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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇初中物理教材范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
【中图分类号】G427 【文献标识码】A 【文章编号】
1、 前言
人教版九年义务教育初中物理教材使用广泛,得到社会的认可。在新课程理念改革下的人教版初中物理教材体现了改革精神,切实可用,并更加深了学生的自主学习和创新环节。为了让教师更好地运用现有的人教版初中物理教材,从整体上把握该教科书的精髓和特点,灵活运用教材的教育理念,给学生的物理科学入门带来更多的乐趣,本文对人教版物理教材的特点进行全面透彻的分析,并针对存在的改进空间进行探讨,提出可以改进的空间和措施。
2、 人教版初中物理教材的特点
2.1生动活泼,简洁明快
人教版初中物理教材在编制过程中,力学生动活泼,简洁明快,在开始研究一个新的课题时,引用有趣的故事、生活现象和常见事例来开始话题的讨论,并通过实例中涉及到的专业知识来说明概念。为了进一步加强学生的学习兴趣,本书还采用了很多插图来说明问题,有的插图是采用漫画、拟人的形式,比如,将氧原子、氢原子化成小人的形式,来说明电解水的过程,这样就让学生在轻松中学会复杂的化学反应过程。
2.2编排顺序合理
初中物理教材的体系大体有三种,第一种就是知识逻辑的展开,人教版初中物理教材基本上按物质运动形态从低级到高级排列,即以力、热、电、原子的次序排列,逻辑体系比较合理。一定意义上来说后面章节的知识是建立在前面章节的基础上的,其中最基础的就是力学,后面研究的热学、原子等有时需要借助力学的基础理论,所以顺序的合理性非常重要。
2.3体现了学生的主体地位
人教版初中物理教材特别注意让学生主导学习,体现了学生在物理学习中的主题地位,注意处理好学生认知物理结构和规律的关系,以学习发展水平为线索,由易到难、由简到繁,形成学生自身的学习主线。另一方面,为了帮助学生自主学习,帮助学生读书,本教材注意了学生的指导性学习,以便学生预习和巩固。整体来说,在生动的插图、合理的顺序和难度实习的习题的帮助下,学生可以比较容易地掌握学习的主动性,体现了学生是学习的主体。
2.4强调探究实验的重要性
物理学是一门以实验为基础的科学,实验在物理教学中的地位举足轻重且不可替代,人教版初中物理教材就体现了探究实验的重要性,且将探究实验的过程进行细化,主要包括下列几个环节:提出问题假设、猜想设计实验进行实验分析实验数据评估交流。可见,本教材对探究实验的重视,但每一个探究实验的七个环节并不一定都要在课堂进行,一方面可以节省教学实践而有效完成相应的教学内容,另一方面可以培养学生的自主学习和合作能力,一般在课堂上进行的主要是设计实验和进行实验两个环节。
3、 正确使用人教版初中物理教材的建议
3.1转变教育理念
在过去的几十年中,初中物理教学改革取得一定的成绩,但由于中考、高考制度的存在而始终摆脱不了应是教育的干扰,因为会在教育过程中忽视思想动手能力的培养,教学的理论知识也在被不合理地拔高,往往给学生灌输尚不能被消化的高难度知识,甚至强化“题海战术”,是原本实用有趣的物理科学,变得枯燥乏味,且让学生感到不堪重负。这是教师在进行初中物理中常见的不良现象,为了更好地发挥人教版初中物理教材的优势,需要转变观念,在观念上完成由应试教育向素质教育的转变,跟上教学大纲的改革步伐,培养四化建设需要的高素质人才。
3.2掌握教学要求和教材特点
教师在使用人教版初中物理教材教学时,掌握并灵活运用该教材的教学要求和教材自身的特点,是正确把握教学进度和效果的前提,如前说述,人教版初中物理教材的特点如下:生动活泼,简洁明快;编排顺序合理;体现了学生的主体地位;强调探究实验的重要性。
3.3改革传统的教学方法
教学方法是由教学观念和教学目的共同决定的,素质教育的理念是培养“全面发展”的综合人才,因此课堂教学还要培养学生的实验操作能力、自主思考能力、合作能力和动手能力。因此需要对传统的教学方法进行改革,引导学生学会思考、学会运用理论知识解决实际问题,学会高效的学习方法,这样才能真正发挥人教版初中物理教材的优势。
4、 总结
教材是教学过程中知识呈现的载体,也是教学实施方法的主要线索,与时俱进的教材是非常必要和重要的,人教版初中物理教材就是本着这种理念来编写和改善的。初中物理教材的选择应先看它是否符合思想性、科学性、实用性、启发性和趣味性等五条主要标准。人教版初中物理教材经过时间的考验,凭借诸多优点被广大师生接受,但是在使用过程中要掌握合适的方法。
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关键词:初中物理;插图作用;研究
中图分类号:G427 文献标识码:A
文章编号:1992-7711(2012)15-081-1
合理利用好插图对激发学生的物理学习兴趣、培养学生的观察能力、提高学生素质产生不可低估的作用。那么,物理教材中插图有何作用?如何在教学中利用好插图实施教学呢?
