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模块三 关于“运动与相互作用”主题的解读及实施建议(上)
专题学习
关于“运动与相互作用”主题的解读及实施建议
  

模块三 关于“运动与相互作用”主题的解读及实施建议(上)

   自然界的变化与和谐源于物质的运动和相互作用。对物质运动和相互作用的研究,极大地拓展了人类对自然界认识的深度和广度,构筑了物理学知识的核心,也是学习物理学的基础。
   本专题内容较多,《课程标准》将此部分划分为四个二级主题。多种多样的运动形式,机械运动与力,声与光,电与磁。这四个主题构成了义务教育阶段物理学很重要的一部分内容。另外,还有一些与之相关的内容,如电流、电压、欧姆定律。这些内容与技术联系紧密,将会在能量这一话题做进一步说明。下面对这部分具体内容逐条解读。
   一、多种多样的运动形式内容
   分析与教学多种多样的运动形式是“运动和相互作用”的第一个二级主题,该主题共分三个教学内容点。下面分别介绍这些内容要求和标准研制者的一些思考。
   1.知道机械运动,举例说明机械运动的相对性
   机械运动是自然界的一种基本运动形式,也是与学生生活联系最为紧密的一种运动形式。《课程标准》对机械运动的要求属于“了解”层次,即要求学生只要能够举例,了解就好。这里,学生举例说明机械运动的相对性,强调对机械运动相对性的掌握不是简单地知道“机械运动具有相对性”,而是要知道机械运动相对性及其特点,并能用身边的事例加以说明。
   教学中需要注意的是,学生学习物理之前,已经对生活中的机械运动实例有所认识,如飞翔的雄鹰、驰骋的骏马。再如家长牵着孩子上自动扶梯,家长会对孩子说,上扶梯的时候不要乱动。对这些在生活中可以理解的语言含义,学生要把它转换成科学的语言,进行科学的描述还是比较陌生的,还要建立一些概念,即动和静的参照物概念,以及涉及的运动的相对性等。学生只有充分掌握了这些基本概念,才能举例说明机械运动的相对性。因此,教学中教师要重视学生的生活经验,从一些案例出发,让学生从案例中去认识和体会,把对机械运动的认识从感性上升到理性,以此建立“参照物”、“运动”以及“静止”等概念,这样才能深入认识机械运动以及运动的相对性的内涵,体现出物理课程标准的理念,即从生活走向物理,从物理走向社会。
   [案例]“运动”与“静止”
   问题情境:春天来了,老师和同学们乘车前往郊外春游。老师看到汽车开动后还有同学在车内走动,连忙站起来大声对同学们说:“汽车行驶过程中,大家坐好不要动。”
   讨论交流:老师引导学生讨论在这个问题情境中,以什么为参照物,同学们是“运动”的;以什么为参照物,同学们又是“静止”的等,结合事例认识机械运动的相对性。
   在很多的案例中,有些教师还将这些概念或理念,用诗歌、散文、音乐的形式把运动、静止描绘出来,让学生感觉到这些事物的“美”,通过“美”的学习,学生又能够用举例的方式,将物理概念和生活联系在一起。在这个过程中,强调了物理联系生活,同时又强调学生在学习的过程中将概念从生活里抽象出来,提高学生分析问题的能力。
   2.通过自然界和生活中的一些简单热现象,了解分子热运动的一些特点。知道分子动理论的基本观点
   对于这个内容要求,首先要说明的是,通过自然界和生活中的一些简单热现象,了解分子热运动的一些特点,是一项既有过程又有结果的要求,即要让学生通过对一些简单热现象的了解,深入认识分子热运动的特点。在教学的过程中,教师不要将这部分内容设计得过难,要让学生知道熔化和凝固、汽化和液化、升华和凝华是自然界和生活中的一些简单热现象,是不同条件下分子热运动的宏观反映。《课程标准》对分子热运动的要求属于“了解”层次,因此,只要给学生打开一个天窗,让学生知道分子热运动理论有哪几个基本的观点就可以。
   需要注意的,分子热运动理论,实际上已经涉及了比较抽象的、微观的世界。在这个过程中,学生没有可以去加以对比的图像,或者可以直接看到的模型。因此,教师在教学的过程中,应该潜移默化地让学生去经历和体会学习的过程,善于从一些实验入手,让学生知道一些简单的热现象,像熔化和凝固、汽化和液化、升华和凝华等有关扩散现象的实验,以及一些迁移性的实验等。通过这些实验,让学生感觉到微观世界的存在,让学生初步建立物质是由大量分子构成的,分子在永不停息地运动,分子间存在相互作用力等观念,进而初步认识分子热运动的特点,了解分子动理论的基本观点就行了,并非让学生一一地观察到这些情形。要注意两点,其一不要过深,其二要借助实验。
   总之,教师在教学物理时,不仅是教物理知识,还要教学习的方法和如何思考问题的方法。对不能够直接感知的微观物理现象,要用一些宏观的、可以感知的东西,使学生学会通过宏观现象去体会、理解微观的一些过程,这也体现了新课程要求中的教学方式的多样化。如对宏观的经典的现象,学生可以用直接体验的方法来学习,而对微观的现象,教师可以用电脑模拟Flash的方式,让学生来学习,把教学方式多样化的要求呈现出来。更重要的是,将科学方法的应用渗透到学习过程中。
   [案例]分子的扩散
   演示实验:在一杯清水中滴入一滴蓝墨水,让学生观察所发生的现象,引导学生建立液体分子在不停运动的概念。
   [案例]挖开多年堆煤的地面,会看到地面下一定深度的土层是黑色的——这表明煤分子在不停地运动,扩散到地面的土层中了。
   对于初中物理教师来说,一定要思考这些案例,因为这些案例真正体现了《课程标准》的内容要求。
   3.举例说明自然界存在多种多样的运动形式。
   知道世界处于不停的运动中本要求比较宏观,让学生能举例说明自然界存在的多种多样的运动形式。不仅是对内容的要求,是一个知识,同时也是一种思想,是希望在物理课程中贯穿一种思想,即生活的世界是一个运动形式多样,且永不停息的运动世界。
   让学生通过参加一些喜爱的活动来学习是物理教学的一种有效方法。《课程标准》给出的活动建议,不仅给老师提出一些活动的建议和参考,同时也在传达一种教育理念。本主题给出的两个活动建议,一是让学生通过“观察生活中的机械运动现象,说明这些现象表现出的机械运动的相对性”,二是让学生“利用常用物品设计实验,说明组成物质的微粒在不停地运动”。显然,教学的设计不仅要求学生做,重要的是希望学生能运用所学的知识,说明、解释所观察到的现象。
   总之,上面这三条内容,就是一种认识世界的思想。第一条更多地体现出一种宏观的运动形式,第二条是一些微观运动形式的体现,第三条是让学生用一个整合的视野去看待这个不断变化、不断运动的世界,由此便引申出一个新的高度。同时,对学生情感、态度与价值观的培养,也是有提炼和帮助作用的。这是一个方法论的问题。世界是运动的,它处于永远、永恒的运动之中。这方面,要强调的一点就是举例说明,而不是通过实验,或者说不是通过让学生利用实验去证明一些东西,是要让学生停留在了解的层面上,这主要是一个世界观的问题。
