欲望,达到较好的教学效果.
1、 初中物理课堂引入
课堂引入是教学过程中最重要的环节之一,教学引入恰当,可以起到事半功倍的效果;作为课堂教学的第一步,是紧扣学生心弦,激发学生兴趣最关键的一步.一方面,课堂引入具有先行组织者的作用,美国着名心理学家奥苏贝尔从学习心理学的角度分析,“当人们在接触一个完全不熟悉的知识领域时,从已知的包摄性较广的整体知识中掌握分化的部分,比从已知的分化部分中掌握整体知识难度要低些.”比如在讲解“静摩擦力”这一节课时,由于前面学生已经掌握了摩擦力的相关知识,就可以将摩擦力作为先行组织者,将其作为上位概念,再将静摩擦力直接提出,并联系其与摩擦力之间的关系,学生很容易就理解了静摩擦力的概念.另一方面,课堂引入容易吸引学生的兴趣,集中学生的注意力,初中学生的注意力本就不容易集中,在刚上课的几分钟,学生可能还处在下课所经历事情的愉悦之中,这个时候就需要教师找到一种吸引他们注意力的方法.注意力是保证学生上课的首要条件,而兴趣又是影响学生注意力的关键,爱因斯坦也曾经说过,“兴趣是最好的老师,它可以激发人的创造性、好奇心、求知欲.”所以,教师在教学引入环节中能否调动学生的学习兴趣更为关键.
在初中物理课堂中教师常用的几种引入方法:
(1)实验引入法,物理作为一门实验科学,实验在教学中起着举足轻重的作用,在引入时采用实验的方式是中学物理教师常用的,运用一些有趣的小实验,可以快速把学生吸引到课堂中来,教师既可以采用演示实验的方法,也可以让学生参与实验过程.
(2)直观导入法,直观导入可以是视频、图片、实物等,某些物理现象不一定是发生在学生周围,那就可以通过图片或录像的方式为学生展现物理现象或物理情境,这样就显得更加直观,易激发学生的求知欲.
(3)讨论引入法,一般就是选取日常生活中的某一事例,对学生进行提问或者大家一起来辩论,在这个过程中不仅导入了本堂课所要学习的知识材料,同时也让学生积极地参与了这个过程,关键是借助生活中鲜明的例子学生更容易理解,更容易将注意力集中到课堂教学中来.
(4)问题激疑法,设置疑问是教师的一种有目的、有方向的思维导向.古人云:“不愤不启,不悱不发”,教师在教学过程中要善于提出问题,有意激疑启思,活跃思维,引导学生思考,在解决问题的过程中锻炼学生各方面的能力,激发学生的求知欲,促进学生积极地学习.
(5)复习引入法,这是最便捷的引入方法,往往是在与新课联系较为密切的时候使用,起着承上启下的作用,不仅有利于学生对前面知识的巩固,更能为新知识的学习做好铺垫.例如在做液体压强的复习题时,引出浮力的知识,浮力其实就是物体在液体中受到上下的压力差而产生的,学生联系前面知识能够快速地理解浮力产生的原因而不会感觉到陌生.
(6)故事引入法,一般的故事引入都是直接引用物理学家们的故事,用榜样的力量去感染学生,唤起他们的探索热情,通过了解前辈们的物理思想、实验方法和探索精神,能够激发学生的兴趣,提高课堂教学的效果,提升学生素养[2].比如在讲解牛顿第一定律时,先给学生介绍牛顿这个人的一生,学生会由于对牛顿这个人的崇拜而愿意对其所提出的相关知识进行了解.
(7)游戏引入法,在正式上课前让学生动手做一些简单的小游戏,从而引入新课,利用游戏结果激发学生的学习兴趣.比如在讲解摩擦力这一内容的时候,可以让学生进行拔河比赛,绳子是经过教师处理过的,所以一定会产生输赢,学生心有不甘,因此就可能产生对答案的探索欲望,激发他们的学习兴趣.
2 、欧姆定律教学引入文献分析
欧姆定律是整个初中电学的重难点之一,教师在设计的时候往往需要考虑接收者的认知情况以及他们的阶段性特点等等,首当其冲考虑的便是引入部分.以下是大部分教师在欧姆定律教学设计中常用的几种引入方式.
(1)复习引入
学生在接触欧姆定律之前已经掌握了电流、电压、电阻3个物理概念,有的教师则是充分的利用学生已经有的旧知识,引导学生探讨电流、电压、电阻之间存在的关系,自然而然的导入本节课的课题.
(2)实际问题引入
在物理教学中,教师不只是让学生掌握教材知识,更重要的是引导他们运用物理知识来解决实际问题,学生只有把书本中的知识运用到生活中,才能适应社会发展的需要.有的教师会由生活当中电流受电压、电阻变化的电路来进行提问(比如收音机的音量大小是由什么来进行控制的),然后引发学生进行思考.
(3)创设情境,导入新课
初中的学生最希望得到教师的认可,对于教师提出的问题一定会争先抢答,有的教师就会抓住学生的这一特点,设置与本节课相关的问题让学生来抢答.设置如下两个问题:实验中当电压一定的时候,电流随电阻的变化情况;当电阻一定的时候,电流随电压的变化情况.根据学生的回答情况,教师进一步提出,电流、电压、电阻之间是否存在某一数值关系,教师逐步引导学生进行猜想,进而探究三者的关系得出欧姆定律.
(4)通过实验引入主题
实验的创设是根据电流在电路中会受到哪些因素的影响而发生变化,有的教师会根据学生已经掌握的知识事先设计电路图,然后改变其中的电阻看电路中电流的变化情况,实验现象与学生前面所了解的不一致,通过继续进行实验对比解释才知道电流在电路中同时还会受到电压的影响,接下来就顺理成章地引入对电流与电压、电流与电阻关系的判断.
(5)由物理学史引入
新课标中三维目标中的情感态度与价值观明确规定,要求学生掌握物理学史,学习前人的科学态度与精神.有的教师会通过介绍欧姆这个人,让学生对其有一定的了解,再提出欧姆的杰出贡献---欧姆定律.
3、 总结
通过对欧姆定律教学设计的相关文献进行分析发现,在大部分文献中采用的都是惯用的物理引入法,而其中占比最大的就是实验引入法,由于在前面学生已经学习过电流、电阻、电压等,教师在这里就可以鼓励学生进行三者之间关系的探究实验.电压和电阻的影响因素,前面的定义已经说得比较清楚了,因此,现在最为疑惑的就是电流的影响因素,然后运用控制变量法分别探究电流与电压以及电流与电阻之间的关系,从而得出欧姆定律的表达式.这种方式学生比较容易接受,同时也会感兴趣.通过这个过程学生不仅能够学到物理知识,还能在这个过程中经历实验探究的步骤,从而加强实验探究的意识,与初中物理课程所倡导的培养学生的科学探究能力是符合的,因此,实验探究法引入欧姆定律总是作为欧姆定律教学引入的首选.
初中物理课程标准中明确指出要注重对学生情感态度与价值观的培养,但是情感态度与价值观的培养不是通过一节课就能够体现出来的,需要教师不断地进行潜移默化的影响,而在物理学里面最好的方式在笔者看来就是物理学史的渗入.物理学史具有问题情境性、目标指向性、运用灵活性等特点,物理学家们的物理思想、实验方法和探索精神等不仅能激发学生的学习兴趣、启发学生,还能够提高课堂的教学效果并且提升学生的素养[1].但是通过对文献的分析笔者发现在已有的教学设计当中,很多教师就是对欧姆的一生进行简要的介绍之后就直接提出本堂课我们要做的就是对欧姆的实验进行验证,学生或许会深刻地记住欧姆这个人,这样的引入也对学生的情感态度与价值观有所渗透,但是,学生的主动性就没有那么的明显,笔者曾经也用过这样的方式进行引入,得到的结果没有显着的不同,因此,笔者又设计了另外一种方式的物理学史引入.
由于学生前面已经学习了电流的知识,教师可以提问学生:(1)电流产生的原因是什么?(2)前面已经学习了电流,对于电流是否存在和其大小我们可以用什么来进行测量?电压是形成电流的原因,初二上学期就已经学过热量之间的传递,有温度差的两个热源之间是可以直接进行热量的传递,欧姆认为电流也应该具有和热传递相似的性质,既然热是受到温度差的驱动,那电流也应该受到某种驱动力而且应该是正比的关系,现在我们知道这个驱动力其实就是电压;对于电流的测量学生知道用电流表,接下来教师就可以对欧姆定律的发现历程进行介绍.当电流被发现后的很长一段时间电流表才出现,在电流表出现之前,能够检测电流的是一种叫检流计(原理就是电流的磁效应)的仪器,现在又一个问题了,只有检流计也没有办法去得知电流的大小.欧姆这个人最明显的特征就是善于思考,“既然检流计可以测量电流是否存在,在此基础上继续研究是否可以得到电流大小.”前人已经发明了静电计可用来测静电力(这是我们后面即将学到的)——库仑定律(静电力与距离的平方成反比),他就根据检流计的原理以及测静电力的扭秤相结合,制成了电流扭力秤,结构很简单,就是一个小磁针和一根直导线,当直导线通上电流之后,电流产生的磁场就会影响小磁针转过一定的夹角,并且发现扭转角度与电流强度成正比,通过角度还可以得出电流的大小.那么如果现在学生就有这样一个电流扭力秤,除了用它可以得出电流的大小,那还可以对其充分利用,进行实验的改造,在我们已有知识的基础上.有的学生肯定会想到电阻的大小与金属材料的关系,改变金属材料看所得电流的变化,这样又解决了电流与电阻之间的关系[3].这是在解决问题的过程中发现了电流、电压、电阻之间的关系,爱因斯坦曾经说过“提出一个问题往往比解决一个问题更加重要,提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看待问题,却需要创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步.”欧姆就是在不断发现问题的过程中得出了欧姆定律,这整个教学过程看上去没有物理知识,很多教师可能会觉得浪费时间再加上还有的是学生还没有学过的知识,其实不然,学生的接受能力远远比我们想象的要多,这样的介绍让学生明白欧姆定律其实就是一个电流的探究过程,其实是在这个过程中不断地创新思考,不断地提出新的问题,最后得出三者之间的关系I=UR.为了加强学生的理解,笔者建议这个引入过程可以将PPT、教师的描述、板书结合起来使用,效果可能会更好.
