例谈高中物理教学中的过程教学

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  摘 要: 高中物理实施新课程改革旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个角度培养学生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。本文从“过程与方法”角度出发,提出如何在高中物理教学过程中用“充分还原稀释”、“坚持延迟判断”、“渗透思想方法”、“注重过程分析”等教学方法帮助学生加强知识的形成与巩固,参与分析、探究的过程,为学生的自主学习能力与思维拓展创造条件。
  关键词: 新课程改革 高中物理教学 过程教学
  
  一、问题的提出
  
  高中物理实施新课程改革旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个角度培养学生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。其中“过程与方法”这一教学目标角度主要是要让学生经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法分析、研究物理问题、验证物理规律。参加一些科学实践活动,尝试经过思考发表自己的见解,尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题,具有一定的质疑能力,信息收集和处理能力,分析、解决问题能力和交流、合作能力。
  自江苏实施3+1+1(1+1为物理、化学、生物、政治、历史、地理六门学科中任选两门)高考模式后,选修物理的学生比例越来越少,究其原因,我们不难发现高中物理课程对学生来说太难、压力较大、内容偏多。学生为什么会有这样的感受呢?其中的一个很重要的原因是高中物理课程的设置问题。在以往的物理教学尤其是在新课教学中“重结果”的情况非常严重,它把获得知识结论作为教学的主要目标,忽视了学生在知识形成过程中的重要作用,教师让学生记住许多特例的结论,把它作为解题的根据,用教师总结出来的结论取代学生具体的分析过程,学生解题的行为是回忆,而不是分析。久而久之,学生中就出现了“高分低能”的现象。高中物理新课程中提出了“过程与方法”这一教学目标,在这一目标下,新课程对教师与学生的学习要求从原来的“重结果”转变为“重过程”,它要求学生通过自己的观察、亲自实验探究,认识物理规律,强调学生科学探究式的学习过程,注重对学生科学探究能力的培养和对科学探究过程本质的领悟。通过该活动,在实现知识与技能目标的同时,让学生获得体验,形成意识,掌握方法,提高能力。
  
  二、在高中物理教学中怎样进行过程教学
  
  虽然目前中学物理教材所呈现的知识,通常是科学家们早已发现,已形成定论的知识,学生学习时并不是去寻求人类尚未知晓的事物或联系,但它应是学生用自己的头脑独立思考,亲自获得知识的探索过程。从这一意义上来看,学生学习过程是“再发现”或“重新发现”的过程。这一过程可以深化学习兴趣。教师在这一过程中扮演的角色,不是向学生奉送真理,而是指导学生去发现真理。
  1.充分还原稀释——让学生体验概念的形成过程
  案例1:高一物理新课程教材必修Ⅰ第一章是“运动的描述”。教学中,为描述运动,我们引入了较多的概念,例如:参考系、位移、路程、时间、时刻、速度、加速度等。在讲解速度、时间这些概念时学生因有初中的基础,接受起来并不困难,但加速度的概念对刚刚进入高一的学生来说要理解透彻有一定难度。对这一概念的教学,我们可以通过充分还原稀释,让学生结合日常生活经验体验这一概念的形成过程。讲解中我们可以用日常生活中的几句俗语引入新课:
  啊,你那么快就停下来啦!
  啊,你那么快就赶上我啦!
  啊,你那么快就到啦!
  啊,你怎么跑得那么快啊!
  请学生结合自己的生活感受,谈一谈对这四句话中“快”字的理解。
  情景1:2008年6月24日上午,国产“和谐号”CRH3型动车组在京津城际铁路运行试验中创出394.3公里的时速。这是目前世界运营铁路的最高速度。试验过程中,动车组列车各系统运行正常,列车平稳舒适。这意味着京津城际铁路线桥质量、动车组性能、各系统间的配合已达到世界一流高速铁路标准。而它只要7分钟即可由静止达到350公里每小时。
  
  富阳蜗牛睡醒后在10s内速度从0加速到0.1cm/s。
  请问:谁运动得快?谁运动变化大?
  通过情景1,学生能够很快地建立起速度大与速度变化大是两个不同的概念。
  紧接着给出情景2:
  
  问题:谁的速度增加比较快?
  通过情景2,让学生建立起速度变化相等时变化有快慢的初步概念。
  紧接着再给出下列实例,要求学生用控制变量的方法进行比较分析:
  
