“信息快报”栏目应用应注意信息遍历_杠杆平衡论文

“信息快报”栏目应用应注意信息遍历_杠杆平衡论文

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      《信息快递》是义务教育苏科版物理教材原创的一个极具个性、极富特色的栏目。该栏目的教学,应重视信息的横向和纵向穿越。科学的穿越必然促进学生认知的升华和能力的跃迁,为提高全体学生科学素养的目标传递正能量。

      一、苏科版物理《信息快递》栏目概述

      义务教育苏科版物理教材中的《信息快递》栏目是一道绚丽多彩的风景线,极具个性,极富特色。四册共计有信息快递49条。其中属于物理量、单位及物理概念规律等名词解释的有32条,实验器材的结构和用法的有8条,实验操作技巧点拨的有6条,其他杂项3条。《信息快递》是极具时代气息的专用名称。教材编者在“致同学们”的前言中介绍,其用途是“为学习活动提供及时、必要的帮助”。那么,到底为什么把该栏目定名为《信息快递》呢?我们可以从该教材九年级下册的一条关于“信息”的信息快递中得到答案:“我们生活在一个充满信息的世界。通俗地说,信息是各种事物发出的有意义的消息,消息中包含的内容越多,信息量越大”。也就是说,教材编者以快递方式提供了这一消息,就相当于在高速公路上竖了路标牌,汽车的方向盘旁装了导航仪,就能为导学某一科学内容,及时地传递正能量。

      苏科版物理教材共49条《信息快递》中,有相当数量的信息条目涉及的科学内容范畴是所学内容之后的,为了能给前面的学习活动提供帮助,就必须将其提前应用,这类信息是“先用后学”型的。也有些信息,多次出现在不同的科学内容之中,出现的先后顺应章节目录的编排,并且逐步有所递进,这类信息是“由此及彼”型。此外,尚有众多的“通名报姓”型,少量的“只用不究”型。教师教学时,通常都能用这些信息,但是怎样用,多数未作深思熟虑。特别用过之后,隔一段时间学到这一内容时,是否要作必要的反馈,教材对此没有明示,教师一般也就忽视了,以致坐失科学衔接、承前启后的良机。笔者认为十分有必要重视《信息快递》教学中的信息穿越问题。

      诚然,原则上讲,《信息快递》的信息穿越应该全覆盖,然而频现几率以“先用后学”和“由此及彼”两大类型最为密集。

      二、《信息快递》两大类型信息穿越案例扫描

      1.先用后学型

      先用后学型这种《信息快递》的信息纵向穿越,承前启后。下面列举几个案例予以说明。

      (1)频率(苏科版《物理》八年级上册第13页)

      《频率》这条信息给出了频率的定义及其单位,它是在进行乐音的特性之一——音调教学时快递的,其教学目标只要求了解频率是决定音调的因素。

      频率信息出现之前,已经知道声音是一种波以及声音在不同介质中的传播速度不同,同章相关内容还有由于频率大小不同,除可听声外还有人耳听不到的超声波和次声波。跟频率有关信息还出现在同册教材第三章第76页关于可见光、红外线、紫外线的频率问题。

      声波是机械波,光是电磁波,两者有哪些异同?频率和波速之间有什么关系?这些信息一直要穿越到第十七章《电磁波与现代通信》的教学,该章第二节波的基本特征给出了波速与波长,频率的关系式v=λf,才比较全面地了解给出的频率这个物理概念的必要性。知道跟频率相关的波周期性变化的形态以及对信息和能量的传递。

      (2)托盘天平使用说明(苏科版《物理》八年级下册第2页)

