随着教育现代化的不断深入推进,中学物理教学如何实现现代化?这是摆在我们每个中学物理教学工作者面前的必须从理论和实践上作出回答的重要问题。笔者对此作了如下主要思考,以抛砖引玉。

(一)要以培养现代人为目标,实施物理教学的素质化

为实现我国跨世纪的宏伟目标,需要大批有理想、有道德、有文化、有纪律的社会主义建设者和接班人,这就是说,现代经济发展需要大批高素质的现代人,作为基础学科的中学物理,应当和其他学科一起,把培养现代人作为教学的共同目标,实施物理教学的素质化。

1.物理教学观念的素质化

教师的教育思想必须转轨:一是由应试教育转向素质教育。使全体学生都能完成中学物理教学大纲和教材所规定的学习任务。使层次不同的学生在原有基础上都能学有所得。坚信没有学不懂物理的学生,只有教不好物理的老师。二是由偏重理论转向重理论与实践的统一。使源于客观世界的物理为认识和改造客观世界服务。三是由偏重知识转向重知识和智能的统一。不是一味的追求知识的深度和广度,而是十分注重开发学生的智力,培养学生的能力。四是由重教师的教转向重学生的学。不是把学生当成接受知识的容器,而应把学生视为生命体,把学生作为教师服务的对象。要立足于让学生主动地学、愉快地学和灵活地学。教改实践中总结出的“启发式综合教学”、“读读、议议、讲讲、练练”等都是现代化教育思想的具体体现。

2.物理教学目标的素质化

首先应服从于培养现代人的总目标,使学生具有良好的思想道德素质、科学文化素质、身体心理素质、劳动技能素质、审美素质、交往素质等。在物理教学的一切活动中都应有素质教育的具体目标。例如:高中“匀变速直线运动”的课堂教学目标:一是使学生明确匀变速直线运动的规律(文化素质);二是通过分析伽利略的斜面实验,让学生了解以实验为基础的科学推理的研究方法(科学素质)。学生实验“研究匀变速直线运动”的教学目标:一是使学生能运用打点计时器来研究匀变速直线运动(技能素质);二是能运用列表法和图象法处理纸带提供的数据(文化素质),发现(科学素质)并巩固(心理素质)匀变速直线运动的规律;三是激发兴趣,培养勤奋刻苦和实事求是的科学品质(道德素质、心理素质)。当然,每一课内容的教学或每一个教学活动往往不是可以培养所有的素质,而是突出培养几种素质,使之日积月累,真正内化为学生的整体素质。

3.物理教学内容的素质化

除了通过学习物理知识和技能来培养学生的素质外,应当注重最大限度地开掘可以培养学生素质的内容。诸如下列内容可激发学生的爱国主义情感:介绍我国取得的科技成就,如:世界上最早的火箭是我国发明的;我国研制的三百千瓦超导单极电机达到世界水平;我国着名科学家周培源、钱伟长、钱学森、钱三强以及华裔诺贝尔物理学奖获得者杨振宁、李政道、丁肇中、吴健雄的事迹。诸如下列内容可学习科学家追求真理的献身精神:焦耳花四十年时间,做了四百多次实验,用各种不同方法测定了热功当量;法拉第经过长达十年的探索发现电磁感应现象;居里夫妇历尽艰辛提炼出放射性元素镭。诸如下列内容可培养学生的辩证唯物主义观点:随着物体吸热的增多,物质由固态变为液态、液态变为气态(量变到质变);随着物距的变小,通过凸透镜所成的像的性质由实像变为虚像,由倒立变为正立,放大率由大变小、再由小变大(量变到质变)。比萨斜塔实验判决了亚里士多德观点的错误,宣布了伽利略观点的正确(否定之否定)。作用力与反作用力统一于两物体组成的系统之中(对立统一);动量守恒的物体系里的各个物体相互作用着(对立统一)。诸如下列内容可培养学生的科学素质:贝克勒耳细心观察发现了放射性元素;牛顿科学地归纳总结了牛顿运动定律、万有引力定律。诸如下列内容可培养学生的审美素质:物理现象的自然美,物理规律的科学美,公式的简洁、对称美,物理实验设计的巧妙美,微观和宏观世界的和谐美,板书的整洁美,板画的生动美等。诸如下列内容可培养学生的交往素质:启发学生讨论问题,实验过程中密切协作。只要我们用心去挖掘,在教材和教学过程中,处处充满了素质教育的内容。

