中学物理教材解读中的几个问题透视_加速度论文

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      随着新课程改革的不断深入,传统备课已经越来越不适应教学手段的优化、更新、组合,不利于教学目标的整体性、系统化达成,需要从经验型的教案撰写转化为科学化的教学设计,教学设计能力已成为衡量教师教学能力的重要标志。有效教学的相关研究越来越强调教学设计和教学反思。中学物理教学设计的首要环节就是要进行教材解读,广大物理教师良好的专业素养使得教材解读现状越来越理想,使得课堂教学的有效性落实得越来越好。但在各级各类的课堂教学调研、公开课教学活动中,仍然可以看到在教学设计中存在着过分注重教学手段使用,追求课堂的热闹与新奇,忽视教材深层次的研读而出现脱离学生实际,远离教材编写意图等的教学目标达成的低效现象,现例举较为常见的几个问题及案例分析,与大家交流。

      一、教材解读教师本位意识太强

      人教版必修1教材第1次出现“矢量”是在第1章第2节“时间和位移”(第12页)。有的教师在高中学生第1次刚刚接触到“矢量”时,为了追求知识的完备性,讲解的顺畅性,不仅讲解了矢量的定义,而且还把矢量合成的法则进行了介绍,分3种情形进行讨论:(1)两矢量在同一直线上且方向相同;(2)两矢量在同一直线上且方向相反;(3)两矢量不在同一直线上合成的平行四边形定则;最后还留下一个问题让学生思考:你能根据矢量合成的平行四边形法则求出矢量之差吗?

      显然,案例中的执教者解读教材时,既没有考虑学生的实际情况和认知水平,也没有充分理解编者的意图,讲得严重一点这位教师根本就没有研究教材,只是按照自己多年来知识的积累,强行灌输给学生,至于教学效果恐怕也没有过多地考虑。殊不知学生学习物理的积极性就在教师不经意的层层加码中悄悄丧失。细细研读教材,不难发现,教材对“矢量”的教学采用了循序渐进的原则,逐步渗透,并不是一步到位。课本第12页首次出现矢量,只要求学生知道“矢量”是有方向的,接着让学生以“位移”为例在“思考与讨论”栏目提出问题让学生思考,领悟矢量相加的方法,正文不出现结论,练习题也不作要求。到了教材的第61页“力的合成”才通过实验探究二力合成的平行四边形定则。然后到教材的第64页“力的分解”中概括出矢量相加法则——平行四边形定则和三角形定则,总结出矢量的科学定义。最后是到了课本第74页“牛顿第二定律”时在例题中才有要求灵活处理矢量问题(正交分解)。到了必修2教材的第18页“向心加速度”中,矢量概念得到进一步应用:根据求速度变化量的方法,分析匀速圆周运动中加速度的方向。

      二、不同理念下的教材解读大相径庭

      高中物理第1堂课给学生上什么?新教材有意进行了调整,把老旧教材“绪论”部分分成了两块,第1块是赵凯华教授撰写的“走进物理课堂之前”,第2块是“物理学与人类文明”。实际教学中,不同教师在不同的教学理念指导下,对此教材的解读和处理大相径庭。现列举3种常见而具有代表性的处理方式:(1)学生课堂阅读,自由讨论,无果而终;(2)大量实验的表演课;(3)不做不讲,让学生课后阅读,第1堂课直接讲授第1节“质点参考系和坐标系”。除此之外,还有的教师将绪论课作为物理学研究历史、研究范围和广泛应用的介绍课;还有的教师则将绪论课作为展示教师个人才华的“表演”课等等。

      这些教师往往认为绪论部分缺少实在的“知识点”,对学生以后的学习和检测没有什么作用,从而轻视甚至省略绪论课的教学。我们认为绪论课作为高中第1堂物理课,应该是非常重要的课。对于刚学过初中物理又将开始学习高中物理的学生来说,已经认识到物理学是一门重要的和有用的学科,他们既对高中物理的学习内容和学习方法充满好奇心,又因其中的很多学生听说过“高中物理比初中物理要难学”这种说法,担心能否学好高中物理。因此,绪论课的教学设计既要开阔学生的视野,让学生对高中物理有新鲜感,又要考虑学生的接受能力,还要对学生最关心的怎样学好高中物理的问题,有一定的启示。这应该是本节课教学目标的科学定位。

