课程中初中物理规律的教学要求有哪些

课程中初中物理规律的教学要求有哪些~

初中物理规律课教学是初中物理教学中最重要的内容之一。由于初中是学生开始接受物理知识教育的启蒙阶段，教材中介绍的物理规律是物理学中最基本的规律。作为启蒙教育，不仅要"引导学生学习物理学的初步知识及其实际应用"，而且还要"培养学生初步的观察、实验能力，初步分析、概括能力和应用物理知识解决简单问题的能力" ①。教育实践表明：能力的培养既依赖于知识，更依赖于方法。因此,在物理教学过程中，注意结合物理知识的教学对学生进行科学方法的教育是十分必要的。下面仅以初中物理规律课为例，谈一点初浅看法。
　　一、科学方法的教育是物理学科教学的需要
　　⒈探索物理规律离不开科学方法
　　物理学是研究物质运动规律的科学。它是人类在认识自然、改造自然的过程中，通过不断探索和研究事物客观规律而逐步发展起来的科学。物理学中的每一条规律的发现，都记载着人类科学思维活动和实践探索的史实。
　　人类从知道用钻木取火到认识"做功改变物体的内能"这一规律，经历了一个漫长的历史时期。在此期间，人类观察和研究了大量的摩擦生热现象，经历了热质说和热运动两种观点的对话，出现了用卡和焦耳分别描述热量和功的不同单位，当焦耳以一系列科学实验测出热功当量之后，人们对热现象的本质才有了清楚的认识。做功改变物体的内能乃至能量转化与守恒定律的确立都依赖于科学的实验。没有科学实验就没有物理学知识。实验方法是科学研究的一个重要方法。
　　在力学知识方面，从建立力的初步概念到总结出惯性定律，有多位科学家的贡献。意大利科学家伽利略的理想实验方法是一个伟大的创举，它不仅为惯性定律的发现奠定了基础，同时也开创了一个物理学的典型研究方法。这种方法是在真实实验的基础上抓住主要因素, 忽略次要因素，从而深入地揭示现象的本质的方法。它也是科学研究中的一种重要方法。
　　在电磁学方面，从奥斯特发现电流的磁场以后，揭开了电与磁相 互联系的新的一页。在对立统一规律的哲学思想的指导下，人们又在思考磁能否生电呢？这种逆向思维方法使科学家们在探索由磁生电的途径中作出了不懈的努力，终于发现了电磁感应现象并总结出电磁感 应规律。也可以说，电磁感应现象的发现是逆向思维方法指导人们实
　　践探索的结果。
　　在物理学的各个分支领域中的规律，也都凝聚着科学家的智慧，谱写着科学方法的光辉篇章，物理学史也是一部科学方法史。从物理规律的确立与物理知识形成的过程来看，知识和方法是密不可分的。没有科学方法，就没有科学实践，人类对自然界的认识只能停留在感性认识阶段，只能积累一些经验事实，而得不出具有普遍意义的结论，
　　也就不会有今天丰富的物理知识。
　　⒉物理教学过程也是科学方法的教育过程
　　知识是在一定方法上形成的，而一定的方法又是知识的产物②。知识和方法这种紧密的联系为我们在物理教学过程中进行科学方法的教育提供了丰富的内容。科学方法的教育是物理教学的一个组成部分。科学方法的教育是物理教学的需要。实践中我们注意了以下两点：
　　⑴结合知识的教学进行科学方法的教育
　　教学中既不能离开知识去讲方法，也不能只讲知识不讲方法。离开知识讲方法就会使方法显得抽象，过于理性化，学生难以学到；只讲知识不讲方法，会使学生对知识的来源缺乏认识基础，元认知能力得不到提高，对知识缺乏深刻的认识，也学不好物理。将科学方法的教育贯穿于物理教学过程之中，既能使学生了解知识的来源，知道知识形成的过程，加深对知识的理解，同时也能学到科学方法，为学生能力的发展打下基础。
　　在《平面镜》这节课教学中，为了使学生掌握平面镜成像特点，我们采用实验研究的方法，让学生通过玻璃观察点燃的蜡烛的像，比较物、像的大小；再将另一只等大的蜡烛放于玻璃后，使它与点燃蜡烛的像的位置重合，再次比较物像的大小；通过标出玻璃以及玻璃前后蜡烛的位置，测出蜡烛和它的像到玻璃的距离，连接蜡烛和它的像的位置成直线，测出该直线与玻璃面夹角关系；改变蜡烛到玻璃间的距离重做上述实验，从而总结出平面镜成像的特点。这种通过实验方法来探索物理规律的做法，既使学生学到了平面镜成像特点的知识，同时也学到了由实验研究问题的科学方法，培养了学生观察能力和实验能力。
