初中物理知识体系与思想方法

主讲人：吴琪西藏大学理学院物理系当前物理教学中存在的主要问题：重视知识，而轻学生知识体系的构建，重个体的解题技巧，而轻物理思想和方法的整体把握，以致于学生所学的知识点之间都是静止和孤立的，缺乏知识点之间的联系以及知识与生活与社会与科学、与其它学科的联系，只见树木不见森林，能深入细小的知识点而不能浅出，考题稍微一变换就不知所措，所以经常会发现有些考生在对具体知识点的掌握并不差，但是考试的结果却不理想。只有从整体上把握整个初中的知识体系和思想方法，才能有的放矢的弄清在什么时候讲什么知识，这个知识与其它知识在哪些方面有联系，在知识形成的过程中和解决问题的过程要用到什么样的物理思想和方法，这样才能真正地让学生学懂物理，学会物理，从而会用物理。课程标准关于物理课程性质的定义：从古代的自然哲学，到17-18世纪的经典物理学，直至近代的相对论和量子论等，都反映了人类对大自然的不断探索，体现了探索者的科学思想、科学方法、科学态度与科学精神等。物理学作为一门主导学科，一直引领着科学技术及其应用的发展，从多方面影响着人们的思维模式发展，影响着公民科学素养的提升。义务教育阶段的物理课程作为科学教育的组成部分，是以提高全体学生科学素养为目标的自然科学基础课程。此阶段的物理课程不仅应注重科学知识的传授和技能的训练，还应注重纳入物理科学的成就及其对人类文明的影响，注重对学生终身学习愿望、科学探究能力、创新意识以及科学态度、科学精神等方面的培养等。1、从物理学的角度来看：物理知识是构成自然科学知识体系的一个重要组成部分，是人类认识自然和改造自然的基础，是推动社会经济发展的动力之一。（知识体系）2、从教育学的角度来看：在物理知识的形成和运用过程中有着丰富的科学思想和科学方法，它们是形成科学观念和提高科学技能的土壤和阶梯，对提高学生的科学素质有着积极的促进作用。（思想方法体系）中学物理知识的价值体现在哪些方面？初中物理的知识体系和思想方法主要包括哪些内容？《标准》中的“内容标准”由科学探究和科学内容组成，这实际上就规定了初中物理的主要思想方法和主要知识体系。一级主题二级主题1．物质1.1物质的形态和变化1.2物质的属性1.3物质的结构与物体的尺度1.4新材料及其应用2．运动和相互作用2.1多种多样的运动形式2.2机械运动和力2.3声和光2.4电和磁3．能量3.1能量、能量的转化和转移3.2机械能3.3内能3.4电磁能3.5能量守恒3.6能源和可持续发展初中物理的主要知识体系：科学探究要素对科学探究能力的基本要求提出问题●能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题；●能书面或口头表述发现的问题；●了解发现问题和提出问题在科学探究中的意义。猜想与假设●尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想；●对探究的方向和可能出现的探究结果进行推测与假设；●了解猜想与假设在科学探究中的意义。设计实验与制订计划●明确探究目的和已有条件；●尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识；●经历设计实验与制订计划的过程，尝试选择科学探究方法及所需要的器材、设计探究步骤；●了解设计实验与制订计划在科学探究中的意义。进行实验与收集证据●能通过观察、实验和公共信息资源收集证据；●会阅读简单仪器的说明书，能按要求进行操作；●会使用简单仪器进行实验，会正确记录实验数据；●具有安全操作的意识；●了解进行实验与收集证据在科学探究中的意义。分析与论证●能对收集的信息进行适当整理；●能进行简单分析推理；●尝试对探究结果进行描述和解释，经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程；●了解分析论证在科学探究中的意义。评估●有评估探究过程科学性的意识；●有评估探究结果合理性的意识；●能关注探究活动中出现的新问题；●了解评估在科学探究中的意义。