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物理规律是反映物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律,在整个中学阶段物理知识体系中占有主干地位。物理规律的教学成败关系到学生能否学好物理知识,能否运用物理知识解决实际问题。那么,应如何进行物理规律的教学呢?
1. 实验探究在物理规律教学中的必要性
物理规律的获得主要有两条途径,一是理论分析法,即利用已有的概念和规律,通过逻辑推理或数学推导,得出新的规律;二是实验归纳法,是直接从实验结果中分析、归纳、概括而总结出物理规律。
对于初中学生而言,他们心理发展上正处于经验型的形象思维向理论型的抽象思维转化阶段,抽象的逻辑思维能力不强;再加上现在学生普遍缺乏劳动锻炼,导致与物理规律相关的感性认识严重不足,有的甚至在日常生活中还形成一些错误的观念。要想只通过理论分析来让学生获得并掌握物理规律,难度可想而知。
通过实验归纳的方法来探究物理规律,则可以使学生亲身经历实验过程,及时弥补感性认识的不足和偏差;学生在积极的情感支配下主动体验物理规律的发生发展过程,进而掌握探究方法和能力,增进对物理规律的理解并深化与自然生活的有机联系。实验探究,理所当然地应成为初中物理规律教学的首选。作为物理教师,在规律教学中要尽量为学生提供丰富的物理环境,尽量为学生创设适合实验探究的条件,切不可简单替代或简化。
2. 实验探究在物理规律教学中的实施环节
物理规律教学中的实验探究具有明确的目标指向,按照实施环节,通常要涉及四个要素:提出对问题的猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证。而在具体操作中,四个要素不能搞平均摊派,应侧重突出部分探究环节,增进实验探究的针对性和实效性。
到底侧重突出哪部分探究环节?应根据各物理规律本身的特点,结合学生实际能力,找准规律探究过程中的重点、难点和学生的兴奋点,进行合理选择。在其中,教师应充分发挥主导引领功能,通过精心的教学过程设计,使学生在实验探究中既能“各有所得”,又能“殊途同归”。
3. 实验探究在物理规律教学中的实施策略
结合教学实际,物理规律教学中的实验探究操作可简要分类如下:
3.1 探究某一个物理因素与影响因素的定性关系
这类实验探究的重点环节应放在猜想与假设、制订计划与设计实验两个方面。
例1:研究影响液体蒸发快慢的因素
(1)猜想与假设:学生由生活经验直接猜测并在教师引导下加以补充和论述,得出影响蒸发快慢的因素有四个:液体的种类、温度、表面积、表面附近空气流动速度。
(2)制订计划与设计实验:应用控制变量法将实验分成四步,依次探究液体蒸发快慢与四个影响因素的定性关系。
此类问题有较为丰富的生活经验作铺垫,学生通过思考可以直接提出较为合理的猜想,在教师引导下还可以结合生活实际对猜想进行合理化评述,初步形成正向迁移,减少对规律的记忆依赖。在实验设计中主要是强化控制变量法的运用和对实验细节的思考,培养设计能力和意识。
3.2 探究某一个物理量与影响因素的定量关系
这类实验探究的目的在于寻求严格的定量关系,得出定量化的结论。在探究之初,一般已经具备定性的结论,而对定量关系难于预测,所以,探究过程应重点突出如何设计并测量实验数据,如何分析数据找出规律。
3.3 探究物理状态稳定与否的决定因素
例2:探究杠杆平衡的决定因素(或杠杆平衡的条件)
杠杆平衡与否决定于四个因素,只有满足F1·L1=F2·L2关系时才平衡。学生不仅很难猜测到杠杆平衡与否的决定因素,而且对实验过程的设计感到困难。在此,可采用如下方法进行引导:
(1)创造物理情境,引导猜想:先配置一个已经平衡的杠杆,再单独改变其中一个因素如L1,通过观察由学生得出结论:杠杆平衡与否与L1有关,进而猜想出也与F1、F2、L2等因素有关。
