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一、電磁學教材的整體結構
電磁運動是物質的一種基本運動形式.電磁學的研究范圍是電磁現象的規(guī)律及其應用.其具體內容包括靜電現象、電流現象、磁現象,電磁輻射和電磁場等.為了便于研究,把電現象和磁現象分開處理,實際上,這兩種現象總是緊密聯(lián)系而不可分割的.透徹分析電磁學的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,才能使孤立的、分散的教學變成系統(tǒng)化、結構化的教學.對此,應從以下三個方面來認真分析教材.
1.電磁學的兩種研究方式
整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行,這兩種方式均在高中教材里體現出來.只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質,培養(yǎng)學生的思維能力.
場的方法是研究電磁學的一般方法.場是物質,是物質的相互作用的特殊方式.中學物理的電磁學部分完全可用場的概念統(tǒng)帥起來,靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩(wěn)電磁嘗迅變電磁場等,組成一個關于場的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括中學物理電學部分的各章內容.
“路”是“場”的一種特殊情況.中學教材以“路”為線的大骨架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等.
“場”和“路”之間存在著內在的聯(lián)系.麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律,是以“場”為基礎的.“場”是電磁運動的實質,因此可以說“場”是實質,“路”是方法.
2.物理知識規(guī)律物
理知識的規(guī)律體現為一系列物理基本概念、定律和原理的規(guī)律,以及它們的相互聯(lián)系.
物理定律是在對物理現象做了反復觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進行分析和比較找出它們相互之間存在著的關系,并把這些關系用定律的形式表達出來.物理定律的形成,也是在物理概念的基礎上進行的.但是,物理定律并不是絕對準確的,在實驗基礎上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性,因此其適用范圍有一定的局限性.
第二冊第一章“電潮重要的物理規(guī)律是庫侖定律.庫侖定律的實驗是在空氣中做的,其結果跟在真空中相差很小.其適用范圍只適用于點電荷,即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計的情況.
“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律.歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的,對金屬導電、電解液導電適用,但對氣體導電是不適用的.歐姆定律的運用有對應關系.電阻是電路的物理性質,適用于溫度不變時的金屬導體.
“磁場”這一章闡明了磁與電現象的統(tǒng)一性,用研究電場的方法進行類比,可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念.
“電磁感應”這一章,重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應定律和楞次定律.在這部分知識中,能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線.本章以電流、磁場為基礎,它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉化的重要方面,是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎.電磁感應的重點和核心是感應電動勢.運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的.
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐,進一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場,對場的認識又上升了一步.麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規(guī)律,同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步.
3.通過電磁場在各方面表現的物質屬性,使學生建立“世界是物質的”的觀點
電現象和磁現象總是緊密聯(lián)系而不可分割的.大量實驗證明在電荷的周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著.電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用.運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種唱—磁場.磁體的周圍也存在著磁場.磁場也是一種客觀存在的物質.磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用.現在,科學實驗和廣泛的生產實踐完全肯定了場的觀點,并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質的一種形態(tài).
運動的電荷(電流)產生磁場,磁場對其它運動的電荷(電流)有磁場力的作用.所有磁現象都可以歸結為運動電荷(電流)之間是通過磁場而發(fā)生作用的.麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現象,得出結論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場.按照這個理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個不可分割的統(tǒng)一場,這就是電磁場.電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波.
從場的觀點來闡述路.電荷的定向運動形成電流.產生電流的條件有兩個:一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場.導體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處.導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例,即導體中形成電流時,它的本身要形成電場又要提供自由電荷.當導體中電勢差不存在時,電流也隨之而終止.
二、以“學科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體
1.場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題.第一章“電潮是學好電磁學的基礎和關鍵.電場強度、電勢、磁嘗磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念.電場線,磁感線是形象地描述場分布的一種手段.要進行比較,找出兩種力線的共性和區(qū)別以加強對場的理解.
2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用.在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別,比如,場不是力,電勢不是能等.場中不同位置場的強弱不同,可用受場力者受場力的大小(方向)跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度.在電場中用電場力做功,說明場具有能量.通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能,離開了電場就談不上電荷的電勢能了.
