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改进物理学习训练
作者: 陆伯鸿 来源:《物理教师》2005.11 点击:34826次 评论:0
——一种新教育观念,新教学领域的探索    

 

摘要 本文对现行的物理学习训练的认识、主要问题作了分析;对新的物理学习训练基本构架的设计、功能作用作了概括;从而确定了改进物理学习训练的基本策略、途径和突破口;这就较好地体现出课程改革的新进展和教材建设的新要求,反映出物理学习的基本规律和改进物理学习训练的策略思想,对物理课程设计中整体规划学习训练系统提供了可行性的操作措施。

 

物理学习训练是课程教材的重要组成部分,是实现课程目标的重要环节,是教学过程中最具有活力的活动内容,更是学生获得物理知识、形成能力、经历物理过程和认识科学方法的重要手段和必要途径。因此,应以学生的实际情况为基础,立足于学生的自主学习、探究学习和合作学习,从学习训练的内容、要求、方式、评价等方面着手,改善现有物理学习训练。这有利于体现课程教材改革,也有利于推动物理课堂教学的改革,更是课程教材改革的一个突破口。如何根据上海中小学课程教材改革第二期工程(简称二期课改)的改革思路,对学习训练的内容、要求、方式、评价等进行改革。积极开发物理学习训练在促进学生主动思维,培养学生创新精神和实践能力中的功能,进而促进物理学习训练的发展,是一个值得探究的问题。

 

对物理学习训练的基本认识

 

物理学习训练是由各具不同职能的、相互联系又相互作用的众多要素构成,其中基本的要素是训练的目标、原则、内容、方式、评价等。为建立与课程发展、物理学习相适应的学习训练,首先要对一些基本问题形成观念性的共识。

 

一、物理学习训练的目的

 

物理学习训练一般指针对物理学习的重点内容和学生发展所必需的基础。有目的、有计划地安排学生进行的各种感知,尝试、操练、探究、体验等活动,如阅读、解题、实验以及各种动作技能和行为习惯的训练等。物理学习训练把“学”与“习”、“知”与“行”、“智”与“情”紧密地结合在一起。相互促进,相辅相成。这对物理学习的深化、提高是积极的和有力的推动;学生在学习训练的过程中,砥砺品质、锻炼思维、发展能力、积累经验、掌握物理知识和技能、形成良好的行为和习惯,这对学习目标的达成,是必要的和基本的保证。

 

物理学习训练的目的主要在于“打好基础,促进发展,改进教学”。就是要通过物理学习训练活动,帮助学生理解物理知识、掌握技能、形成能力、健全人格,从而在各方面打下扎实的基础,促进学生全面发展和终身可持续发展;同时还要通过学习训练反馈教学信息、了解教学效果,为改进教学提供必要的依据。必须指出:改进物理学习训练,既要达到学习训练的目的,又不能加重学生的课业负担。

 

二、物理学习训练的作用

 

随着以德育为核心,以创新精神和实践能力为重点的素质教育的全面推进,人们对物理学习训练作用的认识在不断地深化。如果说,物理课堂教学的时空是由学生和教师共同支配,那么,物理学习训练所提供的时空则几乎完全由学生自己独立支配的。训练是学生由知到会,由会到熟,由熟到用的发展天地,也是学生展示自己创造能力的舞台。因此,我们必须充分认识物理学习训练的重要作用,改进物理学习训练,编制有利于发展学生思维能力,培养学生创新精神和实践能力的训练内容。具体地说,物理学习训练的作用是:(1)使学生加深理解物理知识,巩固、深化、活化物理概念和规律;(2)提高学生学习物理的兴趣,凋动学生学习物理的主动性和积极性,培养学生的科学态度和科学精神;(3)提高学生的思维能力和运用物理知识解决简单的实际问题的能力;(4)及时反馈教学状况,检查与评定学业成绩,有利于教师了解教学效果和及时调整教学。

当前物理学习训练的不足

 

