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Abstract: The Basis of Circuit Analysis is a professionally basic course for students who major in the e-information science and technology, electrical engineering and automation, therefore it is essential to apply better teaching methods to help electronic majors learn the course well. Based on my own teaching experiences, this paper discusses the teaching methods of the course, the Basis of Circuit Analysis.
关键词: 电路分析基础;引导学生;教学方法
Key words: the basis of circuit analysis;guide the students;teaching methods
中图分类号:G642.3文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)16-0207-01
0引言
《电路分析基础》是电子信息科学与技术、电气工程及其自动化专业的专业基础课,对它掌握的好坏对后续教学起到很大的影响。此外这门课一般放在大一下学期开设,而此时学生对电路的了解还停留在高中阶段,并且专科生的基础稍差,所以要想使学生学好这门课,我们就要一方面以课本为依托,但是另一方面又不能拘泥于课本,应尽量把抽象的内容简单化,引导学生把所学知识串成知识链,让学生通过多练习来更好地掌握。下面我就结合自己的教学过程实践谈一点体会。
1在学习电路入门时,我们要引导学生注意大学的电路知识与高中内容的区别
虽然在《电路分析基础》中,我们接触到的三个基本变量仍是电流、电压、电功率,但此时的电流、电压已经涉及到了参考方向,也就是贯穿《电路分析基础》始终的“+”、“-”号问题,这是学生在接触这门课程时首先遇到的问题。同样,在求解电功率过程中,电压、电流的参考方向是否关联也成为学生的一个难点,此时我们就要对学生强化“+”、“-”号问题:引入参考方向,比对参考方向来确定“+”、“-”号。让学生头脑中开始紧绷这根弦,这样我们才能顺利地引入欧姆定律、基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律,而这三个定律是我们处理电路问题的三大法宝。
2我们要把电阻性电路的处理方法让学生牢牢掌握
对电阻性电路的处理,基本分析方法有三种:支路电流法、网孔分析法、节点电位法。其中以网孔分析法和节点电位法用的较多,每种方法我们都有固定的公式来处理。但是在用网孔分析法时,如果在巡行中遇到理想电流源(或受控电流源),它两端的电压应取多大呢?根据电流源的特性,它的端电压与外电路有关,而这在电路求解之前是不知道的,所以这时可先假设该电流源两端电压为,然后把当作理想电压源一样看待列写基本方程,引入这个未知量,最后我们再多列一个关联方程即可求解。而在用节点电位法时,如果我们遇到理想电压源,又该如何处理呢?此时,应对理想电压源支路设未知电流。只要我们时刻提醒自己注意以上两种特殊情况,那么任何电阻性电路的问题就基本上都可解决了。接下来,我们把常用的电路定理:叠加定理、齐次定理、戴维宁定理、诺顿定理和最大功率传输定理依次引入,以便更好地简化电路和更灵活地处理电阻性电路的任何问题。
3引导学生掌握电阻性电路的基础后,再加上动态电路元件及正弦激励条件下进行化繁为简,并利用前面已有知识处理电路问题
当我们引入动态电路元件――电容和电感后,由于它们的电压和电流之间是微分或积分关系,使得学生在列写动态电路方程时感到茫然,不知如何下手来列方程了。此时我们就要引导学生:列动态电路方程时,欧姆定律、基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律仍然是列写方程的依据,只要我们在遇到电容、电感时,写出它们之间的微分关系或积分关系即可。学会求解独立初始值和非独立初始值之后,我们就可用三要素法来处理激励为直流时一阶电路的零输入、零状态、全响应了。当动态元件引入电路后,我们再引入正弦激励,引入相量,给出电路基本元件的相量关系,基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律的相量形式,以及引入阻抗、导纳,那么我们仍然可以将网孔电流法、节点电位法用于正弦稳态电路进行电路分析了。
4在教学过程中,要引导学生有效地总结知识点,对相近知识点进行类比
《电路分析基础》中需要学生记住的定理、公式很多,如果单个记忆,学生很容易混淆,因此,在课堂中我们要引导学生对定理进行类比,搞清每个定理使用的条件及使用中需要注意的事项,对相近知识点要注意它们推导过程中的差异,牢记共性,区分不同,在认知结构上理解并记忆以上内容。这样每个定理、知识点我们就都能牢牢掌握了,最后再通过多加练习来辅助,从理论角度上学好这门课已经没有太大问题了。
5理论与实践并重,让学生多练习。处理好作业环节
《电路分析基础》是一门实践性很强的课程,仅仅掌握理论,只会眼高手低,无法扎实地打好基础。因此,我们一定要让学生多练习,对于老师认为不是难点的地方,学生可能会暴露很多问题,那些在作业中出现的问题就恰恰是给我们的最好的反馈,因此及时收缴、批改作业就显得非常重要。对于作业中出现的问题,如果老师仅仅是在作业中做些对或错的批改标记,是难以真正引起学生注意的,所以说在课堂中我们务必要及时予以纠正,并进行解释,从而让学生自己真正把错的地方弄明白。
6加强实验环节
理科与文科最大的差异就是,前者最终的目的是要将理论应用于实践。因此,首先,我们要求学生先做完所有的验证性试验,使他们从思想上真正地接受这些结论,然后,启发他们进行一些自己的改造,例如设计一些简单的电路,进行电路仿真试验,从而激发学生对这门课的兴趣,“兴趣是最好的老师”,这些小小的成就感也会促使学生去主动地学习这门课程。
总之,只要我们将电阻性电路及正弦稳态电路的分析方法牢牢掌握了,那么我们在电路中引入自感、互感之后,仍然可以灵活自如地来处理电路了。加上作业、试验环节,我们学好《电路分析基础》这门课程应该没什么难度了。
参考文献:
[1]张永瑞.电路分析基础[M].西安电子科技大学出版社,2009.
[2]杨蕊.提高《电路分析基础》课程教学质量的研究与实践[J].湖北经济学院学报,2008,(6).
【关键词】 高中物理 提纲 复习 系统化
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772(2013)10-023-01
高中物理涉及电磁场,天体运动等听起来天马行空,学习起来也比较枯燥,所以复习起来如果没有系统分类,合理规划的话也会是一知半解,一头雾水,本问主要针对这一现象,归纳总结一些方法,以供参考。
1. 分章节详细阅读教材和笔记
教材是所有知识点的根本,所有基础或者引申出的知识都是来源于教材;另外,哲学有语,存在即合理,教材是经过时间考验的知识点的结集,是经典。所谓万变不离其宗,无论考试出什么样的题目都是以教材为基准的。
首先,一定要正确理解定义(概念),这是最重要的!定义是所有问题的根基,不理解定义就无从谈起做题了。其次,原理、定律、公式的理解和背诵。这些知识不仅要知其然,还要知其所以然,这样才能真正做到理解,对记忆有很大帮助。最后,对非黑体部分认真阅读。很多同学在看教材时有一个误区,就是只看黑体标注的原理、定律等,对其它内容则视而不见。这是很不好的习惯,在教材的编写上,对每个知识点都是有引、有据、有例的,没有这些的辅助,单纯的记忆定律是没有任何效果的。换个角度来说,命题老师也会抓住这一现象,有可能故意考察同学们往往会忽略的地方。
笔记是学习和复习的重要工具,作用同样不可小觑。俗话说,讲台就是教师的舞台,每位教师都想展现最完美的自己,在课前做的准备可想而知,笔记就是大量劳动力的结晶。再者,教师毕竟比学生成熟,在备课过程中发现教材中的不足或者内容不甚完善的地方会主动添加,使之成为容易理解的。其实,同学们在笔记中能够学到的东西不只有这些,更重要的是学习老师看待问题的思路,这对以后的解题帮助甚大。
2. 分模块进行整理
在对教材中的内容有了比较深刻的理解以后,就可以尝试对知识进行分模块整理了,基本可以分为这几个模块。
力。其中涉及的主要知识点有:对物体进行受力分析,各种力的类型、产生的原因及求法,力的合成与分解等等。
运动。其中涉及的主要知识点有:速度、位移、加速度、时间的关系,宏观经典牛顿运动定律的应用,微观粒子引力,曲线运动,碰撞(冲量、动量),跟力相结合后的运动问题等等。
电与电场。其中涉及的主要知识点有:库仑定律,电场强度,电场线,电容,带电粒子在电场中的运动,电流、电阻、电压的关系,欧姆定律,电阻的串联与并联,电功率,电压表、电流表等等。
磁场。其中涉及的主要知识点有:磁感线,磁感应强度,带电粒子在磁场中的圆周运动,洛伦兹力提供向心力问题,运动导体在磁场中产生电流等等。
光与波。其中涉及的主要知识点有:光的折射与反射,波的干涉和衍射,波长、周期、频率、振幅、相位等相关知识,机械振动与机械波,光的波粒二象性等等。
能量。其中涉及的主要知识点有:宏观物体的动能、势能,微观粒子的动能、势能,动能定理,动量定理,机械能守恒定律,热,功问题等等。
原子。其中涉及的主要知识点有:核聚变,核裂变,原子结构,粒子性质,与波相结合的问题等等。
3. 知识网络系统化,查漏补缺
上述各个知识模块之间的相互联系可以组成一个知识点网络。拿力和运动为例,把力和运动相联系起来的是牛顿运动定律,这样在这两个模块之间就可以写上牛顿运动定律,如下图所示:
每两个模块能相互联系起来的都可以这样做一个图,这样把所有的模块都放在一个大图中就形成一个网络,这项工作留给同学自己来做。有了这个网络知识图,就可以自己想所有的学过的知识了,在一张纸上写下所能想到的知识,然后和记录过的笔记相对比,就可以发现自己忘记的或者不太熟悉的知识,起到查漏补缺的效果。
4. 联系化复习,根据题型进行复习整理
对知识有了系统的认识以后,再通过例题和习题的分析就可以自己总结题型了。如电和磁相结合以后可以延伸很多种类型的题目,有带电粒子在复合场中运动问题,导体棒在磁场中运动问题,求研究对象的力与运动关系等。
学习的目的就是要应用去解决问题,有时候自己创造题目自己做也是一种学习的方式,将自己认为可以联系起来的几个知识点组合成一道综合题,不断去创造、创新,才能不断有能力的提高。
5. 做题贯穿始终(练习的必要性)
做一定量的习题是深刻理解知识、掌握方法的基础,知识和方法只有在解决具体的问题中才能掌握。解题时要侧重常规方法,淡化特殊技巧,解决问题不是解题的目的,我们更注重题目所包含的方法。
物理这门学科是需要踏踏实实学习的,切记不要浮躁,不可眼高手低、好高骛远,按照上述的方法从最根本最简单的做起,一步一步地,不断地学习,进而系统化,所有问题都会迎刃而解的。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 卢海峰,高中物理复习策略探究,成才之路, Way of Success,
2012(36).
