科学方法的教—考—练探微

来源 :教学月刊·中学版(教学参考) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yzz133
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  新课改实施以来,高考物理命题更重视发掘学科自身特点,更重视体现三维课程目标,以促进学生在“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”上全面发展.
  笔者认为,三维目标中的“方法目标”,是智力要素目标,是方法性知识;学科方法是广义的学科知识,是学科能力的结构要素和能力发展的桥梁.
  因而,要比较全面地评价考生的学科素养,在命题意图和编制试题上,更应侧重其学科基本方法的评价,测试其基于逻辑思维和学科探究方法,综合解决问题的能力.
  但在日常的教学中,“知识与技能”这一“双基”目标,一贯受到教育者的器重和很好落实;而“过程与方法”这一促进学科能力发展的智力性目标,至今没有受到应有的重视和实践遵循,平常的训练和考试中,单纯考查知识的试题过多,考查知识加方法的试题偏少,教师也较少结合方法和知识进行教学.因此本文就物理模型这一理想化方法,通过示例,分析怎样结合教学课题的“双基”知识进程的教学,切入理想化方法和模型思想,实施“过程与方法”目标. 更希冀让三维课程目标在新课程改革中落到实处,让科学方法从后台走向前台,从隐性走向显性,成为学科教学的常规遵循.
  一、模型方法与学科能力发展
  我们知道,物理模型这一理想化方法,是对客观事实的一种力求真实、逐步逼近的描述.建构物理模型,就是把猜想与假说,以数理图景的形式表征.为了分析和解决某些实际问题,需要提出和建立处理疑难的理想化模型,以表征和简化问题,这就是物理模型方法.物理学的全部规律(公式),其实都是以物理模型刻画、研究问题的结果,离开物理模型,物理研究寸步难行.
  所以,理想模型是建立和发展物理理论的手法,模型方法是物理方法的精髓,是探究问题答案的最基本方法.解题,是寻求解法的过程.因此,探究问题,或求解物理疑难,建构理想模型的价值,就是让问题简化,使问题可解.
  中学物理的理想模型,形形色色、数不胜数,诸如:质点、杠杆、单摆、弹簧振子、完全弹性体、刚性体、理想气体、点电荷、纯电阻、理想变压器……物理模型,既是物理教学的方法内容,也是知识内容.
  可见,结合教学课题的“双基”知识进程,切入理想化方法和模型思想,是实施“过程与方法”目标更深层的物理智育任务.
  思维技法显现智力水平,知识促成能力要素,方法性知识决定学科能力. 在问题导学中,尤其是习题教学中,注重渗透物理方法价值的教学取向,学生必将收获学科能力的发展.
  二、模型方法的教—考—练
  下面以物理模型方法的教—考—练示例,揭示“知识、方法与能力”三位一体的考查意义,启示新课改下科学方法的考查趋向和教学策略.
  (一)教—导—做的显性渗透
  教,即基于微课教程,教给学生相应的方法性知识;导,则重于启发,让学生学以致用,运用科学的方法化解疑难;做,即动手尝试,从建模刻画,到分析图景、作答结论;练,则指活学活用方法的巩固学习.
  1.“教导做”示例
  以绝缘细绳把两个质量未知的带电小球悬挂起来,a球带电量为q,b球带电量为-q,且两球间的库仑引力小于重力,即两根细绳都处于竖直绷紧状态.现突然施加一个匀强电场,其场线从右上方指向左下方,如图1所示.试探究:当a、b两球平衡时,其可能的最后位形(以位形图表示).
  2.命题意图
  该试题为力电综合,侧重考查探究平衡问题的物理方法,取向质点模型和刚体模型方法,同时链接矢量合成(作图)法、整体法、分析综合法.涉及的知识范畴为静力学,物体平衡条件的应用.命题价值为测评考生的物理探究能力.
  (1)审题要求:粗读,构想研究对象;精读,发掘隐含信息,即“细绳竖直绷紧”,隐含带电小球系统是刚性的.
  (2)知识要求:关于静电场的知识,电场力F=qE;关于物体平衡的知识,合力F合=0、合力矩M合=0,力的平行四边形法则、杠杆原理或力矩知识.
  (3)技能要求:作图法求合力方向的技能,判定动力矩转向的技能.
  3.过程与方法
  教师:“细绳处于绷紧状态”,流露出什么信息?(引导学生提出“是什么”的问题)
  学生:细绳是刚性绳.(辨明细绳性质,是让学生知其然认识世界的过程)
  教师:为什么这样认为?(引导回答“为什么”的问题)
  学生:绷紧的细绳,其形状和长度始终不变,说明细绳是不柔软的刚性绳.(学生说出理由和依据,是知其所以然认识世界的过程)
  教师:理想化方法,是简化问题便于研究的重要物理方法.怎样抽象小球系统,有何办法?(以“怎么办”的导语,启示学生以“建模的解法”替换“解题的方法”)
  学生:根据题设情境和刚性绳认识,可把带电小球系统,整体理想化为“质点”(模型)来研究;也可将带电小球系统,理想化为“杠杆”(模型)来研究.(回答“怎么办”,是建模改造世界的过程)
  教师:建立适当的物理模型,是解决本题的关键方法.把两个带电小球,看作为一个“质点”,运用了物理研究的“整体法”,在科学的逻辑思维中,叫做“综合法”.“杠杆”是有固定长度的不变形物体,这一理想模型,属于“刚体”模型范畴.(补白建模思想,点明“整体法”与“综合法”,是让物理方法从隐性走向显性的导学谈话)
  学生:本题是考查质点模型下的“质点平衡”与刚体模型下的“杠杆平衡”知识.
  教师:弄清了要考查的物理知识,也明确了解题需要的物理方法,就试一试吧.
  4.做中学
  视小球系统为一个整体,抽象为质点模型,简化为共点力的平衡问题.由题设,电场力Fa=qE=-Fb,二力平衡,判断悬挂“质点”的细绳拉力T=-(ma mb)g,即悬绳必为竖直位形,如图2所示;视小球系统为一根哑铃形杠杆,转化为杠杆平衡问题.电场力合力为零,但对杠杆产生逆时针转动的动力矩,使杠杆将向右偏离最初的竖直位形.
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