随着教育改革的不断深入,人们认识到知识具有静态表现和动态表现的特征。知识不仅仅是结果,还是一个不断发展和更新的过程,在这场由素质教育引发的知识教学革命中,暴露出现行物理学习训练的一些问题,其中作为物理学习训练的重要环节——习题训练的情况更为突出。主要表现为:训练的目标仅仅关注知识与技能的落实,对过程与方法,情感态度与价值观目标重视不够;训练的方式主要是习题演算和动作操练,课题探究或交流表达的形式很少采用;训练内容限于学科知识体系,而且过分强调统一要求。缺乏选择性,习惯于高强度重复操练,占用学生大量自主学习时间,收效不大;不仅对学生探究能力的培养相对薄弱,对学生创新精神和实践能力的培养关注更少。导致在物理学习训练(包括习题训练)的内容、要求与方式等方面的改革明显滞后于课程教材改革的要求,出现了“四重四轻”的偏向:

 

一、重知识轻能力

 

当前,大量的物理学习训练的主要功能较侧重于检查学生对认知结果的掌握程度,这就导致我们编制的习题训练是以知识为出发点和归宿。而不是把知识作为一个载体,以能力培养为方向。在这种重知识建题,轻能力建题的思想指导下,习题都是由一组物理概念和规律串联组合编制而成的,且习题的数量和难度在不断攀升,而本质上只不过在原有思维水平上简单重复,原地踏步。近几年来已认识到这一点,开始重视能力建题,并在中考、高考命题中有程度不同地体现,但这部分习题占习题训练的比例仍显得太少。

 

二、重结论、轻过程

 

我们在编制大量的习题训练时,关注的是物理知识体系,为知识服务,重视知识结论的运用,忽视物理知识的形成过程。当这种现象反作用于物理教学时,就使得我们的物理教学主要内容是解题教学,而不是物理概念和规律的教学。课堂上对物理概念和规律教学往往是一带而过,不重视这些物理知识的来拢去脉。如,某教师执教一节新授课,课题:楞次定律,执教教师把45分钟的教学时间分为二部分,前l5分钟得出楞次定律,后30分钟运用楞次定律进行解题训练,在后30分钟时间内。教师总共讲解了5个例题,难度逐题提高。一节课讲完后,学生真正掌握楞次定律吗?否,实际上,在楞次定律的教学中,从要求上看,涉及归纳实验现象,形成物理概念,得出物理规律的能力。从时间上看,用45分钟时间得出楞次定律仍显得紧张,不应该把大量时间用在解题上。这种重知识结论,轻知识形成过程的现象,最终使得教师疲于找题,学生疲于解题。而不知其过程的现象产生,导致题目数量在不断增加,不利于减轻学生过重的课业负担,落实课程目标。

三、重演绎、轻归纳

 

重结论,轻过程的后果必然是重演绎、轻归纳,因为用现成的结论去求解未知物理量较多的是用演绎的方法,而探究科学结论的过程却要在大量的事实和数据中的基础上运用归纳的方法。在上面提到的关于楞次定律的讲课中,如果重视知识的形成过程,必然要做一系列实验,观察记录各种情况下的实验事实,然后再用归纳的方法得出楞次定律。而教师如果只重视如何用楞次定律解题,必然要大量运用演绎的方法。事实上,教师讲的5道例题都用到演绎方法,而没有任何机会让学生也学到归纳的方法。这样一轻一重,即使从传授知识的角度看也是片面的,从培养学生科学素养的要求来看更是有很大缺陷。

 

四、重理论、轻实践

 

物理学与现实生活、生产实际有着十分紧密的联系。目前,物理课堂教学和习题训练所呈现的物理图景,只是对理想世界的描述,并不是现实世界的真面貌。但我们可以通过突出物理与技术、生活、社会联系的教学和编制一些反映现实生活、生产实际的习题,使我们的认识更接近现实世界。

 