      《托盘天平使用说明》这条信息包括天平的结构、使用方法和注意事项。教学目标定位在了解托盘天平结构的前提下,学会正确使用托盘天平测量固体或液体的质量。

      天平为什么要进行两次平衡的操作?操作的方法又是怎样的?为什么物体的质量等于砝码的总质量和游码所示质量之和?这些悬念一直要穿越到学习“杠杆的平衡条件”阶段。为此,在进行探究杠杆平衡条件的学生实验前,应让学生重温一遍托盘天平的调节和使用两大环节的操作。通过穿越对比,使学生原原本本地知道托盘天平就是杠杆,并且是一种不可替代的特殊杠杆。天平的调节和使用跟杠杆平衡的调节和操作是一脉相承的,可以用杠杆的平衡条件来解读托盘天平的称量机理。

      (3)热传递和加热方法(苏科版《物理》九年级上册第42页和第43页)

      “热传递”信息包括热传递的条件和热传递的实质,“加热方法”信息是热传递信息的延续。这两条信息的教学目标定位在知道热传递是改变物体内能的一种方式,了解热量的概念,学会采用相同的加热方式后可以用加热时间的长短来比较物质吸收热量的多少。

      热传递过程中,高温物体放出的热量与低温物体吸收的热量有什么关系?为什么有这种关系?处理加热方法的依据在哪里?这些信息要穿越到九年级下册进行能量的转化和守恒定律的阶段,才初步知晓它的前因后果,即热传递过程中由于能量的总量保持不变以及能量不会凭空消灭也不会凭空产生,才有高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量,才有热源放出的热量等于低温物体吸收的热量。后者如果加热方式相同,两边再除以相同的加热时间后就得到单位时间内物体吸收的热量相同。再仿照“速度相同时,路程跟时间成正比”的推理就能转换出用加热时间的长短来比较物质吸热的多少。

      2.由此及彼型

      由此及彼型这种《信息快递》的信息横向穿越,有序递进。下面列举几个案例予以说明。

      (1)使用刻度尺测量长度的注意点(苏科版《物理》八年级上册第104页)

      《使用刻度尺测量长度的注意点》这条信息包括“放正”“对齐”“估读”三点操作步骤,教学目标定位在能根据日常经验估测长度,能正确使用刻度尺测量长度。

      《使用刻度尺测量长度的注意点》这条信息应逐一横向穿越到其他量具的使用。先后被穿越的对象有温度计、托盘天平、量筒和量杯、弹簧测力计、电流表、电压表。要突出它们使用中的异同。最基本的相同点是:第一,要观察所用的量具的量程和分度值,以能选用有合适量程和分度值的量具进行科学测量。第二,相同的是观察示数的方法,都要先行估读,同时记录数值和单位。第三,相同的是测量过程中的误差是不可避免的,应尽量减小误差,提高测量的精确度。而主要的差异是各种量具测量的对象不同,测量的要求不同,测量的操作程序不同以及各种量具测量的原理不同。如果要作一形象比喻的话,刻度尺是最“原生态”的量具,而前面提到的其他量具都是“转基因”量具,它们都是通过一定的物理规律的演绎将其他物理量的测量转换成线度的测量。正因为采用了转换法的科学处理,所以对测量值的估读要求有明显的不同。使用刻度尺测量长度时特别强调了“应估读和记录到分度值的下一位”。但是,其他的量具,不论温度计还是电流表、电压表等都没有估读和记录到分度值下一位的要求。

      (2)平衡(苏科版《物理》八年级下册第2页、第53页、第95页;九年级上册第3页;九年级下册第45页)