一、联系新旧知识
即使学生的已有知识是正确的,而且已经被激活,也可能存在以下两个方面的问题:一是随着学习的不断深入,学生所学的知识会慢慢趋于完整和精确,例如通过高中阶段的学习,学生的初中知识应该经历一次大范围的修正和补充。学生拥有的初中知识虽然正确,但却是不充分的。二是对知识点的掌握有“识记”“理解”“运用”三个层次,学生的已有知识可能只停留在较低层次,教师不能假定学生“知道”了一个公式,就会在实际情境中“运用”它。
在物理作业中,有必要让学生再次使用已有知识,这并不是浪费时间,而是帮助学生将新知识与已有知识联系起来。例如,在学习力学知识时,物体的平衡是初中二力平衡的进一步深化,学生可以从简单的二力平衡的认知,通过课堂练习,深入掌握多力平衡。
二、纠正错误认识
如果已有知识不正确,会导致学生忽视、怀疑、拒绝那些与自己的认识相冲突的证据,从而曲解新知识。物理学中的经验理论经常是不正确的,例如“力是维持物体运动的原因”“做圆周运动的物体受到离心力”等等。有些错误概念是根深蒂固的,仅仅通过学习正确的新知识并没有办法纠正。
通过作业纠正错误知识是作业的重要功能之一,作业要实现这个功能有以下几个方法供参考:一是让学生面对自己的认识与真实结果的矛盾,有些老师布置一道作业题会预计学生大部分做错,“故意让学生做错”是纠正错误知识的方法之一。二是为学生提供运用正确知识的多重机会,在重复使用的过程中不断强化正确知识,有利于破除顽固的错误概念。
三、构建知识网络
在课前和课堂上的练习中,图表和概念是梳理知识结构的有效工具。教师提供一个“半成品”或者“框架”,让学生完成概念图或表格,可以构建学生的知识网络。然后在讲解、讨论的过程中,帮助学生更多地认识到知识点间的区别与联系,完善知识结构,使之清晰且联系紧密。
例如,高中物理中学习磁感线时,让学生完成下表:
学生通过练习认识到所学的知识不是单一孤立的,而是和初中所学的磁感线与高中所学的电场线都有区别和联系的。
四、监控学习过程
关注学生在课堂练习中所犯的错误,是了解学生知识掌握程度的重要途径。例如,学生是否把纯电阻电路和非纯电阻电路相混淆?是否总是一贯地对所有用电器使用部分电路欧姆定律I=u/r?如果答案是肯定的,就说明学生的知识掌握中存在不适当的联系和分类,通过练习中暴露出来的问题,教师可以透过现象帮助学生整合知识,使之达到综合运用的能力。
要想实现综合运用,不仅要对各个零散知识点进行单独练习,还需要不断重组,进行整合练习。整合练习不是一件容易的事,教师常常遇到“讲透了,但是学生还是没掌握”的无奈。对于教师来说,应该对学生的认知情况有全面了解,有目的、有针对性地设计相应练习,通过作业,使学生熟练运用各个知识,进而更好地解决复杂问题。在此过程中,教师可以提供有效的帮助。例如,引导学生研究已解例题,让学生抓住问题的关键特征,分析解题步骤和背后的原理。或者把复杂问题分解为几个有难度梯度的小题,减轻学生的认知负荷。
五、促进知识迁移
为使学生知道何时何地运用所学的知识,也就是达到知识的“迁移”。通过作业,在解决问题的过程中,促进学生深刻理解所学知识的基本原理,帮助学生把所学的知识和技能与新的运用环境联系起来。为了帮助学生实现知识迁移,作业中可以采用几个方法和策略。一是引导学生讨论应用的条件,二是让学生在多种情境中运用技能和知识,三是运用比较,例如表面相似但解题方法大相径庭的两道题,就是很好的训练途径。
六、反馈学习效果
通过批改学生的作业,能反馈学生当前的学习效果,它是作业最重要的功能。练习与反馈是围绕学习目标而展开的循环过程,二者是紧密联系的,并非所有的作业都是有效的,同样的作业对有些学生效果不错,对有些学生则效果欠佳。当学生在练习过程中得不到足够有效的反馈时,无效的练习就会增多。这会使学生无故增加学习负担,这在教学中是不可取的。
研究表明,高效的作业应具备以下特点:一是聚焦于某个具体目标,二是以学生当前行为表现为基础,具有恰当的难度水平。三是具有足够的数量和频率。现在教师普遍采用的方法如作业分层、错题重做等等,都是有心理学依据的科学方法。尽量避免学生在已经掌握的内容上花太多时间,从而减轻学生负担。
总之,“作业”这个教师和学生再熟悉不过的教学环节,其实背后蕴藏着众多学习的科学原理。好的作业能在学生认知过程中提供重要支持和帮助,让学生在学习过程中逐步提高知识和能力,进而获得成就感和学习兴趣与动力。
参考文献:
关键词:物理知识 迁移 价值 产生
在物理教学活动中,所有的概念、公式无一没有迁移的作用,只有通过迁移,才能使已有知识的领会得到进一步巩固。学生获得的知识并不能保证他们任何时候、任何地方都能用于解答问题,因此有必要研究迁移以便排除干扰,促成知识、技能的迁移。那么知识迁移是怎么产生的呢?
