時間:2023-06-29 16:33:19
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【關鍵詞】“任務型”教學;熱處理原理與工藝;改革;實踐
0 前言
伴隨著科技的進步、學生認知水平的提高和招就業態勢的嚴峻,學生對以機械接受為主、PPT+理論講授的“單一化”課堂教學模式認可度不斷降低,高校傳統教學模式的局限性體現地越來越明顯,如何提高教學質量、切實提高學生動手能力以及如何解決“重知輕行”和實現“知行合一”已經成為擺在高校教育工作者面前亟需解決的現實問題[1]。
“崠理原理與工藝”是理工科院校材料、機械等專業的必修課程[2],教學質量對上述專業畢業生的就業、職業發展都有重要的影響。然而,作為一門傳統的課程,課堂教學難以避免地存在著上述問題,且隨著職業教育、在線教育的發展,本科院校如不能快速適應形勢,及時改革授課模式,相關專業的本科生將面臨著來自高職、高專等專科生乃至經驗豐富的低學歷技術員的巨大競爭壓力。
1 熱處理“任務”的設計
“熱處理原理與工藝”課程旨在使學生進一步掌握金屬材料學基礎理論,熟悉熱處理工藝和設備,能夠利用基礎理論設計出合理的工藝以實現對熱處理工件最終性能的調控。因此,課程以金屬材料的強韌化、加熱設備和工藝、奧氏體的形成、鋼的冷卻及組織轉變、珠光體相變、貝氏體相變、馬氏體相變等主要內容順次展開。有鑒于此,本文基于“熱處理原理與工藝”課程特點,提出了“任務型”教學模式,研究了該模式對教學質量、學生創新思維、動手能力等方面的影響。
在課程的實踐過程中,首先,根據學生人數分成6個小組(分別記A、B、C、D、E、F),每個小組8人左右,設置小組長負責任務的總體進度安排;其次,在完成金屬材料的強韌化理論授課后,每組領取了一個同工藝、同組織、同硬度的退火Q235鋼試樣,“任務”為利用所學強韌化理論,設計不同熱處理工藝,使用專業實驗室的熱處理設備提高Q235鋼的硬度,且以最終硬度高低對團隊進行考評,并將成績體現在課程的最終考核中。
2 結果與討論
通過對學生完成任務的過程和結果進行分析,發現每組采用的工藝均有差別,但是均統一采用了滲碳化學熱處理,且滲碳劑均為學生自行配制,采用的原料有木炭、焦炭和活性炭,助滲劑也各有不同,試樣被置于陶瓷坩堝中用泥土封蓋后在箱式爐內加熱。此外,工藝上的區別還包括了不同滲碳時間、不同淬火介質(水、鹽水)、滲碳淬火后處理等。具體的硬度見下表,由數據可知,采用極為簡易的固體滲碳工藝可以使退火Q235獲得非常高的淬火硬度,單個數值甚至達到70HRC以上,甚至超過了大多數合金鋼的淬火硬度。
各組學生在任務完成過程中,充分運用了熱處理強韌化理論,通過前期工藝設計、方案實施和結果驗證,學生的設計思維、設備操作、滲碳劑配制、硬度檢測方法均得到了很大的鍛煉,激發了學生對熱處理課程的積極性。
3 結論
通過課堂上布置設計好的具有一定難度的“任務”,讓學生組成團隊,利用所學知識和教學資源,發揮團隊智慧,課余時間親自動手完成教學任務,實現了課上課下聯合推動教學,調動了學生理論聯系實踐的積極性,提高了學生的創新思維和動手能力,有助于進一步提高教學質量,同時也是解決理工科高校教學過程中“重知輕行”問題的較好方法。“任務型”教學模式能夠更加地符合理工科院校的專業課程實際教學,具有一定的創新性和普適性。
【參考文獻】
關鍵詞:初中物理 熱學計算題 教學思考
如何進行初中物理計算題教學?就熱學為例,結合自己的教學實踐,談幾點個人的教學思考。
一、在簡單題中,滲透解題的規范意識
有些計算題是直接套公式就能解的題。這類題目,重點指導學生解題的格式和規范,弄清物理過程,明確套用的公式和涉及的物理量的符號,單位及意義。
例1:如圖所示是利用太陽能對水加熱的簡易裝置,水箱的四壁和底部均用隔熱材料制成,箱頂裝有吸熱板,為吸收更多的太陽光能,其面積可達1米2以上,現水箱內裝有質量為50千克的水,一段時間后,水溫升高了20℃(水未沸騰),己知水的比熱容為4.2×103焦/(千克?℃),那么這段時間內水吸收的熱量為多少
分析:要計算水吸收的熱量,首先需要熟悉吸收熱量的計算公式:Q=CMt,其次根據已知條件代入公式進行計算。
解:己知,M=50千克,C=4.2×103焦/(千克?℃),t=20℃。根據熱量公式Q=CMt=4.2×103焦/(千克?℃)×50千克×20℃=4.2×106焦。
學生應有的基礎知識儲備是:熱量的計算公式,公式中每個字母所代表的物理量;比熱、質量、溫度的單位及換算;規范解答物理計算題的格式和要求等。但要注意分析題意中有用的物理量,有的物理量對計算是無用的,謹防死搬硬套代公式。
在解此類題時,如先引導學生討論以下問題:解答物理計算題的一般格式是什么?本題中要我們求哪些物理量,它們的符號、單位分別是什么?用什么公式?從公式可看出己知物理量和所求物理量?以及的物理量相對應的單位,解題的具體步驟等。
基礎知識有了,再由幾名同學板演,其余同學在練習本上做,完成后再集體糾錯,從而加深對問題的認識。接下來,教師改動題目中的幾項內容或數據,把原題改編成求水的質量或溫度的題目,學生再解。或在原題的基礎上補充或去掉幾個條件改編成一道多步計算題。通過改編、補條件、或結合實際問題自編題等方式,反復訓練,直至學生掌握規范和方法。
二、在綜合題中,確立解題的正確思路
解答綜合題要從中找到簡單,并發現各簡單題之間的聯系,找準切入點,理清解題思路,從而步步深入,達到目的。在具體教學中要注意方法滲透,使學生學會思考。通過一定量的練習,讓學生熟練掌握一些基本的思維方法。
例2:用穩定的熱源給一個物體均勻加熱,得到它的熔化圖象如圖所示,那么該物體在固態時的比熱與液態時的比熱之比是多少?
