時間:2023-05-30 09:38:11
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇開普勒三大定律,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞: 情感目標 有效落實 科學家 科學史
1.問題的提出
傳統課堂關注基礎知識的理解與基本技能的訓練,對情感態度與價值觀的形成重視不夠。原因是情感目標的實現在操作上有難度,且成效不是那么立竿見影。然而,科學素養的最核心部分是一個人對待科學的情感態度與價值觀。一個人只有從小立大志,再加上不知疲倦的鉆研,才可能在科學的某一領域建立功勛。科學發展需要許多有這種價值觀的人。從社會發展與人類文明進步角度看,教學中情感態度與價值觀目標,遠比知識與方法目標重要得多。
如何落實情感態度與價值觀教學目標呢?要讓學生從小立志獻身科學事業,從科學家身上汲取力量,了解他們的生活和工作,學習他們思考問題的方法,學習他們執著、癡迷的探索精神。用科學家榜樣作用感染每一位同學。這是新課程教學中實現情感目標的重要途徑。
筆者引領學生學習研究行星運動的相關科學家的故事和科學發展史,體會物理規律形成的艱辛與快樂。在聽故事看視頻中凸顯新課標情感目標的地位,并在一次公開課進行展示,得到聽課專家的較高評價,一致認為這樣的課堂有效實現了情感態度與價值觀目標。
2.教學實錄與評估
2.1“是誰在駕駛”
師:記得小時候的夏天晚上,我總喜歡在門外乘涼。仰望星空,總覺得天空是那么遙遠和神秘。和我一樣,自古至今,人類對天空總是充滿好奇。阿波羅8號從月球返航途中,地面控制中心問及“是誰在駕駛”時,其中一宇航員是這樣回答的:“我想現在是牛頓在駕駛。”(出示圖組1)
阿波羅8號示意圖 從阿波羅8號看 地出圖
圖1
2.2“地心說與日心說”
師:當今人類對太空的探索,已經取得了不小的成績。可這是經過幾百年,無數人用畢生追求才換來的。幾百年前,人們對行星的運動有不一樣的觀點。同學們,有誰知道他們的看法?
生:12世紀希臘學者托勒密認為地球是宇宙的中心,行星繞地球做圓周運動。用他的觀點解釋了“火星的逆行”,這就是“地心說”。而公元1543年,波蘭天文學家哥白尼提出了“日心說”,他認為“太陽在宇宙正中,坐在其寶座上……普照全宇宙”。
師:從表面來看,日心說與地心說不過是參考系的改變。在今天看來,宇宙可能并沒有中心。太陽系的中心是太陽,但整個太陽系只是銀河系的一小部分。對月球來說,地球是中心。而不同星座都有各自的中心。
2.3“14歲丹麥少年的志向”
師:哥白尼之后,有一位14歲的少年早早立下志愿,要做偉大的天文學家。史料記載,這與他根據預報觀看到的一次日食有關。下面我們來觀看一段視頻《Solar Eclipse――日食》(學生觀看2006年日食影像)。
圖2
師:自從那次看到美麗的日全食后,他立志要成為一個天文學家,他就是第谷。后來,他用20年的時間進行天文觀測,得到大量觀測數據。 你想了解這個人的傳奇一生嗎?
生:想!
師:第谷?布拉赫出生在斯坎尼亞省基烏德斯特普,父親是丹麥皇家法庭的重要人物,是丹麥的貴族,家族地位顯赫,十分富足。和第谷同時出生的孿生兄弟,一出生就死了。出于某種原因,第谷的伯父在第谷很小的時候把他偷走了,后來還獲得了他的撫養權。于是第谷跟沒有子女的伯父母一起生活。第谷的養父母十分重視第谷的教育。第谷輾轉多所大學深造,因為第谷天資聰穎,不久就得到了丹麥國王的賞識。國王特意為他從國庫撥款,修建了兩座天文觀測館。但其中一座在第谷去世后的戰火中完全損毀了。
圖3
2.4 20年的天文觀察
師:如果偶爾一天,讓你看星星,看流星雨,那一定是一件浪漫的事情。然而讓你用20年時間看星星,你能做到嗎?
生:不能!
師:第谷這個富家子弟用一生時間每天仰望星空,記錄天上星星的細小運動變化。第谷用一生的忘我工作,獲得了“星學之王”的美譽。這樣的人生是完美的。
師:但人無完人。第谷好沖動,他19歲那年曾因口角和別人決斗,在決斗中,不小心被削去鼻子。后來,第谷一直戴著一只金鼻子。第谷是傳統保守的人,他是最后一位支持“地心說”的大天文學家。第谷又是一個有博懷的人。他愛才如子。有一年,他受德國國王的邀請來到德國,發現開普勒這一助手。第谷十分喜歡這個聰明好學的學生。在工作上,他悉心指導,經濟上他慷慨相助。可是,一段時間后,開普勒因受妻子的挑唆,竟然決定與老師決裂,還寫了一封滿紙侮辱性語言的信,不辭而別。開普勒的離去使愛才如命的第谷非常傷心。當他意識到這完全是一場誤會時,立即寫信給開普勒,胸懷寬廣地請他回來。開普勒收到老師的信,羞愧難當,立即回到老師身邊。第谷去世后把畢生觀測到的數據,作為遺產交給了開普勒。開普勒用16年,對數據進行分析處理,終于總結出了開普勒三大定律,成就了自己的人生。后世的人把發現和善待開普勒,當成第谷人生的第二大成就。
師:一個人的一生沒有多少個20年,用20年做一件對人類文明進步有貢獻的事情,人們將永遠記得他。
點評:講第谷的故事,講他如何為科學作奉獻,是為勵志。講第谷的趣聞,講他的性格,是為培養學生的人文素養。
2.5水星的軌道是圓的嗎
師:你想體驗一下,開普勒是如何利用第谷的觀測數據分析歸納出規律的嗎?下面做個小實驗。
實驗:1.采用標度10cm=1AU。一個天文單位AU等于地球與太陽之間的距離,1AU=1.5×10■m。
2.在一張紙上取一點作為中心,通過中心建立直角坐標系。
3.把量角器放在X軸上,量角器中心與坐標系中心重合,量出右表中的各個角度,標出記號。
4.用直尺畫出自中心點到各個角度的射線。在射線上標出距離。
5.標出各數據點,畫出它們之間的連線。
師:(巡視學生繪圖情況,選取1位同學畫出的圖樣展示)我們來看一下吳鑫同學的圖樣。我們發現水星繞太陽運動的軌跡是怎樣的?
生:水星繞太陽運動的軌跡是一個橢圓,但它接近圓。
師:開普勒正是對第谷的大量數據進行分析歸類,最后畫出類似大家剛才畫的圖。這一分析,花去他整整16年的時光。但這16年是值得的,自開普勒之后,人們對宇宙的想象圖由模糊變得清晰。為后人從地球走向太空鋪平道路。下面請同學解讀一下開普勒三定律的內容。
點評:這是取材于美國教材《物理:原理與問題》中的一個起步實驗,它讓學生了解科學家的工作不是那么神秘,甚至有些枯燥。也為后面學習,把星體運動軌道“近圓”簡化為圓,埋下伏筆。
2.6開普勒三大定律
生:開普勒第一定律的內容是:所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上。說明行星繞太陽運動軌跡是一個橢圓,不是之前想象的勻速圓周運動;橢圓有兩個焦點,太陽在橢圓的一個焦點上。
生:開普勒第二定律的內容是:對任意一個行星來說,它與太陽連線在相等時間內掃過相等的面積。說明當行星離太陽比較近時,運動的速度比較快,而離太陽較遠時較慢。
師:如果地球近日點離太陽距離為R■,遠地點離太陽距離R■,則近日點與遠日點的速率比多大?(演示解答過程,并給出正確答案。)
生:開普勒第三定律的內容是:所有行星的半長軸的三次方跟它公轉周期的二次方的比值都相等。它的表達式是■=k。所有行星的K都相同,所以它的大小與行星質量無關。它的中心天體都是太陽,所以K的大小可能與太陽質量有關。
師:三位同學的理解十分正確,分析也準確無誤,開普勒三大定律是天體物理學的開端,人們透過這三大定律,開始把視野擴展到遙遠的太空。后來,科學家們發現,這三大定律不僅可以用于行星運動研究,只要有一個中心天體和一個或多個環繞天體組成的物理模型,開普勒的三大定律都可以應用。下面的實例是伽利略用開普勒第三定律,預測并發現了木星四。
例1:伽利略發現,最接近木星的木衛一的周期是1.8d,它離木星中心4.2D。若木星四的周期是16.7d,請預測木衛四與木星中心的距離。(D為木星直徑)
(板書并得出正確答案:19D)
點評:凸顯情感目標,“知識線”、“方法線”不沖突,并行前進,同時展開。
師:中國人把探索太空稱為“飛天”,一直以來中國都有許多神話,夢想著某一天能到地球以外的世界看一看。這個夢想已經實現。但我們仍然發現這離普通人的生活還是那么遙遠。天文觀測真得那么難嗎?接下來,我們看一段視頻《行星的運動與觀測》。(含“金星凌日”、“水星凌日”和天學愛學者如何進行天文觀測等內容)
圖4
2.7“挑戰性問題”
天文學家發現繞仙女座厄普西侖星做圓軌道運動的三顆行星。行星B的平均軌道半徑是0.059AU,周期是4.617d,行星C的平均軌道半徑是0.829AU,周期是241.5d,行星D的平均軌道是2.53AU,周期是1284d。這些行星是否遵循開普勒第三定律?