实际上,有的习题训练所提供的物理图景对现实世界的反映是有偏离的。如经常见到的:标有“220V、40W”字样灯泡和标有“2.5V、lW”字样的灯泡…… ,习题中出现上述一段描述性文字,一般不会引起师生的特别关注。因为这是司空见惯的,但是如果我们仔细想一想,到现实生活(如物理实验室)中去看一看灯泡上所标字样,你将会发现情况并非如此,标有“220V、40W”字样的灯泡是有的,标有“2.5V、1w”字样的灯泡是不容易发现的,你只能找到是标有“2.5V、0.3A”字样的灯泡。这是一种常见的理论与实际脱节的现象。

 

有的习题训练所提供的物理图景过于理想化,而师生在教学中又过于沉醉于解题思路,解法与技巧,认为这是一种能力的体现,忽视学生的建模能力的培养。虽然学生通过题海的操练,掌握某些解法与技巧,但对于物理问题的认识仍只停留在课堂、习题训练的层面上,他们对生活中的物理问题往往是视而不见。当改变一下题型或内容,面对一些实际问题,就会使学生显得束手无策。如,提供以下两题:(1)、某船从甲地驶往乙地,顺流而下,所需时间2小时。逆流而上,所需时间6小时,若甲、乙两地的距离为36千米,求船航行的速度和河水流动的速度。(2)、甲、乙两地相距60千米,从甲地每隔1小时发出一辆汽车,以40千米/小时的速度驶往乙地。当甲地发出第一辆车时,在乙地恰好有一人骑自行车以15千米/小时的速度驶往甲地,问人骑车驶往甲地的途中会与几辆汽车相遇?

对于这两习题,我们的学生一般能够出色地加以完成,认为这两题“难”的学生不会很多,但如果我们提供习题(3):

 

上表是上海港“客轮运行时刻(上海——武汉)表”。请根据表中内容,回答下列问题:

① 根据表中的数据,估算南京—南通段长江水流的平均流速;② “江汉”轮在武汉—上海之间作往返航行,试问该船有无可能在上海至武汉航行途中经过某一地点的时刻恰好是该船由武汉驶往上海途中经过该地点的时刻(不考虑日期),如有可能,这种情况共有几处?若以航班计算,第一处和最后一处分别在哪些航段?

 

大多数学生就会觉得此题是一个“难”题,倘若我们仔细地把习题(1)、(2)与习题(3)放在一起进行比较,可发现在编制习题(3)时,只不过把习题(1)、(2)结合在一起,放在一个情景之下(当然不是简单盼叠加),解题方法基本相同,不同之处在于习题(1)、(2)所提供的是理想化的物理图景,而习题(3)在编制时,所提供的是实际问题情景。求解习题(3)的关键是:要学生自己建立物理模型。当我们的学生缺乏这种能力,就会面对实际问题“傻了眼”,有不知从何着手解题之困惑,从中也可以发现,究其各种解法或技巧的实质,仍然是知识而不是能力。

 

改进物理学习训练的主要任务

 

为使物理教育适应二十一世纪社会发展的要求,物理学科应该在“以学生发展为本”的教育观念指导下,不仅物理课堂教学形式、方法要灵活多样,而且物理学习训练的内容、形式与要求也要有相应的变化,更重要的是正确认识物理学习训练的作用。改进物理学习训练的编制,拓展物理学习训练的时空,明确改进物理学习训练的主要任务。为此我们从编制训练习题的角度提出以下任务:

 

一、改善基础性训练

 

基础性训练注重于学生获得学习与发展的必要基础,是整个物理学习训练的主干。改善基础性训练,旨在全面体现新的基础观,明确新的“基础”是指三个维度的基础,是有重点、有层次、有选择的基础。正确理解物理基础知识和基本技能的内涵,调整“双基”训练的内容,根据《上海市中学物理课程标准(试行稿)》(简称《标准》)安排新的“双基”型训练的内容,充实“过程与方法”“情感态度与价值观”的训练项目,强化训练题目的典型性和示范性,拓展“双基”型训练的功效。如。图l是某同学为长途客运站设计了一幅宣传画。它说明什么?其中的物理内容是什么?本题中说明什么?要求用语言描述其内涵,涉及对安全和文明行为的分析。“物理内容”则与惯性、运动的相对性有关。比较自然地体现了情感态度与价值观的目标。

