2006年盐城地区物理科高一物理《新情境问题的教学策略》

新情境问题的教学策略
摘要本文结合新情境问题，指出了加强理论联系实际教学的方法和途径，提出了强化方法教育和提高建模能力的措施，阐明了培养学生的创造意识和创新能力的教学思路．关键词新情境问题物理教学策略新情境问题主要以自然现象、生产、生活实际、现代科技为素材进行命题．这些问题中往往创设了一些相对新颖的情境，比较真实、全面地模拟和再现了生产生活的实际场景，科学研究的过程，科学上的重大发现，高科技成果等．加强新情境问题的教学，有助于素质教育的实施，有助于扭转基础教育中长期存在的理论严重脱离实际的倾向，有助于培养和提高学生的创新意识和创新能力．新情境问题涉及到理、化、生、地等多个学科．本文仅对中学物理学科内的新情境问题的教学，作一初步的探讨．一、加强理论联系实际的教学传统的中学物理教学强调理论的完整性、系统性，与科学技术、生活实际联系的不够．在应试教育的背景下，学习物理常常演变为解题训练，应用和实践似乎与物理不相关．所涉及的习题大多是模型化的，诸如“小球、轻杆、光滑水平面、木块在斜面上滑上滑下”等高度理想化的模型．学生在处理具体问题时很少需要对研究对象和物理情境进行抽象和理想化的处理，或者只需进行简单的模型化．理论和实际严重脱节，丰富多彩的物理学变成了枯燥无味的、干巴巴的物理符号和公式的堆积．新情境问题把中学物理知识和生活实际紧密结合在一起，弥补了理论联系实际的不足．新情境问题的重要功能就是增强了物理问题的应用性和实践性．它向学生敲响了警钟：靠死记硬背、题海战术是不能学好物理的，物理学是和生产、生活、社会现象密切相关的．因此，如何加强理论联系实际的教学，培养学生学以致用的应用意识，是物理教学中的一个重要课题．如何加强理论联系实际的教学呢？笔者认为可从以下几个方面着手． 1．让生活走入课堂大千世界五彩缤纷，物理现象比比皆是，但我们却常常熟视无睹，问题就在于观念上缺乏理论联系实际的主动意识．在这些司空见惯的物理现象中，有很多具有较强的启发性、代表性和应用性，可以将其转化为中学物理问题，使之走入课堂．让物理现象进入课堂，首先需要将生产、生活中的实际现象转化为物理问题．教师要做这方面的有心人，多观察生活，处处留心，注意收集和整理与物理知识相关的素材．在转化过程中，要把握以下几个原则：一是尽可能选择身边的事例，为绝大多数学生所熟悉，以期引起学生的共鸣；二是不能过难或过易，过难会使学生望而却步，过易则缺乏探索性，激发不起学生的兴趣；三是所需的知识与能力应与目前的中学物理的知识结构与能力要求相适应．像柯受良飞越黄河、蹦极跳、观日出、估算心脏功率、百货商场中的电动扶梯等，这些活生生的事例，已经出现在高考题中，并且对中学物理的教学改革产生了积极的影响． 2．紧扣时代脉搏，与现代科技同步现代科技的发展日新月异，很多的高科技问题与中学物理具有一定的相关性．如2000年全国高考“理科综合”卷中出现的霍耳效应，便是物理学中的一项重要发现，其实质是带电粒子在磁场中的运动受洛伦兹力的问题，用中学物理知识完全可以解决．高科技成果方面的题材为新情境问题提供了极为广阔的命题背景，教师要创造性地发现有关的教学素材，编制这方面的习题．当然这种取材，可以是全景式的，以求全方位地反映出某一问题的背景，给学生形成完整的印象，也可以是“特写镜头”，撷取问题中最精彩的片断，展现出最具典型性和最有启发性的部分．把高科技问题转化为物理问题，在素材的选择上要注意到：一要紧跟时代的步伐，及时反映科学的前沿和最新科技成果；二是不要贪大求全，因为全面、系统地研究某一问题，往往会超出中学物理的知识范围，导致学生无法解决；三要有利于开拓视野，启迪思维，知识的纵深可适当小些，面可以很广．编制这方面的问题，对教师的要求是比较高的，既要有扎实的专业知识，又要有一定的知识广度．教师应该具有一定的职业敏感性和洞察力，从报刊、杂志、因特网等媒体上，及时捕捉反映科学前沿与动态的最新信息．譬如1999年11月20日，我国发射的“神舟”号载人试验飞船是我国在航天技术上的重大突破，可以结合圆周运动和万有引力知识来进行命题．如超导磁悬浮列车这一高科技成果，与电学知识密切相关，我国已进入试运行阶段，可以结合磁场和电磁感应等电学知识进行命题．通过研究这些问题，使高科技与学生所学物理知识拉近了距离，从高不可攀变为伸手可及．这既能极大地激发学生的学习兴趣，增强学习物理的信心，又可以破除学生对科学的神秘感，坚定探索科学奥秘、献身科学的信念．使学生真正感受到物理学就在身边，体会到中学物理原来还有这么大的用处．二、渗透研究方法，提高建模能力 1．强化方法教学在传统的物理教学中，重理论轻实际，重结论轻过程，重习题训练轻方法教育的现象普遍存在．这将导致了研究物理学的科学研究方法的价值大量流失，因为科学方法比知识本身更富有创造价值．这些科学方法，是无数科学家的智慧结晶，是物理学的精髓所在．学会科学方法，学生会终生受益．渗透科学方法，可以结合教材和物理学的发展史，着重介绍与中学物理密切相关，符合学生认知水平，有利于理解物理知识和提高思维能力的典型方法．