(熊春玲)初中物理知識體系與思想方法

1、初中物理的知識體系與思想方法研討湖北省宜昌市教科院 熊春玲 其背后的原因是什么？ 學生所學的知識點之間是靜止和孤立的，學生只能回顧零散的知識， 只見樹木不見森林 只能深入細小的知識點而不能淺出， 考題稍微一變換就不知所措 知識之間缺乏一種聯(lián)系，缺乏一種線索或者缺乏一種思想方法將它們聯(lián)系起來。即缺乏方法類的知識作支撐。學生考試后反映的問題： 平時上課成績還可以，考試成績卻不理想。 上課都聽懂了，但作業(yè)或考試卻不會。 基礎知識題會做，但綜合題 就不會做了。 只有從整體上把握整個初中的知識體系和思想方法，這樣才能真正地讓學生學懂物理，學會物理，從而會用物理。 初中物理的知識體系和思想方法主要包括哪些

2、內容？ 標準中的“內容標準”由科學探究和科學內容組成，這實際上就規(guī)定了初中物理的主要思想方法和主要知識體系。 一級主題二 級 主 題1物 質1.1 物質的形態(tài)和變化1.2 物質的屬性1.3 物質的結構與物體的尺度1.4 新材料及其應用2運動和相互作用2.1 多種多樣的運動形式2.2 機械運動和力2.3 聲和光2.4 電和磁3能 量3.1 能量、能量的轉化和轉移3.2 機械能3.3 內能3.4 電磁能3.5 能量守恒3.6 能源和可持續(xù)發(fā)展初中物理的主要知識體系：科學探究要素對科學探究能力的基本要求提出問題能從日常生活、自然現(xiàn)象或實驗觀察中發(fā)現(xiàn)與物理學有關的問題；能書面或口頭表述發(fā)現(xiàn)的問題；了解

3、發(fā)現(xiàn)問題和提出問題在科學探究中的意義。猜想與假設嘗試根據(jù)經(jīng)驗和已有知識對問題的成因提出猜想；對探究的方向和可能出現(xiàn)的探究結果進行推測與假設；了解猜想與假設在科學探究中的意義。設計實驗與制訂計劃明確探究目的和已有條件；嘗試考慮影響問題的主要因素，有控制變量的意識；經(jīng)歷設計實驗與制訂計劃的過程，嘗試選擇科學探究方法及所需要的器材、設計探究步驟；了解設計實驗與制訂計劃在科學探究中的意義。進行實驗與收集證據(jù)能通過觀察、實驗和公共信息資源收集證據(jù)；會閱讀簡單儀器的說明書，能按要求進行操作；會使用簡單儀器進行實驗，會正確記錄實驗數(shù)據(jù)；具有安全操作的意識；了解進行實驗與收集證據(jù)在科學探究中的意義。分析與論證

4、能對收集的信息進行適當整理；能進行簡單分析推理；嘗試對探究結果進行描述和解釋，經(jīng)歷從物理現(xiàn)象和實驗中歸納科學規(guī)律的過程；了解分析論證在科學探究中的意義。評估有評估探究過程科學性的意識；有評估探究結果合理性的意識；能關注探究活動中出現(xiàn)的新問題；了解評估在科學探究中的意義。表達與交流有準確表達自己觀點的意識，能表述探究的問題、過程和結果；敢于發(fā)表自己的觀點，善于傾聽別人的意見；了解表達與交流在科學探究中的意義。初中物理主要的思想方法： 問題1：能不能根據(jù)課標的框架結構來編寫教材和進行教學？問題2：如何構建物理概念和物理規(guī)律？ 問題3：如何幫助學生形成自己的認知結構？一、如何引導學生構建初中物理的知

5、識體系 二、如何引導學生掌握初中物理的思想方法 問題2：初中物理教學涉及到的主要思想方法有哪些？ 問題3：初中物理教學中如何有效進行思想方法教學？ 問題1：為什么要強調科學思想方法的教學 問題1：能不能根據(jù)課標的框架結構來編寫教材和進行教學？ 一、如何引導學生構建初中物理的知識體系 案例研討：人教版教材八上的知識體系及結構的變化 修訂教材 第1節(jié) 力 第2節(jié) 彈力 第3節(jié) 重力 第1節(jié) 牛頓第一定律 第2節(jié) 二力平衡 第3節(jié) 摩擦力 原教材一、力二、牛頓第一定律三、二力平衡一、彈力 彈簧測力計二、重力三、摩擦力 綜上所述： 在編寫教材和進行新知識的教學時，必須依據(jù)課標的內容，將物理知識本身的邏