 

二、加强实践型训练

 

在物理教学中,物理概念的建立,物理规律的得出都是通过观察、实验,再进行思维加工而获得的。在中学,尤其是初中学生年龄小,生活经验较少,实践经验不足,抽象思维能力薄弱。因此,他们对许多抽象的物理概念、规律的理解和掌握存在不同程度的困难,对由这些物理概念和规律组合在一起而形成的训练习题理解更加困难。针对这种情况,我们可以依靠一些简单易行,有启发性的演示实验、学生随堂实验或家庭小实验,通过直观方法,引导学生开动脑筋,促进思维,加速对问题(习题)的深入理解。例如,可以使用实验对一些较为抽象的习题进行讨论等,在编制物理习题训练时,要重视实验的作用,不要去编制一些不具有可控性、可重复性等实验无法进行的习题。可以编制一定比例具有设计性要求的实验习题、与生产生活关系密切而具有实践性的习题。编制这些习题训练的原则是:必须要通过“动手做”和亲身“体验”才能圆满解答。习题中可以只提出课题和要求,也可加以必要的提示,由学生确定实验原理。拟定实验方案。在实验时,必须让认真操作,主动经历的学生方能得到答案,从而改变在黑板上、在纸面上“做”实验的现象,让“做”实验回归到实验室要求学生通过实验来加深对物理知识的理解,使理论和实践达到辩证的统一。因此,实践型训练要强调操作、考察、动手“做”、口头“说”等活动。实践型训练的主要形式有,观察与记录;实验与实习;设计与制作;探索与研究等。如,为了加强观察、实验,可以编制如下的物理习题训练:如图2所示,在一个开口的塑料瓶下部侧壁用图钉打几个小孔,在瓶内灌水之后,发现不断有水从孔中流出,这是因为水受到重力作用对瓶壁有压力的缘故。然后将瓶子抛向空中。观察其在下落过程中。小孔中有没有水流出,请你试一试(可将餐巾纸包瓶,看其是否弄湿了?),并说明原因。在平时训练时,也可适量编入了课题研究项目,如,有人说,一只小鸟与飞行中的喷气飞机相撞,能把驾驶舱前的玻璃撞碎。研究此种说法是否科学研究步骤:(1)讨论方案,(2)收集数据,(3)进行运算,(4)得出结论,(5)验证结论。

值得一提的是,在当前,我们要充分考虑现代教育技术(如图形计算器,计算机、网络等)的利用和学生的学习方式改变的因素。开发一批有关实践活动的习题训练,尤其注意开发必须通过多名学生共同参与才能完成的实践活动。这些实践活动可以具有开放性和综合性等特征,布置某些“长作业”放在期中、期末完成,而且不同学生可以根据自己个性发展选择适合自己的实践活动。这样既培养学生发散思维能力,综合能力和学生的协作精神,又增加习题训练的选择性,同时还可以使我们把现代技术手段从辅助教学的工具改变为学生主动学习的教学环境。

 

我们更应该依据《标准》,把从社会问题,实际问题中获取的信息编制为训练习题。使得我们的习题所提供的情景突破物理知识体系的框架,更加贴近现代科技和社会生活,体现物理知识的应用功能,增加物理习题训练的趣味性和实践性。

 

三、重视过程类训练

 

在物理学习中,有物理概念和规律的形成过程和实际应用过程是两个基本过程,在两个过程中,充满了科学方法和人文精神。如:在密度概念的形成过程,欧姆定律得出的过程中,蕴藏了控制变量等科学方法,运用到归纳能力等。因此,我们在编制物理学习训练时,不能仅限于理解和巩固学过的知识结论,更要重视科学过程,体现科学方法和人文精神。从而编制出一些能考核物理概念和规律形成过程及伴随这一过程中所用的科学方法的训练内容。如,可通过提供一些实验数据,要求学生能恰如其分地归纳这些数据所包含的结论,学习和了解密度、速度、功率等概念的形成过程等。