(2)明确探究目标,引导设计:既然杠杆的平衡与否决定于四个因素,那么它们满足什么关系才能使杠杆平衡呢?实验的目的就是要找出杠杆平衡时四个因素之间的稳定关系。那么,实验中要创造怎样的状态?要几次实验?记录哪些数据?通过引导,学生能很快把握实验的重点和操作细节,自主开展实验探究,独立发现物理规律。
3.4 探究物理现象的产生条件
某些物理现象(如电磁感应、晶体熔化或凝固、液体沸腾)需要充分的条件保证才能露出真容。在长期的生产和生活中,人类用智慧总结了大量物理现象产生的规律,怎样让学生亲身去经历、体验并归纳出结论?关键在于把握好两个重点:首先是需要提供成功的实验现象保证,并弱化非相关因素的干扰,其次是需要细心的分析与论证。
例3:探究晶体熔化的条件
(1)进行实验与收集证据。在实验中,实验现象与预期的结果相矛盾的情况屡见不鲜,虽然通过分析可以让失败的实验变成很好的教学资源,但失败的实验现象仍会给学生的理解造成长期的负面干扰。在实验中,教师运用主导作用,通过创设实验条件、适当的巡查引导和交流,可以使学生基本克服因水温过高、没有搅拌、温度计所插位置不正确、实验时间和温度记录不规范等原因导致的实验失败。
(2)分析与论证。实验数据具有高度的真实性和一定的偶然性,甚至还包含着不足和错误,通过图像法可以去伪存真,直观显示晶体熔化的特点,得出晶体熔化的条件有两个:一是要达到熔点,二是要继续吸热。而有异议的实验数据也可以成为一批宝贵的资源,让学生运用规律重新审视分析实验中存在的不足。
让学生经历由现象到规律的实验探究过程,是规律教学的必然趋向;学生主动体验形成规律的过程和方法、自主发现规律并拥有探究的意识和能力,是规律教学的最高追求。教师,作为神圣的“引领者”,在物理规律教学的阵地上,一方面要坚定实验探究的立场不动摇,另一方面,更要坚持“循序渐进”和“全面发展”的教学原则,用智慧去点亮每一个学生心中探索的火种。
参考文献:
[1]阎金铎,田世昆.初中物理教学法·上册.北京:高等教育出版社,1991.
[2]廖伯琴,张大昌.物理课程标准解读.武汉:湖北教育出版社,2002.
1. 实验探究在物理规律教学中的必要性
物理规律的获得主要有两条途径,一是理论分析法,即利用已有的概念和规律,通过逻辑推理或数学推导,得出新的规律;二是实验归纳法,是直接从实验结果中分析、归纳、概括而总结出物理规律。
对于初中学生而言,他们心理发展上正处于经验型的形象思维向理论型的抽象思维转化阶段,抽象的逻辑思维能力不强;再加上现在学生普遍缺乏劳动锻炼,导致与物理规律相关的感性认识严重不足,有的甚至在日常生活中还形成一些错误的观念。要想只通过理论分析来让学生获得并掌握物理规律,难度可想而知。
通过实验归纳的方法来探究物理规律,则可以使学生亲身经历实验过程,及时弥补感性认识的不足和偏差;学生在积极的情感支配下主动体验物理规律的发生发展过程,进而掌握探究方法和能力,增进对物理规律的理解并深化与自然生活的有机联系。实验探究,理所当然地应成为初中物理规律教学的首选。作为物理教师,在规律教学中要尽量为学生提供丰富的物理环境,尽量为学生创设适合实验探究的条件,切不可简单替代或简化。
2. 实验探究在物理规律教学中的实施环节
物理规律教学中的实验探究具有明确的目标指向,按照实施环节,通常要涉及四个要素:提出对问题的猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证。而在具体操作中,四个要素不能搞平均摊派,应侧重突出部分探究环节,增进实验探究的针对性和实效性。
到底侧重突出哪部分探究环节?应根据各物理规律本身的特点,结合学生实际能力,找准规律探究过程中的重点、难点和学生的兴奋点,进行合理选择。在其中,教师应充分发挥主导引领功能,通过精心的教学过程设计,使学生在实验探究中既能“各有所得”,又能“殊途同归”。
