一、解決學生對教材內容的不適應
中師物理與國中物理內容相比,其知識密度大,定量討論多,研究問題和解決問題需要新思想、新方法、新思路……。教材內容的突然拔高是難以“接軌”的主要原因,加之,由於學生數學知識欠缺,以及思維定勢的“負向遷移”,更增加了“接軌”的難度。因此,中師第一學期的物理教學往往是最困難的,筆者認爲,要實現教材內容的順利“接軌”,關鍵在於幫助學生解決好這些問題。
(一)學會科學抽象
物理上爲了使所研究的問題簡化,往往將研究對象理想化。如:質點、剛體等;將研究過程理想化。如:勻速運動、簡諧振動等;還將研究條件理想化。如:無摩擦面,絕熱容器等。然而,如質點,勻速運動等在實際中都是不存在的,有的同學對此感到迷惑不解。既然不存在,那又何必研究呢?其實這正是物理學研究問題時常用的簡化方法。它的實質是,忽略次要方面,突出主要方面的一種科學的抽象。如質點,就是具有一定質量而沒有大小和形狀的物體,是理想化模型,許多物理規律正是用物理模型得出的。
這種思想的建立,需要改變學生頭腦中原有圖式,而接受新的圖式,從而引起圖式的質變。因此,從“質點”教學起,就要求學生掌握科學的抽象,使其頭腦中的圖式,不斷得到豐富和發展,從而促進其認識水平產生一個質的飛躍。
(二)注重開拓思路
有些物理概念比較抽象。其思維形式和過程又比較複雜,而對於在思路幾乎是“直來直去”的同學來說,要理解和掌握這些概念確不是件易事。因此,在講授新知識的同時,更要注重開拓新思路,以提高學生的抽象思維能力。用“比值”定義的物理量就是其中一例。如:對加速度的定義式a=Δv/Δt,學生已感到明顯地不適應,他們在具體判斷加速度大小時,總習慣把加速度跟速度聯起來考慮,他們認爲,根據定義式,加速度跟Δv成正比,跟Δt成反比。例如,豎直上拋物體運動到最高點時a≠0的事實,學生的思路就是通不過,他們認爲此刻的v=0,物體都停止運動了,哪兒還有什麼加速度?而且令學生更加不可思議的是,加速度的大小跟Δv、Δt均無關。出現這種錯誤的原因在於學生的抽象思維能力不足:(1)把加速度跟速度概念混淆不清,認爲物體只有運動起來纔可能有加速度。(2)不理解公式的物理意義,而把定義式純數學化了,即習慣於從數字角度分析物理量之間的關係,從而引起思維錯誤,把“量度”公式跟“決定”條件混淆不清。其實,定義式a=Δv/Δt,只是加速度的“量度”式,而不是其“決定”式。爲了使學生心悅誠服,理清思路,我舉了兩個例子,深入淺出,以啓發學生“順應”。例1,要想知道兩個同學,誰跑得快,可以讓他們同跑一百米,並用跑表“測量”,然後根據v=s/t計算。“比值”大者跑得快,但他們兩人的速度大小卻與所選的一百米(s)及一百米所用時間(t)均無關。例2,要知道某物質的.密度,可“測”出其質量(m)和體積(V),然後用p=m/v計算,但其密度大小卻與m、V均無關。這兩個例子,形象地說明了“量度”不等於“決定”。類似於加速度用“比值”定義的物理量以後還很多,對於這些抽象的概念,我們要引導學生弄清它的實質,消除思維障礙。這樣對以後的電場強度、磁感應強度等概念將會得心應手。
(三)突破思維定勢
思維定勢,對人的大腦思維活動起着兩種作用。一是有利於學習新知識而產生的正向遷移,其作用無疑是積極的,但是,當思維定勢對學習新知識起干擾作用,即產生負向遷移,其作用則是消極的。
“已有知識負遷移”;“相異構想”(前科學概念中錯的概念);以及“生活中積累的錯誤觀點”等,都會造成一定的妨礙再認識的思維定勢,他們往往帶着“框架模式”去套認新知識,缺乏全面思考問題的思維素質,因而常常會遇到許多出乎意料的結論,從而發出了“物理難學”的感嘆。
例如:先入爲主的標量概念對矢量概念的建立,就是一個干擾。如講勻速圓周運動的向心加速度時,由於一些同學把加速度理解爲速度的量值變化的快慢,而不習慣考慮其方向的變化。所以,一提勻速圓周運動物體的加速度,他們頭腦中,預先就有這樣的圖景:“既然物體作勻速圓周運動,則v[,2]跟v[,1]就應該相等,從那兒來的速度的變化量Δv?加速度也就無從談起了”。但其向心加速度公式a=ω[2,]R或a=v[2,]/R,充分說明了向心加速度確有實實在在的量值。這一事實,學生往往感到莫明其妙。這就需要突破思維定勢。筆者對“向心加速度”一節是這樣處理的:索性一開始就給出其結論,a=ω[2,]R、a=v[2,]/R,以建立懸念;接下來複習矢量的概念,並突出其“方向”;然後用矢量的平行四邊形法則,導出由於v[,2]跟v[,1]“方向”不同而產生的Δv,這樣加速度也就在其中了,接着導出向心加速度公式,最後用實驗驗證。可見,學了向心加速度後,既擴大了矢量和加速度的外延,又使學生對這些概念的內涵有了更深刻的理解。因此,對於一些難理解的概念,要注意分階段進行,不能企圖“一口吃胖”,強調“一次講深講透”的作法,是不符合學生的認識規律的。