3.認真做好演示實驗和學生實驗,使“潮抽象的概念形象化,通過演示實驗是非常重要的措施.把各種實驗做好,不僅使學生易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養(yǎng)和訓練.安排學生自己動手做實驗,加強對實驗現象的分析,引導學生從實驗觀察和現象分析中來發(fā)展思維能力.從物理學的特點與對中學物理教學提出的要求來看,應著力培養(yǎng)學生的獨立實驗能力和自學能力,使知識的傳授和能力的培養(yǎng)統(tǒng)一在使學生真正掌握科學知識體系上.
【關鍵詞】電磁學;解題方法
一、解決電磁學習題的常用方法
通過對高中物理電磁學習題的研究和總結,發(fā)現常用的解題方法主要有圖像法、對稱法、等效替代法、微元法、綜合法、隔離法等。雖然解題方法有很多,但不能胡亂使用,要根據每種解題方法的特點以及其適用的習題類型合理選擇。如圖像法比較適用于解決與洛倫茲力有關習題,等效替代法往往用于對復雜電路習題的解決,微元法多用于解決與安培力有關的習題等等。下面通過例題進一步了解部分解題方法。
二、具體例題分析
(一)圖像法
在電磁學部分運用圖像法解題是一種普遍且有效的手段。尤其在研究帶電粒子在磁場中或在復合場中的運動時,圖像法能直觀、形象的將復雜的問題變得簡單明了。雖然圖像法有諸多好處,但該方法依賴于對幾何關系的熟練掌握。如對幾何關系掌握較差的同學可以努力學習來彌補或者不采用此方法解題。
案例:如圖1,在x0y平面內,以0為中心的圓形區(qū)域內分布著勻強磁場,且磁場方向垂直于x0y平面。有一個帶電粒子質量為m所帶電荷量為q,以原點0為起點,沿x軸正方向以初速度v開始運動。當帶電粒子運動到p時其速度方向與y軸夾角為30。P到0的距離為L,不考慮重力的影響,求:
(1)磁感應強度B的大小?(2)在x0y平面上磁場區(qū)域的半徑R?
分析:帶電粒子垂直進入磁場,洛倫茲力充當向心力做勻速圓周運動,依據公式可得出軌道半徑。由帶電粒子入射點的速度方向及出射點的速度方向,可找到軌道的圓心在y軸正方向上。在圖中畫出圖像,根據幾何關系,找到軌道半徑和L的關系,求出磁場強度;找到軌道半徑和磁場區(qū)域半徑的關系,可得出磁場區(qū)域半徑。
(二)等效替代法
等效替代指的是將復雜物理過程轉化為具有等效效應的簡單過程的方法。其宗旨是將繁雜的物理過程轉換成一個或多個簡單而直接的物理過程,從而使物理問題變得簡單。在電磁學部分最常用到等效替代法的就是對復雜電路習題的處理。從題目中給的多個條件或未知量中跳出來,抓住主要問題、主要過程,將其他的物理過程等效替換成簡單的過程化難為易。
案例:如圖2,在電路當中,電源電動勢為E、內阻為r、電阻R1、R2的值未知,已知在R=10Ω時,電流表的示數為1A;在R=18Ω時,電流表的示數為0.5A;求:當電流表示數為0.1A時,R的取值?
分析:此題如使用常規(guī)方法,會面臨許多的未知量,從而大大增加了解題的難度。因此,在面對這種未知量過多的問題時,要學會變換思路,充分利用等效替代法。例2就是將圖中虛框部分看作整體,將其作為一個等效電源,這樣就避免了無關因素對解題的影響,使問題簡單化大大提高了解題效率。
(三)對稱法
在物理學習中我們不難發(fā)現對稱現象的存在,正因如此我們才能更快捷高效的探索物理現象尋找物理規(guī)律。在高中物理電磁學這部分,運用對稱法解決物理問題是非常便捷的。比如求解電場強度、對帶電粒子在電場或磁場中的運動軌跡判斷等都運用了對稱的思想。
案例:如圖3,x0y平面是無限大導體的上表面,導體充滿z<0的空間,z>0空間是真空。在z=h處有一電荷量為q的點電荷,其會在導體表面產生感應電荷。空間任何一點的電場,均為點電荷同導體表面上的感應電荷共同激發(fā)。當靜電平衡時,導體內部場強為零。設在A=h/2處電場強度的大小為?