首先,知识内容之间要有共同因素。迁移总是以先前获得的知识为前提的,各种知识、技能之间或多或少有一些共同因素可促成迁移,这些共同因素是迁移的基本条件。学习内容之间存在的共同因素越多,实现正迁移就越明显;基础知识的适用性越广泛,它的迁移范围就越大。在初中物理概念教学中,所涉及到的所有物理公式,基本都是有三个物理量的,如果学生理解了其中一个公式的基本运用,那么对于其他公式的运用也就能灵活变通了,他们知道求出其中一个物理量,必须要通过题意找出其他两个物理量。用的只是不同的物理公式,只不过这个公式所包含的相关知识点不同而已,其实解题方法特别是它们之间的数学方法都是一样的。比如在初三讲到密度公式的运用时,很多同学不会想到它和初二学的欧姆定律运用方式是基本一样的,学生就是没能把原有的已经掌握的解题技能和方法迁移过来。主要原因在于学生所处的学习环境和学习内容发生了变化,影响了他们对知识的理解和迁移,所以有经验的教师应该帮助学生克服这一现象,改变教授新知识的方式,帮助学生对这些知识更灵活地回忆;向学生说明如何在不同情境中应用知识,并向学生提供更多的实践机会。只有理解了这一点,顺利实现迁移,才能实现解题的举一反三、触类旁通。
其次,学生要具有概括能力及水平。原有知识及已有经验的概括水平是影响正迁移实现的重要条件,概括水平越高,迁移的可能性就越大。概括能力就是指同类事物的本质经归纳、综合以后,又用于理解认识同类事物的认识能力,概括能力的水平决定着迁移的速度、深度和广度。比如在建立对一个物理概念的了解过程中,往往是要进行一系列的物理实验,而实验必定包含着不少相关的物理数据,学生如果能从相关物理数据进行归纳,抽象、概括出这个概念所包含的相关物理共同点,那么就实现了对由物理现象到物理概念形成的过程,也就实现了迁移。在初中物理教学中探究物体动能与什么因素有关等实验,都需要学生有很强的概括能力。因此,在知识的学习过程中不仅要注意学生知识的掌握,更重要的是注意发展学生独立概括问题的能力。
再次,是学生分析问题的能力。学生分析问题的能力是影响迁移效果的重要因素,有的学生虽然已经具备了解决问题所必需的知识和经验,但由于缺乏独立分析问题的能力,已有知识仍然不能迁移。一些分析问题能力较差的学生对解复合问题时最容易发生困难,这类学生思考问题没有顺序性、计划性,缺乏灵活性,只能用习惯的方式生搬定理、硬套公式,因此已有经验的迁移效果差。而分析问题能力强的学生思维特点是具有明确的目的性、严密的逻辑性和高度的灵活性,分析问题透彻、迅速、准确,能通过各种途径去考虑问题,这样,已有的经验就能有效地迁移,从而揭示新课题的本质。所以说学生分析问题的能力是实现有效迁移的重要因素。
最后,学生的心理准备状态。在学生的信心、情绪、应用知识的准备状态中,尤以知识的准备状态对迁移影响最显著,在物理学中,知识的准备包括物理的基本概念、公式、定理等内容。学生课前良好的心理状态是打下坚实知识基础的前提,因为扎实牢固的基础知识是迁移的基础,基础知识就是认知结构中与新知识有联系、对新知识的抽象概括有固定的作用、对新知识的同化有奠基作用的成分。基础知识越扎实牢固、越清晰、越稳定,则越有利于迁移的发生。知识对迁移的影响表现为,以预先肯定的态度来解答新问题,称之为定势或心向。定势影响着解决新问题时的倾向性,这种倾向性,有时有助于问题的解决,体现为解题时能少走弯路,化难为易,迅速得出正确结果;有时还会有碍于问题的解决,对思维的发散起着限制作用,趋向用固定的方法解答问题。定势常常表现为具有负迁移效果,例如在考试的紧张气氛中,学生的信心和情绪往往欠佳,相当数量的学生有不同程度的怯场,使思考失去了灵活性,导致思维僵化,慌不择路,多反映为定势毛病,定势表现出负迁移的干扰影响;定势也可以产生正迁移的效果,它的积极作用是指学生一旦形成某种思维定势后,在条件不变时,便可迅速地感知对象、产生联想,在遇到同类问题时,定势将使学生得心应手。
参考文献
[1]乔际平.物理教学心理学[M].北京:高等教育出版社。
[2]施良方.学习论[M].北京:人民教育出版社。
[3]阎金铎.田世昆.中学物理教学论[M].北京:高等教育出版社,1999。
关键词: 中考物理复习 基本思想 具体策略
新课程的实施提出了自主学习理念、合作学习理念、科学探究理念、注重全体学生发展的理念。在这些新的教育理念下,近几年的中考试题具有基础、新颖、灵活、开放的特点。试题的改革促使我们必须探索与新形势相适应的复习策略,把新的教学理念融入复习过程。我将在中考物理复习过程中所作的有益尝试和自己的所思所想,归纳为两个基本思想和三个具体做法。
一、中考复习的两个基本思想
(一)正确理解复习的重要性,注重优等生的培养与学困生的转化。
中考复习,一是巩固所学的知识,二是填补过去学习中的漏洞,三是提高综合解题能力。只要对各个知识点做全面细致的复习,大部分学生就能够亡羊补牢,中考成绩能够上一个新台阶。
复习课要立足中等生,提高优等生,扶持学困生。复习进度和教法要以中等学生水平为基点,对优等学生要发挥他们的学习优势,通过他们排难解疑,带动全班。对中下学生多给予关怀,寄予希望,对学困生多鼓励、多检查、多辅导、优先面批作业。一发现学困生的闪光点,就要及时给予表扬和鼓励,坚持不懈地唤起并增强他们学习物理的信心。认识到转化一个学困生和培养一个优等生同样重要。
(二)复习要紧扣课本,抓好基础知识。
课本是中考命题专家的第一手资料。在复习时一定要紧抓教材。教材中的每个实验、图形、图表、“小资料”,以及“想想做做”“科学世界”等都是高频率的命题点,必须引导学生学透学活。近年来中考试题中较易和中等题占80%,基础知识的复习效果对中考起着决定性作用。我一贯要求学生熟记三本书的目录。当看到一个题,在脑海中能浮现出这个考题属于课本哪一节,问题自然就迎刃而解。
二、教学中的三个具体策略
(一)落实自主学习的理念,运用“自主学习相互交流教师点拨先练后讲”的策略。
1.目标引导,让学生自主学习。
复习每章节时,我拟出自学纲要,使学生产生“任务驱动”的效应,激发学生自主学习的愿望。让学生根据纲要,采用看教材、分组讨论的方式完成。学生深层次地参与复习过程,复习效率大大提高。
2.让学生归纳整理,搭建知识框架。
中考复习,重在把归纳的方法应用于学习。让学生学会把零散的知识梳理清楚,用提纲式、表格式搭建知识框架,这个过程中,教师只是激励者和组织者。坚决不要把自己整理好的东西直接灌输给学生,因为每个同学总结的内容都是他对所学知识的写真和创新。只有学生多形式地主动参与课堂才是张扬着生命力的课堂。当然师生可以合作顺口溜式的总结整理。如力臂的做法总结为:“欲作力臂找支点,再作二力延长线,经过支点作垂线,动阻力臂再分辨。”电磁感应总结为“电生磁,磁生电,电磁感应马达转。”这些顺口溜学生记忆更深刻。
3.典例引路,让学生先练后讲。
为了提高复习质量,我努力渗透成功教育观,借鉴“先学后教、当堂训练”的成功经验。在复习每一章节内容时,我事先编拟综合性强、能拓展、有层次,一题多变的典型例题,目标是用一道大题涵盖本章所有知识点,让学生在练习中进行复习。
通过此题的练习,复习并联电路特点,欧姆定律、电功、电功率、电热的计算等一系列知识。因为是基础题目,学生通过自己看书复习就能正确解答,既巩固了电学中的每个公式,又体验了成功感。再把此题拓展成两电阻串联,加入电流表、电压表、滑动变阻器等,布置成课后作业。通过一题多变、一题多解的形式培养学生的发散思维。
另外也设计一些趣味性的题进行难点突破。例如相互作用力和平衡力学生易混淆,于是设计典例:一只猴子蹲在树上和倒挂在树上它受到的平衡力和相互作用力分别是什么?从而营造出快乐的氛围,学生热烈讨论,记忆深刻。
(二)落实合作学习的理念,建构“分组合作讨论交流阐述、评估”的策略。
心理学研究表明:人一般可记住自己听到的20%,自己看到的30%,自己看到和听到的50%,自己所说的70%。因此课堂上,要为学生提供说的机会。把学生分成多个学习小组,让学生大胆张口彼此说说本节课的概念、定律、公式、解题方法、思路等。引进竞赛机制,创设生生互动、师生互动的情境,激发学生积极对话。结果学生往往给我惊喜,讲题的能力超出我的预料。一个学生的发言能吸引所有学生的注意力。这是老师做不到的。复习时,当一个学生在讲台上主讲时,其余学生都认真聆听,积极思考,对遗漏的知识及时补充。很多学生在下面摩拳擦掌,跃跃欲试。
(三)注重全体学生发展的理念,尝试“分层指导”策略,建立和谐师生关系。