   二、机械运动和力的内容分析与教学
   机械运动和力是运动和相互作用的第二个二级主题,该话题共分九个教学内容点。这九个教学内容,在整个运动和相互作用中的分量还是比较重的。下面分别介绍这些内容要求和《课程标准》研制者的一些思考。
   1.会根据生活经验估测长度和时间。会选用适当的工具测量长度和时间
   时间和长度的测量是物理学和生产、生活中最基本、最常见的测量,也是物理实验中最基本的测量。《课程标准》对时间与长度的要求均属于会“独立操作”的水平。要求学生既会估测,又会选用工具进行测量。
   上面这个条目告诉教师,教学中需要注意以下两个问题。其一是《课程标准》没有对会选用什么工具给出具体的限定,应根据学校和学生的具体情况而定。一般而言,长度测量应选用合适的量程和最小分度的刻度尺,如米尺、皮尺、游标卡尺、千分尺等,对义务教育阶段的物理课程而言,不要求使用游标卡尺、千分尺;时间测量包括常用的钟表、体育运动用表和实验室用的停表等,不要求使用光电计时装置等。其二是时间和长度的估测很重要,过去常被忽略,这里对估测提出了明确的要求,即让学生学会估测,因为估测在生活之中的用处极多,而且它是一个基本素养,也是我们研究问题、发现问题的一个很重要的手段。这次《课程标准》非常强调对学生估测能力的培养。以前,尽管很多教师在课堂上要求学生练习估测,但实际上,学生们的这种生活经验,即对长度,特别是对时间的估测能力还是偏弱的。因此,教师要借鉴以往教学中出现的问题,通过一些案例,来训练、提升学生在这个方面的基本能力。这是人生存的一个非常重要的素养,如购物、做家具、买衣服,除了可以试穿衣服之外,你可以估测一下这件衣服的大概尺码。这个能力是对学生,特别是对独生子女非常需要提升的一个素养。此外,估测并不是盲目地去猜测,一定要知道一些生活中常见的常用的物品的大致的可量的尺度,如自己的身高是多少、步长是多少、脉搏是多少,等等。有了这个概念之后,他们就能够借助工具与经验去做出比较。这里强调,使用“估测”这个词语,并非就是完全准确的,它只是一个大体的、相当的或者相近的意义涵盖。在一些教师的教学过程中,对所谓估测的认识可能还是比较准确地测量程度,似乎越准确越能体现出估测的效果。另外在考试评价时,常常也会出现一些估测的题目,而有的教师也过于强调这种精确程度,让学生去选哪个答案是最正确的。对于最基本的东西,对某一件事情或者事情发生的过程,有一些量的概念,有一个初步的“量”的比较,就足够了。也就是说,我们对数量级应该有一个把握,虽然学会精确测量也是非常重要的,但估测不是精确测量。要让学生学会选用适当的工具进行测量。时间和长度的测量,以及不同尺度的事物,应该选用不同的测量仪器。教师在教学的过程中,要指导学生学会方法,形成自身的能力。对于选择的问题,教师不能太为难学生,对时间的测量以及长度的测量,初中的学生要有初中学生的要求,高中的学生要有高中学生的要求。在初中阶段,如游标卡尺、螺旋测微器等,这些工具的选择不适合初中阶段的学生。
   上面之所以长篇幅地对第一条内容要求进行如此详细的解读,原因是在教学中,存在着很多这样的与之相关的问题。所以,教师要让学生明白,估测的目的不是一定非要用刻度尺、天平等,去得到一个最准确的结果。估测的实质是一个培养自身素养的方式,只要有这样的尺度,让学生能得到一些相关的数量上的表达即可。
   对于估测和用工具测量,《课程标准》专门列出一个学生必做的实验。学会测量长度和时间,是必做实验中的第一个。《课程标准》中给出的例1就是这个目的。
   [案例]估测教室的长、宽、高,估测窗户上一块玻璃的长和宽。
   [案例]选用适当的刻度尺测量课桌和椅子的高度,计算它们的高度差。你坐在椅子上舒服吗?对课桌和椅子的高度调节能提出什么建议吗?
   [案例]比一比看谁估测得准
   一位同学围着学校操场跑一圈,另一位同学用表测量该同学跑完一圈所用的时间,其余同学自己选择用表以外的方法(如脉搏)估测,比一比谁估测得更准。
   2.用速度描述物体运动的快慢。通过实验测量物体运动的速度。用速度公式进行简单计算
   这条内容是关于速度描述的问题。速度是物理学的一个重要概念,用速度可以描述物体运动的快慢,它是进一步学习加速度、动能、动量等概念的基础。《课程标准》对速度的要求有三个层面。一是用速度描述物体运动的快慢。它不仅仅要求学生用一个定量的速度去描述物体运动的快慢,还要求学生定性的在生活之中可以用速度这个概念进行交流,从而描述物体运动的快慢。运动的快慢是一个感觉,速度是一个物理概念。学生要用物理概念去描述生活中常见的运动问题。二是通过实验测量物体运动的速度。这是以前没有要求的层面,这一次特别提出来,让学生通过实验来培养实验与探究能力。学生在学习物理的整个过程中,要动手动脑,体验实验的重要性,并且与前面所学的内容,有一个很好的应用结合。三是用速度公式进行简单计算。教师要注意这里强调的是简单计算,不是做一些很复杂的计算问题,只要会在路程、时间、速度三个物理量中由两个求出第三个即可。这里的描述,实际上还是属于了解的水平。同时,包括概念与实验两个方面,不仅要求能用速度描述物体运动的快慢,还提出了通过实验测量物体运动速度的要求,也体现了实验在物理学中的重要作用以及在物理教学中的重要作用。
   学习物理的过程是一个不断深入、完善的过程。义务教育阶段学生的认知水平和知识水平,使他们很难认识物体运动速度的矢量性和瞬时性,因此,这里所说的速度是一个比较粗略、笼统的概念,没有考虑物体运动的矢量性和瞬时性,也没有明确提出平均速度的概念,但在测量速度时又要用到平均速度,在这里速度和平均速度是两个不加以区别的概念。
   下面这个案例,叙述的是学校运动会上的男子百米赛,学生来测量前三名运动员起跑后距起点20米、80米、100米所花费的时间。从这个时间表上,可以看出教师对学生的测量所做的要求。第一个要求是,让学生来计算夺冠运动员在百米比赛中的速度,搜集有用的信息,并进行数据分析与计算。第二个要求是,让学生充分运用初中物理学知识,分别计算运动员起跑所花费的时间,以及在各个时段所花费的时间。看谁起跑的速度最快,中途的时候谁的速度最快,让学生用速度的概念来描述运动员你追我赶的比赛过程。教师还可以设计一个实验,让学生用停表和刻度尺来测量物体的这个速度。通过这样的具体呈现,可以帮助教师做进一步的了解,即教师在速度这一块,应该做到什么样的深度和广度。这些说明,也让教师在操作的过程中有了更好的依据。
   [案例]学校运动会男子100m赛,同学们测量了前三名运动员到达距起点20m、80m和100m处的时间,数据见下表。
   计算夺冠运动员100m赛跑的速度。
   运用初中物理知识,给同学们说说这三名运动员你追我赶的比赛过程。