4.物理课堂教学的素质化

物理教学的素质教育关键是落实到课堂这一主阵地。除了要确定素质教育目标、组织素质教育内容、制定科学的评估标准外,还必须优化课堂教学的结构、方法及教学心理等,课堂教学要真正做到:以教材为主线,以学生为主体,以教师为主导,以培养素质为目标。学生能自己弄懂的尽可能让他们自己学(包括看书、动手实验、积极思维等),教师只讲学生实在不懂的内容,教师不是照本宣科地讲,而是激发兴趣、启发思维、点拨关键、指导自学。例如:进行初中欧姆定律教学时,可先安民告示本课的教学目标,出示几道自学辅导题,以便指导学生自学。接着,让学生边看书边实验,教师巡回辅导。在教师引导下,由学生得出实验结论,进而总结出欧姆定律的内容和公式。为培养学生的思维能力,可在教师的点拨下进行讨论:(1)如果设法使R、I、U都变,则能否得出欧姆定律?(答:不能)。通过问题(1)让学生进一步领会用单因素变化的方法来研究R、I、U之间的变化关系。(2)保持R(固定电阻)不变,通过改变滑动变阻器改变通过R的电流I和R两端的电压U,则会得出什么结论?(要求学生用实验测得数据并计算,发现U/I的比值即R不变)。通过问题(2)让学生深刻领会初中阶段学的欧姆定律适用于某一段电路,同时理解R决定其本身的性质,而与I、U无关。对于公式的变换,可采用学生自学、教师检查的方法进行。然后提供几道既基础又灵活的题给学生练习,师生一起评论,以巩固、小结本堂课的知识。最后还可留些时间,当堂完成课本上的习题,预习下一节“欧姆定律的应用”。如此,整堂课完全在教师引导、指导、辅导的过程中,学生主动活泼地学习,既理解了欧姆定律,又熟练了电学实验的技能,还学会了用实验研究三个物理量之间的变化关系的方法。教师讲的时间累计不会超过30分钟。

(二)要抓住物理学科特点,实施物理教学方法的科学化

1.抓住观察和实验的基本研究方法,激发学生兴趣,创设物理情境。例如:为了使初二学生认识力,通过手拉锯、推土机推土、手提砝码、手挤海绵、压路机压路、磁铁相吸和相斥、地球吸引重物、静电吸纸屑、拉拉力器等较多的实验,使学生以浓厚的兴趣直观地感受到拉、推、提、挤、压、吸、斥均表示物体间的相互作用,从而归纳力的概念,分析施力物和受力物。为了使学生理解力的作用效果,通过足球由静止变为运动、由运动变为静止、运动方向改变,磁铁小车在磁力的作用下运动等实验,说明力可以使物体运动状态发生改变。通过拉弹簧、弹钢锯、挤压扁形墨水瓶并观察插入瓶中的细玻璃管内液面的位置等实验,说明力可以使物体发生形变。通过人的行走,两手掌对拍,学生用力推墙壁而使自己后仰倒退等实验,说明物体间力的作用是相互的。学生就在这样的物理情境中不知不觉地较为深刻地理解了物理学中抽象的力的概念。又如:为了使学生形象地了解带电粒子在洛仑兹力作用下的运动规律,可通过洛仑兹力演示仪生动地演示出来,并还能演示带电粒子在电场中的运动规律,使两者作鲜明的对照,加深理解。观察和实验既使学生理解了抽象的物理概念和规律,又培养了学生学习和研究物理的基本方法,获得了观察和实验的基本技能。