中考复习的目标是让全体学生通过复习都能得到发展,因此要关爱每一个学生,做到内心不歧视“差生”,表情不流露爱憎。贯彻因材施教的原则,实施分层教学,进行有区别的帮助,使每个学生都体验到成功的喜悦和快乐。
【关键词】计算机应用软件;双层情境教学观;任务驱动教学法
【中图分类号】G642 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097 (2008) 08―0107―03
在信息社会中,信息技术素养已经成为和“读写算”能力同等重要的一种素质。在一定程度上,信息技术素养的养成依托于各种计算机应用软件的学习和使用当中。计算机软件包括系统软件和应用软件两大类,应用软件是指在计算机硬件和系统软件的支持下为解决各类实际问题而设计的软件,例如Word、Excel、Flash、Photoshop、Authorware等。
计算机应用软件的传统教学方法是讲授法,以“教”为中心,即以教师为主体,由教师以讲解软件为主(在介绍应用界面后开始逐个介绍工具箱、工具条、菜单的各种命令,像“填鸭”似的把应用软件的常用功能一一介绍给学生),造成学生学不能致用,只能“照葫芦画瓢”,完全被动,使学生的知识迁移能力大大下降,阻碍了学生主动性、创造性发挥,不利于培养学生独立思考、分析、解决问题的能力。学习效果不理想,其中一个重要原因是教师对这类课程的特点没能深入、科学地分析,教学中没有采用科学的教学方法,没有引导学生有针对性地使用科学的学习方法。
一 “主题活动”和“任务驱动”等教学法容易进入的误区
近年来,“问题式教学”、“任务驱动教学”、“主题活动教学”、“半成品”加工[1]等教学方法被引入到各学科的教学改革中,这些教学方法也被广泛应用到计算机应用软件的教学中。然而,教师在使用这些教学方法时,要么容易忽视计算机应用软件使用的基础,在学生还不具备该软件的操作技能和整体认识之前,就盲目地布置具体活动;要么就是限于学生的操作技能而布置一些类似于“练习”的任务(活动),把教学变成主题活动和任务包装下的技术操作教学,无暇顾及技术操作下隐含的信息技术素养的彰显[2];要么就是没有把课堂教学、实验教学(课外活动)形成一体化的教学体系,在实验教学(或课外活动)中深入发展学生解决实际问题的能力。这些教学误区导致的直接后果是,任务(活动)流于形式,学生无法把所学的迁移到工作情境当中,不具备解决实际问题的能力。
总之,在学习计算机应用软件时,学生对过程、方法的掌握是为了解决问题,而复杂问题的解决需要扎实的知识、技能,忽略了基础,过程和方法成为纸上谈兵;而忽略了真实应用情境和完整的问题解决经验,知识、技能也不具备迁移性,过程和方法也不能得到巩固发展和灵活运用。
二 计算机应用软件的学习过程分析
作为教师,要研究学生的学习过程。一个应用软件的学习过程,也是一门新知识的掌握过程,虽然不讲深奥的理论,但同样反映了学习的一般规律。按照一般的学习规律,可以将计算机应用软件的学习过程分为三个阶段:模仿期、应用期和创新期。
人们在刚接触一种新的计算机应用软件时,一般是简单地模仿,记忆技术的操作步骤,不会思考为什么这么做。这个时期可称之为模仿期,在这个阶段,学生需要接受与操作密切相关的新概念和新知识点,根据教师的讲授和实验指导步骤,按葫芦画瓢,逐步完成“范例”操作,与“样张”取得一致。这是最初的成功。
在能熟练操作计算机应用软件后,人们往往会把这种软件用到平常的学习和工作中,试图把技术整合到完整的工作当中去。在这个过程中,人们理解关键概念,并把这些概念与先前的认知结构融合,形成新的认知结构。这个时期可称之为应用期(或过渡期)。在这个阶段,学生根据第一阶段的基本知识和经验体会,自行解决或相互讨论完成实验要求。从第一阶段的“模仿运用”到第二阶段的“发现活用”是个飞跃,学生在完成实验中不知不觉地到达了彼岸[3]。
当在具体的工作情境中使用信息技术变成了一种习惯之后,我们会思考运用技术增强工作效率的方法、技术使用的灵活变换和优化组合,并在某些需求下会去寻求新的技术手段。这个时期可称之为创新期(或问题解决期)。
第一、第二阶段,属于学习的低级阶段即生存阶段,第三阶段属于学习的高级阶段即发展阶段。如果缺乏第三阶段,教学只能被称作“操作熟练工”的培训了。学习应用软件,不能仅仅停留在模仿操作上。要把学习应用软件的过程,作为一个探索知识宝库的过程。教师将学生引进门、指明了几条路,然后让学生自己去浏览、发现、思考、总结。经验表明,当全面、深入地掌握了一个软件,总结出一般规律后,其他同类软件也就能触类旁通、无师自通了。大学教育也应该在第三阶段给予学生充分的发展空间和颇有力度的创新思维的指导训练。
三 计算机应用软件的“双层情境”教学法
1 “双层情境”教学法
综上分析,计算机应用软件的教学需要由下往上的完整教学过程。首先,学生需要在一种简化的、理想的工作任务情境中学习,在此情境中尽可能地贯穿了主要的技术知识和操作。教师在这个阶段教学的重点是让学生理解必须的技术知识、概念和掌握常用的技术操作,并初步获得其在工作、生活和学习中如何使用的感性认识。此阶段可称之为技术学习情境化阶段,它通常可以在课堂内解决。在这个阶段的初期,可以借用“半成品”加工的教学方法,让学生夯实相关的基础知识、概念和技能,然后进行综合任务运用。在学生打下扎实的基础后,在实验课或课外兴趣小组中再开展“基于问题的学习”,创设技术应用的现实情境,让学生完成真实的项目并创新。此阶段可称之为技术应用情境化阶段,教师在这个阶段教学的重点是让学生学会对技术的迁移性应用,促进学生对技术应用方法、技巧的掌握。以上两个阶段组成了完整相承的、一体化的教学法即“双层情境”教学法,如图1所示。
“双层情境”教学方法避免了课堂内和课堂外教学的单纯重复,突出了教学的层次性和逐渐深入的过程。技术学习情境化阶段使技术知识的记忆和技术操作的模仿具有“附着”点,而且相互之间具有紧密的联系,学生更容易学,同时他们的学习兴趣也被调动起来。学生在模仿的过程中初步获得了技术价值和方法、过程的感性认识,应用技术去解决实际问题的动机得到了加强。技术应用情境化阶段则让学生掌握了问题解决过程中的方法、过程,他们的创新能力和协作精神也得到了培养。
2 运用“双层情境”教学法需注意的问题
“双层情境”教学法适用于课堂教学和实验教学,两个阶段相辅相成,结合起来才能够较好地达到课标的教学要求。同时,在运用该教学方法时需要注意以下几个问题:
(1) 技术学习情境化阶段需要选择精简、典型的工作任务。任务贯穿了工作中常遇到的典型技术知识和操作。可以简单扩充其他内容,但不一定需要演示。教师要适当引导学生了解技术功能与实际应用的联系。比如Word的使用,工作中大多数人涉及的概念是首行缩进、行间距、段间距、样式、分栏、图文混排、页眉页脚等,涉及的功能是这些概念对应的操作。那么任务可以是一份简易的,但包含以上知识和技能的试卷的制作。分节、目录生成和自动索引等可以简单涉及。
(2) 技术学习情境中的工作任务选择和技术应用情境的问题选择需要体现层次性。技术应用情境中的“问题”要比技术学习情境中“任务”复杂。技术应用情境化阶段其实就是“基于问题的学习”,它是将学习“抛猫”于具体问题之中的一种情境化的教学方法(Evenson & Hmelo 2000)[4]。它的目标是使学生能够识别学科领域中的问题并分析问题,找到解决问题的办法,从而成为学科领域的专家。具体而言,就是获得学科领域中概念和原理的良构网络;能够灵活地使用相关知识去描述和解决新的问题(Glaser 1990)[5]。
(3) 技术应用情境中的问题设计需要包含四个要素:目标,角色,对象,情景。目标就是问题的合理解决;角色就是指学生在问题解决过程中所扮演的角色;对象就是问题解决所服务的个体或群体;情景是指问题解决中的对象的特征、要求等背景和软硬件条件等环境。教师可以提议几个问题供学生选择或者学生们自由组合,按照他们的兴趣,在教学内容范围内设定自己的问题。教师需要提供解决问题过程中可能遇到的困难帮助文档,或者自己跟随辅导。
(4) 技术应用情境中的问题需要具有真实情境性、适应性、包含性、跨越性和促进合作性的特征。“基于问题的学习(PBL)”具有三个特点:一是以学生为中心,教师在整个活动中起引导者和帮助者的角色。在学习过程中,需给予学生自己形成和获得学习目标的机会,学习发生的情境需和学生先前知识和经验有联系。二是PBL是问题驱动的学习,鼓励学生从问题出发学习相关的知识,从多个角度认识问题,培养知识的应用迁移能力。三是PBL以小组学习活动为形式,学生通过讨论、沟通、社会交往等发展自己与他人合作的能力和技巧。所以在理想的情况下,问题是不良结构的,适应学生的先前知识、经验和教师的水平的,包含先前的知识和概念的,跨越本学科或其它学科的相关知识概念的以及有不同角度解决方案的问题。