参考文献
[1] 丁江铃,谢元栋,纪熙.爱迪生与特斯拉之争引入中学物理教学的意义[J].物理通报,2019(2):116
关键词:《闭合电路欧姆定律》;教学设计;高中物理
一、教学设计
1.课题
闭合电路的欧姆定律(人教版普通高中课程标准实验教科书选修3-1)
2.教材分析
本节内容是全章的重点,是欧姆定律的延伸,教材从能量入手,循序渐进地引导学生推出闭合电路的欧姆定律,教学过程简单、学生易于接受。之后应用定律解决物理规律问题,使学生明白物理规律可以用已知定律从理论上导出,将理论应用于实际。
3.教学目标
知识与技能:①理解内、外电路及电源的内阻。②知道电源电动势等于没接入电路时两极板间的电压。③理解闭合电路的欧姆定律及其公式并能熟练地解决电路问题。过程与方法:①培养自主学习能力。②培养独立思考、自主探究物理问题的能力。情感态度与价值观:①激发学习兴趣和求知欲。②培养严谨的科学态度和合作学习精神。
4.教学重、难点
教学重点:①闭合电路欧姆定律的内容。②路端电压与电流的关系公式及图像表示。教学难点:①闭合电路欧姆定律的应用。②路端电压与负载的关系。
二、教学过程
1.自主学习
课前教师下发学案,学生根据学案进行预习,重点思考并回答以下问题:
(1)什么是电源?
(2)电源电动势的概念和物理意义是什么?
(3)什么是内电路?什么是外电路?在回路中的电流方向如何?
(4)在内、外电路中电势是如何变化的?
(5)怎样计算内电路以及外电路中消耗的电能?
(6)如何计算电池内部非静电力所做的功?
(7)内电路和外电路上消耗的电能与电源内部非静电力做的功有什么关系?
(8)路端电压与负载的关系是怎样的?
【设计意图】课前预习使学生将学习活动延伸到了课外,保证了学生思考的空间,增加了有效学习的时间。只有学生本人了解自己已经掌握了哪些知识,需要学习哪些知识,才能有针对性地进行相关复习、查阅资料,避免传统课堂“一刀切”的现象,学生带着问题积极主动地学习新知识,满足了高中生思维发展和自我意识发展的需要,有利于开发学生学习物理的潜能。
2.交流探究
师友之间根据预习情况交流学习。由徒弟向师傅讲解本节课的相关内容,师傅补充完善不足之处,在合作中解决疑难问题,突破重难点。教师巡视了解每对师徒的学习情况,对学习过程中存在疑问的师徒进行适当的指导,对学习深度不够的师徒进行诱导点拨。如,有些师友根据理论知识推导出闭合电路的欧姆定律之后便欣然接受,此时教师应该提醒学生设计实验对其进行验证;在师友探讨路端电压与负载的关系之前,教师应提出问题:能否用实验探究路端电压与负载的关系,并引导师友合作设计实验方案,完成实验步骤,分析实验数据完成U-I图像,进而依据图像解释U、I的关系以及在短路、断路中的特殊现象。
【设计意图】该环节采用学生之间交流合作学习的方式完成本节课的教学内容,并在教师的点拨下激发了学生动手设计实验验证物理定律和探究物理规律的积极性,从而通过学生的亲身经历完成了教学重难点内容的学习。这一做法颠覆了传统教学中教师“高高在上”的地位,而是十分“亲民”走到学生之中参与、启发、引导学生学习,消除了教师与学生之间的距离感。同时,学生之间通过交流不仅可以在学习上取长补短、互利共赢,更可以在性格上相互影响、共同发展,这样不但能锻炼学生与人交流合作的能力,又有利于开拓思路、培养他们的探索精神和创新能力。
3.互助提高
鼓励学生积极上台讲解本节课自己学到的知识,板演相关例题,其他学生认真听讲并进行补充,也可以提出自己的质疑并阐述观点进行全班讨论。教师注意指导学生使用物理术语,规范学生的解题步骤,引导学生归纳需要注意的问题以及总结相关规律。
【设计意图】全国教育心理学研究发现,大多数教师所青睐的讲授式教学方式学生对知识的记住率只有5%,而极少数教师鼓励的学生教别人的方法,使学生本人对知识的记住率高达95%。本环节中,教师把课堂真正让位给学生,让学生做主讲,不但锻炼了学生的表达能力,同时在学生教会其他同学时自己也会收获新的体会,而全班同学的参与交流又可以各抒己见、集思广益、通力合作,真正实现人人参与、人人发展、人人进步的高效课堂的发展趋势。
4.总结归纳
教师组织学生一起梳理本节课的知识点,针对学生仍然不理解以及容易产生错误的知识点予以讲解;明确学生易混、易错、易漏的问题,对解题规律、注意事项、解题方法和技巧等进行全面的总结,归纳出知识体系,以便学生能够得心应手的运用。例如,教师应强调闭合电路欧姆定律反映的只是电动势与路端电压的数量上的关系,他们的本质是不同的,电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小,而路端电压反映了外电路中电能转化为其他形式能的本领的大小,因而用电压表直接接在电源两级上,其示数不等于电源电动势,但很接近电源电动势:U=IRV=・RV=,当RV>r时,U≈E。
【设计意图】本节课的问题是由学生自己发现解决的,规律也是由学生自己探究验证出来的,甚至例题都是学生自己解读体悟的,可以说全程都是由学生自己完成的,因而在本环节中学生可以很容易地总结归纳出本节课的知识体系,真正做到将学来的知识变为自己所拥有的知识,实现学习效率的最大化。
5.当堂巩固
教师根据学生对本节课内容的掌握情况出示有代表性的一或两道典型题,学生在规定时间完成后师友当堂交换批改,之后交流做题心得与体会。教师检查学生的掌握情况,布置课后作业。
【设计意图】本环节的设计意在帮助学生检验学习成果,深化学生对各个知识点的认知,培养他们自行解决物理问题的信心和决心,端正学生的学习态度。同时,教师可以根据学生的掌握情况,及时反馈、适时调整并通过课后作业将学生的学习活动延伸到课下,为下节课埋下伏笔,使整堂课留有余味。
三、课堂教学设计建议
在设计学案时应当充分分析教材以及学生,做到环环相扣,循序渐进地引导学生完成自学;在学生进行交流探究时,教师应该注意学生探究的内容要与本节课的教学内容相关,探究要有深度不能屈于表面;在互助提高阶段,教师应该积极鼓励内向的学生大胆发言,提高其与同学沟通以及表达能力。本文中《闭合电路欧姆定律》的教学设计依据高中学生个性心理发展特点,通过课前预习以及课上互助式学习充分地调动学生的主观能动性,有利于改变传统教学方式在高中物理教学中出现的弊端,以便于为物理教师的有效教学提供参考。
参考文献:
[l]李志刚.“和谐互助”式教学策略研究概述[J].中国教育学刊,2010,31(12).
[2]李志刚,吴越.活力课堂[M].上海:上海教育出版社,2009.