      例如,课堂安排学生阅读教科书中的“走进物理课堂之前”,让学生用自己的语言归纳赵凯华教授写这篇文章的意图是什么?(他从学生的角度叙述了对落体运动的研究过程,渗透了高中物理研究和解决问题的方法)从而指导学生怎样阅读高中物理教材。又如,在“物理学与人类文明”中,全景式地展现了物理学与人类文明的方方面面以及社会发展、观念转变的作用和影响,为教师提供了进行绪论教学的素材。教师怎么利用好这些素材,都是值得我们细细品味的。

      一堂好的绪论课并不是教科书内容的简单讲解,而应是理性分析绪论课的教学目标、针对学生知识起点和思维、心理特点的精心设计,是教师教学理念的体现,是教师多种教学方式、教学技能和教学策略的灵活运用。绪论课应该避免大量实验的展示和大量素材(包括各种视频)的呈现,应该避免“天马行空,讲到哪算哪”的教学方式,实验和素材的选取不在于多,而在于精。

      三、教材解读视角不同隐含教学效果的差异

      加速度是力学中的重要概念,也是高一年级物理课程中较难理解的概念之一。不同的老师对教材的解读视角和深度不尽相同,设计出的课堂教学方法也不相同,当然教学效果也不一样。以下是两位老师对“加速度的定义”教学过程。

      教师甲:利用“问题导学法”进行设计授课,大致流程如下。

      问题1.物体沿直线由A运动到B,怎样描述物体的位置变化?

      问题2.若物体从A运动B所用时间为10 s,怎样求这个过程中物体的速度?

      问题3.如果物体在AB间同样用10 s内速度由2 m/s均匀地增加到10 m/s,怎样描述物体运动速度增加的快慢?

      问题4.若用符号a表示物体速度增加的快慢,Δv表示物体速度的变化量,Δt表示物体速度变化所用的时间,那么用公式如何表达a?

      然后用得出的公式解决如下2个案例。

      案例1.飞机的速度由0增加到大约360 km/h,飞机的速度变化是多少?若发生这一变化用时约为40 s,则物体的速度平均每秒增加多少?

      案例2.迫击炮射击时,炮弹在炮筒中的速度在0.005 s内就可以由0增加到250 m/s,炮弹速度的变化与发生这个变化所用时间的比值是多少?

      最后,师生共同归纳出加速度的定义、意义、单位、矢量性。

      教师乙:利用“情境探究法”进行设计授课,大致流程如下。

      (1)情境导入:在日常生活中,我们经常看到出站的公交汽车越来越快,而到站时,它的速度又慢慢变为0,它的速度发生了不同的变化,那么该如何描述这些变化呢?

      (2)展示情景材料:让学生依次分析、比较表1、表2中各物体速度改变的快慢。

      (3)问题探究:怎么描述物体运动的速度变化快慢呢?

      (4)问题解决:归纳出加速度的定义、表达式、单位、意义。

      

      

      从以上可以看出,甲乙两位教师对“加速度”概念的引入教学都是经过精心设计的,就教学方法本身都比较前卫,一个是“问题导学法”,一个是“情境探究法”,都充分体现了学生的主体地位。但细细研究,这两位教师对教材的解读程度截然不同。教师甲首先通过提问,复习了位移、速度后,自然过渡到速度增加快慢,直接得出表示物体速度增加快慢的表达式,思路清晰,直截了当。但我们认为:这样的设计仍然是传统的教学方法多了点,应试教育的味道浓了点,显得比较功利,过于强调知识本位,把概念形成过程大大浓缩,在物理概念的建立和理解上花时很少,往往是直接给出结论,让学生死记硬背概念的内涵和外延,甚至将大部分时间花在习题训练上,题海战术成了他们学习概念的“捷径”,“短、平、快”缩短了学生的认知过程,根本没有让学生在感悟中得到“升华”而理解概念的本质。显然,对教材的解读没有到位,没有领会教材的思想。