四 计算机应用软件“双层情境”教学案例
“双层情境”教学法适合大多数计算机应用软件或技术类课程的教学,同时也对这些课程的教材编写具有指导性的意义。以《多媒体CAI课件制作》[6]的教学为例。为了让学生学习Authorware软件中绘图对象的创建、对象的排列、对象的层次关系的使用,教师可以通过一个“水的电解”课件实例,着重讲解绘图对象的这些使用方法,这个例子只是绘制一个水电解的图解,在制作的过程中要把相关的原理和参数设置讲解清晰。接着按照同样的方法讲解外部图片的导入、图片对象重叠模式等知识点,这个时候,实例是否需要变换,视本知识点与前一个实例的相关程度而确定。在处理知识点讲解顺序的时候,需要对知识点进行分类。例如,可以把以上的知识点归类为Authorware课件中的多媒体对象教学内容,该内容中还应当包括文字工具的使用、声音的使用、影片文件的使用、Flas的使用等知识点。教师在分别讲解完这部分内容后,可演示一个综合制作案例――欧姆定律的演示型课件,该课件中包括欧姆定律的讲解图、解释文字、电流流向和电流指针指向动画等。在这个讲解过程中,教师需要侧重的是技术运用的工作过程和工作技巧的阐述,以引导学生由技术操作过渡到技术应用层次。在讲解完Authorware的所有知识点后,教师需要设计一个完整的课件制作案例(比如课程测验系统课件),该课件的制作涉及系统架构的设计、内容的设计、交互的表现形式设计等内容,而这些工作都具有创新性。
五 小结
总之,在计算机应用软件的教学过程中,要改变过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状,突出学生的主体性,倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生的自主学习的能力、敢于创新的能力和分析问题、解决问题的能力。“双层情境”教学法解决了学生对计算机应用软件基础知识掌握不扎实和无法获得软件使用过程、方法之间的矛盾,促进学生从技术操作到软件应用再到工作创新的逐步深入。但是正如“主题活动”和“任务驱动”教学法一样,尽管它自身的理念是对的,其良好的实施关键还在于教师的灵活运用。
参考文献
[1] 王爱胜.“半成品加工”策略“加工”啥?――在真实的问题解决环境中开展教与学[N].中国教育报,2005-6-13(6).
[2] 钟柏昌.“任务驱动”教学的误区及浅析[J].中小学信息技术类教育,2003,(10):31-32.
[3] 朱凯伦.科学精神和创新思维的培养――计算机应用软件教学的实践与思考[J].西华师范大学学报(自然科学版),2004,25(2):223-226.
[4] Evenson D,Hmelo C.Introduction to problem based learning: gaining insights on learning interactions through multiple methods of enquiry [A].Evenson D,Hmelo C.Problem Based Learning: A Research Perspective on Learning Interactions
[C].Mahwah: Lawrence Erlbaum,2000:118.
关键词:物理;生活;情景教学
中图分类号:G630文献标识码:A文章编号:1003-2851(2010)07-0202-01
一、用“物”和“理”之间的联系创设生活化情境
物理来源于生活,用大量的生活事例让学生感觉:“物理就在我们身边”从而调动学习的积极性。如:在《物态变化》这章的教学中,像“夏天感觉井水凉,冬天感觉井水热”“测体温时先要把体温计甩一甩”,“冰雪熔化”“河水结冰”“水的沸腾”“刚洗完澡感觉很冷”“夏天吃冰棍儿时,刚从冰柜里面拿出来,包装纸外面有‘粉’,剥开之后会冒‘烟’,把它放在茶杯里,茶杯会出‘汗’”“放在衣柜里的卫生球过段时间变小甚至不见了”等等,这些都是学生已有的生活经验,教学中要充分利用。 像关于电冰箱的冷藏原理,由于我们是 农村 中学,大部分学生家庭没用冰箱,但农村有一些保鲜的土办法,如把装有食物的器具浸在冷水里(水不没过装食物的器具),再用湿毛巾盖上;甚至将食物用篮子装好吊在井里(不与水接触);关于蒸发致冷,讲到了用擦酒精的办法为高烧病人退烧,但学生更熟悉自己如果发烧,父母会用湿毛巾敷在额头上帮助退烧等,这些都是学生现时的生活环境,教师要启发他们进行比较,悟出其中的道理。
二、利用学生的好奇心理创设生活化情境
根据中学生的年龄特点和心理特征,创设新奇的生活化情景,能强烈地激发学生的问题意识和学习兴趣。
例如:在讲光的直线传播时,创设了这样一个情景,用分别带有方形、三角形、圆形小孔的三张白纸发给学生,并提问:太阳光线射过这些小孔在地上会留下什么样的光斑?几乎所有的学生都这样回答,跟几何图形一样。然后,让学生走出教师,在阳光下观察光斑的形状,结果光斑都是圆形的(也可以在日光灯下观察,结果是细长的光斑)。现象与学生的想象出现了差异,从而造成了悬念,使学生产生了强烈的求知欲,自始至终带着这个问题主动的去学习。又如:在讲热传递时,演示这个实验用火轻而易举地烧掉一张纸条,把同样的纸条紧缠在铁棒上,再用火烧,纸条安然无恙,学生很奇怪,这时,告诉学生,骗子就是用这种方法推销假毛料服装坑害人的。创设这些情景使学生既觉得新奇,又倍感亲切,但就是不知所以然,使学生感到物理知识就在自己的生活中,激发了学生解决问题的欲望。
三、利用实验活动创设生活化情境
物理是实验性很强的一门学科,教师应在课堂教学中投放足够的实验设备,让学生围绕某个专题展开实验探究,学生在这样的情境中就像 科学 家一样探究问题验证假释,体验成功的喜悦,有利于培育学生的创新精神和科学素质。
在教学“浮力”时,为了说明物体的沉浮条件与物体和液体的密度有关,我设计了一个实验:一个鸡蛋在清水里下沉,再在水里加盐并搅拌使其充分溶解,鸡蛋又能浮起来,水和盐的比例如果适当,鸡蛋甚至还能在水里悬浮。实验中,通过比较鸡蛋和液体的密度来 总结 物体沉浮的条件。实验过后,有一个同学问,为什么师傅往榨好的油里加盐? 我就告诉他,榨出来的油里含有一些杂质,放一段时间以后,这些杂质就会发生沉淀,卖不出去。在油里加盐后,增大了油的密度,使这些杂质悬浮在油里面,卖的时候就连杂质一起卖出去了,还增加了油的质量。这样做是坑害消费者的、不当的做法,以后再看到要加以制止。这样一解释,关于物体沉浮条件的知识获得了巩固,还潜移默化地对学生进行了思想道德 教育 ,一举数得。再如:在教学“升华和凝华”时, 为培养学生的动手能力和创新精神,我指导学生在课外做了“人造雪景”的实验。即在一透明的玻璃杯内放少许樟脑球的粉末,再在杯内放小树枝或小石子,将杯口盖严后再缓慢加热,直到樟脑粉末完全消失,最后让它冷却。当同学们情绪高涨,兴趣盎然时,让学生说出其中反映的物理知识,使这一节的知识点得到了很好的落实。诸如此类,物理概念的形成过程的实验研究,如密度、压强、欧姆定律等让学生自己设计实验,并通过实验分析归纳出结论,使学生既掌握了物理概念或 规律 ,又从中体会到 科学 探究的精髓,体验成功的喜悦,有效激发学生学习的兴趣。
四、多媒体 网络 技术能跨越时空的限制
能生动的再现生活情境,也能将不同的情境进行整合,并且形象地展示情境的核心内容。使学生在较短的时间内在头脑中建立起相对完整的物理过程,有助于理解和记忆,可极大地提高学生学习物理的兴趣和学习效率。
1要体现试题的时代性,从视觉上给人耳目一新之感
题1(2013年黄冈市调考题)2012年11月23日,国产歼-15舰载机首次在航空母舰―― “辽宁号”上成功起降(如图1),一举突破了短距起飞、阻拦着舰等飞行关键技术.下列有关说法不正确的是
A.飞机起飞时,推力的施力物体是高速喷出的燃气
B.飞机起飞时,是利用力的相互作用的原理来获得推力的
C.飞机降落时,不能立即停止下来,是由机的惯性很大
D.飞机降落时,被阻拦索挂住后,慢慢停下来是因为它没有受到向前的推力
试题评析“辽宁号”航空母舰是本年度最令国人振奋无比的热点话题,歼-15舰载机涉及到的都是“高、精、尖”的前沿科技知识.此题着力考查“惯性、相互作用力、力是改变物体运动状态的原因”等传统力学知识,本题既让学生产生强烈的阅读欲,又不打击学生的求知欲,最大限度地体现了物理知识的应用性,选材新颖,比传统考题更具教育性.选D.