沪科版第十四章探究电路第四节电阻的串联和并联。
2 教材分析
《电阻的串联和并联》是九年级第十四章《探究电路》第四节的内容。本章内容充分体现了课标提出的从生活走向物理,从物理走向社会,注重多元探究等基本理念。本节教学内容不仅是对前面所学的串联电路和并联电路的电流、电压特点以及欧姆定律的重要应用,同时也是今后学好电功、电功率的重要基础,更是培养学生“等效替代”思想和实验探究与理论推导相结合思想的重要载体。
3 教学目标
3.1 知识与技能。①通过实验和理论推导理解串联和并联电路的等效电阻的计算公式。②会利用串联、并联电路总电阻的知识,解答和计算简单的电路问题。③通过实验探究,认识总电阻与分电阻的“等效替代”关系。
3.2 过程与方法。①培养学生积极参与科学探究活动,主动进行交流与讨论的学习方法。②能用等效替代的思想学习物理知识。③能把物理概念与生活、生产实际相结合。
3.3 情感态度价值观。激发学生对科学的求知欲,通过经历基本的科学探究过程,学习科学探究方法,发展初步的科学探究能力,形成实事求事、尊重自然规律、乐于参与科学实践的科学态度和科学精神,同时认识交流和合作的重要性。
4 教学重点
通过实验法和理论推导法并举掌握串联电路和并联电路总电阻的计算方法。
5 教学难点
借助等效替代的思想分析串联、并联电路的电阻特点。
6 教学准备
学生电源、演示电流表、20欧定值电阻二个、5欧定值电阻二个、10欧定值电阻一个、导线、开关等。
7 教学流程
事例引入——趣味探究——小组讨论——实质升华——总结反馈。
8 教学过程
8.1 事例引入。师:同学们,你们喜欢足球吗?(停顿)现假设你们正在看一场精彩的足球比赛,突然电视机坏了,经检查里边一个10欧定值电阻出现了问题,而身边现在只有20欧的电阻和5欧的电阻若干,你有办法立即解决问题吗?(最好设计一个多媒体动画调动学生学习热情)
生:(讨论并结合前面电路的串联、并联知识回答)把电阻串联,把电阻并联。
师:把电阻串联、并联后能行吗?电阻串联、并联后他们对电路的控制作用难道不会发生改变吗?
8.2 趣味探究。
师:下面我们就用一个有趣的实验来验证一下大家的想法是否能够实现。
演示实验(实验设计如图1,电阻装在一个密封的盒子里面)
图1
分别接通A、B、C以及所对应接线柱,让同学们观察电流表的读数。
师:同学们,刚才你们观察到电流表的读数有什么样的特点?
生:三次实验电流表读数相等。
师:那里面的电阻是怎样的呢,也相同吗?
打开盒子让学生观察里面电阻的结构,并通过里面实物讲解相关概念:
电阻串联:两个(几个)电阻首尾相连
电阻并联:两个(几个)电阻首首相连
师:我们刚才经过实验发现两个电阻并联或两个电阻串联以后对电路的控制作用可能与单独一个电阻对电路的控制作用是相同的,在实际生活中我们就可以用这两个并联或串联后的电阻去替代那一个电阻,这时我们就可以说这一个电阻是那两个(几个)电阻的总电阻。
师:同学们再仔细观察,两个电阻串联后总电阻如何变化;两个电阻并联后总电阻如何变化?
生:通过观察讨论得出初步结论:
两个电阻并联后总电阻小于其中任何一个分电阻;两个电阻串联后总电阻大于其中任何一个分电阻。
8.3 小组探讨。
师:同学们,通过刚才的分析我们已经得到了电阻串联、并联之后总电阻大小的一个定性结论,那么电阻串联、并联之后总电阻的大小应如何计算呢?下面就请大家通过小组合作的方式结合前面所学的欧姆定律以及串、并联电路的电流、电压特点解决这一问题。
8.3.1 串联电路的总电阻。
师:请结合欧姆定律以及串联电路的电压特点用下图的字母表示出总电压与各电阻两端电压的关系。
图2
生:运用欧姆定律表示出:U1=IR1 U2=IR2 U=IR、
运用串联电路电压特点得出:IR=IR1+IR2
结论:电阻串联,其总电阻等于各个分电阻之和,即:R总=R1+R2+……
8.3.2 并联电路的总电阻。
师:请结合欧姆定律以及并联电路的电流特点用下图的字母表示出总电流与各支路电流的关系。
图3
生:运用欧姆定律表示出:I=U/R,I1=U/R1,I2=U/R2
运用并联电路电流特点得出:1/R=1/R1+1/R2
结论:电阻并联,其总电阻的倒数等于各个分电阻倒数之和,即:1/R总=1/R1+1/R2+……
8.4 实质升华。
师:刚才我们已经通过实验和理论推导两种途径得出了电阻串联和并联之后总电阻的变化规律。同学们,你们知道这是为什么吗?
教师引导学生进一步观察串联、并联后的电阻的长度和横截面积的变化情况并结合前面所学影响电阻大小的因素的相关知识得出结论。
生:电阻串联相当与增加了导体长度,所以阻值会增加;电阻并联相当于增加了电阻的横截面积,所以阻值会减小。
8.5 总结反馈。①请同学们设计出两种方案解决课题引入时提出的问题。②小组讨论本堂课的收获,及时解决新生成的问题。
附板书设计:
§14.4电阻的串联和并联
①串联电路的总电阻等于各个分电阻之和,R总=R1+R2+……
②并联电路的总电阻的倒数等于各个分电阻倒数之和,1/R总=1/R1+1/R2+……
③实质 串联:增加导体长度
并联:增加导体横截面积
一、新知导入环节巧妙运用,以思维导图构建学生思维情景
物理学是一门严谨的学科,而物理概念又是从实际生活中概括而来的,有着严格的界定."亚里士多德错觉"告诉我们,日常生活的习惯和经历往往会让我们产生一些肤浅的、感性的经验,而这些经验有时会与科学的物理概念相违背,这就不可避免的为学生的学习带来了一定的阻碍.如果教师在讲授的过程中没有充分考虑到学生的前概念而展示新概念给学生看,这样从表面看,学生在课堂上接受了新概念,但在解决问题的时候又会按照自己头脑中的前概念去处理.这时,若是引入思维导图,则可以很好的解决此类问题.
整个中学物理大致上可以分为热学、电磁学、力学、光学、声学等几个大的部分,每一部分既相互区别又相互关联.以声学为例,声学一块在初中物理苏科版中涉及很多,但笔者经过近几年的教育教学实践后总是觉得声学是初中物理的难点之一,而令人费解的是声学领域中初中学生能够接触到并感兴趣的例子尤其多.如回音、超音速飞机、趴在地上听敌人数量的例子等等.这些例子一旦讲出来学生的兴趣都会非常浓厚,但是在实际教学到对应的知识的时候,如声音的介质种类以及对声音传播的影响、声音产生的原理、声音在空气中传播的速度等问题的时候,学生在前后联系上存在很大的问题.尤其是在声音的特征一节中涉及到声音的音调和响度两者的区别的时候,以及在人耳听不到的声音再引入频率的问题的时候,有很多学生在接受上明显存在问题.于是笔者立刻联想到了思维导图,并手绘了一个思维导图,在声音的新课导入的时候用于创设情景.学生在看了思维导图之后既唤醒了自己的潜在知识,而且又能更好的接受新概念. 从实际效果来看,使用思维导图引入的课,效果明显好于不使用思维导图的情况.
二、课堂分析环节巧妙运用,以思维导图促进概念系统形成
物理知识是人类认识物质运动的基础条件,也是学习物理的直接对象,在物理学中,物理现象、物理概念以及定律等共同构成了物理知识.物理概念反映的是物理现象的一些共同点和本质属性,是对于人们头脑中意识的抽象概括.物理现象只有经过物理概念的概括才能被学生吸收,这也是学习物理规律的基础所在.就这点来说,物理概念在思维导图的引领下进行有效联系,在整个学生思维中物理学体系构建上占有举足轻重的作用和地位.比如在初中物理中,学好力学可以促进学生物理思维的初步搭建以及为高中物理的力学部分的学习打下坚实的基础,还可以通过对力学部分的学习,使自身分析问题、解决问题的能力提升一个档次.另外力学问题跟同学们的生活实际联系又异常紧密,通过对力学知识点一个个的学习中,对力学问题一个个的解答中逐步培养起学生仔细观察的能力、提出问题的能力,使学生产生对物理学的兴趣越来越浓厚.
而初中物理力学的知识架构中纷繁复杂,合力、分力、平衡力、非平衡力、速度、方向等等因素同时抛出,让一些思维能力尚未完全发展的学生一下难以接受.笔者就针对上述部分设计出了如图2的思维导图.在教学过程中适时抛出,促进学生练习思维导图,逐步的让知识在大脑中结构化、系统化.
三、难点突破环节巧妙运用,以思维导图提升分析理解能力
在初中的物理学中,已经开始重视对学生的概念教学了.但是仍有很多学生觉得物理概念理解困难,难以背诵和应用;物理规律虽然容易背诵,但是却很难有效的运用;部分学生也反映在课堂上能够听懂,但在课后的习题中却很难融会所学的知识.学生对物理概念的理解困难使得学生对整个物理学的学习都产生了恐惧.我们从认知心理学的角度出发,不难发现出现上述情况的原因主要在这样几个方面.
1.学生对于物理概念的理解是松散而零星的,没有形成完整的知识体系,因而对于物理概念的理解和记忆就会出现困难.