分析:從圖上可以看出,在質量不變的前提下,AB段溫度升高40度,cD段溫度升高20度,CD段加熱時間是AB段加熱時間的2倍,吸收熱量之比為1:2,所以該物體在固態時的比熱與液態時的比熱之比是1:4。
解:在質量不變的前提下,吸收熱量之比為1:2,溫度升高之比為2:1,根據Q=Cmt計算可知該物體在固態時的比熱與液態時的比熱之比是1:4。
要求學生會用圖象描述比熱容的大小并能正確讀圖。據題中給出的已知條件和信息,你可提出幾個問題?可求出哪些物理量?經過這樣的引導,學生會養成提問題,想問題的習慣,從而激發學生主動學習的自覺性。同時,在計算題的教學中,應引導學生充分利用題給信息,根據所掌握的物理知識和規律采取一題多變、一題多解的方法,多角度、多層面地分析和解答問題,培養敏捷靈活的思維品質,努力探求解決問題的多種途徑。
三、在情境題中,訓練學生的觀察能力
近年來,試題中理論聯系實際,密切貼近生活的題目增多。這些試題中物理情境的取材范圍廣泛、立意新穎、構思獨特,有利于提高學生學習物理的興趣,培養學生的創新精神和實踐能力。因此,這類情境題很有訓練的必要和價值。
例3:如圖所示,為了解白紙和黑紙的吸熱性能,小明將質量都是1kg、初溫相同的水分別倒入兩個完全相同的瓶中,再用大小、形狀和厚薄相同的白紙和黑紙將瓶包起來,然后將兩個瓶子放在太陽光下,在30min內,小明每隔3min測一次水的溫度,記錄在下面的表格中。根據小明的實驗和記錄可知[水的比熱容c=4.2×103J/(kg?℃)]( )A、白紙的吸熱性能好于黑紙。B、黑紙的吸熱性能好于白紙。c、30min內,白紙瓶中的水內能增加了1.26×105J。D、30min內,黑紙瓶中的水內能增加了4.62×104J
分析:兩瓶內裝有相同質量、初溫相同的水,通過比較在相同時間內水溫升高的多少,根據吸熱公式得出哪個瓶內吸熱少,判斷白紙和黑紙吸熱性能;知道30min內,水的質量、初溫、末溫、水的比熱容,利用吸熱公式求水吸收的熱量(內能的增加值)。
解:由題知,兩瓶內水的質量相同、初溫相同。
Q吸=cmt,在相同的時間內(30min),白紙瓶水溫升高的少,水吸熱少。黑紙的吸熱性能好于白紙,故A錯,B正確。
白紙瓶中的水吸熱:Q吸=am(t1=t0)=1kg×4.2×103J/(kg?℃)×(30℃-23℃)=2.94×104J,故c錯;
黑紙瓶中的水吸熱:Q吸’=am(t2t0)=1kg×4.2×103J/(kg?℃)×(34℃-23℃)=4.62×104J,故D正確。故選B、D。
一、總體分塊
根據初中物理研究的范圍將知識體系分成五個模塊,分別為:聲、光、熱、電、力。這是一個把教材“由厚變薄”的過程。打消學生學習物理的恐懼心理,讓他們明白初中物理的四本書只包括這五模塊,讓學生對初中物理知識形成一個系統的認識。
在這五個模塊中,先從聲、光、熱學這三個模塊入手,因為這三個模塊考點較少,知識點難度不大,而且涉及的計算量少,學生相對來說容易掌握。這相當于給學生做了一個減法,讓五個模塊只剩下兩個模塊,減輕了學生的心理負擔。
二、具體復習方法
1.比較、對照法
將容易混淆的物理量放在一起進行比較、對照,找出它們的不同之處。特別是物理量的符號、單位、表示的意義及計算公式進行比較,使學生同時對兩個概念形成明確的認識。
2.專題復習
專題復習主要是對知識體系作各個專題的分類歸納,讓學生從分類專題中找出共同的特性和規律,明確解題思想,從而提高學生分析問題和解決問題的能力。
三、復習結合學生實際情況
一、高中與初中物理教學的梯度
初中物理教學是以觀察、實驗為基礎,使學生了解力學、熱學、聲學、光學、電學和原子物理學的初步知識以及實際應用;高中物理教學則是采用觀察實驗、抽象思維和數學方法相結合,對物理現象進行模型抽象和數學化描述,要求通過抽象概括、想象假說、邏輯推理來揭示物理現象的本質和變化規律。初中物理教學以直觀教學為主,在學生的思維活動中呈現的是一個個具體的物理形象和現象,所以初中學生物理知識的獲得是建立在形象思維的基礎之上;而高中較多的是在抽象的基礎上進行概括,在學生的思維活動中呈現的是經過抽象概括的物理模型。
