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我的物理课堂实录及思考

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发表于 2006-10-27 09:28:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

不揣浅陋,建一帖子!

我以为,当下物理课堂没多大的意思,想突破。

知难而行!

此帖仅作对物理课堂感兴趣者讨论与批判。若好,请您说出哪里好;若差,请您提出批判的理由!

真心谢谢您了!

[p-center]该帖子于2008-5-5 12:41:02被 hwg 编辑过[/p-center]
发表于 2006-10-27 09:32:00 | 显示全部楼层

可以视为研究中心论坛中“构筑理想课堂之有效课堂研究”第一帖。

我们需要这种样子的静静思考。

我真的有些害怕狂热。

[此贴子已经被作者于2006-10-27 9:32:31编辑过]
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 楼主| 发表于 2006-10-27 09:33:00 | 显示全部楼层

一则旧帖,准确讲是去年整理的一个教学实录:

1:阿基米德原理

(阿基米德原理前面的浮力定义的教学此处略去。)

师:浮力的大小可能与哪些因素有关呢?同学们提出自己的猜想因素的时候,最好能说出自己猜想的依据。当然,直觉也行!

生甲:可能与液体的密度有关,因为我们在《死海不死》那篇课文中学过类似知识。(另有学生在下面说,鸡蛋放在水中加盐的实验也能证明这一猜想。)

生乙:可能与物体在液体中的深度有关,因为压强是与深度有关的。 生丙:与物体的密度有关,因为泡沫能够浮在水上,铁块会沉到水里……

生丁:可能与物体与液体的接触面积有关,因为当树叶漂浮在水面上时,它与水的接触面积小,它受到的浮力也小;轮船漂浮在水面上时,它与水的接触面积大,而它受到的浮力也大。(这个猜想带有一定的普遍性,笔者所教的三个班的学生均作出了此猜想。)

此时,还有一个真因素——“物体排开液体的体积”没有出现,但学生提出的第四个猜想因素是向该真因素过渡的契机,于是我继续追问。

师:你们认为第四个因素有道理的请举手。(很多学生举手)

师:那你们认为两者是什么关系呢?

生:接触面积越大,浮力越大。

师:好,那我问你们一个问题,同一艘船,漂浮在水面时与沉到水中时相比,哪种情况下接触面积大?

生(思考片刻):沉到水中时。 师:那按你们的逻辑,此时受到的浮力应该大一些,为什么受到的浮力大一些,但船却沉在下面不上来呢?

生笑,但又无法回答。

师(紧接着):应该承认,船漂浮与沉底时受到的浮力确实是不一样的,根据上面的分析,这种不同又不会是由于船与水接触面积不同引起的,那到底是什么因素在影响浮力的大小呢? 学生此时并不能轻易找到这点不同,师可作一些引导:分别作出船漂浮与沉底的示意图(图略),让学生观察、比较,寻找不同点。

师:它们除了与水的接触面积不同之外,还有什么不同?

生:它们所占水的体积不同。

学生的这一说法已经接近于通常说法,师作表扬并转换:对,这一说法我们可以改成‘它们排开水的体积不同’。(这时,师应利用鸡蛋放在清水中的例子,向学生详细解释‘物体排开液体的体积’是一个什么样的概念。) 此时,学生一共猜想出了四个因素,其中既有真因素,又有伪因素。下面的教学就是“制定计划与设计实验”,以“去伪存真”。值得一提的是,此时必须向学生强调,猜想的因素尽管有真伪,但我们并不能否认伪因素存在的意义,更不能对提出伪因素的学生有偏见,认为他们制造了麻烦。为了让学生明白这一点,师可引用一些物理史料进行说明。

师:这四个因素,我们先研究哪个呢?

生:深度。

师:好,那如何设计实验?

生:要控制另外三个因素相同。

师:具体怎么做?

生:可用弹簧测力计先测出铁块的重力,然后将它浸没在水中的某一深度,读出弹簧测力计的示数;然后改变铁块在水中的深度,再看示数。比较两次示数的大小,就可以判断出浮力是如何变化的了。

师:其它同学看行不行?