2.学生没有经历过认知的冲突过程,认知性知识是学生解决实际问题的基础和关键.因此,思维导图的使用能够增加学生的结构意识,更重要的是能够帮助学生提高分析和解决物理问题的实际能力. 例如,初中物理的欧姆定律内容,不仅仅是中考的重要考点,也是教学的重点和难点.这部分重点内容是:欧姆定律表达式及其所揭示的物理意义、欧姆定律表达式的变形和应用 、伏安法测电阻的实验技能,与这些重点内容相关的考点很多,如电阻的关系、欧姆定律实验的电路图的设计、实物图的连接、探究电流与电压、电阻的关系时实验所得数据的分析等等都是常见却困难的考点.很多学生由于基础知识掌握本不牢靠,加之知识的运用能力稍弱,于是常常会出现卡壳的现象,也知道如何做,就是找不到那把钥匙.在这种情况下往往只要把已知知识点进行简单梳理,根据知识脉络梳理出问题的解决思路并可最终解决.例如这样的一道题目:有一定值电阻,如果在它两端加12 V的电压,通过它的电流是0.4 A,那么它的电阻是Ω;如果在这个电阻器两端加15 V的电压,那么通过它的电流是A,它的 电阻是Ω.象这种欧姆定律的综合运用题目考察的比较活.笔者在一些同学解题卡壳的时候请这部分同学绘制欧姆定律的思维导图如图3.结果很多同学在按照思维导图操作之后能迎刃而解.
综上所述,我们从学生课后学习的角度出发,思维导图的引进是对传统学习的一种创新和革命.这种方式给学生提出了新的学习要求,也是一种更为有效的学习方式,增加了学习的乐趣,学生的学习效率也在这种轻松的环境下得以提高.在进一步的研究中,我们发现要更加重视对物理教学内容的分析和实践,要不断创新教学手法,积极推广思维导图在初中物理学中的作用.
四、教学反馈环节巧妙运用,以思维导图检验教学实际效果
如今,一些传统的手段是无法检测学生现有的知识结构的,只有通过学生的思维导图,教师才可以较为准确而全面的了解学生对于知识的掌握和理解.同时,学生也可以对比自己的思维导图和专业性的思维导图,这有助于学生的自我检测.在物理学中,物理思维导图是准确描述学生对于概念的理解的一种形式,具有很高的层次性.在制作思维导图的过程中,学生要考虑很多方面,比如概念的分类、延伸和概念之间的逻辑关系等.通常情况下,思维导图的制作都是从普通概念出发,再逐步延伸到一些特殊的概念,像重力弹力之类的;注重概念之间的联系才能深入理解概念.学生在制作思维导图的时候,需要认真地考虑定律和公式之间的内在联系,要注重概念和公式之间的推理演变.总而言之,用物理思维导图来指导学生的评价不仅仅可以促进学生回顾构建知识;同时也让学生掌握了一定的分析思维能力.从整体的高度去回看所学知识,这样取得的效果往往是事半功倍的.
一、物理课堂中常见的无效提问
(一)提问随心所欲,无目的性和针对性。所提问题与课堂教学的重点、难点距离较远,提问随意性大,东拉西扯,偏离了主题,浪费了时间。如讲“欧姆定律”的应用时,兴趣所至,中途突然话锋一转:“对了,请问同学们,还记得电阻的单位吗?”学生答:“欧姆。”“对,就是这个发现欧姆定律的人的名字;同学们想想,欧姆是哪个国家的人?他发现欧姆定律期间是从事什么职业的?”这一与此时所讲教学内容并无十分密切联系的提问,使学生思维突然转轨,打乱了原有教学进程,致使课堂教学不和谐,影响教学效果。
(二)提问过于笼统或虚无缥缈,表达不言简意赅,有时不知所云,让学生摸不着头脑,也就无法回答。某教师在复习牛顿三大定律时,提问:牛顿第一定律和第三定律谁的作用更大?没有牛顿第二定律行不行?对诸如此类的问题,学生的思维难以展开,他们不知朝什么方向思考,回答就很困难。显然,这样的提问教学效果是不会理想的。
(三)提问没有层次性,对较难的问题没能铺设好台阶。学生要回答一个有一定难度的问题,必须经历由浅入深、由表及里的思维过程,教师若没有给予层次性的提问,学生就可能回答不出,出现冷场现象。
(四)提问面较小,只要提问好学生,很少提问差生,陶醉于学生能答出正确答案,这样其实失去了提问的信息反馈作用。
(五)没有留给学生足够的思考时间,也几乎没有为学生留出提问时间,学生的学习主体地位得不到落实。对问题作深层探究和多向判断,并选择比较准确的语言,尽可能对问题作出圆满的富有创造性的答复,这些都需要一定的时间保证。
(六)对学生的回答不置可否,没有进行适当的评价,对学生的提问不理不睬等,容易使学生的学习热情消退。如有的学生回答的不一样,还未等该生说完,教师就急切地打断:错了,不用说了。接着点名另一同学回答或自己把正确解法、标准答案全盘托出。
二、如何实现物理课堂有效提问
(一)精心设计问题,体现教学目的
一般情况下,问题应选在知识的重点、难点、疑点的关键之处,这样对问题的解决将有“茅塞顿开”的作用。物理教学中巧妙设计的问题不仅有利于激发学生学习的兴趣,增强他们的求知欲,而且有助于培养他们的探索精神和思维能力。如何设计有效提问呢?
1.联系实际设计问题
科学探究教学因地区而异、因校而异、因学生而异。我们不能将科学家的探究过程和成果拿来导演排戏,必须结合各种实际情况,根据教材改编探究的具体细节,完成课程标准的要求。所以在设计问题时,不能仅以课本或教参为准,要考虑实际。例如,探究摆的快慢与哪些因素有关,教参上常给出周期公式,另外与空气阻力、参照系等都有关。而教学过程中,由于学生的不同,所在学校教学条件的限制,不可能将所有的因素都用问题的形式提出来。
2.突出重点设计问题
影响某一事物发展变化的因素往往是众多的,我们要抓住问题的主要方面,解决主要矛盾。
3.突破难点设计问题
突破教学难点是广大教师研究的重要课题,一个优秀的教师往往从问题的提出到层层深入去解决问题,最终使教学难点得到肢解。
(二)把握提问时机,发挥不同功能
1.伊始提问――引人入“戏”
在上课刚开始,学生注意力不够集中时可及时提问,通过问题将学生的注意力迅速引到课堂教学中来,同时又可以对已学内容进行适当的复习与巩固。如一出戏开头先设置悬念,自然会引人入戏。
2.重点难点处提问――突破认知矛盾焦点
重点难点是教学重心所在,是学生认知矛盾的焦点,于此处提问,可集中学生的注意力,使其情绪高涨,思维积极,从而提高课堂教学效率。
3.理论与实际的连接处提问――使知识根植于生活的土壤
课程不是孤立于生活世界的抽象存在,而是生活的有机构成,课程不是把学生与其生活割裂开来的屏障,而是使学生与其生活有机融合起来的基本途径。回归生活世界是新课程理念之一。
4.于无疑处提问――“投石激浪”激发思维火花
有些知识看似简单,但蕴含着丰富的智力发展因素。教师要善于挖掘在学生看来不是问题的问题,设疑提问,就像投石激浪。
5.于结课处设疑――拓展思维,启迪新知
在课堂接近尾声时,或当讲授时间较长,学生产生疲倦心理时,也应及时提问,以便重新振作精神,积极投入学习。
(三)选择提问对象,发展全体学生
提出问题必须由学生来回答,选择什么样的学生回答才有价值?才算是有效提问呢?
1.激发兴趣的问题选择基础较弱的学生。
2.巩固知识的问题选择中等学生。
3.开放性和创造性问题选择优等生。
有效的提问应从学生的实际出发,分层要求,因材施教,方可营造一个全体学生积极进取的、良好的课堂氛围,开发各层次学生的潜在水平,收到以点带面、大家受益的效果。
物理是一门以实验为基础的学科,其理论规律都建立在实验的基础之上.有效开展实验教学可以激发学生探索物理的兴趣,加深学生对物理知识的理解.实际教学中,很多教师以演示类或验证性实验为主,局限了实验教学的模式,不能充分调动学生学习的主体性,不能有效培养学生学习能力,教学效果并不显着.本文从改变教学模式、加强学生实验、引导实验设计、开展课外活动等方面谈在实验教学中落实创新教育的一点体会.
一、改变教学模式,激活学生思维
演示性实验和验证性实验一直是传统实验教学所固有的教学模式,实验时,学生总是在教师一个口令一个动作的具体指导下完成实验学习,致使实验教学总是以教师为主,学生思维得到束缚,创新能力得不到有效培养.因此,教师应改变传统的教学模式,增加探究性实验,引导学生自主探究,提高教学效果.例如,教学中的“欧姆定律”:“探究电流与电压、电阻的关系”时,教师可以让学生分组讨论:(1)猜想电流与电压、电阻的关系是什么?(2)采用什么样的实验方法,为什么要用这样的方法?我们学过的实验还有哪些用此方法?(3)如何设计实验方案:①实验需要的器材?②如何设计实验步骤?③如何设计表格记录数据?④如何用图像法分析数据并归纳得出实验结论?老师要让各组学生讨论出每组的实验方案并指出实验要注意的问题是什么?指出各个器材在实验中的用途,最后老师与学生共同探讨出最好的实验方案,对于每组同学的方案老师可以指导学生指出对方的不足或错误及如何改进.这样的实验课堂,既能发挥教师的主导作用,又能充分调动学生的主体地位;既可以打破传统僵化的教学模式,用电流、电压和电阻之间的奇妙关系来激发学生的求知欲,可以大大激活学生思维,为培养学生创新能力垫下良好的基础.
