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“有效教学”在物理学科中的实践初探(三)
[ 2007-11-19 17:03:00 | By: zdfzwkc ]
 

“有效教学”在物理学科中的实践初探(三)

三、有效教学在物理学科中的实践初探

1.寻找有效教学在物理学科中的切入点

根据赫斯特等人的研究:有效教学应该保证学生有兴趣,能自我激发动机,有自主权。这样,学生大脑完全投入到处理教材和学习任务之中,他们就会一直学习,直到自己满意为止。

“有效教学”的精髓,就是学生不仅学到教师传授的大部分学科知识,而且学到许多其他知识;上课结束很久以后,学生还在继续研究和探讨上课内容;不是强迫学生学习,而是学生渴望学习。要使学生的学习能达到此种境界,绝非一朝一夕之功,因为学习不是玩电脑游戏,不可能有那么大的魔力,但我们应从中得到启发并加以改进:如何想方设法使起始阶段的知识尽可能的丰富有趣,千方百计地吸引学生的注意力,待他们建立起浓厚的学习兴趣后,再进行较深入的理论分析探讨就方便多了。由此可告别物理学科教师难教、学生难学的历史。

物理学是一门建立在实验基础上的自然科学,实验性强、概念性强是它的两大特点,因此实验教学在物理教学中具有十分重要的地位。当初实验设备匮乏时,很多老师只好重视概念教学以弥补不足;现在实验设备得到满足时,仍有不少老师嫌麻烦、图省事而尽量少做实验,或用课件来代替实验,实际上是进入了物理教学的误区。演示实验的功能就是展示相关物理情景、过程,让学生通过对鲜明实验现象的观察,留下深刻印象,有助于加深对物理概念规律的理解。既能满足青少年的猎奇探究心理;又有助于激发学生的求知欲,培养他们的学习兴趣。而学生分组实验则是让他们在做的过程中去认识现象、体会要领和发现规律,培养他们的动手能力和思维能力。近几年来,随着新课程标准和物理新教材的实施,为课程改革和广大师生开展研究性学习构建了良好的发展平台,也为教师的发展提供了更多的机遇。教师在自身多参加研究实践的前提下,才能更好地带领学生开展研究性学习活动通过摸索,我以演示实验、学生分组实验、探究性实验、创新设计实验为切入点,注意把它们与教材有机地结合,在培养学生的学习兴趣,激发他们的求知欲、从而促进物理教学质量提高方面取得了可喜的成果

2.从头开始、借助探究实验“有效教学”落到实处

《声音的产生与传播》是义务教育课程标准实验教科书《物理》八年级上册第一章第一节的学习内容,作为物理学科的第一节入门课,对学生今后的学习和物理课堂教学活动健康、顺利地开展,毫无疑问影响甚大。我认为:“良好的开端是成功的一半”,根据“先入为主”的习惯,若能一开始就实施有效教学,吸引着学生,培养他们的学习兴趣,并将此教学理念认真贯彻、实施于中学物理教学全过程,无疑是非常有益的,值得引起我们的高度重视,并采取切实可行的措施进行尝试。

《声音的产生与传播》一课的重点和难点是:使学生认识到声音是由物体振动产生的,什么是振动?传播声音的介质又是如何运动的?如何能在较短的课堂时间内让学生理解、信服并接受,是本课能否成功的关键。为此,上课前一天我要求每人用细铁丝或细铜丝制作一个带把的直径约5cm的圆环,准备下一节课用。尽管大家对“做圆环干什么”有些纳闷,第二天,还是都把做好的圆环带来了。