表达与交流●有准确表达自己观点的意识，能表述探究的问题、过程和结果；●敢于发表自己的观点，善于倾听别人的意见；●了解表达与交流在科学探究中的意义。初中物理主要的思想方法：问题1：能不能根据课标的框架结构来编写教材和进行教学？问题2：如何构建物理概念和物理规律？问题3：如何帮助学生形成自己的认知结构？一、如何引导学生构建初中物理的知识体系二、如何引导学生掌握初中物理的思想方法问题2：初中物理教学涉及到的主要思想方法有哪些？问题3：初中物理教学中如何有效进行思想方法教学？问题1：为什么要强调科学思想方法的教学问题1：能不能根据课标的框架结构来编写教材和进行教学？一、如何引导学生构建初中物理的知识体系案例研讨：人教版教材八上的知识体系及结构的变化物理学是一门以实验为基础的科学，而测量是各种实验的基础。学生了解一些测量的初步知识，掌握一些测量的基本技能，是他们学习物理的必要准备。如先学长度和时间的测量，在学到后面的温度计、天平、弹簧测力计等仪器时，也有了读数的基础。所以教材就从最基本的测量开始。另外机械运动的概念及其研究方法也是后续学习的基础，如先学习“速度”的内容，为后面“声速”“光速”的学习做好铺垫。基于这些考虑，教材把“机械运动”安排在第一章来学习。这一章内容是初中物理的基础，打好这个基础对初中物理乃至所有科学的学习都非常重要。〔修订教材〕第1节力第2节弹力第3节重力第1节牛顿第一定律第2节二力平衡第3节摩擦力〔原教材〕一、力二、牛顿第一定律三、二力平衡一、弹力弹簧测力计二、重力三、摩擦力修订版目录实验版目录第十六章电压电阻第1节电压第2节串、并联电路中电压的规律第3节电阻第4节变阻器第六章电压电阻第1节电压第2节探究串、并联电路的电压规律第3节电阻第4节变阻器第十七章欧姆定律第1节电流与电压和电阻的关系第2节欧姆定律第3节电阻的测量第4节欧姆定律在串、并联电路中的应用第七章欧姆定律第1节探究电阻上的电流跟两端电压的关系第2节欧姆定律及其应用第3节测量小灯泡的电阻第4节欧姆定律和安全用电第十八章电功率第1节电能电功第2节电功率第3节测量小灯泡的电功率第4节焦耳定律第八章电功率第1节电能第2节电功率第3节测量小灯泡的电功率第4节电与热第5节电功率和安全用电第十九章生活用电第1节家庭电路第2节家庭电路中电流过大的原因第3节安全用电第五章电流和电路第6节家庭电路综上所述：在编写教材和进行新知识的教学时，必须依据课标的内容，将物理知识本身的逻辑联系与学生的心理特点和认知特点有机结合起来。问题2：如何构建物理概念和物理规律？物理知识体系里主要包含物理现象、物理概念、物理规律，其中物理概念是物理知识网络结构中的关节点，而物理规律则是物理知识网络结构中的骨架。案例研讨1、如何引导学生形成力的概念？感知“力”分析“力”描述“力”测量“力”认识“力”——形成概念感知“力”（情感体验）分析“力”（归纳、概括的方法）分析“力”（过程体验）描述“力”（抽象的方法）力的三要素和力的示意图综上所述：物理概念是通过对物理现象的观察、分析、抽象得到的，它客观地反映了物理事物的本质属性。因此，要形成和领会物理概念，必须通过实验和实例，建立正确的物理表象，并通过分析、抽象等思维活动，概括出同类事物的共同属性和本质特征。这一过程要培养学生的观察实验能力和思维能力，体会和认识物理学的研究方法和思维方法。（物理知识与方法是分不开的）案例研讨2、如何引导学生认识牛顿第一定律？认识“牛顿第一定律”（建立规律）1.选取运动物体只受阻力的实例2.展示两种对立的观点3.研究“阻力对物体运动的影响”4.符合逻辑的科学推理建立规律5.用物体的惯性解释有关现象1.选取实例——只受阻力的情况２.展示观点——两种对立观点３.对比实验——阻力对物体运动的影响研讨：如何帮助学生突破：“惯性是物质的一种性质，而不是一种力”（即一切物体都有保持原来运动状态不变的性质）“物体速度越大，惯性越大”案例研讨3、如何帮助学生认识阿基米德原理？阿基米德原理（科学探究）2.推测：浮力的大小跟排开液体重力的大小可能有关1.探究浮力大小跟哪些因素有关3.实验：探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系1.