一、激发学生学习兴趣
初中学生刚开始学习物理时,大多对物理表现出浓厚的兴趣,这主要是因为他们在日常生活中了解天上的人造卫星、航天飞机、地上的汽车、火车、潜水艇、种类繁多的家用电器等等,无不与物理知识密切相关。物理教材十分注重对学生学习兴趣的激发,每章每节安排了较多的插图,这些插图的形象直观、生动有趣、贴近实际,都是学生司空见惯的物理现象。因而,即使一个不起眼的插图,也能诱发学生的学习动机,激发学生学习物理的兴趣和愿望,为学生的学习奠定基础。
因此,教学中要充分利用这些插图,揭示物理现象、抽象物理规律于有趣的画面之中,寓教于乐,情切意浓,这些漫画插图无疑是提高学生学习物理兴趣的主要因素,从而改变了“物理无味,物理难学”的观念。例如:教材中的插图揭示“蒸发吸热”的热现象,形象直观,学生易懂易记。又如教材中的插图讲“滑轮”,学生很容易从漫画中去体验定滑轮的特点,感受物理就在身边。这样学生学得轻松,学得活跃,从而极大地提高了学习兴趣,增强了学生的求知欲。
二、帮助学生理解概念
物理概念是物理学的基本单元,它是在物理现象和科学实验基础上抽象其本质而形成的,有一定的抽象性。这对刚刚涉及物理学科的初中学生来说,建立一些物理概念具有一定的难度,而教材中有意识安排大量插图,许多插图总是从不同角度渗透物理概念。教学中若结合插图,恰到好处地揭示概念的内涵和外延,无疑能帮助学生建立物理概念。如为了帮助学生建立“力”的概念,教材结合学生生活实际安排了排球运动员击球、自由下落的小球和从桌上滚下小球的运动状态三幅插图,通过对这三幅图观察、分析,抽象其本质,学生很容易得出 “力是改变物体的运动状态的原因”。
初中物理教材在建立物理规律同时,常借助于实验并辅以插图创设相关的物理情境,帮助学生建立规律,理解规律的内涵。这对实验条件较差,无法开展某些实验活动的学校而言,插图安排更显其重要性。
三、利用插图导入课文
利用插图导入课文,就是从文中的插图说起。这种导入从直观现象入手,比一般的导入更自然,更容易激发学生的新奇感和求知欲。特别是对于一些实验条件有限、教学任务繁重,有些演示实验都难以准备的农村中学来说,这些插图起到了不可或缺的替代作用。例如:在讲初二物理“运动的速度”一课时,利用插图,先让学生通过对图中六个物体运动快慢的整体感知,认识到比较物体运动快慢的必要性,然后分析插图文字中所提供的信息,确定比较物体运动快慢的方法,简明易懂地引入本节重点:判断物体运动快慢必须考虑路程和时间两个因素。怎样同时考虑这两个因素呢?这样既生动形象,又发人深思,使学生迅速进入境界,又能在学生头脑中留下悬念,从而极大地调动了学生的学习积极性。
四、引导学生探讨问题
教师在教学中要紧扣教材与插图,启发学生自觉地学习与思考,主动索取知识,培养学生分析问题、探索问题的能力。在教学中教师先引导学生读图,观察插图说明的问题,所揭示的结论及其相关因素,从而为概念、规律形成与建立,一些器材的正确使用打下基础。如在进行“温度计正确使用”教学时,教师先让学生读图,考虑图示错在何处,由此会产生什么不良后果,如何改正?在读图的基础上由学生自己归纳温度计的正确用法,最后用教材的论述加以概括总结,以此可使学生加深对知识的理解。
教师还可以利用插图进行设疑,可以唤起学生的想象,从而启发他们主动地思考、探究。例如:在学习“物质的密度”一课时,我从分析插图入手:铁比木头重吗?难道一个铁钉会比一艘木船重吗?利用图中文字自然设疑。再如:讲“光的折射”时,利用插图提问:插入水中的金属杆为什么弯了?利用这些鲜明的、直观的插图进行设疑使学生感到自然、亲切,不但能唤起他们学习知识的渴求,更能促进他们积极的思维。
五、进行思想品德教育
关键词:综合实践;形状;形式
初中物理教材安排综合实践活动形式多样,其意义在于让学生尝试参与实践的体会,发展学生实践能力和对知识的综合运用和创新能力。著名的教育家马芯兰老师曾经说:“儿童的智慧在他的指尖上。”如果教师能利用学生爱“玩”、爱“动”、爱“画”的心理特点,充分锻炼学生“动”的能力,把综合实践活动课搞得有声有色,学生就会兴趣盎然、对物理教学必将起到“事半功倍”的效果。
一、综合实践活动实施的现状
综合实践活动是学科知识的延伸、综合、重组与提升,它能改变原有单纯的认知学习,成为“手―心―脑”“实践―感知―思考”以及“身体―心理―灵魂”等共同参与的“全人活动”,有助于学生体验知识的形成和创新能力的开发。