 

由于物理过程起源于实际发生的过程,但又不等同于实际的运动过程,它经过人们对实际运动过程的理想化处理,体现了科学方法。所以,我们在编制学习训练时,要重视物理过程,重视实际问题转化为物理问题这一关键环节(建立物理模型),从而使学生更好理解物理概念和规律。

四、设计开放性训练

 

学习训练具有发展学生的思维能力,培养学生创新精神和实践能力的作用,如何真正发挥学习训练这一作用。关键问题是:我们编制的学习训练是否能提供足够时空,让学生自己进行充分的思考及表达,设置开放性训练是解决这一问题的策略之一。所谓开放性训练是相对于过去条件简单明确,结果唯一,有一定模式的解题思路和方法、表达形式程式化的习题训练而言,开放性训练,其条件复杂变化,结果多样,没有一定模式的解题思路和方法,表达形式个性化。因此,开放性训练具有条件开放,思路开放,方法开放,结果开放等特征。实际上,过去物理习题中一题多解、一题多变、一题多联,一题多法等都是开放性训练的雏形。

 

必须指出:我们应当坚持“继承与发展”的原则,而不是用“破和立”的方法来处理当前的教改问题。过去条件简单明确,结果唯一,有一定模式的解题思路和方法、表达形式程式化的习题训练仍有它的价值。特别是其中的变式训练,有助于学生多角度地理解物理概念和建立知识之间的实质性联系,因此,这种学习训练还是不可缺少的。但从培养创新精神的要求来看,这种学习训练有明显的不足。开放性训练对于培养创新精神有重要作用,因此,当前要重视开放性训练的内容与形式的开发,在适当精简传统习题训练的基础上,把开放性训练作为物理学习训练的必要成分。

 

现阶段开放性训练的内容,可从以下方面进行编制:(1)设计新情景问题,体现从书本到社会的开放;(2)设计解决途径及答案不是唯一的问题,体现从唯一向多样的开放;(3)设计探究、研究性问题,体现从接受性学习向研究性学习的开放;(4)设计跨学科的问题,体现从本学科向旁学科的开放;(5)设计课内、家庭作业之外的训练问题,体现从校内向校外的开放;(6)设计集体协作完成的问题,体现从个体到群体的开放;(7)设计长期、持续进行的问题,体现从短时训练向持续训练的开放;(8)设计允许学生自主选题的问题,体现从被动到自主的开放。

 

 

如,图3为传说“三国”时期,周仓欲与关羽比力气,关羽说你能把一根稻草丢过河吗?周仓多次试丢未成,反问关羽。关羽随手将一捆稻草轻易丢过了河,令周仓折服。这个故事真能说明关羽臂力过人吗?为什么?本问题情景比较新颖,是从一个传说中引入的,内容也难于直接与某知识挂钩,解答也可以有不同的表述方法,也有不断深化的余地。因此,该习题训练在情景内容及解答上都有开放性。又如,有这样一个习题训练:美国国家航空航天局发射的价值l.25亿美元的火星气候探测器,顺利飞行了九个月,行程超过6.7亿千米。但是该探测器却由于飞得过于靠近火星,脱离了预定的轨道而坠人火星大气层,与美国喷气推进实验室失去了联系。经分析是由于探测器的制造商洛克希德·马丁公司提供的加速度是以英制单位来计量,但是喷气实验室想当然地认为公司方面提供的数据是以公制计量的,并直接把这些数据输入了电脑。试写出你对以上新闻材料的感想。本问题对一般学生来说是一个新的情景,内容涉及统一单位制的重要性,不是一般的死背硬记单位,形式是写读后感想,与解题也不同。答案是发散的,解答本题还涉及到价值判断等等。