早在介绍《科学之旅》时,我们曾用会跳舞的小人说明物理的有趣。我认为:和课本第12页图1.11“物体发声时有什么共同的特征?”的几张图片一样,其目的都是为了说明:声是由物体振动产生的。但作为初中学生,在不做深刻分析的前提下,对振动的理解确实困难。如何解决这一矛盾呢?在声音产生的新授课上,我先和同学们一起欣赏了图1.11的四幅图片,简单讨论后,又把 “会跳舞的小人”实验演示了一遍,还请几位同学上台,先后用手轻按音响面板,感受音响面板的运动状态,并让他们根据自己的感受分别加以描述,归纳出音响水平放置时上下抖动,竖直放置时前后抖动的结论。在此基础上再以钟摆为例,进而给出了振动的定义。鉴于多数同学还没有切身体会,我取出事先准备好的音叉、泡沫塑料球等装置(如右图所示:音叉两侧各放置一只紧靠音叉叶片的泡沫球,使悬挂泡沫球的细线保持竖直。传统做法只在一侧悬挂泡沫球,实际上此种状况下泡沫球的运动并不能说明音叉在振动,因泡沫球悬挂于音叉左侧时,向左敲击

音叉后,音叉叶和泡沫球会一起向左运动,即使我们握住音叉使其静止,泡沫球与音叉撞击后仍旧保持原来的运动,而改成两侧各悬挂一只泡沫球,敲击音叉后,两只泡沫球分别向左右摆动,就能很清楚地说明音叉在振动)请大家注意观察:用塑料小槌敲击音叉时,无论是向左、还是向右敲音叉,音叉左侧的泡沫球总是向左运动,音叉右侧的泡沫球总是向右运动,当我向同学们提出静止的泡沫球为何会运动?为什么音叉左侧的泡沫球总是向左运动,音叉右侧的泡沫球总是向右运动时?同学们都能很好地回答出:静止的泡沫球之所以会运动是由于音叉运动所引起,至于为什么音叉左侧的泡沫球总是向左运动,音叉右侧的泡沫球总是向右运动?那是由于音叉左右振动所引起的。由此可见,虽然仅在传统做法的基础上增加了一个泡沫球,就可以把不可见的音叉振动通过左、右泡沫球的运动放大后科学地表现出来,让学生易于理解、接受,将这一教学难点、重点较好地解决了,达到了有效教学的目标。

在接下来学习声音的传播时,虽然用演示实验“真空罩里的钟声”能使学生感受到:声音的传播需要介质,而空气正是传播声音的最常见介质。但空气和其它介质传播声音时是如何运动的?由于看不到,摸不着,又让他们困惑了。此时,我拿出装肥皂水的烧杯,让大家取出带把的金属圆环,在肥皂水里刮过后,金属圆环上留下了肥皂膜,再让他们将肥皂膜竖立,仔细观察周围无声源时、分别对着正在发声的音响、说话的人嘴和被敲击后的音叉,根据自己的观察,描述四种情况下肥皂膜的运动状态,并在此基础上,经过自己的思考,加以总结。由于现象鲜明,同学们认真讨论后,很快有了自己的描述:没有声源时,肥皂膜静止;音响发声时、人说话时、音叉被敲击后发声时,肥皂膜都会前后振动。进一步的分析、归纳可知:肥皂膜的振动是由声源振动、通过介质传播的结果,肥皂膜的振动是把不可见的空气运动形象化、可视化了。并由此得出结论:空气和其它介质传播声音时,传播的是声源振动这一运动形式。至此,同学们对声音的产生与传播都有了较深刻的认识,脸上露出了满意的微笑,我也有了如释重负后的轻松和喜悦。

3.以“物理创新实验设计”为切点,将“有效教学”落实于物理课堂内外

广州市教育局教研室和广东省教育厅教研室先后在全市、全省范围内组织的“物理创新实验设计”展评是一项很有意义的活动。它鼓励学生在老师的指导下,在运用已有物理知识的基础上,对演示实验、学生分组实验进行改革和创新,既能使其更好的服务于物理教学,又能让学生的创造性有了展示的舞台,还能锻炼同学们的动手能力和演讲才能,更能将“有效教学”落实于物理课堂内外。人教版《物理》八年级上册第一章第五节《声的利用》中安排了一个演示实验:去掉罐头盒两端的盖子,给一端蒙上橡皮膜,并用橡皮筋扎紧。对准烛焰敲橡皮膜,烛焰跳动。当有同学对实验效果不太满意,提出“敲槌灭火”的设想,以便我们对声波传递能量有更好的理解和更深的印象时,我及时给予鼓励,并且从张嘴吹烛焰、喇叭等生活经验予以启发,还介绍了“伯努利原理”。欧阳熙、朱天任、张子君等同学听后热情很高,找来器材反复推敲、多次试验,终于研制成了“声能灭火器”,有效地展示了声音具有能量、声波传递能量。不但生动地阐明了物理原理,还易于操作,又能给大家留下了终身难忘的印象。在广州市教育局教研室和广东省教育厅教研室先后组织的“物理创新实验设计”展评活动中分别获得一等奖和二等奖,受到有关专家的好评。在校第5届科技节上,“声能灭火”更是受到了同学们的热捧。