由于初中物理內容少,問題簡單,講解例題和練習多,課后學生只要背背概念、公式,考試就很容易得高分。而高中物理內容多且難度大,各部分知識相互聯系,有的學生仍采用初中的學習方法對待高中的物理學習,結果是學了一大堆公式,雖然背得很熟,但用起來就不知從何下手,學生感到物理深奧難懂,從而心理上產生對物理的恐懼。高中物理對學生運用數學分析解決物理問題的能力提出了較高要求,在教學內容上更多地涉及到數學知識,物理規律的數學表達式明顯加多、加深,例如:勻變速直線運動公式常用的就有10個之多,每個公式涉及到四個物理量,其中三個為矢量,并且各公式有不同的適用范圍,學生在解題時常常感到無所適從;開始用圖象表達物理規律,描述物理過程;矢量進入物理規律的表達式。
二、如何搞好初、高中物理教學的銜接
重視教材與教法研究。
高中物理教師不單是研究高中的物理教材,還要研究初中物理教材,了解初中物理教學方法和教材結構,知道初中學生學過哪些知識,掌握到什么水平以及獲取這些知識的途徑,在此基礎上根據高中物理教材和學生狀況分析、研究高中教學難點,設置合理的教學層次、實施適當的教學方法,降低“階差”,保護學生物理學習的積極性,使學生樹立學好物理的信心。
堅持循序漸進原則。
高中物理教學大綱指出,教學中應注意循序漸進,知識要逐步擴展和加深,能力要逐步提高。高中教學應以初中知識為教學的出發點逐步擴展和加深;教材的呈現要難易適當,要根據學生知識的逐漸積累和能力的不斷提高,讓教學內容在不同階段重復出現,逐漸擴大范圍和增加難度。
透析物理概念和規律。
使學生掌握完整的基礎知識,培養學生物理思維能力,能力是在獲得和運用知識的過程中逐步培養起來的。首先要加強基本概念和基本規律的教學,要重視概念和規律的建立過程,讓學生知道它們的由來;其次弄清每一個概念的內涵和外延及來龍去脈,要使學生掌握物理規律的表達形式的同時,明確公式中各物理量的意義和單位、規律的適用條件及注意事項。
(1)把公式、概念背的滾瓜爛熟,這是解決一切問題的基礎。背的時候眼看、口念、手抄,讓各個感官都收到刺激,以多種方式作用于大腦,這樣記得快、牢。還要特別注意公式的特殊性,一把鑰匙開一把鎖,不要搞混。
(2)多做題,不是傻做,而是大海里撈針。物理題的每種類型都有典型代表的題。像完全非彈性碰撞的題型就是子彈打木塊,不然就改成打沙袋,換湯不換藥。可這種題又重要,考試常有。我們必須把它弄透,再多做幾道相似的題,把解題思路記住就行了。
一、高中與初中物理教學的梯度
初中物理教學是以觀察、實驗為基礎,使學生了解力學、熱學、聲學、光學、電學和原子物理學的初步知識以及實際應用;高中物理教學則是采用觀察實驗、抽象思維和數學方法相結合,對物理現象進行模型抽象和數學化描述,要求通過抽象概括、想象假說、邏輯推理來揭示物理現象的本質和變化規律。初中物理教學以直觀教學為主,而高中較多地是在抽象的基礎上進行概括,在學生的思維活動中呈現的是經過抽象概括的物理模型。
由于初中物理內容少,問題簡單,講解例題和練習多,課后學生只要背背概念、公式,考試就很容易了。而高中物理內容多而且難度大,各部分知識相互聯系,有的學生仍采用初中的那一套方法對待高中的物理學習,結果是學了一大堆公式,雖然背得很熟,但一用起來就不知從何下手,學生感到物理深奧難懂,從而心理上造成對物理的恐懼。高中物理對學生運用數學分析解決物理問題的能力提出了較高要求,在教學內容上更多地涉及到數學知識,物理規律的數學表達式明顯加多加深,例如:勻變速直線運動公式常用的就有10個之多,每個公式涉及到四個物理量,其中三個為矢量,并且各公式有不同的適用范圍,學生在解題常常感到無所適從;開始用圖像表達物理規律,描述物理過程;矢量進入物理規律的表達式。
二、如何搞好初、高中物理學習的銜接
1.學習方法的轉變
初中學生只要背背概念、公式,多做幾個題,考試就能考好;而高中物理的學習,關鍵是理解。要重視課本,理解物理的基本概念和基本規律,只有這樣,才能領會知識,才能靈活的運用知識,達到舉一反三,觸類旁通效果。
2.堅持循序漸進原則
高中物理教學大綱所指出,學生學習應注意循序漸進,知識要逐步擴展和加深,能力要逐步提高。高中學習應以基礎知識為出發點,逐步擴展和加深;學生要逐漸積累知識和不斷重復知識,要使學生覺得物理學習并不難,使他們有成就感,這樣才能使學生對物理學習產生興趣,才能產生學習的積極性,使學生樹立起學好物理的信心。
3.透析物理概念和規律
學生要掌握完整的基礎知識,培養物理思維能力,能力是在獲得和運用知識的過程中逐步培養起來的。首先要加強基本概念和基本規律的學習,要重視概念和規律的建立過程,要知道它們的由來;其次弄清每一個概念的內涵和外延及來龍去脈,要掌握物理規律的表達形式的同時,明確公式中各物理量的意義和單位,規律的適用條件及注意事項。
4.物理模型的建立