3.教學后記
英國科學教育學者孟克和奧斯本依據建構主義提出把HPS(History,Philosophy and Sosiology of science,即科學史、科學哲學和科學社會)融入科學課程教學中的新模式,是近年來國際科學教育界高度重視的一種教育模式,本文正是利用這一模式,并踐行它的一次嘗試。
參考文獻:
[1][美]保羅齊澤維茨著.沈珊雄,徐在新,錢振華譯.物理:原理與問題.杭州:浙江教育出版社,2008.
擁有合作,才能擁抱成功。俗話說“兄弟齊心,齊力斷金。”一個人的力量太小,只有擁有合作,才能擁抱成功。一人之力是站在海岸遙望中已經看得見桅桿尖頭的一只航船,需要風浪的推動;一人之力是立于高山之巔遠看東方已經光芒四射噴薄欲出的一輪朝日,需要朝霞的映襯;一人之力是躁動于母腹中快要成形了的嬰兒,需要母體的滋養。
合作是通向成功的指向標。丹麥天文學家第谷用30年時間精密觀察行星的位置,積累了大量精確可靠的資料,但不善于理論思維和科學整理未能有重大發現。臨終前第谷將資料交給開普勒,并告誡他按這些資料編制星表。第谷的精確觀察和開普勒的深刻研究相結合,終于引出行星三大定律的發現,揭開天體運動的秘密。沒有合作,哪來的行星運動三大定律?
合作是鋪向成功的基石。戰國時期的藺相如多次立功,并使完璧歸趙,被趙王重用。擔任趙國宰相時,廉頗將軍居功自傲,十分不服氣,并處處刁難。藺相如為了國家的利益,對廉頗處處相讓。在廉頗明白了藺相如的初衷后,非常慚愧,親自到宰相府負荊請罪。他們在處理國家事務中精誠合作,是趙國日漸興旺,將相和被傳為歷史佳話。沒有合作,哪來的國家興旺?
合作是開往成功的列車。公元前318年,楚、趙、魏、韓、燕五國組成聯軍抗擊秦國的侵略,但是由于眼前利益,不能很好的合作,導致失敗。若各國在當時精誠合作,集中各國兵力,物力和財力,是一定能夠打敗秦國的,所以說擁有合作,才能擁抱成功。
讓成功之花在合作的土壤里盛開;讓成功的清泉在合作的泉眼里噴涌;讓成功的山鷹在合作的藍天中翱翔;讓我們在合作中擁抱成功。
安徽省宣城市涇縣丁家橋鎮必清中學初三:張欣怡
瑞典眼科專家。他研究了眼睛屈光系統,并因此獲得1911年的諾貝爾生理學醫學獎。
你能看見這篇文章,說明你的眼睛沒問題,呃,也許也是戴了眼鏡之后變得“沒問題”。為什么不同的人,眼睛卻不一樣呢?我也是帶著這個問題加入了眼科醫生的行列,我們就一起來尋找答案吧。
人們都說“眼睛是心靈的窗戶”,我的工作就是研究這扇窗戶。
遺憾的是,有不少人的這扇“窗戶”有些問題,導致他們不能清晰地看到這個世界。為什么有的人雙目有神,天上飛過的蒼蠅都逃不脫他的眼睛;而有的人,即使一只大象站在面前都看不清楚,是什么原因導致我們的眼睛有這樣的區別呢?
我們的眼睛可以看做是一臺非常精密的儀器,如果把它分解開的話,里面包含了角膜、房水、晶狀體、玻璃體這些結構,這些結構被稱為眼睛的屈光系統。我們眼睛的奧秘就藏在這個屈光系統里面。
德國的天文學家開普勒,對!就是那個發現行星運動三大定律的開普勒,他提出人眼的屈光系統是一個高倍的凸透鏡,外物與視網膜上的像呈倒像關系,這個言論聽起來真是匪夷所思,難道我們看到的東西本來是倒立的嗎?當時人們都覺得開普勒是不是看星星看傻掉了。
開普勒的同胞謝娜,對不起,是謝納站出來為開普勒申冤,他用牛眼做實驗,觀察到視網膜上出現的外界物體確實是倒立的,證明了開普勒的猜想。哇噻!開普勒說的話竟然是真的!那為什么我們看到的東西不是倒立的呢?事實上,我們聰明的大腦在你看到東西的時候,已經把物體調節成了正像。謝納還通過一個針孔實驗,證明了人眼有既可看遠又可看近的調節裝置。
接下來,依然是一位德國人――赫爾姆霍茨發明了檢眼鏡,可以用來觀測眼睛內部,檢查視網膜。正是這些人出色的工作讓我對眼睛的研究可以更加深入,用牛頓的話說,我是“站在巨人肩上”。
科學家們已經把人眼的結構了解得差不多了,我們現在回到最基礎的問題上:眼睛是怎么看到物體的呢?
“看見物體”這個普通的行為,實際上在非常短暫的時間里經歷了奇妙的過程。簡單地說,就是眼睛的屈光系統非常迅速地工作了一番,晶狀體和角膜把來自物體的光聚在視網膜上,形成物體的像,視網膜上的視神經細胞受到光的刺激,把信號傳給大腦,大腦下達指令:你看見了!其實眼睛的結構和工作原理非常精妙,不亞于今天很多精密的機器。對于遠的物體和近的物體,晶狀體可以自動調節,讓我們看得清晰,不至于一樣物體拿遠了就變成一堆馬賽克,當然,前提是你的眼睛沒出毛病……所以,大家―定要愛護自己的眼睛啊!
下面就說說眼睛的毛病,有的人怎么就“看不清楚”了呢?其實,是他的屈光系統出了問題――晶狀體失去了自動調節功能。近視的人由于晶狀體腫大,對光的折射能力強,就只能看清近處的物體;遠視的人則因晶狀體變薄,對光的折射能力變弱,只能看清遠處的物體;更慘的是散光,由于屈光系統不正常,導致光線不能聚集在同一焦點,就像一臺無法聚焦的相機,看到的東西始終都是模糊的。
一些東羅馬人帶著古希臘、古羅馬的文化在歐洲西部避難,他們帶去了大批藝術珍品,還有文化、哲學等書籍,并傳播前人留下的文化遺產。甚至有東羅馬的學者在意大利辦起了名為“希臘學院”的學校,講授古希臘輝煌的文明和文化,結果讓那里的歐洲人大開眼界,覺得比教會規定的科目內容有意思多了。許多人要求恢復以前古希臘時代自由的學術氛圍,于是逐漸興起了一場文藝復興運動。
到了15世紀,文藝復興運動遍及整個歐洲,各個領域都涌現出一大批非常有才的人,即使很多人遭到教會的迫害,但有更多人站出來反抗教會的統治。人們開始從思想上重新認識人作為個體的價值,放下思想束縛的人們留下了一大批很了不起的成就,對人類文明做出了巨大的貢獻。
文學
文藝復興開始后,各地的作家都開始用自己的方言來進行創作,而不是之前教會規定的拉丁語。作家們才思泉涌,創作了大量小說、詩歌、散文、民謠、戲劇等文學作品,不僅深受當時民眾歡迎,還有很多經典作品流傳至今。就像你一直只能看教科書,突然有一天可以看小說、漫畫了,是不是很開心呢?當時的但丁、莎士比亞、塞萬提斯等作家也以“文豪”的身份受到今人的尊敬。
但丁
但丁是文藝復興運動的先驅,他的代表作《神曲》用含蓄的手法批判了中世紀宗教統治的腐敗和愚昧,在今天還被改編為游戲……但丁還創作了大量的抒情詩歌,深受人們喜愛,出版詩集的話,銷量一定很好。
皮特拉克
皮特拉克專攻詩歌領域,是但丁的競爭者,也是近代詩歌的創始人。他曾出版過詩集《歌集》,被譽為“桂冠詩人”。他主張用“人的思想”來代替“神的思想”,這個想法在當時是很有意義的。
美術
文藝復興時期的美術作品更了得,美術大師層出不窮。他們用精湛的技法為人們帶來美的享受,開辟出諸多美術流派,很多繪畫技法都是在這個時期首創的,為后來的美術發展帶來了深遠影響。他們大部分畫作被珍藏在各國的展覽館內,視為藝術精品。
達?芬奇
達?芬奇有三幅畫作可以說是人類藝術珍品中的珍品,分別是《最后的晚餐》《巖間圣母》和《蒙娜麗莎》。可他更厲害的地方――是他不止會畫畫!他有著無窮的好奇心和創意,做了很多發明,甚至還會作曲、寫詩,連地理、雕塑方面也很擅長,簡直就是一個全才。因為他的多才多藝,有人甚至認為他是個“穿越者”。
拉斐爾
拉斐爾是一位很有“愛”的畫家,因為他畫的圣母像和其他畫家不一樣,一看就充滿母性光環。他非常注重人物的表情和體態,他繪畫的人物可以說是神形兼備。他在繪制教堂壁畫的時候,還特別講究畫面與建筑裝飾的和諧,給人莊重而不失色彩之感。他的光色運用達到了一個新境界,真是一位良心畫師。
伽利略
今天有很多人在課本上認識了這位從塔上扔鐵球的科學家,雖然事實并非如此,不過伽利略確實是個非常喜歡做實驗的人,他從實驗中總結出了許多物理定律,奠定了經典力學的基礎。他發明的擺針和溫度計,現在的人都依然在使用呢!
