(熊春玲)初中物理知识体系与思想方法

初中物理的知识体系与思想方法研讨,湖北省宜昌市教科院 熊春玲,其背后的原因是什么？ 学生所学的知识点之间是静止和孤立的，学生只能回顾零散的知识， 只见树木不见森林 只能深入细小的知识点而不能浅出， 考题稍微一变换就不知所措 知识之间缺乏一种联系，缺乏一种线索或者缺乏一种思想方法将它们联系起来。即缺乏方法类的知识作支撑。,学生考试后反映的问题： 平时上课成绩还可以，考试成绩却不理想。 上课都听懂了，但作业或考试却不会。 基础知识题会做，但综合题 就不会做了。,只有从整体上把握整个初中的知识体系和思想方法，这样才能真正地让学生学懂物理，学会物理，从而会用物理。,初中物理的知识体系和思想方法主要包括哪些内容？,标准中的“内容标准”由科学探究和科学内容组成，这实际上就规定了初中物理的主要思想方法和主要知识体系。,初中物理的主要知识体系：,初中物理主要的思想方法：,问题1：能不能根据课标的框架结构来编写教材和进行教学？,问题2：如何构建物理概念和物理规律？,问题3：如何帮助学生形成自己的认知结构？,一、如何引导学生构建初中物理的知识体系,二、如何引导学生掌握初中物理的思想方法,问题2：初中物理教学涉及到的主要思想方法有哪些？,问题3：初中物理教学中如何有效进行思想方法教学？,问题1：为什么要强调科学思想方法的教学,问题1：能不能根据课标的框架结构来编写教材和进行教学？,一、如何引导学生构建初中物理的知识体系,案例研讨：人教版教材八上的知识体系及结构的变化,修订教材 第1节 力 第2节 弹力 第3节 重力 第1节 牛顿第一定律 第2节 二力平衡 第3节 摩擦力,原教材一、力二、牛顿第一定律三、二力平衡一、弹力 弹簧测力计二、重力三、摩擦力,综上所述： 在编写教材和进行新知识的教学时，必须依据课标的内容，将物理知识本身的逻辑联系与学生的心理特点和认知特点有机结合起来。,问题2：如何构建物理概念和物理规律？,物理知识体系里主要包含物理现象、物理概念、物理规律，其中物理概念是物理知识网络结构中的关节点，而物理规律则是物理知识网络结构中的骨架。,案例研讨1、如何引导学生形成力的概念？,感知“力”,分析“力”,描述“力”,测量“力”,认识“力” 形成概念,感知“力”（情感体验）,分析“力”（归纳、概括的方法）,分析“力”（过程体验）,描述“力”（抽象的方法）,力的三要素和力的示意图,2优质课，物理力，执教：李军.mp4综上所述： 物理概念是通过对物理现象的观察、分析、抽象得到的，它客观地反映了物理事物的本质属性 。 因此，要形成和领会物理概念，必须通过实验和实例，建立正确的物理表象，并通过分析、抽象等思维活动，概括出同类事物的共同属性和本质特征。这一过程要培养学生的观察实验能力和思维能力，体会和认识物理学的研究方法和思维方法。 （物理知识与方法是分不开的）,案例研讨2、如何帮助学生认识阿基米德原理？,阿基米德原理（科学探究）,2. 推测：浮力的大小跟排开液 体重力的大小可能有关,1. 探究浮力大小跟哪些因素有关,3. 实验：探究浮力的大小跟排开 液体所受重力的关系,1.探究影响浮力大小的因素 猜想+实验检验提出新问题,液体的密度,物体浸入的体积,物体的密度,浮力的大小是否跟有关,物体浸没的深度,2.推测F浮跟G排可能有关 猜想、正向迁移,3.探究F浮跟G排的关系 溢水杯实验检验,综上所述： 物理规律是在一定的可靠事实基础上归纳、推理的结果，它客观地反映了事物间的联系。 因此要形成物理规律，必须通过实验或数学推理，揭示物理量之间定性或定量的联系。形成物理规律是深刻认识物理过程中内在的、本质的联系的标志，也是深入领会物理概念、建立物理知识网络结构的基础。,问题3：如何帮助学生形成自己的认知结构？,学生的头脑不是堆积知识的仓库，而是要经过自己的认识和理解后形成的认知结构，并用它来综合解决实际问题。 布鲁纳的认知结构理论认为：”学习不是单纯的掌握事实和技能，而是学习事物之间是怎样联系的，这是应用知识的最低要求。“ “获得的知识如果没有完美的结构，把它们联系在一起，那是一种多半会被遗忘的知识。一串不连贯的论据在记忆中仅有短促得可怜的寿命。”,个人认知结构形成的特点： 1、一个完善的个人知识体系因该是系统的，而且是一个螺线上升的循环圈，新的知识不断纳入和提升原有的知识结构。