二、加强学生动手操作,提高学生实验能力
动手实验是学生自主开展实验学习的基础,也是学生创新意识形成的基本过程,对提高实验课教学效果,培养学生综合素质有着积极的促进作用.因此,教师应注重培养学生独立实验的基本技能和能力,加强学生的动手练习,促使学生养成良好的实验习惯,为培养学生实验创新能力打下基础.例如,教学“伏安法测电阻”实验中,教师要先从小处入手,让学生讨论电路中电流表和电压表的连接方法和使用特征,引导学生通过欧姆定律的估算法,确保实验时选择合适的量程,并让学生对比欧姆定律的实验电路图找出两实验的异同点.促使学生掌握基本的实验能力.这样学生在学习和探索电学实验时就可以在一定程度上抛开课本,不必完全按照课本所要求的实验方法来动手操作,对促使学生进行实验创新有一定的益处.通过这种方法,既可以帮助学生深化实验原理,掌握电学方面的物理知识,又可以通过促使学生在动手动脑中学会观察和思考,提高学生分析问题和解决实验问题的能力,继而培养学生的创造性思维.
三、自主设计实验步骤,激发学生创新意识
传统实验教学中,无论是演示实验还是学生实验,给出的实验步骤往往是固定和单一的,致使学生习惯在教材中寻找实验方法,按照步骤一点点进行实验,不利于学生创新精神的培养.为改变这种现象,教师可以有意识地引导学生自主设计实验步骤,给学生提供更多思维发展的空间,在不违反实验基本规律的前提下让学生来设计具体的实验步骤,培养学生的创新意识.例如,在 “探究物体质量和其体积之间关系”的实验时,教师可以提出这样的问题:“我们可以选择哪些物质作为实验的对象”、“实验时我们需要哪些工具”、“为了更好地探究物体质量和其体积之间的关系,我们需要哪些实验步骤”等.学生根据教师循序渐进的问题会逐步思考实验所需的对象、工具以及步骤等,从而对实验得出一个相对完整的认识,这样,学生在实验时会根据自己的理解,独立思考添加一些步骤或工具等,完成探索物体质量和体积之间关系的实验.通过这种方法,既可以深化学生对物理基础知识的理解,又可以引导学生初步完成实验设计,对激发学生创新意识,落实创新教育有积极作用.
四、拓展课外实验探究,延伸学生创新精神
实施创新教育不是一蹴而就的,物理课时有限,教材内容繁多,简单地依靠物理实验课培养学生创新能力并不实际,因此,教师应打破传统课堂教学的模式,有意识地开展课外实验,在引导学生自主学习的同时,为学生拓展创新平台,培养学生创新精神,提高教学效果.如,在教学“测定盐水的密度”实验时,可以组织学生开展一个“探索测定盐水密度最好方法”的实验活动,引导学生以小组为单位,设计出自己认为最好的实验方法,然后让教师评比哪个小组的方法最好最实用.如,根据ρ=m/V的原理,使用天平和量筒、烧杯进行测量,讨论找出误差最小的实验步骤;使用天平、烧杯、水和盐水,用等积法测量盐水密度;使用密度计直接测量液体密度的方法;通过弹簧测力计、烧杯、金属块、水、盐水、细线并利用浮力的知识也可以探讨出测量方法.通过这些方法,既可以做好课堂教学的延伸,巩固学生知识,又可以以小组活动的形式激发学生探索兴趣,拓展学生想象力,有效培养学生创新精神.
总之,传统僵化的实验教学模式,严重束缚了学生思维能力的发展,打击了学生主动探索的积极性,无法有效落实创新教育.为了激活学生思维、提高学生实验能力、激活学生创新意识和创新精神,为落实创新教学打下基础,教师应从改变教学模式、加强学生动手操作、自主设计实验步骤和拓展课外实验探究等方面入手,改变传统实验教学的方法,在实验教学中培养学生创新精神,提高学生设计问题、解决问题的能力,激发学生主动探索求知的欲望,提高教学效果.
一、物理概念的教学
所谓物理概念是对物理现象和过程的认识,是以精辟的思维形式表现知识的一种手段,是物理现象的特有属性在人脑里的反映。这里讲的物理概念特指无量度公式的物理概念(如:平动、质点、惯性、简谐振动、电场、光的干涉、光的衍射、汽化、蒸发等)。
1.物理概念的教学是物理教学的基础
首先,理论体系的基础都在物理概念,它们占据了物理教学的大半课时。
其次,物理基础知识中的公式、原理、定律都是用概念作为引线,对有关基础知识作有机串联,形成系统化的概念体系。
所以,要重视物理概念教学。学好、掌握并真正理解它们的含义有利于学生掌握基础知识,培养学生学习物理的兴趣。
2.物理概念的教学方法
(1)对物理现象、过程获得必要的感性认识。在教学中,要重视感性认识,为了在感性认识的基础上进行分析,教师必须从有关概念包含的大量事例中,精选那些包括主要类型的、本质联系明显的典型事例进行教学,获得感性认识。
(2)在科学抽象中,突出本质,找出事物的属性。在感性材料认识的基础上,进行分析、比较,找出它们的共同属性,引导学生归纳、总结得出概念。
(3)明确概念,灵活应用。对感性材料进行“科学的抽象”得出结论后,还要了解概念的外延,从概念出发,引导学生拓展,解决一些实际问题,加深对概念的理解和应用。
二、物理定律的教学
物理定律是反映物理量之间的本质联系,因果关系与严格的数量依存关系;凡有关教材中的众多公式,重要推论和原理都可以由它引导与推得。
1.物理定律的教学是物理教学的重点
首先,物理概念,物理量的学习只是一些支离破碎的物理知识,从结构体系上看,这些物理概念,物理量无主心骨,缺乏凝聚中心,所以只有以物理定律作组织的枢纽,物理教学才显得有起有合、能散、能收、内容丰富,形成一个完整的知识体系。
其次,学习的目的不是为了学习而学习,而是为了应用而学习,物理定律就是物理概念,物理量的具体应用。
此外,和物理量的教学一样,物理定律的教学同样能开发学习智力,培养学生思维能力,促进学生个性的发展。
2.物理定律的教学方法
(1)引入新课。在备课中思考,怎样循循善诱,巧妙而有效地向学生交代教学的目的,并转化为学生学习目的,引入新课。
(2)重视实验。物理教学的特点在于突出物理实验。在物理定律的教学上又有特殊性,就是突出定量的演示实验与学生实验,且要做好、做准。以提供学生发现物理规律的必要条件与学习环境。引导学生设计实验装置,学会运用物理实验方法来研究提出的新课题。
(3)弄清物理定律的物理意义与适用范围。学生认识物理定律后,首先要正面理解物理定律的语言表达;其次,要弄清物理定律的数学表达式的真正含义,把和它相邻的公式以及由它导出的公式从物理意义上划清界限,以免混淆不清。例如,就欧姆定律来说,它的数学表达式I=U/R要与电阻的量度公式R=U/I,电阻定律的表达式R=ρL/S和导出公式U=IR的含义都区别开来。此外,还要指明它的适用范围。任何一个物理定律,都是在一定条件下,运用物理的理想过程和理想实验的思想方法得到的。因此,每个定律都有它的适用范围。例如,机械能守恒定律(适用于只有重力和弹力做功的条件下);库仑定律(适用于真空中的点电荷)等。只有知道了它们的物理意义和适用范围,才有利于学生掌握和应用。
三、物理量的教学
物理概念建立量的观念,有量度公式(长度、质量、时间除外,它们是人为规定无量度公式的物理量)的物理概念叫物理量(如:加速度、电场强度、电动势、频率、功、发光强度、折射率等)。
1.物理量的教学是物理教学的关键
(1)物理量是联系关联的概念之间的关系,是物理概念与物理定律的桥梁,有承上启下的作用。
(2)物理量教学可以开发学生智力与培养学生思维能力。心理学讲:“人的思维活动是凭借概念与词汇开展的”。在物理教学中最要紧的是活跃学生头脑里的物理思维活动,无论是物理思维或运用物理思想方法进行研究,都离不开明确的物理里。例如在教电学时,只有学生理解电流强度、电阻、电压三个物理量的基础上,通过演示实验,才能引导学生判断这三个物理量的关系,导出欧姆定律。这样教会学生运用实验与数学相结合的物理科学方法,可以开发学生智力与培养学生思维能力。
(3)物理量教学在发展学生个性上有积极推动作用。历代物理学家的重大发现,都是由他们高度发展的抽象思维能力与兴趣、意志、信念等的智慧结晶。其中促使他们这种个性充分发展的因素,往往都是由于大量实验的物理现象中所形成的新的物理量作导航。例如牛顿的经典力学就是以力、质量、加速度等物理量为出发点,导出牛顿运动定律的结果;法拉第就是由于电动势,磁通量等物理量的提出而导致法拉第电磁感应定律的发现。所以就充分发展学生个性看,要使学生明确物理量。
2.物理量的教学方法