然而,现实的物理教学却存在着很多与教学设计理念相违背的教学行为:单调、单向、单一、缺失等甚至连最基本的课内探究实验都不能满足学生独立尝试、完成,学生最需要的体验、小结、归纳、实践等有利于能力的活动全部被挤掉,扼杀了学生主动学习和探索意识。综合实践活动也是“形同虚设”,甚至有的教师从来没有组织过学生进行综合实践活动,社会调查、创新制作、课外探究等对学生就是“天方夜谭”,而且学生上交的科技作品仍掺杂着“儿童化”思想,形式单一、主题单调,科技含量少,因为学生大脑长期陷于深度疲劳状态,导致学生思维的弹性丧失,滋长了思维依赖性和惰性,阻碍了学生个性化发展需求。
同志在关于教育问题的讲话中说过:“不能整天把青少年禁锢在书本上和屋子里,要让他们参加一些社会实践,打开他们的视野,增长他们的社会经验。”因此,教师要充分开发和利用综合实践活动,为学生提供一个展示才能的平台,让学习既具有个人意义,又具有社会意义。那么,如何才能有效地开展综合实践活动呢?在多年的教学实践中我总结了一些自己的见解与认识。
二、综合实践活动的形式与策略
1.探究型
教师“授之以渔”的真正意义在于学生能把科学家研究问题的方法和过程应用到实际生活中。课外探究活动的开展不仅能使学生的言、行、思得到尽情地释放,同时也是学生对社会作出的贡献与体验,如,学完“声学”一章后,教材安排探究“比较材料的隔声性能”实践活动,为了让学生真正做到自主学习、自主探究,我放手把整个探究流程(包括器材、方法、方案、过程、报告等)完全交给学生在小组内完成。俗话说:“万事开头难。”起初学生上交的实验报告质量不尽如人意,但此时我并没有“妄加”评议,而是鼓励全班学生就活动成果进行讨论、交流做到集思广益,取长补短,待到每个学生对活动有更深的理解后,我才作有针对性的评价,以达到“画龙点睛”的作用。俗话说:“熟能生巧。”如果教师能经常把学生引领到课外探究的路口,学生的“生存能力”就会不断增强与提升。
2.调查型
搜集和处理信息是学生自主学习所必需的基本能力。学生通过多种途径对未知展开调查获取资料,就会逐步掌握一种终身受用的学习方法。例如,学完“眼睛和视力的纠正”后,教材安排了“调查中学生视力状况”的实践活动。为了使活动开展具有实效性,我首先组织全班学生讨论、交流形成一份共同的调查问卷;其次通过小组查阅资料、走访眼科专家、眼镜店了解有关知识,并对收集的数据进行统计、分析完成调查报告,学生的调查报告有的是表格形式,有的是直观的柱状图表形式。此时,我并没有就此止步,而是“趁热打铁”组织学生就此活动做一期校内海报,用自己的实践成果告诉更多的学生预防近视的重要性,同时又使他们获得更多的荣誉感,增强了自信心。为了让学生自主学习继续保持炽热状态,学完电能后,教材安排了“家庭用电的几个问题”实践活动,我首先鼓励学生攻破“拦路虎”,如怎样利用电能表测出家用电器的实际功率,怎样正确分析“直方图”等。为了减负,我又把活动分成两部分,由学生自主选择活动内容,学生任务减轻了,质量也随之提高:电路图画得规范、得体;表格内容全面、实用,测量数据符合实际,有的学生甚至用彩色笔画出“直方图”,由此可见其热情度之高,重视度之强。另外,自这次活动后,我发现学生懂得珍惜能源了,能主动地关掉水龙头、电灯、电扇和多媒体系统,可见开展综合实践活动意义深远。
3.制作型
我改变传统的评价方式,尝试了“分散分项”的方法对学生进行评价,实行每月每小组交一件作品,期末要求每个学生运用所学知识用废品设计一个简单而又有创意的作品,其作品成绩占总评的10%,这种评价对培养学生的动手操作能力、创新意识有着重要的作用。每学完一章我就布置一些课内或课外动手能力的制作,起初我引领学生建立合作小组,鼓励学生根据自己的知识经验对制作进行思考,提出自己的设想,形成制作方案,并落实小组成员的职责和任务,提醒学生有关安全注意事项,开展制作活动尝试,并做好有关活动记录。经过我长期耐心的鼓励与指导,学生上交的作品不仅种类繁多,而且造型极有创意,其中有一个潜水艇获徐州市科技作品一等奖,它的外形是两个半圆透明果冻壳,里面装着一个橙色的乒乓球且一半涂着黑色,还画着一个笑脸,下面黏着一个蓝色的螺丝帽,操作时乒乓球能自由地上浮、下沉,此作品吸引眼球的同时又蕴含着物理知识。另外,学期末我适时地把学生作品进行展览,让更多的学生受到熏陶并分享制作的成功与快乐,在活动中学生的情感、意志、兴趣、想象、创造等得到充分的展现,同时也达到了“学以致用”的目的。另外,我还鼓励每个学生建立自己的课程档案,把活动材料装入其中,以便深入地了解和肯定自己的能力,并能与其他人分享自我探索的体会以及进步的喜悦。