天文學
波蘭天文學家哥白尼在1543年出版了《天體運行論》,首次提出了“日心說”體系。意大利天文學家布魯諾提出“宇宙在時間和空間上都是無限的”。伽利略發明了天文望遠鏡。開普勒提出了行星運動三大定律,判定行星是環繞著太陽以橢圓形軌道運行的。這些了不起的理論可以說讓天文學步入了新的時代。
數學和物理
數學和物理學都在文藝復興時期得到了重要發展。三次方程和四次方程的求解難題被攻破,不再是無解扣分題了。精密的三角函數表被制作出來。法國人笛卡爾創立了坐標系之后,又創立了解析幾何學,費馬對微積分做出了重大貢獻,他們的成就是讓今天的數學考試更難了。物理學上,在氣壓、光學、動量守恒、離心力等方面都有突破性的進展,人類對宇宙有了新的認識。
笛卡爾
笛卡爾因為將幾何坐標體系公式化而被認為是解析幾何之父。除此之外,他還有一個重要的頭銜――西方近代哲學奠基人之一。他是近代唯物論的開拓者,他的哲學思想影響了好幾代歐洲人。
開普勒
在哥白尼發表《天體運行論》28年后,開普勒出生了。開普勒深受哥白尼的影響,他堅信哥白尼的學說是正確的。之后,他也成為和哥白尼一樣偉大的天文學家,他發現的“行星運動三大定律”讓人類對宇宙有了全新的認識。
在同一階段教學中,三個維度是有機融合的,不存在那個為主那個為輔的問題。下面以萬有引力定律這個知識點的教學為例來加以說明。
1.1讓學生在課前收集一些有關人類對天體運動探索的數據進行交流,在此基礎上直接呈現開普勒關于行星運動的三大定律。對于開普勒第三定律,主要引導學生認真閱讀“信息窗”中行星繞太陽運動的有關資料歸納總結出第三定律的內容。
1.2關于萬有引力定律的教學既可以由教師直接向學生介紹它的內容、公式、各物理量的含義以及定律的適用條件,也可以根據學生情況,利用教材中“拓展一步”欄目的內容,引導學生應用牛頓運動定律和開普勒定律對萬有引力定律進行簡單的推導。
1.3鑒于萬有引力常量的測定在物理學上具有重要的意義,教材對卡文迪許扭秤實驗作了比較詳細的介紹。卡文迪許扭秤實驗不僅測定了引力常量的數值,而且也使萬有引力定律得到直接的驗證,同時對以后相關教學內容也有幫助。關于卡文迪許扭秤實驗的原理和巧妙構思應讓學生在師生互動、生生互動的交流討論中完成發現和認識過程。
1.4海王星和冥王星的發現是運用萬有引力定律所取得的重大成果不僅體現了物理學的發展對于人類探索自然的重要作用,而且體現了觀察、預測是揭示自然奧秘的重要手段。在進行這部分內容教學時,不是機械地陳述教材內容,而是讓學生積極參與討論,感受到提出問題、猜想假設、觀察和理論上的分析是科學探究的重要途徑。
2 在預設中對課堂教學的不確定情境進行自然生成
以三維目標設計的教學流程也不是一成不變的,一種動態的、充滿不確定情境的課堂才是最有生命力的課堂。學生有時提出的問題也往往超出老師的預料,因此,我的教學要根據教學內容來取舍預設與生成,在預設中給學生留足空間,根據生成的濡要及時給生成騰出時間與空間。比如,當上到《電容》這一節時有學生就問電容的大小怎么測。課本沒有這個內容,但這又是一個學生很關心的問題。教師首先要肯定學生這個問題提得好,然后再給他回答,可以用專門的測量儀器精確測量,也可以用多用表做初步判斷。教師不能以書上沒有這方面內容而簡單回絕學生的問題。
3正確把握預設和生成的關系
3.1教學目標的彈性化
預設教學方案時,要設定教學目標,但目標不能局限于認知類的目標還要涉及學生在課堂教學中可能達到的其他目標,比如過程和方法類目標,還有情意類目標。尤其情意目標,由于學生的情感形成和發展是內化的,不易察覺的,所以很容易導致教師對這些目標的忽視。如果只關注知識的傳授,就喪失了教學目標的完整性。物理教學中情況也是非常復雜的,既要將學生、教師、教材三個方面統籌兼顧又要做到三維目標的統一,必須要讓教學目標同實現學生和教師發展和諧統一。在此還要考慮到不同學生的不同認知層次,要進行個性化的分層次預設目標。只有在整個過程中,大家都有事干,通過自己的教學,學生都發生一些變化,整個課堂才是充實的,能量才是最大的。這樣彈性的設計教學目標,既兼顧了三維目標,又照顧到不同認知層次的學生的需要。
3.2教學內容的彈性化
教材與教案的關系相當于“原作”和“劇本”,而實際的課堂教學就是具體的演出,要想演出生動精彩,需要導演對劇本獨具匠心的詮釋。新課程標準要求教師“用教材教”,課前預設要從新教材中找出學生認知過程中可能的思維活動,再與三維教學目標結合,找到最佳的結合點和最自然的銜接方式。就是用教材去教知識。教方法; 運用教材培養學生能力、提高學生的科學素養。探索物理新教材就是要用好用活教材,根據形勢的變化和學生的實際需要對教材內容進行科學的增刪、置換、重構、組合并適時適度引進現實生活有關的內容。所以“用教材教”要求導演對“原作”和“劇本”的全面把握與駕馭。另外,教材只是教學資源的一部分,教師應該通過自己的再創作使教材內容更具有科學性,更符合學生的實際需要,從而提高課程文本資源的價值。
3.3教學過程的彈性化
要在物理課堂教學實現生成,需要教師設計彈性化的教學過程。教師對教學過程進行預設時,要考慮到學生的實際情況,以學生已有的知識、經驗和能力為基礎,關注學生的個體差異性,教師在課前預設時可以猜想課堂上師生之間和生生之間互動的可能進程,策劃出相應的教師活動和學生活動,以及這些活動以何種形式展開,進行到什么程度,活動效果如何等等,還應考慮到根據課堂教學的實際情況隨時作出調整的策略。這些預設都以引導學生的學習為宗旨,最后形成彈性化的教學過程設計預案,從而為師生在課堂上互動留出充足的時間和空間,預約課堂上的精彩生成。
3.4教學環境的彈性化
教學在本質上是一個交往、互動的過程,在物理課堂教學過程中,當學生真正思考或行動起來后,會生成大量信息。對這些信息,教師要充分地發揮自己的教學機智,準確捕捉生成性的課堂資源,尤其是當生成的資源與課前的預設不一致時,不要總是想辦法把學生納入自己的軌道,而應該充分地尊重學生,及時地調整或改變自己的教學方案,抓住共性,因勢利導,用好生成性資源。要作為學生學習活動的參與者主動地融入教學中,在寬松、平等的氛圍中對話與交流。教師應該時刻站在生命的高度來看待學生,使學生的創新思維不斷被激活,物理思想在引導中生成,物理問題解決策略在生成中得到提高。
學生是教學的主體,對于高三一輪復習也是如此,筆者結合“天體運動”的知識內容,從學生的學情出發設計學教案,整個學教案包含知識回顧、例題命制與講解、相似易錯規律總結幾個部分.通過學教案的設計旨在比較全面、準確地調查學生的認知結構和思維水平,幫助學生有效回顧知識并應用知識,例題和習題的選擇、安排由淺入深地幫助學生鞏固基礎、發展能力.
