物理教学情景创设的研究

合肥育英高级中学校本课题结题报告校本课题：《物理教学情景创设的研究》课题负责人：王建主要成员：王建、杨向东、陈萍、石荣丹结题时间：二零一一年六月育英高中物理备课组1物理教学情景创设的研究组员：王建、杨向东、石荣丹、陈萍摘要：本文分析了如何通过创设适合学生的物理教学情景激发学生的学习兴趣，以便提高学生的成绩。教师在课堂中要适时的恰到的运用多种形象、直观的教学手段，创设丰富多彩的教学情境，充分发挥学生学习的主动性、积极性和探究性，使学生在乐学中建构知识，培养能力。关键词：高中物理教学情境课题的提出：应试教育把考试分数作为衡量教学的唯一标准，束缚了学生的创新能力，阻碍了学生思维能力和创造能力的发展。现代教育极力提倡以学生为主体的教学思想，强调培养学生的创新精神和实践能力。为此，教师在课堂教学中要运用多种形象、直观的教学手段，创设丰富多彩的教学情境，充分发挥学生学习的主动性、积极性和探究性，使学生在乐学中建构知识，培养能力，取得教与学的最优效果。本文分析了情境教学的基本内涵，讨论了创设物理教学情景的重要性，以及创设和谐互动的高中物理教学情景的几种方式。研究对象：育英高级中学高一、二年级部分学生研究方法：1、经验筛选法2、资料收集3、文献研究法主要研究过程：物理这门学科是非常抽象的学科，它对学生的逻辑思维能力要求非常高，如何使它变得形象、直观便于同学接受？这就是说高中物理教学中问题情境的创设是引导学生进入物理学习状态的关键。学习物理的过程是一个发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程。根据认知理论，物理课堂教学过程应该是以不断地提出问题并解决问题的方式来获取新知识的问题性思维过程。解决问题首先要提出问题，因此教师在整个教学过程中，都应该十分重视问题情境的创设。创设问题情境的实质在于揭示事物的矛盾或引起主体内心的冲突，动摇主体已有的认知结构的平衡状态，从而唤起思维，激发其内驱力，使学生进入问题探索者的角色，真正参与到物理学习活动之中，达到掌握知识、训练思维能力、培养科学素养的目的。新的课程理念所要求的教学不是一个孤立的静态过程，它必须是以课堂教学为载体师生互动过程[1]。这就决定了我们的教学情景，应重建和谐的民主的平等的师生关系，使参与课堂活动的各个个体或群体之间相互作用、相互交流、相互沟通、相互理解。设计的课堂教学是师生互动关系。师生的互动使学生的个性得到张扬，学生的能力和基本素质得到提高，并为今后的可持续发展奠定基础。为了调动学生参与课堂互动，点燃学生好奇心的火焰，打开学生求知的心扉，应创设“形象、生动、有趣的实验情景”；为了激活互动关系，使学生顺利地进入要学习的内容中，诱发学生提出问题，应创设“和谐、有效、真实的情景”。因此创设良好的教学情景能更好地实施新课程，提高教学效率。然而用什么样2的方法和手段，则需要教师精心设计，优化教学情景。一、教学情景的内涵建构主义者认为，人的心理表征是结构性知识和非结构性知识与经验的统一，教学应该注重学生特有的心理结构，精心创设含有真实事件或真实问题的情境，让学生主动地学习和协作，从而将其“非结构性的知识和经验”同“结构性的知识和经验”有效地整合，实现对世界的有意义的理解。《辞源》对情景的解释为景况。国外有人认为情景是指“与某一事件相关的整个背景、环境”。所谓情景是指能引起人情感变化的具体的自然环境或具体的社会环境。广义而言之，一切能激发探索欲望并具有物理内涵的客观存在都可以称为情景。教学情景是有教育教学功能的情感化了的环境和氛围，也就是在教学过程中为了达到既定的教学目的，从教学需要引出、制造或创设与教学内容相适应的具体场所或氛围，引起学生的情感体验，帮助学生迅速的理解教学内容，促进他们的心理机能全面和谐的发展，提高教学效率[2]。它为教学提供感知条件和思维基础。开展物理情境教学，就是要通过为学生创设基于真实事件或问题的物理情境，引导学生主动地学习和开展合作，从而使学生自主地理解知识、建构意义并掌握科学方法。