高中物理课标培训 专题七高中物理新课程中的疑难问题案例抛析

1、高中物理新课程远程研修专题七 高中物理新课程中的疑难问题案例剖析第一讲：高中物理现象、概念和规律教学中的疑难问题案例剖析电子文本：引言新课程高中物理教学中的疑难问题案例剖析专题节目第一讲高中物理现象、概念和规律教学中的疑难问题案例剖析。我们主要通过具体的教学案例来探讨在现象、概念和规律教学中疑难问题和解决办法。一、关于物理现象教学的疑难问题在新课程中很强调情境的建立。教学情景并不单是为了引入教学，它本身就是我们研究的物理现象，是我们学习物理中的研究对象，是建立物理概念和总结物理规律的事实基础，大量的概念和规律都是从日常生活现象或实验中发现并归纳出来的。生活中的许多现象都是我们熟悉的物理现象，物

2、理现象作为自然现象的一种，它本身是非常真实的、非常鲜活的、也非常生动的。从某种意义上讲，我们在教学中要做的常常跟物理学家在研究这些现象时所做的是一个相反的过程：物理学家在研究自然现象的时候，要经过抽象、概括，把它上升为物理的理论；而我们要教学生在新学这些物理知识的时候，把这些物理理论再还原成生活中的背景、生活中的现象。这样才能使他们在学物理的时候有一个很好的基础。在运用现象引出概念和规律的教学时要注意什么呢？我们先来看一个具体的案例。一、 根据“学情”，合理地进行现象教学，有针对性地改进教学策略，有效地导入概念和规律的教学教学案例视频片段（自由落体）：在教师提问“轻的物体和重的物体谁下落更快？

3、”时，学生并没有回答重的快，而是“得意洋洋”地“异口同声”：“一样快！”。这时老师做重的物体下落更快的实验演示，从而提醒学生要注意认真研究课题。在学生提出要排除空气阻力时，教师又提出“为什么要排除空气阻力？”、“空气阻力是否总是让轻的物理下落更慢？”等挑战性问题，不断引领学生的兴趣，让学生动手、动脑，体验探究学习的过程，并尝到成功的喜悦。在自由落体的教学中，很多老师都会这个问题来引入教学：“轻的物体下落的一定比重的物体慢吗？”。教材也往往把学生设定在这一错误认识的基础上。但事实是学生早以通过小学的自然常识课等课内外的其他学习途径了解了这个现象，记住了该问题的结论，甚至老师要做的实验也都已经看过

4、了。这样就达不到激起学生探究热情的目的。所以我采用了另一种策略，反问学生：“轻重物体下落真的一样快吗？”、“为什么要忽略空气阻力？”以及“在空气阻力作用下，有可能让轻的物体下落比重的物体更快吗？”。这些问题让学生发现这个似乎已经了解的现象中原来还有不了解的内涵，于是重新激发出兴趣，进而动脑动手解决问题。现象本身有的时侯很普通，不一定能引起学生的注意，我们该怎么利用这种现象呢？这就要从中设置有效的问题让学生发现普通的现象里原来还有不明白的内在的规律。现在有些老师爱用很刺激的现象来导入新课，但导入之后就把它仍一边去了。课堂上运用物理现象的目的不仅是培养观察能力，还要能让学生从中发现问题，提出问题，

5、引导学生对物理概念和规律的探索过程，这才是最重要的。学生对教师准备的现象是否感兴趣，这是教师事先就应考虑的。但在刚步入新课改时，我们对学生学情的判断往往还是根据以前学生的了解。可是外面的世界日新月异，加上现在的学生经过了初中的课改，知识和能力基础都不一样了。加上各学科都在做课改，比如英语和语文都引入了大量的科技阅读文章。这使得学生在学习新概念和规律时的生活经验基础、初中学习的侧重点、其他学科的知识储备都和以往不一样了。这就使得我们原来的“备学生”失了准头。不是用的现象让学生不感兴趣，就是讲的现象让学生完全不了解，一头雾水。 “备学生”还要考虑到自己学生所处的生活环境。比如城里的学生和农村的学生