(1)物理量的引入。讲授物理量时,首先要介绍建立物理量的过程,搞清为什么要引入该物理量。新的物理量的引入,不管采取什么方式,为了获得最佳教学效果,所提出的问题必须满足三个条件:一要反映学习这个物理量的客观性与必要性;二要巧妙的把它的教学目的转化为学生的学习目的;三要激起学生的求知欲。例如讲加速度时可以这样引入:“人走路、马拉车、汽车跑、飞机飞,除了运动快慢程度不一样,还有什么不同(速度改变的快慢不同)。不同物体、速度的改变快慢不同,尽管是同一物体(汽车),在不同时间(起动、刹车)速度的改变快慢也不一样,为了描述速度改变的快慢程度而引入加速度这一物理量”。定性的分析引出物理量后,还要定量的研究它的定义式。
(2)建立量的观点,导出量度公式。物理量定量的研究,需要由演示实验、学生实验测出精确的物理量值,运用数学工具来研究它与有关物理量之间的严格数量依存关系,给物理量下定义。例如电场强度,通过实验测出检验电荷在电场中某一固定点所受的电场力跟它本身电量的比值始终是一恒量,不同的点,这一比值不同。
定义:电场中某点检验电荷在该点所受的电场力跟它本身电量的比值叫该点电场的电场强度、方向跟正电荷受力方向相同。(公式:E=F/q方向:跟正电荷受力方向相同,单位:牛顿/库仑)
物理学中的物理量用数学形式表达成物理公式后,显得特别简单、明确,便于运用它来进行分析、推理、论证。所以数学知识是研究物理问题的工具,用好数学对解决问题是很必要的,但是却不可以单纯从数学角度看待物理问题。物理量的学习,不能死记、强背、硬套。要理解性记忆,实质性掌握,灵活性应用。
一、利用实验,渗透创新精神
中学物理是一门以观察、实验为基础的学科,实验是培养学生创新精神的重要途径。在物理实验教学中,我总是尽可能地利用每个实验为学生创造更多的创新机会,充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位,充分相信学生,使学生主动参与实验:实验让学生做,问题让学生提,思路让学生想,疑难让学生议,错误让学生析。在学生实验中,我尽量放开学生手脚,在讲清实验目的、基本原理后,学生可查阅实验课本,也可自己考虑实验器材、步骤。这样,实验仪器不单一,实验步骤不单一,使学生的主体能动性得到充分发挥。在实验中,学生需要在各种因素中进行综合取舍,对所得信息进行筛选,这就要求学生在既定目标的过程中,有全局观点和善于妥协的能力,在不同情况下善于应变,培养学生的应变能力,使学生的分析、抽象、概括、综合表达能力都得到训练和发展。
学生在实验过程中,或多或少地会遇到一些或易或难甚至有创新的问题。这种情况,我因问题而异,或直接点拨其解决问题,或先从学生中将问题收集上来,再将问题放回到全体学生中去,留给学生适当的思考时间,最后共同解决问题。这样,教师为学生提供了发现问题,运用知识解决问题的机会和条件,学生在学习过程中体会到创新的成就感,增强了学习的兴趣和信心,特别是在解决问题的过程中,学生的创新能力将得到进一步的训练和发展。
为了培养学生创新精神,我将某些验证性学生实验或演示实验设计为探索性实验,以达到不同层次创新能力培养的目标。探索性实验教学较课堂教学有更广阔的活动空间和思维空间,可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望。学生在自己“探索”物理规律的实验过程中可以把动手和动脑结合起来,锻炼和培养自己的创新能力。如高中物理“欧姆定律”一节的教学,我将演示实验设计为探索实验后,较高层次的学生可自行实验归纳出结论,较低层次的学生起码知道欧姆定律的研究内容,对于进一步学习奠定了基础。这比以往仅由学生观察演示实验,大大加深了学生对这一定律的理解,同时培养了学生的创新能力。教学实际证明,充分利用实验教学,是培养学生创新精神的有效途径。
二、利用实验,渗透科学素养
在物理实验教学中,除了培养学生创新精神外,还要培养学生的科学素养:实事求是的科学作风,严肃认真一丝不苟的科学态度,克服困难的顽强意志,独立思考的精神等。初做实验,不少学生抱着玩玩看反正做不做实验结论都一样的态度,在实验过程中,动手归动手,数据的记录、分析、结论,则是另外一回事,或自己编造,或抄袭他人;一些学生对实验要求不高,马马虎虎;一些学生几次实验失败后便失去耐心……。一开始,我就从严要求,严把实验关,对于实验数据记录、分析、结论一定要有依有据。如高中物理“用打点计时器测定加速度”学生实验中,我要求学生在实验报告中附带实验时的纸带,且纸带上标出数据,要根据这些数据作出分析,并将数据是否真实列为评分标准之一。几次过后,不管自己的实验成功与否,学生基本能做到记录自己实验时的真实数据,且有些学生能主动分析实验失败的原因,甚至有些学生实验不成功绝不甘心。实事求是的科学作风和一丝不苟的科学态度慢慢形成了。对学生科学素养的培养,我更常利用课内课外机会采用学生乐意接受的故事形式进行渗透。如法拉第为证实“磁转化为电”的设想,经过了十年的实验探索,总结出电磁感应定律,开创了人类的电气化时代;富兰克林冒着生命危险进行“捕捉雷电”实验,为电学的发展做出了贡献;爱迪生先后用1600多种矿物和金属材料进行反复实验,历时13个月,终于研制成功炭化竹丝灯泡;伦琴在研究阴极射线时却发现意外现象,并抓住这一现象进行实验研究,发现X射线……,用这些故事向学生渗透着实事求是、一丝不苟的科学态度,克服困难、创造条件的顽强意志,不畏世俗、追求真理的科学精神,抓住机遇,做一个有准备、有头脑的人……这些科学素养的养成,是学生用之不尽的精神食粮。
三、利用实验,渗透良好习惯
实验前后及过程中,如果注意对学生的行为教育,将帮助学生养成良好的习惯。在实验中,我随时强调学生要爱护仪器,要对实验老师尊敬谦虚,实验后要整理好仪器,保持桌面干净整齐,及时关灯、关窗户……从细微处着手,渗透对学生的习惯教育,这是一般课堂上无法做到的,却又有益于学生的健康成长。
四、利用实验,渗透合作精神
【关键词】物理学 物理概念 物理量 物理定律
物理学中,包含许多物理概念、物理量、物理定律,弄清它们在物理学中的地位作用及探索教学方法对学好物理是非常重要的。
一、物理概念的教学
所谓物理概念是对物理现象和过程的认识,是以精辟的思维形式表现知识的一种手段,是物理现象的特有属性在人脑里的反映。这里讲的物理概念特指无量度公式的物理概念(如:平动、质点、惯性、简谐振动、电场、光的干涉、光的衍射、汽化、蒸发等)。
1.物理概念的教学是物理教学的基础
首先,理论体系的基础都在物理概念,它们占据了物理教学的大半课时。
其次,物理基础知识中的公式、原理、定律都是用概念作为引线,对有关基础知识作有机串联,形成系统化的概念体系。
所以,要重视物理概念教学。学好、掌握并真正理解它们的含义有利于学生掌握基础知识,培养学生学习物理的兴趣。
2.物理概念的教学方法
(1)对物理现象、过程获得必要的感性认识
在教学中,要重视感性认识,为了在感性认识的基础上进行分析,教师必须从有关概念包含的大量事例中,精选那些包括主要类型的、本质联系明显的典型事例进行教学,获得感性认识。
(2)在科学抽象中,突出本质,找出事物的属性
在感性材料认识的基础上,进行分析、比较,找出它们的共同属性,引导学生归纳、总结得出概念。
(3)明确概念,灵活应用
对感性材料进行“科学的抽象”得出结论后,还要了解概念的外延,从概念出发,引导学生拓展,解决一些实际问题,加深对概念的理解和应用。例如平动的教学。
首先举出几例属平动的例子:
a.抽屉的推关运动。
b.火车在平直轨道上的运动。
c.小孩梭滑梯时小孩的运动。
然后由这些例子,找出它们有两个共同点:第一,在作平动的物体上任取一条直线,在整个运动过程中始终保持平行;第二,作平动的物体每一点运动情况都相同。这样就归纳出平动的概念。
平动:在物体上所引的任何一条直线,在运动过程中总是跟它原先的方向保持平行,并且物体上各点运动情况都一样。这种运动叫做平动。
最后再用平动的概念作指导拓展判断下列运动是否属于平动。加深对概念的理解。
a.开关门时门的运动(×)
b.活塞的上下运动(√)
c.如下图所示书的运动(√)
二、物理量的教学
物理概念建立量的观念,有量度公式(长度、质量、时间除外,它们是人为规定无量度公式的物理量)的物理概念叫物理量(如:加速度、电场强度、电动势、频率、功、发光强度、折射率等)。
1.物理量的教学是物理教学的关键
(1)物理量是联系关联的概念之间的关系,是物理概念与物理定律的桥梁,有承上启下的作用。
(2)物理量教学可以开发学生智力与培养学生思维能力。心理学讲:“人的思维活动是凭借概念与词汇开展的”。在物理教学中最要紧的是活跃学生头脑里的物理思维活动,无论是物理思维或运用物理思想方法进行研究,都离不开明确的物理里。例如在教电学时,只有学生理解电流强度、电阻、电压三个物理量的基础上,通过演示实验,才能引导学生判断这三个物理量的关系,导出欧姆定律。这样教会学生运用实验与数学相结合的物理科学方法,可以开发学生智力与培养学生思维能力。