三、總結
通過對電磁學習題的分類總結,介紹了幾種常見的解題方法,旨在幫助同學們靈活解題開闊解題思路。當然要學會靈活自如的運用各種解題方法是一項系統(tǒng)而漫長的過程,不能一蹴而就,要根據同學們的實際水平循序漸進的掌握各種解題方法。并且在學習過程中,要及時溝通相互交流,對于好的巧妙的解題思路供大家學習,對于易錯或比較復雜的解題辦法,要學會另辟蹊徑,找到簡單有效的解題方法。相信通過大家不斷的努力和學習,對物理電磁學習題定能迎刃而解得心應手。
【參考文獻】
關鍵詞:定則 左手 右手
在中學物理電磁學中,為判斷電流的磁場方向、安培力的方向、洛倫茲力的方向、感應電流的方向而介紹了一系列的判斷定則:如安培定則、左手定則、右手定則等。由于定則較多,而具體運用的方法又不同,所以學生在應用時常常出錯。那么我們是否可以用一種新的定則來代替左、右定則呢?而且這種替代的定則既要方便,又非復雜,同時還需要含義十分明確,便于學生記憶。為此我們對電流的磁場,安培力、洛倫茲力、感應電流的物理含義反復進行討論分析后發(fā)現,如果將安培定則進行適當的改進就能完全代替左、右手定則。我們把這一代替的定則叫“廣義安培定則”。經過一段時間的試用,學生的錯判率大為減少。現將這個“廣義安培定則”介紹如下:
一、用“廣義安培定則”判斷電流磁場磁感線方向
對直線電流磁場磁感線方向判斷仍采用高中物理課本上的方法,即用右手握住導線,讓伸直的大拇指的指向跟電流方向—致,那么彎曲四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞的方向。
對環(huán)繞電流磁場的磁感線方向和通電螺線管內磁場磁感線的方向的判斷,高中物理課本上雖然也是說用安培定則,但其內容即大拇指向和四指的指向都已變化。而“廣義安培定則”仍采用課本上判斷直線電流磁場的安培定則內容,也能方便的判斷出環(huán)繞電流磁場方向和通電螺線管內磁場方向。
對環(huán)形電流,用右手握住環(huán)形導線的一部分,讓大拇指仍指向電流方向,則彎曲的四指所指的方向,就是環(huán)形電流磁場的磁感線方向。
在判斷通電螺線管內磁場的磁感線的方向時,我們可以把通電螺線管看成是若干個單匝的環(huán)形電流重疊所組成,因此仍能用“廣義安培定則”來判斷環(huán)內(即通電螺線管內)的磁感線方向、用此方法,不但可以判斷通電螺線管內部的磁感線方向,還能畫出通電螺線管內外磁感線的形成一系列閉合曲線,這樣就可以彌補課本中只判斷環(huán)形電流和通電螺線管內部的磁感線方向,而沒有指出它們外部磁感線方向的不足。
二、用“廣義安培定則”判斷安培力的方向
由于安培力是通電導體在磁場中所受的作用力,這個力其實質是通過電流本身所形成的電流磁場與原磁場之間的相互作剛而產生的,為此,如果我們先用安培定則判斷出通電導體磁感線的方向,然后與原磁場的磁感線方向進行比較,則安培力方向一定是指向這兩個磁場方向相反的一側,同樣對洛倫茲力方向的判定與安培力方向的判斷方法相同,只是把運動電荷看作一通電導體,正電荷的運動方向才是電流方向,用這個方法與左手定則來判斷其結果是相同的。
例1 判斷兩通電平行導線問的相臣作用力。
兩通電平行導線間的相互作用力實質是兩電流間的作用力,故用安培定則分別判定他們的磁感線方向后,就可以根據它們磁感線方向的異同,直接判斷他們之間的作用力是引力還是斥力,如通以同方向的電流時,用安培定則分別判斷它們的磁感線方向,則兩直導線之間的磁感線方向相反。外側方向相同,所以它們之間的相互作用力都指向內側,使它們相互靠攏而表現為引力。同理,當通以相反方向電流時,用安培定則判斷出兩直導體的外側的磁感線方向相反,故它們之間的相互作用力都指向外側,使它們分離而表現為斥力。
例2 在下圖1中已知外磁場的磁感線方向和帶電粒子的速度方向,試判斷運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力方向?