高中物理學習中常用的研究方法是確定研究對象,對研究對象進行簡化建立物理模型,在一定范圍內研究物理模型,分析總結得出規律,討論規律的適用范圍及條件。建立物理模型是培養抽象思維能力、建立形象思維的重要途徑,學生要領會這種研究物理問題的方法;通過規律的應用培養學生建立和應用物理模型的能力,以實現知識的遷移。
物理模型建立的重要途徑是物理習題研究,要注意解題思路和解題的方法。做物理習題時,要把重點放在物理過程的分析,并把物理過程圖景化,建立起正確的物理模型,形成清晰的物理過程。物理習題做示意圖是將抽象變形象、抽象變具體,建立物理模型的重要手段,學生在審題時一邊讀題一邊畫圖,養成良好的習慣。解題過程中,要培養應用數學知識解答物理問題的能力。
5.學習習慣的培養
[關鍵詞]中考計算題命題區分度評價
最近幾年,安徽省中考采用二考合一的形式,即義務教育階段的初中學業畢業考試與普通高中選拔性考試采用相同的試卷進行考試,文化課考試科目為語文、數學、英語、政治、歷史、物理、化學,另外增加物理、化學實驗考查和體育加試。其中語文、數學、英語每門學科總分各為150分,物理總分為90分,化學總分為60分,政治總分為80分,歷史總分為70分,理化加試任抽一題滿分為15分,體育三項總分為30分。在諸多學科中,物理學科的考試內容難度發生了很大的變化,給廣大考生、家長、授課教師產生很大影響,本文通過對2000年和2011年安徽省中考試題物理計算題的分析和比較,旨在引起廣大考生的重視,同廣大教師一起探討在新課改形勢下如何駕馭教材,對命題專家提一點建議。
2000年的計算題主要對物理概念、公式運用和計算能力的考查,注重對學生的理解、積累知識的能力的考查和應用知識解決實際問題的能力等進行考查;而2011年的計算題考查了學生學習過程中的推理能力、動手動腦能力,還考查了學生運用所學知識解決新問題的能力,是基于新的教學理念、新課程的科學探究要求對學生進行考查的,注重知識的來龍去脈,學生對知識的學習過程,特別是學生學習過程中建立起來的思想方法和探究能力的考查,注重了試題的開放性和選拔性。
2000年中考物理計算題的分值為29分,2011年為23分,計算題的分值減少6分。兩年中考物理的總分皆為90分。
2000年中考物理計算題考查的內容為力學、熱學,2011年考查的內容為力學、熱學、電學,增加考查了電學內容。
2000年中考物理計算題考查的知識點為:串聯電路的電流、電壓規律、電功率的計算;太陽輻射功率,物質吸熱公式、電功和電熱關系、吸熱效率。2011年中考物理計算題考查的知識點為:力學中功的計算、機械功原理的應用(推導關系式);速度單位的換算、燃料燃燒熱的計算、功率與功的關系計算、毫安表的內阻、電源電壓的計算。
試題的難易程度,2000年難易程度呈階梯分布:易、中、稍;2011年難容易題分值很小,難度大的題分值很多。
考查的知識點與教材的關聯度:2000年很緊密,也注重考查物理知識的實際應用;2011年考查的知識點與教材的關聯度較小,特別是機械功原理的應用計算在課文中不涉及,而斜面這類機械的效率在初中課文中也未提及;毫安表的使用及其內阻問題更是高中內容,在初中階段只要求知道毫安是電流的單位,會把毫安與安培單位相互轉化就達到要求。同時,筆者認為,儀表要注重考查儀表的正確使用方法及讀數,而考查學生不熟悉的毫安表,且考慮內阻問題,屬嚴重超綱,也超出大多數中學生的思維水平。
能力考查要求:2000年偏重物理知識綜合應用能力、計算能力、分析能力的考查;2011年很強的分析問題能力、計算能力、拓展能力。
考生的得分情況:2000年得分較高;2011年得分很低。
學生感受隨機調查:2000年計算題難度不大,能做出來。平時有過訓練;2011年只做出來一點點,題目看不懂,好像上課沒學過。
從以上對比分析可以看出:2000年中考物理計算題難度適中,題量適中,注重基礎知識和能力的考查。在平時教學中能夠把握;2011年中考物理計算題讓教師感覺:第23題體現了初、高中知識的銜接,考慮到電流表的內阻,在分析清楚題意后,最好能分別畫出兩個等效的電路圖,并且要列出方程,再進行電學物理量的計算,本題很難,中等以上的學生能做對的也不多。綜合來看,2011年的中考計算題,綜合性是比較強的,且整體的難度很大,不易得分。