2.抓住科学的思维方法,训练学生的创造性思维,培养学生良好的科学素质。在物理教学过程中,要注重揭示和训练科学的思维方法。

例如:(1)选取理想化模型。如:质点、自由落体、单摆和弹簧振子等理想化模型,平衡、匀变速直线运动、匀速圆周运动、抛体运动、简谐振动等理想化物理过程,隔离法、整体法等理想化方法。在解答物理问题时,要指导学生审清题目所提供的理想化模型和物理过程,以便抓住研究的主要因素迅速解题。

(2)实践理论实践。从实践(实验)出发,提出理论,再经过实践的检验或进行新的实践,进一步发展理论。如:通过对气体放电现象、阴极射线的研究,汤姆生发现电子,提出原子结构的汤姆生模型。由于卢瑟福α粒子的散射实验,进一步发展成卢瑟福模型。通过对氢原子明线光谱的研究,又提出了玻尔理论等。贯穿着辩证唯物主义认识论的基本思维方法。

(3)逻辑思维。①运用形象思维:如用电力线和等势面描述电场的性质,用小磁针和磁感线描述磁场的性质,用右手螺旋定则、右手定则和左手定则描述相关物理量之间的关系,提供判定某物理量的方向的方法。帮助学生由形象思维上升到抽象思维的境界。②运用发散思维:如从牛顿运动定律、动量定理、动能定理等不同的角度解决物理问题。③运用类比:如将电场与重力场、电场强度(E=F/q)与重力场强度(重力加速度g=G/m)、电势能与重力势能、等势面与等高线、电磁振荡与简谐振动、电磁波与机械波、电谐振与机械振动的共振相类比。利用已学过的知识去认识有类似特点或规律的未知抽象知识。

(4)微观统计平均。如热学中的状态参量和各种热现象具有统计平均的意义,当大量分子处于无序运动状态或作无序排列时,所表现出来的宏观特性如气体分子对器壁的压强、非晶体的物理属性等都显示出均匀性;当大量分子作有序排列时,显示出不均匀性,如晶体的各向异性等。

(5)数学方法:用比值定义物理量、作图法、解析法、图象法、矢量运算法、正交分解法等。

(6)寻求守恒量。如力学中的质量守恒、机械能守恒和动量守恒;热学中的能的转化和守恒;电磁学中的电荷守恒,纯电阻电路中电功等于电热;法拉第电磁感应定律和楞次定律反映了在电磁感应现象中的能量转化与守恒规律;在LC回路中,电场能和磁场能的相互转化。原子物理中的质量数守恒、电荷数守恒、能量守恒。

还有如等效法:借助等效电阻、等效电路简化电路,便于解题。极端分析法:用电键闭合和断开,变阻器滑片移至两端,使电路断路和短路,许多问题中的临界状态等。

3.抓住物理与生活、生产实际的密切联系,强化STS教育(即渗透科学、技术、社会教育)。

九年义务教育初中物理教学大纲明确指出:“引导学生学习物理学的初步知识及其实际应用。了解物理知识对提高人民生活,促进科学技术的发展以及在社会主义建设中的重要作用。”即规定了初中物理教学(高中同样如此)中STS教育的目标:在使学生掌握物理基本知识和技能的同时,要培养学生的科学意识、技术意识和社会意识,使作为现代人为培养目标的学生逐步形成关于科学技术与人类福利、社会发展相统一的价值观,将来更好地推动科学、技术和社会的进步。为此,在物理教学中,应当注重新技术、新材料、新能源的教学,如:信息技术、超导体、新型电池等。注重与工农业生产密切相关的教学内容,如:太阳能的综合利用、低温物理及其应用等。注重与生活密切相关的教学内容,如:制冷设备、家用电器等。注重与物理密切相关的社会问题,如:噪声污染、能源危机等。这些内容可通过指导学生观察、调查、实验、实习等途径及电化教育、兴趣小组活动等形式进行,将物理教学由封闭式变为开放式。