4.在系列探究实验中找出规律,认识现实物理世界本质才是真正的“有效教学”

用细金属丝制作一个带把的直径约5cm的圆环,将圆环在肥皂水里刮过后,金属圆环上就留下了肥皂膜,别看这个装置容易制作且其貌不扬,可肥皂膜的作用还真不小,颇为神奇,在师生的共同努力下,利用它,我们完成了初、高中物理学习阶段的好些个实验:

声音具有能量

用肥皂膜对着正在讲话人的口,或是发声的音叉共鸣箱、播放音乐的音响,都会看到肥皂膜在轻微地运动;而当发声的物体停止发声时,肥皂膜也会静止。因一切运动的物体均具有动能,由此可见:肥皂膜的运动是由声源(发声的物体)运动、通过空气这一介质传播引起的,由此可以表明:声音具有能量。

声音是由物体振动产生的

我们还可将肥皂膜对着发声音叉的共鸣箱口(或其它发声的物体),注意观察肥皂膜的运动情况,可以看见肥皂膜在平衡位置附近左右振动,进而知道发声的物体将其自身运动形式通过空气传递给肥皂膜。肥皂膜的振动是把不可见的空气运动和声源的运动状态可视化了,从而帮助我们得出声音是由物体振动产生的结论,同时还可显示鼓膜的工作状态,帮助同学们加深理解。

声波是纵波

我们知道:最普遍的声波是由发声的物体振动,通过空气做介质传播的。用肥皂膜不但可验证声音是由物体振动产生的,,还可方便地检验声波是纵波。具体方法是:先让肥皂膜平面与声波传播的方向垂直放置,可清晰地看到肥皂膜前后振动;而将肥皂膜平面沿声波传播的方向放置时,无论声源振动如何激烈,振动时间有多久,却始终看不到肥皂膜的振动,可见声波振动的方向与其传播的方向在一条直线上。根据机械波及纵波的定义,由此可断定:声波是机械波,且是纵波。

 液体表面存在表面张力

在细金属丝制作的带把圆环上,系一截略大于直径的细线,将圆环在肥皂水里刮过后,金属圆环上就留下了肥皂膜。此时被肥皂膜包围的细线呈现自然弯曲状,未被拉紧,且将肥皂膜一分为二;当将细线一侧的肥皂膜划破消失后,细线就会被另一侧的肥皂膜拉紧,且弯向肥皂膜。由此可见:开始,细线受到两侧肥皂膜的分子力作用而平衡,而当细线一侧的肥皂膜被划破后,细线因只受一侧肥皂膜的分子力作用被拉紧,向肥皂膜弯曲。此现象可说明分子间存在分子引力作用,液体表面存在表面张力。

光的干涉

将金属圆环上的肥皂膜竖立时,我们会看到:本来无色透明的肥皂膜变成了彩色薄膜。这种彩色薄膜是如何形成的呢?这是因为:当金属圆环上的肥皂膜竖立时,在重力作用下,肥皂膜就会变成从上到下厚度逐渐增大的劈形膜。根据光的干涉原理,光照射到肥皂膜的前后表面时,都会发生反射现象,当从肥皂膜前后表面两次反射的光程差是光的半波长的奇数倍时,反射光因反相而削弱或抵消;而当两次反射的光程差是光的波长的整数倍时,反射光因同同相而加强。因白光里含各种不同波长的彩色光,故肥皂膜上不同位置会因不同的光程差,使不同波长的某种色光被加强而显示对应的颜色,整个肥皂膜也就变成彩色的了。当然,若肥皂膜从上到下厚度均匀增大的话,则形成漂亮的彩色干涉条纹。由此可见,肥皂膜可帮助我们认识光的干涉。