2要善于挖掘素材中包含的物理知识,不能仅仅停留在素材的表面
题2(2013年黄冈市调考题)2012年伦敦奥运会期间使用了一种反恐装置――“声炮”(如图2所示),它最高可以发出大约150分贝的声响,使人体出现痛感.下列关于“声炮”的一些说法中正确的是
A.这种“声炮”发出的是超声波
B.“声炮”主要利用的是声能传递信息
C.“150分贝”指的是音调很高
D.“声炮”附近的操作人员,戴上真空隔音耳罩要比海绵耳罩效果好
题3(2013年武汉某校模拟题)伦敦奥运会期间英国军方将配备一种远程声波安保设备,该设备工作时可以产生高达150分贝的声音,尖锐的声响会让人耳感到刺痛,即可用作高音喇叭,也可用作非致命性武器驱散人群.关于该设备,下面说法正确的是
A.该设备产生的是超声波
B.该设备产生的是次声波
C.“150分贝”是指所产生的的声音的响度
D.“150分贝”是指所产生的的声音的音调
试题评析题干语言精练,配上图片趣味性更强,重要的是考查的知识点更多,挖掘得更深,几乎涵盖了声学的所有知识点,这应该是我们命题人员努力追求的目标.
3试题的语言表述要科学,不能存在歧义
题4(2012年黄冈市调考题)国外科研人员设计了一种“能量采集船”,如图3所示,在船的两侧附着可触及水面的旋转“工作臂”,每只“工作臂”的底端装有一只手掌状的、紧贴水面的浮标.当波浪引起浮标上下浮动时,工作臂就前后移动,获得电能储存起来.下列电器设备与“能量采集船”获得能量原理相同的是
A.电动机B.电磁铁C.电扇D.发电机
试题评析题干中“获得能量”四个字是最后定稿时加上去的,原来并没有.如果少了这四个字,题目就不严密.“能量采集船”的原理有很多,是力学方面的,还是电学方面的呢?加上这几个字题目就很严谨了,故选D.
4试题要选择合理的知识点进行考查,不出偏题、怪题,中考不是要考倒老师和学生
题5(2012年黄冈市中考题)弧圈球是一种攻击力强、威力大的乒乓球进攻技术.如图4为某人某次拉出的弧圈球在空中高速旋转前进的示意图,此时球上方气体相对球上部流速小于下方气体相对球下部流速,以下说法正确的是
A.球在空中继续前进是受到惯性力的作用
B.球在空中前进时受平衡力作用
C.球因高速旋转前进比不旋转前进时会下落得慢
D.球因高速旋转前进比不旋转前进时会下落得快
试题评析乒乓球的情境学生都很熟悉,A选项考查了惯性,兵乓球在空中继续前进是由于惯性仍要保持原来的运动状态,而不是受到惯性力的作用;B选项考查了平衡力,空中飞行的兵乓球受到重力和空气阻力的作用,所以兵乓球在空中前进时不受平衡力作用;C、D考查了流体压强的知识,此选项比较抽象,所以特意在题干中加上“此时球上方气体相对球上部流速小于下方气体相对球下部流速”,加之图片提示,这样易于学生分析,故选D.
5试题要设置合理的梯度、合适的难度,适当拓宽深度思维的考查
题6(2012年黄冈市中考题)2011年8月我国自主研制的深海探测器――“蛟龙号”(如图5所示)在太平洋海域成功完成5000 m深海探测.2012年6月它将再赴马里亚纳海沟挑战7000 m深海探测(不考虑海水密度变化,密度ρ取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg).
(1)若“蛟龙号”能承受的最大压强是7.2×107 Pa,则它能下潜的最大深度是多少?(不考虑大气压)
(2)“蛟龙号”上一面积为50 cm2的观测窗口:在上述两种深度的探测中承受的压力增加了多少?
(3)“蛟龙号”完成任务后.漂浮在海面上,由起重装置将其匀速竖直吊离水面,起重装置起吊拉力的功率随时间变化的图象如图6所示,图中P2=2P1.起吊过程中“蛟龙号”总质量为22吨,求t1时刻“蛟龙号”的排水体积(不考虑水的阻力).
试题评析“蛟龙号”是当年中考命题的热点之一,很多省市都有所涉及,多数试题考查的力学知识点比较浅显,也没有拉开学生的得分差距,这在压轴题里是不妥当的.本试题第一、二问直接计算,第三问则综合考查了学生的理解能力、分析能力、归纳能力、识图能力,有一定的难度和深度.整道题很有梯度,体现了中考试题应有的选拔功能.
解答(1)因为p=ρgh,能下潜的最大深度
h=pρg=7.2×107 Pa1×103 kg/m3×10 N/kg=7200 m;
(2)上述两种深度的深度差
Δh=7000 m-5000 m=2000 m,
Δp=ρgΔh=1×103 kg/m3×10 N/kg×2000 m
=2×107 Pa,
ΔF=ΔpS=2×107 Pa×50×10-4 m2=1×105 N.
(3)设在t1、t2时刻起重装置对探测器的拉力分别为F1、F2,探测器的速度为v,
t1时刻,探测器:F1+F浮=mg,可得F1=mg-F浮,
t2时刻,探测器:F2=mg,
由题知P2=2P1,
即F2v=2F1v,
所以F2=2F1,
所以mg=2(mg-F浮),
F浮=12mg=12×22×103 kg×10N/kg=1.1×105 N,
因为F浮=ρ水V排g,
所以V排=F浮ρ水g=1.1×105 N1×103 kg/m3×10 N/kg=11 m3.
6试题要选择合适的载体,重视能力立意,力求“重点知识重点考”,能够有效促进教师教学方式和学生学习方式的转变
题7(2012年黄冈市调考题)如图7甲所示是浴室防雾镜,其背面粘贴有等大的电热膜.使用时,镜面受热,水蒸气无法凝结其上,便于成像.表1是某型号的浴室防雾镜的相关数据.
表1面积大小总重量玻璃重量额定电压额定功率电热膜厚度50 cm×80 cm2 kg1 kg220 V/50 Hz10 W/dm20.4 mm(1)求防雾镜正常工作时的电流;
(2)经测试,在-10 ℃环境下,正常工作2分钟,可以使平面镜的平均温度升高到30 ℃.求电热膜给平面镜的加热效率;[玻璃的比热容为0.75×103 J/(kg•℃)];
(3)如图7乙所示,小明给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器R,能使电热膜的功率在原功率的25%~100%之间变化,以满足不同季节使用的需要.请求出R的最大阻值.
试题评析欧姆定律、电功率和焦耳定律的计算是电学的重点知识,是中考重点考察的内容.此题来源于生活,有电路知识的考查,有电热的计算,有串联电路的计算,有功率的计算,还有阅读能力以及对相关信息的处理能力,分析能力.体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的新课程理念,比起纯粹电路图的计算对学生更有吸引力,可以提高学生的学习兴趣,体现了素质考试的要求,体现了对学生能力的考查.而且玻璃膜的发热电路是纯电阻电路,也没有超纲,而有些以电动自行车、豆浆机、电吹风机等相关电器为题材的电学计算题就不一定合适,值得商榷.