【关健词】新课标教材认识探究味性
一、新教材提倡探究式的学习方法
科学探究既是一种重要的教学方式,又是学生获取知识的过程与手段,因此,新教材在整个初中物理教学体系中大量采用了科学探究法(其中八年级18个、九年级18个),以培养学生获取知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力,体验科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想精神。新教材对探究实验的设计和实验显得尤为重要。为了实现科学探究在教学中达到新课标的目标,其中蕴含了大量的科学方法,我们必须给予足够的重视,并且渗透到教学中。
1、控制变量法
控制变量法是初中物理实验中的探究问题和分析解决问题的科学方法之一。所谓控制变量法,是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系,让其它因素控制不变,而让影响因素改变,再研究受影响物理量与影响因素之间的关系。教学中学生不够理解控制变量法,我举了这样一个例子帮助理解,某中学举办田径运动会,为了比较运动员的百米成绩,但影响的因素有多个,如男、女别因素、年龄因素、个体因素。于是设置了男子组、女子组以控制男女性别因素相同不变,又设置了少年一级和少年二组以控制年龄因素相同不变,这样影响百米成绩的因素就只有个体因素了,比较不同运动员在同组中的百米成绩。这样学生就理解了控制变量法的研究方法。在新教材中很多探究方法都采用了这种方法,如探究导体中电流与电压、电阻的关系,探究影响导体电阻大小的因素,影响电磁铁磁场强弱的因素,影响滑动摩擦力大小的因素等,都运用了控制变量法。
2、转换法
有的物理量不便测量,有的现象不便观察,通过转换的可测量、容易观察,从而获得结论的方法。例如,我们对弹簧测力计刻度,力的大小在刚学物理的初中生头脑中映象很微弱,1牛的力是多大呢?通过转换为质量是一千克的物理受到的重力是9.8牛,这样就可以给弹簧测力计刻度了。再如运用软细线在地图上测量我们已经确定边界线的长,利用三角板、刻度尺配合测量圆柱直径等都是运用了转换法。
3、图像法
图像法是利用图像来表示一个量随另一个量的变化关系,直观性很强。在物理教学活动中,利用图像来分析处理实验数据,探究内在规律,具有独特之处。探究固体物质的熔化和凝固时,利用图像直观地反映了物质温度随加热时间的变化情况,发现晶体物质和非晶体物质的熔化规律,教学中我们还可以用图像法来探究电阻上的电流随电压的变化规律,同种物质的质量随体积的变化规律,重力大小随质量的变化规律,把数形结合、图形与文字结合起来处理数据,描述物理规律,很好地促进学生处理数据能力和分析问题能力的提高。
4、理想化方法
理想化方法就是指在物理教学中通过想象建立模型式进行实验的一种科学方法。可分为理想化模型和理想化实验。在电学探究实验中,忽略电路中其它元件电阻对电流的影响,只研究电阻元件对电流的影响,这就是一个理想化的模型,而在研究牛顿第一定律时,通过摩擦力大小对物体运动的距离的影响,进行理想化,即如果没有这个摩擦力,物理将一直运动下去,得到了物理学上的重要规律,这就是理想化实验。
二、新教材提倡趣味性教学
有人说成功的真正秘决是兴趣。兴趣是成功的起点,兴趣是学习活动的动力。新教材中安排了许多趣味性探究活动,趣味性图片、趣味性学习方法和手段。避免了死记硬背、学生读“死书”和“死读书”的现象。
1、趣味性探究活动形式多样
新教材中除课内安排探究活动外,还安排了大量课外探究活动,这些活动充满情趣和活力,突破教学中的难点,充分调动了学生认识上的需求,如:八年级物理第一章第三节的“动手动脑学物理”通过小小音乐会来探究水瓶琴的单调。学生兴趣很浓,由于材料简单,易于探究,学生完成了,很轻松学到了知识,又找到了乐趣。这样的趣味性探究几乎每节都有。
2、趣味性图片形式多种,手法夸张