1知識回顧
回顧知識是一輪復習首先要完成的一項工作,復習教學中可以粗線條地設置框架引導學生自主完成知識回顧,確保復習課上能夠順利提取有關知識完成例題的思考與解答.以“天體運動”復習為例,有如下幾塊需要回顧的知識.
(1)分析幾個常見的圓周運動:赤道上隨地球一起自轉的物體的受力特征;近地衛星的半徑、加速度和速度的特殊性;同步衛星的角速度、周期、位置的特殊性;極地衛星的軌道、可拍照時間的特性等等.
目的:通過上述幾種天體的圓周運動,從受力分析、圓周運動向心力方程的角度,將天體和天體上物體做圓周運動的線速度、軌道、軌道半徑、角速度、周期等參量進行了有效復習.
(2)求解地球表面及地球表面附近某一高度處的重力加速度.
目的:讓學生自主回顧考慮地球自轉和不考慮地球自轉時地球表面重力加速度的求解方法,通過復習和計算讓學生自主發現解決天體問題時最常用的黃金替代式: ,同時通過計算發現隨著緯度、離地面高度變化時重力加速度的變化規律,查資料了解重力與萬有引力之間的關系,并將規律從地球推廣到一般天體.
(3)解釋幾種特殊的天體問題:天體追趕的問題(如人造衛星和空間站對接、發現未知天體等等);多星問題;黑洞.
目的:讓學生運用萬有引力規律和圓周運動的知識處理幾種特殊的天體現象和運動模型.
2例題命制與講解
2.1注重基礎,哪怕是冷知識
復習課上例題講解是少不了的環節,筆者認為知識復習要聯系最新的高考動態,各地的高考題命制都是命題專家精心之作,不可偏廢,縱觀2013年各地對天體問題的考查,考查點都較為基礎,正好可以將考題拿來作為例題幫助學生完成對基礎知識的復習,讓學生自主檢測概念的掌握情況.例如,開普勒三定律是萬有引力的第一節內容.考生往往會忽視基礎概念和定律的復習,很多考生甚至冷落了這三個定律的理解和記憶,非常容易出錯.2013江蘇高考第1題著重考查這個知識點.
例1(2013年江蘇)木星和火星繞太陽在各自的橢圓軌道上運動,由開普勒行星運動定律可得
A.兩行星繞太陽運行速度的大小始終相等
B.太陽位于木星運行軌道的中心
C.兩行星的公轉周期之比的平方等于它們橢圓軌道半長軸之比的立方
D.在相等的時間內,兩星與太陽連線掃過的面積相等
目的從行星的實際運動出發,幫助學生運用開普勒行星運動規律,復習規律.
“開普勒三大定律”是人們研究天體運動的發端,也是“萬有引力”這一章節的第一節內容,在以往的復習中,考生容易忽視該節內容的復習,由于對這三個定律復習的缺失,導致在解題過程中容易走彎路,從該題的設置上引導學生在一輪復習時,要重視對基礎知識,哪怕是高考冷點的理解和記憶.
2.2注重常規題的基本解法
萬有引力的常規考題大多涉及到“環繞”和“靜放”兩個方面方法的應用,基本方法有兩個:對于環繞天體,萬有引力提供向心力;星球表面萬有引力近似等于物體的重力.
例2(2013年上海)有小行星繞恒星運動,由于恒星始終均勻地向四周輻射著能量導致其質量緩慢地減小,如果認為小行星在繞恒星運動一周的時間內的運動軌跡近似看成圓?則足夠長時間后,小行星運動的半徑、加速度、角速度、線速度大小如何變化?
目的幫助學生復習萬有引力在天體運動中的實際應用,從萬有引力定律出發,建立方程GMm1r2=ma=mv21r=mrω2,再定量分析,由于恒星的質量減少,所以行星受到其萬有引力將減少,會發生離心運動,軌道半徑變大.由方程求解到各個物理量:a=GM1r2,v=GM1r,ω=GM1r3,M減小、r增大,從表達式上可以看出加速度a、線速度v、角速度ω均將減小.
天體運動充滿著神秘色彩,與我們的生活也距離遙遠,不過此類問題的解決卻有法可循,環繞天體做勻速圓周運動萬有引力提供向心力,再加上由星球表面物體忽略自轉時的萬有引力等于重力得到的替代式,就可以解決一系列天體運動參數的問題,在解決問題的過程中幫助學生實現方法的遷移.
2.3抓住特殊運動模型
萬有引力與航天存在幾個重要的模型:近地衛星模型,同步衛星模型,雙星模型.課堂一定重視每個模型的特殊的物理含義和解題的技巧的分析和突破.如:近地衛星推導第一宇宙速度,同步衛星的確定性(如周期一定)等.平時的教學注重典型模型建立,重點突破各個模型的易考點和易錯點,可以有效的增強學生的解題效率.2013山東卷第20題考查了雙星系統模型.
例3(2013年山東)雙星系統由兩顆恒星組成,在引力的相互作用下兩恒星繞其連線上某點做角速度相同的勻速圓周運動.科學家研究后發現,雙星系統演化過程中,兩星的距離、總質量及運行周期均有可能變化.如果某雙星系統中兩恒星的運行周期為T,系統演化了一段時間后,兩星的總質量變為原來的k倍,距離變為兩星原來距離的n倍,則此時圓周運動的周期為
A.n31k2TB.n31kTC.n21kTD.n1kT
目的通過例題的分析找到雙星模型處理的兩個突破口:突破口1:同軸轉動,周期相同;突破口2:萬有引力提供各自作圓周運動的向心力且大小相等.建立向心力方程:
Gm1m21L2=m1r14π21T2(1)
Gm1m21L2=m2r24π21T2(2)
得m1r1=m2r2(3)
加上雙星系統的半徑關系r1+r2=L(4)
聯立(3)、(4)可得r1=m2L1m1+m2(5)
再將(5)式代入(1)式得周期
T=4π2L31G(m1+m2)(6)
如果質量總和變為k倍,距離變為n倍,代入(6)得周期n31kT.
3相似易錯規律的總結
高中物理每個章節的概念都有“似是而非”的規律,注重易混淆概念的辨析和規律的總結,有助于學生更好地理解并運用概念,提高復習的效果.