应该指出:除上述八个方面之外,大家还会有其他方面的开拓。开放性训练的几个方面的问题形态,常常会在一个问题中形成交叉和聚合。例如给出一个探究性问题,它可能是社会热点问题;可能是多解的,跨学科的;可能是需要集体完成的,长期的;每个参与者又可以自选等。这样的开放性训练问题,有利于达成多方面的目标要求,应该鼓励开发和实践。为此,开放性训练留给学生的思维空间是广阔的,它能使学生从不同角度去探索问题,从不同层面去分析问题,

 

解决问题的方法呈多样化,表达问题形式呈个性化,从而鼓励学生用不同思路和方法来解决问题,使学生思维更加活跃,更能反映学生的主动性和创造性。我们要以设置开放性训练为契机,对于新颖的开放性训练的项目,要做好规划和设计,做好跟踪和评价,及时总结,不断完善。在今后的物理教学中,把开放性训练不仅仅作为习题(或试题)训练一种形式,更重要的是提炼开放性训练的内涵,使其扩展为开放性问题,从而把它作为一种教学思想,这种教学思想反映了物理教学的新观念,促使我们的物理课堂教学开放,把学生从题海中真正解放出来,切实减轻学生过重的课业负担。这必将给物理教学带来新的气息。

 

五、开发质疑型训练

 

创新精神的发扬,要求学生应当具有善于发现问题、敢于提出问题、勇于面对挑战的品格。但是,在长期的单纯接受式教育的影响下,学生的这种品格难于形成,这方面的能力相当薄弱,他们往往缺乏问题意识,不会发现问题,不敢提出问题。为此,我们要开发质疑型训练,增强基础性训练的活力,培养学生的问题意识、质疑能力和创造性思维习惯。

 

现阶段质疑训练可适当安排在每一知识单元的学习过程中的各个阶段,如:(1)单元学习的开始阶段;(2)单元学习的发展阶段;(3)单元学习的小结阶段。可以设计如下的质疑型训练:关于“质量是物体惯性大小的量度”这个论断,你有什么疑问吗?应该说明的是,上述论断教材限于篇幅,可能没有很好展开,针对这一学习训练,学生可以提出:它是根据牛顿第一定律,还是牛顿第二定律得出的?怎样来证实这一论断等。为此,通过这一学习训练,着重培养学生的提问与质疑能力。又如,为了培养学生的反思与求异能力,可以设计如下的质疑型训练:在学完了上海二期课改基础型物理新教材高中一年级第三章“力和物体运动的变化”之后建议你作如下的回顾和小结:①牛顿第一定律、牛顿第二定律是建立在什么基础上的?它们之间有什么区别和联系?哪一个定律更基本一些?② 你在运用牛顿第二定律解题时有什么经验和体会?③ 学习本章时你提出了哪些创见?还有哪些问题没有完全搞懂?应该指出的是:学习的反思小结一般放在全章的最后,可以采用整理知识体系的方法来进行,可采用写经验体会的方法来进行。对于学生提出的困惑之处,要指导他们怎样去逐步解决。

在当前的物理课堂教学中。我们要改善教学过程,创造更多的机会,腾出更多的时空,让学生主动参与教学活动其中包括在课堂中鼓励学生发问,公开释疑,引导学生主动参与教学活动,进行自主学习。这是使学生真正获得学习的主动权和自主发展的时空的关键。因此,我们要采取多种形式、多种渠道,培养学生的设问能力,调动学习物理的积极性。激发学生学习物理的兴趣,达到稳步提高物理教学质量之目的。实际上改进物理学习训练的任务还很多,例如,如何确立物理学习训练的目标,如何改善物理学习训练的方式,如何改革物理学习训练的评价等等。都是我们必须要认真研究努力完成的。限于篇幅,本文所述的主要任务尚未涉及这些问题。欢迎广大同仁们一起来面对这些新问题进行研制。

 

参考文献

 

上海市教育委员会,《上海市普通中小学课程方案(试行稿)》附件二《关于改进各学科学习训练的指导意见(征求意见稿)》,上海教育出版社,2004年,10月。

 

更新:2006/9/21 9:31:14 编辑:fengyefy
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发表于:2008/1/13 10:27:00枫叶网友(218.200.39.175)
kan
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