新教材中运用了大量插图在教学中的辅助作用,这些插图有彩色照片,有卡通画。体现了时代感、科学性、戏剧性,新颖夸张,人情味浓烈,展现了科学前沿,努力使学生与时代共舞。
3、趣味性学习方法和手段简单生动,易于接受
新教材中穿插了许多趣味性学习方法和手段。学生学起来简单易懂,印象深,极晚记忆。如在学习通电螺线管的磁场一节中,判断螺线管的极性,采用了“蚂蚁爬行”和“小猴子右挎”两种方法,避免了以往教法中死记“右手螺旋定则”的学习方法,趣味性浓厚,简单易记,使学生在快乐中学习,在快乐在掌握知识。
三、新教材提倡形式多样的学习方法
学生学习活动丰富多彩,形式多样。如“想想做做”、“想想议议”、“动手动脑学物理”、“小小讨论会”、“社会调查”、“科普论文”等,充分开发实践机会,开阔学生视野,寓教于乐,开展形式多样的中学物理学习方式方法。除此之外,新教材也提倡运用投影仪、计算机等多媒体来辅助物理学习,以丰富物理学习的方法与形式,提升物理学习效率。具体来说,运用多媒体辅助物理学习,可以弥补传统物理学习方式在直观性、立体感和动态感等方面的不足,进而可以学生对于一些物理现象的观察更为直观,这样在加深学生的对物理现象的理解理解的同时,也可更好地激发出学生对物理学习的兴趣与积极性。
四、结语
一、分析电路
不同的电路所具有的特点不同,解决问题的方法也不同。因此,必须对电路进行正确的分析,才能运用相应的特点和原理去研究和探讨。分析电路的内容主要有:(1)电路的连接方法;(2)灯泡的发光情况;(3)电流表,电压表示数的变化情况等。
1.电路的连接方式:识别电路的连接方式是常见的电路问题,是学好电学的知识基础,是进行有关电功,电功率计算的前提。判断电路的连接方式常用的方法有:1)“查流”看“T”法;2)去表法。
(1)“查流”看“T”法,“查流”就是看电路中电流是否有分支,有分支的为并联电路,否则为串联电路。看“T”就是看电路中是否有“T”字行电路,有“T”字电路的为并联电路,否则为串联电路。在图(1)中可以观察到有多处“T”字行电路且有多个电路分支,运用此法就不难看出图(1)中三个灯泡的连接方式为并联。由此可以看出此法简单快捷,便于观察和理解。
(2)去表法对于带有电流表和电压表的电路,可运用去表法来判断电路的连接方式去表法也就是把电压表(电压表示测量仪表,去掉后对电路没有影响,此时部分电路为开路)。电流表接通(此处为通路,既电流表去掉后此处再连接起来)。这样就可以把电路由繁化简,较容易的观察出电路的连接方式。运用此法就可以把图(2)甲中的电路化简为图(2)乙的形式,可以看出甲图为串联电路,由此可知,去表法简便快捷,具有一定的科学性,是判断电路连接方式常见的方法,有一点的实用性。
2.判断灯泡的发光情况:电流表,电压表示数的变化情况,也属于分析电路内容,常见的问题是利用开关的断开和闭合,滑动变阻器滑片左右移动,是电路发生变化,从而来发生现象的 变化等等,只要掌握了判断电路连接方式的方法,这些问题就会迎刃而解,这里不再赘述和。
二、设计电路
电路的设计问题,是研究电路问题的进一步升华,是开发学生智力,培养学生分析问题的能力和运用知识的能力的重要内容。只要掌握了设计电路的基本要点,加之个人正确的分析和探究,一个正确无误的电路很快就能完成。
基本要点:(1)开关控制哪个用电器就与哪个用电器串联。(2)电流表测哪个用电器的电流就与哪个用电器串联,(3)滑动变阻器改变哪个用电器的电流就与哪个用电器串联,(4)电压表测哪个用电器的电压就与哪个用电器并联等等。
例如:已知干电池二节,开关2只(分别为S1和S2),电流表,电压表各一块,滑动变阻器一只,小灯泡二只(分别为L1和L2),要求:S1控制L1L2,S2控制L2,滑动变阻器的滑片移动时,只有L1的亮度发生变化,电流表测L1L2的电流,电压表测L1两端的电压。根据以上元件和要求,画出符合要求的电路图,利用设计电路的基本要点,我们就可以得出如图(3)所示的电路,基本要点总结出了电路设计的一般规律,是电路设计的依据,使我们在复杂的电路设计剖上能够有章可循。为我们设计电路铺平了通路。同时又增加了学生丰富的想象力。
三、连接电路
事实上正确地分析电路,设计电路,目的是为了正确的连接电路,通过电路的连接来研究电学的有关定律。那么,如何进行电路的连接呢?
