物理学科三维目标的达成

物理学科三维目标的达成 李奇云Email qiyunli2008 网站 你抓住的不是牛顿一群伟大的科学家去世后在天堂里玩藏猫猫 轮到爱因斯坦抓人 他数到100睁开眼睛 看到所有的人都藏起来了 只有牛顿还站在那里 爱因斯坦走过去说 牛顿 我抓住你了 牛顿 不 你没有抓到牛顿 爱因斯坦 你不是牛顿你还能是谁 牛顿 你看我脚下是什么 爱因斯坦低头 看到牛顿站在一块长 宽都是一米的正方形地板砖上 大为不解 教育笑话 牛顿 我脚下是一平方米的方块 我站在上面就是牛顿 平方米 所以你抓住的不是牛顿 你抓住的是帕斯卡 爱说谎的老师开学的第一天 波波放学回家 新来的老师好吗 妈妈问 一点也不好 她喜欢说谎 怎么会呢 你别胡说 教育笑话 上算术课时 她先说3加3等于6 过一会她说2加4等于6 临下课她又说5加1等于6 不懂科学儿子躺在沙发里看画报 母亲气喘吁吁地走进屋说 我买了一车煤 现在煤车停在桥那边 拉不上来 你来帮妈推一下吧 咳 妈 你不懂科学 儿子躺着不动 歪了歪头说 按照牛顿的惯性定律 你只要把车子退后20米 然后猛冲上去 车子就能过桥了 教育笑话 教育笑话 科学钓鱼 图片来源 Newton sFourthLawWewouldliketodrawattentiontoNewton sfourthlaw amatterofcommonobservationthoughsadlyneglectedintheoreticalphysics Theweightofanobject particularlyifitisveryheavy isproportionaltothetimeyoucarryit ThePhysicsTeacher 1990年第5期 教育笑话 现实生活中 每个人都有过 牛顿第四定律 的体验 但很多科学总是与自己的主观经验 反其道而行之 这大大加大了科学教育的难度 那么科学教育是否可以对这种 主观经验 视而不见呢 牛顿第四定律请大家注意牛顿第四定律 本来是显而易见的 但不幸被理论物理学所忽略 那就是 一个物体的重量与你拎它的时间长短成正比 要是它很重就尤为如此 义务教育阶段的物理课程要让学生学习初步的物理知识与技能 经历基本的科学探究过程 受到科学态度和科学精神的熏陶 提高全体学生的科学素质 促进学生的全面发展 课程理念 以提高全体学生的科学素养为目标 科学素养 知识与技能 过程与方法 情感态度价值观 科学探究科学内容 教学建议教科书编写建议评价建议课程资源的利用与开发建议 课程目标 内容标准 实施建议 初步认识物质的形态及变化 物质的属性及结构等内容 了解物体的尺度 新材料的应用等内容 初步认识资源利用与环境保护的关系 初步认识机械运动 声和光 电和磁等自然界常见的运动和相互作用 了解这些知识在生活 生产中的应用 初步认识能量 能量的转化与转移 机械能 内能 电磁能以及能量守恒等内容 了解新能源的应用 初步认识能源利用与环境保护的关系 知识与技能 初步了解物理学及其相关技术产生的一些历史背景 能意识到科学发展历程的艰辛与曲折 知道物理学不仅指物理知识 而且还包含科学研究方法 科学态度和科学精神 具有初步的实验操作技能 会使用简单的实验仪器和测量工具 能测量一些基本的物理量 会记录实验数据 知道简单的数据处理方法 会写简单的实验报告 会用科学术语 简单图表等描述实验结果 知识与技能 经历观察物理现象的过程 能简单描述所观察物理现象的主要特征 有初步的观察能力 能在观察物理现象或物理学习过程中发现一些问题 有初步的提出问题的能力 通过参与科学探究活动 学习拟订简单的科学探究计划和实验方案 能利用不同渠道收集信息 有初步的信息收集能力 过程与方法 通过参与科学探究活动 初步认识科学研究方法的重要性 学习信息处理方法 有对信息的有效性作出判断的意识 有初步的信息处理能力 学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律 尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题 有初步的分析概括能力 能书面或口头表述自己的观点 初步具有评估和听取反馈意见的意识 有初步的信息交流能力 过程与方法 能保持对自然界的好奇 初步领略自然现象中的美妙与和谐 对大自然有亲近 热爱 和谐相处的情感 具有对科学的求知欲 乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理 勇于探究日常用品或新器件中的物理学原理 有将科学技术应用于日常生活 社会实践的意识 乐于参与观察 实验 制作 调查等科学实践活动 在解决问题的过程中 有克服困难的信心和决心 能体验战胜困难 解决物理问题时的喜悦 养成实事求是 