　　在《欧姆定律》的教学中，我们先按教材的思路分别研究了电阻一定时电流与电压的关系、电压一定时电流与电阻的关系，在此基础上初步归纳出电流与电压和电阻的关系，并说明这种控制变量法是研究复杂问题的一种基本方法，同时也指明这种根据有限的事实概括出的结论的方法是由特殊到一般的方法，它是否正确还必须再由实验加以检验。接着我们又做了同时改变电压和电阻再测电流的实验，验证以上结论。通过这种方法进行《欧姆定律》的教学，既使学生学到了关于电流与电压和电阻关系的有关知识，同时也学习了研究复杂问题的实验方法和科学的思维方法。
　　在物理知识的教学中，注意发挥教学内容中科学方法教育因素的作用，做到方法教育和知识教学有机结合，是培养学生学习能力，提高学生科学素养的有效途径。
　　⑵进行科学方法的教育也应遵循循序渐进的原则
　　循序渐进是教学的一个基本原则，结合物理规律教学进行科学方法的教育同样也应遵循这一原则。物理知识中联系到的科学方法教育内容较多，物理知识有它的层次性，科学方法也有它的层次性。限于初中学生的知识水平和理解能力，我们不能把物理学知识形成过程中所涉及的各种方法都纳入课堂教学内容之中，而应该根据教学时限、学生理解能力的层次、学生能力发展以及教学内容的需要，合理地选取方法教育的内容。使方法教育的内容既能与知识教学有机地结合，又能遵循循序渐进的教学原则，使学生在方法的学习中学有所获。
　　如在《牛顿第一定律》的教学中，从定律建立所涉及到的方法来看，应介绍伽利略理想实验的方法。但限于学生抽象思维能力水平，还是应根据教材的思路，进行真实实验，帮助学生建立感性认识。在此基础上，通过比较不同摩擦对小车运动距离的影响，再分析阻力越小的情况，实现从感性到理性的过渡，以发展学生的认知能力。至于理想实验的方法还是在高中再学习为宜。
　　再如：焦耳定律的建立是在大量的定量实验研究的基础上总结出的。然而在初中焦耳定律教学中则不便于用实验定量研究的方法。一方面是缺乏简便可行的定量研究的仪器；另一方面实验需要处理的数据较为复杂，涉及的变量较多，而且还有平方项。学生归纳整理数据的能力还不能达到这个层次。教学中通过改进实验装置来增强演示实验效果, 在定性研究的基础上，通过分析有关因素之后，再介绍焦耳定律, 最后再说明：考虑在电流做功全部用来产生热量的情况下，用电功的计算公式结合欧姆定律可以导出焦耳定律, 以勾通物理规律的相互联系。这种在定性实验研究的基础上进行相关分析的方法，它既避开了教学中因定量研究缺乏精良设备的技术要求和分析处理数据的复杂过程，同时也不违背学习物理规律的认知规律。它一方面为学生理解焦耳定律提供了感性材料的支持，适应学生学习的心理水平；另一方面使科学方法的教育渗透于知识的学习之中，使学生在学习物理知识的同时学习了研究物理问题的方法。
　　二、科学方法的教育是国民素质教育的需要
　　九十年代初，在一项公众科学素养的对比测试调查中，我国公众在了解科学术语方面与美国相差无几，但在了解科学方法方面却相差甚远。我国公众具有科学素养人数的比例为千分之三，是美国的1/23 ③。这种较大的差距严重地阻碍了我国科技事业的进步和国民经济的发展，提高全民族的科学素养急不可待。然而提高全民族的科学素养离不开教育。因此，在学校教育中加强科学方法的教育不仅是知识教学的需要，也是国民素质教育的需要。
　　由于物理学科知识层次的特殊性，物理学科中所涉及的科学方法较多，有物理方法、数学方法、逻辑方法、哲学方法等，使得物理学科对学生进行科学方法教育具有"得天独厚"的条件。物理规律课教学在这方面尤其具有代表性。结合物理规律课教学对学生进行这些科学方法的教育是我们义不容辞的责任。
　　在初中阶段，学生所学的物理规律是一些最基本的规律。虽然它对学生将来解决实际问题所起的作用较小，但是，学生在学习这些规律时所学的科学方法，不仅有利于他们掌握所学的知识，更重要的是通过学习这些科学的方法，使他们学会怎样去分析和研究问题，培养他们的能力，提高他们的科学素养，有利于他们将来去分析和研究新的问题，去发现新的知识。可见科学方的教育将会使学生终身受益。
　　由于初中学段又是普及九年义务教育阶段，该学段教育面的广泛性，为在学科教学中通过渗透科学方法的教育来提高全民族的科学素养创造了条件。因此在初中物理教学中，就开始注意挖掘教学内容中科学方法的教育因素，并根据学生学习的心理水平合理选择教学手段和教学方法, 做到方法教育与知识教学有机的结合，必将使物理学科教学在提高全民族的素质教育中发挥重要作用。