连接电路的基本要点是:1)电池串联,2)依图有序;3)线不交叉;4)注意电表(“+”“-”接线柱及量程);5)不能短路;6)先串后并。同时还应注意防止损坏电表和用电器,在电路连接前,应使“S断开P最大”。为防止接线柱间发生短路,还应使“多股导线拧成一股,弯钩,顺时,压紧”。遵循电路连接中的一般规律,连接电路时就能得心应手,顺利而成。
四、检查电路
检查电路中的故障问题是电路问题中的一个难点,它包括两部分内容:1)电路图中的故障问题、2)电路中的故障问题。
1.电路图中的故障问题,以图(4)为例,开关闭合后L1L2均不发光,电流表指针无明显偏转,请判断故障何在
由题意可知,L1L2均不发光,说明电路中某处开路,又因电压表有示数则可判断出abcd部分和aE部分为通路,那么故障一定是L1开路,由于L1开路,导致电压表与L2并联,电路中电流太 小,致使电流表无示数L2不发光。
由以上分析,我们就可以得到这样的结论:灯泡不发光,电流表无示数电压表有示数。故障一定是与电压表并联的部分电路开路。这一结论,为我们准确,迅速的检查该电路故障提出了理论根据,是检查该电路故障的一种行之有效的方法。
2.电路中的故障问题
物理学是一门实验科学,实验教学是培养学生运用知识的能力和解决问题能力的重要课题。同时,通过实验操作,培养学生对知识的认知能力和对知识的探究能力,检查电路中故障问题,常用的方法用:1)短路法;2)电表法;
1.短路法查故障: 以图(5)为例,如图所示电池组,开关,导线与接线柱接触良好,S闭合后L1L2均不发光,原因是什么呢?通过分析可知L1L2均不发光,则二灯中必有一灯开路,或两只都开路。找出了故障原因,我们就可以用短路法来确定故障所在处,用一根导线与L1并联,闭合开关后,若L2发光,则证明L1开路,若L1L2均不发光,再用导线与L2并联,此时若L1发光,则证明L2开路,这种方法操作简单,简便易行。
关键词 不同版本 速度 认知发展 初高中衔接 教学策略
一、三种版本教材“速度”描述的比较
1.三种版本教材“速度”的描述
(1)人教版教材[1]中速度描述
人教版教材使用比值定义法定义速度,给出速度计算公式和速度的物理意义,没有将速度的定义限定于直线运动。
(2)苏科版教材[2]中速度描述
苏科版教材给出了速度的物理意义和计算公式,没有使用比值定义法定义速度,也没有将速度的定义限定于直线运动。
(3)上教版教材[3]中速度的概念出现在“匀速直线运动”中
上教版教材给出速度计算公式和速度的物理意义,将速度的定义限定于直线运动。比值定义法的思想体现不明显。
2.三种版本教材“速度”的描述差异
比较上述三种教材,它们的主要差异有两点:
(1)是否使用比值定义法定义速度;
(2)是否将速度的定义限定于直线运动。
同一个概念,不同版本教材描述为什么会出现上述两点差别呢?这是由速度这个概念的特殊性所决定的。速度是学生惟一历经初中、高中和大学三个学段学习的一个“特殊”概念,随着学习的深入,学生对它的认识逐渐加深和提高。初中“速度”作为一个过渡性概念,不同版本教材编者对它的理解与认识的不同,导致描述方式出现差异。
二、从高中“速度”看初中“速度”
1.高中对速度的认识
在高中,与速度直接相关的物理量有四个:平均速度、瞬时速度、平均速率和瞬时速率。它们的定义如表1所示。
学生进入高中学习时,在直线运动中,用位移定义速度,认识其矢量性,形成平均速度的认识。再用极限或微分的数学方法将平均速度发展成瞬时速度。
2.对初中“速度”的认识
(1)初中“速度”的内涵
初中“速度”是一个过渡性概念,它将发展成高中的平均速度。从初中到高中,学生对速度概念认知的发展过程如图4所示。
学生在初中“速度”的认识基础上,融入矢量性的知识后,用位移定义速度,将初中速度发展成高中的平均速度。所以,表1中高中的四个“速度”中与初中速度直接对接的是平均速度,即初中速度是高中平均速度的“前身”。
因此,初中速度应该是高中平均速度中除矢量性外的其他内容,即初中速度就是高中平均速度的大小。
(2)将初中“速度”的定义限定于直线运动
需要注意的是,在表1中,质点的路程s与经过这一段路程所用时间 t 的比值,即vs=,定义的是平均速率。当质点沿曲线运动时,位移大小小于路程,其平均速率大于平均速度的大小,这时平均速率不等于平均速度的大小,它们的意义和结果都是不同的。