此外,“相異構想”,如“離心力”對作圓周運動物體或單擺擺球和受力分析,起到了干擾作用;“生活中積累的錯誤觀點”,如:“物體運動需要力來維持”,對牛頓第一定律的理解起干擾作用,“馬拉車前進是由於馬拉車的力大於車拉馬的力”,對牛頓第三定律的學習起干擾作用等。還有學生的直覺經驗(想當然)的思維定勢對理性認識的干擾作用等,在教學中都不容忽視。由於篇幅所限,本文從略。
(四)彌補數學欠缺
同學們總說,物理難學,難在哪裏呢?客觀地說,難,並不完全難在物理問題的本身,一些同學數學基礎較差,不能適應教材內容需要,在物理問題上,由於數學卡殼的情況比比皆是,數學知識的欠缺是學生接受新知識和解題中的一大障礙。
數學是物理推理思維的方法,是量化物理變量、定義物理概念,表述物理過程的工具。“功欲善其事,必先利其器”,對於教學中涉及到的數學問題,應先了解學生的掌握情況,然後酌情作必要的複習。如:從建立座標系開始就包括確立自變量,找出函數關係的數學問題;進行矢量運算時涉及到平面幾何、三角等方面的知識;天體運動的計算中,要用到冪和根式的運算知識等。有時還要涉及到一些未學過的數學知識。如“弧度”的概念,由於相關知識不清,一週角=360°,在學生頭腦中根深蒂固,而一週角=2π弧度,則十分陌生,因而弧度的概念很難建立,以致用弧度作圓心角單位而導出的弧長公式l=Rθ,學生更是難以接受。有經驗的教師常說:“弧度往往引起學生糊塗”。因此,必須給以適當補課,以掃除攔路虎。同時,在推導公式或講解例題時,不僅要分析其物理過程,對數學問題也要示範,板演,不能因爲是數學問題而回避。要儘快培養學生應用數學知識解決物理問題的能力。
二、解決學生學習方法上的不適應
中師第一期的教學對象是,長期被“喂着吃”的剛剛從國中畢業的學生,他們對物理知識的理解能力和思維能力尚處於低級階段,在國中,他們往往以完成作業爲主,不習慣看書,不會記筆記,不善於總結,不善於觀察和解釋現象,不善於動手實驗等。學習方法上的不適應,將使學生在學習中處處遇“紅燈”。因此,教會學生學習方法,亦是當務之急。
(一)增強課堂意識
老師的作用是導航開竅,聽講是學生的頭等知識來源,輕視課堂聽講,是最大的浪費時間。教育學生尊重老師的勞動。首先要求學生作到:(1)有寄希望於課堂的願望。(2)課前要作好充分準備,即:包括知識準備,物質準備和精神準備。(3)上課後,立即進入學習狀態,謹防走神,聽不懂時作個記號,繼續聽,不鑽牛角尖,相信科學,尊重事實,是學生應有的修養。(4)智商較高的同學,聽課要有超前意識,不能只滿足於跟着老師走,而要力爭通過自己的思維,悟出其中道理。其次,訓練學生課堂記筆記的習慣,筆記的內容主要有:(1)板書。因板書言簡意賅,並可體現整節課的教學內容。(2)教師對教材的處理(增、刪、改)。(3)聽課中的疑點。(4)不宜板書但又比較關鍵的內容。這樣既有利於聽課時思想集中,手腦並用,又是一種能力的訓練,更是複習時與教材配合的重要依據,是非常有效的學習方法之一。而且隨着知識層次的提高,記筆記的能力顯得尤爲重要。所以在學生入學的第一學期特別在學生還不自覺、不習慣的初期,更要來點“強制”措施,例如:在課堂上不定期地有意識地提問,以檢查聽課效果,平時不定期地檢查筆記,並將檢查結果與學生成績掛鉤,以幫助他們養成習慣,從中嚐到甜頭,進而變成他們的自覺行動。
同時,立足於用物理學科本身魅力增強課堂的吸引力,激發學生對課堂的興趣,無疑對增強課堂意識起到促進作用。
(二)加強教材閱讀