6、輯聯(lián)系與學生的心理特點和認知特點有機結合起來。 問題2：如何構建物理概念和物理規(guī)律？ 物理知識體系里主要包含物理現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律，其中物理概念是物理知識網(wǎng)絡結構中的關節(jié)點，而物理規(guī)律則是物理知識網(wǎng)絡結構中的骨架。案例研討1、如何引導學生形成力的概念？感知“力”分析“力”描述“力”測量“力”認識“力” 形成概念感知“力”（情感體驗）分析“力”（歸納、概括的方法） 分析“力”（過程體驗）描述“力”（抽象的方法）力的三要素和力的示意圖 2優(yōu)質課，物理力，執(zhí)教：李軍.mp4綜上所述： 物理概念是通過對物理現(xiàn)象的觀察、分析、抽象得到的，它客觀地反映了物理事物的本質屬性 。 因此，要形成和領會物理

7、概念，必須通過實驗和實例，建立正確的物理表象，并通過分析、抽象等思維活動，概括出同類事物的共同屬性和本質特征。這一過程要培養(yǎng)學生的觀察實驗能力和思維能力，體會和認識物理學的研究方法和思維方法。 （物理知識與方法是分不開的） 案例研討2、如何幫助學生認識阿基米德原理？阿基米德原理（科學探究）2. 推測：浮力的大小跟排開液 體重力的大小可能有關1. 探究浮力大小跟哪些因素有關3. 實驗：探究浮力的大小跟排開 液體所受重力的關系1.探究影響浮力大小的因素 猜想+實驗檢驗提出新問題液體的密度物體浸入的體積物體的密度浮力的大小是否跟有關物體浸沒的深度2.推測F浮跟G排可能有關 猜想、正向遷移3.探究F浮

8、跟G排的關系 溢水杯實驗檢驗 綜上所述： 物理規(guī)律是在一定的可靠事實基礎上歸納、推理的結果，它客觀地反映了事物間的聯(lián)系。 因此要形成物理規(guī)律，必須通過實驗或數(shù)學推理，揭示物理量之間定性或定量的聯(lián)系。形成物理規(guī)律是深刻認識物理過程中內在的、本質的聯(lián)系的標志，也是深入領會物理概念、建立物理知識網(wǎng)絡結構的基礎。 問題3：如何幫助學生形成自己的認知結構？ 學生的頭腦不是堆積知識的倉庫，而是要經(jīng)過自己的認識和理解后形成的認知結構，并用它來綜合解決實際問題。 布魯納的認知結構理論認為：”學習不是單純的掌握事實和技能，而是學習事物之間是怎樣聯(lián)系的，這是應用知識的最低要求?！?“獲得的知識如果沒有完美的結構，

9、把它們聯(lián)系在一起，那是一種多半會被遺忘的知識。一串不連貫的論據(jù)在記憶中僅有短促得可憐的壽命?！?個人認知結構形成的特點： 1、一個完善的個人知識體系因該是系統(tǒng)的，而且是一個螺線上升的循環(huán)圈，新的知識不斷納入和提升原有的知識結構。2、體系的建立需要結合個人的特點。這個體系沒有固定的標準。 3、體系的建立是一個動態(tài)的過程。 4、體系的最終并不是以實際掌握的各方面的知識為評價，而是以解決問題能力和方法來評價。案例研討1：如何引導學生形成各章的知識結構： 第五章 透鏡及其應用 第1節(jié) 透鏡 第2節(jié) 生活中的透鏡 第3節(jié) 凸透鏡成像的規(guī)律 第4節(jié) 眼睛和眼鏡 第5節(jié) 顯微鏡和望遠鏡 教材的編寫特點是什么