      《平衡》这条信息频现五次。平衡是物体运动状态不变的标志,可分两类,出现时间交叉。但不论哪一类,教学目标都相同,即知道平衡的定义和条件。第一类出现在第一次和第四次,涉及杠杆类的物体平衡。第一次是天平横梁平衡,用天平测量物体的质量过程中,要二次调节天平平衡。称量前靠调节横梁上的平衡螺母,称量时靠增减砝码和移动游码,平衡的标志是指针对准分度盘中央的刻度线,即横梁静止在水平位置。第四次是杠杆平衡,快递给出的信息是杠杆静止或匀速转动为杠杆处于平衡状态。但是在进行探究杠杆的平衡条件的实验操作时都作了杠杆静止在水平位置的简化处理。天平平衡和杠杆平衡的操作过程步调完全一致,前者只是为了完成一项测量目标,后者才上升到得出普遍规律的理论高度。还有前者只是后者的一个特例。第二类平衡出现在第二、三次和第五次,涉及质点类物体的平衡。第二次快递的就是用弹簧测力计测滑动摩擦力的大小的信息,第三次快递了漂浮和悬浮两种都属于二力平衡的信息。第四次快递了通电矩形线圈处于平衡位置,线圈受到的磁场力相互平衡的信息。虽然第五次提供的前景比第二、三次要复杂些,但教材亦给出了线圈在竖直方向上两力平衡层面的处理方法。

      三、讲究“六性”达成快递信息的穿越

      《信息快递》快递的信息,大多以“短平快”的文字,像画龙点睛一样传递科学方法、科学知识、科学技能、甚至科学思想。为教师开展教学活动,特别为学生进行学习活动,实施科学探究提供了便利,创造了条件。为了真正发挥《信息快递》的效能,有效地达成信息穿越,促进学生认知的升华和能力的跃迁,应该讲究穿越的“六性”,让学生步入自主创新学习的轨道。

      1.阶段性

      不同阶段,《信息快递》科学穿越的信息有不同的目标。以“先用后学”型而言,前阶段就是“用”,用信息分析和解决一些具体问题,不问为什么,至于是否要暗示其中玄机,可见机行事。后阶段强调“学”,重在明理后解惑释疑。这就需要承上启下,巧妙衔接。如在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”时,会正确使用弹簧测力计测量滑动摩擦力,不要求知道滑动摩擦力的大小为什么就等于弹簧测力计的示数。这个问题穿越到二力平衡内容时,就要求先明白用弹簧测力计沿水平方向拉动水平桌面上的物体,使其做匀速直线运动,这就叫做二力平衡。然后根据二力平衡条件,再知道滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数。对于“由此及彼”型《信息快递》来说,表面相似的信息甚至同一信息出现在不同阶段,点击首条信息时一般就事论事,当该信息涉及其他信息时,重在扫描信息群之间凸现的共性和个性。在前述处理“估读”“多次测量求平均值”等信息时已见端倪。

      2.针对性

      物理概念和规律的学习要循序渐进,不能盲目拔高,一步到位,处理信息的穿越亦然如此。例如,杠杆平衡包括杠杆静止或匀速转动两种情况,但是我们具体进行杠杆平衡条件实验时,只要求学生调节杠杆静止在水平位置。但是对天平的调节,尽管教材突出了要调节到指针对准分度盘中央的刻度线,但是如果指针等幅摆动在中央刻度线的两侧也可认为天平已经调平。总之,针对实际情况而定。再如,“探究电压不变时,电流跟电阻的关系”时,如何调节滑动变阻器的滑片,本文提出两种不同阶段的处理方法,就是为了认知跟操作之间应有针对性地协调。

      3.普遍性

      本文前述的《信息快递》两大类型《信息快递》的信息穿越固然是穿越的典型案例,但是信息穿越普遍存在于其他《信息快递》的信息,例如众多的“通名报姓”型《信息快递》。可以讲,有信息就要传递,有传递就要穿越。譬如苏科版《物理》八年级下册第36页“光年”快递的信息,苏科版物理九年级下册第3页《信息快递》快递了“千瓦时”的信息,这两条信息亦可穿越,它们都是物理量的实用单位,前者是长度单位,是“量天尺”的常用的单位,后者是能量单位,是电能表的示数单位。前者跟长度的国际单位“米”,后者跟能量的国际单位“焦”都可以分别进行换算。再如关于“热运动”的信息可以跟“机械运动”(未列入《信息快递》)相穿越,关于“磁感线”的信息可以跟“光线”(未列入《信息快递》)相穿越,以此前后产生共鸣。

