中学物理教与学算是核心吗?

中学物理教与学算是核心吗?
中学物理教与学算是核心吗?

中学物理教与学算是核心吗?
新课程标准下高中物理教学的核心任务 福建诏安县教育局教研室　吴超男
　　新课程标准下的高中物理教学,主要从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个维度来实现课程目标.笔者经过学习和思考,以为只要完成好三大核心任务,就是对新课程标准的忠实贯彻.下面就谈谈笔者在这方面的一些浅见.

　　一、引导学生深刻理解和准确把握物理概念和规律

　　现代物理教育理论认为,只有对物理概念和规律有着深刻的理解,才能真正地掌握并加以灵活运用；物理教学的重中之重,就是要让学生获得清晰完整的物理概念和规律.因此,必须特别注意培养学生物理思维的深刻性.善于通过表面现象发现问题的本质；思维深刻性发展水平的高低对物理学习的效率、进度和灵活应用程度有着最大的影响,思维深刻性是一切思维品质的基础.

　　[例1]一焦距为的凸透镜,主轴和水平轴重合,轴上有一光点位于透镜的左侧,光点到透镜的距离大于而小于.若将此透镜沿轴向右平移距离,则在此过程中,光点经透镜所成像将（　）

　　A．一直向右移动

　　B．一直向左移动

　　C．先后左移,接着向右移动

　　D．先向右移,接着向左移动

　　很多人认为,上述情况下光点经透镜所成的像将一直向左移动.理由是当透镜向右移动、物距在范围内变化时像将一直向左移动.其实,这个结构只有在范围内才是正确的；值得注意的是,本题中虽是透镜向右平移,但依题意效果上却是使M在范围内变化.是像点向左或向右移动的转折点.所以在此过程中,像点应是先向左移,接着向右移动.这样,如果前面结论扩大到透镜移动的全过程,就会导致一系列错误.

　　必须强化学生关注物理规律和结论适用范围的意识.在物理教学中,教师要经常通过典型实例讲解与练习,让学生充分认识到物理规律和结论存在局限性,切勿随意扩大它们的适用范围.

　　注意：培养学生思维深刻性,引导学生对物理概念和规律的真正掌握,关键在于解题过程中的反复琢磨和不断领悟,切忌停留在概念和规律本身的文字上下功夫.选择和设计典型例题和习题,教师精讲、学生多练,启发学生积极思维,则学生物理思维深刻性自然就会得到潜移默化的培养.

　　二、活化学生思维方式,提高学生综合能力

1．培养学生正确建立和运用物理模型的能力

　　人所共知,中学物理问题的解决,通常是经过以下程序：建立正确的物理模型（物理问题模型化）；正确选择条件和规律；应用数学关系求解；验证所得结论.显而易见,建立正确的物理模型,实现具体思维向抽象思维的顺利过渡,是迈出正确解题的最关键的一步.从物理教学本质来讲,其实很多时候就是物理模型的教学.物理模型有实体模型、过程模型、条件模型等等,熟悉、理解和掌握常见的物理模型是正确建立和运用物理模型的前提和基础.在具体教学过程中,教师要注意引导学生从题给信息中寻找能为我所用的信息,同时画出简化、清晰的示意图.正如钱学森所说的“模型就是通过对问题的分析,利用我们考察的机理,吸取一切主要因素,略去一切次要因素所创造出来的一幅图画”.完成物理模型的建立,这才是最重要的,做不到这一点,后续动作无从谈起.

　　[例2]据报道,1992年7月,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验,取得了部分成功.航天飞机在地球赤道上空离地面约3000处由东向西飞行,相对地面速度大约,从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星,携带一根长20,电阻为的金属悬绳,使这根悬绳与地磁场垂直,作切割磁感线运动.假定这一范围内的地磁场是均匀的,磁感应强度为,且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同,根据理论设计,通过电离层（由等离子体组成）的作用,悬绳可产生约的感应电流,求：

　　（1）金属悬绳中产生的感应电动势；

　　（2）悬绳两端的电压；

　　（3）航天飞机经地球运行一周悬绳输出的电能（已知地球半径为6400）

　　本题情景新颖,刚开始一看似乎非常陌生,通过联想可以转化为学生所熟知的“发电机模型”.根据法拉第电磁感应定律,悬绳产生的电动势为：；悬绳两端的电压即路端电压：；根据能的转化和守恒定律,悬绳输出电能等于外电路电功：.解答此题所需知识都是学生非常熟悉的,这是一道典型的“起点高、落点低”的好题.

