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新课程理念下的高中物理教学

彭前程

  [编者按] 为了庆祝中国教育学会物理教学专业委员会(简称“学会”)成立三十周年,我刊特约教育专家、教研员以及广大一线骨干教师总结学会三十年来的教育研究成果,进一步深入探讨物理教育研究与改革中存在的问题,更好地发挥学会为我国教育改革服务的学术优势,陆续在“专家视点”等栏目刊登有关见证改革开放以来我国中学物理课程、教材建设和高考改革等部分研究成果. 

内蒙古快3  2004年我国部分省市开始了高中的课程改革,截止2010年9月,全国除广西外,已全部进入新课程.经过几年的实践、探讨和反思,大家逐渐对教学中一些比较重要的问题有了新的认识.本文拟在整体上对新课程高中物理教学的现状及教学中应注意的问题谈谈自己的看法.

  一、高中物理教学现状

  1.新的教育观念得到广泛认可

  经过几年的学习和实践,“打好基础”“培养能力”等观念得到强化,“过程‘方法’科学精神”等逐渐受到重视,一些新的教育观念在实践中不断得到深化.应该说此次课程改革极大地解放了思想,使更多的物理教育工作者站在更高的层面来思考我国的高中物理教育,教师在新课程理念的指导下,教学研究比以往任何时候都更广泛、更深入.

内蒙古快3  2.教学实践取得长足发展

  (1)更关注学生知识的建构过程

  教师普遍重视对学生学习条件及学习状况的分析,更注意将学生的思考“过程”反映出来,以便在教学过程中随时了解学生的想法,动态地开展教学.例如,在学习自由落体运动时,教师提出“你认为不同物体在重力的作用下下落得快慢是怎样的?‘影响物体下落快慢的原因是什么?”“若不考虑阻力,物体下落是什么运动?”“自由落体运动具有什么特点?”等问题,学生在问题的引导下展示“思维的过程”,这对教师了解学生的想法、继而有针对性地开展后续教学非常有利.

  (2)多维教学目标并重

内蒙古快3  教师在教学设计中重视新课程强调的三维教学目标.比如北京实验中学王运淼老师在讲“电动势”时,将4盏小灯泡并联接在4节1.5V的干电池上,逐一闭合每一盏小灯泡的开关,发现第一盏灯最亮,以后每闭合一盏,灯的亮度都逐渐变暗.根据初中学过的知识,并联电路用电器两端的电压等于电源电压,小灯泡的亮度不应该随灯泡个数的增加而变暗,学生由此产生了疑问;接着老师又将这四盏并联的小灯泡接在一个6V的蓄电池两端,再逐一闭合每盏灯的开关,此时灯的亮度不但不随接入个数的增多而变暗,而且各灯亮度也比上面同样是6V的干电池所接的小灯泡大很多.全班学生几乎是同时发出了“为什么”的疑问,这就为学习电源的电动势及内部结构奠定了很好的基础.

  (3)教学方式多样化

内蒙古快3  我国的探究式教学注重探究教学的本质,强调学习者主动参与、积极发现问题、解决问题、总结规律、构建知识的过程.这种让学生带着问题,师生共同研究、讨论、解决问题的过程和我们以前提倡的“启发式教学”有许多共同之处.

  (4)教学手段丰富多彩

内蒙古快3  新课程要求教学和学生的生活实际相联系,许多老师就亲手制作教学用具.例如南昌一中郭训盛老师在“楞次定律”一课中所做的演示小车,形象生动地展示了楞次定律的内容.除了自制教具和利用传统的实验仪器外,还有用多媒体播放图片、课件、视频和使用DIS多媒体数字化实验室.丰富多彩的教学手段使课堂气氛更活跃、教学效果更理想.

  3.教学行为差异很大

  尽管从全局而言,新课程改革取得了可喜的成绩,但是一些地区、学校、教师,仍然以老的教学方式向学生灌输知识,不做实验.客观上,新课程对教师的学科知识、教学水平和学校管理、设备、资源等都提出了较高的要求.有些经济落后的地方师资不足、设备短缺、班级太大,很难开展符合新课程要求的教学.主观上,有些学校领导和老师对新课改不理解或不赞成.笔者在一线考察时和某条件很好的市一中的老师座谈,他们学校从高一到高三都不做实验,只是到高考前将一些重要的实验讲一讲,告诉学生应注意些什么、哪类问题在高考的实验题中易出现及如何解决.