通過對中考試題的分析,在以后的教育教學中,教師更應提高自己的理論水平、實踐能力、教育觀念等,更應該注重對學生正確的情感、態度與價值觀的培養,注重學生親身體驗物理過程、參加社會實踐活動,注重學生運用物理知識進行綜合分析能力的訓練。新課改對物理教師提出了更高的要求,要努力確保物理課堂實現高效的教學,同時教師要不斷引導學生觀察、思考和分析身邊生活、生產、科技中的物理現象,創設情境地來激發學生的興趣,讓學生在物理課堂課外真正體會到物理學的樂趣,增強學生學好物理的信心與決心
對命題專家們提出幾點希望:
1.中考試卷要有一定的區分度,從物理課程的設置和物理教學的實際情況來看,應著重考查學生對物理基礎知識的掌握程度,物理知識的應用能力,和將物理知識與學生生活實際緊密聯系的內容中來。生活實際與學生生活實際是有相當距離的,不能全部把成人的生活實際當成學生的生活實際來考。
2.考試不要怕學生考好了,要怕學生考不好。初中屬于九年制義務教育,初中升學與畢業考試合二為一,考試題應該考慮到中等和中考偏下學生的水平與感受。
3.一份好的試卷要經過多道程序,嚴格審查,讓中考這樣的試卷更加科學地考查學生的知識和能力水平,為學生以后繼續深入學習提高興趣和動力。在以后的教學檢測中,也要充分注意命題的科學性,學生的實際水平和學生的生活實際。
4.就2000年和2011年的中考計算題來看,2001年計算題的總分值下降6分,題量增加一大題,難度增大,學生得分大幅度減少。兩年試題的科學性沒有問題,2000年的試題考出了學生的自信,而2011年中考試卷把學生考暈了,只有少數學生能力達到,大多數學生只能望題心嘆,考難了,超綱了。
初中物理 課堂教學 思維方法
初中學生剛接觸物理,往往“一聽就懂”;但在解題時,卻不知如何下手,思維混亂,“一做就錯”。“一聽就懂”,是因為物理學跟生活聯系緊密,學生有豐富的生活經驗;“一做就錯”,是因為思維還停留在感性認識階段,尚未上升到物理思維。針對這種情況,我在多年的教學實踐中,摸索出了一套行之有效的思維方法,并把它作為一種思想方法,灌輸給學生,讓他們初步形成物理思維的意識和習慣,成效較為顯著。
一、從公式入手,深刻理解
物理學中,基本概念較多,如密度、壓強、機械功、比熱、功率等等。每個物理量的引出都伴隨著基本概念和知識點。我要求學生不要孤立地記概念,背公式,而是在記住公式的基礎上來理解概念,從公式出發遷移出概念、單位、解題思路、知識的應用與拓展等。如寫出壓強公式p=F/S,馬上就可以從公式得出概念,只要先解釋分母上的“S”,再解釋分子上的“F”即可,即單位面積上受到的壓力叫壓強;還可以從公式得出壓強的單位“牛/米2”,也叫“帕斯卡”;可以知道增大和減小壓強的方法,也可以解釋帕斯卡的物理意義。知識點是相關聯的,學生知其一就很容易知其二。再如,掌握了一個熱學公式Q=cmt及其變形公式,所有與之相關聯的問題就都可迎刃而解:可以說出比熱的概念及其單位,還可以知道質量相等的不同物質升高相同的溫度誰吸收的熱量多,或質量相等的不同物質吸收相同的熱量誰溫度升高得快。再如,機械功W=Fs,從這個公式可以看出做功的兩個必要條件:一是作用在物體上的力F,二是物體在力的方向上通過的一段距離s,兩個因素中任何一個為零,則不做功。又如功率的公式P=W/t,從中可以看出,功率是表示做功快慢的物理量,知道P是由W和t共同決定的,糾正學生套用數學思想,認為W越大P越大,或t越小P越大的錯誤觀點。與此類似,還可以引導學生解決許多比值問題。
初中物理一共二十多個公式,很容易記住。隨之而知的就是二十多個物理概念及相關的許多知識點。學會從公式入手,以公式推概念,可以清晰理解物理概念的物理意義和概念所反映的物理本質,避免在沒搞清楚各物理量含義的情況下亂套公式,背離公式的真正內涵。還可以使各知識點融會貫通,應用起來可以舉一反三,觸類旁通。
二、從圖形出發,形象思維
形象思維在初中學生的物理學習中起著重要的作用。如果學生對特定條件下的物理現象和過程,在頭腦中無法建立起正確的物理形象,不善于利用物理形象進行思維,就難以把文字敘述、數學表達式和現實過程聯系起來,就難以正確地進行分析、推理、判斷等邏輯思維活動。
物理圖形的運用可以幫助學生建立正確的物理模型,是學習物理的重要的方法。用形象的圖示來代替抽象的思維,是幫助學生解題的一條捷徑。在教學中,我要求學生題到圖形到,把文字變成圖形,把物理量、物理條件從圖形上反映出來,從而提高解題的正確率。如質量相等的銅球和鋁球浸沒在水中(未觸底),哪個受到的浮力大?拿到題目,同學們很快就畫出了如圖1所示的正確圖示。從圖中一目了然,鋁球受到的浮力大。如果只憑著抽象的思維,頭腦中要轉幾個彎,很容易出錯。