關鍵詞 物理教學 學習興趣 思維能力 思想教育
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A
在今年年初,《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》工作小組辦公室在新聞會上對“高中取消文理分科的必要性和可行性”公開征求意見,引發社會廣泛熱議。這個提議主要是針對現在高中學生知識結構存在缺憾的現狀,理科班學生不學政史地等知識,而文科生不懂理化生,希望通過改革促進學生的全面發展。是否應該取消文理分科目前仍然沒有定論,但有一種思想是無需置疑的:理科生也不能輕視人文思想的培養。因此,就高中物理學科而言,學生不應該單純局限于理解物理概念和提高物理解題能力,教師應該適當地在高中物理教學中融入其他人文學科的知識,促進學生多方面發展。怎樣才能在高中物理教學中既很好地完成教學任務,又使學生在學習中人文素質得到提高呢?利用物理學史的知識,挖掘物理學史的教育價值,是達到上述目的的行之有效的辦法之一。
1 結合物理學史進行物理教學,有助于提高學生對物理學習的興趣
“興趣是最好的老師”,高中物理知識比較抽象,需要學生有較強的空間想象能力和抽象思維能力,對物理過程的理解能力要求較高,而且高中物理相對于初中物理難度跨度比較大,因此一部分學生也在初中升入高中后物理成績有一定的退步。所以,如果在教學中仍然只是對課本知識的簡單敘述,會使得學生感覺晦澀難懂從而對物理學習信心不足。如果在物理教學中引入物理史料,會使得原本枯燥的物理知識變得生動有趣。
例如對于萬有引力定律,許多人在高中畢業多年后仍然能夠清晰地記著,主要便是因為在萬有引力定律中“蘋果落地”的故事。這就體現了物理史料對于知識認知和記憶的重要作用。因此在高中物理必修2的萬有引力定律教學中,筆者也插入了一個教學環節“牛頓與蘋果”。由于學生在初中學習中已經聽過這個故事了,便請一位學生先把他所知道的故事講給大家聽,在學生聽完后提出了這樣一個問題:你認為這個故事是真的嗎?讓學生討論并發表自己的看法。最后將物理事實告訴學生:實際上牛頓從來都沒有在他的任何著作上提及蘋果落在了他的頭上,這段故事主要是當時著名的哲學家伏爾泰提出的,而伏爾泰并沒有見過牛頓,這個故事的真實性非常值得驗證……這節課學生聽得非常認真,討論與發言也非常積極,在輕松活躍的教學氣氛下,也加強了對該定律的記憶和理解。
2 結合物理學史進行物理教學,有助于培養學生科學嚴謹的治學精神
嚴謹認真是科學研究最重要的精神之一,是作為科學家的基本素質。在物理教學中,教師可以把物理知識與相應的物理史料相結合,讓學生隨著科學家的思維方法和探索過程,體驗科學家不斷從實驗出發,歸納總結規律,再從實驗中檢測和證實,不斷去糾正和完善理論體系,使得物理學不斷發展的過程。學生可以從中體會到科學家嚴謹治學的態度,實事求是的精神,以及追求真理的勇氣和恒心。
如在對天體運動的教學中,可以將天文學發展的物理史料告訴學生,讓學生體會物理學家科學嚴謹的態度以及對真理的不懈追求。16世紀丹麥天文學家第谷經過幾十年對天體運動的觀察,留下了大量的數據。后來,他的學生開普勒在老師的基礎上繼續研究。比起第谷,開普勒有著更強大的數學能力,他在應用行星饒太陽做圓周運動的模型描述火星的運動時,發現與他的老師對火星運行軌道的觀測值有8’的誤差。正是開普勒對著這8’誤差的反復核算,才使得他發現了著名的開普勒天文學三大定理。
我們在嘆服科學家的嚴謹認真、一絲不茍的同時,也號召學生學習這種精神和態度,用這種理念來指導我們的生活和工作。
3 結合中國物理學史進行物理教學,有助于對學生進行愛國主義思想教育
據大致的統計,高中教科書中提及的物理史料不算少,但其中涉及的物理學史取材大部分都為外國科學家的歷史事實,而很少提及中國物理學史,使得學生造成一個錯覺就是中國的物理學發展與國外相比有很大的差距。實際上,我國作為世界四大文明古國之一,物理學在中國有著悠久的歷史。我國的物理學在春秋戰國時期形成,代表人物是墨翟和他的弟子。從秦漢到隋唐是我們古代物理學發展時期。到宋元時期達到了我國物理學的鼎盛時期,其中代表人物就是沈括。只是后來到了明、清時代,由于閉關鎖國的消極落后思想,才造成了我國古代物理學逐漸走向衰落,與西方近代物理學相比,處于相對落后的階段。到了近代,我國的物理學又有了新的發展,涌現了吳有訓、王淦昌、錢學森等在國際上均有一定影響的科學家。
利用中國物理學史,在輔助教學的同時,可以培養學生的民族自豪感和自信心。
以北宋科學家沈括的著作《夢溪筆談》為例,《夢溪筆談》一書記載了古代勞動人民在科學技術方面的卓越貢獻和沈括自己的研究成果,內容涉及了天文、歷法、氣象等諸多領域。書中大部分的篇幅是記載自然科學知識,而且不少科技知識都具有極高的價值,在當時世界也是處于領先的地位。如《夢溪筆談》上指出了“方家以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也。”說明沈括已經在實驗中發現了磁偏角。西方一般都認為是哥倫布在1492年遠渡大西洋時首先觀測到磁偏角,實際上沈括的發現要比哥倫布早400多年。
關鍵詞:新課程 教授法 優化策略
講授法又稱講演法,是教育歷史上最悠久的方法之一,是教師向學生傳授知識的重要手段。講授法是教師主要運用語言方式,系統地向學生傳授科學知識,傳播思想觀念,發展學生的思維能力,發展學生的智力,學生以接受方式學習的教學方法或形式。講授法是講述方法、講解方法、講讀方法和講演方法的總稱。
講授法在高中物理教學中,主要適宜于陳述性知識的學習。對物理學史的介紹、學科知識的拓展、原有知識的復習、概括和總結等方面運用講授法,都會有很好的教學效果。
新課程理念中要求高中物理要注重探究式物理教學,發揮學生的主體性,教師的主導性。如何使講授法適應當前教學改革的需要,提高物理課堂教學效率和體現新課改的要求,講授法應該怎樣優化呢?
一、教學要提倡教師的主導性和學生的主體性
在高中物理教學中,首先教師要轉變觀念,要用新課程標準的理念武裝頭腦,要倡導教師的主導作用和學生的主體地位。在課堂教學中不要一味從頭講到尾,滿堂講,滿堂灌,要確定好教師角色的定位,以學生為主體,教師為主導,喚起和提高學生參與課堂的熱情,體現新課標的要求。
二、吃透教材,熟悉學科知識體系
教師要認真分析教材,吃透教材,要熟悉本節內容在高中物理的作用和地位。如果教師照本宣科是很難激發學生的聽課熱情和參與度的。所以教師的講授必須建立在對教材融會貫通,爛熟于心的基礎上,即教師對教材經過了一個懂――熟――化的過程,將自己的心理品質內化為教材之中。講授不僅是熟練地傳遞知識,而且是吐露教師的真情實感,表現自己的志趣、性格和氣質等,用教師的心靈去融化學生的心靈,用教師的人格去塑造學生的人格,以顯示教師的個性,同時教師能以自己教學的魅力,使學生的多重個性服從于自己對教材的理解和再創造,使師生共同進入理想的境界。
三、講授的內容應分清主次和輕重
在每堂課的教學中,教師要認真研究教學設計,精心組織教學,確定好本節內容的重難點。講授的知識要重點突出,不要面面俱到,而是要有重點講授。同時先講什么,后講什么,順序要清晰,主次鮮明。
四、講授的語言要清晰、生動
教師講授是通過語言的媒介進行的。從這種意義上講,講授的藝術是語言的藝術,講授的效果在很大程度上取決于語言。教師語言的素質、藝術制約著學生腦力勞動的頻率。語言是教師勞動一種特殊手段。杜甫說過:“語不驚人死不休。”
教師講授語言的清晰、健美、幽默、生動,語言的邏輯性、啟發性、趣味性、停頓性等,像指揮棒一樣會直接影響學生的觀察、注意、記憶、思維、想象、心理品質的培養和發展。很難想象一個語言貧乏的教師能夠表達出豐富而深刻的內容,能夠用廣闊的思維自由度去啟迪學生的多種思路,開發他們的智力。
五、營造師生和諧的教學環境