  

20

80

100

王小兵

2.3

8.4

12.2

刘磊

2.4

8.3

11.8

周伟

2.5

8.4

11.4

   [案例]设计一个实验,用停表、尺测量物体运动的速度。
   3.通过常见事例或实验,了解重力、弹力和摩擦力,认识力的作用效果
   这条是关于“力”的内容,是通过常见事例或实验,了解重力、弹力与摩擦力,认识力的作用效果。重力、弹力和摩擦力也是与日常生活联系最密切的,更是初中阶段物理学习最基础的力。此条目与以往的表述也有不同,它既有过程性的要求,又有结果性的要求。首先,“过程性”要求学生在面对有关重力、弹力、摩擦力的物理问题时,要通过实验与事例来进行学习。教师不能直接将物理概念阐述给学生,而是要通过实验,去联系实际生活,或者用自然界中发生的事例,让学生去领会、掌握这个概念,从而体现出重视实验的目的。其次,教师还要重视概念形成的过程,体现从生活到物理以及重视实验与科学探究的理念和思想。另外,此条目下给出的两个题,通过实验,认识力可以改变物体运动的方向和快慢;通过实验,认识力可以改变物体的形状。从两个方面对力的作用效果进行了说明。因此,教学中教师应针对重力、弹力、摩擦力的特点,选用一些学生比较熟悉的事例,根据学校的教学条件设计相应的实验。
   [案例]质量与重量
   质量和重量是两个容易混淆的物理概念,可通过定性和定量分析让学生掌握这两个概念。如分析与讨论“质量与重量”:一个同学的质量是50kg,他的重量是多少N?另一个同学的重量是392N,他的质量是多少kg?
   [案例]用橡皮筋制作测力计
   用橡皮筋、塑料瓶盖、硬纸片、棉线等材料制作一个测力计,其中硬纸片用来标注测力计的刻度。想一想,如何使你制作的测力计测量得更准确。
   4.用示意图描述力。会测量力的大小。知道二力平衡条件
   本条要求学生用示意图描述“力”,会测量“力”的大小,知道二力平衡条件。核心有三个要求。第一个要求是怎么描述力,是属于“了解”水平。用示意图描述力包含要求学生会看、会画示意图,也就是知道箭头的方向是力的方向、箭头或箭尾是力的作用点、同一张图上箭头越长表示力越大。作图时不要求箭头的长度与力的大小严格成比例。第二个要求是怎样测量力,是属于“独立操作”水平。会测量力的大小指的是会使用测力计测量力的大小。弹簧测力计是中学实验常用的测力计,要通过动手实验教会学生使用弹簧测力计。第三个要求是二力平衡的条件,是属于“了解”水平。二力平衡条件是指,作用于同一物体的二力大小相等,方向相反,作用在同一直线上。教师要注意的是,只可以用示意图,不能抬高到力的图示法。还要强调的是,让学生学会测量,这是针对全体学生的一个最低要求,而对于二力平衡的条件,要让学生停留在知道的阶段。此外,关于二力平衡条件的实验,是比较有意义的,可以让学生通过实验的过程知道如何通过二力平衡的物理规律来认识怎样测量“力”的大小。在这里,标准要求学生知道二力平衡的条件,教师可以通过实验的方法,让学生掌握有关二力平衡条件的规律,这就有利于学生对二力平衡条件的认识,而不是只关注它的结果。
   [案例]用示意图描述力
   在教学中,用示意图描述力,应表示出力的作用点、力的方向,但不要求严格地用线段的长短表示力的大小。
   [案例]用弹簧测力计验证二力平衡条件
   将两个弹簧测力计的挂钩挂在一起,使弹簧测力计处于水平状态,用力拉弹簧测力计并记录下两个弹簧测力计读数,比较是否一样。
   5.通过实验,认识牛顿第一定律。用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象
   认识惯性,建立牛顿第一定律是人类认识史上的一个里程碑,它经历了漫长的历史过程。惯性、牛顿第一定律是物理学的重要概念和规律,是进一步学习的基础。《课程标准》提出的“通过实验,认识牛顿第一定律”,既对过程,又对结果提出了要求。其中,对结果的要求属于“认识”的水平。惯性是物体的一个重要性质,生活中许多现象都与惯性有关。《课程标准》提出的“用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象”表明,对惯性的要求不是简单地知道什么是惯性,还包括能用惯性解释一些常见的现象。《课程标准实验稿》是通过实验探究、理解物体的惯性,能表述牛顿第一定律。《课程标准》有以下几点修订。第一点,通过实验认识牛顿第一定律。牛顿第一定律应该通过实验来学习,这是建立在实验的基础之上的。但要注意,牛顿第一定律不是一个实验定律,它是在理想的实验基础上,通过推论得到的。第二点,用物体的惯性,解释自然界和生活中的有关现象。它的意思是让学生把学到的有关惯性的知识,应用在实际生活中。第三,通过自身所掌握的惯性概念,让学生能够解释生产生活中的一些事例。在解释的过程中,学生就会对牛顿第一定律的表述有一个本质的理解。这个条目的调整比原来的定位更准确。教学中值得注意的是,学生对“物体在不受外力情况下总会保持静止状态”容易理解,但“总会保持匀速运动状态”就不容易理解了。《课程标准》要求通过实验认识牛顿第一定律,就是希望通过动手实验和推理分析让学生认识这一重要规律。
   [案例]通过实验演示物体的惯性
   将一张硬纸片放在水平放置的杯口上,再取一枚硬币放在硬纸片上,用手指水平弹击硬纸片,观察纸片和硬币的运动。
   [案例]运用惯性,解释当汽车急刹车、转弯时,车内可能发生的现象。
   [案例]汽车的后窗上常贴有“请保持车距”的字样。把这种提醒的好处分析给汽车司机听,看他们的观点是否与你的一致。
   6.知道简单机械。通过实验,探究并了解杠杆的平衡条件
   简单机械主要含杠杆、斜面、滑轮和轮轴等杠杆类简单机械,它们是生产、生活中常用的机械,也是较复杂机械的基本单元。《课程标准》要求“知道简单机械”属于“了解”水平。而对杠杆平衡条件的要求,既包含过程,又包含结果。《课程标准》中的第二点是通过实验,探究并了解杠杆的平衡条件,这属于“了解”水平,重点是用平衡条件来说明生活、生产中为什么使用杠杆、滑轮,为什么能省力或使用方便,不宜做繁杂计算与拓展。
   《课程标准》在这一条特别突出了探究的要求。一是知道什么是简单机械。教师要注意通过案例让学生停留在知道的水平,比如杠杆、斜面、滑轮、轮轴等。二是可以通过杠杆这个教学资源,让学生进行探究,培养学生的实验与探究能力。这里特别强调要通过实验来探究杠杆的平衡条件。对杠杆平衡条件的探究,能对学生探究能力的养成起到一定的辅助作用。也就是说,利用这样的探究活动,侧重培养学生在探究过程中的各种能力。所以,教师要根据教材设定的要求,有针对性地进行这种实验活动。由于初中生的探究能力是非常有限的,要培养他们在这方面的能力,教师不是放手让学生自己去探究,而是通过教师精心的教学设计帮助学生完成探究的活动过程。
   [案例]用支点、动力臂、阻力臂、阻力、动力等术语,说明剪头发、剪铁片等不同用途剪刀的特点。
   [案例]设计一个实验,用杠杆、支架、钩码、刻度尺等器材,探究杠杆的平衡条件。
   7.通过实验,理解压强。知道日常生活中增大和减小压强的方法
   压强是力的概念的深入和扩展,是与生产、生活紧密联系的物理概念。《课程标准》对压强概念的学习要求较高,属“理解”水平,即通过实验理解压强,让学生知道日常生活中增大和减小压强的方法。这里包含三方面要求,一是要通过实验来学习,二是能定量分析简单的与压强有关的问题,三是要与生活、生产实践相结合,知道增大和减小压强的方法。