10、？復習課如何幫助學生形成本章的認知結構？ 教材編寫的順序是：感知、體驗、提出問題、探究、應用與創(chuàng)新。 而學生頭腦里的認知結構： 案例研討2：如何引導學生形成板塊內的知識結構：（八下力學）案例研討3：如何引導學生弄清各板塊之間的聯(lián)系：如何將力學、熱學、電學知識有機結合起來？ 以效率為主線：（用來做有用功那部分能量與總能量之比） 以能為連接點： 綜上所述： 構建知識網(wǎng)絡體系其實是個高屋建瓴的問題，其構建的操作要點主要是： 1、找準構建對象：讓要構建的知識大體在自己心目中有一個清晰的輪廓。 2、把構建對象分解幾大部分：所謂的知識體系其實就象大樹一樣，先找這棵大樹的幾個主干部位。 3、把分解好的主干分

11、別再進行分解，并擴充一些細枝末節(jié)的知識點。 對知識點的了解度、體系的嚴謹性、結構的合理性、內容的廣泛性和更新性是構建知識體系的重要標準。 二、初中物理的思想方法教學 問題1：為什么要強調科學思想方法的教學 巴甫洛夫曾說過:“有了良好的思想方法，即使是沒有多大才干的人也能做出許多成就。如果思想方法不好，即使有天才的人也將一事無成?！?愛因思坦給自己總結的公式是：A（成功）=X（艱苦勞動）+Y（正確的方法）+Z（少說空話）， 著名物理學家玻恩說“我榮獲1934年的諾貝爾獎金，與其說是因為我所發(fā)表的工作里包括了一個自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，還不如說是因為那里面包括了一個關于自然現(xiàn)象的科學思想方法基礎的發(fā)現(xiàn)。

12、課標把“過程與方法”作為物理教學的三維目標之一。 科學思想與科學方法是過程與方法的目標又是情感態(tài)度價值觀達成的基礎，事實上，沒有科學觀念與方法作支撐，學生無法應用知識對生活中的問題作出正確的思考和判斷，所以情感態(tài)度價值觀也是與觀念思想方法是一體的。 沒有科學思想觀念方法的統(tǒng)領，知識教學是將“種子”磨成“面粉”的教學。 問題2：初中物理教學涉及到的主要思想方法有哪些？ 科學方法的含義很廣，它是指人們在認識和改造世界中遵循或運用的、符合科學一般原則的各種途徑和手段。包括在各種科學活動中采用的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式?；蛘哒f科學方法就是人類在所有認識和實踐活動中所運用的全部正確的方法。 包括專門

13、科學方法和一般方法。 初中物理所包括的科學方法主要指以下幾個方面： 1、科學探究的思想與方法 物理是門科學，科學的核心就是探究，學會物理就要學會科學探究，通過發(fā)現(xiàn)問題，提出假設，設計探究方案，實驗驗證，分析實驗數(shù)據(jù)，得出結論等環(huán)節(jié)，讓學生不但總結出規(guī)律，還經(jīng)歷規(guī)律產(chǎn)生的過程，學會進行科學探究的基本技術，了解科學探究的基本思路和知識產(chǎn)生的過程。 2、理想化的思想與方法： 就是突出研究的主要因素，排除次要因素和無關因素的干擾，對原型進行簡化和純化。（如表示光的直線傳播的光線，描述磁場的磁感線，描述力的示意圖。 理想實驗：牛頓第一定律、真空傳聲實驗等 3、轉換的思想與方法： 一些看不見，摸不著的物理

14、現(xiàn)象，不好直接認識它，我們常根據(jù)它們表現(xiàn)出來的看的見、摸的著的現(xiàn)象來間接認識它們。 如：溫度計的工作原理：將看不見的溫度轉換成液柱的升降反映出來。 分子很小看不見，我們可以通過能直接觀察到的擴散現(xiàn)象和布朗運動去認識。 在研究大氣壓強時，我們可以馬德堡半球實驗來證明大氣壓強的存在。 看不見的電流通過電流的效應來判斷它在存在。 物體是否帶電看它能否吸引輕小物體。 物體周圍是否有磁場可以通過小磁針指針是否偏轉來判斷。 4、等效替代的思想方法： 等效替代法是在保證某種效果（特性和關系）相同的前提下，將實際的、復雜的物理問題和物理過程轉化為等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程來研究和處理的方法。