師生和諧可以產生一種教學的合力,相互促進,優化教學效果;反之,則產生分力,積極性相互抵消,削弱教學效果。師生和諧可以產生興趣與情感的遷移。受學生愛戴的教師一走進課堂,學生學習的興趣就油然而生,課堂的氣氛就會活躍愉快起來,學生就可以獲得最大限度的發展。反之,學生在過于緊張、憂慮、防御的心理狀態下,是抑制智力發展的。
六、講授要投入激情
教師講授時的熱情表現為多種方式,如精神飽滿,充滿活力和生氣;語言表達快速、有效、抑揚頓挫,富于激情;目光炯炯有神、豐富的表情,等等。在教學中,教師應做到:以戲劇化、吸引人或其他富于感染力的方式進行講授;得體而適當地運用體態語言如表情、眼神、手勢、姿勢等又不分散學生的注意力;講授時在講臺上或過道內走動而不固守在講臺上;將適當的笑話或幽默、趣聞穿插在講授中;在教學過程中關注學生,對學生欣賞、表揚,等等,從而確保講授時的熱情,提高講授的生動性。
七、發揮好板書的輔助功能
板書是講授法中一個很重要地工具,運用得好,可以起到很大的輔助作用。有的教師字寫得漂亮,有的教師字寫得不漂亮,但關鍵是在板書上多下工夫,設計一個漂亮的板書,從而來彌補寫得不漂亮的字體。板書的要求其實很簡單,書寫要工整規范,條理清楚,綱要明確。可以在備課時就對板書進行一個設計,可以輔助以圖形,也可以在重難點的地方用不同顏色的粉筆來進行標注,這樣更加增強了板書魅力。
八、充分發揮計算機輔助教學的作用
隨著計算機技術的廣泛應用,計算機輔助教學正以較快的速度走進每一個課堂,多媒體課件在教學中發揮了越來越重要的作用。多媒體課件的特點是:圖文合一、聲像并舉、動靜相輔、直觀形象;它的一個最大的優點,就是可以動態地演示復雜的物理過程,將人們肉眼不能直接觀測的現象或變化過程生動地加以表現。有的物理概念很抽象,如果通過動畫的演示會收到很好的效果,某些物理實驗也可以用動畫演示其過程,由于其生動、形象,所以容易激發起學生的學習興趣。
九、倡導多種教學方法的有機結合
講授法過程中要善于運用好啟發式教學,但不能把啟發式教學簡單地變為課堂提問。雖然課堂提問也帶有啟發的作用,但是啟發式教學是更深層次的教學。在教學過程中,教師扮演的是指揮的角色,學生扮演的是演員的角色,教師要運用好啟發式教學,就要善于引導學生去思考,轉換角色,進入角色去分析。也可以場景模擬,使學生身臨其中,體會所講授的知識,讓新舊知識融會貫通,從而啟迪學生的思維。
十、發揮物理學史的教育功能,激發學生的求知欲望
在講解物理規律的時候可以穿插介紹一下物理學家的生平和貢獻,可以極大地刺激和提高學生的學習興趣,如我們在講解萬有引力的時候介紹了地心說、日心說和開普勒三大定律的時候,可以介紹一下哥白尼、開普勒的事跡和貢獻,看牛頓是怎樣站在這些巨人的肩膀發現萬有引力定律的,從而激發學生今后投身科學,現身科學的偉大理想和抱負。
教學有法,教無定法。“金無足赤”,講授法誠然存在它的一些不足之處,但是我們只要取其精華,去其糟粕,應用得當,仍然可以使其煥發生機,有效地提高課堂的教學效率和滿足學生終生發展的素質要求。
參考文獻:
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徐霞客(1587~1641)是中國明代偉大的探險家、杰出的旅游地學家,他的主要成就是留下了被稱為中華文化經典的洋洋60萬字的《徐霞客游記》。《游記》的開篇之作《游天臺山日記》寫于1613年的陰歷三月晦,即三月的最后一天,陽歷正是5月19日。“中國旅游日”之所以定為每年的5月19日,正是根據《游記》的開篇時間設定的。
罕見的鴻篇巨作
據考證,徐霞客的始游是在萬歷三十五年,即1607年。他游歷了太湖,并登太湖中的洞庭東西兩山眺望太湖。1609年,徐霞客還游歷了齊、魯、燕、冀等地,不僅登上了泰山,還拜謁了孔林和孟廟三遷故里。1613年在游天臺山之前還游了浙江的普陀。但在《游記》中,沒有這些地方的游記,一種可能是當時未寫,還有一種可能是失落了。
《游記》現存10卷。第一卷共17篇,主要反映了徐霞客51歲前的游歷。其中14篇是游名山的日記,涉及到天臺山、雁蕩山、白岳山(齊云山)、黃山、武夷山、廬山、嵩山、太華山(華山)、太和山(武當山)、五臺山、恒山共11座名山,黃山、天臺山、雁蕩山都寫了兩篇。卷一的另外3篇記錄了他的福建之旅。
卷二包括“浙游日記”“江右游日記”“楚游日記”,記錄了他1636年9月開始的為期近7個月的浙江、江西、湖南之旅,這7個月是徐霞客萬里西南行的序幕,到此,他對中國東部的名山勝水已經基本考察完畢。
卷三和卷四上部是徐霞客在廣西的野外考察。他翔實記錄了桂林地區的峰林和峰叢以及不同的地面水文(河流)狀況;廣西境內多達百余個喀斯特溶洞以及洞內景觀即洞內次生化學沉積物,這為我們今天的研究提供了寶貴的資料;珠江干流西江上游水系的水文、流向、形態等等。卷四下部是貴州的游記,貴州是徐霞客入滇考察的一個通道。
卷五直到卷十上(下部是附編,有徐霞客的詩文、傳志、題詩等),也就是《游記》整個篇幅的一半以上,是“滇游日記”13篇,加上“游太華山(昆明西山)記”“游顏洞記”“盤江考”和“溯江紀源”4篇,共17篇。
為大地立傳的英才
在徐霞客的年代,像他這樣出身書香門第的人,大都走科舉做官這條路。然而,徐霞客對這條禁錮思想、限制學習內容的“功名”之路不感興趣,他要走另外一條路,那就是認識和考察祖國的山川和大地。他認為:“丈夫當朝碧海而暮蒼梧,乃以一隅自限耶?”還說:“向之天游,此身乃山川之身。”
徐霞客旅游考察30多年,最后4年是不間斷的一直在野外,這兩項紀錄是很了不起的。他的行蹤遍及現今中國20個省、自治區、直轄市:河北、山西、陜西、山東、河南、湖北、江蘇、安徽、浙江、福建、江西、湖南、廣東、廣西、貴州、云南、北京、天津、上海、重慶。他最東抵達了東經122度的浙江普陀,最西到達了東經99度左右的云南騰沖,東西跨越了23個經度;最北抵達了北緯40度以北的北岳恒山,最南到達了北回歸線以南的北緯22度多的今廣西崇左,南北跨越了18個緯度,以及熱帶、亞熱帶、溫帶3個氣候帶。他考察了23座中國名山:天臺山、雁蕩山、齊云山、黃山、武夷山、廬山、嵩山、華山、武當山、五臺山、恒山、江郎山、武功山、浮蓋山、飛天山、龍虎山、衡山、高黎貢山、雞足山、泰山、珞珈山、羅浮山、盤山(后4座山無游記)以及著名的桂林山水;他探察了長江(金沙江)、黃河、珠江(西江)、元江、瀾滄江、怒江、大盈江7大水系。
中國各地特別是徐霞客游過、考察過的風景區,幾乎都樹立著他的雕像,筆者見過的就不下數十處。2013年5月19日中國旅游日那天,在徐霞客的故鄉江蘇江陰的中國徐霞客旅游博物館前見到的雕像最令筆者心動。因為別的絕大多數的雕像都是站姿的,這座雕像則保持了他行走的姿勢。徐霞客就是一個行萬里路的行者。和徐霞客同一時代的德國著名天文學家開普勒被后人稱為“為天空立法的天文學家”,因為開普勒發現了天體運動的三大定律。筆者則將徐霞客尊為“為大地立傳的英才”,他的考察足跡遍及范圍之廣,記錄的地學現象之豐富、文筆之優美、文字量之巨大使其無愧于這個稱號。
杰出的科學貢獻
徐霞客和他的《游記》在地學乃至自然科學上的貢獻主要表現在5個方面。
第一,《游記》是一部百科全書式的著作,對天氣、植物、動物、地貌、水文、礦產等自然要素進行了忠實和詳細的記載,為今天我們研究氣候變化、環境變遷以及物種興衰等方面提供了真實可靠的歷史資料。比如,《游記》開篇之作的第一段是這樣寫的:“自寧海出西門,云散日朗,人意山光,俱有喜態。三十里,至梁隍山,聞此地菸菟夾道,月傷數十人,遂止宿。”可以說,《游記》是以老虎(即菸菟)開篇的。除了天臺山有虎外,《游記》中還提到嵩山有虎,湖北均州有虎,湖南東部茶陵有虎,廣西柳州境內有虎,云南劍川金華山有虎,云南大理石門山有虎,云南騰沖有虎……由此可見,17世紀中國境內虎(華南虎)的分布是相當廣泛的。而400年后,中國的野生虎,特別是華南虎最樂觀的估計不超過七八十只。
第二,他為長江之源、珠江之源的探索研究做出了歷史貢獻。