在初中,如果不限定于直线运动,直接用“路程与时间的比值”来定义速度,这种定义方式定义的是平均速率,而不是平均速度的大小。如果再将这一定义应用在曲线运动中,虽然教学时不向学生提及平均速率的概念,但这时在学生的潜意识中,他们对速度的定义所形成的是高中平均速率的认识,他们会在无意识中将初中速度定位成高中的平均速率,后续学习中将自然地将其发展成平均速率。这样的发展轨迹偏离初中速度的发展方向。而将初中速度的定义及应用都限定在直线运动中,就可避免学生对初中速度的认识产生上述偏差。
虽然初中教学中我们不要求学生区分平均速度的大小与平均速率的不同,但有一点是肯定的,初中速度作为一个过渡性概念,我们给学生的定义即使是阶段性的,也必须是严谨的,不能让学生在潜意识中形成偏离发展方向的、错误的认识。
因此,在初中定义速度时,应将其定义限定于直线运动。上教版教材(图3)中在定义速度时加上“直线运动”的限制条件,正是基于这样的考虑。
三、三种版本教材速度描写的分析
人教版教材(图1)中,突出比值定义法的思想,但表述过于简单,未将速度的定义限定于直线运动。如果教师在教学中处理不当,学生容易将概念定位成高中的平均速率,不利于高中阶段的教学。这样的描写可能使初中学生在潜意识中对速度概念的构建“偏离正道”。
虽然人教版教材在定义速度时,没有加上直线运动的条件,但在本章教材的小结“学到了什么”[1]中又将速度的定义限定于直线运动,如图5所示。
很显然,该处对速度定义时,编者考虑了初中速度将来的发展方向,这样的定义更严谨、更科学、更规范,既体现比值定义法的思想,又避免学生认识上的差错。
在教学实践中,经常有学生将图1与图5比较后,对图5中为什么加上“直线运动”的条件提出疑问。因此,教材编写时,与其千呼万唤始出来,不如在图1中对速度定义时直接加上“在直线运动中”的限定条件,使教材描述前后一致。
苏科版教材(图2)中,描述比较谨慎,为避免将学生带入平均速率的误区,没有用比值定义法对速度进行定义,也就未能体现速度的比值定义法的思想。教材中只将v=说成速度的计算公式,会使学生对其认识仍只停留于小学数学的认知水平,没有从物理量的角度来研究速度,未能体现物理概念的教学要求。这样的描写会导致初中学生对速度概念的构建“短了一截”。
在2012年改版时,除速度外,教材中其他用比值定义法定义的物理量都使用比值定义法,唯独速度是个例外,可能编者的意图是为避免学生将“初中速度”定位成高中的平均速率。
上教版教材(图3)中,将速度的定义限定于直线运动,可避免学生将其应用到曲线运动中去,从而避免学生将概念定位成平均速率,概念的描写相对合理,这样的安排充分考虑到概念的后续发展,严谨规范。只是教材中,比值定义法思想体现不明显,使得学生对速度概念的构建因教材描写的“羞羞答答”而“缺了一角”。
四、优化初中“速度”教学的策略
1.突出比值定义,突显思想方法
比值定义法是物理学中定义导出物理量的一种方法。速度是初中学生接触的第一个用比值定义法定义的物理量。初中教学应有别于小学数学和生活中的认识,要让学生从科学规范定义的角度对其形成科学的认知。因此,初中物理教学中应采用比值定义法定义速度,让学生明确v=是速度的定义式,而不只是小学数学中的计算公式,体现比值定义法定义物理量的思想。
根据导出物理量的定义要求[4],初中“速度”的定义为:速度是表示物体运动快慢的物理量(定性定义),在直线运动中其大小等于物体通过的路程s跟通过这一路程所用时间t的比值(定量定义)。依其定量定义可得出速度的定义式为:v=。
2.限定直线运动,避免误入歧途
由前文分析已知,初中速度是高中平均速度的大小,则定义式中v=的路程s就必须等于位移的大小。如果物体做曲线运动,其路程大于位移的大小,v=定义的就不是平均速度大小,而是平均速率,这与初中速度发展方向是不一致的。因此,在定义初中速度时,加上物体沿直线运动的限定条件,其位移大小才等于路程,初中速度才是高中平均速度的大小。
初中教学中也不要将速度的定义应用于曲线运动,这些问题在高中会用平均速率和线速度的概念进行研究和分析。初中学生对速度知识的认知不完备,他们不具备解决曲线运动问题所需的知识,如果初中教学时向前跨出一步,让学生将其运用于曲线运动,他们通过自身的思维对概念进行自我建构,将初中速度定位成平均速率,形成错误的认识,不利于高中“速度”概念的建立。
3.理解两种“速度”,利于初高中衔接