   在教学中,教师可以让学生通过一定的公式计算来学习压强。初中生在学习物理的过程中,必要的计算是学习物理的一个非常重要的手段和方法。对压强的应用,学生要通过这个概念,解释在生产、生活中增大或减小压强的一些方法。而对压强这方面的学习,它要求的程度是理解。关于理解,教师不要马上想到复杂繁杂的运算,不要将理解和计算挂钩。虽然计算是我们深入地理解物理概念的方法,但“理解”所包含的不仅仅是计算问题,也包含这个物理概念本身。因此,对于压强这个物理量,我们应该在认识的基础上,让学生深入把握。
   还需要指出的是,《课程标准》对实验的形式没有提出具体要求,教师可依据自己的教育思想、学校和学生的具体情况确定教学目标,选择演示实验、验证实验或探究实验来组织教学。但无论采用什么样的形式,都应重视将对知识的探索、理解与运用三者密切联系起来,关注学生的学习兴趣和经验,加强课程内容与学生生活的联系。
   [案例]感受压强,发现问题,提出猜想
   教学中可利用身边的物品做实验,让学生体验压强的大小与什么因素有关,以便引导学生发现问题、提出猜想和假设,开展实验探究活动。例如,通过让学生用拇指和食指轻轻夹住三角尺或者铅笔两端,交流感受,引导学生感悟压强的大小与压力以及接触面大小的关系,提出猜想和假设。
   8.通过实验,探究并了解液体压强与哪些因素有关。知道大气压强及其与人类生活的关系。了解流体的压强与流速的关系及其在生活中的应用
   液体压强是一个与多因素有关且比较抽象的物理量。《课程标准》对液体压强内容的要求由三句话来构成。第一句话,通过实验探究,了解液体压强与哪些因素有关。第二句话,知道大气压强,及其与人类生活的关系。第三句话,了解流体的压强与流速的关系及其在生活中的应用。这里有两个关键词,一是探究,二是了解,基本上都属于第一个层次,即知道和了解的范畴。教学中教师要改变过于强调接受学习、过于注重书本知识的现状,让学生在主动参与、积极探究中了解压强与那些因素有关,通过实验探究,使学生了解液体压强与深度和密度有关系,对于相关的实验,教师首先要引导学生,猜想液体压强跟哪些因素有关,这个猜想要有依据。接下来设计实验,教师要学会控制变量的方法,通过一系列数据培养学生观察和归纳的能力,最后得出结论。在过程中,尽管标准的要求是了解,但是最后得出来的结论,不妨可以通过公式呈现出来,目的是让学生形象地掌握压强跟这些因素的关系关联,而对于这个公式的要求,只能是简单地计算。因此,了解的层面,不一定没有计算,如果有计算的话,那一定是简单地计算,不要求用液体压强公式进行繁琐的计算。另外,流体的压强与流速的关系也只要求定性的了解,教学中教师应将重点放在运用压强与流速的关系能定性分析生活中的一些相关问题上。教师可以通过一些形象的实验,或者举一些生活中例子,让学生去感知压强跟流速的关系。
   《课程标准》对大气压强的要求,一是知道大气压强,属于“了解”的水平,二是强调大气压强与人类生活的联系,体现了从生活到物理,从物理到社会的课程理念。大气压强与生活密切相关,强调情感、态度与价值观的教育。
   [案例]用U形管压强计探究液体压强与哪些因素有关。可围绕以下问题展开实验探究:
   相同深度处液体压强的特点;
   不同深度处液体压强的特点;
   相同深度但不同方向液体压强的特点;
   不同密度液体压强的特点。
   [案例]用两根饮料吸管、一个玻璃杯制作简易喷雾器。
   [案例]小漏斗的口向下,细头含在嘴里,在漏斗口正下方托个乒乓球,向下用力吹气,马上松手。乒乓球不但没有落地,反而上升到漏斗口了,吹的劲越大,球越不会掉下去。
   9.通过实验,认识浮力。探究浮力大小与哪些因素有关。知道阿基米德原理,运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象
   浮力也是一个与多因素有关且比较抽象的物理量。《课程标准》对浮力的要求包含三个方面。一是通过实验,认识浮力,这一条既有过程要求,又有结果要求,其中结果要求较高,为“认识”水平。在生活中,由于学生对浮力的感知有很多是定性的,如学生去游泳的时候能感觉到浮力。但要准确地把握浮力这个概念,就得通过探究实验来实现。二是提出了探究浮力大小与哪些因素有关的要求,这个实验探究是一个比较成熟、典型的探究,有很多案例可以供教师参考。教师在做这个探究性实验的时候,可以多开发一些实验器材,来帮助完成这个实验,这是完全可以做到的。三是关于阿基米德原理,对它的认识,学生应该停留在知道这个水平。运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象是对教师教学要落实理论联系实际的要求。
   《课程标准》关于浮力虽然提出了三方面的要求,但不应将这些要求分割开来。关于浮力问题,要将教学的重点转向实验与探究上来,转向与生活实际的联系上来,让学生在实验与探究中认识浮力,并将所学知识运用到生活中去,不要求进行复杂的、综合性的浮力计算。
   [案例]浮力的大小变了吗(一)?
   情境:将一个鸡蛋放入装有盐水的烧杯中,鸡蛋悬浮在水中;在烧杯中再加入食盐,悬浮在水中的鸡蛋浮了上来,漂浮于水面。
   讨论:对于上述情境,鸡蛋受到浮力的大小改变了吗?
   [案例]浮力的大小变了吗(二)?
   情境:将一块薄铁皮放在水盆中,铁皮沉入水底;将这块铁皮做成船型后再放入水中,铁皮却浮在水面。
   讨论:对于上述情境,铁皮受到浮力的大小改变了吗?
   [案例]收集资料,写一篇短文,说明潜水艇漂浮与下沉的道理。
   《课程标准》在这个主题中提出了五个活动建议:利用脉搏和步长,估测走路的平均速度;学读汽车、摩托车上的速度表;会看《旅客列车时刻表》;用弹簧或橡皮筋制作简易测力计;用饮料软管制作喷雾器。
   在开展“利用脉搏和步长,估测走路的平均速度”活动时要注意安全,不要在马路上进行。列车时刻表对于合理安排旅行非常重要,学生应该学会使用。
   三、声和光的内容分析与教学
   声和光是“运动和相互作用”的第3个二级主题,该主题共分7个教学内容点。下面分别介绍这些内容要求和《课程标准》研制者的一些思考。
   1.通过实验,认识声的产生和传播条件
   声是物理学研究的一个重要领域,它与生产、生活的联系十分密切。《课程标准》通过实验认识“声”的产生和传播条件,它既有过程性要求,也有结论性要求。过程性要求是,强调通过实验学习“声”的产生和传播条件,让学生在实验中去认识它,不是通过教师的灌输让学生被动地去接受。教师在教学过程中,应该注意声音的产生过程,因为学生不会通过肉眼直接观察出这个过程,只能通过一些实验现象去推理。所以,教师在学生实验过程中的引导是非常必要的。在实验方面,我们可以通过低成本的实验,拓展学生的思维,让他们发现在物理学习的过程中,并非完全需要那种很成套的、很昂贵的实验仪器,他们都可以用身边的材料来证明、思考物理原理。终结性要求为“了解”水平。
   教学中需要注意的是,声的产生和传播的物理原理比较抽象,不易为学生所认识,可通过一些简单的显而易见的实验,演示声的产生与传播过程,使学生了解声的产生和传播条件。课程标准对物理实验这方面是比较重视的,它可以让学生观察到以前没有注意到的现象。通过这些现象,可使学生建立起一些很难用直观感觉建立起来的概念。因此,在实验过程中,教师要通过实验引导学生,让学生通过实验去理解物理现象是如何产生的。
   [案例]在鼓面上放一些碎纸屑,敲击鼓面,观察纸屑的运动。敲击音叉,观察与其接触的乒乓球的运动。
   [案例]将闹钟放到玻璃罩中,用真空泵抽去玻璃罩内的空气后,声音会变得越来越小,直至听不到闹铃声。
   2.了解乐音的特性。了解现代技术中声学知识的一些应用。知道噪声的危害和控制的方法
