一堂物理实验专题复习课所引发的思考

王建峰

(浙江海盐元济高级中学,浙江海盐 314300)

高中物理专题复习是高三复习教学过程中的一个重要环节,有效的专题复习对学生知识的升华和解题能力的提高有着至关重要的意义.只有通过专题复习,才能使学科知识串成线、拉成面、形成网,才能提高学生分析和解决问题的能力,才能在高考中取得更好的成绩.

物理实验的考查一直是高考的热点,学生在高考前虽做了大量的实验题,但从试题得分情况来看,实验题失分相当严重.究其原因:一方面教师在实验复习时往往一讲到底,缺乏有效的教学方式,往往将实验孤立开来,逐个讨论;另一方面学生头脑中缺乏可联系的基本实验图式,缺乏可联系的基本实验装置.那么,如何改变传统的实验复习方式,增强实验教学的效率?下面选取“纸带类实验复习专题课”的一个教学片断作浅显评析,并简述案例所引发的思考.

1 课堂片断呈现

教师:出示纸带类实验的基本装置,并说明装置结构(如图1所示).与学生一起讨论以下问题:(1)上述实验的实质,(2)上述基本实验装置可研究或探究哪些实验?

图1

评析:创设有利于学习者建构意义的情景是教学设计的重要环节.教学中出示基本实验装置,把装置与实验对应展示,有助于学生建立基本的实验图式.同时,结合实验装置提出问题调动了学生学习的积极性,增强实验探究的欲望,从而提高复习效率.

学生回答:纸带记录滑块运动的位移随时间的变化情况,从而揭示滑块的运动规律或满足的规律.此装置可测定匀变速直线运动的加速度;探究加速度与力、质量的关系;…

教师进一步问:上述基本实验装置可适当变换,还可研究或探究哪些实验?

学生回答:如果把装置倒置可验证机械能守恒定律(如图2所示).

教师再问:如果装置不倒置能否验证机械能守恒定律?

学生回答:如果把装置中的长木板改成气垫导轨可验证系统的机械能是否守恒.

图2

图3

教师再拓宽:如图3所示,两个质量各为 m1和 m2的小物块 A和B,分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,已知 m1＞m2,现要利用此装置验证机械能守恒定律.请思考应测哪些物理量?

学生回答:测出 m1下降的高度可计算出系统重力势能的变化量;测出下落的时间可计算出系统动能的增加量.

教师再问:上述基本实验装置还可研究或探究哪些实验?

图4

学生回答:把木板倾斜以平衡摩擦力可探究橡皮筋做功与物体速度变化的关系(如图4所示);把滑块A、B放置于气垫导轨上可探究A、B碰撞过程中的不变量(如图5所示).

图5

教师再问:滑块 A、B不放置于气垫导轨上能否探究A、B碰撞过程中的不变量?

评析:教学中通过巧设问题,把原本独立的、毫不相干的实验有机地整合起来,把变式训练融于实验复习中,拓宽了实验复习的渠道,实现了纵向线状的类比复习和横向的方法迁移,以触类旁通.借助几个传统装置进行适当改造,提出一系列新的实验任务,让学生在相互交流中激活思维,实现迁移和创新.如验证系统“机械能守恒”、“动量守恒”等给出了一些新的基本思路,让学生有进一步想象的空间.

学生间的协作与交流是学习进程中的重要手段.课堂上学生思维活跃,始终围绕教学问题层层推进,教学的预设和生成实现共振.

图6

学生回答:利用图4、图 5实验装置结合起来(如图6所示)可以研究.(学生一边回答,教师一边板画实验变换装置图,进行板书设计)

评析:通过板书形成纸带类实验的知识网络,构建实验思维导图,最大限度地展示实验情景,拓宽实验复习的教学方式,挖掘实验教学功能.

2 案例引发的几点思考

思考1:物理复习专题设计的依据

专题设计是通过对高考研究所获取的信息为依据.高考研究主要包括《考试说明》、《学科指导意见》和近几年高考试题.《考试说明》每年均有少部分调整或变动,把新旧《考试说明》比较就能了解哪些地方作了调整或变动.教师需要考虑的是《考试说明》调整的意图是什么?为什么作这样的调整?在试题的设计上怎样体现?还有对《考试说明》题型示例的研究,例如2009年《浙江省理科综合考试说明》例卷中出示的3个计算题均为“单体多过程运动问题”,说明2009年浙江卷对“多体多过程试题”的考查将向“单体多过程试题”转换.当然这种转换的目的是强调试题的基础性、应用性,体现新课程的理念.