15、 如：研究合力時，一個力與兩個力使彈簧發(fā)生的形變是等效的，一個力就替代了兩個力。 在研究串、并聯(lián)電路的總電阻時，用一個電阻代替兩個串聯(lián)或并聯(lián)電阻 在平面鏡成像的實驗中，我們利用兩個完全相同的蠟燭，驗證物與像的大小相同，因為我們無法真正的測出物與像的大小關系，所以我們利用了一個完全相同的另一根蠟燭來等效替代物體的大小。 5、遷移類比的思想與方法： 類比法指將兩種不同的事物中的共同或相似部分進行比較，從中受到啟發(fā)，打開研究事物的思路，找到研究問題的方法，推進認識事物的進程，達到解決問題的目的。 如：勻速運動的速度的大小與運動的路程、運動時間無關 物質的密度與物體的質量、物體的體積無關 電阻與電壓、

16、電流無關 6、控制變量的思想與方法： 控制變量法是初中物理中主要研究方法之一，影響一個物理量A變化的因素往往有幾個，為了觀察某一因素B對它的影響，先讓其它因素保持不變，只讓B發(fā)生變化觀察它對A的影響，這種方法叫控制變量法。 如歐姆定律、 焦耳定律、 “摩擦力大小與什么因素有關”、 “壓強大小與什么因素有關”、 “影響電磁鐵磁性強弱的因素”等等 7、數(shù)學思想與方法： 數(shù)學方法主要有：（比值定義、圖象圖解、數(shù)學公式） 比值定義法是初中物理定義物理概念最常用的方法， 如密度、壓強、功率、電流強度、比熱等重要的概念都是用比值定義法定義的。 8、守恒思想與方法： 人們發(fā)現(xiàn)高處的水具有能量，不能白白的流失

17、，人們可以修壩憋水建水電站。人們發(fā)現(xiàn)大風也可利用，修建風力發(fā)電站。物體來去自如的運動不能靠自己給自己的力來實現(xiàn)、電源不是產(chǎn)生電荷的源泉、不用燃料或外界輸入動力只用巧妙的辦法就使機器工作是不可能的，這都涉及到守恒思想。 9、歸納與演繹的思想與方法： 從幾組實驗現(xiàn)象或實驗數(shù)據(jù)進行推理歸納得到結論。在科學研究中，歸納法發(fā)揮著重要的作用，許多物理概念、定律及規(guī)律的獲得都是借助了歸納法的力量，由實驗（演示實驗或學生實驗）歸納獲得的。因而歸納法的教學是中學教學中的一個重要方面。 問題3：初中物理教學中如何有效進行思想方法教育？ 著名科學家楊振寧教授所說：“學習有兩種辦法。一個辦法是按部就班的；一個辦法是滲

18、透性的?！薄昂芏鄸|西是在不知不覺中，經(jīng)過一個長時間的接觸，就自己也不知道什么時候已經(jīng)懂了。” 學習目標是顯性的，而學習過程是隱性的。 學習過程強調：讓學生經(jīng)歷、體驗和探究： 經(jīng)歷：獲得一些感性認識。 體驗：獲得一些經(jīng)驗。 探究：獲得一些理性認識。 當前在過程與方法教育中存在的問題： 重視動作過程，忽視思維過程，過程短平快，方法簡單欠科學。 案例1： 如何建立速度概念？用到了什么方法？（包括:密度、壓強、功率、比熱容等） 建立速度的概念： 讓學生自己比較物體運動的快慢。提出了比較快慢的兩種方法，一是“時間相同，比路程”；二是“路程相同，比時間”。接著提問：運動的路程和運動的時間都不相同，如何比較它們運動的快慢？運動的快慢 “在物理學中，為了比較物體運動的快慢，采用“相同時間比較路程”的方法，也就是將物體運動的路程除以所用時間。這樣，在比較不同運動物體的快慢時，可以保證時間相同。在物理學中，把路程與時間之比叫做速度?！?運用“比值定義法”定義物理量的一般程序是:找出比較中出現(xiàn)的關鍵物理量, 進行“異中求同” 將比較標準簡單化為“一個單位”。 案例2：演示實驗：老師先在筒里放硝化棉，用力壓，問學生看到什么現(xiàn)象？這說明什么？ 老師只讓學生背了現(xiàn)象和結論：看到了棉花燃燒，說明內能增大，而沒有引導學生分析實驗所用到的科學方法。 提問：如果不往厚玻璃筒里放硝化棉，迅速