2、体系的建立需要结合个人的特点。这个体系没有固定的标准。 3、体系的建立是一个动态的过程。 4、体系的最终并不是以实际掌握的各方面的知识为评价，而是以解决问题能力和方法来评价。,案例研讨1：如何引导学生形成各章的知识结构： 第五章 透镜及其应用 第1节 透镜 第2节 生活中的透镜 第3节 凸透镜成像的规律 第4节 眼睛和眼镜 第5节 显微镜和望远镜 教材的编写特点是什么？复习课如何帮助学生形成本章的认知结构？,教材编写的顺序是：感知、体验、提出问题、探究、应用与创新。,而学生头脑里的认知结构：,案例研讨2：如何引导学生形成板块内的知识结构：（八下力学）,案例研讨3：如何引导学生弄清各板块之间的联系：,如何将力学、热学、电学知识有机结合起来？,以效率为主线：（用来做有用功那部分能量与总能量之比） 以能为连接点：,综上所述： 构建知识网络体系其实是个高屋建瓴的问题，其构建的操作要点主要是： 1、找准构建对象：让要构建的知识大体在自己心目中有一个清晰的轮廓。 2、把构建对象分解几大部分：所谓的知识体系其实就象大树一样，先找这棵大树的几个主干部位。 3、把分解好的主干分别再进行分解，并扩充一些细枝末节的知识点。 对知识点的了解度、体系的严谨性、结构的合理性、内容的广泛性和更新性是构建知识体系的重要标准。,二、初中物理的思想方法教学,问题1：为什么要强调科学思想方法的教学,巴甫洛夫曾说过:“有了良好的思想方法，即使是没有多大才干的人也能做出许多成就。如果思想方法不好，即使有天才的人也将一事无成。” 爱因思坦给自己总结的公式是：A（成功）=X（艰苦劳动）+Y（正确的方法）+Z（少说空话）， 著名物理学家玻恩说“我荣获1934年的诺贝尔奖金，与其说是因为我所发表的工作里包括了一个自然现象的发现，还不如说是因为那里面包括了一个关于自然现象的科学思想方法基础的发现。 课标把“过程与方法”作为物理教学的三维目标之一。 科学思想与科学方法是过程与方法的目标又是情感态度价值观达成的基础，事实上，没有科学观念与方法作支撑，学生无法应用知识对生活中的问题作出正确的思考和判断，所以情感态度价值观也是与观念思想方法是一体的。 没有科学思想观念方法的统领，知识教学是将“种子”磨成“面粉”的教学。,问题2：初中物理教学涉及到的主要思想方法有哪些？,科学方法的含义很广，它是指人们在认识和改造世界中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种途径和手段。包括在各种科学活动中采用的思路、程序、规则、技巧和模式。或者说科学方法就是人类在所有认识和实践活动中所运用的全部正确的方法。 包括专门科学方法和一般方法。 初中物理所包括的科学方法主要指以下几个方面：,1、科学探究的思想与方法 物理是门科学，科学的核心就是探究，学会物理就要学会科学探究，通过发现问题，提出假设，设计探究方案，实验验证，分析实验数据，得出结论等环节，让学生不但总结出规律，还经历规律产生的过程，学会进行科学探究的基本技术，了解科学探究的基本思路和知识产生的过程。,2、理想化的思想与方法： 就是突出研究的主要因素，排除次要因素和无关因素的干扰，对原型进行简化和纯化。（如表示光的直线传播的光线，描述磁场的磁感线，描述力的示意图。 理想实验：牛顿第一定律、真空传声实验等,3、转换的思想与方法： 一些看不见，摸不着的物理现象，不好直接认识它，我们常根据它们表现出来的看的见、摸的着的现象来间接认识它们。 如：温度计的工作原理：将看不见的温度转换成液柱的升降反映出来。 分子很小看不见，我们可以通过能直接观察到的扩散现象和布朗运动去认识。 在研究大气压强时，我们可以马德堡半球实验来证明大气压强的存在。 看不见的电流通过电流的效应来判断它在存在。 物体是否带电看它能否吸引轻小物体。 物体周围是否有磁场可以通过小磁针指针是否偏转来判断。,4、等效替代的思想方法： 等效替代法是在保证某种效果（特性和关系）相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。 如：研究合力时，一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的，一个力就替代了两个力。 