第三,他是喀斯特地貌描述、分類和命名的鼻祖,具體表現在對地面喀斯特(石山、天生橋等)、負地貌(眢井、磐洼等)、溶洞(干洞、水洞等)、鐘乳石(仙人田、石乳等)4種地貌的分類和命名。
第四,他對丹霞地貌形態做了開創性的描述。徐霞客考察了9座丹霞名山――赤城山、齊云山、武夷山、龍虎山、龜峰、飛天山、白石山、都嶠山、桃源洞,對它們形態的描述今天看來仍不過時。
1實驗操作能力
實驗題在操作層面考查,首先要求能正確使用基本儀器、測量工具和正確讀數,如刻度尺、天平、彈簧秤、電流表、電壓表、滑動變阻器、電阻箱等測量工具的使用或讀數等問題。同時考查學生對實驗原理的理解,明確實驗目的,知道測量哪些物理量,如何具體操作測出這些物理量,了解實驗過程和步驟。讓學生親身經歷實驗過程,鼓勵學生動手操作,克服紙上談兵做實驗,靠大量練習來彌補實驗不足的現象。
例1(2012年廣州) (1)小燈泡的結構如圖1,按圖2中圖連接能讓完好的2.5 V的燈泡點亮。
點評對有動手做實驗的學生,做這種題很容易,但對靠大量練習來做實驗的考生就有迷惑。
2實驗觀察能力的考查
觀察是實驗的重要方法。演示實驗在引導和培養學生學習物理的興趣、發現學習物理規律,以及培養學生觀察能力等方面都是必不可少的。教師要培養學生留心觀察和思考生活和自然界中的各種物理現象。
例2(2012年寧德)下列實驗說明了什么物理問題或規律:(1)圖A實驗說明的存在;(2)圖B演示紙條被迅速抽走了,杯子卻留在原處,說明杯子具有;(3)圖C是探究水的沸騰實驗,水在沸騰過程中保持不變。
點評本題考查了常見演示實驗觀察到的現象,屬容易題,但實測難度值僅0.58,比預估低很多。因此我們在課堂教學中應充分重視演示實驗在物理教學中的重要作用。
3實驗歸納法考查
歸納法是物理學發展的重要科學研究方法之一,對物理概念、物理規律的建立,具有重要的作用。在物理實驗教學中不僅要注意實驗驗證法、演繹法,更應有意識地加強實驗歸納能力的培養。在探索物理學規律的過程中,通過特殊情況發現一般規律,由特殊事例歸納出問題的一般結論,是一種具有普遍性的思維方法,科學的歸納法推動著物理學不斷向前發展。作為一個典型的事例:牛頓為了解釋觀察到的天體運行資料,根據開普勒的天體運行三大定律以及他自己的三大力學定律提出了劃時代的萬有引力定律。一些物理概念的建立和物理規律的揭示,都是由歸納法得出的。
例3(2012年北京)小鵬利用滑輪組及相關器材進行實驗,記錄的實驗數據如下表所示。請根據表中數據歸納出拉力F與重力G的關系:F=。
4初步實驗設計能力的考查
物理實驗設計能力是指學生在實施物理實驗之前,根據一定的實驗目的和要求,運用有關物理知識與實驗技能,對實驗的儀器、裝置、步驟和操作方法等實驗因素進行規劃的能力。
實驗設計的內容包括根據要求確定實驗原理,設計實驗方案,選擇實驗儀器,編擬實驗步驟,設計實驗表格,設計電路等。
例4(2012年福州)果汁也能做電池。先向杯中倒入芭樂汁,再把分別接有導線的銅棒和鋁棒插入芭樂汁中,作為電池的正負極,如圖4所示,一個芭樂電池就做成了。那么芭樂電池的正極是銅棒還是鋁棒呢?給你電流表、電壓表、低壓發光二極管、開關各一個,導線若干,請選擇其中合適的器材設計一個實驗方案進行探究。(也可畫圖輔助說明)
點評本題是一道圍繞判斷電流方向和電源正負極而展開的實驗設計開放性試題。可考查電壓表、電流表的試觸使用,也可以考查二極管單向導電性的應用,較好地考查了學生初步實驗設計等能力。
5如何考查初步的實驗誤差分析能力
誤差是指測量值與真實值之間的差異,誤差在物理實驗中是普遍存在的。在實驗中應培養學生的誤差意識,分析如何減小誤差的方法,培養學生實事求是的科學精神和科學態度。
例5(2012年安徽)李明同學設計了圖示電路測量小燈泡的電功率。(1)根據圖示電路(實物圖),在方框內畫出電路圖。(2)閉合開關前,滑動變阻器的滑片應移至(選填“A”或“B”)端。(3)實驗時,電壓表的示數為U,電流表的示數為I,該同學利用P=UI計算出小燈泡的電功率。若考慮電表的電阻對測量的影響,則電功率的測量結果與真實
值相比偏(選填“大”或“小”),原因是。
【關鍵字】物理教學;情感;態度與價值觀;德育教育
物理課程標準將情感、態度與價值觀提高到課程目標的高度來認識,是對傳統教育理念的重大突破,有其重要的意義。但是,當人們談及情感、態度與價值觀這一維度在教學中實施時,往往把注意力集中于情感要素中有血有肉的人(教師和學生)身上,而忽視對教學中的物(教材)的情感分析。其實教材不是一般意義上的物,它是“人化”的物,教育者在編寫教材的過程中,也會蘊含著相應的情感。教材內容不同,其蘊涵的情感因素也會有較大的差異。作為教學一線的物理教師,需要根據新課程理念仔細地研究教材,分析和挖掘教材中滲透情感態度與價值觀教育的素材,選擇適當的教學方法,引導學生產生積極的情緒體驗,使學生對課文所蘊涵的隱性意會內容產生共鳴,這對提高物理課堂教學實效具有不可替代的作用。
對教材內容進行情感性分析,一般來說,主要是通過顯性情感因素、隱性情感因素及中性情感因素三方面進行的,開感教育素材也是圍繞這三個方面進行的。(現以高一物理教材為例)
顯性情感因素,就是指在教學內容中通過語言、圖片和照片等直觀形象材料,使人能直接感受到的情感因素。語文、外語、歷史、政治等文科教材中的不少內容屬于此類。物理學科雖然是一門情感色彩較淡的學科,但是,我們可以通過自己對教學內容的加工提煉,使教學內容中所蘊涵的顯性情感因素得以盡可能的展示,進而影響學生的情感。 新教材各章節中的“旁批”、“科學足跡”、“科學漫步” 等小欄目是情感教育的重要素材,既是反映科學活動的偉大成就,也是很好的審美體驗過程。如在高一“萬有引力與航天”第5節“宇宙航行”中“科學漫步”對“黑洞”的介紹,開闊學生的科學視野,激勵學生對未知的探索。“黑洞”一節中的最后一句話“為什么人們要攀登珠穆朗峰?因為它就在那里”,非常有哲理地回答了“人們為什么研究黑洞”以及為什么要研究自然這樣一個十分深刻的問題。在第6節“經典力學的局限性”引用了蕭伯納的幽默的話“科學總是從正確走向錯誤”,激勵學生繼續科學探索,盡管前面已經體會到了它的輝煌成就,但它沒有窮盡。在新的領域中還有新的真理和規律等著我們去發現。新教材各模塊的插圖也都精心設計。如二號型火箭載著神舟5號載人航天器直入云霄的圖片,“宇宙航行”中“第一位航天員楊利偉”以及美國哥倫比亞號航天飛機中七名遇難宇航員的照片等,寓意深長,既是教材本身的需要,又是情感教育的重要素材。
中性情感因素 ,物理學中有許多內容,如各種概念、原則等不含情感因素,這些我們稱之為中性情感因素。教師可以通過自己對教學內容的加工提煉,賦予教學內容以一定的情感色彩,從而使學生獲得相應的情感體驗。 如,在運動學規律教學中滲透交通安全教育;在慣性教學中可以滲透習慣教育;在平拋運動教學中可以把飛機扔炸彈改為飛機在四川汶川投放抗震物資,滲透一方有難、八方支援的人間真情;在學到圓周運動的向心力、離心現象的教學時可以談集體凝聚力的培養。在構建質點等理想模型時,可以引入這么一段話:“理想模型的構建對我們的工作和生活有很好的指導意義。當我們面臨許許多多,各種問題交錯的復雜局面,我們就可以考慮主要因素,忽略次要因素,使得問題有序地得以解決。
隱性情感因素,就是指有些教學內容主要在于反映客觀事實及其規律,并不帶明顯的情感色彩,但在反映客觀事實及其規律的過程中,仍會不知不覺地使人感受到其中隱含的情感。教師通過自己對這些教學內容的加工提煉,使教學內容中所蘊涵的隱性情感因素得以盡可能的開發,無疑為陶冶學生高尚的理智情操提供極好材料,從而使學生獲得相應的情感體驗。如物理學的美,最典型的就是“簡單明了”的簡潔美。物質世界的運動,客觀地展現出“簡單”的風采:例如,行星沿著簡單的幾何曲線——圓、橢圓運動。物理理論體系、規律、公式表達上體現在邏輯上的簡單美。只要我們善于挖掘,物理學的簡潔美、對稱美、和諧美等美學特征在中學物理中會有更多例證,我們要讓物理學美的素材震撼學生的心田。