(3)物理量教学在发展学生个性上有积极推动作用。历代物理学家的重大发现,都是由他们高度发展的抽象思维能力与兴趣、意志、信念等的智慧结晶。其中促使他们这种个性充分发展的因素,往往都是由于大量实验的物理现象中所形成的新的物理量作导航。例如牛顿的经典力学就是以力、质量、加速度等物理量为出发点,导出牛顿运动定律的结果;法拉第就是由于电动势,磁通量等物理量的提出而导致法拉第电磁感应定律的发现。所以就充分发展学生个性看,要使学生明确物理量。
2.物理量的教学方法
(1)物理量的引入
讲授物理量时,首先要介绍建立物理量的过程,搞清为什么要引入该物理量。新的物理量的引入,不管采取什么方式,为了获得最佳教学效果,所提出的问题必须满足三个条件:一要反映学习这个物理量的客观性与必要性;二要巧妙把它的教学目的转化为学生的学习目的;三要激起学生的求知欲。例如讲加速度时可以这样引入:“人走路、马拉车、汽车跑、飞机飞,除了运动快慢程度不一样,还有什么不同(速度改变的快慢不同)。不同物体、速度的改变快慢不同,尽管是同一物体(汽车),在不同时间(起动、刹车)速度的改变快慢也不一样,为了描述速度改变的快慢程度而引入加速度这一物理量”。定性的分析引出物理量后,还要定量的研究它的定义式。
(2)建立量的观点,导出量度公式
物理量定量的研究,需要由演示实验、学生实验测出精确的物理量值,运用数学工具来研究它与有关物理量之间的严格数量依存关系,给物理量下定义。例如电场强度,通过实验测出检验电荷在电场中某一固定点所受的电场力跟它本身电量的比值始终是一恒量,不同的点,这一比值不同。
定义:电场中某点检验电荷在该点所受的电场力跟它本身电量的比值叫该点电场的电场强度、方向跟正电荷受力方向相同。(公式:E=F/q方向:跟正电荷受力方向相同,单位:牛顿/库仑)
物理学中的物理量用数学形式表达成物理公式后,显得特别简单、明确,便于运用它来进行分析、推理、论证。所以数学知识是研究物理问题的工具,用好数学对解决问题是很必要的,但是却不可以单纯从数学角度看待物理问题。例如,根据场强定义式E=F/q,不能单纯从数学角度看,认为E跟分子成正比,跟分母成反比。类似的还有电容C=Q/U电势φ=EP/q电阻R=U/I等。又如,加速度a1= - 8m/a1,a2=5m/a1,不能单纯从数学角度判断a1小于a2。对于物理量,要掌握它的物理意义,理解物理量定义的物理过程与真实的含义。例如电学中电动势的定义式:ε=W/q和电压的表达式:U=W/q,数学符号相同,单位都是伏特,如果学生不理解它们的物理过程与物理含义,就会混淆不清,感到莫名其妙。总之,物理量的学习,不能死记、强背、硬套。要理解性记忆,实质性掌握,灵活性应用。
(3)复习应用
课堂上讲清物理不能万事大吉,那只是为学生掌握与运用创造了良好条件。如果不及时指导练习与复习,就会学而不牢、功亏一篑。一个完整的物理量,有些时候,并不是一次能讲透、讲全的,有一个逐步发展引伸的过程,需要不断反复认识补充新的内容,才能获得一个较完整的认识。例如质量,初中指出“物体所含物质的多少叫做质量”;到了高中学习牛顿定律时,指出:“质量是物体惯性大小的量度”;在后续的学习中,又知道质量与引力(万有引力定律)的关系,质量与能量(质能定理)的关系,从而对质量有了一个全面的、深刻的理解。类似的情形还有很多,在引导学生复习运用时,要注意物理量具有阶段性。例如速度,初中定义:“物体通过的路程跟它所需时间的比值,v=s/t”;高中学了位移后定义:“物体通过的位移跟它们所需时间的比值,v=s/t;高职高专学了微积分后定义:“位移对时间的一阶导数,v=ds/dt”。再如功,初中定义式:W=FS,高中定义式:W=FScos,到了大学学了微积分后变力所做的功定义式:W=∫baFcosdS。在组织复习时,要根据教材的内容和学生的实际,作合理的安排。
三、物理定律的教学
物理定律是反映物理量之间的本质联系,因果关系与严格的数量依存关系;凡有关教材中的众多公式,重要推论和原理都可以由它引导与推得。
1.物理定律的教学是物理教学的重点
首先,物理概念,物理量的学习只是一些支离破碎的物理知识,从结构体系上看,这些物理概念,物理量无主心骨,缺乏凝聚中心,所以只有以物理定律作组织的枢纽,物理教学才显得有起有合、能散、能收、内容丰富,形成一个完整的知识体系。
其次,学习的目的不是为了学习而学习,而是为了应用而学习,物理定律就是物理概念,物理量的具体应用。
此外,和物理量的教学一样,物理定律的教学同样能开发学习智力,培养学生思维能力,促进学生个性的发展。
2.物理定律的教学方法
(1)引入新课
在备课中思考,怎样循循善诱,巧妙而有效地向学生交代教学的目的,并转化为学生学习目的,引入新课。
(2)重视实验
物理教学的特点在于突出物理实验。在物理定律的教学上又有特殊性,就是突出定量的演示实验与学生实验,且要做好、做准。以提供学生发现物理规律的必要条件与学习环境。引导学生设计实验装置,学会运用物理实验方法来研究提出的新课题。
(3)建立量的观念、会用数学公式表示
做定量的演示实验时,要提醒学生,哪个值不变,测哪两个物理量之间变化的对应值,作好实验记录,将其中准确的计算值列入设计好的表格中,运用数学方法,找出确切的数学表达式。一般以运用比例与研究比值的数学工具较多。例如,当m一定时,a∝F;F一定时,a∝1/m,a∝F/m改写成等式a=KF/m(当统一采用国际单位制时,K=1)所以a=F/m或F=ma,这就是牛顿定律的数学表达式。在教学中,应该把这种运用数学研究物理定律的方法交给学生,要求学生学会掌握。
(4)弄清物理定律的物理意义与适用范围
学生认识物理定律后,首先要正面理解物理定律的语言表达;其次,要弄清物理定律的数学表达式的真正含义,把和它相邻的公式以及由它导出的公式从物理意义上划清界限,以免混淆不清。例如,就欧姆定律来说,它的数学表达式I=U/R要与电阻的量度公式R=U/I,电阻定律的表达式R=ρL/S和导出公式U=IR的含义都区别开来。此外,还要指明它的适用范围。任何一个物理定律,都是在一定条件下,运用物理的理想过程和理想实验的思想方法得到的,因此,每个定律都有它的适用范围。例如,机械能守恒定律(适用于只有重力和弹力做功的条件下);库仑定律(适用于真空中的点电荷)等。只有知道了它们的物理意义和适用范围,才有利于学生掌握和应用。
(5)复习应用
注意培养学生的审题能力,习惯按题意作分析图,把已知的物理量全部统一国际单位制,这样给学生的解题带来了方便,提高学生的学习效率。
物理概念是物理教学的基础,物理量是物理教学的关键,物理定律是物理教学的重点,只有了解了它们在教学中的地位、作用和掌握了它们的教学方法,才能取得最佳教学效果,学好物理基础知识,为其它自然学科奠基理论基础。
参考文献
[1]《物理》第二册,《物理》编写组[M].苏州大学出版社,1998.12.
[2]田学军.浅谈大专院校中的普通物理教学[J].科教文汇,2008.8.
钱东方 溧阳市后周中学
第斯多惠指出:“一个坏的教师奉送真理,一个好的教师则教人发现真理。”素质教育和创新教育理念下的教师,决非再仅仅是知识的传授者,而应该把自己视为激发、鼓励、促进学生学习和探索的引导者、促进者、咨询者、支持者。使教师从“知识传授者”转变为“知识探索的导航者。”学生则成为教学活动的主体,具有自主性,表现在具有独立的主体意识和明确目标,能自我调控,主动接受教育影响,通过一系列的自主学习活动,积极地把书本上介绍的科学知识转化为自己的精神财富,并能用于实践。因此,教师教学的任务的性质也发生了根本性的转变。在初中物理教学中,创设问题情景,展示知识产生的背景,可使学生从中产生认知冲突,激发兴趣,开动脑筋,积极思维,充分暴露知识的形成过程,可使学生了解知识的来龙去脉,加深对知识的理解,激发了学生的思维,引导他们自主地去探索新知识,发现新规律,培养创新能力。
一. 概念形成过程中的自主学习
初中物理教学,由于学生的形象思维占主导地位,而物理概念却具有较强的抽象性,给学生的学习造成一定的困难。针对这种情况,因此,在概念教学中,通过创设情景,为学生在情景中自主地进行各种学习活动,包括有关问题思考、资料检索、调查研究、实验操作、交流讨论等多种形式,引导学生对物理现象采用比较分析,综合抽象,概括等思维方式再现概念的形成过程。这样不但能使学生加深对概念的理解,同时也培养了他们的分析,概括能力。
如:“速度”概念形成教学时,因学生对“运动”现象已有初步的感性知识,教学过程可设置以下背景问题:
(1) 同时起程的步行人和骑车人,怎样比较他们的快慢?