   本条目包含乐音的特征、声学知识的技术应用以及噪声的危害和控制方法三方面的内容。在义务教育物理课程中,乐音的特征包括音调、响度和音色三项,《课程标准》对其要求的水平为“了解”;声学知识在生产、生活中的运用主要涉及超声、次声的应用,水平也为“了解”层次;噪声的危害和控制方法的要求水平也为“了解”层次。
   虽然《课程标准》对乐音的特性没有提出过程性要求,但教学中要让学生了解乐音的特性,最好的方法还是要动手实验,让学生通过真切的感受去认识。再则,将噪声与生产生活相联系,噪声就不完全是一个科学概念,它还是一个社会学概念。例如,对同一首音乐,欣赏它的人认为很美妙,而不欣赏的人有可能认为它是噪声。因此,教学中不必追求噪声概念定义的科学性和严谨性。
   [案例]用不同乐器演示乐音的特征。
   [案例]超声在诊断、探伤等方面的应用。
   [案例]调查生活中减弱环境噪声的方法。
   3.通过实验,探究并了解光的反射定律,探究并了解光的折射现象及其特点
   反射和折射是两个重要的光现象。“通过实验探究并了解光的反射定律,探究并了解光的折射现象及其特点。”这与《课程标准实验稿》相比,在表述上是有一定差异的。第一,反射和折射的规律都是既有过程性的要求“探究”,又有终结性的要求“了解”。第二,对于光的反射,《课程标准》要求了解“反射定律”,而对折射,它只是要求通过探究去了解光的折射现象及其特点,并没有达到定律的要求。它们在教学上的要求是有区别的。对于折射现象,一些定性的描绘就已经足够了。对于反射,学生必须要完整了解其规律的全部。即对反射规律要求学生了解完整的反射定律,反射光线与入射光线、法线在同一平面内;反射光线与入射光线分居法线的两侧;反射角等于入射角。而对折射规律的要求则只是定性的了解折射现象,不要求出现折射公式。
   [案例]探究光束在平面镜上反射时,反射角与入射角的关系。
   用激光笔、光屏、铁架台等器材,通过实验研究:反射光线与入射光线、法线是否在同一平面内,反射角与入射角的大小关系,探究光的反射定律。
   [案例]用激光笔演示光束从空气射入水中的折射现象。
   4.通过实验,探究平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用
   平面镜成像同样是一个重要的光现象。《课程标准》对平面镜成像的要求包括两方面:一是通过实验,探究平面镜成像是像与物的关系,这是一条过程性要求;二是要知道平面镜成像的特点及应用是“了解”水平的终结性要求,这是对教师的整个教学行为做出的要求,这也体现着三维目标中的过程与方法的结合。
   教学中教师应通过实验探究让学生认识平面镜成像时像与物的关系。这包括,知道平面镜所成的像是虚像,像和物体到镜面的距离都相等,像与物体大小相等。要让学生了解平面镜在生产、生活中的应用。
   案例:用平面镜做潜望镜。
   5.认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。探究并知道凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的应用
   凸透镜和凹透镜在我们生活之中的用处非常广泛。这个内容要求强调了解凸透镜成像规律的应用,学生要把所学的物理知识和生活实际密切地联系起来。对于凸透镜,除了会聚作用外,还要学习它的成像规律。凸透镜的成像规律属于“了解”的水平,要求并不高,它既有过程性要求,又有终结性要求,即学生要通过自己的实验探究学习这个规律,同时也要了解这个规律在实际中的应用。特别是教师在教学中提出像的虚实以及“二倍焦距”的关系,也是可以的,如果学生只定性地知道像的大小、正倒,也就达到了《课程标准》的要求。教师要把握好这个问题的难度。要求学生认识凹透镜的发散作用,即让学生知道生活中的一些实例应用了凹透镜发散作用的原理就可以了。
   6.通过实验,了解白光的组成和不同色光混合的现象
   这一条与《课程标准实验稿》有一定的差异。《课程标准实验稿》还有一部分颜色混合的内容。颜色的混合与光的混合,两者的原理是不一样的。学生感到困难,非常容易混淆。所以,修订组将颜色混合的内容删除,这也体现出为学生减轻学习负担的目标。
   白光是由色光组成的,关于这点,《课程标准》既给出了终结性要求,又给出了达到这一要求的途径是观察实验。
   [案例]用棱镜演示白光的色散现象。
   7.知道波长、频率和波速
   “知道波长、频率和波速。”这是属于知道的水平,这部分知识在高中阶段还有相应的要求,所以,学生只要知道这三个物理量就已足够了,不要求知道波长、频率和波速的关系,不需要掌握定量计算公式。
   《课程标准》在这个主题中提出了3个活动建议:调查社区(或学校)中噪声污染的情况和已采取的控制措施,提出进一步控制噪声的建议;阅读说明书,学习使用投影仪或照相机;用凸透镜制作简易望远镜,并用其观察远处景物。这些活动建议都是联系实际或强调科学技术与社会的关系的,要创造条件让学生参加。
   [案例]分别说明红光、绿光、蓝光的波长。
   四、电和磁的内容分析与教学
   电和磁是“运动和相互作用”中的第四个二级主题,该主题共分6个教学内容点。下面分别介绍这些内容要求和《课程标准》研制者的一些思考。
   1.观察摩擦起电现象,探究并了解同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引
   摩擦起电是生活中常见的电现象,也是人类最早认识的电现象。“观察摩擦起电现象,探究并了解同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。”这是要求观察摩擦起电现象,探究并了解同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。这一条是原来《课程标准实验稿》中没有的,《课程标准实验稿》里关于“电”和“磁”的内容,是把它笼统地放在物质里讨论。在调查中,广大教师反复强调摩擦起电的这个现象在生活中是常见的,希望增加这个内容。于是《课程标准》把它明确地提出来,增加了这个内容。同时,教学中可通过用摩擦过的玻璃棒、橡胶棒或塑料棒等吸引纸片、羽毛等轻小物体,让学生认识摩擦起电现象;通过比较用绸子摩擦过的两根玻璃棒,用毛皮摩擦过的两根玻璃棒之间的相互作用情况,认识存在两种电荷以及同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。这里,强调应通过实验与探究的方式来学习,让学生通过实验能够感知这些规律,使学生对这个规律有一个比较深刻的印象。当然,与此主题相关的一级主题是运动和相互作用,看到同种电荷与异种电荷的相互作用,完全能满足这个一级主题的要求,这也是对一级主题的完善和补充。对于静电及摩擦起电,教师可以用的实验手段比较多,但教师在实验中要注意以下两点。第一,应该尽量吸引学生的注意,激发他们学习的兴趣。第二,要注意安全。尤其是高压起电装置的使用。
   [案例]用塑料笔杆在头发上摩擦几下后,将笔杆靠近轻小物品,观察会出现什么现象。
   [案例]演示用丝绸摩擦过的两根玻璃棒之间,用毛皮摩擦过的两根橡胶棒之间,用丝绸摩擦过的玻璃棒与用毛皮摩擦过的橡胶棒之间的相互作用情况。
   2.通过实验认识磁场。知道地磁场
   磁场的概念很复杂,它是比较抽象的概念,学生在头脑中建立起一个“场”的概念比较困难。《课程标准》要求“通过实验认识磁场”。实验的手段很多,应结合学校的实验条件,设计一些直观的实验帮助学生建立磁场的概念。比如,通过磁铁之间的相互吸引和排斥现象、小磁针在磁体周围的指向变化以及铁屑在磁体周围的分布等实验现象认识磁场,即在条形磁体、马蹄形磁体上面放一块玻璃,玻璃上面再放些铁屑,我们就可以通过铁屑的分布情况,让学生形象化地感知到磁场的存在,这是形象化的感知手段。