在調節天平平衡時,對于指針的左右偏轉,平衡螺母該怎樣調節,學生也能很快從圖示中得到答案。光學、力學、電學等,每個知識領域中的許多具體問題都可以反映到圖形思維上來。這就是我在教學中一貫要求學生“遇到難題,畫圖寫公式”的原因。所以我在備課時,很多精力都花在怎樣創作物理圖形,力求用最簡單形象的圖形進行直觀教學,以加深學生對物理現象及知識點的理解。
三、歌訣教學,行之有效
有些解題思路、解題方法、注意事項,可以采用言簡意賅、朗朗上口的口訣或歌謠的形式教給學生,以最簡便的方法引導他們,使學生很快切入主題,少走彎路。
在用天平測物體質量時,學生們馬上會想起:“天平放平,游碼對零,再把螺母擰,直到橫梁平。左物右碼記得清,游碼數值看分明。”考慮杠桿問題時,我教學生“找出支點找兩力,分別畫出兩力臂。再列平衡方程式,解決問題就容易。”在解決滑輪組問題時,不能讓學生死背公式F=G/n和S=nh,因為這組公式只在特定情況下適用,不具有普遍性。在讓學生數繩子段數時,我總結為:“手抓的一段繞過動滑輪就算,繞過定滑輪就不算”,簡記作“動算定不算”,并聯系地方名小吃“手抓羊肉”,展開聯想:“手抓動就算,手抓不動就不算”,再給出一句“自由端省力費距離”,學生一下子就記得很牢。運用此話解題,正確率極高,特別是對橫放的滑輪組,解題思路清晰。
電學中,伏安法測電阻和測小燈泡電功率是重點實驗,但學生連線常常出錯。于是我結合實際,編了“電壓表,先別管,其余統統來串聯。變阻器,取最大,一上一下有條件。電流表,防短路,正柱流進負柱出。最后再連電壓表,并在被測者兩端”的口訣。對于伏安法測電阻,如果沒有電流表、電壓表該怎么辦,我讓學生記住:“沒什么表,就在什么表的位置用定值電阻代替。”
在光學一章,初次依據光的反射定律畫光線時,學生難免發生困難,于是我讓學生一邊作圖,一邊口誦“一畫法線,二量角,三畫光線注意了,反射角等于入射角”,學生會很快領悟作圖要領。而對畫折射光線這一難點,學生對折射角是大是小往往認識不清,屢有錯誤發生。我只讓學生記住一句:“空氣中的角大”,一下子就化難為易,教學效果特好,錯誤率大為降低。
一、 簡約、準確的源頭分析是解決電學綜合題的基礎
初中電學知識面廣、知識點雜、題型變化多、計算公式多.這是造成我們學習困難的主要因素.但如果能夠對知識點源頭進行有效的分析、整合,就能為我們指引出一條捷徑,大大減輕同學們的學習負擔.初中電學知識可以歸納為以下幾點:
1. 一個定律:歐姆定律.歐姆定律是電學中的基本規律,是所有電學知識聯系的紐帶,是電學題考查的重點.歐姆定律是實驗定律,在學習中同學們要掌握其科學探究的方法.
2. 二種連接方式:串聯與并聯.串聯與并聯是最基礎的電學題考查內容,也是很多電學題分析、思考中必不可少的知識點.
3. 三個物理量:電流、電壓、電阻.從某種意義上講,電學題的計算就是這三個物理量之間的運算.因此,正確理解這三個物理量是學習的關鍵,明確每一物理量的含義及單位是學習的重點.
4. 四種儀表:電流表、電壓表、電能表、滑動變阻器.對于電流表、電壓表和電能表主要是掌握其連接方式、量程的選擇、讀數,這是實驗題中經常出現的內容.滑動變阻器在生活實踐中、電學實驗中都起著重要作用,并且對電學題的變化也是起著媒介的作用.
5. 五個重要實驗:探究串、并聯電路電流的規律; 探究串、并聯電路電壓的規律;探究電流與兩端電壓、電阻的關系;伏安法測電阻;測量小燈泡功率.這五個實驗都是歷年來中考的熱點.
下面以2011年泰州市中考試卷第三大題26小題為例進行具體分析.
圖1是一臺常用的電熱飲水機,下表是它的銘牌數據,圖2是它的電路原理圖,其中S是溫控開關,R是定值電阻,R是加熱電阻.當S閉合時,飲水機處于加熱狀態;當S斷開時,飲水機處于保溫狀態.
(1) 在加熱狀態下,飲水機正常工作時電路中的電流是多大?
(2) 飲水機正常工作時,將熱水箱中的水從20℃加熱到90℃,需用時14min[水的比熱容為4.2×10J/(kg•℃)].求此加熱過程中: ①水吸收的熱量;?搖 ②飲水機的加熱效率.
(3) 求電阻R的阻值(保溫功率是指整個電路消耗的功率).
從知識點分析,這是一道電學與熱學綜合的計算題,是現在中考的常見題型.很多同學看到這樣的綜合題感覺束手無策,但如果我們靜下心來,細心分析,就會找到解題的正確方法.
本題第一小題主要應用到電功率公式,第二小題應用到熱量計算公式和效率問題,第三題較難一點,要求對串聯電路和電功率公式能夠熟練運用.
理清了題目問題的源頭,下面就是解題策略的正確運用了.