生(思考):行。

师:我注意到他的发言中有‘浸没’一词,为什么要浸没呢?不浸没行不行?

生:不行。

师:为什么?

生:因为那样不符合控制变量法。

师:说得对。下面我们来做一下这个实验。 (实验略。) 师:刚才的实验结果说明什么?

生:浮力的大小与深度无关,深度是个伪因素。 (另外三个因素的探究过程类似,此处略。)

师:通过刚才的系列探究,我们知道了液体的密度和物体排开液体的体积是影响浮力大小的两个真因素。而且我们还知道了它们之间的定性关系,我们能进一步发现它们之间的定量关系吗? 这是一个有些难度的问题,学生一下子难以想到。但这一问题有助于帮学生建立“从定性到定量”的意识,所以我还是选择了这一问法。

师引导:同学们请注意,液体的密度与物体排开液体的体积其实是同一对象的两个物理量,你们能看出是哪个对象吗?对照鸡蛋放在清水中的图看一看。

生(观察、讨论):是鸡蛋排开的那部分水。

师:聪明。对于这部分由于物体浸入而排开的液体,我们知道了它的密度和体积,可以求出什么呢?

生:质量。

师:如果我们将质量乘以g,就可得到什么?

生:重力。

师:对,讲全了应该是‘物体排开液体的重力’。我们刚才已经知道了浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而物体排开液体的重力又包含了这两个因素,那我们的问题就可以转换为‘浮力的大小与物体排开液体的策略有什么关系’,对吗?

生(思考片刻):对。

师:那两者是什么关系呢? 此时学生的答案有两种,很多学生凭直觉认为两者是相等的,也有一部分同学认为不等,而且在争论。

师:其实,我们口头争论等与不等是没有多大的意义的,关键应该是——

生:实验。

师:如何设计一个实验,能同时测出物体受到的浮力与物体排开液体的重力呢?

生思考一会儿。

师:其实,测浮力倒没有多大的问题,我们刚才测过多次了。问题是物体排开液体的重力怎么测。 留时间给学生思考,必要时组织讨论。

生甲:可以先测出柱形容器的直径,算出底面积;再测出物体放入后液面上升的高度,就可以求出物体排开液体的体积,然后就可以算出重力了。

生乙:我选用一个规则的物体,比如说正方体,而且让它浸没,那么它的体积就是排开液体的体积,这样经过计算也可求出物体排开液体的重力。

师此时应对这两种回答予以积极评价,并继续问:还有更好的办法吗?

生:我用一大一小两个容器,小的放在大的中间并装满水,当物体放入水中后,物体排开的水就会溢到外面的那个容器里。假如我先测一下大容器的重力,然后测一下总重力,就可以直接测出物体排开液体的重力了。

师:嗯——,其他同学觉得这个方法怎么样呢?

生(部分):很好。(还有一些基础比较好的学生在沉思。) 师:他这一方法最大的特点就是将物体排开的液体从原来的液体中隔离出来了,这就为直接测量带来了可能,非常不错!我们再想想,他的这一方法有没有值得改进的地方呢?

生:有,水从小容器中溢出时,由于残留会有误差。(基本就是刚才沉思的那些学生。)

师:分析得对,怎样改进呢? 生思考,但找不到办法。

此时,师出示溢杯(带溢嘴的柱形容器),学生哈哈大笑,说发明这个溢杯的人真聪明! 分析到这里,演示阿基米德原理的实验就非常自然了…… (演示实验及结果的得出略。)

[此贴子已经被作者于2006-10-27 9:41:15编辑过]
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发表于 2006-10-27 10:33:00 | 显示全部楼层

黄兄以今天的目光再看这个课案,有什么特别的感触?
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 楼主| 发表于 2006-10-27 11:12:00 | 显示全部楼层

干兄能否以你自己的视角提一些问题,以激发我的观点。

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 楼主| 发表于 2006-10-27 11:12:00 | 显示全部楼层