  比较图1与图2——速度变化相同,如何比较其变化的快慢?
  比较图2与图3——变化的时间相同,如何比较其变化的快慢?
  比较图2与图4——速度变化不同,变化的时间也不同,如何比较其变化的快慢?
  通过上述比较,使学生在自己的探索中逐渐形成了速度变化快慢的基本概念,并形成了如何比较的方法。
  学生活动:请学生填写下表中的数据,并比较速度增加的快慢程度,从而引出加速度概念。
  
  在这种具体的学生参与体验过程中,学生能获得丰富的知识体验,增强了学生的“过程”意识,而这种“过程意识”是很难通过灌输来达到增强目的的。我们要帮助学生多创设这种探究式的物理情景,在互动式的探究中达到知识结构的形成的目的。
  2.坚持延迟判断——让学生搜寻物理规律的发现过程
  案例2:高一物理新课程教材必修Ⅰ“力的分解”这一章内容,学生对力的分解的不唯一性的理解往往不是清晰,他们常分不清在什么时候分解唯一,而何时分解又不唯一。为此在实际教学中,我们设计了以下情景,供学生进行探究与思考,学生根据自己的生活体验去理解学习内容,对力的分解的不唯一性的理解更加深刻。
  情景3:现在很多人购买商品房,在装修时粉刷工常常利用灯光照明来判断墙壁的平整,由于室内空间比较大,灯时常被移动,如果你是一个设计师,请提出你的设计方案,画出安装一只灯的方案示意图,要求灯能被轻易地移动,并保持平稳。
  学生进行互动设计,并当堂展示草图:
  
  提问:以上各种情况中各缆绳的受力情况如何?缆绳受力的大小与哪些因素有关?怎样解决这类问题?从而提出力的分解不唯一的条件,并加以讨论、研究。
  经过这样的分析与讨论,由于是让学生参与搜寻物理规律的发现过程,学生的思维很具有开放性与创造性,他们对所学知识的映象、掌握程度都比我们按书一步一步地教的效果要好很多倍。
  当然在新教材中还有不少的课题是具有开放性的思维的。又如在“研究平抛运动的规律”时,教材中的实验部分只写出了引导学生明确所探究的问题——平抛运动的轨迹是抛物线,但如何进行实验的设计、用什么器材、进行什么操作、注意观察什么,几乎都没有写出来,只是在教材后给了个参考案例。这个开放性实验这样编排的目的,就是让学生练习观察,并从观察中自己得出结论。
  3.渗透思想方法——让学生参与实验的设计过程
  新课程设计了很多富有教学意义的探究性实验,它要求学生用实验探究的方法,认识物理规律,强调学生的科学探究式的学习过程,注重对学生科学探究能力的培养和对科学探究过程本质的领悟。
  案例3:高一物理新课程教材必修Ⅰ第四章“探究加速度与力、质量的关系”的教学中,我采取了让学生高度参与的方法,让学生参与实验的设计过程。
  (1)对问题的猜想。
  提出问题:播放视频(踢足球→足球从静止飞出,射箭→箭从静止飞出。)。与学生交流,指出物体动能变化是由于做功引起,并请学生猜想:“功与速度变化之间会有怎样的关系呢?”
  说明:这一问题的设计是科学探究的猜想、假设环节,培养学生有依据、有方向大胆地提出自己的猜想和看法。
  点评:《新课程标准》对猜想提出了明确的要求:猜想什么?假设什么?而在实施中,我们考虑的是:怎样猜想?怎样假设?要抓住培养学生猜想与假设能力的有利时机进行适时的教学。本课用学生喜欢的“视频”(足球、电影)激发探究的欲望,开门见山,使学生满怀兴趣地直入主题。
  (2)实验思路的探究。
  学生提出一些可能的实验方案,选择具有代表性的方案进行展示。
  比较各方案的优缺点。说明方案1、2、3的共性是恒力做功,比较特殊,缺乏普遍性;方案4是变力做功,更具普遍意义。向学生说明为使研究更能说明问题,先一起用方案4来进行实验。
  学生活动:认真阅读教材,思考问题并回答。
  