      教材的编写意图是基于加速度比较抽象,理解加速度是一个难点,但又是整个运动学和动力学中的重点。而在学生生活经验中,与加速度有关的现象不多,这就给学生理解加速度概念带来了困难。为此,教材先列举小型轿车和旅客列车起步后的加速过程,让学生讨论它们速度变化的快慢,以增强学生的感性认识,除此,教科书还展示飞机的起飞过程,要求学生从具体问题中了解“速度快”、“速度变化大”和“速度变化快”含义的不同。同时还通过旁批指出“物体运动的快慢”与“运动速度变化的快慢”的不同。在此基础上再说明平均加速度的意义,进而说明瞬时加速度。用v-t图像描述运动速度的变化,教科书又设置一个“思考与讨论”,让学生通过v-t图像加深对加速度的认识。教学时,要很好地利用教科书中的两个“思考与讨论”,帮助学生自主构建加速度的概念。对加速度的理解,学生肯定存在种种错误观点和不理解的地方,当然这与此前的错误概念有关,这时教师不要也不必急于拓展,留待日后慢慢地学习,加以纠正,深化理解。又由于加速度和现实生活联系比较紧密,教材中除了从许多实际事例的比较中引入加速度的概念外,还通过表格介绍了汽车、电动车、飞机、跳伞者着陆等生活中熟悉的变速直线运动中加速度的值,并在练习中渗透了关于反映汽车加速性能的知识和几种汽车加速的实验数据。

      四、教材解读时资源挖掘过度超出目标所需

      为使教学目标有效达成,教师必须认真解读教材,谨慎确定物理课的难度,不能因为高考指挥棒的影响,一味地拔高使学生陷入题海之中。不但不利于知识的掌握,还会使学生学习物理的积极性、内驱力渐渐丧失,这样的课堂教学谈不上有效、高效。

      某教师在高一讲授“重力势能”这一节时,用小游戏引入新课:在讲台上放置一铁架台,用细线高高地挂上一乒乓球(为保证其能竖直下落,里面装满了水),让一个学生将脚放在乒乓球的正下方,教师剪断细线,乒乓球砸在学生脚上,学生若无其事。然后挂上重400 g的铁球,学生在教师假装剪线的瞬间,将脚迅速收回……在活跃的课堂气氛中将学生带到重力势能的研究上来。然后通过情境设置启发学生思考,用几个实验引导学生探究重力势能由哪些因素决定。整个课堂前半部分设计得可以说是天衣无缝,施教过程如行云流水,学生的实验和思维能力得到了有效培养。但在最后8 min展示了这样一道题目让学生自主解决:如图1所示,将横截面积为S的玻璃管弯成如图所示的连通器,放在水平桌面上,让左、右两管处在竖直状态,先关闭阀门K,往左、右管中分别注入高度为

,密度为ρ的液体。然后打开K,直到液体静止,在上述过程中,重力对液体做的功是多少?

      

      我们观察到,学生思考时间过去了5 min,好多学生还是迟迟没有动笔,这就是这节课设计的败笔之处。因为这道题已经超出了教学目标的要求和学生现有解决问题能力。根据《普通高中物理课程标准(实验)解读》所述,“要求学生会计算重力势能,知道重力势能的变化与重力做功的关系”即可。教学时若能将这一道题更换成一道简单实例题,让学生从能量转化的角度分析重力做正功时,重力势能减少,克服重力做功(重力做负功)时,重力势能增加。通过具体计算,让学生体会选择不同参考平面对重力势能和重力势能变化的影响不同来加深对探究结论的理解,教学效果将会更好。

      所以,教师在开发或利用课程资源时应讲究适度。这个适度要合乎两个标准:一是资源利用要紧扣教学目标。任何超过或低于教学目标的资源利用都是不利于目标的达成,浪费了资源不说,更糟的是挤占了宝贵的教学时间和内容,该完成的任务没有完成,该达到的目标没有达成,捡了芝麻丢了西瓜;二是资源利用要适合学生的“学”。

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