   对于地磁场,学生应知道地球是一个巨大的磁体,地磁北极在地理南极附近,地磁南极在地理北极附近,地球周围的空间存在着磁场,即地磁场。虽然学生生活在地球上,但对地球磁场的感知,还是很难,而且很不直观。教师在教学中,可以通过一些挂图让学生感知到我们生活的地球本身就是一个大的磁体,还可以通过一些演示来模拟地磁场,介绍一些地磁场与生产、生活密切相关的实例,让学生对地磁场有比较形象和具体的了解。
   [案例]将铁粉均匀撒在薄玻璃板上,把磁铁放在玻璃板下,轻击玻璃板,观察铁粉的分布状况,并将观察结果用线条画出来。
   [案例]使用指南针判定方向并说明为什么能用指南针判定方向。
   3.通过实验,了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向
   “通过实验,了解电流周围存在磁场。”是要求教师通过实验来了解电流周围存在磁场。对于通电导线,我们在做实验的时候经常涉及,但是导线周围存在磁场,这是学生很难感觉到的,教师可以通过一些小实验,比如在通电导线的周围放置小磁针,让学生观察它所发生的变化,推知我们的空间存在着磁场的理论。
   “探究并了解,通电螺线管外部磁场的方向。”是要求教师通过对通电螺线管通电,让学生观察通电螺线管周围小磁针的偏转情况,不仅了解电流周围存在磁场,也了解电流磁场的方向跟电流方向有关。这就将“电”和“磁”统一起来。一是了解磁场是存在的。二是了解磁场分布的不一样,它们之间存在着强弱的不同。三是要学生了解如何通过一种看得见的物理现象,去推知我们看不见的磁场的分布方法。即将一些现象抽象模型化,最终让学生掌握。
   《课程标准》对电流周围存在磁场、通电螺线管外部磁场方向的要求都是既包含有过程性的要求,又包含有终结性要求。对电流周围存在磁场的过程性要求,可观察通电导线周围小磁针的偏转情况,了解电流周围存在磁场,电流磁场的方向跟电流方向有关。应该注意的是,对电流周围磁场的认识是定性的,水平也为“了解”层次。对通电螺线管外部的磁场,学生主要是探究电流方向与通电螺线管外部磁场方向的关系,不必探究磁感线分布的细节和螺线管内部磁场的情况。总之,通过探究活动,学生应了解通电螺线管的磁感线的分布,知道通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系。
   [案例]用奥斯特实验演示电流周围存在磁场。
   [案例]在有机玻璃板上安装螺线管,并在板上均匀撒上铁粉,给螺线管通电,轻击玻璃板,观察板上铁粉的分布并将观察结果用线条画出来。
   4.通过实验,了解通电导线在磁场中会受到力的作用,知道力的方向与哪些因素有关
   “通过实验,了解通电导线在磁场中会受到力的作用,知道力的方向与哪些因素有关。”这个力是通电导线在磁场中所受到的力,没有具体名称,但要让学生感知到。通电导线在磁场中会受到力的作用,这个力的作用是非常重要的,它是今天机电技术的基础。物理学知识在技术方面的运用,使人类的生产和生活发生了很大的变化。物理学对技术的进步,对社会的进步,都会产生积极的影响。这是我们选择这个内容目作为标准的内涵所在。
   这个内容既有过程性的要求,又有终结性的要求。对于过程性要求,可通过将一根直导线放在蹄形磁铁的磁场中,接通电源,观察导线发生的变化来实现。对终结性要求,学生应了解通电导线在磁场会受到力的作用,知道电流的方向或磁场的方向改变时力的方向也会改变。《课程标准》给出的两个例题都是物理知识的技术应用例子,这样的例子还有很多,老师应多找一些这样的例子以使学生能更多地了解物理知识在技术上的运用。
   [案例]用漆包线自制简易电动机。
   [案例]调查你家的家用电器,看看哪些用到了电动机。
   [案例]你家中有坏了的电动玩具吗?拆开看一看,研究它的内部构造。
   5.通过实验,探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产、生活中的应用
   “通过实验,探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件,了解电磁感应在生产、生活当中的应用。”这一内容是物理学中又一个重要的知识点,也比较难。首先,电磁感应是一个很重要的现象和规律,这个现象和规律的发现推动了物理学的发展,导致了发电机的发明,引发了第二次工业革命,促进了科学技术和社会的发展,对现代文明的发展也起着非常重要的作用。其次,它的知识也给学生提供了一个很重要的教育资源,并且通过这个资源,能更好地培养学生的探究能力。此外,它还能更好地让学生了解科学技术与社会的协调发展关系。所以这里特别强调,要了解电磁感应在生产、生活中的应用。这个条目也是一条既有过程性又有终结性的要求,教师在教学中可让学生多做实验,要在做实验的过程中引导学生探究,在探究的过程中去感知、认识、发现导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流。因此,教师应多举一些这方面的实例,时刻要有教学物理课,不仅是要教学生知识,还要培养学生探究问题的能力的意识。
   [案例]用马蹄形磁铁、导线、电流计设计一个实验,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
   [案例]了解动圈式话筒的工作原理。
   [案例]了解发电机的工作原理。
   6.知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响
   本条内容要求有以下几个方面。一个是电磁波的概念,即电磁波是一种波,知道频率、波长和波速是描述电磁波的三个重要物理量。另一个是知道电磁波在真空中的传播速度,即知道电磁波在真空中传播的速度和光速相同,大小为3×108m/s。这是一个常识,是最基本的物理量,要求学生必须记住,如了解电磁波的速度,就可以与前面学过的光速联系在一起,这样会使学生的知识点整合在一起。三是关于它在应用方面的内容,不仅要求学生知道诸如手机、收音机等的工作离不开电磁波,而且强调电磁波的应用对人类生活和社会发展的影响,如手机在通讯方面的便捷,不管学生将来读文科还是读理科,或者从事其他职业技术的工作,这个知识点都是必备的内容。从调查中发现,教师对这个物理知识在生产生活中的运用,以及在技术中的运用会产生困惑,因此,要求教师能够通过一些资料,把握好具体的难度,结合具体的内容,将它有机地融入到讲解的过程中。此外,课堂可以更开放一些,也可以让学生去搜集一些资料,使教学方式多样化,或者举办研讨会讨论手机与生活的联系,等等。这样教学,不仅能引起学生的学习兴趣,了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响,也能促进学生对物理本身价值的认识和促进科学、技术、社会的协调发展。
   《课程标准》在这个主题中提出了四个活动建议:利用磁铁和缝衣针制作指南针,验证同名磁极相斥、异名磁极相吸的现象;研究动圈式扬声器是否可以作为动圈式话筒使用;用电磁继电器制作一个简易自控装置;调查电磁波在现代社会中的广泛应用。这些活动建议可以启发学生的创造性思维,同时学习电与磁的相互关系。教学中要让学生多开展一些这样的活动。
   [案例]把晶体管收音机放在桌边,在干电池的两端各连一条导线放在收音机旁。把与正、负极相连的两根导线迅速断续接触,收音机中能听到什么?