不起眼的肥皂膜,在我们的挖掘下,竟然绽放开如此绚丽多姿的花朵。当来自几个年级的同学们看到共同努力的成果时,无不相互道贺,露出灿烂的笑脸。“肥皂膜尚且有如此大的潜力,何况你们这些聪明能干的俊男靓女,以后一定会前途无量啊!”这句看似不经意的调侃,不仅当时会在他们心中泛起涟漪,更会成为他们今后前进道路上鞭策自己的永恒动力,甚至可能会由此成就他们日后的辉煌。

以做好演示实验、学生分组实验、探究性实验、创新设计实验为切入点,去尝试、实施“有效教学”,既加深了我对“有效教学”重要性的认识,也尝到了“有效教学”的甜头。经过两年多的努力,“有效教学”显现出其强劲的生命力:2006年第16届全国初中应用物理知识竞赛中,我校学生取得了优异的成绩:张思聪和儲昊燃两位同学获广州市一等奖,尤其是张思聪同学还获得全国一等奖(广州市10万多初三学生仅三人获此殊荣,也是海珠区历史上零的突破),儲昊燃同学获全国三等奖,林桥津、陈鹤天二人获广州市二等奖、陈斯泰获广州市三等奖,我校团体成绩雄居各校之首。从校园网公告的2006中考成绩来看,我校物理科A等率达75.25%,是海珠区平均水平的2.79倍,平均分达90.31分;与语文、政治两科一起,超过珠江中学,为海珠区第一。其中本人所教的3个班A等率为79.47%;全校共有8名同学获物理满分,我所教的班有7人。物理科A等率、平均分、满分人数三项均为海珠区第一。其中,初三(6班更是创造了全班物理科优秀率100%的“奇迹”,是中大附中复办11届中考以来诸学科中的唯一。广州市教育局教研室“物理创新实验设计”比赛和广东省教育厅教研室先后组织的三次“物理创新实验设计”展评活动中,我们已获得5项一等奖4项二等奖和1项三等奖,多次受到有关专家的好评。

尝试、实施“有效教学”过程中,我欣喜地找到了物理学科实施有效教学的一条好途径——以做好演示实验、学生分组实验、探究性实验、创新设计实验为切入点。无论条件多么优越,我们都要发扬当年苏州大学物理系主任朱正元老先生“罈罈罐罐做实验”的艰苦奋斗精神,将“有效教学”理念贯彻于中学物理教学全过程,一切从效果出发,想方设法把不可见的现象可视化,既有助于学生的观察理解,又培养了学生的学习兴趣,还能激发学生的创新意识和求知欲,其成效也坚定了我沿着“有效教学”这条路走下去的信心和决心。原复旦大学校长、中国科学院院士杨福家教授指出:“学生有没有创造性,关键在中小学,中小学的关键又在教师,教师学会启发学生很重要。”他还说,“好的教育是把人的潜能激发出来,并注意发展个性的教育,好的教师应善于帮助学生把自己脑海中的火种点燃,而不是把它扑灭。”在大力推广素质教育、创新教育的今天,这些语重心长的教诲值得每个有责任感的老师深刻反思、认真实践。而要实施素质教育,贯彻“用教材教”而非“教教材”的教育理念,教师本人更得注重自身素质的提高,加速自身专业化发展,多思考、多思索,全身心地投入到教学、教育和教研工作中,才能真正做到“有效教学”,为促进我国基础教育质量的全面提高贡献自己的一份力量。

                                         

20078月于蒲园

参考文献:

《有效教学的理念与策略》        钟作慈    教育研究》(20062

《广东高考计分方法的改革设想》  黄恕伯    《中国考试》(2005 7

《课堂教学与教师发展》          顾泠沅     上海教育出版社 

     《声音传递能量实验设计的改进》  王克诚    《物理通报》(20058

《肥皂膜的实验功能》           王克诚    《物理教学探讨》(20073

 

 
 
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