解答(1)防雾镜正常工作的功率为
P=10 W/dm2×8×5 dm2=400 W,
正常工作时的电流为
I=PU=400 W220 V=1.82 A.
(2)正常工作2分钟,平面镜吸收的热量为
Q吸=cmΔt升=0.75×103 J/(kg•℃)×1 kg×40 ℃
=3×104 J.
正常工作2分钟,电热膜产生的热量为
Q=W=Pt=400 W×120 s=4.8×104 J,
加热效率为η=Q吸Q=3×104 J4.8×104 J=62.5%.
(3)电热膜的电阻为R0=U2P=(220 V)2400 W=121 Ω.
当R的阻值最大时,通过电热膜的电流最小,此时电热膜的功率最小,应为400 W×25%=100 W.
此时通过它的电流为I2=100 W121 Ω,I=1011 A,
电路中的总电阻为R总=220 V1011 A=242 Ω,
变阻器的最大阻值为
R=R总-R0=242 Ω-121 Ω=121 Ω.
笔者前期成果“例谈高中物理教学内容的逻辑化处理策略”[1]通过案例阐述了高中物理教学内容的逻辑化处理策略的内容及其适用范围,在此基础上,本文进一步对该策略的实施模式和措施进行实践探索,并对策略的内容从信息加工心理学的视角加以阐释,奠定了策略内容的理论依据.
逻辑化处理策略包括三个策略:逻辑层次显性化、逻辑层次认知化、逻辑层次细腻化.逻辑化处理策略适用的教学内容是广泛的,无论是概念、规律、实验还是问题解决的思维策略方法,都是可以运用的.如何才能使逻辑层次显性化、认知化和细腻化,通过实践探索,笔者认为,使逻辑层次显性化、认知化和细腻化的模式和措施可以从五个方面来实施:(1)以教师的专业知识为基础;(2)以教学目标的准确定位为主线;(3)以教学内容的逻辑化处理策略为中心;(4)以“问题化”为手段;(5)以学生为主体.概言之,该策略是教师以扎实的专业知识为基础,紧紧围绕学生主体,准确定位,逻辑化处理教学内容,以“问题化”为手段,实现知识向学生有效转化的一种教学策略.其模式如图1.
一、以教师专业知识为基础
2011年,教育部向社会公布了《中学教师专业标准(试行)》征求意见稿(以下简称《标准》).《标准》从“教育知识、学科知识、学科教学知识、通识性知识”四个领域对中学教师的专业知识提出了具体要求.[2]《标准》的公布从政策层面表明了教师的专业知识的重要性.
实践表明,教师的专业知识越丰富、扎实,逻辑化处理教学内容的能力就越强,如果教师缺乏相应专业知识,逻辑化策略就难以有效实现.在高中阶段,有不少细枝末叶的知识并非每个教师都处置得当.
案例1 在高中受力分析时把各力图示的末端集中画于一点上,这一点是什么?画在什么地方?为什么集中画在一点上?首先,明确这一点是表示物体的质点,忽略物体的大小形状,所以这一点可以画在物体的任何部位,也可以画在其他空白的地方,特别要注意纠正学生的错误前概念:认为这个点就是物体的重心;其次,各力矢量都统一用尾端做作用点,是便于力的运算,由于物体简化为一点,所以各个力的尾端都重合于这一点上.再次,通过设置如下例1,检测学生掌握情况,通过反馈进一步使更多的学生在应用中掌握这一理想化方法.让学生思维经历以上这些逻辑层次,才能真正理解透.
例1 用两条细绳把一个镜框悬挂在墙上,把镜框用一点代替,画出在如图2所示的三种挂法中的受力示意图.
案例2 关于合运动、分运动的等时性,如果教师理解得足够透彻,就会在谈论过河最短时间问题时,简洁明了地从相对水的分运动角度去思考过河时间,在相对水的分速度大小不变的情况下,方向变化,对应分位移变化,只有当分速度和分位移方向垂直河岸,分位移最短,所以分运动时间最短.事实上,至少各种教学参考资料上,都没有提到过这种方法,都是把相对水的速度再分解成平行河岸和垂直河岸两个分速度,在此基础上讨论最短时间.
案例3 对电阻定律适用范围“截面粗细均匀的导体”缺乏变式训练教学层次,致使学生头脑中把“截面”只建构成“圆形”,阻碍了对电阻定律的灵活运用,当他们面对矩形、环形或三角形均匀截面问题时是绝对想不到运用电阻定律的.
可见,教师需要具备清晰的、细腻的、关于细枝末叶的学科知识和学科教学知识,才能真正形成有效的教学.笔者觉得,作为高中物理教师,关于高中部分的学科知识、学科教学知识切忌粗枝大叶,天马行空,而要精雕细琢,步步为营,丰满教学逻辑层次.
缺乏学科知识、学科教学知识,往往对教材中已有的逻辑层次也视而不见.
案例4 如人教版新课本必修(1)《牛顿第一定律》中,关于伽利略对运动原因的教学内容已有丰富的逻辑层次,但如果处理不当,该层次体现不出来,学生对伽里略的科学思想方法就没有清晰的感受。笔者教学中显性化处理为如下几个层次:(1)逻辑推理猜想本质.球沿斜面向下运动时(简称下坡),它的速度增大,而向上运动时(简称上坡),它的速度减小.那么,当沿水平面运动时,不下也不上,它的速度应该不增不减.(2)比较事实,产生矛盾.事实上,球在水平面上运动速度不断减小,与猜想矛盾.(3)坚持猜想,寻找原因.发现摩擦影响.(4)研究摩擦影响规律,理想化推断本质.发现摩擦越小,球在水平面上运动得越远,如果没有摩擦,将一直运动下去,不需力维持.(5)设计新的理想化实验,进一步充分论证.关于伽利略的新的理想化实验的教学层次:①综合情境,事实呈现.设计了球经过下坡、水平、上坡的组合运动情境,实际现象是球冲到上坡的最高处比下坡时的开始位置低.规律是摩擦越小,小球上坡的高度就越高.②理想化假设,逻辑推断理想实验现象.假设没有摩擦,球上坡就一定冲到开始释放的高度.③理想实验现象的逻辑推演.上坡倾角变小,球要到达开始高度,将运动得更远.④逻辑外推,推断本质.如果倾角变为零,球为了到达开始高度,将沿水平面一直运动下去,而不需力的维持.[1]
案例5 在远距离输电教学设计中,笔者设计了一个新旧知识认知冲突的逻辑层次.当按照,P=UI减少电流,升高电压时,设计了提问:如何实现升高电压,减小电流?不少学生头脑中产生这样的质疑,根据I=■,电压升高,电流也增加,怎么会减少呢?
为什么笔者在此教学案例中想到设计引发学生“认知冲突”的教学逻辑层次?首先是教学实践中重视关注学生的疑惑,其次是重视运用心理学知识和建构主义学习理论来认识这些疑惑生成的内在原因.从心理学规律上看,人的学习过程会有抑制效应,比如前摄抑制,后摄抑制,这些抑制效应不仅在同一节课时所学的知识之间有相互抑制效应,而且表现在不同课时之间所学知识之间的抑制效应.从建构主义学习理论上看,学生学习新知都是在已有知识结构基础上对新知进行同化或顺应两种机制实现.按照这些理论分析以上事例,从心理学规律角度看,初中所学“I=■”,会对后面所学新知“闭合电路的现象和远距离输电中通过升高电压来实现减小电流”有抑制作用;从建构主义学习理论分析,新知是建立在原有基础上,应当通过设置认知冲突,激发学生经过顺应机制,才能建立包括新旧知识相融合的新的知识结构,如果缺乏设置引起学生认知冲突的认知逻辑层次,学生势必运用了同化机制,把闭合电路问题简单纳入原有知识结构“欧姆定律(部分)”中,把“升高电压减小电流”简单纳入原有知识结构,形成和原有的认知“电压升高,电流增大”的新旧知识矛盾的知识结构.由此可见,如果一个教师缺乏基本的教学知识,又相对自闭而缺乏交流,即使教了好几个轮回,也难以发现学生认知过程中应有的这些逻辑层次.