模块三 关于“运动与相互作用”主题的解读及实施建议(下)

   前四个话题详细分析了《课程标准》对于“运动和相互作用”内容的教学要求,了解到“运动和相互作用”涉及较多的物理概念和规律,比较抽象。教师教学时一定要注意联系学生的生活实际,采用多样化的教学方式,发挥实验在物理教学中的重要作用,让学生经历对知识的探究过程,培养和发展学生探究问题和解决问题的能力,培养学生的科学态度和科学精神。下面以“压强”的教学为例(具体内容详见相应的视频),由二位专家(西南大学物理科学与技术学院廖伯琴教授、江西省中学物理特级教师黄恕伯老师)从四个方面对这节课的教学进行解读和说明,使教师了解在《课程标准》下,教师是如何应用教学策略对本部分课程内容进行有效教学的。
   1.新课的导入
   廖伯琴教授:通过这段视频我们可以看出,教师希望通过让学生产生的疑惑,带着问题进入课堂。于是,教师做了如下的设计:用两个质量相同的铁块,一个直接放在学生的手上,另一个铁块的下面放上一个面积更大的托盘,让学生闭着眼睛感受这两个铁块作用的效果。学生闭上眼睛说出他的判断之后,再睁开眼睛发现与现实不符,这就产生了矛盾和冲突,由此导入新课,引出主题,有效地吸引了学生的学习兴趣。
   黄恕伯老师:从这名教师授课导入的设计,我觉得一个效果显著的教学导入应该具备以下特点。一是多种形式引出主题。如该教师就是通过一个实验将压强的主题恰当地引出来,学生印象深刻。二是导入要唤起学生的兴趣。兴趣是最好的老师,如果学生感兴趣,他参与学习的主动性就强烈。该教师通过让学生发现睁眼和闭眼之间的判断是不一致的,进而激发学生的学习兴趣,迫切知道为什么。三是要和学生原有的知识和经验结合起来。该教师通过学生的判断产生不一样来导出问题,就把学生原有的经验调动起来,为学生分析问题建立了基础,让学生清晰地知道接下来要研究的是什么,从而引出主题,所以,教师讲新课时一定要设计有效的导入形式。
   2.物理概念教学的把握
   黄恕伯老师:该教师教学导入的问题设置恰到好处,情境的设计也不错,这让学生更清晰地知道,接下来引出压力产生的效果与哪些因素有关,于是教师自然转到帮助学生建立压强的概念。首先教师让学生探究这个压力作用的效果究竟跟什么因素有关,从录像中已经看到,这个教师并没有采用直白的告知方式,而是通过实验,让学生感知到压力与重力是有区别的,为后面压强概念的引出奠定了基础。
   廖伯琴教授:该教师的实验是通过计算机用图片演示的形式直观地告诉学生,什么是受力面积,受力面积跟接触面有什么不同。从中得到启示,有些概念的教学是需要讲授的,但讲授的过程并不意味着不要理解,不要认识。这个认识的过程,对于学生来说是非常重要的,有了这个过程,学生就会对概念本身的内涵有一个比较清晰的理解,如果对概念理解了,后面概念的运用就会水到渠成。事实上,物理概念是比较抽象的,要使学生建立一个物理概念是需要一定过程的。对于初中生来说,形象思维是占主导的,要使他们建立物理概念就需要有一定的过程。这位教师没有直接从概念原本的表述出发,而是让学生去认识到底什么是压力,给学生呈现出一些直观的现象,让他们去观察,发现自己所认识的压力与物理学的压力存在着区别,而这个区别如果教师没有讲授清楚,学生就将产生错误的概念和观念。而教师通过这个实验,使学生对原有的认知与现实形成矛盾,在从形象到抽象的渐进过程中逐步建立起对压力的认识。
   黄恕伯老师:从上面这两段教学的录像可以看出,一个好的探究课,一是要创设一个问题情境,引发学生的求知欲望,二是要从实验(践)中引出概念,在概念基础之上进行深入的学习。
   3.科学探究的实施
   黄恕伯老师:探究课首先需要教师创设较好的情境引发学生的兴趣与求知欲,建立一些基本的概念,让学生在基本概念基础上去展开探究。上面的教学,该教师先提出猜想与假设,影响压力作用效果的因素,接下来进行控制变量法的实验,提供给学生各种实验器材,让学生通过小组合作的方式,去探究他们自己的猜想与假设。按照这样的猜想假设,通过一个实验设计,得到相应的实验结论,让学生自己去表述、解释他的结论,教师进行点拨和评价。这就是一个比较完整的科学探究过程。在这个过程中,学生的情绪始终是高涨的,达到了教学的预期效果。
   廖伯琴教授:通过科学探究让学生发现影响压力作用效果的因素有哪些,这里的科学探究过程有几点是值得肯定的。一是教师没有拘泥于课本上的传统实验,而是在原有实验基础上进行创新。比如,拿着气球,然后用一根绳子吊个砝码;或者底下原来装的是沙子;现在改用面粉,实验效果都不错;还有学生自己随手拿来铅笔做实验,解释他自己要探究的问题,也是一种创新。不管是教师还是学生,在实验器材的创新方面,都做得比较好。二是学生在科学探究的过程中,探究的目标指向非常清楚。三是学生进行实验时,虽然没有很清晰地描绘出他们实验的步骤,但是,在学生心目中,他们是很清楚地知道自己先做什么,再做什么。同时,教师引导得也好,这就有效地控制了变量。但也有值得商榷的地方,就是在学生探究的过程中,调动学生的思维非常重要,对于学生思维中出现的问题,作为探究过程指导者的教师一定要进行有效的指导。如当学生遇到一些问题时,教师应针对问题,引导学生对收集到的信息进行讨论,形成自己的见解,再去交流,在交流的过程中发现自己不完善的地方,进行补充,进一步地完善。其中,在学生进行思维活动的进程中,教师对学生出现问题的地方实施有效的指导,既调动了学生的思维,又使学生获得了对问题的解决。
