提高中學(xué)物理規律課教學(xué)有效性的探索
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摘要：本文以現代教育理論《物理教學(xué)論》為指導，從物理學(xué)科的特點(diǎn)，中學(xué)物理規律教學(xué)的重要性入手，結合實(shí)際情況，發(fā)現中學(xué)物理規律教學(xué)中仍存在不少問(wèn)題，并給出了解決這些現狀的對策。
關(guān)鍵詞：物理規律科 教學(xué)行為 有效性
物理規律在中學(xué)物理學(xué)習中處于核心地位，對規律的理解決定了學(xué)生的學(xué)習效果，它們是中學(xué)物理入門(mén)的第一步。如果把中學(xué)物理這門(mén)科學(xué)比作高樓大廈，那么物理規律就是構成這座大廈的磚石和鋼筋框架。既然物理規律這么重要那我們先來(lái)說(shuō)下什么是物理規律——物理規律，指在一類(lèi)現象及物理過(guò)程本質(zhì)的，內在的聯(lián)系，在人們頭腦中的反映。物理規律反映了物理現象，物理過(guò)程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規律。正是由于物理規律揭示了物理概念之間的聯(lián)系，物理學(xué)才形成了嚴密的邏輯和體系。我們知道物理規律在物理學(xué)習中有這么重要的地位，那提高物理規律可得有效性也是一個(gè)對中學(xué)物理學(xué)習的必要性。我將從下面幾個(gè)方面來(lái)說(shuō) 我自己對于怎么提高物理規律科有效性的探究。
1、物理規律的特點(diǎn)
1.1觀(guān)察、實(shí)驗、想象和數學(xué)推理是物理規律的方式方法
任何客觀(guān)規律都是客觀(guān)存在的因此都只能被發(fā)現，而不能被“創(chuàng )生”。不同的學(xué)科的規律被認識與發(fā)現的途徑又是不盡相同的。物理學(xué)規律揭示的是物質(zhì)的結構和物質(zhì)運動(dòng)所遵循的規律，因此必然與人們認識物理世界的途徑有關(guān)，即都與觀(guān)察、實(shí)驗、抽象思維、數學(xué)推理等有著(zhù)密不可分的聯(lián)系。
1.2物理規律反映有關(guān)物理概念之間的必然聯(lián)系
任何一個(gè)物理規律都是由一些概念組成的，這些概念常常表現為物理量，可以一些數字和測量聯(lián)系起來(lái)。物理規律把概念之間的一定關(guān)系用語(yǔ)言邏輯或數學(xué)邏輯表達出來(lái)。
1.3物理規律具有近似性和局限性
由于物理學(xué)研究的對象和過(guò)程往往不是出于自然狀態(tài)的實(shí)際客體和實(shí)際現象，而是采用科學(xué)抽象方法適當簡(jiǎn)化之后建立的理想模型或許理想過(guò)程;又由于物理學(xué)是實(shí)驗科學(xué)，在觀(guān)察和實(shí)驗中，跟儀器和操作技術(shù)的準確程度有關(guān)，就不可避免的出現誤差。因此，反映各物理量之間的物理規律，只能在一定精度范圍內足夠真實(shí)但又是近似地反映客觀(guān)現象。
物理規律不僅有近似性，而且還有范圍。只有在一定條件下推理得到的，并在有限領(lǐng)域內檢測的。例如我們熟悉的牛頓三個(gè)定律他們只能在宏觀(guān)世界在有效，在微觀(guān)世界他就不能再用了。
2、傳統物理規律教學(xué)的弊端
2.1對于物理規律的提出和形成缺乏認識。例如，在運動(dòng)學(xué)中一個(gè)涉及平均速度的求解，可以使用V=S/T,在滿(mǎn)足勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的條件下也可以使用V=(Vt+V0)/2來(lái)求解。但是許多學(xué)生還是分不清這兩個(gè)公式之間的區別和聯(lián)系，導致了解題過(guò)程中出現了錯誤。究其原因，肯定是在物理規律的學(xué)習中只注重結果而對結果怎么形成的缺乏認識和思考 。