每年的高考试题,既保持稳定,又不断创新;既重视基础,又考查能力;既关注教材,又联系实际.近年的高考试题,特别是全国试卷,是最规范的,也最有规律.受到《考试说明》的约束,命题范围狭窄,物理学科的题量有限,这就为我们分析研究高考,提供了空间.此外,专题设计时必须分析学生在进入复习前的初始状态,注意学生的认知结构.

思考2:物理复习专题的划分

物理专题划分宜粗不宜细,划分的项目为牵连度高、综合性强,又是高考热点的章节.建议分为以下几个专题.

专题1 力和运动

本专题主要讲述物体在常见力(重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力)作用下的各种运动问题.重点是牛顿运动定律解题、天体运动及简谐运动图像.旨在用力的观点来解决运动问题.

专题2 动能定理与功能关系

本专题主要让学生用“能的观点”来探讨物理问题.重点是掌握动能定理及功能关系,特别要学会处理涉及变力做功问题.

专题3 带电粒子在复合场中运动

本专题所探讨的物理情景往往比较复杂,运用的知识综合性强,是高考的热点内容.探讨的问题主要为:带电粒子在电场中类平抛运动;带电粒子在磁场中圆周运动;带电粒子在电场、磁场、重力场中运动等.

专题4 电磁感应综合问题

本专题着重从电路、力、能量3方面让学生掌握电磁感应综合问题.对电磁感应现象中的图像(i-t;F-t)需要特别关注.

专题5 力学与电学实验

本专题主要探讨考纲上列举的相关实验,高考所考查的内容也并非教材中已成型实验,而是以所掌握的实验原理、技能为基础自行设计为主.设计性实验是近几年高考热点也是得分难点.教学中着重从原理设计入手,层层推进,还物理实验的基础地位.

思考3:物理复习专题的设计要素

情景要素:专题复习课的教学设计中,一要考虑第一轮复习中学生所暴露的问题及学生已有的认知结构;二要考虑学生的认知过程,复习的过程同样要遵循皮亚杰的关于图式、同化、顺应、平衡的4个认知过程.专题复习就是要解决新的认知平衡问题.

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思维过程.因此,教师无论是在教学的整个过程,还是在教学过程中的某些微观环节,都应该十分重视情景的创设.通过情景,提出问题.使教学信息具有新奇性,从而使学生产生求知欲,提高课堂教学效率.通过情景来讨论问题,展开联想,引导学生将这些物理情景进行归类,可以总结出一些非常典型的物理模型,训练学生创新所需的思维素质和创新精神.

知识网络要素:专题复习不局限知识单元,而是考虑知识的体系和结构,从学科思想和方法上进行归纳,帮助学生构建新的物理框架.这不是知识的堆积,而是知识的综合,更是思想的综合.

物理知识之间都是有机联系着的,构建物理知识网络是进行专题复习的基础.许多高三学生对物理肯下功夫,但复习效果不佳,对知识整体把握不住,理不出头绪来,这种情况与不重视知识总结,去构建知识网络有关,使得复习过程很被动.构建知识网络应包括基础知识、基本技能、技巧、基本思维方法,以及典型例题.教师要对学生加以适当引导,给学生提供不同的方法,让学生根据自己的情况选择,例如:①利用课本目录构建知识网络,将各章中的每小节与高考大纲对照整理;②自己参照复习资料尝试独立画知识网络图,绝不能照搬原图,只有把自己对知识的理解、感悟融入图中,才会对图的内容形式非常熟悉.

思维程序要素:在教学中我们发现,相当一部分学生遇到物理试题时,只凭主观感觉去对待,不知道如何做?讲不清解题的分析过程.如果题目篇幅冗长,情景复杂,更是束手无策.所以,在专题设计中,我们要强化思维程序化的运用,教师要有意识地指导学生按照试题的发展顺序分析出题中的各种情景,把各种情景翻译成模型.针对不同的问题灵活选取研究对象;对研究对象作出必要的图示;会分析、研究各对象所经历的物理过程、所遵循的物理规律;要善于把复杂问题分解为几个子过程,善于寻找、挖掘各对象、各运动子过程的连接点.

总之,在高考物理专题复习时,教师需研读《考试说明》,深入了解学生的学习状况,科学合理安排专题项目,创设符合学生实际的专题复习情景,优化物理专题的复习过程,才能达到从知识综合升华到思想综合,进而形成学科智慧的专题目标,实现满意的教学效果.