轉貼于
在圖1中,帶箭頭的虛線表示電流方向,與運動電荷方向相同,我們將運動電荷看作通電直導線,用安培定則判斷磁場磁感線方向,即運動電荷上部的磁感線方向向外,下部向里、顯然,其下部磁感線與外部磁場方向相反,所以運動電荷所受的洛倫茲力的方向是指向下面。如果在圖1中是負電荷,用同樣的方法可以判斷出運動負電荷速度上方磁感線方向與外磁場方向相反,故粒子所受洛倫茲力的方向向上。
從上述兩個例子中,可以看出用“廣義安培定則可以代替“左手定則”來判斷安培力的方向的。
三、用“廣義安培定則”來判斷感應電流的方向是完全
在運用“廣義安培定則”時,要先讓右手四指指向導體的運動方向,然后讓四指彎曲90°。指向引起感應電流的磁場磁感線方向,則伸直的大拇指指向就是感應電流的方向。當然這一方法也只是適用于閉合導體的一部分在磁場中做切割磁感線運動的情況、用這種方法與用右手定則判斷的結果是相同的。
例3 判定閉合導體的一部分在磁場中做切割磁感線運動時的感應電流的方向,已知外磁場方向和導體截面運動方向如右圖所示。
[關鍵詞]電磁學;師范類;教學改革;物理學專業(yè)
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)05-0027-02
電磁學是高等師范院校物理教育專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課,它不僅是經典物理的重要部分,而且與近代自然科學、技術科學的許多領域有著密切的關系,成為理、工、農、醫(yī)及師范院校不可缺少的必修課程之一。該課程是許多后續(xù)課程,諸如電工學、電動力學、電路分析、光學以及量子力學等的先修課程,同時也是與中學物理教學聯(lián)系非常緊密的一門課程。通過對電磁學課程的學習,一方面可以使學生全面掌握物質電磁運動的基本概念和基本規(guī)律,培養(yǎng)學生分析、處理和研究與電磁學相關問題的能力和素養(yǎng);另一方面可為后續(xù)課程提供許多重要的基本概念、基本規(guī)律及研究方法,對學生物理素養(yǎng)的形成以及綜合素質的提高至關重要。
一、電磁學課程教學中出現的問題
(一)大學物理與中學物理以及后續(xù)物理學課程教學內容未能很好地接軌
電磁學課程教學有時會出現教學內容過度重復,而有時又會出現教學內容過大的跳躍、知識脫節(jié)。重復過多使學生覺得枯燥,跳躍太大使學生學習會感覺到困難,這使得學生在學習的時候很難適應。
(二)教學過程不重視理論與實際的聯(lián)系
傳統(tǒng)的電磁學教學過程只強調電磁學靜態(tài)的知識理論體系結構,課堂呈現的大都是理論公式和習題,遠離生活實際,造成電磁學知識的抽象和枯燥乏味,學生體會不到電磁學的重要性和現實意義。
(三)教學觀念較陳舊,教學方法較傳統(tǒng)
高等學校傳統(tǒng)的灌輸式教學模式不利于學生創(chuàng)造性思維能力和解決實際問題能力的培養(yǎng);教學方法和教學手段落后則忽視了學生的學習主體地位,沒有靈活運用多種先進的教學方法來引導學生積極思維,激發(fā)學生的強烈的求知欲望和創(chuàng)造欲望。
(四)成績評定形式單一
成績評定沒有全面考核學生所學知識和綜合能力。絕大多數高師院校電磁學考核都是通過期中和期末的閉卷考試完成,試卷題型也大都為考查課程主要知識點的選擇題、填空題、計算題、證明題等,這種考核形式有引導學生死記硬背的傾向,缺乏對學生綜合應用能力與創(chuàng)新能力的考核。
二、電磁學課程改革的內容
(一)教學內容改革