2.2抽象思維能力不強。這可以體現在學(xué)生運用物理規律解決某些問(wèn)題時(shí)覺(jué)得無(wú)從下手，或者在規律公式的使用上出現張冠李戴的現象。他們往往用事物的現象代替了本質(zhì)，僅僅根據物理現象就強搬亂套公式，不習慣于解釋、分析、邏輯推理。
2 .3對于新知識的接受、歸類(lèi)能力不強。學(xué)生對新的物理知識理解掌握不深透，對于有些物理量或規律容易混亂。
3、對于好規律規律課有哪些要求
3 .1使學(xué)生把握新舊知識的聯(lián)系和建立物理規律的事實(shí)依據，掌握研究物理規律的方法。
3 .1 .1物理規律本身反映了物理現象中的相互關(guān)系、因果關(guān)系和有關(guān)物理量間的嚴格的輸了關(guān)系，因此在規律課的教學(xué)中，就要將那些分散學(xué)習的物理概念中和起來(lái)，把他們的關(guān)系作為研究主題。只有用聯(lián)系的觀(guān)點(diǎn)來(lái)引導學(xué)生研究新課題、提出新的問(wèn)題，才能激發(fā)起學(xué)生新的求知欲與新的專(zhuān)研志趣。
3 .1 .2物理規律本身總是以一定的物理事實(shí)的基礎上來(lái)進(jìn)行的，因此學(xué)生學(xué)習規律，也必須在認識、分析和研究有關(guān)的物理事實(shí)的基礎上進(jìn)行。但是對于中學(xué)生來(lái)講，他們的抽象思維能力還不強，理解和掌握物理規律就更需要有充分的感性材料作為支持。對于某一規律的教學(xué)教師可根據教學(xué)要求、學(xué)生的基礎、學(xué)校的教學(xué)設備來(lái)確定。在規律教學(xué)中，教師可以采用多種方法來(lái)探究規律，這樣可以促進(jìn)學(xué)生掌握研究方法和發(fā)展能力起到重要作用。在這里舉個(gè)例子在楞次定律的教學(xué)中，可以通過(guò)一系列的實(shí)驗結果的分析，概況出判定感生電流方向的規律(實(shí)驗歸納法)，然后再進(jìn)行能量轉化與守恒定律加以理論說(shuō)明;也可以先運用能量轉化和守恒定律，推算出感生電流方向的規律(理論演繹法)，然后再用實(shí)驗去驗證。
3.2要使學(xué)生理解物理規律課的物理意義。
3.3使學(xué)生明確物理規律的適用條件和范圍。
3.4使學(xué)生認清所研究的物理規律與有關(guān)的物理概念和物理量之間的關(guān)系。
3.5要使學(xué)生會(huì )運用物理規律說(shuō)明、解釋現象，分析和解決實(shí)際問(wèn)題。
4、怎么提高物理規律課的有效性
4.1創(chuàng )設便于發(fā)現問(wèn)題、探索規律的物理環(huán)境
在教學(xué)的引入階段，要創(chuàng )設便于發(fā)現問(wèn)題的物理環(huán)境。在中學(xué)階段一時(shí)通過(guò)觀(guān)察、實(shí)驗發(fā)現問(wèn)題，還可以從生活中熟悉的事例中引入;二是從學(xué)生已經(jīng)掌握的知識分析引申和邏輯展開(kāi)在發(fā)現問(wèn)題。還有創(chuàng )造的物理環(huán)境要有利于引導學(xué)生探究。創(chuàng )造的物理環(huán)境還應有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和求知欲望。
這種可以讓學(xué)生從多方面去思考問(wèn)題的方法，可以使學(xué)生深入了解研究對象的全貌，以激發(fā)他們的興趣。
4.2探求規律
在中學(xué)階段，老師應該主要運用歸納法和理論分析法，或者把兩者結合起來(lái)進(jìn)行。這是因為根據中學(xué)生對來(lái)說(shuō)這兩中方法比較好接受。具體的方法大致有以下幾種