二、创设物理教学情景的意义学生是教学活动的主体，能否主动地参与其中，是教学成败的关键。实验心理学家苏瑞特拉做过两个著名的心理实验：一个是关于人类获取信息的来源，他通过大量的实验证实，人类获取的信息83%来自视觉，11%来自听觉，3.5%来自触觉，1%来自味觉。这就是说，如果既能看得见，又能听得见，还能动手操作，通过这样多种感官刺激获取的信息量，比单一听老师讲课强得多。另一个是关于知识记忆持久性的实验，结果表明，人们一般能记住自己阅读内容的10%，听到内容的20%，看到内容的30%，听到和看到内容的50%，在交流过程中自己所说内容的70%[3]。这就是说，如果让学生既能听到又能看到，再通过讨论、交流，用自己的语言表达出来，知识的记忆将大大优于传统教学的效果。1．有利于加强学生对物理知识的记忆记忆是思维的起点，“不记则思不起”，根据思维理论，记忆内容的多少，记忆时间的长短与记忆方法和材料是有关的。实验表明：把内容和情景相结合能加强记忆的表象储存。这种结合有利于把错综复杂的物理现象条理化、模型化、形象化。比如关于势能的教学，如果我们讲清了重力势能概念的建立过程，重力势能大小的计算，重力势能与重力做功的关系等，就在学生头脑中建立起一个物体在重力场中运动时重力势能变化的情景，那么学生对这一部分知识记忆时就不必记诸如“重物向高处移动，重力势能增大；重物向下移动，重力势能减小”这一结论，只需明白引入重力势能是为了描述重力做功与路径无关这一种特殊的做功方式：重力势能的零势面可以任意选取，重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加等，并且在学到分子势能、电势能时，通过与重力势能的类比，从而建立相应的物理情景，那么记忆分子势能、电势能的变化规律也不就难了。2．有利于促进物理知识的顺利迁移3美国著名心理家布鲁纳认为：“原理和态度的迁移是教育过程的核心。”[4]从皮亚杰的理论看，迁移就是大脑中已有的认识结构图式的储存信息的复合，并在新刺激物输入信息的作用下，参与同化与顺应，建立物理情景的过程就是认识结构化的过程。如果学生弄清了“弹性碰撞”这一物理情景，那么，下面这一题就可以很容易迁移而列出相应的方程。例：A、B两物用一根轻弹簧相连放在光滑的水平面上，A在左侧，B在右侧，已知A的质量为M/2，B的质量为M，现给B一向右的瞬时冲量I之后，求以后A运动过程中的最大动能。解析：通过分析我们知道，A、B作用过程十分复杂，但A、B系统在整个运动过程中合外力为零，该过程正类似于用B去撞击A的弹性碰撞过程。弹性碰撞这种物理情景我们很熟悉，从而很容易运用动量守恒定律得出：当B的速度为0时，A的速度最大，其动能也最大，最终得到答案。本道例题就是把复杂的物理问题，迁移到我们比较熟悉的物理情景中，从而使问题得到简化，变复杂为简单，得到所要的答案。3．有利于培养学生学习物理的兴趣物理情景是抽象的“理”具体的“物”结合的产物，它不是空洞的、也不是死板的，它是一幅幅富有生气、富有规律的图景，它结合了现象思维和逻辑思维，既富于启发性，也富于哲理性，既能培养学生的直接兴趣，也能激发他们的间接兴趣，这正符合高中学生的心理特点[4]。比如同步卫星为什么要放在赤道上空一定的高度，卢瑟福是怎样通过α粒子散射实验建立原子的核式结构模型的，牛顿是怎样推导出万有引力定律的等等，都包含着一些新奇的现象和有趣的故事，能直接激发学生的学习兴趣。同时，它们当中又含有一些严密的推理演绎过程，让学生觉得很奇妙，也能激发他们的学习兴趣。这样，使教学过程触及到学生的精神需要，使他们在生动活泼、充满新奇感的气氛中得到主动的发展。三、创设高中物理教学情景的方式一个优化的、充满情感和理智的学习情境，是激励学生主动参与学习的根本保证。因此，在课堂教学中教师要善于创设各种学习情境，设法让学生带着好奇、带着问题进入教材，以顺应的心态去游览新的学习天地，然后让学生带着余味，带着新问题离开课堂。教学实践证明，依据学生的认知心理，教师在不同课堂教学中创设相应的学习情境，就可达到优化教学，增强教学效果的目的。1．