思维的火花需要用物理方法来点燃

在课堂上,让学生的思维迸发出火花,是我一直孜孜以求的事。作为一个不太安分的教师,我喜欢学生给我一些意想不到的东西。有些惊喜是生成的,有些惊喜却可以预设。以我有限的经验,好的方法指导下,可以生成精彩。(其实,所谓精彩,有时只不过是学生的想法超越了课本,超越了我们自身固有的思维罢了。对于学生,却未必是精彩。但不管怎样,总算是一种突破。)

1:“力的图示”(是去年的一个例子,具体的课堂情形已经无法回想了)

对于这个知识点,可以采用讲授的方法将力的图示法直接呈现给学生,而且对结果的影响并不大;但若以方法引导的话,会让学生有一个接触方法、锻炼思维的机会。

我认为,“想办法表示力”背后的真正的应该呈现的应是“图示法”这一物理思想方法的渗透,只有学生知道了“用图形来描述物理量是物理学中常见的方法,用图示法表示力时必须能同时体现出力的三要素”之后,学生才有可能表现出创造的才华。以这种思路实施教学,学生们想出了好多表示力的方法,其中不少都闪烁着智慧的光茫,最有代表性的是一位男同学所想的:用一个空心箭头表示力,以箭头表示力的作用点,以箭头的方向表示力的方向,以箭身内线段的个数来表示力的大小。这种方法已经非常接近于人们常用的“力的图示法”,表现出了学生不寻常的创造能力。

2:“人眼看不见的光”

教材分析:

课本的编排是这样的:一开始就说了这样一段话——在光的色散实验中,小明在测量不同色区的温度时,惊奇地发现:将温度计放在红光的外侧时,温度会上升。然后安排了一个活动,并提出问题:你的探测结果和小明的一样吗?

我认为如果照搬这样的顺序实施教学是有问题的:小明为什么会想到去测温度?学生如果只是按照课本的要求去做这个实验,那有什么意义?这样迅速得出的结果又有什么意义?

课堂记录:

通过将光与声类比,提出问题:在光的色散光谱中,红光与紫光的外侧是否存在不可见的光?

生随即说出“存在”,而且说出了“红外线”与“紫外线”等概念。(这是学生的生活经验,但这种经验是不准确的,说出这些词的很多学生都将玩具激光器发出的激光认为是红外线。所以,教师此时的重要任务不是顺着学生的思维走,而是应该将学生的思维引向深入——如何证明不可见的存在。)

师:我们现在要研究的是有点棘手的问题——证明是否存在一个我们看不见的东西。如何证明呢?

两个班的学生此时都在沉思。(这恰恰是一种“冷场”,为公开课所不能容许的。)

一段时间后,未果,该我了。

师:显然,直接研究不可见的东西是非常困难的,那是不是真的无法解决呢?还记得我们以前研究过的一个问题吗?——发声的物体都在振动。当时,我们无法确认鼓面是否在振动,因为那个现象是不易见的,后来我们怎么办的呢?

生:在鼓面上放粉笔头。

师:在那个实验中,我们应该观察的是什么?

生:鼓面。

师:我们实际观察的是什么?

生:粉笔头。

师:对,在此我们转换了我们的研究对象,这是一种科学方法,叫做“转换法”。

总结:在我们的研究中,当我们的研究对象不可见或者不易见时我们就要用到这种办法。我们现在面临的正是这个问题,所以,从方法上讲,我们正需要的正是转换法。

师:此处我们如何转换我们的研究对象呢?

(但此时学生仍不知道转换法如何运用,我继续引导。)

师:我们还分析鼓面发声的例子,在那个实验中,我们为什么不在鼓面上放一块大石头呢?

生笑。

师:要正确运用转换法,必须保证研究对象能对被转换的研究对象发生作用。(留一段时间让学生理解这句话)

师补充解释:鼓面的振动可以引起轻小物体的振动,所以,那个实验中,我们可以选择泡沫、纸屑、粉笔头等物体来实验。

师:回到我们现在的问题,要想选择一个转换对象,必须知道不可见的光(假设是存在的)能对哪些物体发生作用。

停顿片刻。

师:但我们还不知道不可见光是否存在,就算存在的话,我们也不知道它有什么本领,怎么办呢?