4.2.1運用實(shí)驗總結物理規律�？梢允菍θ粘＝�(jīng)驗或實(shí)驗現象的分析歸納得出結論。例如在研究蒸發(fā)快慢的條件等;還可以有大量實(shí)驗數據，經(jīng)歸納和數學(xué)處理得出結論;或者先由實(shí)驗現象或對實(shí)例的分析得出定性的結論，再進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗來(lái)尋求嚴格的定量關(guān)系，從而得到結論。如研究液體內部的壓強，光的折射定律等;還有在研究幾個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)，先分別固定某些物理量，研究其中兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，然后再加以綜合，得出幾個(gè)物理量的關(guān)系。如歐姆定律，焦耳定律等;在有些條件落后的地方?jīng)]有實(shí)驗條件的，可以先介紹前人通過(guò)實(shí)驗得出的結果，再通過(guò)對實(shí)驗結果的分析，得出結論。如對光電效應公式。
4.2.2運用已有知識，通過(guò)推理，得出新的物理規律。這里也有幾種情況第一先用實(shí)驗或實(shí)例做定性研究，再運用理論推導得出新的結論如動(dòng)量守恒定律的研究等。第二在觀(guān)察實(shí)驗和日常經(jīng)驗的基礎上，研究理想實(shí)驗，通過(guò)推理、想象、得出結論。第三就是運用數學(xué)方法和已有知識，進(jìn)行演繹或歸納推理得出結論。如氣態(tài)方程，萬(wàn)有引力定律等。第四運用物理量的定義式或函數圖像，導出表達物理規律的公式。第五十提出假設，檢驗和修正假說(shuō)，得出結論。不管你用哪種方法最后都要在探索的基礎上，得到物理規律的文字表達和數學(xué)表達。
4.3討論規律 ，鞏固規律
4.3.1討論物理規律的物理意義。例如焦耳定律是反映電能轉化為熱能所遵循的規律，即流過(guò)導體的電流產(chǎn)生的熱量與電流的平方、導體的電阻、通過(guò)時(shí)間成正比。而庫倫定律反映的是空間中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力，大小與他們電荷量的乘積成正比，跟他們距離的平方成反比。
4.3.2討論規律表達中的關(guān)鍵詞語(yǔ)與公式中各字母的物理意義。例如初中物理講述的阿基米德定律，其表述中的“浸”是浸入物體的體積和“排開(kāi)”是排開(kāi)水的體積和公式中各字母所代表的的物理意義，只有弄清楚了，才不會(huì )出差錯。運用起來(lái)才會(huì )熟練。
4.3.3公式中的物理量的單位。在公式中我們用的都是國際單位，但在實(shí)際中有可能不是國際單位這就需要我們在運用公式時(shí)要注意各個(gè)物理量的單位是不是國際單位，那樣最后才會(huì )得出正確的答案。例如在牛頓第二定律中，只有力的單位是牛頓，質(zhì)量的單位是千克，那加速度的單位才會(huì )是米每二次方秒。
4.3.4還需要明確規律的適用條件和范圍。每個(gè)公式和規律有一定的條件和范圍的，如果超出了這個(gè)范圍或者沒(méi)有這個(gè)條件，那么我們就不能在運用這個(gè)規律了。例如在光的直線(xiàn)傳播，只有在真空中或光在同一介質(zhì)中才會(huì )是直線(xiàn)，如果不是在這樣的條件下，光會(huì )發(fā)生折射。
4.4引導和組織學(xué)生運用運用規律
學(xué)習物理規律的目的在于運用這些規律去解決實(shí)際問(wèn)題或者是答題，因此在規律科的教學(xué)中講經(jīng)典題和適當的練習題是不可缺少的。有時(shí)候還需要做點(diǎn)小試驗、小制作等，它有助于學(xué)生進(jìn)一步深刻理解規律，還可以幫忙學(xué)生解決一些實(shí)際問(wèn)題的能力。在運用規律的教學(xué)階段，教師需要選擇能加深理解規律的例題和習題提供給學(xué)生，還要正確引導學(xué)生明確新學(xué)的規律與過(guò)去學(xué)習的有關(guān)規律的區別和聯(lián)系。在規律的運用上可能會(huì )遇到一些困難對于這些困難，我們有應該怎么去解決呢?
