李延龍
摘 要:高中物理習題課教學中要層層遞進,讓學生建立思維的“坡度”;要多角度的發(fā)散類比,擴展學生思維的“廣度”;要科學技巧地挖掘學生的思維“深度”;要引導學生從多角度思考問題,鼓勵創(chuàng)新解題,提升學生的科學思維“高度”。
關鍵詞:科學思維培養(yǎng);坡度;廣度;深度;高度
高中物理習題課教學主要分為直接教學和共同學習兩部分。直接教學是以教師為主體,按照教學計劃引導學生完成教學任務。共同學習是以學生為中心,教師引導,師生互動,學生之間討論互助完成教學任務。
習題課教學要創(chuàng)設更多的機會讓學生動腦、動口、動手,提出問題應給學生留下充分的思維空間,讓它們在主動探索和討論中使問題有效解決。針對不同的教學內容、任務和目標可選擇“分析討論”“講練結合”“討論歸納”“板演評議”等方法進行。
思維指的是人的思考方式,首先它是包含諸如歸納、演繹、分類、推理等各種心理活動的過程,同時,思維也是一個對真實事物和事件進行抽象反映(通過語言和數學),并運用這些抽象反映來揭示事物和事件本質規(guī)律的過程,它是一種在合理推論或判斷基礎上進行分析批判并得出結論的能力。物理是高中各學科中最抽象的學科,它對學生的思維品質有很高要求。思維質量的優(yōu)劣決定學生能力高低,因此,教師在習題課中一定要加強對學生科學思維的培養(yǎng)。
在習題課教學中,教師應如何對學生進行科學思維培養(yǎng)呢?
首先,習題的設計要層層遞進,讓學生建立思維的“坡度”。
例如,在“帶電粒子在電場中偏轉”這節(jié)習題課中,設計這樣一道習題。
一平行板電容器長為l,兩板間距離為d,兩板加有u的電壓且上板電勢高。一質量為m電量為q的帶電粒子以速度v0垂直電場線由兩板中央進入電場(不計粒子重力)。
問題(1):粒子在電場中做何種運動,速度變化有何特點?
問題(2):如帶電粒子穿過平行板電容器,則其運動時間為多少?如帶電粒子打在極板上,其運動時間又為多少?
問題(3):如帶電粒子穿過平行板電容器,在電場方向發(fā)生的位移為多少?偏轉角多大?
問題(4):如帶電粒子穿過平行板電容器,其電勢能變化多少?
問題(5):以帶電粒子進入電場為0時刻寫出其穿過平行板電容器的過程中動能隨時間變化關系式。
問題(6):如帶電粒子初速增為原來的2倍,求其離開電場時的動能。
設計的這一系列問題由易到難,由簡到繁,層層推進,環(huán)環(huán)相扣,給學生建立思維的坡度,有利于促進學生思維的發(fā)展,并養(yǎng)成良好解決問題的思維習慣。
其次,習題的設計要多角度的發(fā)散類比,擴展學生思維的“廣度”。思維發(fā)散主要包括縱向發(fā)散和橫向發(fā)散,類比是指在共同物理模型基礎上進行知識的遷移。
這樣設計習題,能夠一題多變,思維發(fā)散,對比歸納,思維求異,進一步提升學生思維的靈活性和變通性,真正的改善學生的科學思維品質。
第三,習題的設計要有科學技巧性,從反面挖掘學生的思維“深度”。建構主義學習觀認為,學生的錯誤不可能單獨依靠正面的示范和反復的練習得以糾正,必須有一個“自我否定”的過程,這樣,科學思維才有深度。
例題,經檢測汽車甲的制動性能:以標準速度20m/s在平直公路上行駛時,制動后40s停下來?,F(xiàn)甲在平直公路上以20m/s的速度行駛發(fā)現(xiàn)前方180m處有一貨車乙以6m/s的速度同向勻速行駛,甲車司機立即制動,是否會發(fā)生撞車事故?
某同學解答如下:
解:當甲車停止時發(fā)生位移 X1=v1t/2=400m
乙車發(fā)生位移 X2=v2t=240m
X1-X2<180m 所以兩車能夠相撞
請問這位同學解答是否正確?
本題這樣設計,讓學生自己去尋找錯誤的原因,在批判的基礎上進行反思,使學生的思維更加豐富,當然也就更加深刻。
第四,習題教學要引導學生從多角度思考問題,鼓勵創(chuàng)新解題,提升學生的科學思維“高度”。創(chuàng)新性思維是指一個人在已有經驗和一般思維邏輯規(guī)律的基礎上,用一種靈活新穎的思維方式來解決問題、探索求知的思維活動,是思維的高級層次。在習題教學中,教師要有意識突破常規(guī),巧妙設題,引導學生求新求異,激活新思維。
例如,我們這樣來設計“測電源的電動勢和內電阻”的實驗設計習題課題目,逐步擴展,層層深入,思維創(chuàng)新。
1.基本方法常規(guī)思路
設計題目:用下列器材測電源的電動勢和內阻。 被測電源(電動勢約3V ),電壓表(0~3V, 0~6V),電流表(0~0.6A ,0~3A),滑動變阻器(0~20Ω),開關,導線若干, 畫出實驗電路及主要步驟
2.巧用定值電阻,電路創(chuàng)新
擴展題目:測量電源的電動勢E及內阻r(E約為4.5V,r約為1.5Ω)。器材:量程3V的理想電壓表,量程0.5A的電流表(具有一定內阻),固定電阻R=4Ω,滑線變阻器R,電(下轉第81頁)(上接第39頁)鍵K,導線若干。
①畫出實驗電路原理圖。圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標出。
②實驗中,當電流表讀數為I1時,電壓表讀數為U1;當電流表讀數為I2時,電壓表讀數為U2。則可以求出E=______,r=_____。(用I1,I2,U1,U2及R表示)
3.電表改裝,測量儀器創(chuàng)新
創(chuàng)新題目:利用伏安法測量干電池的電動勢和內阻,現(xiàn)有的器材為:干電池:電動勢約為1.5V,電壓表:量程1V,內阻998.3Ω,電流表:量程1A,變阻箱:最大阻值99999.9Ω,滑動變阻器:0~20Ω,單刀單擲開關1個,導線若干。設計測量電源電動勢和內阻的電路并將它畫在指定的方框內,要求在圖中標出電壓表、電流表的接線柱的正負。
設計性試驗,考查的是學生創(chuàng)新型的理念和靈活機智的科學思維,在平日的教學中必須刻意的培養(yǎng),積極地引導,才會有好的效果。
總之,在習題課教學中,要綜合考慮習題的內容、難度和教學方式,注重策略的連續(xù)性,在實現(xiàn)目標過程中形成合力,最大限度的提高教育效果。同時,在教學方式上,應倡導學生積極主動參與、親身體驗的教學方式,注重學生科學思維的培養(yǎng),最終使學生養(yǎng)成正確和嚴謹的科學思維觀。