6、，他们接触的环境不同。那么我们用来引发问题的现象也要有所不同。高一必修课阶段，学生遇到的现象有一些是生活中很常见的，如受力，运动，还有像自由落体、超重失重和离心现象等等。不过现在的学生获得信息的渠道挺多、知识面也很广，学生也有很多在课外书籍里读过像伽利略和亚里士多德的故事，在广播电视中看到、听到过太空探索中的超重失重现象，生活、游戏中也体验过离心的感觉，这些对他们其实都已经不是全新的了。但从刚才这个自由落体的案例来看，即使学生已经通过生活经验或是物理实验知道了这个现象，也都只是一些直观的感觉，还有复杂性、模糊性；现象的本质还不一定都凸现出来。教师要帮助学生排除各种干扰性的次要因素，才能认清物理

7、现象真正的本质。二、 尊重学生的感受、正视学生的疑惑，正确对待学生的“错觉”在一些现象的观察和分析中，还经常存在错误经验和认识的负面影响。我们来看一个案例。教学案例视频片段（离心力）：学生们都觉得用离心力来解释离心运动很顺，平时似乎都感觉到有离心力存在。教师首先让学生们通过实验去感觉离心力，然后和学生一起分析这种感觉，明确这种感觉的实质。然后再重新寻找离心力，从而发现其实做圆周运动的物体并没有收到离心力的作用。我平时在教圆周运动向心力的时候，很多学生会提出“离心力”这个概念，把它放在对圆周运动物体的受力分析中。特别是解释离心运动的时候，他们觉得用离心力来解释很顺。因此我刻意设计了实验，让学生通

8、过实验来搞清楚原来我们的感觉错在哪里，究竟要如何研究这个问题 解决这些问题的关键是教师要尊重学生的感受、正视学生的疑惑，正确对待学生的“错觉”。只要教师能够正视这一点，不是用自己的说教来让学生死记硬背规律就可以了。刚才葛老师的分析中体现了教师对于错误的生活经验的处理方法就是要着力从根源上挖掘得到错误经验的原因，彻底解决心中的疙瘩，在这个基础上重新建立起科学的直觉和经验。从这层意义上说，学习自然科学的过程也是不断纠正错误，从而累积越来越多科学的直觉经验的过程。同时也能让学生对科学的思维方法建立信心，相信科学能解决问题。如果能这样引导学生的话，就连学生的错误感受也可以成为我们课堂教学的一个非常有效

9、的宝贵的资源。三、 培养“摆事实、讲道理”的科学思维习惯和态度是的，这其实也是新课标的学习目标之一，在生活中有很多经验会造成错觉，但个别老师如果怕麻烦，只让学生死记硬背，要求学生一味地“排除生活经验干扰”，甚至“答题时都要与直觉相反”！而不是真正去剖析错觉形成的原因，那就会造成学生一种错误的思想认识，认为“学物理就就是死记概念，绝不能联系实际”，可见这种讲法是不妥的！说得重一点，会让学生在情感、态度和价值观方面发生扭曲！教学案例视频片段（惯性）：学生们都记住了惯性与速度无关，但并不理解其中的道理，而且关键是并没有养成“摆事实、讲道理”的科学习惯。在明确要求同学们“摆事实、讲道理”而学生遇到困难

10、后，以类比的方式让学生自己领悟原先直觉中的失误，在此基础上进一步设计出相对科学的比较惯性大小的判断标准。在惯性的教学中，我经常听到视频中这样的回答：“老师说”，“书上说”。看到学生学了两年物理竟然没有养成“摆事实、讲道理”的习惯，我非常遗憾！学生错误习惯的根子还是在老师！老师们都知道学生错误的原因是：比较惯性大小的科学判据没有建立起来。但是，一般情况老师都认为这是牛顿第二定律的事情，我在教牛顿第一定律，干吗要多讲，于是只要学生记住物理结论。这样物理结论虽然记住了，但是不科学的习惯也就养成了！所以我觉得物理教学有时候不应该过于计较进度，即使不能一下子很完整地得出正确的结论，至少先让学生能从根源上