探究影响浮力大小的因素——猜想+实验检验——提出新问题液体的密度物体浸入的体积……物体的密度浮力的大小是否跟××××有关物体浸没的深度2.推测F浮跟G排可能有关——猜想、正向迁移3.探究F浮跟G排的关系——溢水杯实验检验综上所述：物理规律是在一定的可靠事实基础上归纳、推理的结果，它客观地反映了事物间的联系。因此要形成物理规律，必须通过实验或数学推理，揭示物理量之间定性或定量的联系。形成物理规律是深刻认识物理过程中内在的、本质的联系的标志，也是深入领会物理概念、建立物理知识网络结构的基础。问题3：如何帮助学生形成自己的认知结构？学生的头脑不是堆积知识的仓库，而是要经过自己的认识和理解后形成的认知结构，并用它来综合解决实际问题。当前存在的主要问题：只重视知识点的简单罗列，没有形成结构。例如：个人认知结构形成的特点：1、一个完善的个人知识体系因该是系统的，而且是一个螺线上升的循环圈，新的知识不断纳入和提升原有的知识结构。2、体系的建立需要结合个人的特点。这个体系没有固定的标准。3、体系的建立是一个动态的过程。4、体系的最终并不是以实际掌握的各方面的知识为评价，而是以解决问题能力和方法来评价。案例研讨1：如何引导学生形成各章的知识结构：第五章透镜及其应用第1节透镜第2节生活中的透镜第3节凸透镜成像的规律第4节眼睛和眼镜第5节显微镜和望远镜教材的编写特点是什么？复习课如何帮助学生形成本章的认知结构？而学生头脑里的认知结构：研讨：如何构建光现象的认知结构？如何将力学、热学、电学知识有机结合起来？综上所述：构建知识网络体系其实是个高屋建瓴的问题，其构建的操作要点主要是：1、找准构建对象：让要构建的知识大体在自己心目中有一个清晰的轮廓。2、把构建对象分解几大部分：所谓的知识体系其实就象大树一样，先找这棵大树的几个主干部位。3、把分解好的主干分别再进行分解，并扩充一些细枝末节的知识点。对知识点的了解度、体系的严谨性、结构的合理性、内容的广泛性和更新性是构建知识体系的重要标准。二、初中物理的思想方法教学问题1：为什么要强调科学思想方法的教学巴甫洛夫曾说过:“有了良好的思想方法，即使是没有多大才干的人也能做出许多成就。如果思想方法不好，即使有天才的人也将一事无成。”爱因思坦给自己总结的公式是：A（成功）=X（艰苦劳动）+Y（正确的方法）+Z（少说空话），著名物理学家玻恩说“我荣获1934年的诺贝尔奖金，与其说是因为我所发表的工作里包括了一个自然现象的发现，还不如说是因为那里面包括了一个关于自然现象的科学思想方法基础的发现。学习物理：用力学，也只能学的一般，用心学，才能学的优秀。所谓用力学，可理解为单纯的、机械的学知识，那么用心的学，则是学思想方法。课标把“过程与方法”作为物理教学的三维目标之一。问题2：初中物理教学涉及到的主要思想方法有哪些？1、科学探究的思想与方法物理是门科学，科学的核心就是探究，学会物理就要学会科学探究，通过发现问题，提出假设，设计探究方案，实验验证，分析实验数据，得出结论等环节，让学生不但总结出规律，还经历规律产生的过程，学会进行科学探究的基本技术，了解科学探究的基本思路和知识产生的过程。2、理想化的思想与方法：就是突出研究的主要因素，排除次要因素和无关因素的干扰，对原型进行简化和纯化。（如表示光的直线传播的光线，描述磁场的磁感线，描述力的示意图。理想实验：牛顿第一定律、真空传声实验等3、等效转换的思想与方法：等效指从事物间的等同效果出发，把复杂的物理现象转化成简单的过程的思想。用看得见的现象反映看不见的本质。如：温度计的工作原理：将看不见的温度转换成液柱的升降反映出来。分子很小看不见，我们可以通过能直接观察到的扩散现象和布朗运动去认识。在研究大气压强时，我们可以马德堡半球实验来证明大气压强的存在。看不见的电流通过电流的效应来判断它在存在。物体是否带电看它能否吸引轻小物体。物体周围是否有磁场可以通过小磁针指针是否偏转来判断。4、迁移类比的思想与方法：类比法指将两种不同的事物中的共同或相似部分进行比较，从中受到启发，打开研究事物的思路