如观察方法，实验方法，理想化方法，数学方法，以及等效、类比、分析与综合、归纳与演绎、猜想与假设等思维方法，这些科学方法和思维方法，是打开新情境问题之门的金钥匙．科学方法体现在具体的物理研究过程中，只有把研究过程充分合理地展现出来，学生才能看到科学方法的特征、作用等，以及利用科学方法是怎样解决问题的，才能体会到掌握科学方法的重要意义，去自觉地学习科学方法．在此过程中，教师应发挥主导作用，可以在课堂上重点剖析一些综合性和探索性较强、能充分体现方法的新情境问题，实现方法的迁移，给学生以示范和启发，使学生体会并领悟怎样应用方法，从而感受到科学方法的无穷魅力，在潜移默化中受到科学方法的熏陶和教育． 2．培养构建物理模型的能力从书本的理论知识到实际应用，关键在于从问题中抽象出物理模型．模型是连接理论和应用的桥梁；经验材料、实验事实和背景知识是构建物理模型的基础；而抽象、等效、假设、类比等则是构建物理模型的基本方法．由于新情境问题的综合性、复杂性和多样性特征，题中涉及的因素较多且相互交织在一起，问题的本质往往被表面现象所掩盖，给解题造成了一定的障碍．从学生在解决新情境问题时的表现来看，较为突出的问题是：容易受表象因素干扰，不善于抽象出问题的本质特征，导致建立模型困难．这反映出理论联系实际的教学确实是我们教学中的一个薄弱环节．怎样从错综复杂的实际问题中抽象出物理模型呢？这就需要对所给的信息进行提炼和加工，突出主要因素，忽略次要因素．通过思维加工，采用恰当的方法，找到新问题与熟悉的物理模型之间的联系，使新信息与原有知识之间的联系通道保持畅通无阻，就可以使新问题顺利地实现模型化，构建起符合新情境的物理模型．三、培养创新意识，提高创新能力知识是能力的载体，创新是能力的灵魂．素质教育的重要目的之一就是培养学生的创新精神．一个好的教师不是把课讲得学生没有问题可问，而是启发学生提出深刻的问题．长期以来，在我们的物理教学中，重视基础知识的教学，而创新教育相对薄弱，学生的创造欲望被压抑，创新能力得不到充分的发挥，这与知识经济时代的要求是极不相称的．新情境问题具有非常规性、应用性和开放性等特点，这就决定了问题的解决过程必然具有探索性和创造性，能够激发学生的创造欲望，培养学生的创新能力．正因为问题的综合性、复杂性和多样性，学生无法预先建立与之相对应的问题解决模型，缺乏相关的解题经验，必须要在原来的知识和能力的基础上有所创新，有所突破．特别是新情境问题中所具有的开放性和探索性，更是给学生创新能力的发展提供了广阔的空间．在问题解决的过程中，学生的创造能力便会得到淋漓尽致的发挥． 1．开放性问题--发散求异在开放性问题中，一个问题往往会有不同的结论，并非唯一的正确答案．解决开放性问题，学生必须进行发散思维和求异思维，从大量结论中获取正确或是可能的答案．在这个过程中，学生独立自主地进行思考，发现知识，发展能力，开拓创新，形成思维的深刻性、独创性和批判性．新情境问题具有很强的开放性，有助于培养学生的发散思维能力、独立思考能力和独立解决问题的能力．教师可以设计一些开放性的问题，从社会热点到生活实际不一而足．有些问题可以没有现成的结论，甚至有的尚有争议，但它对培养学生的科学民主意识、科学评价能力、科学决策能力，提高科学素质是十分有益的．其实社会热点问题、实践中的技术问题有很多并非唯一正确的答案，但在我们传统的教学中却把复杂的问题简单化了，对所涉及的问题都力求给出一个“标准答案”，以致于使学生误认为要么对，要么错，别无选择，束缚了学生的创造性思维．在2000年秋季使用的新教材中，已经进一步加大了这类问题的研究力度，设计了许多颇具开放性的问题，如估测压力锅内水的温度、研究材料的保温性能等． 2．探索性问题--设疑创新探索类问题要求学生以已有的知识和经验为基础，从不同角度、沿不同方向，在各种不同层次上进行分析和思考，多触角、全方位地寻求与探索问题的解决方案和途径．在探索性问题中，常常含有学生尚未学过的某些方面的知识．在物理规律还不明确的情况下，面对新信息问题也可能是没有答案的，只要求学生能够创造性地作出某些猜测和假设，或获得与之对应的处理方法，这将能够有效地培养学生创造性的思考、发现问题、寻求答案的探索精神，使学生的创造性思维在问题解决之中得到提高和发展．教师要为学生提供发现问题和运用知识解决问题的机会和条件，要充分挖掘教材在培养与训练创新能力方面的内在因素，设计恰当的物理问题．这些新情境问题应满足如下要求：一要有适当的难度，使学生必须通过一定的努力才能解决，即“跳一跳够得到”；二要在教和学两方面均富有探索性，学生在探索过程中才能兴味盎然，富有激情；三要能激发学生的好奇心和创造欲望，使学生在问题解决的过程中体会到创新的成就感．近年来，在高考试题中也明显加大了对探索性问题的考查，如2000年上海高考题中的压轴题是关于黑体幅射的问题，题中给出了黑体幅射的一些规律，要求学生据此讨论太阳的幅射能量和火星接收幅射后的平均温度．这对学生创新能力的要求是相当高的，因为要在短时间内理解并能熟练地运用这些知识分析问题和解决问题，就必须要创造性地进行知识和方法的迁移．参考文献 1．张掌然，张大松．思维训练．武汉：华中理工大学出版社，2000 2．曹磊，谭树杰．各国物理教学改革剖析．上海：上海教育出版社，1997