停顿片刻。

师:如果不可见光存在的话,那它也是一种光,我们至少可以猜想它也应该具有可见光的一些本领。

停顿片刻。

师:可见光有哪些本领呢?

生甲:它能让衣服变干。

生乙:它能让热水器内的水变热。

生丙:它能让植物发生光合作用。

……

师:那我们就可以利用这些本领来证明不可见光是否存在了。

生点头。

师提问丙:你准备如何设计这个实验?

生丙:将一株植物放在红光和紫光的外面,看植物是否正常生长。

师:这种方法行吗?

生思考片刻,没人回答。

师追问:那你准备观察什么?

生丙:看植物生长。

师:你看得出来吗?

丙恍然大悟,其他学生笑。

师提问乙:你准备怎么办?

乙:我在红光和紫光的外面分别放一个热水器管子,看里面的水是否变热。

师:有点麻烦,可以改进一下吗?

学生一时没想到。

师:可不可以用一根小试管代替热水器管子,为了像一些,可以在试管外面涂上黑色。

生表示认可。

师:这个实验方案非常出色。分析这个实验我们可以看出,实验中要观察的关键是水的温度的变化,而要观察温度的变化,最简单的是用什么?

生同声:温度计。

于是,用温度计放在红光和紫光外侧的实验就出来了。(课本上设计的也正是这个操作性最强的实验)

(后面的略。)

思考:就此环节内容的教学,我备时就在关注学生能够想到哪些方法来证明不可见光的存在。由于先前经验的影响,对“是否存在”学生其实并无多大疑问(现在的物理教材在编排上都有这个问题,一些看似要探究的东西其实答案是比较明显的,如果再装腔作势探究一番,便没有多大的意思了)。所以,我觉得要在可以发展学生思维的地方开拓空间,所以,用“多种方法证明不可见光的存在”便成了我设计与实施教学的重点。而要让学生想出多种方法证明不可见的东西存在是有困难的,必须以“转换法”作为铺垫,于是,我选择以“复习鼓面发声”的例子来深化转换法的使用环境及使用方法(前面讲此知识点时只是一带而过,也有为此处作铺垫的意思)。在实际教学中,学生的表现正是我需要的——想出了多种证明方法。虽然用温度计是客观上最好操作的方法,但如果没有比较,这个最好也就没有意义,更重要的是,没有思维,最好的方法对于学生而言也只是被动接受的。

同时,问题也是有的:对于引入问题——是否存在不可见的光——时所用的类比。虽然从物理知识上讲,两者存在类比的前提——人能听到与看到的频率是有限制的。但这是相对于已经掌握了相关知识的教师而言的,对于并不知道这一点的学生而言,两者并不存在可以类比的地方,以此引入,是否恰当,还需商榷。

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发表于 2006-10-27 11:26:00 | 显示全部楼层

我个人的感觉,认为这里面有个科学知识中的语文问题。

其实从重力开始,我们就经常性地发生这些误解。

基于表面的观察与经验,亚里士多德认为大小两个不同的铅块用不同时着地。

基于词语的有限,我们会说铁与棉花重。

铁比棉花重就是一个典型的例子,我们将密度问题与质量与重量问题混淆起来了。

浮力问题是不是也一样呢?学生把能不能浮在水面的问题,与具体一个事物的浮力有多大混淆起来了。

所以,这里可能是不是要用分析哲学的正名,首先在让学生清晰地明白,我们究竟在探讨什么问题。

瞎说了。

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 楼主| 发表于 2006-10-27 12:17:00 | 显示全部楼层

浮力问题是不是也一样呢?学生把能不能浮在水面的问题,与具体一个事物的浮力有多大混淆起来了。

也就是说,学生可能存在这样一个判断:浮在水面上的物体受到的浮力大,沉在水下的物体受到的浮力小。是不是这个意思?不管是不是,这个事实是存在的。

由此,在起先提出问题时,就要将“何为浮力大,何谓浮力小”弄得清晰明白。就我个人而言,这种经验多是在经历了学生弄不清我的问题这一尴尬后才得到的(其原因可能就是因为自认为学生会理解问题本身)。现在看来,应该采取“先发制人”的方式——设计问题时就该考虑学生对问题本身可能会有什么样的理解。但这有点难。