二、 清晰、簡便的解題策略是電學題有效學習的關鍵
1. 細讀題目,正確審題
審題是解題的前提,對電學綜合題的審題主要是明確題中的已知條件、學會通過題中的“關鍵詞”找出隱含條件如:“正常發光”、“不超過”、“串聯”、“并聯”、“電壓恒定不變”、“最大”、“最小”等等,而這些關鍵詞往往是解題的切入點.另外還要分析待求物理量與已知量的關系等.
本題應主要關注加熱功率和保溫功率的區別,水桶容量和熱水箱容量的區別,在計算時千萬不要相互混淆.例外,本題中電阻R和R實際上都是定值電阻,不管是加熱狀態還是保溫狀態阻值都是不變的.只有對題目中的這些關鍵詞有了正確的理解,才能夠在解題中不走彎路.
2. 去繁就簡,優化電路
在一些綜合性較強的電學題中,當電路中的開關斷開和閉合狀態發生改變時,元件的連接形式往往發生了改變,畫出等效電路圖可簡化復雜電路.特別在剛剛接觸電學計算題時,要讓學生養成多畫等效電路圖的習慣,多次練習之后,就會習慣成自然,即使不在紙上畫出,在心里也會有一個簡化之后的等效電路圖.
本題電路圖雖然簡單,但同樣能夠進行電路的優化.本題中電熱水機在加熱狀態和保溫狀態時,電路圖可優化為以下兩種:
① 在加熱狀態時,開關S閉合,電阻R被短路,電路可簡化為圖3.
② 在保溫狀態時,開關S斷開,電阻和串聯,電路可簡化為圖4.當這樣的兩個電路圖呈現在同學們面前時,我相信同學們就能順利解決問題了.
3. 有的放矢,選擇公式
電學題中公式多,我們要能夠根據題目中要求解的物理量選擇合適的公式,在這個過程中,要注意與題目中的已知條件進行驗證,以確定公式的適用性.
本題中第一小題要求解在加熱狀態下,飲水機正常工作時電路中的電流是多大.對于電流,與之相關的公式主要有歐姆定律和電功、電功率計算公式.但顯然本題中的已知條件是電功率,所以我們主要運用P=UI這一公式進行求解.
第二小題計算公式比較明朗,Q=cm(t-t0),需要注意的是水的質量要由熱水箱中水的體積求得.對于飲水機的加熱效率問題,我們只要對比機械效率的求解就不難理解,即熱水箱中的水吸收的熱量與14min內飲水機消耗電能的比值.
第三問中公式的運用較復雜,但總體來說都是P=U/R這一電功率推導公式的運用,但在公式運用中,特別要注意各個公式運用時研究對象的同一性.
解題過程如下:
解:(1) I===2A?搖?搖 (要注意功率的選擇)
(2) ① m=ρV=1.0×10kg/m ×1×10m=1kg?搖
Q=cmt=4.2×10J/(kg•°C)×1kg×(90°C-20°C)=2.94×10J
② W= Pt = 440W×14×60s =3.696×10J
η===79.5%
(3) R===110Ω?搖?搖?搖(注意公式運用的同一性)
R===1210Ω
R=R-R=1210Ω-110Ω=1100Ω
4. 善于總結,歸納要領
解決電學題不僅要“知其然”還要“知其所以然”,在學習過程中,不斷的總結錯誤的原因,歸納解題的規律,注意舉一反三,融會貫通,及時查漏補缺,自然會變難為易.據統計今年中考這道電學綜合題失分較多,其主要原因就在于審題不清,公式運用不熟練.
中考題型每年都會有一定范圍的變化,要能夠在以后的中考中立于不敗之地,不僅要熟悉各種典型題型,還要能夠把握電學綜合題變化的趨勢.
三、 熱門、實用的拓展分析是電學題有效學習的趨勢
隨著新課改的實施,以及與國際教育的接軌,中考物理題型已發生了很大的改變,由原來的純理論試題向現在以實際應用題為主的轉變.我們學生在學習時也要及早認識,及時轉變學習方法,以適應電學題的發展.從近幾年的中考題型來看,電學題綜合題的拓展變化主要從以下幾個方面入手.
1. 向科技前沿靠攏
物理學是一門應用型科學,物理學的學習和研究就是為了推動科技的進步,讓物理學習回歸本質才是符合教育發展的規律.
2. 與基礎生產、生活相接軌
物理來源于生活須服務于生活,電學與我們的生活息息相關,電學題更應該回歸生活.上題就是這類拓展的具體應用.