   黄恕伯老师:该教师的教学,再一次说明一个成功的探究式教学,必须做到以下几点。
   第一,一个成功的探究式教学,需要精心的教学设计。这名教师使用的那些实验器材,有的是教科书上的,有的就是源于生活进行了恰当的改造,说明教师是经过精心准备的,没有精心准备的教学设计,是达不到这样有效的教学效果的。
   第二,一个成功的探究教学,一定要让学生动起来。这位教师把学生分成若干个组,这些小组的学生在探究过程中,有自主的一面,也有被教师引导的一面。在整个探究的过程中,学生针对提出的问题,进行了多种多样的尝试,这些尝试非常有价值,这些尝试正是动手动脑学习的一个过程。所以说一个探究活动,一定要学生动起来,不仅要动手,还要动脑。
   第三,一个成功的探究教学,一定要让学生进行充分的交流。交流很重要,只有通过充分的交流,才能使学生有所提高。在探究活动的过程中,有的侧重于动手,有的侧重于收集数据,有的可能成为旁观者。如何让所有的学生都能得到充分的提高,有一点非常重要,即围绕探究的问题,围绕所做的实验,让学生进行充分的讨论。只有通过充分的讨论,才能让所有的学生获得进步。然后请几个学生代表上台发言,这几个学生如果讲得很好,不仅说明这几个学生的能力得到了提高,同时对其他的学生来说,也有很大的帮助和促进作用,这是一个共同的学习过程。此外,对有疑问的学生可以通过充分地去交流而达到互相学习的目的。教师也可以通过学生的交流和表述,发现哪怕是一个小小的瑕疵,教师指出这些瑕疵后,学生就可以进一步思考。
   第四,一个成功的探究教学,一定要控制好变量。教学所起到的作用,就是要控制好变量,它能促进和培养学生在实验进程中的观察能力。教师所做的实验,一般是有一个目标,也知道结果是什么,久而久之可能会形成一个思维定式,即很可能将实验的现象和数据向结论上靠拢。但探究实验不一样,它的前提是要求得到的结论是未知的,它是基于我们的猜想。所以,教师应严格把握实验方法,要基于数据来讲授和实验,对出现的问题要恰当引导。同时,还要善于捕捉有价值的教学资源,并加以利用。
   第五,一个成功的探究教学,一定要培养学生严谨认真的科学态度。科学探究是科学家在进行科学研究的过程中,进行的一系列活动。当教师把它移植到物理教学的过程中,它便不仅有传承知识的要求,也包括对过程和方法的要求,也呈现出情感、态度与价值观,即对科学态度和科学精神的要求。因此,不管教师采用何种教学方法,只要以问题为基础,在教学过程中培养学生解决、分析问题的能力,到最后呈现问题,就能体现出科学探究的实质。同时,让学生掌握探究的一些技能和方法,也需要一个漫长的过程,不能急功近利,要相信学生通过两年的物理学习,都能获得比较好的探究能力。
   4.物理概念的应用与总结
   黄恕伯老师:最后一段视频是关于概念应用的内容。该教师在课程即将结束时,面对学生获得探究成功的喜悦,马上提出,冬天,我们在河面或冰面上行走,突然出现冰裂的现象,我们应该怎么做。学生经过讨论,有的主张快跑,有的主张趴下爬行,最后应用压强知识,妥善解决了这个问题,使学生们有了学习成功的喜悦感。这充分说明,当我们把自然现象和物理所学知识联系起来时,就会发现能极大地激发学生不断学习物理的动力,因此,在最后的应用阶段,教师的选材很重要。以往很多教师把概念放置于具体的模型中,做枯燥的量的比较,不但不能激发出学生的学习兴趣和热情,而且对于后面的研究和学习也不能产生积极的作用。这位教师用真实的情境,将本节所学的概念及规律的应用与真实的问题情境紧紧地联系在一起,达到了培养学生探究能力的效果。
   廖伯琴教授:教师在这节课里,完成了压强内容的部分教学。在这样的教学设计中,它体现出探究的教学方式。通过发现、提出问题呈现物理概念,在已有的概念基础上引导学生进行探究,在探究结束之后通过解决实例来巩固和提高所学知识,这是一个环形的学习过程。在这个教学中,可以看出正是因为教师的精心准备,这节探究式教学课才获得了成功。当然它也存在一些问题,如教师如何捕捉学生在学习过程中出现的小问题,让学生感到无论做什么实验,或解释何种现象,都应该用严谨的态度去对待。
   总之,这堂课给我们很多启迪。我们是以压强这个案例作为契机,通过导入标准,把握物理概念教学,再到科学探究的实施,以至最后的应用,将这些内容分解,将教学策略具体呈现出来。希望通过这个案例,抛砖引玉,给教师的教学带来一些有意义的启示。

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