尊重自然规律的科学态度 不迷信权威 具有判断大众传媒是否符合科学规律的初步意识 情感态度与价值观 有将自己的见解公开并与他人交流的愿望 认识交流与合作的重要性 有主动与他人合作的精神 敢于提出与别人不同的见解 也勇于放弃或修正自己的错误观点 初步认识科学及其相关技术对于社会发展 自然环境及人类生活的影响 有可持续发展的意识 能在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献 有将科学服务于人类的意识 有理想 有抱负 热爱祖国 有振兴中华的使命感与责任感 情感态度与价值观 专题一 知识与技能 目标的达成 一 物理概念和规律1 物理概念 是指客观事物的物理共同属性和本质特征在人们头脑中的反映 是物理事物的抽象 物理量 许多物理概念所反映的客观事物的本质属性具有明显定量的性质 即可以用一个可以测量的量来表示 如速度 加速度 电阻等 这类概念称为物理量 知识与技能 目标的达成 状态量 描写状态的物理量 如速度 压强 密度等 过程量 描写过程的物理量 如功 热量等 一般说来 不同的过程 具有不同的量值 物理概念的界定 物理概念一般是通过下定义方式 由与其他概念间的关系来界定的 如 匀变速直线运动 在相等的时间内 速度变化量相等的直线运动 2 物理规律物理规律是物理现象 过程在一定条件下发生 发展和变化的必然趋势及其本质联系的反映 物理规律通常分为物理定律 定理和原理 3 物理概念与规律的联系物理规律反映有关物理概念之间的必然联系 知识与技能 目标的达成 阿基米德原理反映了物体所受浮力与其排开液体体积之间的关系 牛顿第二定律反映了质点的加速度与力 质量之间的因果联系 概念和规律的学习 知识与技能 目标的达成 物理概念和规律的学习一般包含两个阶段 物理概念和规律意义的学习 外显行为为 能说 即可以用自己的语言陈述内容并能举出相应的实例 物理概念和规律的 运用 能正确运用所学概念和规律解决问题 物理概念和规律意义的习得 学生学习物理概念和规律的意义 就是通过学生自己的思维活动形成这些概念间的本质或因果联系 1 习得物理概念和规律意义的推理方式之一 归纳推理 穆勒五法 求同法 通过考察被研究现象出现的若干场合 确定在各个场合先行情况中是否只有另外一个情况是共同的 如果是 那么这个共同情况与被研究现象之间有因果关系 物理教材中多数定义性概念以及一些规律可以运用求同法获得 如 力 液化 机械运动 牛顿第三定律等 差异法 通过考察被研究现象出现和不出现的两个场合 确定在这两个场合中是否只有另外一个情况不同 如果是 那么这个不同情况与被研究现象之间有因果联系 物理教学中有许多结论命题是运用差异策略获得的 如 声音的传播 电磁感应 电流的磁效应等 知识与技能 目标的达成 差异法举例 共变法 通过考察被研究现象发生变化的若干场合中 确定是否只有一个情况发生相应变化 如果是 那么这个发生了相应变化的情况与被研究现象之间存在联系 穆勒五法 例 探究导体电阻与其影响因素的定量关系 穆勒五法 求同求异并用法 考察正事例组 被研究对象出现的若干场合 和负事例组 被研究对象不出现的若干场合 如果在正事例组的各场合中只有一个共同的情况 并且它在负事例组的各场合中又都不存在 那么这个情况就是被研究现象的原因 如 研究 同种液体的同一深度 液体内部压强相等 剩余法 如果某一复合现象是由另一复合原因所引起的 那么把其中确认有因果联系的部分减去 则剩下的部分也必然有因果联系 2 物理概念和规律习得的推理方式之二 演绎推理演绎推理是由反映一般性知识的前提得出有关特殊性知识的结论的一种推理 一般 特殊 基本形式是三段论 三段论由三个命题构成 即 大前提 小前提和结论 知识与技能 目标的达成 1 求同法的教学结构 二 物理概念与规律意义习得的教学 如果学习者能使用求同策略 必然需要学习者能够 从若干场合中识别出被研究对象 结果 从上述场合中识别出其中有很多变化因素 都是存在一个共同因素 使用求同法得出物理结论时 教师应设计的教学环节 帮助学生从若干教学实例中识别出被研究现象 结果 帮助学生从上述教学实例中识别出其中有很多变化因素 都是存在一个共同因素帮助学生形成结论命题 知识与技能 目标的达成 求同法教学案例分析 探究 液体内部压强规律 液体内部同一深度处 各个方向上的压强大小相等 2 差异法的教学结构 如果学习者能使用差异法 必然需要学习者能够 从两个场合中的一个场合中识别出被研究对象 结果 而另一个场合中结果不出现从结果出现的场合中识别出一个因素 而该因素在结果不出现的场合中也不存在 使用差异法得出物理结论时 教师应设计的教学环节 助学生从教学实例中识别出其中一个场合中存在被研究现象 结果 而另一个场合中结果不出现帮助学生从结果出现的场合中识别出一个因素 