4.4.1一些學(xué)生遇到比較復雜的物理問(wèn)題時(shí)，往往理不清問(wèn)題的思路，無(wú)從下手，原因在于不會(huì )把問(wèn)題分解成各個(gè)部分，也不會(huì )把各個(gè)部分的問(wèn)題綜合成為一個(gè)整體，以致于出現盲目嘗試或者亂套公式的情況，這就是學(xué)生缺乏綜合分析能力。對于這些情況我們可以有針對性的選擇一些練習題目。
4.4.2一些學(xué)生缺乏豐富的想象力，因此分析不透問(wèn)題的物理過(guò)程，因而也就理不清楚思路;或者無(wú)法理解圖像的物理意義，甚至把圖線(xiàn)誤認為物體運動(dòng)的軌跡，對于這種情況一定要學(xué)生看清楚圖像橫縱下角標的字母代表的是什么，這樣就比較容易。;或者不善于把問(wèn)題直觀(guān)化、簡(jiǎn)化而形成運用規律的障礙。
4.4.3有的學(xué)生在理解物理問(wèn)題時(shí)，或因沒(méi)能準確掌握規律，或因邏輯思維能力有缺陷，常常做出錯誤的判斷和推理。有時(shí)不認真分析物理過(guò)程，生搬硬套公式，使計算結果脫離物理實(shí)際;有時(shí)候受到情緒或者注意力等心理因素的影響，過(guò)不了審題關(guān)，常常遺漏隱蔽條件。比如，“物理做勻速直線(xiàn)運動(dòng)”就意味著(zhù)“物體所受的合外力為零”。
4.4.4解決物理問(wèn)題總是從初始狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)一些中間狀態(tài)，最后達到目的狀態(tài)。中間狀態(tài)又叫問(wèn)題空間，解決問(wèn)題就是對物體空間進(jìn)行探索，對問(wèn)題空間的搜索必須抓住關(guān)鍵環(huán)節，一步步增加中間狀態(tài)與目的狀態(tài)的相似性，這是一種常規法。由于一種心理傾向，對于常規法能解決的問(wèn)題，一般不會(huì )給學(xué)生帶來(lái)阻力。但一些必須先遠離目標，然后再達到目標的問(wèn)題，如研究一個(gè)物體平衡時(shí)的某物理量，卻要分析不平衡時(shí)這個(gè)物理量的變化范圍，分析了不平衡情況，對平衡情況就好辦了。學(xué)生常常因此對這種思維方法不習慣，抓不住關(guān)鍵環(huán)節，因而出現困難。
4.4.5在運用物理規律解決問(wèn)題時(shí)，最重要的是開(kāi)始環(huán)節中如何確定研究對象。在一般情況下，待求問(wèn)題與研究對象常有直接關(guān)系，確定對象并不困難;但有時(shí)，待求問(wèn)題與研究對象并無(wú)直接關(guān)系，需要轉換研究對象，這時(shí)如果不能找出恰到的替換方案，就會(huì )造成思維過(guò)程的障礙，此外，由于改變提問(wèn)的方式將可能造成一些學(xué)生顧此失彼、引錯數據、亂用符號、計算錯誤等思維上的混亂。
4.4.6在運用物理規律解決問(wèn)題中還涉及如何把物理問(wèn)題轉化為數學(xué)問(wèn)題，也就是根據物理問(wèn)題所屬的知識領(lǐng)域和問(wèn)題的特征，選規律列方程。以高中物理有關(guān)動(dòng)力學(xué)的知識為例：基本規律有牛頓運動(dòng)規律、動(dòng)量定理、動(dòng)能定理及機械能守恒定律與動(dòng)量守恒定律。所求物理問(wèn)題若是與加速度直接相關(guān)的瞬時(shí)問(wèn)題，必須選用牛頓第二定律列方程;如果是與時(shí)間直接相關(guān)的過(guò)程問(wèn)題，應選用動(dòng)量定律列方程;若是與相對位移直接相關(guān)的過(guò)程問(wèn)題，應選用動(dòng)能關(guān)系列方程。對于系統，若是無(wú)外力做功或者做功為零，則選用動(dòng)量守恒定律列方程;若只有重力或者彈力做功，則選用機械能守恒定律列方程;如果機械能不守恒，而所求的問(wèn)題、與物體之間的相對位移直接相關(guān)，則應選用能量守恒定律列方程……總之，在教學(xué)過(guò)程中教師應注重培養學(xué)生運用規律似的優(yōu)化組合思想和發(fā)散聚合選優(yōu)的能力，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生演繹推導、直覺(jué)思維和創(chuàng )造性思維的能力。
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