物理教材是學生學習物理的根據,又是獲得物理知識的主要來源。因此,儘快培養學生閱讀教材的良好習慣,提高閱讀教材的能力,是十分重要的。閱讀教材絕不同於看小說。教材中既有物理過程,物理現象的描述,又有對物理現象的分析和概括;既有定性描述,又有定量推導;表達方式,既有文字,又有公式和插圖等。筆者是從以下幾個方面指導學生閱讀的:(1)課前預讀。對教材的某些內容可佈置讓學生預讀,教師提出預讀提綱,要求學生記下要點,以明確聽課目的(注意,對可建立懸念的內容不宜預讀)。(2)課堂精讀。課堂上老師在精講的基礎上,要求學生對重點段落,逐字逐句地分析其含義,以加深理解,強化記憶。(3)課後通讀。心理學理論告知我們:知識的遺忘率最高的時間是初掌握知識那一段。因此,要及時指導學生課後通讀教材,對進一步鞏固已學知識十分重要。(4)系統閱讀。在教材每章結束後或期中,期末複習時,必須指導學生系統閱讀,在此基礎上,指導學生用列表法或結構圖等形式處理教材中的概念、規律及知識要點,從而達到深化知識,提高邏輯思維的目的。
(三)培養觀察能力
觀察實驗,不僅是爲了學習物理知識,而且它本身就是物理知識,觀察實驗,可使學生豐富感性知識,激發學生學習興趣,而且又是最好的讓學生(主體)與物理世界(客體)相互作用的最好環境。在教學中,實驗能力的培養一般很少被忽視,但觀察能力的培養往往不被重視。筆者僅就培養觀察能力方面談幾點體會。(1)課堂觀察演示實驗。要求學生充分觀察老師的演示實驗。所謂充分觀察,就是全面觀察,重點觀察和對比觀察。儘可能地讓學生自己分析現象,判斷出本質特徵。在充分觀察的基礎上,由學生逐步思考,分析、討論,並總結出物理現象的本質規律。(2)課外觀察自然現象和身邊事物。培養學生平時善於多觀察自然現象和身邊事物的習慣。啓發他們練習應用物理規律解釋自己觀察到的現象和生活中的物理問題,使“物理生活化。生活物理化。”例如:在乘火車旅行中,只要稍加留心觀察,就可以從司空見慣的現象中,發現許許多多物理問題,如:火車啓動前,總要向後倒一下,是爲了分別克服每節車廂的靜摩擦,以減小啓動的難度;路旁的樹木、房屋向後倒,這是由於人們總是習慣以自己爲參照物;在平穩行駛的車廂裏豎直向上跳起後,仍落回原地,是由於慣性,即由於人在水平方向上沒有受力,仍以原來的速度與車同行;鐵道轉彎處外高內低,目的在於提供火車作圓周運動的向心力等等,都是物理問題。可見,人們就生活在物理世界中,每時每刻都在和各種各樣的物理現象打交道,只要善於觀察,勤于思考,定能從中挖掘提煉出妙趣橫生的事例來。這樣,不知不覺就鞏固了已學知識,而且充實了閒暇空餘。
(四)教會複習方法
學生平時所學知識都是些被分割的、零碎的知識片斷。非常容易被遺忘,而且新課教學,不宜也不可能把概念的內涵和外延揭示的十分透徹和全面,只有通過複習,纔有可能把知識拓寬和加深,纔有可能對已學知識達到深刻理解的程度。因此,複習的過程,絕不是簡單的原課程的重複,而是拾遺補缺,尋找知
識內在聯繫的過程,是在較大範圍內貫穿知識的過程;是強化知識提高能力的過程;而且複習還有更積極的意義——溫故而知新。因此,教會學生複習方法是非常重要的。首先教會學生對知識進行正確劃分,抓教材內容的輪廓梗概和列表對比,自編複習提綱,歸納出知識要點,找出主線,並指導學生對難點、重點及關鍵問題作進一步討論;熟記公式、定理,並弄清其來龍去脈。但必須注意,教師不能越俎代庖,只是在初期教師可適當示範。如:力學第二章結束後,我便圍繞着運動學和動力學的主線——運動的因果關係,指導學生,提綱挈領,逐個分析各種運動的規律及其原因。通過老師指導下的複習,不僅使學生理順教材脈絡,建立整體認識,掌握知識間的縱橫聯繫;更重要的是,學生從中學會了自己應該怎樣去複習。其次,引導學生通過解題進行復習。具體作法是,在作基本訓練的基礎上,可選一些綜合性的,具有針對性的典型例題示範,通過例題滲透解題方法和解題思路。引導學生反覆推敲題意,細心觀察已知和未知,留心挖掘出字裏行間的隱含條件,還要注意排除一些多餘條件,切不可匆匆動手亂套公式或企圖投機取巧。要養成做完題進行總結的良好習慣,想一想,這道題在知識上屬於哪一類?解題的思路、方法、過程如何?爭取每做一題都有新的啓發,這樣既可使學生進一步理解概念、規律,又可拓寬解題思路,提高靈活應變能力,從而達到舉一反三、觸類旁通之目的。
萬事開頭難,從頭抓起,幫助學生在知識和學習能力上儘快“接軌”,對整個中師物理教學是至關重要的。所以,在教學中必須給學生創造最佳的外界條件,真正讓學生經歷求知過程,學會求知方法,即通過起始年級的物理教學,不僅使學生“學會”物理,更要教會學生“會學”物理。