而该因素在结果不出现的场合中也不存在帮助学生形成结论命题 知识与技能 目标的达成 差异法教学案例分析 探究 二力平衡的条件 二力平衡需要二力同线 3 共变法的教学结构 如果学习者能使用共变法 必然需要学习者能够 从场合中识别出被研究对象 结果 发生程度变化从场合中识别出有许多因素没有发生变化 但有一个因素也发生程度上的变化 使用共变法获得物理结论时 教师应设计的教学环节 帮助学生从教学实例中识别出被研究现象 结果 发生程度上的变化帮助学生从上述场合中识别出有许多因素没有发生变化 但有一个因素也发生程度上的变化帮助学生形成结论命题 知识与技能 目标的达成 共变法教学案例分析 探究 压力作用的效果与受力面积有关 4 演绎策略和相应的教学结构 演绎策略 有些物理概念和规律需要运用演绎推理来获得 演绎策略相应的教学结构 大前提必为已知 否则无法进行推理 运用演绎策略有以下两种方式 方式一 给出小前提 推出相应的结论方式二 明确所要推出的结论 寻求相应的小前提 知识与技能 目标的达成 三 物理概念与规律 运用 的教学 1 概念和规律的运用在概念和规律的意义学习后 应要求学生运用所学的概念 定理 定律分析解决几道较为简单的问题 及时 应用 2 影响 运用 的因素主要有 1 概念和规律适用的条件不易把握 2 解决问题的步骤较繁杂或不是非常直观 解决的方法 对前者主要通过丰富的变式练习帮助学生理解条件的确切含义 对后者 教师应帮助学生形成 运用 概念 定理等的正确步骤 并指导学生依照步骤进行操练 知识与技能 目标的达成 系统化的知识是影响问题解决的主要因素 学习一个单元的物理知识后 教师应该引导学生梳理所学知识 帮助学生形成知识间的有机联系 即帮助学生习得系统化的知识 四 物理系统化知识的学习 知识与技能 目标的达成 1 系统化知识的表征方式系统化知识是一种学习结果 其内部表征方式为命题网络和图式 命题网络 构成命题网络需要若干个论题 并且论题间存在一定的关系 在任一特定时刻 网络中仅有少量的结点及其连接被激活 相当于此刻人想到的 活跃在其工作记忆中的知识 激活了的这部分观念会传给其他与其相关的一些观念 安德森的网络结构的激活扩散模型 激活扩散是借助网络的结点连接结构实现的 激活扩散表明相关知识提取线索多 提取出的可能性就大 这说明系统化知识在提取方面存在优势 系统化知识的表征方式二图式 schemas 图式 是知觉或经验的心理系统或类别 图式就像是围绕某个主题组织起来的认知结构 它是一些观念及其关系的集合 物理学科中 存在很多图式 物理系统化知识的学习 物理量定义性质 矢量或标量 公式单位物理意义典型实例 对速度的认识定义 物体在单位时间内通过的路程性质 矢量公式 v s t单位 米 秒物理意义 描述物体运动的快慢典型实例 100米短跑比赛等 不同个体组织而成的系统化知识的差异性齐等人 Chi Felotovich Glaser 1981 以取得物理学博士学位的专家与刚读完大一物理学的新手作为研究对象 研究他们在知识结构上的差异 新手关于 斜面 的记忆结构 新手记忆结构中的结点要么是描述性的 如 摩擦因素 等 要么是跟具体对象有关的 如木块的 质量 虽然有结点涉及 能量守恒 这一高级原理 但却是从属于某些表面性结点 物理系统化知识的学习 专家关于 斜面 的记忆结构 专家记忆结构中的结点大多属于一些基本物理原理 即专家是以本学科的基本原理来组织自己的知识的 物理系统化知识的学习 人习得的陈述性知识不是孤立存储的 而是形成相互联系的一种网络结构 网络结构是通过知识间的某种关系构成的 激活扩散模型解释了网络结构的应用方式 同时也解释了形成网络结构便于提取的原因在于提取线索的增加 不同个体组织而成的知识有差异 教师应该帮助学生建立符合本学科特点的系统化知识 认知心理学家认为 物理系统化知识的学习 2 物理学科组织系统化知识的方法知识间形成良好的结构不仅仅是指知识间的联系 更重要的是形成联系的关系要清晰 组织形成物理系统化知识的常用方法有 列表 层级结构图 树形结构图 通过逻辑关系建立联系等 知识与技能 目标的达成 列表 适用于 具有相同的属性 并且在同一属性方面存在不同或相同之处 的知识间的联系 物理系统化知识的学习 层级结构图 树形结构图 适用于 存在上 下层次关系 的物理知识间的联系 热现象有关知识小结 物理系统化知识的学习 依据逻辑关系建立联系 适用于 存在逻辑演绎关系 的物理知识 定理 定律 间的联系 力学定律间的关系 物理系统化知识的学习 知识系统化学习的结果 学生形成特定知识的网络结构 组织系统化知识要运用一定的策略 教师应采取适当的方式帮助学生学习组织知识的策略方法 物理知识系统化教学的目标 一是帮助学生获得系统化的物理知识 二是帮助学生获得组织知识的方法 帮助学生获得系统化的物理知识 的最好