3. 实验探究在物理规律教学中的实施策略
结合教学实际,物理规律教学中的实验探究操作可简要分类如下:
3.1 探究某一个物理因素与影响因素的定性关系
这类实验探究的重点环节应放在猜想与假设、制订计划与设计实验两个方面。
例1:研究影响液体蒸发快慢的因素
(1)猜想与假设:学生由生活经验直接猜测并在教师引导下加以补充和论述,得出影响蒸发快慢的因素有四个:液体的种类、温度、表面积、表面附近空气流动速度。
(2)制订计划与设计实验:应用控制变量法将实验分成四步,依次探究液体蒸发快慢与四个影响因素的定性关系。
此类问题有较为丰富的生活经验作铺垫,学生通过思考可以直接提出较为合理的猜想,在教师引导下还可以结合生活实际对猜想进行合理化评述,初步形成正向迁移,减少对规律的记忆依赖。在实验设计中主要是强化控制变量法的运用和对实验细节的思考,培养设计能力和意识。
3.2 探究某一个物理量与影响因素的定量关系
这类实验探究的目的在于寻求严格的定量关系,得出定量化的结论。在探究之初,一般已经具备定性的结论,而对定量关系难于预测,所以,探究过程应重点突出如何设计并测量实验数据,如何分析数据找出规律。
3.3 探究物理状态稳定与否的决定因素
例2:探究杠杆平衡的决定因素(或杠杆平衡的条件)
杠杆平衡与否决定于四个因素,只有满足F1·L1=F2·L2关系时才平衡。学生不仅很难猜测到杠杆平衡与否的决定因素,而且对实验过程的设计感到困难。在此,可采用如下方法进行引导:
(1)创造物理情境,引导猜想:先配置一个已经平衡的杠杆,再单独改变其中一个因素如L1,通过观察由学生得出结论:杠杆平衡与否与L1有关,进而猜想出也与F1、F2、L2等因素有关。
(2)明确探究目标,引导设计:既然杠杆的平衡与否决定于四个因素,那么它们满足什么关系才能使杠杆平衡呢?实验的目的就是要找出杠杆平衡时四个因素之间的稳定关系。那么,实验中要创造怎样的状态?要几次实验?记录哪些数据?通过引导,学生能很快把握实验的重点和操作细节,自主开展实验探究,独立发现物理规律。
3.4 探究物理现象的产生条件
某些物理现象(如电磁感应、晶体熔化或凝固、液体沸腾)需要充分的条件保证才能露出真容。在长期的生产和生活中,人类用智慧总结了大量物理现象产生的规律,怎样让学生亲身去经历、体验并归纳出结论?关键在于把握好两个重点:首先是需要提供成功的实验现象保证,并弱化非相关因素的干扰,其次是需要细心的分析与论证。
例3:探究晶体熔化的条件
(1)进行实验与收集证据。在实验中,实验现象与预期的结果相矛盾的情况屡见不鲜,虽然通过分析可以让失败的实验变成很好的教学资源,但失败的实验现象仍会给学生的理解造成长期的负面干扰。在实验中,教师运用主导作用,通过创设实验条件、适当的巡查引导和交流,可以使学生基本克服因水温过高、没有搅拌、温度计所插位置不正确、实验时间和温度记录不规范等原因导致的实验失败。
(2)分析与论证。实验数据具有高度的真实性和一定的偶然性,甚至还包含着不足和错误,通过图像法可以去伪存真,直观显示晶体熔化的特点,得出晶体熔化的条件有两个:一是要达到熔点,二是要继续吸热。而有异议的实验数据也可以成为一批宝贵的资源,让学生运用规律重新审视分析实验中存在的不足。
让学生经历由现象到规律的实验探究过程,是规律教学的必然趋向;学生主动体验形成规律的过程和方法、自主发现规律并拥有探究的意识和能力,是规律教学的最高追求。教师,作为神圣的“引领者”,在物理规律教学的阵地上,一方面要坚定实验探究的立场不动摇,另一方面,更要坚持“循序渐进”和“全面发展”的教学原则,用智慧去点亮每一个学生心中探索的火种。
参考文献:
[1]阎金铎,田世昆.初中物理教学法·上册.北京:高等教育出版社,1991.
[2]廖伯琴,张大昌.物理课程标准解读.武汉:湖北教育出版社,2002.