1.密切聯(lián)系教學實際,刪減與高中物理重復的知識點,把講授的重點放在深化和提高上,為后續(xù)課程打基礎,注意與后續(xù)課程的銜接和分工。比如刪減歐姆定律、電路原理、交變電路等內容。
2.以“三大實驗定律”為基礎,以“相互作用”為線索,將“場”作為教學的核心內容。
3.教學內容上加入一些與實際生活密切相關的教學內容,比如電磁爐、復印機、范德格拉夫起電機等的工作原理;將學科前沿信息融入實際教學中,比如磁單極的相關知識和進展、地磁場的起源等。
這些教學內容的改變和引入,使教學變得生動有趣,不僅激發(fā)了W生的學習興趣,使學生較好地掌握處理電磁學問題的方法和思路,而且還能增強學生分析問題和解決問題的能力,為全面提高教學質量奠定基礎。
(二)教學方法和教學手段改革
1.既要“授之以魚”,更要“授之以漁”
在課程教學中,改變傳統(tǒng)的單純的“注入式”的教學方法,恰當地采用多種探究啟發(fā)式教學方法進行教學,比如:案例教學法、講座式教學法、問題討論教學法、師生互動教學法、類比教學法、辯論式教學法等,這樣使得課堂教學生動活潑,課堂氣氛活躍。同時通過課堂討論、辯論、講座等形式,提高學生參與教學的主動性,提高學生的自學能力和創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學生的師范技能和物理素質。
2.利用多媒體技術和網絡,提高教師的教學水平和教學效率
將多媒體技術適度引入課堂教學,將一些電磁學過程和實驗在課堂中展示出來,在課堂上展現文、圖、聲、像并茂的教學內容,使課程教學趣味化、直觀化,激發(fā)了學生的學習興趣,提高了教學效果;同時利用校園網開展網上教學,將電子教案、習題庫、答案以及電磁學相關的前沿動態(tài)信息等教輔資料提供給學生瀏覽和下載,與學生進行網上答疑和學習交流。現代化教學手段的引入,可以在吸收傳統(tǒng)教學優(yōu)點的同時,又能充分發(fā)揮多媒體技術信息量大、動態(tài)感強的特長,為達到良好的教學效果創(chuàng)造條件。
(三)與國際接軌,積極推進雙語教學
在教學中實行雙語教學,通過介紹常用專業(yè)術語和物理規(guī)律外文注釋或英文原文,提高學生科技外語交流能力,激發(fā)學生主動學習的興趣;另一方面也為進一步開展電磁學雙語教學奠定基礎。在教學過程中指導學生查閱文獻,閱讀與課程內容相關的參考資料,以培養(yǎng)學生掌握學科最新發(fā)展動態(tài)和拓展知識、參與科研的能力。
(四)考核方法改革
課程考核是教學工作中檢查教學效果、鞏固學生所學知識、改進教學工作、保證教學質量和督促教學目標實現的重要手段。電磁學課程實施學習過程全程考核,主要由作業(yè)、口試、開卷考試、限制性開卷考試、專題報告以及學生出試卷等考核方式組成。作業(yè)考核是指考核學生完成作業(yè)的質量;口試是指在課堂上針對前面所學知識的運用隨時進行的提問;開卷考試主要考查學生對用微元法、高斯定理以及電勢和電場的關系等方法求真空中靜電場強的掌握情況以及用數學求解電磁學問題的能力;限制性開卷考試是指主要考查學生對所學課程分析、總結和歸納的能力;專題報告是要求學生利用所學的知識解釋實際生活中的一些電磁現象,主要考查學生利用所學知識解決實際問題的能力;學生自出試卷是指每個學生自出一套本課程的考試試卷,并解釋每個題目考查的原因,主要考查學生對本課程重難點的把握情況,提高學生參與課程教學的主動性,培養(yǎng)學生的師范生技能。
三、總結