11、认识到自己错误的原因，这本身对学生的学习也是大有裨益的！ 解决这个具体问题的方法其实也很简单：只要有个类比！当然我们设计的类比最好能够激发学生心理感情的共鸣！要不要进一步去总结比较惯性大小的完整评判标准，各位老师可以见仁见智。但是至少，“摆事实、讲道理”的习惯，是我们要注意培养的，让学生养成这种习惯，比物理结论重要多了。如何对待生活中的错误感受，教师不仅要自己重视，挖掘其形成的原因，找到解决办法，还要教导学生重视自己的感受，如果遇到感受与课堂教结论的不同，要注意分析原因。教师的处理方法将会影响学生一辈子的学习习惯。开动脑筋，举一反三，坚持“摆事实、讲道理”的原则，这样能够帮助我们纠正很多生活中

12、的错误经验。以前我们习惯于注意知识、技能的教育教学，而新课标的总目标里特别提到要让学生“发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神”。这就是对学生情感、态度和价值观方面的教育。新课程标准在具体目标里又提出了这样的要求：“3具有敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，具有判断大众传媒有关信息是否科学的意识。4有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。” 可以看出这是新课程三维目标所特别关注的一个方面，也是我们在实施新课程当中需要特别注意的一个方面。四、 让学生真切地体验真实的实

13、验探究过程物理是一门实验科学，但有许多物理现象我们不容易观察到，这时我们就要用科学方法、用实验的方法把这些过程重新呈现出来，呈现在学生面前，让学生通过实验亲身的去体验、去感悟，从中发现物理现象背后的规律，以及它的整个发展过程，直到最后得出结论。我觉得这样才真正符合新课程对物理教学的要求。多媒体教学刚进入课堂时学生是很感兴趣的，因为动画和音效可以激发他们的热情，不过这毕竟是间接的兴趣，不是对现象本身的兴趣。因此在学生对多媒体课件已经见怪不怪的时候，他们就开始质疑了。说老师你可以在电脑里做假，我不相信这个规律是真实存在的。能用简单器材直接显示或者让学生亲手去操作的过程，尽量不要用电脑做很复杂的、背

14、后的处理，学生不知道老师在电脑里后面做什么，雾里看花、莫名其妙。比如说平抛的教学，以前我们经常用闪光照片来讲解，但闪光照相实验在普通教室里不易实现。现在很多老师会用家用的照相机或摄象机来拍摄平抛实验的视频短片，但是需要老师在电脑里加工处理成类似闪光照片的图片。有的老师在课前处理好了，但学生就觉得不真实；有的是在课上抓紧3、5分钟时间处理，但在这段时间里，学生还是不知道老师在做什么“手脚”。教学案例视频片段4（平抛运动）：在课前用普通数码相机拍摄平抛运动的视频短片，然后和学生一起讨论如何联系以前学过的实验原理、方法，来分析研究这一新型的实验记录。学生提出要设法转换记录成每间隔相同时间小球的位置，

15、于是在固定在屏幕背后的一张大白纸上逐帧播放视频片段，请学生合作在大白纸上重新描下“每间隔相同时间小球的位置”；然后进一步观察、测量、计算，研究平抛运动水平、竖直两个方向的分运动。物理课还是要重视实验，多媒体手段只是一个辅助。对实验我关注的第一个就是真实性，第二就是参与性。我让学生上来描点，这样既有真实感，又有实际体验，这样一个亲手实践的过程、以及做的过程中所获得的体验，也是我们新课程的三维目标所追求的。现在很多课堂里不仅有电脑，一些条件较好的学校还引进了传感器、Dis数字实验室等。这些很先进的教育技术手段确实给我们的中学物理的课堂教学带来了很新鲜的气息。但是使用这些高科技手段的时候都要注意简单