3. 在實際操作細節中分析問題
初中物理是建立在小學《科學》這門介紹性課程基礎上的一門學科,是讓學生在普通生活認知的前提下,對常見的自然規律和現象所包含的科學知識,進一步理解和掌握。我們都知道,物理學主要是研究聲、光、熱、力、電等自然科學方面的知識。但由于這幾部分的難易程度不同,因而在許多的教材版本中都首先把學生最為熟悉的聲學和光學部分作為學生最開始進入物理課程學習的前奏,當然,這兩部分的物理知識也是任何一個人來到這個世界首先能夠感知到的,是符合人們認識世界一般規律的。而后,熱學知識部分很多教材都分為兩步走,第一步主要是宏觀的理解自然界物態變化,到初三后才從微觀角度加以理解并學會簡單的熱學計算。但是對于電學和力學部分的知識,卻產生了很多的爭論,有的教材認為把力學安排在初三學習,電學安排在初二下學期學習合理;而有的把電學安排在初三學習,力學安排在初二下學期學習,認為這樣學生更容易理解。在力學和電學這兩部分知識的學習中有這樣或那樣不同的教材安排,都顯示出這兩部分知識是我們初中物理教學的難點和重點。那么,它們難在哪呢?筆者以為難在都是較為抽象的知識,不夠直觀,而初中學生思維中的抽象能力還較為欠缺,這就導致了學生們在學習物理知識上產生了很多理解性的障礙,而一旦不能很好的理解,在解釋各種物理現象的問題中就容易出現錯誤。
按照人們接受和學習自然科學知識的一般過程,筆者認為力學應該放在電學前面,也就是初二下學期開始學習是比較合適的,而電學應該放在力學之后。但力學的抽象性比電學更強,概念的邏輯性更讓學生難以理解,因而很多學生在初中二年級下學期的物理學習時就已經是學得暈暈乎乎,很多學生因而失去了學習物理的興趣。使物理課成為了很多學生的一個沉重的心理負擔,也讓許多物理教師在具體的教學工作中不得不面對大量的失敗的教學對象。這對學生和教師兩方面都可以說是一種無奈和悲哀。
那么,初中物理老師在力學的教學過程中要注意哪些問題呢?筆者在此算是拋磚引玉,舉例說明我在多年物理教學中的一些體會。
在剛開始學習力學時,教師首先就要提出“力”的概念,而教材給山的定義是物體對物體的作用,定義中的“作用”一詞首先讓學生不明白,什么是“作用”?因為這個詞本身就比較抽象,這時教師就可以讓學生用形象的事物來代替這個抽象的概念。上課時可以用兩只氣球,讓它們互相擠壓,產生明顯的形變。同時用一只皮球撞擊地面或是墻面,觀察皮球的運動變化。從兩個角度讓學生理解什么是“作用”,讓學生看得見。而看見的目的就是用初二學生的形象思維補充抽象思維的不足,把一個抽象的概念在學生的腦海中形象化,對后面的進一步學習,打下良好的基礎,并同時對力的作用效果有一個直觀的認識,也有利于理解力學概念中的邏輯聯系。
例如,在重力這一節,有一道問題是講跳高運動員用“跨越式”“俯臥式”和“背越式”三種姿勢跳過橫桿,強調三種姿勢起跳,人的重心升高高度幾乎一樣,而采取哪種方式能夠跳過的橫桿最高?要解答這道問題,就要弄清楚初中物理“重心”的概念。教材中的定義是物體所受重力的等效作用點,這又是很難理解的一個概念,什么是“等效作用點”,在教學中,首先要說明重心是一個點,是一個等效的點,換句話說本身是不存在的,是人為規定的,規定的目的就是能夠把一個大的物件理解成一個小點,便于以后學習中理解有關的計算。只有學生理解了“重心”這個點本身在物體上就是不存在的,只是人們為了方便學習和計算,人為規定的,學生才能更好地理解為什么重心有時在物體上,有時在物體外,才能理解“背越式”跳高時,人的重心始終比橫桿低,而人卻可以整體越過橫桿這個問題。重心的學習過程,實質是把一個抽象的東西具體化成了一個點,就如同把光用光線描繪出來一樣,把一個不易描述的東西具體化為一個容易理解和感知的事物,這在物理學中有很多事例。
再例如,在摩擦力這一節中概念就很多,比如摩擦有靜摩擦、滑動摩擦和滾動摩擦三類。但在具體區分時有時也不是那么容易,有這樣一道問題:用鉛筆刀削鉛筆,問這時的摩擦是滾動摩擦還是滑動摩擦?從滑動和
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滾動的概念上是很難區分這個問題的,那么在教學中怎么讓學生們理解這是滑動摩擦而不是滾動摩擦呢?筆者就用另一個事例來說明,在教學中,我就用鉛筆分別在我的手掌上滾動和在鉛筆刀中轉動,讓學生看到這兩個場景后,自己去體會它們有什么區別,然后再明確它們的區別在于滾動摩擦時一個物體不僅在轉動,關鍵是相對于另一物體接觸面的位置,明顯發生了改變。例如鉛筆在手掌上轉動,其在手掌面的位置也明顯地發生了變化,而鉛筆在鉛筆刀中轉動,位置與鉛筆刀沒有明顯改變。讓學生通過觀察理解它們的區別,并可以以此類推,比如自行車的剎車皮和鋼圈之間的摩擦,就屬于滑動摩擦。這里,筆者通過直觀的實驗,使學生在思維中首先看到一個形象的事物,能夠區分不同面的轉動情況從而理解滑動摩擦和滾動摩擦的不同點,然后舉一反三,培養知識解答能力。
在力學的教學過程中,除了對很多抽象的概念和事例解釋要形象化外,力學中的很多公式,也要求教師在教學中,給出形象的理解。例如液體壓強公式和浮力公式中,我就把這個字母理解成像是一把椅子的腳壓在地面上,而y就像是一只浮在水中的碗,進而使學生能夠很形象生動地記住這兩個公式的區別,進而記住它們一個是求壓強、一個是計算浮力。雖然這樣的記憶公式不完全合理,但對于減輕學生學習負擔,培養學生學習興趣,還是有一定的幫助。這也可以說是用形象的解釋記住枯燥的公式符號的一個方法。