1.調整了電磁學課程教學內容,建立了一套完整的適合高等師范類院校物理學專業(yè)本科生培養(yǎng)目標的電磁學課程理論教學內容體系。選擇既能滿足設定教學目標,又能適應中學物理教改需要的教學內容,減少和后續(xù)專業(yè)課程的重復,同時將電磁學前沿信息以及與實際生活密切相關的教學內容融入教學中。教學內容經過這樣調整后,不僅能激發(fā)學生的學習興趣,還能使學生分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力得到鍛煉和提高,學生較好地掌握了處理電磁學問題的方法和思路,為全面提高教學質量奠定了基礎。
2.電磁學課程考核實施學習過程全程考核,全面科學地評價學生的學習效果。全程考核主要由作業(yè)、口試、開卷考試、限制性開卷考試、學生出試卷以及專題報告等考核方式組成。電磁學課程考核方式從單純注重考查學生的知識向考核學生的能力轉變,比如限制性開卷考試考查了學生歸納總結的能力,專題報告考查了學生運用所學知識解決問題的能力,自出試卷則考查了學生對本課程整體知識的把握情況,考查學生從授課角度來理解該課程知識體系的能力,另外,專題報告和自出試卷也考查了師范類學生對教學技能的掌握情況。同時,電磁學課程考核方式也從“注重理論”向“注重理論聯(lián)系實際”轉變,專題報告不僅考查了學生運用知識解決實際問題的能力,還考查了學生對學科前沿知識、新技術、新成果、新發(fā)展的了解程度。采用這樣全過程的考核方式,不僅增強了學生參與教學的主動性,還提高了學生的自學能力和創(chuàng)新能力,培養(yǎng)了學生的師范技能和物理素質。
總之,科技飛速發(fā)展,人才要求不斷提高,課程教學也應與時俱進,因此教學改革是課堂教學永恒的話題。師范類物理學專業(yè)是培養(yǎng)物理教師的搖籃,我們所培養(yǎng)的畢業(yè)生的智能結構、能力體系如何直接關系到我國基礎教育改革的成敗。因此,從適應中學物理新課改的角度出發(fā),電磁學課程的改革應著重在教學過程中構建有利于提高學生綜合素質和創(chuàng)新意識的課程教學體系,在教學中形成靈活的,著重培養(yǎng)學生分析問題、解決問題能力和創(chuàng)造性思維能力的教學方法,建立一套全面體現學生綜合能力的考核方案,以考促教,不斷提高教學效率和教學質量。只有這樣才能跟上時代的步伐,培養(yǎng)出綜合素質較高、創(chuàng)新意R較強的物理教師。
[ 參 考 文 獻 ]
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物理是高中學生的基礎性課程,“關注學生情感,充分激發(fā)學生的主動意識和進取精神”是新課程背景下高中物理教學的必然要求。作為高中物理教師,要站在素質教育的高度,以新課程理念為指導,探究調控學生學習情感的有效策略,努力使學生的心理意識保持一種高度活躍的狀態(tài),更好地貫徹新課程實施素質教育的根本宗旨。本文謹以高中物理電磁學教學為例,談談學生學習情感的有效調控策略。
1 構建生動教學情境,激發(fā)學生學習情感
在決定學生學習動機和學習興趣的諸多要素中,心理情感是推動學生主動求知的內在力量。高中物理電磁學知識有很強的概念性和抽象性,而且與學生的生活經歷有一定的距離,如果教師在教學中忽視現象,忽視物理情境的建立,學生就會覺得學習起來既枯燥又難以理解,充滿抵觸心理。鑒于此,高中物理教師應發(fā)揮教學藝術和智慧,將電磁學內容和學生心理特點緊密結合起來,積極創(chuàng)設與之相對應的、富有新意的生動教學情境,使抽象性、概念性很強的物理知識衍化為生動具體、形象有趣的環(huán)境和片段呈現給學生,以情境帶來的新、奇、趣吸引學生的有效注意,強化學生的思維啟迪,給學生一種輕松、暢快的心理感受,激發(fā)學生主動學習的心理情感。