16、、直观的原则，如果有可能要尽量让学生来操作。这样才能让学生透过手段的迷雾，看到背后的物理内容，才不会产生隔靴搔痒的感觉，真正帮助学生突破学习难点，才符合新课程的要求。不过，计算机模拟动画也不是都不能用，我在上万有引力定律、原子与原子核这些内容时都常使用多媒体课件，效果也不错。因为这些现象是比较难在教学课堂里用实验再现的。另外还有一些受地域或季节限制，导致学生平时不易观察到的现象，比如说海市蜃楼等等，也可以使用现成的视频录像。是的，多媒体不是不能用，只是不能滥用。使用时要注意这样的一些原则：引导学生多注意观察、积累生活经验，教学时优先调动学生的生活经验。能让学生动手实验的不用演示实验替代，能演示

17、真实实验的不用实况录像替代，能用实况录像展示的不用动画模拟。注意简单、直观的原则，尽量让学生亲手操作或用简单器材直接显示，避免用电脑做过于复杂让学生不明就里的处理。针对物理现象教学中的疑难和误区，刚才老师们的讨论形成了以下四个要点：对突破现象教学疑难问题的小结一是要了解“学情”，根据学情设计实施有效的教学策略。二是要尊重学生的感受，正确对待学生的“错觉”，挖掘其形成的原因，从根源上纠正错误的直觉，使学生形成对物理现象的正确认识。三是要注意培养学生形成摆事实、讲道理的科学习惯、态度。 四是尽量调动学生的生活经验，通过物理实验、录像、多媒体等手段，尽可能真实地展示物理现象；尽量让学生深入参与物理探

18、究过程，获得真切的体验。二、 关于物理概念和规律教学的疑难问题1、 按课程标准把握好物理现象教学的要求尺度刚才我们讨论了现象教学中的疑难问题，但是物理概念和规律虽然是建立在现象基础上的，却高于现象，是从现象出归纳抽象出来的。学生即便观察到了物理实验现象，有了正确的生活体验，也不见得就能从中了解物理的规律和概念。其实对于物理现象的认识有一个标准，一般来说真正认识物理现象要达到这样三项要求：第一是要认清物理现象的关键特征；第二是要明确出现该现象的条件；第三是根据我们教学的不同要求，有些还需要了解产生这些现象的原因。其实许多物理现象产生的原因是非常复杂的，所以我们在教学的时候，要特别注意教学过程的阶

19、段性、把握好教学的节奏感。我们要了解课标对高中该阶段学生的要求，对深度、难度有一个准确的定位。比如多普勒效应，课标的要求是“通过实验感受多普勒效应。解释多普勒效应产生的原因。”可是如果真要解释它的原因，还是挺困难的，因为它表现出来的是波的频率的变化。在学生学习的过程中，会遇到一些什么困难呢？教学案例视频片段4（平抛运动）：在认识了多普勒现象后，请学生读书学习其成因，结果学生遇到困难。于是鼓励学生联系已有知识，提示学生“频率”相对抽象，周期会更好思考。学生分头讨论研究各种情况，最后由学生汇报研究情况。这个处理是借助学生比较熟悉的概念、规律来解决问题，把频率的问题转化成了周期和波长来解决。因为时间

20、和波长都比较容易通过示意图表现出来，这个图其实类似于学生熟知的追击和相遇的图。在解释物理现象产生的原理比较困难的时候，还有些办法，比如可以做一些顺序的调整、或者补充过渡。老师可以先降低尺度，再循序渐进地引导学生探讨。还可以转换思维焦点，帮助学生间接地认识这种物理现象。2、 重视概念的物理意义，注重从实际问题中抽象、概括出概念的过程，让学生了解提出新概念的过程和目的，使学生在建立概念的过程中受到物理思想与方法的熏陶。学生经常对比较抽象的概念死记硬背，不理解物理概念的实质。比如加速度、电场强度或是磁感应强度的概念。其实理解掌握物理量，应该把这个物理量的意义、用途放在第一位，而定义式的记忆放在第二位