根据中学物理教学过程的特点，物理教学设计原则上可以大致分成3个阶段：中学物理的思路设计阶段、中学物理的活动设计阶段和中学物理的心理模拟阶段。

① 中学物理教学的思路设计

中学物理教学的思路设计是物理教师根据教学过程的一般规律和中学物理课程的基本特点，在把握物理课程思路的前提条件下，明确教学目标，编制出有一定层次的教学程序。物理教学的思路设计只是教学方案的纲要设计，许多工作只是原则性的、笼统的，还需要进一步具体化。比如，物理规律教学的一般思路是：提出问题→猜测尝试→验证设想→用数学方法阐述物理规律→应用物理规律解决新问题。思路设计阶段给出了原则性的设计思路，还有许多具体的工作有待于在中学物理教学的活动设计阶段完成。

② 中学物理教学的活动设计

中学物理教学的活动设计是指在物理教学过程中确定师生双方活动的方式，可以概括为“3W”，Who(谁来做)，What(做什么)，How(如何做)。中学物理教学的活动设计是物理教学思想设计的具体化和明细化。如果说教学思想设计是一幢大厦的建筑图纸，那么教学活动设计就是具体的建筑施工。

图纸确定下来后，具体的建筑施工可以有各种方案。同样，确定下一个物理教学思路，具体的活动方式可以是各式各样的，活动设计也是各式各样的。中学物理教学活动设计是物理教学设计的三个阶段中最重要的阶段，对教师有较高的要求。中学物理教师不但要有清晰的教学思路，而且要有创造性、灵活性应用于具体的教学活动中的能力。例如上面提到的物理规律教学思路确定后，物理教师就可以根据具体的物理规律(比如能量转化与守恒定律)，并依据学生的具体情况，确定下一步具体的教学活动的安排。

中学物理教学活动设计是一项复杂的系统工程，是多因素、多层次、多关系的协调统一。物理教师在活动设计中一定要注意教材内与教材外的统一、主体活动与主导活动的统一、分层活动与整体活动的统一等三对主要矛盾。

③ 中学物理教学的心理模拟

中学物理教学的心理模拟阶段是物理教师对经过思想设计和活动设计两个阶段得到的物理教学方案的一种可行性验证，是教师本人对方案可行性的反思和心理自证。在心理模拟阶段，物理教师主要以心理活动为主，以想像中的学生为对象，以内部言语和表象为主要活动形式，用逻辑推理的方法对物理教学活动进行模拟预演。通过心理预演和推敲，教师对方案进行修改、补充，进一步完善