“速度”与“平均速度”是初中学生在本章学习中遇到的两个概念,三种版本的教材都在无意间将它们进行了“割裂”,使学生误以为它们是两种完全不同的“速度”。上教版和人教版教材尤为明显。上教版教材分别在两种运动中给出两种速度,互不关联,彼此独立。人教版教材的本章小结“学到了什么”[1]中在匀速直线运动中定义速度(如图5所示)后,却又另起一行:“在变速运动中,常用平均速度粗略描述运动的快慢”,这似乎在暗示学生,速度与平均速度是有区别的,它们只能分别运用在各自对应的运动中。平时教学实践中我们也发现,不少学生误认为此处的平均速度与此前的速度是两个概念,从而错误地认为速度是用来描述匀速直线运动,平均速度只是用来描述变速直线运动,它们是有区别的。
为使学生全面正确认识两种“速度”,有利于初中“速度”的发展,在给出平均速率概念后,按以下三个步骤展开教学。
第一步,统一两种“速度”
教学中在平均速度的概念出现后,我们要回过头来让学生重新认识速度的定义,使他们认识到不管“匀速”还是“变速”直线运动中,所定义的都是平均速度,知道速度与平均速度不是两个不同的概念,在初中它们是一致的,此前速度定义的就是平均速度。
第二步,比较两种运动
匀速直线运动中的平均速度与时间选择无关,变速直线运动中的平均速度与时间选择有关。教学中要让学生认识到这一点,并通过对两种运动中平均速度的比较,加深对平均速度的理解。
本片断教学可利用人教版教材中图1.3-3[1](如图6所示)。
先让学生计算图6中两种运动每一段的平均速度和全程的平均速度,计算结果如表2。
再引导学生分析比较表2两种运动中每一段的平均速度和全程的平均速度的大小,得出以下结论:(1)匀速直线运动中每段的平均速度与全程平均速度相同;(2)变速直线运动中每段平均速度一般不相同;变速直线运动全程平均速度与每段平均速度一般不相同。
最后,通过学生讨论,形成以下认识:(1)匀速直线运动中平均速度与所选时间无关;(2)变速直线运动中平均速度与所选时间有关,只能粗略描述物体运动的快慢。
第三步,留下发展空间
在变速直线运动中,提出以下两个问题讨论:
(1)全程与各段的平均速度相比,哪种方式计算的平均速度描述变速运动的快慢更准确?
(2)要使描述汽车运动快慢更准确一点,计算平均速度的时间应如何选取?
通过学生讨论,得出计算平均速度时所选取的时间越短,平均速度描述变速物体运动快慢越准确的结论。学生在此基础上自然会产生新的疑问:计算平均速度时如何才能使时间取得更短呢?这就为高中瞬时速度的教学留下思维的悬念、留下思考的空间,激发学生产生后续学习的兴趣与欲望。
综上所述,在初中“速度”的教学中应充分考虑概念在初高中的衔接,从利于学生对概念认知的发展方面来设计教学。用比值定义法的思想定义速度,使学生认识到物理量与生活(或小学数学)中的“速度”的不同;不突破直线运动的范围,避免初中学生潜意识中将其界定成高中的“平均速率”;认识定义的是平均速度,其描述的准确程度依赖于时间t的选取,为高中平均速度发展成瞬时速度的教学留下伏笔。
参考文献
[1] 彭前程.义务教育教科书物理八年级上册[M].北京:人民教育出版社,2012.
[2] 刘炳升,李容.义务教育教科书物理八年级上册[M].南京:江苏科技出版社,2012.
关键词:教材,转换法,科学思维习惯
《物理课程标准》提出:“使学生在科学探究活动中,经历探究过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣科学思维习惯,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。”这就要求我们在平时的教学过程中要特别重视研究方法的指导。转换法是一种重要科学研究方法,物理学中的转换法是指对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识,或用易测量的物理量间接测量的方法。它是一种将陌生的复杂问题转换成熟悉的简单问题的方法,是用有形的、看得见、摸得着的事物证明(或测量 )无形的、看不见、摸不着的事物的思想论文格式。现行物理教材(苏科版)虽然没有直接提及这一方法的知识,但是在很多地方都渗透着转换法的思想和方法。主要体现在物理测量工具、物理量的测量和物理现象和规律的探究过程中。下面大致按教材编写顺序分别列举:
1 包含在物理测量工具中的转换法
工具
观察的现象
测量的物理量
温度计
液柱高度变化
温度
湿度计
两温度计示数差
湿度
天平
重力的力臂
质量
弹簧秤
弹簧发生形变的大小
力
压强计
两管液面的高度差
压强
气压计
金属盒厚度的变化
大气压
高度计
液柱或气体体积的变化
高度
电流表
指针偏转角度大小
电流
电压表
指针偏转角度大小
电压
电能表