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p; (三)要优化选择教学媒体,实现物理教学技术的现代化

1.相信视听结合的教学效果

研究表明:视觉获得知识的比率为83%,听觉为11%,这说明视听结合在学习中的优势。研究又表明:视觉使注意力集中的比率为81.7%,听觉为54.6%,这说明若视听结合,注意集中的比率会大大提高。研究还表明:右脑对图象有较强的接受能力,而人的右脑是左脑记忆总量的100万倍,这说明正确选择声像并茂的媒体,能发挥大脑两半球的不同优势而获得较高的教学效益。

2.掌握教学媒体的运用技术

教学的媒体很多,且各有所长。传统的有粉笔加黑板,常规的有“三机一幕”(投影机、录音机、电视机、投影屏幕),现代化的有实物投影仪、计算机、多媒体。

(1)幻灯投影。一是用于投影静态的图文。如:投影重要的结论、物理问题以代替板书或挂小黑板。投影科学家的画像和实景照片以便介绍。二是借助抽拉式、复合式、转动式的投影片,用于投影可人为控制活动的物理过程以便分析,如:温度计液注的升降,水泵抽水,声音的传播等抽拉式投影片;对物体受力分析,讲解马德堡半球等复合式投影片;杠棒撬石头、光的反射和折射等转动式投影片。

(2)磁性黑板。这对于逐步展示物质结构、受力分析、电路连接及等效变换等极为便利。

(3)播放录像。有机结合教材播放一段教学资料片,或引入新课,或分析讨论,或教学小结。如:学习相对运动时,可播放飞行员在高速飞行的空中抓住了一颗子弹的情境,以激发学生的求知欲。又如:为使学生生动地了解液体汽化致冷知识的应用,可放一段“电冰箱”的教学资料。再如:对一些诸如《研究萘的熔解》等难做的实验,可先放一段示范实验的录像,以指导学生实验。我们也可以利用放录像小结一节课的内容,以便将结论及有关的实验在短短的几分钟里温习巩固。

(4)实物投影。利用实物投影仪,可将复杂的表面真实的投影、放大,如:将万用电表表盘投影,将游标卡尺和螺旋测微器投影,介绍构造原理、读数方法并进行读数练习。

(5)计算机辅助教学(简称CAI)。借助计算机及教学软件,按教学的需要或模拟物理实验、或作图、或计算,既可教师演示,也可学生反复练习。还可人机交互,及时反馈教学动态。如:在进行透镜成像的教学中,借助计算机画光路图、进行成像公式计算并作图验证,十分方便,学生边操作边学习,既激发了学生兴趣,培养了学生动手能力,又增大了教学容量,提高了教学的效率。

(6)多媒体辅助教学。可通过微机揉合图、文、声、像为一体,对各种教学信息进行组合加工,以交互式为手段,为学生创造逼真的物理情境。如:进行正确使用刻度尺,气体、液体、固体的内部结构,声现象,热机,火箭等内容的教学,使枯燥的学习变得轻松愉快。

3.讲究教学媒体的运用艺术

要达到高效优质的物理教学运作状态,必须充分发挥各种电教媒体的作用,克服电化教学的形式化、机械化。要注重优化选择和合理组合教学媒体,优化课堂电化教学结构,选择教学最需要又最适于发挥电教媒体技术特性与教学特性的教学具体环节和具体教学内容。要注重讲究教学媒体的运用艺术,针对学生心理状态的变化,把握最佳时机恰到好处地运用电教媒体,从而通过多种渠道和方式刺激学生的视听感官,使脑神经多处交替兴奋,有效地提高教学效果。

总之,物理教学的现代化问题是一个系统工程,上述的三点思考实际上是有机结合融汇一体的。要实施物理学科领域的教学现代化,决定因素是物理教师本身素质的现代化。只要认准现代化的目标,不断开拓进取、勤奋刻苦地学习和实践,物理教学现代化的目标一定能早日实现。