利用实验创设问题情境物理是一门以实验为基础的科学，各种物理实验以其直观性、形象性为学生提供了丰富的感性材料，使其充满着趣味性、思维性、挑战性、探索性和创造性，能有效激发学生的好奇心和求知欲。利用实验内容的魅力创设问题情境，可以充分发挥学生的主体性，有利于教师引导学生通过对实验的观察、研究和分析去思考问题、探索问题，从而揭示物理现象的本质、探究物理现象的内在规律。演示实验是配合课堂讲授和问题讨论进行的实验，具有引人入胜、发人深思、实验条件明确、观察对象突出、演示层次分明等特点。在利用演示实验创设问题情境时，教师要4善于制造认知冲突，让学生在观察与思考中发现问题、提出问题。例如，在进行“自由落体运动”的教学时，教师首先演示：让两个大小一样的纸片和金属片从同一高度由静止释放，请学生观察哪个先落到桌面上。观察的结果是金属片先落到桌面上。为什么金属片先落到桌面上？直觉告诉学生：因为金属片比纸片重。接着教师将纸片揉成很小的纸团后重复演示一次，结果这次是纸团先落到桌面上。剧烈的思维冲突开始了：到底是重的物体下落快还是轻的物体下落快？这个问题情境促使学生提出一系列问题：物体下落的快慢与物体的质量有关吗？如果没有空气阻力结果会怎样？这时教师再拿出抽成真空的钱羽管让一个学生上台亲自做实验，其他学生一定会瞪大了眼睛仔细观察。再如，在进行“闭合电路欧姆定律”的教学时，准备两节新干电池，一个电动势为9V的内电阻较大的蓄电池组，一个伏特表，一个小灯泡，一个单刀双掷电键，若干导线。先用伏特表分别测干电池组的电动势（约3V）和蓄电池组的电动势（约9V），将小灯泡与干电池组并联，学生看到小灯泡发出白光。接着教师叫一个学生上台来，要学生将小灯泡与9V的蓄电池并联，这个学生很犹豫，下面的学生嚷开了：“不能连上去，灯泡会烧坏的。”“为什么会烧坏?”教师装傻。“因为3V的电池就让小灯泡发白光了，连在9V的蓄电池上肯定会烧坏!”学生的话似乎很有逻辑呢。“烧坏了不要你赔，连上去！”学生忐忑不安地将灯泡连在了9V的蓄电池上，结果灯泡不仅没有烧坏，反而比先前还暗一些。学生在下面嘀咕开了：怎么回事？不可能吧！……可想而知，有了上面创设的问题情境，教师就可以有效地加以引导并展开“闭合电路的欧姆定律”课题了。2．联系物理学史，创设问题情境物理学的发展史上有许多佳话。上课时，用形象生动的语言描述历史故事，让学生进入特定的人文情境，让学生领会研究物理的方法、思路。牛顿、爱迪生、爱因斯坦、伽利略等科学家不只具有强烈的好奇心，更具有惊人的观察力。让学生明白成功并不是那么容易取得的，需要有敏锐的观察力和坚定的追求和坚强的意志。例如：在讲解单摆时，讲19岁的伽利略如何一次次地观察教堂铜吊灯随风摇摆的现象，他又怎样一次次地计量，终于从人们司空见惯的现象中得出了摆动时间与物体质量无关而与摆长有关的结论，从而总结出摆的等时性原理。讲共振时，可先引用1831年一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄运动节奏比较一致，使桥发生共振而断裂。又如讲述反冲运动时，描述我国古代就发明了火箭，火箭上扎一个火药筒，火药筒前端封闭，火药点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出，火箭由于反冲而向前运动，因此古人在战争中获得了优势，而后人又依此发展了现代火箭技术。详细而生动的描述和分析，吸引了学生的注意力，寓教于乐，激发了学生学习兴趣，又使学生了解科学发展的曲折，以及科学家的敏锐的观察和科研的方法，激发了学生尊重科学、热爱国家的高尚情操。3．利用材料对比创设问题情境5在学习物理的过程中，不同的学生对同一问题的考察角度、思维方式、理解程度、表达水平等方面存在着较大的差异，这种客观存在的差异其实也是一种宝贵的教育资源。悉心捕捉这些差异并加以整理，往往可以成为生动的对比材料。当这些对比材料呈现在学生面前时，即使教师引而不发，也可以创设出有价值的问题情境。例如，在上完“实验：用打点计时器测速度”后，学生交上来的实验报告，质量良莠不齐。做得好的学生能规范操作，正确记录