　　注意：物理题目题型繁多,千变万化,究竟用哪一种方法去解题呢?处理“生题”的关键是如何突破新情景,并能通过联想、类比等思维途径建立与新情景对应的物理模型.也就是把具体的物理问题抽象成“物理模型”,同时,在旧知识与物理模型之间架设桥梁,才能快速有效地确定正确的解题方法.由此可见,“建模能力”的培养是多么的重要.

2．培养学生搜集、处理和运用信息的能力

　　新课程背景下的高中物理教学内容更贴近生活、实际和科技,有不少甚至是最新的前沿科技成果.实际上更多的现实素材被编入各类题目中,形成“信息给予题”,用来考查学生采集、处理信息和应用信息解决问题的综合素质.

　　在教学中,要特别引导学生解题时注意滤掉多余和无谓信息的干扰,紧紧抓住问题的本质特征,搜索出有用信息,准确锁定开放性（不确定性）题目的合适目标,捕捉题目中描述的背景信息与物理知识原型的明确关系,从而实现快速解题.

　　[例3]图1为一测量灯泡发光强度的装置,是一个有刻度的底座,两端可装两个灯泡,中间带一标记线的光度计可在底座移动,通过观察可确定两边灯泡在光度计上的照度是否相同.已知照度与灯泡的发光强度成正比、与光度计到灯泡的距离的平方成反比?现有一发光强度为的灯泡和一个待测灯泡,分别置于底座两端.（1）怎样测定待测灯泡的发光强度?___________.（2）简单叙述一个可以减小实验误差的方_________________.

　　本题重要的是由题目提供的测量灯泡发光强度装置示意图,照度与灯泡发光强度成正比、与光度计到灯泡距离平方成反比等信息,得出照度.这个关系式.据此可知照度相等时就有测定方法就出来了；接通电源,移动光度计使两边照度相同,测出距离和,当然就可求得待测灯泡的发光强度.至于减小实验误差,通过多次测量并取平均值就行了.

　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　 图1

　　注意：有的题目信息是间接的,甚至是巧妙无形地存在于题目中；有些题目精心设置一些颇具迷惑性的前提和容易上当的歧途；有的题目则有意提供较多的已知条件；不少题目布设某个或数个重要的潜在过程或保存着弹性较大的思维空间,造成漏答现象的发生等等.总之,命题者总是想方设法使题给信息呈现模糊状态,对解题方向起着某种误导作用.教学中,只有引导学生筛选有用、正确的信息,才能迈上解题成功之路.

3．引导学生做到“从生活走向物理,从物理走向社会”

　　物理课改新理念就是要引导学生“从生活走向物理,从自然走向物理,从物理走向社会”.学习物理一定要从实际中来、到实际中去,切实做到理论联系实际,千万不能空对空.只有将学生已有的生活体验与物理问题紧密联系起来,才能使学生感到物理是亲切、实在、有用的,从而用心去学好物理、用好物理,真正成长为用丰富物理知识武装起来,有一定实践能力和辨证发展眼光的二十一世纪青年人才.

　　[例4]地球围绕太阳做椭圆运动,阳光普照大地,万物生长.若不考虑流星及外星球与地球发生碰撞的可能性,根据学过的物理知识论述一下,随着岁月的流逝,地球公转周期、太阳与地球之间的平均距离以及地球表面温度的变化趋势.

　　地球公转周期可视为,的变化情况取决于、.因此,主要是找出太阳与地球间平均距离和地球环绕太阳速度的变化趋势.因为太阳内部时时刻刻都在进行着剧烈的热核反应,辐射出大量的光子,由此据质能方程,太阳质量将不断减小.从太阳质量变小作为切入点,一切问题也就随之迎刃而解.由万有引力定律可知,太阳对地球引力也将不断减小.因而由地球公转的向心力,可推断出地球与太阳间的距离会不断增大,并导致地球克服太阳引力做功,地球环绕太阳的速度变小的情况,这也可从轻易得出结论.显然这种情况下地球公转周期是增大了.正是由于太阳质量的不断减小,辐射光子的功率也随着逐渐减小,且由于地球与太阳间的距离相应变大,所以辐射到地球表而的热功率就变小,地球表面温度当然也就逐渐降低.