在研究串、并联电路的总电阻时，用一个电阻代替两个串联或并联电阻 在平面镜成像的实验中，我们利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正的测出物与像的大小关系，所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小。,5、迁移类比的思想与方法： 类比法指将两种不同的事物中的共同或相似部分进行比较，从中受到启发，打开研究事物的思路，找到研究问题的方法，推进认识事物的进程，达到解决问题的目的。 如：匀速运动的速度的大小与运动的路程、运动时间无关 物质的密度与物体的质量、物体的体积无关 电阻与电压、电流无关,6、控制变量的思想与方法： 控制变量法是初中物理中主要研究方法之一，影响一个物理量A变化的因素往往有几个，为了观察某一因素B对它的影响，先让其它因素保持不变，只让B发生变化观察它对A的影响，这种方法叫控制变量法。 如欧姆定律、 焦耳定律、 “摩擦力大小与什么因素有关”、 “压强大小与什么因素有关”、 “影响电磁铁磁性强弱的因素”等等,7、数学思想与方法： 数学方法主要有：（比值定义、图象图解、数学公式） 比值定义法是初中物理定义物理概念最常用的方法， 如密度、压强、功率、电流强度、比热等重要的概念都是用比值定义法定义的。,8、守恒思想与方法： 人们发现高处的水具有能量，不能白白的流失，人们可以修坝憋水建水电站。人们发现大风也可利用，修建风力发电站。物体来去自如的运动不能靠自己给自己的力来实现、电源不是产生电荷的源泉、不用燃料或外界输入动力只用巧妙的办法就使机器工作是不可能的，这都涉及到守恒思想。,9、归纳与演绎的思想与方法： 从几组实验现象或实验数据进行推理归纳得到结论。在科学研究中，归纳法发挥着重要的作用，许多物理概念、定律及规律的获得都是借助了归纳法的力量，由实验（演示实验或学生实验）归纳获得的。因而归纳法的教学是中学教学中的一个重要方面。,问题3：初中物理教学中如何有效进行思想方法教育？,著名科学家杨振宁教授所说：“学习有两种办法。一个办法是按部就班的；一个办法是渗透性的。”“很多东西是在不知不觉中，经过一个长时间的接触，就自己也不知道什么时候已经懂了。” 学习目标是显性的，而学习过程是隐性的。 学习过程强调：让学生经历、体验和探究： 经历：获得一些感性认识。 体验：获得一些经验。 探究：获得一些理性认识。,当前在过程与方法教育中存在的问题： 重视动作过程，忽视思维过程，过程短平快，方法简单欠科学。,案例1： 如何建立速度概念？用到了什么方法？（包括:密度、压强、功率、比热容等）,建立速度的概念： 让学生自己比较物体运动的快慢。提出了比较快慢的两种方法，一是“时间相同，比路程”；二是“路程相同，比时间”。接着提问：运动的路程和运动的时间都不相同，如何比较它们运动的快慢？,运动的快慢,“在物理学中，为了比较物体运动的快慢，采用“相同时间比较路程”的方法，也就是将物体运动的路程除以所用时间。这样，在比较不同运动物体的快慢时，可以保证时间相同。在物理学中，把路程与时间之比叫做速度。” 运用“比值定义法”定义物理量的一般程序是:找出比较中出现的关键物理量, 进行“异中求同” 将比较标准简单化为“一个单位”。,案例2：演示实验：老师先在筒里放硝化棉，用力压，问学生看到什么现象？这说明什么？ 老师只让学生背了现象和结论：看到了棉花燃烧，说明内能增大，而没有引导学生分析实验所用到的科学方法。 提问：如果不往厚玻璃筒里放硝化棉，迅速向下压活塞，玻璃筒内气体的内能将怎样变化？学生错误答案：不变。 原因是什么？ 事实上学生很难从观察到的现象得到实验结论： 实验观察到的对象（棉花）与 实验对象（空气）之间到底是什么关系？ 用什么科学方法？,案例3：此实验大多数学生只记住了结论，而没有弄清实验原理及方法： 事实上学生难从观察到的现象得到实验结论： 一是学生很容易只听到声音，而没有认真观察白雾。二是实验观察到的对象（白雾）与 实验对象（气体）之间到底是什么关系？ 用什么科学方法？,2015年宜昌市中考题： 在探究影响浮力大小因素的实验中，同学们提出了下列4种猜想： 猜想1：浮力的大小与液体的密度有关。 猜想2：浮力的大小与物体浸入液体中的体积有关。 猜想3：浮力的大小与物体的形状有关。 猜想4：浮力的大小与物体所受的重力有关。 （3