      4.可行性

      信息可以穿越,但并非一定要穿越到位,要有机整合,注意它的可行性,拔苗助长不可取。譬如进行“探究动能大小与哪些因素有关”的活动时,快递了“质量不等的小车从斜坡的同一高度释放,运动到水平面时,它们的速度大小相等”的信息,这一信息为我们提供了通过比较小车刚下滑时的高度来比较小车运动到水平面时的速度大小的转换方法。对于该信息的穿越可行的是可以反向穿越到苏科版《物理》八年级下册第91页“探究阻力对物体运动的影响”的活动。三种情况的运动,小车都是从斜面同一点A处开始滑下,就是用了上述的转换方法。但是若把该信息穿越拔高到问“为什么”,就是不可行的了,在义务教育阶段不具备解惑的前提。再如进行“探究二力平衡的条件”的活动时,快递了卡片重力大小的信息,我们也不要节外生枝地穿越“为什么卡片的重力要远小于钩码对卡片的拉力?否则情况将怎样?”因为不具备探究卡片重力较重时的平衡问题的可行性。这两条信息所以称之为“只用不究”型,就是因为这个道理。

      5.扩散性

      未列入《信息快递》的知识技能,也应重视它的信息穿越问题,这就是信息穿越的扩散性,表明信息穿越是无界的。举例来说,“密度计”出现在苏科版《物理》八年级下第14页中《生活·物理·社会》栏目,传递了密度计竖直地浮在液体中,液面所对应的刻度即为液体的密度值的信息。笔者认为该信息应在“二力平衡”的教学时穿越,应在“物体的浮和沉”的教学时再穿越,这样不仅对密度计的原理理解较透彻,而且能活学活用“二力平衡的条件”和“物体的浮沉条件”。再有,信息还可以在科学内容和科学方法之间穿越。同一科学方法,可以为不同的科学内容鸣锣开道。同一科学内容常靠众多科学方法的穿越登台亮相。对此,笔者在另一篇“论初中物理教学中的科学方法教育”有专门论述。

      6.灵活性

      信息穿越要不拘形式,不拘对象,不拘出现的次数,该穿越时就穿越。甚至同一信息既可横向穿越又可纵向穿越,灵活统筹。譬如,关于“托盘天平使用的说明”快递的信息,即可跟多种量具的信息穿越,对比它们的异同。又可跟另四种平衡的信息穿越,体现两大类物体平衡的共性和个性。还可跟“探究杠杆的平衡条件”实验穿越,回味二次调节平衡的异曲同工。

      四、信息穿越要用物理运动规律导航

      《信息快递》是本文的主角,就其栏目名称而言跟物理学息息相关。主语“信息”是物理学的名词,谓语“快递”是一种物理运动形式。事实上,本文中频频出现的“穿越、传递、反馈、扫描、扩散、碰撞、链式反应”就是众多物理运动形式的一部分,文中将它们移植为导学的若干举措。出现的“提升、跃迁、转化、辐射、聚焦、升华、共鸣”仍然是物理运动形式的一部分,文中将它们转身为评估教学效果的若干标准。尤其是“能量”这一物理课程标准科学内容的三个部分之一的,在其前面加一定语“正”字后,摇身一变或为当今高科技时代的座右铭。真如,我省物理特级教师张善贤在参编的江苏省《著名特级教师教学思想录(中学物理卷)》中的一句教学真言“物理教学可借鉴物理学自身的若干运动形式和变化过程”所说的那样,在《信息快递》栏目进行信息穿越教学时,要参照物理运动规律,以学生喜闻乐见的形式,以符合学生认知和接受事物特点的教学方法,注重物理信息穿越时的思维碰撞,充分提升学生收集信息、交流信息和分析处理信息的能力,不断增强理论对学生的吸引力、感染力、说服力。那么,我们的一切努力和追求必然能为实现义务教育物理课程标准制定的提高全体学生的科学素养这一宏伟目标传递正能量。

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