通过以上事例,可以感到教师的专业知识对能否有效实现逻辑化处理这个中心具有决定性基础地位.教师的专业知识也是准确把握“教什么,为什么教,怎么教,怎么学”的基础. 这一基础还决定着教学目标的定位水平.定位都有,但准确与否,却和学科知识、学科教学知识有重要的关系.如对学科专业知识认识上的局限性,会使教学目标定位错误;而对新课程标准、学科指导意见知识的缺乏和受应试理念的感染,导致教学目标越位、错位、缺位等.
二、以准确定位为主线
布鲁姆在《教育目标分类学》一书中指出“有效的学习始于准确地知道要达到的目标是什么,目标必须清楚、具体、可操作.”清晰的目标是教学的出发点也是归宿,[3]有效教学必须以准确定位为主线.
何谓教学目标?教学目标是课程教学过程的逻辑起点和终点,北京师范大学著名教授顾明远先生在《教育大辞典》中提到,教学目标是指教学中师生预期达到的学习结果和标准.[4]是教学目标制定者――教师的一种预期,这种预期参照一定的标准.如果教师缺乏扎实的专业知识,参照的标准又不标准,那制定的教学目标就不准确.实际教学中,最常见的是参照高考标准,一步到位的教学目标.
准确定位包括目标的数量要合理,质量要高.教学目标数量上的合理性关键是受教学时间上的限制,教学目标数量过度,必然会忽略、忽视丰富的教学逻辑层次,致使逻辑化策略成为空谈.质量高低,一方面看目标是否符合新课程标准和理念,是着眼学生发展还是应试,另一方面要看是否清楚、具体、可行,目标不能假、大、空,“说起来重要做起来不要”.[3]质量的高低也直接影响逻辑化策略实施,比如立足于应试理念的教学目标必然会忽略学生的认知需求的逻辑层次,教学过程变成知识点的灌输,把学生当成知识的容器,紧凑灌知识抓紧做习题,片面追求学生的考试成绩更好.
影响准确定位的因素主要有:对高考题理解程度产生的负面影响;对教材理解不透产生的影响;对新课程理解不透产生的影响;学科知识缺乏产生的影响等.这些影响常常使教学目标缺位、越位、错位、求全、一步到位,而目标的这些问题导致教学逻辑层次的模糊化、教师化、粗略化,流于低效教学.教师缺乏对学生的了解,忽视对学生的学习能力水平的正确评估,罔顾课时的限制,把学生主观盲目异化为知识的“广口大容器”,想“灌”什么就“灌”什么,想“灌”多少就“灌”多少,想怎么“灌”就怎么“灌”.教学目标求大、求全、求难,要么顾此失彼,无法实现,要么事倍功微,欲速则不达,要么盲目延时,教学进度步履蹒跚.
三、以逻辑化处理教学内容为中心
何谓教学策略?教育专家袁振国先生如是说:“所谓教学策略,是在教学目标确定以后,根据已定的教学任务和学生的特征,有针对性地选择与组合相关的教学内容、教学的组织形式、教学方法和技术,形成的具有效率意义的特定教学方案……”[4]
逻辑化处理策略包括三个策略:逻辑层次显性化;逻辑层次认知化;逻辑层次细腻化.[1]
逻辑层次显性化处理的内容包括:知识的呈现结果(如板书);知识的呈现过程;问题解决的思维策略、方法.知识的呈现结果的逻辑层次也就是知识结构,知识的呈现过程的逻辑层次也就是教学的节奏.逻辑层次显性化处理策略就是教师将这些内容的逻辑层次明确地显示给学生,使他们清晰感知这些逻辑层次,以利于对知识的理解和逻辑思维能力的提升.[1]
逻辑层次认知化就是在呈现逻辑层次时要符合学生的认知心理规律,换言之,就是教学的节奏要适合学生认知规律.这一策略核心是关注学生的学习,因此,也可称逻辑层次学生化.[1]
逻辑层次细腻化就是将知识的逻辑层次以及知识的认知逻辑层次展现得细致入微、丰满充实,以使学生的认知思维过程自然流畅、水到渠成,从而实现对知识的全面把握和透彻理解.[1]
三种逻辑化处理策略不是孤立的,它们之间有着密切的联系,实施中往往要互相渗透、综合运用.逻辑化处理策略适用的教学内容是广泛的,无论是概念、规律、实验还是问题解决的思维策略方法,都是可以运用的有效措施.三种逻辑化处理策略虽然各有侧重,但有共同的核心即关注学生,是教师立足学生立场,实现知识转化的有效策略.[1]
逻辑化策略是实现知识有效转化的有效策略,是中心.是教师创造性处置教学内容的手段.它的运用,使得以学生为主体不再成为空谈,是教师发挥主导作用的有效抓手.从信息加工心理学的视角看,显性化,是学生获取、存储学习信息加工的必要信息的有效策略;细腻化,确保为学生提供完备的加工信息;认知化,是知识逻辑基于学生最有效的认知信息加工过程而设计的教学流程,认知化有赖于显性化和细腻化的支撑.
四、以“问题化”为手段
如何使学生感受到清晰细腻的符合学生认知的逻辑层次,即逻辑层次显性化?以逻辑层次“问题化”为重要的手段.例如,在“探究功与物体速度变化关系”这节课教学中,在提出课题基础上,运用“问题化”手段,引领学生感受并经历“实现实验目标”的思想、原理、方法以及注意事项等逻辑层次.
问题1,实现本实验目标需要测量什么物理量?合力的功与速度变化.问题2,先思考如何测量合力的功?分析力:受重力、拉力、支持力和摩擦阻力,如果轨道水平,重力、支持力不做功,需要测摩擦阻力和拉力做的功.问题3,能否通过控制条件使测量更加简便易行呢?气垫导轨,没有摩擦力,只测拉力的功即可.这个主意不错!但我们学校实验室没有气垫导轨!怎么办?平衡摩擦力,使合力等于橡皮筋的力,只需测量橡皮筋力的功即可.问题4,橡皮筋力是变力,如何测量变力的功?倍变法解决.如何实施好此法?尽量控制橡皮筋相同,控制橡皮筋做功开始状态和结束状态相同,从同一位置释放小车,直到弹力为零的过程,各橡皮筋做功相同.问题5,再思考如何测速,有什么疑难?能否更加简便易行?控制从静止开始,使初速为零,这样只需测量做功过程的末速度即可.由于我们平衡了摩擦力,所以,橡皮筋做完功之后,小车做匀速运动,这样,通过测量匀速运动阶段速度即为做功过程的末速度.问题6,请同学们思考预测纸带上点迹间隔的特点会是什么?大家要根据牛顿定律判断运动性质进行预测.实验过程中,纸带上点的间隔应是先不断增加,然后相等,最后可能减小.可见,本实验平衡摩擦力有两大好处.这样,运用设计的“简便和可操作性原则”为统领,以“问题化”为手段,在围绕思考完成实验目标的解决问题的过程中,形成平衡摩擦力、倍变法等物理思想方法以及实验注意事项.
还要善于运用实验、幽默风趣的语言、谐音、粉笔简图以及物理学史资料故事化等手段创设有趣的物理情景,再把有趣的情景“问题化”.要善于运用“问题化”手段,引发学生的认知冲突.
五、以学生为主体
苏霍姆林斯基说过:“教师必须在某种程度上变成孩子.”[5]
奥苏贝尔在《教育心理学――认知观》的扉页上写道:如果不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话,我会说:影响学习的最重要的因素是学生已经知道了什么,弄清了这一点,并据此展开教学,从而产生有效的学习,就是教育心理学的任务.[5]
著名教育家杜威早就指出:“尽管科学家和教师都掌握学科知识,但二者的学科知识是不一样的,教师必须把学科知识心理化,以便让学生能够理解.”学科知识的心理化,其实就是生本化.[6]
基于教师的专业知识、准确定位、逻辑化处理、“问题化”手段都是立足学生立场,实现知识向学生转化的有效措施.所以,逻辑化策略是以学生为主体的一个教学策略,是真正能够实现这一理念的有效策略之一.
参考文献:
[1] 张惠作.例谈高中物理教学内容的逻辑化处理策略[J].教学月刊・中学版(教学参考),2013(8):32-34.
[2] 陈建.物理教师专业知识的学科分析[J].物理教师,2014(2):62-63,66.
[3] 汤家合.有效教学需要目标引领――“目标引领・问题导学”教学模式探索[J].物理教学,2013(11):6-8.
[4] 戴大勇.初探高中物理必修模块教学目标的设定及教学策略[J].物理教师,2014(2):8-9,20.