21、，定义必须能正确地实现它的用途，否则定义就需要做出相应的变化。要让学生理解物理量的意义，在提出一个新概念时就要让学生了解为什么要提出这样一个物理量。比如说动量，已经有了速度、有了动能，为什么我们还需要动量这样一个物理量呢？它与速度、动能相比有什么特殊的作用呢？在这样的教学中可以让学生体会物理学的研究方法。我举一个关于磁通量概念建立的案例：教学案例视频片段5（磁通量）：在初中“切割磁感线”产生感应电流的知识基础上，又发现不切割磁感线而“改变穿过闭合线圈的磁感强度”也能产生感应电流。于是引导学生将两种过程形象化（画出磁感线），从而能比较（用多媒体动画辅助）发现两种过程的共同特点是穿过闭合电路的磁感

22、线条数发生了变化。这才是闭合电路产生感应电流的充要条件，为此方才有必要定义一个新物理量：磁通量。不少教材都把磁通量安排在磁场一章进行教学，为电磁感应的教学做准备。但是学生不理解已经有磁感强度了，为什么还要这样生硬地引入这个新概念，学习被动，效果不好。其实很多物理概念和规律是同时得出的，磁通量就是很典型的例子。我们还可以再回头看看牛顿这个单位的得出过程，还有动量与动量定理的分析，也都类似。让学生在探索中发现必须引出新的物理量，才能更准确、更简洁得表述所发现的规律。这就是为什么在新课程的标准中强调过程与体验的目的。3、 帮助学生理解数学公式背后的物理道理，体会公式中每一个量的物理意义。初中学生都学

23、过“功”，我觉得高中我们一开始就应该给学生强调功是能量转移转化的量度，利用这一点，我们才能帮助学生突破很多疑难问题。2006年的高考有这么一道题：人下蹲以后再跳起的过程中，地面对人有没有做功？很多老师都很疑惑：人在力的方向上是有位移的，为什么结果地面对人向上的支持力却没有做功呢？如果我们在学习的时候要求学生优先掌握“功是能量转移转化的量度”，而不是让学生简单地死记“W=Fscos”，那就不会轻易被考倒了！因为人跳起来的过程增加的能量显然不是地面给的！不过我们还得要考虑一下：它不做功，从“Fscos”怎么理解？应该如何来修订我们定义中s的含义，才能够满足量度能量转移转化的要求呢？这时候我们可以仔

24、细考察一下，人从蹲着到跳起来的过程中，人的重心确实是有位移的。但是我们更要关注的是什么？地面给人的作用力作用在哪里？作用在脚底！在我们站（或）跳起来的过程中脚底有没有位移？显然没有！跳起来脚离地以后，脚底是有位移，但这时地面对人的力却没了！可见我们应该让学生理解“Fscos”中这个s应该是受力质点的位移！在高中课程标准的第四部分有一个实施建议，其中第二点特别强调要：“提高科学探究的质量，关注科学探究学习目标的达成”。对于高中的教学，不仅仅是动手做实验才叫科学探究；深入地思考一个物理现象、物理过程，从中发现物理规律，只要这个规律的发现是学生自己通过亲身的体验和通过自己的思考最后得到结论，我认为它

25、都是属于探究的过程。高中物理教学相对于初中，更强调培养学生理性的思维，这是高中物理跟初中物理的一个明显的区别；也只有这样，才能更好地体现物理学科不同于其他学科的独特教育价值！4、 把握规律所反映的真实的物理过程、物理背景，体会其适用条件；在生活中观察、在探究中感悟复杂的物理规律。许多学生学物理，没有注意到物理规律跟数学的差别，仅仅认识物理规律的数量关系，把物理的公式当成数学公式来理解，没有把握住规律所反映的真实的物理过程、物理背景，当然就不能很好地掌握物理规律。有一个特别容易混乱的因果关系，就是变压器的规律。变压器涉及到的物理量比较多：原线圈、副线圈的电压、电流、功率等等。原线圈电压决定副线圈的电压，这个关系符合学生的思维习惯，问题不大。但是电流和功率恰恰相反，是副线圈的功率、电流决定了原线圈的功率、电流，这和学生的思维习惯完全相反。这是一种量出为入