　　一、要让学生把新旧知识联系，建立物理规律的事实依据，掌握物理规律的探究方法
　　物理规律反映了物理现象中的相互关系、因果关系和有关物理量间严格数量关系，因此，在物理规律的教学中，必须将那些原先分散学习的有关物理概念综合起来，把研究它们的关系作为主题。只有用联系的观点来引导学生研究新课题，提出新问题，才能激发学生新的求知欲与新的钻研志趣。另一方面，物理规律本身，总是以一定的物理事实为依据的，因此，学生学习物理规律，也必须在认识、分析和研究有关的物理事实的基础上进行。对于初中学生，他们的抽象思维能力不强，理解和掌握物理规律更需要有充分的感性材料作为支柱。
　　中学生认识和掌握物理规律的过程，实际上是一个简化了的探索和研究过程。而学生对物理规律的获得主要有两种途径。一种是直接从实验结果中分析、归纳、概括而总结出来，即实验归纳法；另一种途径则是利用已有的概念和规律，通过逻辑推理或数学推导，得出新的规律，即理论分析法。实验归纳法是探索物理规律的一种最基本、最重要的方法。总之，我们应当在物理规律的教学中，让学生初步掌握物理规律的探究方法。
　　二、要让学生理解物理规律的物理意义
　　作为初中阶段的物理，一般着重于用文字语言加以表述，即用一段话把一个规律的物理意义表述出来，有些规律还用公式加以表达。对于规律的文字表述，要认真加以分析，使学生真正理解它的含义，而不是让学生死记结论。而且必须是在学生对有关问题进行分析、研究，并对它的本质有一定认识的基础上进行，例如：牛顿第一运动定律的教学，可仿照伽利略“理想实验”的思路，在观察实验的基础上，进行推理想象，由有摩擦时的运动情况推想到无摩擦时的运动情况，最后把这一规律表述为“一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。”在理解时，要注意弄清定律的条件是“物体没有受到外力作用”，还要正确理解“或”字的含义，“或”不是指物体有时保持匀速直线运动状态，有时保持静止状态，而是指如果物体原来是运动的，它就保持匀速直线运动状态；如果原来是静止的，它就保持静止状态。
　　许多物理规律的内容可以用数学形式表达出来，即定律的公式。要使学生从物理意义上去理解公式中所表示的物理量之间的数量关系，而不是从纯数学的角度加以理解，例如，欧姆定律的表达公式：I＝U／R，应当使学生理解，这一公式表达了电流的强弱决定于加在导体两端电压的大小和导体本身电阻的大小，即某段电路中电流的大小，与这段电路两端的电压成正比，与这段电路中的电阻成反比。如果对公式进行变形，则有R＝U／I，即电阻的定义式。如果不理解公式的物理意义，就可能得出“电阻与电压成正比”这一类错误的结论来。
　　三、要让学生明确物理规律的适用条件和范围
　　每一个物理规律都是在一定条件下反映某个物理现象或物理过程变化规律的，规律的成立是有条件的。因此，每一规律的适用条件和范围也是一定的。学生只有明确规律的适用条件和范围，才能正确地运用规律来研究和解决问题，才能避免乱用规律、乱套公式的现象。例如，欧姆定律I＝U／R，适用于金属导体，不适用于高电压的液体导电，不适用于气体导电，不适用于含源电路或含有非线性元件的电路，而且，I、U、R必须是同一段电路上的三个物理量。
　　四、要让学生认清所研究的物理规律与有关物理概念和物理规律之间的关系
　　物理规律总是与许多物理概念紧密联系在一起的，与某些物理规律也相互关联，应当使学生把物理规律与和它相关的物理概念和物理规律之间的关系搞清楚。例如，牛顿第一定律与物体的惯性虽有联系，但二者有体质上的区别，不能混为一谈。常发现中学生把惯性与运动状态等同起来，把用力改变物体的运动状态说成是“打破物体的惯性”，把物体不受外力作用保持原来的运动状态说成是“保持物体的惯性”。我们知道，惯性是物体的固有属性，物体无论是静止还是运动，无论是从静到动还是从动到静，任何时候都具有惯性，质量是物体惯性大小的量度，因此不能说“打破惯性”。牛顿第一定律是一个反映这些客观事实的物理规律，两者不能混为一谈。
　　五、要让学生学会运用物理规律说明和解释现象，分析和解决简单的实际问题
　　对于物理规律，不仅要求学生理解，而且要求会灵活运用，因为我们学习的目的就是学以致用。初中阶段，虽不要求学生能解决某些复杂问题，但也应当要求学生会用物理规律去说明和解释有关的现象、解决一些简单的实际问题。因为这样，一方面可以巩固和深化对规律的理解，另一方面可以使学生学到分析、处理实际问题的思路和方法，发展学生分析问题的能力和解决问题的能力。例如，综合运用欧姆定律、串并联电路、电功率等概念和规律可以解决日常生活用电中的简单问题，如常见家电的选择和使用、保险丝的选择等等。

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