在分析教材時,努力挖掘其隱含的辯證唯物主義思想,并將它們寫進教案,融進教學,無論是講授理論,演示實驗,還是分析例題或習題,都自覺運用辯證唯物主義思想、觀點與方法,使學生在潛移默化中受到教育,逐步學會運用科學的思想方法去觀察事物,認識事物、分析事物,逐步樹立辯證唯物主義世界觀。在太陽系學說的發展中,哥白尼是對亞里士多德和托勒密學說的否定,他了亞里士多德和托勒密關于地球是宇宙不動的中心的錯誤學說。但是他并不是全盤否定了亞里士多德和托勒密的地心說,而是批判地繼承了其中有價值的內容,如地球是球形學說及其證據,都在哥白尼的著作中加以引用。同樣,開普勒是對哥白尼學說的繼承和批判,他經過長期研究,發現行星圍繞太陽運動的軌道,不是正圓形,而是橢圓形,從而為他的行星運動三大定律奠定了基礎。由此可見,一個新的科學理論的建立并不意味著原有科學理論的被,而是原有科學理論在一定條件下成為新理論的一部分。
物理學史是人類對自然界中各種物理現象的認識史,它研究物理學發生、發展的規律。從開創物理學的先驅開始,經歷了無數次的失敗,去偽存真,日積月累,一代代科學家前赴后繼,鍥而不舍,總結出了一門科學性很強的物理學。在物理教學中,恰當運用物理史實,是激發學生的學習動力,培養學習興趣,科學態度、科學精神以及創新能力的生動教材。牛頓、開普勒、愛因斯坦、霍金等科學家,他們在不同視角下所說出的經典語句,道出了深刻的哲理,都是體現情感、態度與價值觀目標的生動素材。如在講授牛頓運動運動定律這一章時,可以將牛頓的一段名言介紹給同學們:“我就像一個在海邊玩耍的小孩,偶爾拾到一顆美麗的貝殼,如果說我比別人看得遠些,那是因為我站在巨人們的肩上。”通過這段名言,可以教育學生在學習上要謙虛謹慎、不驕不躁、實事求是的人生價值取向。
我國曾經是世界上科技最為發達的國家之一,在物理學理論和實踐上有輝煌成就,處于領先地位,表現出了中國人民的聰明才智。譬如我國古代對機械運動的觀察和分析在人類科學史上是最早的;東漢時期關于地球運動就有記載:“地恒動不止而人不知,人在舟中,閉牖而坐,舟行不覺也。”在水能和風能的利用方面,1900多年前我國已發明了簡單的水力發電機,用來汲水、磨粉、舂米等;1700多年前,已經利用風車做功等等,都是可以開發的情感素材。 在學習“萬有引力定律”時,介紹我國通訊衛星、神舟6號載人飛船、“嫦娥一號”探月衛星的成功發射情況。在學習“能量守恒定律”時,介紹葛洲壩水利樞紐工程,黃河小浪底水庫,長江三峽工程,讓學生進一步了解我國在能源方面的成就。在自豪欣喜之余,激勵學生在學業上孜孜不倦,將來為祖國繁榮、民族興旺而奮斗,實現自己的人生價值。
參考文獻:
[1]西安航空技術高等專科學校學報,1983年03期
1 充分挖掘教材中美的內涵,培養學生感受美
物理之美充滿了整個物理世界,它結構嚴謹、布局合理、形式簡潔,表現了對稱性、和諧性的物理美.學生由于受生活閱歷、知識水平、年齡特征等方面的限制,很難體驗到物理美,這就要求教師在教學過程中用心挖掘教材各個方面的美,將它們充分展現在學生面前.
1.1 從物理模型中體驗簡潔美
美在本質上終究是簡單性.物質運動世界是紛繁復雜的,但物理學家巧妙地從復雜的世界中把研究對象一一分割,抽象出最簡單的物理模型,如質點、理想彈簧振子、理想單擺、理想氣體、點電荷、電力線、磁感應線、理想變壓器、光線、薄透鏡等,從這些優美的模型中概括出物質運動的基本規律,變復雜為簡單,既簡潔又合理,給人們帶來物質世界美的享受.
1.2 從物理規律中發現對稱美
美與對稱性緊密相關.對稱,展示出整體和諧與平衡美.物理世界充滿著對稱性,如平面鏡成像的鏡面對稱、通電直導線磁場分布的軸對稱、原子結構核式模型、光路可逆的對稱、平面鏡成像、電路的對稱,又如正電和負電、南磁極和北磁極、陰離子與陽離子.對稱性不僅展示了物理世界中令人賞心悅目的對稱美,而且在發現新規律方面也建立了卓著功勛.法拉第出于對稱的美學原理,根據電與磁的對稱性,受奧斯特電生磁的啟發,解決了磁生電的問題,開辟了人類電氣化的時代.可見,對稱美具有獨特的魅力.因此,教師要使學生深切地感受到“對稱性”在物理學發展中所起的重大作用.
[HK]1.3 從物理思維方法中領略和諧美
“和諧”是美學的一個重要法則.在物理世界中,各種對象千差萬別,看似毫不相干,但在一定條件下,可以和諧地統一起來.如電流可以類比人流、車流、水流,電壓可以類比水壓.科學家常用類比的方法去理解物理知識,對于原子結構理論,從湯姆遜的“棗糕”式原子模型到盧瑟福提出的“行星模型”,再到波爾引入量子說的原子假說理論,其間體現了人們實踐―認識―再實踐―再認識的過程.愛因斯坦稱它是“最偉大的發現之一”,它充分展示了人類的智慧和創造美.物質、能量、動量三大守恒定律的發現是物質世界和諧性的最完美體現.而物理規律的“統一”、“對應”也是宇宙和諧的反映.以四大定律的簡潔形式所表示的牛頓力學,把地上的力學與天上的力學統一起來;優美對稱的麥克斯韋方程組把電,磁,光統一為電磁場理論,而作為近代物理支柱的愛因斯坦相對論,又把牛頓力學與麥克斯韋電磁場理論統一起來.“多樣的統一性”之美是人類追求的永恒主題.整個物理學史,可以說是物理大師們為建立統一的物理理論的奮斗史.重力,電磁力,弱力和強力的“統一理論”是愛因斯坦耗費30年寶貴歲月孜孜以求的目標.
通過以上簡析,可以清晰地發現:物理學實實在在地展現出其簡單,對稱,和諧之美,教師如能抓住時機,充分向學生展示這些美,則會使學生有耳目一新的感覺.
1.4 從物理學史中領悟科學家的心靈美
物理學的發展史,也可以說是一部追求美的歷史.近代科學巨匠哥白尼、牛頓、開普勒等都不同程度地接受古希臘的美學思想,相信世界是簡單,和諧,有序的.在探索自然奧秘的過程中,他們往往把科學美作為追求的目標,通過他們的努力而形成的物理理論在內容和形式上也放射出科學美的光輝.中學的物理教材中涉及許多中外著名物理學家,這些物理學家雖然國籍不同、所處年代不同、各人經歷不同,但他們都具有為追求科學真理而不懈努力的美德.他們生平的大量動人事跡就是一本絕好的美育教材.教學過程中若能把展現物理學家勇于探索、實事求是的科學精神,只圖奉獻、不求索取的奉獻精神,堅持真理并為捍衛真理不惜犧牲的獻身精神等生動事例穿插講授,使學生深受感染,進而學習和效仿物理學家精神風貌,這無疑是最理想的情感教育.
2 創設優美教學情境,培養學生鑒賞美
學生容易受環境感染,教師在教學過程中如能貫徹美育原則,注重教學形象美、教學語言美、教學實驗美,那么學生會從身邊的這種優美情境中獲得鑒賞美的能力.
2.1 教學形象美
中學生形象思維占很大比例,他們評價教師往往首先注重教師的形象舉止,故教師的形象舉止對學生的學習情緒有著直接的影響.教師上課和日常活動要做到衣冠整潔,表情自然大方,使自己從精神面貌上顯示出勃勃生機和無窮活力,會讓學生在美的氣氛中產生輕松、愉快的心理效應.
2.2 教學語言美
教師在課堂教學中必須錘煉自己的教學語言.既有學生喜聞樂見的活潑口語,又有優美形象的描述.教師要以豐富的想象和聯想把學生引到奇特、美妙的物理境界,以恰當的比喻暢通學生的思路,產生愉悅的情感,以和諧的節奏感,時而如高山流水,時而如月白風清,在講臺上用語言“彈奏”出一曲曲優美動聽的交響樂,在學生頭腦里回響共鳴,使學生受到美的熏陶,做到簡潔美與藝術美的高度統一.
2.3 教學實驗美
在經典物理學的創立中,伽利略、歐姆、焦耳、法拉第等物理學家的實驗,設計思想之精巧,實驗設計之精湛,都給人以美的享受.
課堂上的演示實驗美也會使學生終生難忘.如有的教師在演示短路現象,說明保險絲的作用時,教師將電路短路,只見火花一閃,學生聽見“啪”的一聲,又見一股青煙,此時,燈滅了,保險絲燒斷了;教師再次接好保險絲,燈復明.這位教師用擬人化的手法贊美保險絲這種犧牲自己,保護全局的精神,在黑板上寫下這樣的詩句:“化作青煙隨風去,愿把安全留人間”.