學習“閉合電路歐姆定律”一課,不僅要讓學生掌握定律內容和解析表達形式,更要讓學生理解電動勢與初中接觸到的電壓有什么本質差別,電動勢、路端電壓、電源內阻、電路外阻之間的內在關系。如果在教學中直接講授,學生的學習主動情感往往不甚濃郁。于是筆者以下面的方式構建教學情境:先取出一節(jié)新的一號干電池,用多用表測量電池電壓為1.5伏,將其與額定電壓1.5伏的小燈泡組成閉合電路,閉合開關后請同學們觀察燈的亮度――學生回答“很亮!”;然后再取出兩節(jié)用過較長時間的一號干電池,串聯(lián)后用多用表測量總電壓為2.8伏,將這兩節(jié)串聯(lián)的電池替換前面的那節(jié)新電池,請學生猜想開關閉合后會出現什么情況?學生大多猜想:“小燈泡會被燒毀”或“小燈泡要比前面亮得多”;但是閉合快關后小燈泡不僅沒有燒毀,反而比前面一次暗得多。與學生原來猜測結果完全相反的教學情境不僅活躍了課堂教學的氛圍,而且“為什么會是這樣?”的疑問有效調動了學生的非智力因素,引起了學生的好奇與思考。同學們積極投身于對相關內容的觀察、聯(lián)想、猜測、探究、交流之中,相對靜態(tài)的教學變?yōu)槿w學生在興致盎然的狀態(tài)下踴躍參與的開放式動態(tài)教學。
2 積極組織實驗探索,引領學生學習情感
物理是一門以實驗為基礎的自然科學,實驗既能培養(yǎng)學生動手能力和發(fā)現精神,更能夠引領學生的學習情感。新課程標準指出:高中物理課程應通過物理實驗培養(yǎng)學生根據實驗目的和條件設計實驗方案、選擇實驗方法、分析處理實驗數據的能力,使學生認識猜想與假設的重要性,明確發(fā)現問題、提出問題和解決問題的深遠意義。根據新課程的要求,教師在電磁學教學中要精心篩選有代表性的符合學生實際水平的驗證性實驗,通過對實驗器材、條件和要求的重新規(guī)劃,合理將其轉化為探究性實驗,組織學生自主設計實驗方案、觀察實驗現象、分析實驗數據、判斷實驗結論,充分挖掘實驗的探究功能,讓學生在實驗中形成科學態(tài)度和樂于探究、善于發(fā)現、勤于思考的積極情感。例如:“測定電源的電動勢和內電阻”是恒定電流一章的一個驗證性實驗,教材給出了實驗所用器材和標準的實驗電路,如果僅僅讓學生按部就班地完成實驗,顯然缺乏挑戰(zhàn)性,既不利于學生實驗能力和思維能力的培養(yǎng),也難以開拓學生的學習情感。于是,我們將此實驗轉化成探究性實驗,提供的器材包括:待測干電池(電動勢約1.5V,內阻約1.0Ω),電流表G(滿偏電流1.5mA,內阻10Ω),電流表A(量程0~0.60A,內阻約0.10Ω),滑動變阻器R1(0~20Ω,2A),滑動變阻器R2(0~100Ω,1A),定值電阻R3=990Ω、定值電阻R4=9990Ω,開關S和導線若干。要求學生以測量準確和操作方便為前提分組自主選擇實驗器材,設計實驗電路測定干電池的電動勢和內電阻。這樣的實驗,沒有像教材那樣提供現成的電壓表,滑動變阻器和定值電阻也不是唯一的,需要學生彼此啟發(fā),集思廣益,引發(fā)靈感,結合已經學過的電壓表改裝和電流表、電壓表準確測量范圍等知識,分析、設計并親自動手實驗,獲得實驗數據,并對不同的實驗方案進行比較。由于沒有條框限制,學生的主觀能動性得以充分發(fā)揮,在探索和發(fā)現中潛移默化地奠定了遇到問題自覺動手動腦的思想基礎。
3 引導自主合作探究,發(fā)展學生學習情感