　　注意：物理知识与现实生活、现代科技、社会环境密不可分,涉及了人类生活的整个空间.重要的是要让学生树立一种思想,那就是我们所学的物理知识本来就根植于人类所处的环境中,是一门鲜活生动、多姿多样的科学.物理学在现实生活中的应用和对现代科技的催化作用是任何其他学科所无法替代的?一定要引导学生在物理学习过程中,以“物”明“理”,见“物”思“理”,不要简单理解为单纯从理论到理论,用公式套公式.

4．引导学生注重学科间的相互渗透与交融

　　在立足牢固掌握物理学科内容、拥有坚实学科能力的基础上,物理教学要适当地以不同学科的知识交叉部分作为培养学生综合素质和能力的切入点,关注与化学、生物、地理等学科的复合交叉和有机融合.尤其值得特别注意的是,物理学是一门精确的科学,诸如三角、几何、解析几何等数学知识都可以成为物理解题的有效工具.所以,强化物理解题过程中的数学意识,提高学生应用数学处理物理问题的能力绝对不能轻视.因为学生在解题过程中,往往数学意识淡薄,数学归数学,物理足物理,泾渭分明,从而导致思维的僵化与思路的闭塞,这是学生解答相当一部分物理题失败的原因.

　　[例5]氡是一种放射性稀有气体,当它被吸入人体后,将继续发生放射性衰变,放出射线形成“内放射”,严重损伤人体组织和器官,导致病变和癌症.而我们居室下面的土壤、房屋使用的建材、日常饮用水、煤以及天然气就会放出氡（）,故氡被称为居家里的隐蔽杀手：

　　回答下列问题：

　　（1）关于氡稳定同位素导,下列说法正确的是（　）

　　A．核内质子数与中子数之差为136

　　B．氡元素位于元素岗期表第六周期ⅧA

　　C．氡气分子式为,

　　D．氡元素性质稳定,很难与其他元素化合

　　（2）研究表明,放射性元素铀、钍、锕在放射性衰变中都能形成质子数为86的三个不同原子,分别被称为“镭射气”“钍射气”“锕射气”,可分别表示为、R、,下列说法错误的是（ ）

　　A．它们互为同分异构体

　　B．尽管它们结构不同,但它们化性相似

　　c．它们都具有放射性

　　D．它们原子最外层均为8电子

　　（3）建材中含量最多的钋（Po）发生衰变生成氡,请写出该核反应方程_________?

　　（4）放射性物质致痛的原因是（ ）

　　A．基因突变

　　B．基因重组

　　C．基因互换

　　D．染色体变异

　　（5）降低居室中放射性污染的方法是（ ）

　　A．勤开窗户通风透气

　　B．利用其他元素中和

　　C．加热使放射性物质分解

　　D．不用放射性超标材料

　　（6）采自地质深层的矿泉水常溶有岩石所含放射性物质在衰变过程中释放的氡,下列关于该类矿泉水说法正确的是（ ）

　　A．该矿泉水宜存放一段时间再用

　　B．该矿泉水越鲜越好

　　C．鲜用和存放一段使用对人体危害是一样的

　　D．越深层开采矿泉水污染程度越小

　　此题以居室环境污染,有害气体氡对环境污染为背景,设置了6个小问题,从不同角度考察了对氡污染来源、人体危害以及如何防护等知识的了解情况,还有物质结构、核裂变反应、基因突变等重要化学、物理、生物知识点,是一道理、化、生跨学科综合题.

　　上题：（1）应选D；（2）应选D；（3）核反应方程为；（4）选A；（5）选AD；（6）选A.

　　注意：以现实生活中的热点问题、实际问题立意命题,运用多学科知识分析和解决实际生活问题,是综合科命题的重要特色.引导学生立足于物理学科内核心知识的牢固掌握和深刻理解,充分利用数学工具,注重与化学、生物等学科的有机结合,反复揣摩、用心领悟,顺利实现跨学科的综合应用,是新课标下高中物理教学必须面对的重要课题.