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发表于 2006-10-27 12:27:00 | 显示全部楼层

我个人以为,因为一个模糊的概念而让学生在其中钻圈,这个钻圈可能并不是我们真正要实现的目标:)
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 楼主| 发表于 2006-10-27 12:42:00 | 显示全部楼层

哪个概念是模糊的?钻圈是指什么呢?
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 楼主| 发表于 2006-10-30 15:22:00 | 显示全部楼层

对于一个科学结论的得出,至少有这样的两种思路:

1做一个实验,得一个结论

可以说传统的教学模式就是这样的(并不代表所有传统的教学模式都不好),譬如,光的直线传播,用激光器在充有烟雾的空间(多以充有粉笔灰的空气代替)中一照,看到了一条直线。于是,结论就出来了:光在空气中是沿直线传播的;

2设计一个实验,得出一个结论

在这一模式(我不太喜欢用模式这个词,但此且先用之)中,重要的不是后来的“操作”实验,而是实验前的设计。如上例,人们怎么会想到用粉笔灰来显示光的传播路径的呢?(我以为这是一个思维含量比较高的问题,但可惜的是在目前的考试中难以见到类似的题目),在此中可以渗透转换法的使用,并且在该方法的作用下,学生还能想到用喷水雾的方法来显示光的路径等(这种思路就是物理实验室中著名的“云室”思维雏形)。

第二种思路就是我目前尝试完善的方法。但有一个矛盾,这会花费很多时间,除了“物质上”讨不到好之外,还有一个隐藏的风险:这种过程如何设计才是“值得”的,才不至于给人一种“没事找事”的感觉?

思考中……

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发表于 2006-10-30 16:15:00 | 显示全部楼层

以下是引用hwg在2006-10-30 15:22:00的发言:

对于一个科学结论的得出,至少有这样的两种思路:

1做一个实验,得一个结论

可以说传统的教学模式就是这样的(并不代表所有传统的教学模式都不好),譬如,光的直线传播,用激光器在充有烟雾的空间(多以充有粉笔灰的空气代替)中一照,看到了一条直线。于是,结论就出来了:光在空气中是沿直线传播的;

2设计一个实验,得出一个结论

在这一模式(我不太喜欢用模式这个词,但此且先用之)中,重要的不是后来的“操作”实验,而是实验前的设计。如上例,人们怎么会想到用粉笔灰来显示光的传播路径的呢?(我以为这是一个思维含量比较高的问题,但可惜的是在目前的考试中难以见到类似的题目),在此中可以渗透转换法的使用,并且在该方法的作用下,学生还能想到用喷水雾的方法来显示光的路径等(这种思路就是物理实验室中著名的“云室”思维雏形)。

第二种思路就是我目前尝试完善的方法。但有一个矛盾,这会花费很多时间,除了“物质上”讨不到好之外,还有一个隐藏的风险:这种过程如何设计才是“值得”的,才不至于给人一种“没事找事”的感觉?

思考中……

好!

不仅仅是呈现真理,而且呈现“真理”是如何被发现,你还可以怎样去作新的发现!

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 楼主| 发表于 2006-11-2 11:11:00 | 显示全部楼层

《平面镜》这节课。

下课后,赶紧写了这段文字,有些忙,因为怕忘记了,所以也许有些乱:

3班(第一个班)上得很舒服。这是在没有任何道具(实验仪器)的情况下完成的。

就本节课而言,我没有做实验的原因是:如果做演示实验,绝大多数同学仍然无法得到相关结论,而做学生实验,学校一时又无法提供这些器材;同时,由于去年的经验,我有把握在没有实验仪器的情况下上完这一节课。

去年那三节课的经验现在看来弥足珍贵,因为在去年的教学中,我发现了学生对平面镜成像的认识与我原来想像的根本就不相同,今年学生的反应又说明了这一点——绝大多数学生原先根本就不认为平面镜所成的像在平面镜的后面,而是认为在平面镜背面的涂层中。而不解决这个问题,后面研究平面镜成像的特点无异于建造空中楼阁。