  ①探究过程中,我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值?
  ②是否需要测出各次小车速度的具体数值?可以怎么做?
  ③每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求?为什么?
  ④小车获得的速度怎样计算?
  ⑤实验完毕后,我们用什么方法分析橡皮筋对小车作的功和小车速度的关系?
  点评:通过合作方式设计实验方案,培养学生团结协作的团队精神;通过展示学生小组的研究成果,使全体学生获得成功的体验,培养学生在实验探究前要养成思考的习惯。
  (3)操作的技巧。
  学生在实际操作过程中,可能会碰到一些操作上的问题,如:
  ①小车在木板上运动时会受到阻力,可以采用什么方法进行补偿?——可以引导学生利用前面已经学过的平衡摩擦力的方法。
  ②纸带上的点距并不都是均匀的,应该采用那些点距来计算小车的速度?为什么?——引导学生回忆纸带处理上的技巧。
  点评:上述两个问题,虽然都是学生已学过的知识,但受时间相隔较久,以及当初掌握程度的影响,使学生一下子难以准确迅速地回答。所以教师每提出问题,应留有时间让学生思考,并根据回答情况作必要的提示、启发。
  (4)数据处理。
  提出问题:根据测出的数据,怎样预测功与速度的关系?用图像法研究功与速度的关系时怎样使研究过程简便直观?
  点评:教师的总结绝对不能取代学生具体的分析过程。在这个一个教学环节上,融合着“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个角度的内容,要把探究的目光集中在学生的知识形成过程中,一心一意思考如何使学生体验到获得知识的过程,从而达到“过程”目标。
  学生活动:结合教师提出的问题,并在坐标纸上建立坐标系,作出W-v曲线(或其他曲线),寻找功与速度的关系。
  点评:这是让学生自主分析、处理实验数据的好机会,让学生知道怎样根据确定纸带上各点的瞬时速度,怎样建立坐标系作出图像,怎样根据这些图像来分析判断功与速度的关系,这些都是很好的“探究过程”。这一教学设计表明了这样的的指导思想:“尽快得出结果是次要的,过程才是最重要的。”
  4.注重过程分析——亲历物理习题的解决过程
  “习题训练”是我们教学过程中时常进行的,每节课安排1—2个习题,每个单元结束复习时安排几节习题训练课,等等。我们注重习题训练、讲解就是因为“习题训练”是一个知识重温的过程。如何把学生的“习题训练”,改进成一种目标合理、目的有序、份量适度、形式多样、高效创新的优化过程,是摆在我们面前的一个极有实践价值和理论意义的研究课题。我们要让学生少做题,不陷如“题海”,还要让学生从几个题目中掌握一类题,真正地举一反三、跳出“题海”。为此,我们通过对一个母题的多角度分析,增加、减少个别条件,使学生亲历其中的分析过程,并且能把从其他学习过程中得到的信息进行整合,使知识结构化、系统化,充满发散性和创造性。
  
  案例4:在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球,另一端固定于O点。把小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速释放。已知小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为θ(如图)。求小球经过最低点时细线对小球的拉力。
  (1)指导学生如何进行审题和题意分析。
  ①状态分析:这个问题包含哪几个状态?小球分别处于怎样的运动状态?
  ②受力分析:在以上几个状态中进行正确的受力分析。
  ③过程分析:在小球无初速下摆过程中,可以分为几个小过程来分析?
  ④做功分析:在这几个小过程中,分别有几个力对小球做功?做什么功?
  ⑤方法分析:你认为选用什么规律方法解决比较合适,用这种方法解决时有哪些注意事项?
  (2)引导学生进行易错点、失分点分析。
  ①易错点:在最低点时,容易漏掉重力。
  ②失分点:表达不规范。解题过程中对于每一个物理题、每一个物理过程或者物理情景,要用最简捷、通俗、全面、准确的语言进行描述。(侧重于受力分析)
  总之,在高中物理教学过程中,教师给予学生较为充分的独立思考和设计实验的空间,有效发挥了学生学习的自主性和主动性,并为学生互助学习、团结协作提供了良好的平台。教师在教与学的过程中,要关注学生对科学探究和物理实验的理解与参与程度,对物理学基本思想与方法的理解与应用程度,对物理学习活动的积极程度,对物理学习的过程的反思角度与学习方法的改进程度。只有这样,才使得在学生的探究过程中伴随新问题的不断产生,使课堂充满激情和挑战,既让学生亲身体验探究的过程和科学的态度的重要性,又培养学生的探究能力和创新意识。
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