新課程突出教學中的學生主體地位,讓學生掌握與新課程理念相適應的以自主、合作、探究學習為標志的新型學習方式,是營造學生積極態(tài)度、暢快心情、活躍思維和促進學生學習情感發(fā)展的行為詮釋。高中物理教師要明確自己在教學中的角色定位,弘揚“以學生為中心”的教育主體觀,把“改變學習方式,提升學習水平”作為調控學生學習情感的切入點,潛心引導學生就物理教學問題展開小組合作、交流、探究活動,把學習主動權交給學生。用探究打破學生內心的“平靜”,激起學生思維活動的“波瀾”, 推動由“帶著知識走進學生”向“帶著學生走進知識”的教學模式轉化。力爭使學生在自主合作探究中形成快樂的學習心態(tài),在能動的探索中發(fā)現物理基本規(guī)律、把握各種影響因素的聯(lián)系。從而豐富學生認知體驗,培養(yǎng)學生積極探究的情感素質。例如在學習了“復合場”知識后,我們出示習題(如右圖所示,勻強電場E的方向豎直向下,勻強磁場B的方向垂直紙面向里,讓三個帶有等量同種電荷的油滴M、N、P進入該區(qū)域中,M進入后能向左做勻速運動,N進入后能在豎直平面內做勻速圓周運動,P進入后能向右做勻速運動,不計空氣阻力,分析三個油滴的質量關系。)引導學生自主探究其中蘊藏的各種物理量間的平衡關系,分析總結處理相關問題的思路和方法。明確的問題讓學生學有目標,議有方向。通過激烈的討論和彼此的交流,學生逐步發(fā)現了下面的等式關系:因為N能夠在豎直平面內做勻速圓周運動,必有Eq=mg,可知三個油滴均帶負電;由此推出對于M,有Eq+qBv=mg,對于P,有Eq-qBv=mg。從而得出mM>mN>mP的結論。這樣的自主合作探究,不僅抽象概括出物理規(guī)律特點和性質,使“復合場”中等量關系的分析過程銘記于學生的腦海中,而且讓學生在充分的討論和爭辯中不知不覺地學會了思考合理性,鍛煉了學生思維的邏輯性與敏捷性,提高了學生學習物理的情感認同。
4 運用現代教育技術,愉悅學生學習情感
建構主義教學理論認為:人總是要借助直觀的、動態(tài)的表象去理解和認識抽象的、靜止的事物,這種認知方式與生俱來,且要伴隨一生。對于正處于由形象思維向抽象思維過渡重要時期的高中生而言,其物理課程學習必須通過理解、感知、操作、思維等心理活動形成認知結構,這就使得借助直觀形象成為發(fā)展抽象思維的便捷之路。由于高中物理電磁學的許多教學內容直觀不足抽象有余,用傳統(tǒng)的教學手段進行教學,學生的感性材料淺薄,學習起來難免覺得枯燥、不易理解。以網絡多媒體為代表的現代教育技術的飛速發(fā)展與普及,給高中物理教學創(chuàng)設了一個廣闊而靈動的平臺。我們應該運用現代教育技術打破教學時空限制,使文字、聲音、圖片、動畫等直觀媒體信息交互傳輸,動靜結合,虛實相生,聲形并茂。讓學生能眼見其形,耳聞其聲,促使學生的認知以豐富的感性認識為基礎,自然地進行深度思考。“楞次定律”是學生判斷感應電流方向的基本理論指導,也是電磁學教學的重點、難點內容。學生往往因為對定律理解的不全面、不嚴謹,在解決實際問題中出現種種偏差。為此,我們在教學中以flash課件分步驟演示“產生感應電流磁場的變化感應電流的產生感應電流的磁場兩個磁場的動態(tài)平衡關系”,在現代教育技術的輔助下展開教學。新穎、直觀的視頻教學資源將教學內容衍化得仿佛觸手可及,使教學的諸要素及各個環(huán)節(jié)的相互聯(lián)系形成相對的優(yōu)化態(tài)勢,學生的感性認識有本有源,內心既好奇又興奮,興趣和思維一下子被激活。在此基礎上進行教學,學生身體內的每一個細胞都充滿了愉悅的學習情感和主動的心理情緒,教師教得自如,學生學得輕松,在不知不覺中進入了知識的殿堂。
5 實施恰當激勵評價,鞏固學生學習情感