　　三、培养学生的科学素养与人文精神

　　对学生进行情感与价值观的教育,培养学生的科学素养与人文精神并追求二者的初步融合,是高中物理教学不可或缺的核心任务之一.

1．了解科学源流,培养科学素养

　　物理课堂教学必须结合教学内容,把科学史上前人创新过程和创新方法适当地加以简要反映,使学生感受到前人的创新情景,从中学到科学的研究方法,顽强的探索精神和不折不挠的坚强意志.同时也要特别关注人类生存面临的重大问题及由此开展的相关活动.这些内容的介绍,重要的并不是要求学生完全了解,而是从中感悟到科学研究的责任、艰辛和使命,还有研究的方式和方法以及科学家们严谨的治学态度科研精神,适时地对学生进行科学态度和科学精神的培养.

　　以《电磁感应现象》的教学过程为例,教师可以在教学中介绍丹麦物理学家奥斯特1820年发现电流的磁效应后,在当时科学界引起强烈反响的情况.那时许多科学家以无私的科学献身精神,投入到了对电磁感应现象的广泛研究中,其中热情最高、最执著的代表人物,就是英国物理学家法拉第.他对电流磁效应作了一系列的深入研究后,得出了“电能生磁,磁也能生电”这一英明的科学论断.最后还可以特别强调,法拉第是经过十年的艰辛探索和无数次的失败后才证明了这一观点的.有意思的是法拉第正是因为实验操作时没有同时看电流表的这一失误,使他耗费了这十年的心血；可贵的是他信念坚定,毫不气馁,终于发现了“磁生电”的条件,在物理学史上谱写了光辉的篇章,为人类的文明进步作出了卓越贡献.最后再引导学生共同利用实验设备探索这一问题.

　　另外,研究性学习也是培养学生科学素养的有效教学方式,教师要引导学生积极开发研究性学习物理方面的资源.如“体育运动中的物理知识”“驾驶员为什么不能超载和酒后开车”“军事上的隐形与反隐形”等等,指导学生开展研究性学习,从中体验科学研究的初步方法,领略成功与挫折的甘苦.

2．开发人文资源,感受人文精神

　　一个人仅仅有科学素养是远远不够的,还要有人文精神的滋养.有句话说得好,“科学好比是一艘在雾海中夜航的巨轮,需要人文来导航”.人文提供的是方法论和对人生的终极关怀,它是用来解决人的价值观、人生观和世界观问题的.所以在物理教学过程中,要构建宽松、愉快、高效、人文与科学和谐统一的课堂教学环境,追求科学素质与人文精神的融合与贯通.

　　[例6]知识大道（位于淀山湖畔的“东方绿洲”,是上海市青少年校外活动营地,它由知识大道区、科学探索区、生活实践区等八大园区组成）的雕塑群由162位世界文明发展史上杰出人物的塑像组成.下列是其中的部分人物：李时珍、曹雪芹、法拉第、莎士比亚、伏尔泰、宋应星、黄宗羲、拉瓦锡、王夫之、汤显祖、瓦特、贝尔.请将他们按所作主要贡献的领域进行分类,填写出姓名.

　　科技领域__________,思想领域______________,文学领域________________.

　　这道科学知识与人文精神相结合的试题在上海高考能力测试卷中的出现,的确给中学物理教学注入培养学生人文精神要求,起到了很好的启发和导向作用.

　　注意：培养学生科学素养和人文精神应贯穿于整个高中物理学的始终,甚至是渗透于教学过程中的每一个环节.当然在教学组织方面要尽量做到恰如其分,巧妙严谨、润物无声,不能生硬和造作.

　　综上所述,新课程标准下的高中物理教学,重在将三个维度进行有效整合,在实际教学中不折不扣地完成好三大核心任务,培养学生的综合素质和能力.唯有此,才能不辜负时代赋予高中物理教师的神圣职责.

　　参考文献：

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　　[3]吴超男．新时期中学物理教师的自我修养．当代教育论坛,2005．6

　　[4]韩叙红．物理教学中渗透STS教育．物理教学,2005．2

　　[5]薛祝其．从人文视角探讨原子物理的复习教学．物理教学,2006．3