在今天的这节课中,首先,我通过举手统计的方式了解到:1人认为平面镜成的像在平面镜的前表面;5人认为像在玻璃中间;其余所有人都认为像在背面的涂层上。

于是,学生一起研究像的位置便成了首要的工作。而要确定像的位置,首先必须让学生意识到像是一个可望而不可及的对象,而这一点并不是很难。问题是,知道了这一点后如何还能确定像的位置呢?我提醒学生:如果还以平面镜作为唯一的研究对象,问题肯定解决不了。

这时,前面的一个讨论环节起作用了:当学生说像成在涂层中后,生成了一个问题(这个问题是怎么被提出来的现在竟回想不出来了):没有涂层还能不能成像呢?换句话说——透明玻璃能不能成像呢?当时少数学生脱口而出“不能”,但随即被更多的人否定了——生活经验告诉学生是能的!同时,学生通过比较自己发现了涂层的作用——增加像的清晰度,并不影响成像的位置。

所以,上面的问题经提示后,学生很快想到用透明玻璃代替平面镜来找像的位置(我备课时认为的难点轻易突破)。

还有个难点:用玻璃代替后,又如何确定像的位置呢?这个难点学生没有能很好地化解,是我讲授的——用一个实实在在的物体在玻璃的后面移动,看能否与像的位置重合。学生对这个方法倒是能够比较很好地理解。于是,很快接受了像在平面镜后面的现实。

后面,学生能有意识地利用这种方法去研究像的大小与物的大小的关系及像距与物距的关系。这时,已经过了思维的高峰期,反而没有多大的意思了,我和学生都有点感觉到了……

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发表于 2006-11-2 13:00:00 | 显示全部楼层

以下是引用hwg在2006-11-2 11:11:00的发言:

去年那三节课的经验现在看来弥足珍贵,因为在去年的教学中,我发现了学生对平面镜成像的认识与我原来想像的根本就不相同,今年学生的反应又说明了这一点——绝大多数学生原先根本就不认为平面镜所成的像在平面镜的后面,而是认为在平面镜背面的涂层中。而不解决这个问题,后面研究平面镜成像的特点无异于建造空中楼阁。

在今天的这节课中,首先,我通过举手统计的方式了解到:1人认为平面镜成的像在平面镜的前表面;5人认为像在玻璃中间;其余所有人都认为像在背面的涂层上。

这个教学难点的设定与突破非常有价值!

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 楼主| 发表于 2006-11-2 18:46:00 | 显示全部楼层

续上,在4班上课时的情况:

4班,情况略有不同——更多的学生认为像存在于玻璃之中,但处理方式是一样的。

当学生说像在玻璃或涂层中时,我即时(算是一种生成吧)创设了一个情境:我站在镜子面前,然后向前跨了三步,同时提出了一个问题:镜中的像如何运动?学生异口同声:“也向前跨三步”我紧接着问:“你们说像就在玻璃或涂层中,那像此时又向前跨了三步,那——”我故作停顿,学生自己笑了起来,纷纷笑着说:“那像要出来了。”我需要的也正是这个问题,于是矛盾产生了:像就存在于那么薄的玻璃中,像又向前跨了三步,怎么像没有出来呢?我紧抓住这个矛盾不放,学生绞尽脑汁也无法自圆其说。于是我参与发表见解(两个班上都是):像会不会存在于平面镜之后呢?我原觉得自己提出来这种方式有些不妥,但学生的反应消除了我的担心,因为学生根本就不认为我的看法是正确的,他们的坚持让我很意外,也让我很高兴,还表扬了他们呢(表扬他们的不盲从,这是科学家的良好品质)!

在僵着的时候,我提醒学生,如果自己的观点无法自圆其说,不妨考虑一下我的意见。我还告诉学生我能确定像的位置。学生并不太相信,因为学生此时已经知道了像是一个“看得见摸不着”的东西,摸不着还怎么确定位置?与3班一样,此处也是我讲授的。

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