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美国高校公开课对高中物理课堂的启迪论文

时间:2018-09-03 物理毕业论文 我要投稿

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  对于高中物理,笔者在实际教学中了解到学生存在这样一种心理,高中物理知识枯燥无味,书本上的知识在工作、生活中使用的机会很少。大学教师则反映中学物理与大学内容脱节,教学中存在学生动手能力差,基本的实验素养不够等现象[1].在学习麻省理工学院沃尔特·列文(Walter Lewin)教授的公开课的过程中,笔者受到诸多的启发,现将部分列出,以供广大教师学习和借鉴。

  一、治学态度要严谨

  物理是一门严谨的学科,学生在物理学习过程中往往会把物理当数学看待,认为只要能得到正确的数字就好,而忽视了单位、小数点的保留及误差分析等问题。为端正学生的学习态度,引用沃尔特·列文“经典力学”一节课上的例子。

  在验证“一个躺在床上的人要比站着的时候要高一些”的观点时,沃尔特·列文教授现场请学生上台做实验(如图1、图 2所示)。测量结果表明,该学生站着时身高为183.2 cm,躺着时为 185.7 cm,该学生在躺着时要比站着高出2.5 cm,测量用的尺子精度为 0.1 cm,虽然其中有±0.2 cm 的误差,但也足以反映其身高确实发生了变化。如果改用精度为1 cm 的米尺,就会有±2 cm 的误差,无法得到正确结论。借用沃尔特·列文教授的一句话,“如果不考虑误差,任何测量都将没有意义”.

  在“失重和超重”这节课中,为了描述失重这一状态,部分教师会在不经意中用到“零重力”这个词,而沃尔特·列文教授在课上明确指出了这个表述是错误的,可以说一个物体“零重量”,但不可以说一个物体“零重力”.例如,一架飞机在空中,不管它的引擎是开是关,甚至是自由落体,重力永不为零,而自由落体时没有的是重量,不是重力。如果学生错误地把“失重”用“零重力”来表示,那么他自然地就会把它理解成不需要考虑重力的影响,从而导致受力分析错误。

  二、创设实验矛盾,激发学生的学习兴趣

  所谓创设实验矛盾,并不是指实验本身有问题,而是通过教师的精心设计,悄悄改变一些不易察觉的实验条件而得出矛盾的现象过程。这种实验最容易调动学生的求知欲,激发学生的学习兴趣。教师再以此为契机引导学生,获得实验背后的物理道理。巧妙的实验矛盾创设会使学生由被动接受变成主动学习,学习效率必然显着提高[2].

  在“牛顿定律”中有这样一个问题(如图3、图4 所示),一重物被一根较细的轻绳吊在天花板上,重物下端系有同样的细绳,当用手向下缓慢地拉下面的细绳时,哪根先断?如果用手向下猛拉下面的细绳时,情况又怎样?

  该实验中的道理很简单,教师可以通过受力分析,用牛顿定律解释两种不同的结果。如果慢拉,上面的绳子先断,如果猛地拉,下面的绳子先断。但是如果只是单纯的理论讲解,学生的感悟不够,经过一段时间后很容易遗忘。

  沃尔特·列文教授就把它创设成一个矛盾实验,实验前先让学生判断哪根绳子会先断。当大多数学生认为上面会先断时,就猛拉细绳让下面的轻绳先断。让学生再次判断,改变实验条件缓慢拉动绳子,这次换上面的轻绳先断。两次结果完全不同,从而顺水推舟提出质疑。

  此时学生便会陷入困惑,强烈的好奇心会驱使他们去寻找两个实验结果差异背后所隐藏的道理。教师可以稍加点拨,提醒学生思考两次实验条件的区别。最后由学生自己感悟,两次拉绳子的快慢不同。紧接着和学生一起探讨拉绳子的快慢导致受力的不同,最后教师再给出正确解释。经过这样一系列的过程,学生明白一个道理:即使是相同的实验装置,如果实验的条件发生了微小的改变,其结果可能截然相反。由此强调在解题过程中也一定要把前提条件看清楚,否则只是做无用功。

  三、演示实验必须易于观察

  好的演示实验一定是便于观察,现象明显的实验能够让学生更好地理解。在设计演示实验时必须考虑到这一点[3].

  在讲到正负电荷的时候,一般教师都会解释丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,并且还会演示摩擦后的带电棒可以吸附轻小物体。这对学生认知静电相互作用有一定的帮助,但同时也会存在很多的问题。例如,带电棒是否因纸片潮湿而粘在一起,纸片受到扰动会掉落下来,纸片过小不易全班观察,无法得知正负电荷之间的作用规律。总的来说,此实验对学生的视觉冲击感并不强,无法很好地激起学生的学习热情。

  而沃尔特·列文教授的实验演示,解决了上面所说的问题,实验过程为:用丝绸摩擦玻璃棒使其带正电→带电玻璃棒可以吸引不带电的气球→同种电荷相互排斥→异种电荷相互吸引(如图 5所示)。

  带电玻璃棒能够吸附轻小物体是由于电极化的原因,通过这个实验所有的学生都能明显看到气球偏向了导体棒(如图 5b 所示)。实验简单明了,视觉冲击强。同时这个实验还可以演示同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

  气球的球壳是由导体材料构成,通过接触的方式,先把玻璃棒上的电荷传导给气球,此时气球和玻璃棒带的是同种电荷,我们发现气球与玻璃棒的排斥作用明显 (如图 5c 所示)。另外拿一根毛皮摩擦过的橡胶棒,靠近气球时可以发现气球被吸引(如图 5d 所示),画圈的黑色棒为橡胶棒。

  上述演示实验易观察并且能够同时解释电极化现象、接触起电,以及静电的相互作用这三个物理现象。实验材料简单易寻,极大地简化了实验过程并达到了预期的教学效果。

  四、结语

  物理这门学科之所以可爱,在于它就来源于生活中,有些时候它稀疏平常随处可见,但有时又很奇妙且耐人寻味。在高中课堂中,教师应该充分地利用这些特点,让学生深刻体会到物理的可爱,从而乐于去了解、学习和欣赏它的美。沃尔特·列文教授严谨的态度、丰富的学识和幽默风格都让笔者深深地感到敬佩,它山之石可以攻玉,教师应积极学习和借鉴他人的优点,并纳为己用,才能一步一步成长为名师。

  参考文献

  [1] 王景文。新课改下高中物理教学中的问题及其对策[J].中国校外教育(上旬刊),2014(1):84.

  [2] 张志树。优化高中物理课堂的策略探讨[J].中学物理,2014(23):37-38.

  [3] 张主方,杨鸣华。新课程背景下中学物理实验教学功能的再思考[J].物理教师,2009(7):6-9.

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