  二、高中物理教学应注意的问题

内蒙古快3  1.扎实的学科功底是搞好课程改革的必要条件

内蒙古快3  新课程要求开展多种方式的教学活动,特别是学生自主探究的学习活动.这就要求教师不仅要设计好教学活动,还要有扎实的学科知识.新课改中我们常看到真正为大家所称道的,通常是那些学科功底扎实、对物理学有深刻理解的老师.

内蒙古快3  正像赵凯华先生在一次谈话中所说:“现在中学物理教师将过多的精力放在解题上,像某某老师这样看‘闲书’的人不多了(“某某老师”指北京某中学的一名特级教师)”.赵先生这里说的“闲书”,指的是如爱因斯坦、英费尔德著,周肇威先生译的《物理学的进化》,赵凯华先生著的《定性与半定量物理学》等书籍,这些书对教师深刻理解物理学概念、原理和搞好物理教学非常有帮助.

内蒙古快3  以“牛顿第一定律”为例.首先,牛顿在总结伽利略、笛卡儿等人研究的基础上得出牛顿第一定律:“一切物体总保持匀速直线运动或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.”“物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性.”这里首先包含了力的定性定义,说明力和运动状态改变间的关系;其次,确立了惯性的概念,描述了物体运动所固有的属性;第三,牛顿第一定律还定义了惯性系,要描述运动就要说明是在什么样的参考系下的运动,满足第一定律所描述状态的参考系为惯性参考系.

内蒙古快3  有了牛顿第一定律的基础,人们就会进一步追问:如果物体受到外力,其运动状态的变化将遵循怎样的规律?要回答这一问题就必须先定义用什么物理量来描述物体运动状态的变化,用什么量来描述力,用什么量来描述惯性.力要求用物体的运动状态变化(即加速度)来量度,而弹簧测力计是用物体的形变来量度力,这两者在理论上是二元的,产生形变的力和产生加速度的力是否具有同一属性,并不应该是想当然的。质量的量度也存在类似的问题.

内蒙古快3  教师只有了解了这些本原的问题,才能更好地设计教学.中学在学习牛顿第二定律时,多采用认为质量和力都是已经解决了的问题,然后通过实验来发现加速度、力、质量三者间的关系,这种处理方法是合适的.

内蒙古快3  第一定律的教学可以采取如下的教学设计.

  问题1:日常生活中我们常见到将力作用于一个物体,物体就运动,是不是说,有力才有运动?力和运动是怎样的关系呢?

内蒙古快3  师生一起做人教版《物理1》中的“伽利略斜面实验”.

  问题2:“伽利略斜面实验”说明了运动和力是怎样的关系?

  在师生共同的讨论中,总结出牛顿第一定律的正确表述.

内蒙古快3  在分析牛顿第一定律实质内容的基础上,应让学生认识以下几点:

  (1)牛顿第一定律阐明了力和运动状态变化的关系,为后面进一步的研究奠定了基础.

  (2)牛顿第一定律提出用惯性来描述“物体具有保持运动状态不变的内在属性”.

内蒙古快3  (3)牛顿第一定律虽然不能通过实验严格验证,伽利略斜面实验只是一个理想实验,但是由它得出的推论被无一例外地得到证实,从而被认可;更为重要的是,它的得出体现了把经验事实和抽象思维结合起来的一种科学思维方法,成为后世科学发展中重要的科学研究方法.

  2.处理好过程与结果的辩证关系

内蒙古快3  即便是现在,也仍然有许多教师认为过程不重要,唯有结果、唯有会解题才重要.物理教学基本上变成了“解题教学”.那么如何看待过程和结果的关系?结果究竟应该是什么?加强了过程教学一定就会削弱结果的教学吗?

  首先,在解题教学中,教师关注的重点是题型及解题技巧,往往把技巧直接告诉学生,然后再让学生模仿同类型题目,试图通过题型模仿让学生记住技巧.对为什么要用这样的技巧以及技巧中所包含的物理意义与思想,则因为“麻烦”“费时”避而不谈.这些机械训练的结果是,当学生遇到没见过或有差异的题时不会解答.其实物理教学中的结果应该是教学的“目标”,会解题只是我们教学目标中的一个方面,千万不能将物理教学异化为解题教学.

内蒙古快3  其次,新课程强调“过程”,实际就是要让学生知道知识产生的来龙去脉,知道为什么要引入相应的概念,主要的问题是什么,如何解决这些问题等,而有些老师只知道解题的方法.这样且不说对学生掌握科学分析问题的方法、培养全面的科学素养不利,即便是对解题也不会有太好的结果,因为学生没有理解问题的实质.

  例如,“已知通过气垫导轨上两个挡光板的宽度及物体通过挡光板的时间,求物体在气垫导轨上运动的加速度”一题,暗含“以不变应万变”思想,是求物体通过两个挡光板的平均速度来代替通过两个挡板的瞬时速度.尽管许多学生事先做过这类题,却没有领会其中的物理本质,以至于遇到类似“一个接近光速的带电粒子,通过一个220伏、50赫兹交变的偏转电场”求相应问题时,许多学生一筹莫展.其实这里解决问题的关键是以光速运动的粒子通过每秒方向改变仅lO0次的交变电场,可以认为电场是不变的.学生平时应通过多层次、多角度的“过程”学习,真正领会问题本质.

  3.探究式教学要重在本质

  探究式教学是此次课程改革中老师们思考最多、实践最广的教学方式,课型是多姿多彩.教学中应注意:

内蒙古快3  首先,探究方式的选择要注意结合学校、学生的实际.比如,课标要求:“通过探究,理解楞次定律.”如果学校设备允许,可以让学生两人一组设计方案来自主探究;如果学生基础差,可以在老师引导下,先讨论后实验探究;如果学校的设备较差,则可以由老师演示,学生在老师的启发下讨论得出规律.

内蒙古快3  其次,探究不一定非要做实验,这就涉及“以讲授为主的教学可不可以是探究式教学”的讨论.我国中学物理教学界普遍认为:以老师讲授为主的教学,只要是让学生带着问题,教师提供足够的证据,教学完全可以设计成探究式的学习.

  第三,探究教学要注意效率.教学中我们常可以看到,课堂上“热热闹闹”,但是教学目标并没有得到很好地完成.究其原因,主要是教学目标的“求全”造成的.探究教学一定要注意目标的达成度,可以仅对一两个要素进行探究,这样更有效.比如,在“探究加速度与力、质量的关系”中,就可以将探究的重点放在探究的思路、方案的设计上,而实验数据的分析、曲线拟合等,则可以发挥计算机的功能.

内蒙古快3  4.要注重核心概念的教学

  概念是建立学科最重要的基础,但是我们常常看到有些教师更关注解题教学、技巧教学和“二级规律”的教学,新课教学常是“一个定义,几项注意”“5分钟新课,4O分钟解题”.学生对所学的概念还没有理解,就急忙进入“习题教学”,以至于学生的练习没少做,但还是不能理解真正的物理问题.

  比如,学过光的干涉和衍射后,有的学生认为“两个缝就是干涉,一个缝就是衍射”.但是光栅不是一个缝,为什么叫“衍射”?光栅叫“衍射”,那“双缝”为什么不叫“双缝衍射”,而叫“双缝干涉”呢?这些问题首先要从干涉和衍射的概念去辨析、理解.干涉指的是满足相干条件的两束或两束以上的光波在空间相遇时,相互叠加出现光强在空间稳定不变的、明暗分布的现象;衍射指的是波遇到障碍物,能够绕过障碍物进入几何阴影区的现象.从概念上看,干涉现象不需要障碍物,原则上可以实现没有衍射因素的干涉现象,技术上可以用两束或两束以上的具备相干条件的激光实现光的干涉;而衍射现象需要衍射物,指的是一种偏离直线传播的干涉效应.单缝衍射的缝中各点都是子波的波源,它们前进中的包络面形成新的波面.新的波面的波线指向缝后的各个方向.而衍射图样的出现,则是根据波的叠加原理,各子波叠加的结果,属干涉效应,所以衍射中必有干涉.由上面的分析可以看出,“双缝干涉”实质上是“双缝衍射”.它和“光栅衍射”一样,是各个单缝的衍射(内含干涉)光波互相干涉的结果.在教学中之所以称为“双缝干涉”,是因为把每个缝只看作一个子波源,而且是对双缝之后的波场而言的.

  再如,重力的概念,人教版高中教材上的叙述是:“由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力”.由于重力是在高中刚开始学习物理时就碰到的物理量,不可能讲清楚其确切含义,所以用了一个并不是很严格的说法.我们常听到这样一些说法:(1)重力就是地球的万有引力;(2)重力是引力的一个分力;(3)随地球一起转动的物体所表现出受地心的引力.这些说法是否合理呢?

  中学阶段常由在地球表面称得的重量(重力的大小)来定义重力.此时采用的是地面参考系,是非惯性参考系,要考虑因地球的旋转而产生的惯性离心力,这时地球表面物体所受到的重力w。,是地心引力F与惯性离心力F惯的合力(见图1).有些大学物理教材也将重力视为地心的引力,而地心引力与惯性离心力的合力叫做“视在重力”,它的大小 则应叫做“视在重量”.其实通常我们所说的“重量”就是“视在重量”,没有不含惯性离心力的“重量”,只是通常不会在“重量”前加“视在”二字.此种情况下的“重力”就是“视在重力”的简称,它包含惯性离心力.

内蒙古快3  有关“重力”一词的矛盾主要来自除地心引力外是否还包含惯性力.赵凯华先生说:“对于重力,在不同的语境下可以有不同的理解.在区分天体相互作用和地心引力时,以及与弹性力、摩擦力并列谈‘常见的力’时,不必强调‘重力’包含惯性力,在讨论物体的重量时‘重力’必须包含惯性力.”由上面的分析来看,第(1)种说法要看具体的语境,第(2)种说法是不对的,第(3)种说法不够清楚,建议不使用.

内蒙古快3  5.要重视重要规律的教学

  物理概念是理解物理规律的基础,而物理规律则是理解现实世界的法则,所以规律的教学也非常重要.在规律教学中我们要注意规律的不同层次、重要程度,要让学生理解它的内涵和运用规律的方法.

内蒙古快3  比如,在“曲线运动”的教学中,有的老师把注意力过于放在什么样的运动要用什么样的公式上,而忽略了运用规律的根本大法——在垂直的两个方向上应用牛顿运动定律,忽略了物体做一般性的曲线运动时应怎样考虑问题.《物理2》第五章第一节“曲线运动”开宗明义地强调思路:“从现在开始,我们研究质点沿曲线运动时所遵循的规律.这一节的任务是找出描述曲线运动的方法,下一节将根据牛顿运动定律得出质点做曲线运动的规律.这个思路与研究直线运动时是一样的”.下一节“平抛运动”,研究的是用平抛这一具体问题来处理曲线运动的一般方法.对此,教材说明:“在研究直线运动时,我们已经认识到,为了得到物体的速度与时间的关系,要先分析物体受到的力,由合力求出物体的加速度,进而得到物体的速度.关于平抛运动,我们仍然遵循这样的思路,只是要在相互垂直的两个方向上分别研究.”接下来,分别研究物体在z轴和Y轴上的受力情况,列出方程求出分速度、合速度,分位移、合位移.在这节的最后一段,指出用刚刚学过的研究平抛运动的方法来研究“一般的抛体运动”,给出了一条明确的研究一般曲线运动的方法.

  6.实验教学不容忽视

  仅从《课程标准》及教材实验的数量上,就可以看出新课程对实验的要求提高了.比如原来高中物理教学的实验是19个,而且大多数都是验证性实验;而《课程标准》至少有3O多处提到了要由实验来进行教学设计;高中教材两个必修加上3系列的5个选修模块,涉及4O多处用实验或活动来学习物理知识.加强实验教学不仅仅是要培养学生的动手能力,更重要的是要培养他们科学的研究问题的方法、学习物理的兴趣和多方面的科学素养.

内蒙古快3  高中物理课程改革已进行了近七年,我们只要在理念上逐渐加深认识、跟上时代的步伐,在实践中不断探索,“关注学生”“理解学生”“理解物理”,我国的物理教学就会取得长足发展.

  转载:《中学物理教学参考》2011年1-2月

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