(2) 百米赛跑时,怎样比较运动员的快慢?
(3) 百米短跑冠军同奥运万米长跑冠军,他们之间的快慢怎判断?
问题设置后教师可引导学生自主讨论分析,教师汇总众多学生自主探讨的结果,引出要比较运动快慢所涉及的关键词“路程” 、“时间”,说明物理学中常用的比较快慢的方法。概念形成过程中倡导学生自主学习,可激发学生的求知欲望,而不再被动于教师的说教,真正地把学生放到学习主人的位置上来。
二. 规律形成过程中的自主学习
初中物理中多数定律是前人经过多次反复的实验总结出来的。在物理教学中,如果能通过实验,再现物理景象,从物理事实的分析中,归纳、概括出物理规律,重视物理规律的形成过程,有助于学生理解知识,灵活应用知识。同时有利于培养学生动手能力、观察能力和分析推理的逻辑思维能力。
如:对于“惯性定律”的教学,就是从伽利略的“经验分析”到牛顿的“总结概括”这一历史过程形成的。再如:在学习焦耳定律时,教师可引导并鼓励学生大胆猜想电流通过导体产生的热量与哪些因素有关,接着师生共同设计实验方案,采用控制变量法,指导学生通过实验做出进一步的研究,让学生参与研究。亲自探索,最后通过师生共同探讨得出结论。事实证明,学生参与教学全过程,不仅能弄清知识的来龙去脉和形成过程,而且能在体验探索知识的乐趣和获得知识的喜悦的同时,增强学习物理的兴趣和热情。
三. 解题思路思考过程中的自主学习
苏霍姆林斯基说:“要让学生有时间去深刻理解和思考清楚,并理顺各种现象之间的因果关系,要让学生在掌握知识的时候运用知识,在运用知识过程中,掌握知识。”学生在学习物理过程中,不少同学虽会做题,但往往对问题的思考过程说不出一、二来,因此,在教学中应重视解题思路的思考方法暴露。
例:一个瓶子能盛一千克的水,用这个瓶子能盛多少汽油?对此题教学引导学生作如下分析:要知道瓶子能盛多少汽油,需知瓶子容积和汽油的密度。由瓶子能盛一千克水和水的密度可知水的体积,而水和汽油的密度可查表得之。像这样,教师只要在典型例题分析时,重视解题思路思考过程的暴露,就能达到培养学生分析和解决问题的能力。
四. 教学方法探索过程中的自主学习
布鲁纳指出:“探索是教学的生命线,探索得到的知识最深刻、最难忘。”因此,教师在教学中要引导学生通过系列自学活动——独立进行阅读思考和实验研究、相互讨论、启发、主动发现并获得知识。这样自主地经历探究过程,才能激发学生学习的积极性,培养学生掌握和运用知识的态度和能力,使每个学生都能得到充分的发展。
关键词:多媒体课件;实物投影;软件辅助;录像与模拟实验
镜头1: 某公开课, 一物理老师用铁屑模拟磁铁周围的磁场分布, 实验做得很成功, 可是下面的学生一点也看不见,老师只好叫几个学生代表上讲台观看并描述,而其他学生全都一脸茫然。
镜头2:某公开课,教师在讲解反射定律时,制作了计算机软件来模拟光的反射这一过程。底下学生小声嘀咕“是否有假? ”
镜头1使我们认识物理实验教学中面临一些实验自身无法解决的缺陷。这时如果借助实物投影辅助,就能便于学生观察。多媒体可以使教学的表现形式更加形象化、多样化、视觉化,对于优化课堂教学,强化教学效果能起到积极的作用。
镜头2老师可能考虑到课堂的效率等问题完全依赖媒体,把本来可以做的实验用多媒体模拟实验来代替。但他忽视了一个重要问题,那就是实验的可信度下降了。物理学科是以实验为基础的学科,学生对物理概念和物理规律的认识、理解和掌握,首先要依靠对真实物理现象的感性认识,而后才升华为理论知识。另外新课程提倡过程与结果并重,通过实验可以探究规律、得出结论, 但实验本身也能培养学生各方面的能力,如动手能力、分析解决问题的能力、创新能力等。多媒体不能成为培养学生物理实验能力的杀手,更不能反客为主。
那么应该怎样才能更有效地将多媒体融入物理实验教学? 我们要充分利用多媒体课件的优势,对物理实验中的缺陷进行弥补,使高中物理实验在多媒体课件的辅助下得以优化。
一、将物理实验和计算机多媒体课件结合起来,能使实
验取得更好的效果:物理实验是物理教学中的一项重要内容,是培养学生观察能力、分析能力和动手实践的一个重要途径,也是培养学生把握科学方法的有效手段。但是,物理实验也有其局限性,那就是有些东西如:电场、磁场无法直接看到;许多物理量的变化,如:磁通量、电场强度、磁感应强度等也不能直接观察到。而需要学生发挥想象能力去理解, 这就使学生在学习物理中碰到了很大困难。
例如在“楞次定律”这节课中,我们首先提出探究问题:“原电流的磁场与感应电流的磁场有什么关系? ”先让学生展开讨论,设计出实验方案,操作实验、实验现象的观察、列表记录,自主地在实验中进行探索。其后,再利用计算机动画再现实验过程, 把实验中本来看不见的原磁场的磁感线方向及磁感线条数变化, 感应磁场的磁感线方向清楚地展示在计算机屏幕上,并用两种不同颜色显示出来。从而使学生可以很快找到规律,感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化,使实验取得更好的效果。
二、将物理实验与实物投影有机结合,能使实验面向全体
一些可见度较低的演示实验,传统的方法一般是采用放大实验仪器。然而,实验仪器的放大是有限的。采用实物投影技术可以克服上述缺陷,大大提高演示实验现象的可见度。另外通过实物投影有利于使实验成果共享。例如:在学习“欧姆定律”一课时,探究电流随电压、电阻的变化规律。设计演示实验,需测多组电压、电流的数据,要求全班同学观察指针变化并读数,由于电表大小的有限,不利于后面同学观察。这时就可以将两个电表实物投影到屏幕上,提高演示实验可见度,让全体同学参与课堂教学,体现学生主体地位。所有的电学实验及其他部分力学、热学实验演示,都存在面向全体学生可见度较低的特点,若将物理实验与实物投影有机结合,能使实验面向全体,提高学生的参与度。
三、应用计算机软件辅助处理物理实验数据
计算机辅助教学,可以应用在一切需要对实验数据进行处理及需要做出图像的物理演示实验或学生实验中。既能够大大节省实验时间,又能够很快做出所需要的图像,总结出实验所揭示的物理规律。如: “欧姆定律”一课,探究电流随电压、电阻的变化规律时,教师可以通过excel将所记录的数据转化为图像,观察做出的图像是否为过原点的直线,就可出电流和电压是否成正比P系。类似再如“探究功与速度变化的关系”实验等,如果借助Excel软件,可以提高课堂效率。
四、计算机在辅助教学模拟动态变化实验
利用现代多媒体技术,可以将动态过程做成课件展示给学生观看,学生通过亲自感受“实际”动态过程,并可以放慢实验速度,易于观察,弄清复杂物理过程。如:《波的干涉》一节教学演示实验,按照常规采用“发波水槽”做演示实验,由于太快,学生观察不到各点振动加强、减弱的变化情况。利用计算机模拟辅助, 可以把干涉过程放慢, 并且对几个状态进行恰当讲解,大大加快了学生的感知过程。
五、通过录像与模拟实验,可克服教室内无法完成实验的局限
在物理教学中应重视实验教学已成共识,虽然形象化的多媒体课件不能代替具体的实际实验, 但有些物理实验因在课堂教学中实验条件难于满足,实验成功率低下甚至是失败。在这种情况下做实验,不但达不到应有的效果,反而对物理教学起反面作用。这种情况下,老师可在课外适当的时间和地点完成该实验并把它拍成录像,在课堂教学中播放,学生在课堂中通过观看录像也能达到同样的效果。比如静电实验对实验条件要求很严格,要在干燥的环境做,防止电荷导走。然而平时教学中静电实验往往不是在空气干燥的冬天, 且经常碰到雨天,实验成功率十分低下。在这种情况下,老师可在空气干燥的冬天随时选择适当时机,完成该实验并把它拍成录像,以便于在静电教学中通过播放录像能达到同样的效果。
总之, 培养学生实验能力是物理教学的重要任务之一,让学生动手做实验, 目的是使学生对研究问题的过程和方法有更深的理解和体会。在教学实践中要把握住选择现代化教
学技术的基本原则,使其更好为物理实验教学服务,从而达到为新课改服务的目的。
参考文献: