试论三种常用的再现物理情景的教学方法.doc

试论三种常用的再现物理情景的教学方法布鲁纳认为：学习者在一定的问题情境中，对学习材料的亲身体验和发展过程，才是学习者最有价值的东西。如何把物理问题生活化，让物理知识回到现实生活中，将其产生和发展过程返璞归真，给学生创设物理现象情境，让学生通过对情境的观察、思考，发现归纳出蕴含于情境中的物理知识就显得尤为重要。高中物理难学固然是物理知识本身较抽象，与生产实际联系密切；而更主要的原因是：现在的学生往往缺少社会生产劳动，缺少必须的实践，因此对物理知识涉及的过程无法准确的再现，即头脑中缺乏清晰的物理情景，导致对物理概念、规律难以深刻理解，不善于以物理知识分析问题和解决问题，那么如何在平时的教学过程中，为学生搭载、创设、再现物理情景的平台，谈几点体会。一 、利用实验展示和体验物理情景物理学家杨振宁说过，“物理本身是现象”。这个现象就是物理情景，显然，直观性与物理现象和物理实验是紧密相联不可分割的，让学生亲眼看一些物理实验，亲手做一些物理实验，以此激发学生学习物理的兴趣，充分调动学习的积极性，通过亲身体验与理论学习相对照、验证，来加深理解，以形成正确的物理情景。教学实例一：学习“自由落体运动”时，师生共同得出结论“物体从同一高度由静止开始下落的运动快慢与它的质量大小无关”，进而引出自由落体运动的概念，导入新课。教师进行如下演示实验：（1） 金属片和纸片从同一高度由静止开始下落，前者先落地。（2） 纸片和纸团从同一高度由静止开始下落，后者先落地。（3） 金属片和纸团从同一高度由静止开始下落，两者几乎同时落地。师：什么原因导致金属片比纸片先落地，纸团比纸片先落地？生：纸片比金属片和纸团所受的空气阻力大。师：这说明影响物体下落快慢的重要因素是什么？生：空气阻力是影响物体下落快慢的重要因素。师：如果设法消除空气阻力，金属片和纸片谁下落得快？生：可能同样快。师：如何消除或减小空气阻力？生：将物体置于真空中。师：那么我们来看下面的演示实验，请同学们仔细观察下述三种情况下羽毛和钱币在牛顿管中下落的快慢。（1） 没有抽气时，羽毛比钱币慢很多；（2） 抽去部分空气后，两者下落的时间差减小；（3） 尽量抽空后，两者几乎同时落地。师：由以上实验现象，同学们可得出什么结论。 生：没有空气阻力时，羽毛和纸币下落一样快。 师：（小结）空气阻力是影响物体下落快慢的重要因素，物体从同一高度由静止开始下落的运动快慢与它的质量大小无关。 在此基础上，教师引出自由落体运动的概念，进行授课。分析：自由落体运动是自然界广泛存在的物体自由下落运动的理想化模型，自由落体运动的教学应尽可能理论联系实际进行启发式教学。在上述情境教学中，教师从实际事例出发加以实验演示，让学生自己突破原有“重的物体比轻的物体下落更快”的错误思维定势。通过教师逐步提出问题，引发学生原有思维的矛盾，让学生自己得出正确结论。上述情境教学充分体现了课堂教学的师生双向交流，通过教师的提问和启发，激发学生的思维活动，让学生切身体会实践是检验真理（此例中由演示实验得出结论）的唯一标准，也让学生在教学活动中获取知识，学到方法，发展能力，得到由自己得出正确结论的成功情感体验。教学实例二： 在进行“闭合电路欧姆定律”的教学时，准备两节新干电池， 一个电动势为 的内电阻较大的蓄电池组， 一个伏特表， 一个小灯泡， 一个单刀双掷电键， 若干导线。先用伏特表分别测干电池组的电动势（约 ） 和蓄电池组的电动势（ 约）， 将小灯泡与干电池组并联， 学生看到小灯泡发出白光。接着教师叫一个学生上台来， 要学生将小灯泡与 的蓄电池并联，这个学生很犹豫， 下面的学生嚷开了：“不能连上去，灯泡会烧坏的。”“为什么会烧坏？ ”教师装傻。“因为 的电池就让小灯泡发白光了， 连在 的蓄电池上肯定会烧坏！ ”学生的话似乎很有逻辑呢。“烧坏了不要你赔， 连上去！ ”学生忐忑不安地将灯泡连在了 的蓄电池上， 结果灯泡不仅没有烧坏， 反而比先前还暗一些。学生在下面嘀咕开了：怎么回事？不可能吧！ 可想而知， 有了上面创设的问题情境， 教师就可以有效地加以引导并展开“闭合电路的欧姆定律”课题了。由此可见，合理创设物理情境，不仅能够吸引学生的注意力，激发学生学习的兴趣，而且能够帮助学生建立并理解物理概念，掌握物理规律，提高教学效果。二、利用物理图象，形成物理情景我们都有体会，形象的、具体的、直观的事物要比抽象的语言容易记得多。美国图论学者哈里有一句名言：“千言万语不及一张图。”说的就是这种道理。 物理解题中常用到的图像有实验装置图、物理运动轨迹图、物体受力图、气体状态变化图、电路图、光路图、波形图、函数图像等等，应用这些图像可以帮助我们对所研究的物理过程形成直观、形象，简明、全面的认识。物理图像是反映物理概念、物理规律、物理过程的有效手段，这是因为它具有以下几个特点：能形象地表达物理规律；能直观地描述物理过程；能鲜明地反映物理量之间的关系。物理图像可反映题目情景的物理图景；反映某几个物理量之间关系的函数图像。例三：用伏安法测一节干电池的伏安图像，如图所示，根据图线回答：U/VI/A0图a0.51.51.02.5 5.0 7.5 （1）干电池的电动势和内电阻各多大？（2）图线上a点对应的外电路电阻是多大？电源此时内部热耗功率是多少？（3）在此实验中，电源最大输出功率是多大？解析：图P出/wR/0r（1）由截距知识得电源电动势E=1.5V，短路电流I短=7.5A，内电阻r=；也可由图线斜率的绝对值即内阻r=。（2）a点对应外电阻Ra=，此时电源内部消耗功率Pr=Ia2r=(2.5A)20.2=1.25w。也可以由面积差求得Pr=IaE-IaUa=2.5A(1.5V-1.0V)=1.25w。（3）由电源的输出功率的函数表达式P出=及P出-R图像（如图所示），知当内、外电阻相等时，P出最大。因此P出max=2.81w。物理教材语言精辟，教师在讲解中尽可能将书中的概念、规律用学生易接受的语言图示，“绘”出学生知晓的“形”，使之觉得生活在物理中，从而觉得书中概念规律看得见、摸得着，教材中形象直观的插图能营造出有血有肉的物理情景，让学生如见其形 。三、利用多媒体课件模拟物理情景在中学物理中，讲授一些抽象的物理概念、变化的物理过程、瞬间发生的物理现象、复杂的物体内部结构时，由于受时间、空间或条件的限制，单纯语言、仪器、教具等传统媒体都难以实现。在课堂上运用多媒体系统，可以使未见过的事物和现象“近在咫尺”，使变化的物理过程定格“驻留”，使瞬间发生的物理变化“缓步慢行”，使复杂的物体内部结构“一目了然”。多媒体辅助教学将视觉和听觉等同时作用于人的感官，能提高课堂教学的效率，有效地影响学生的学习态度和情感变化，使学生受到潜移默化的影响和美的熏陶。多媒体辅助教学是现代教育发展的趋势，它有利于认知水平的提高，有利于能力的培养和素质教育。随着教育形式的发展，运用多媒体辅助教学必将成为提高课堂教学效率的重要途径和发展趋势。常用的制作物理课件的软件有Authorware、Word、Photoshop、Flash。其中Flash动画功能特别好。例四：在“原子核式结构”教学中，利用多媒体手段，可以把这一过程生动地展现在学生面前。教学过程为：设问： 按照“汤姆生原子模型”原子的结构是怎样的？ 假设： 假如是上述结构，那么当高能粒子穿过金箔将是怎样一种情景？猜想： 让学生猜想高能粒子穿过时出现的情况。多媒体模拟演示： 再现散射实验（粒子穿过金箔）的情景推测： 由绝大多数粒子能穿过金箔的实验事实，说明原子的大部分是空的；极少数粒子的偏向角超过90甚至反向弹回，说明其中有一个质量集中、电荷集中、体积较小的核。创想： 原子是由带正电的体积很小的原子核和核外电子构成的。多媒体模拟演示： 原子的核式结构模型。按上述教学过程，学生沿着前人的思维足迹，用类科学研究的方式，通过假设、验证、创想、模拟演示等，成功地解决新问题，学生在感到成就感的同时，迸发出创造欲望的火花。当然电脑模拟只是模拟，缺乏真实性，但只要凡在设计中符合一定的物理规律，符合物理变化过程，则可将物理教学中许多“死”的，抽象的、微观的，再现为“活”的，形象的、宏观的物理情景，使得学生一看就能知其然，知其所以然。四、利用物理问题想象物理模型，再造物理情景解决物理问题的关键是抽取物理模型并建立、形成物理情景：在分析物理问题时，需把所涉及的物理对象先进行简化和纯化（即对研究的物体、过程、条件等只考虑问题的主要因素而忽略次要因素，从而找出其内在的突出特点来），再应用相关的物理概念和规律把这些物理对象按一定的时间顺序和空间关系在研究者的头脑中形成静态或动态的形象，这种过程就是建立物理情景。想象是人脑对已有表象进行加工改造，将题目文字叙述的问题在头脑中形象化，并画出示意图，把物理过程清晰的再现出来，并能选择适当的物理规律，达到分析问题、解决问题的目的。CAB例五：在学习“力的分解”专题时，我例举了这一题目：如图，质量为m的物体被三角形支架ABC在B点通过细绳悬挂而静止， AB杆保持水平，BC杆与竖直方向成角，求AB杆受到的拉力和BC杆受到的压力大小。 为了使学生理解细绳拉力（F=mg）产生的两个作用效果（一是拉伸AB杆，二是压缩BC杆），我叫学生们站起来，让同桌学生的手臂叉腰，要求手的后臂保持水平；另一个学生在其肘关节处施加一竖直向下的拉力。接下来，同桌学生互换重复上述动作。通过学生的上述动作，让他们看到AB、BC两杆分别类似手的后臂和前臂，从而理解上例中细绳拉力产生的两个作用效果。分析：力的分解是力这一章教学的一个难点，学生的主要思维障碍是：如何确定两个分力的方向？因此本节教学的重点在于根据力的实际作用效果确定两分力的方向，然后运用平行四边形定则进行分解。正如此例，为了使力的实际效果具体形象，我让学生在上述情境中增强对力的实际作用效果的感性认识，将物理知识与实际有机结合，既可加深理解，又可激发学生的求知欲望；而且，通过创设上述物理情境，建立物理模型，突破了“如何确定两分力方向”的这一教学难点。由此可见，通过创设合理的物理情境，建立形象的物理模型，可疏通学生的思维障碍，突破教学难点，使学生牢固掌握物理