歐姆定律的局限性范文

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篇1

關鍵詞：物理定律；教學方法；多種多樣

關鍵詞：是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意：首先要明確、掌握有關物理概念，再通過實驗歸納出結論，或在實驗的基礎上進行邏輯推理（如牛頓第一定律）。有些物理量的定義式與定律的表式相同，就必須加以區別（如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R＝U/I），且要弄清相關的物理定律之間的關系，還要明確定律的適用條件和范圍。

（1）牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法，回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識；培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確：牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態，不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義，引入了慣性的概念，是研究整個力學的出發點，不能把它當作第二定律的特例；慣性質量不是狀態量，也不是過程量，更不是一種力。慣性是物體的屬性，不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時，應使學生理解和使用常用的措詞：“物體因慣性要保持原來的運動狀態，所以……”。教師還應該明確，牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系，但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時，常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。

（2）牛頓第二定律在第一定律的基礎上，從物體在外力作用下，它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達：物體的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意：公式F＝Kma中，比例系數K不是在任何情況下都等于1；a隨F改變存在著瞬時關系；牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系，以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。

（3）萬有引力定律教學時應注意：①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程，卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗，海王星、冥王星的發現等物理學史料，對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比（平方反比定律），減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式，只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也發現了它的局限性。

（4）機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來，因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理，在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化，就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量，用它來解決問題時，就可以不涉及狀態變化的復雜過程（過程量被消去），使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件（只有系統內部的重力和彈力做功）。這個定律不適用的問題，可以利用動能定理或功能原理解決。（5）動量守恒定律歷史上，牛頓第二定律是以F＝dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來，主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相，就目前中學的實驗條件來說，多數難以做到。即使做得到，要在課堂里準確完成實驗并總結出規律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出，再安排一節“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規律，也不違反科學規律。中學階段有關動量的問題，相互作用的物體的所有動量都在一條直線上，所以可以用代數式替代矢量式。學生在解題時最容易發生符號的錯誤，應該使他們明確，在同一個式子中必須規定統一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態變化，表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量，使問題大大地簡化。若物體不發生相互作用，就沒有守恒問題。在解決實際問題時，如果質點系內部的相互作用力遠比它們所受的外力大，就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規律之一。無論是宏觀系統或微觀粒子的相互作用，系統中有多少物體在相互作用，相互作用的形式如何，只要系統不受外力的作用（或某一方向上不受外力的作用），動量守恒定律都是適用的。

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關鍵詞：電磁；教學方法；學科體系

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）17-0064-02

一、電磁學

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系而不可分割的。透徹分析電磁學的基本概念、原理和規律以及它們的相互聯系，才能使孤立的、分散的教學變成系統化、結構化的教學。對此，在教學實踐中，應從以下幾個方面來認真分析處理教材。

1.電磁學的兩種研究方式。整個電磁學的研究可以分“場”和“路”兩個途徑進行，這兩種方式在中職教材里均有體現。只有在明確它們各自的特征及相互聯系的基礎上，才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質，培養學生的思維能力。場的方法是研究電磁學的一般方法。場是物質與物質的相互作用的特殊方式。中職汽車電氣設備構造與維修教材中的電磁學部分完全可用場的概念統帥起來，組成一個關于場的系統，該系統包括中職教材電學部分的各章內容。“路”是“場”的一種特殊情況。可以這樣理解，整個教材結構是以“路”為線的大骨架，其思路可理順為：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系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規律，是以“場”為基礎的，而“場”是電磁運動的實質，因此可以這樣去定義即“場”是實質而“路”是方法。

2.教學知識規律。教材知識內容可歸結為物理范疇。物理知識的規律體現為一系列物理基本概念、定律和原理的規律，以及它們的相互聯系。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。該部分內容所遵循的是電學部分的重要物理規律即庫侖定律。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。在物理學范疇中，恒定電流是重要的物理規律。它的內容有歐姆定律、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”這一部分內容闡明了磁與電現象的統一性，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”這部分內容，重要的物理規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。本部分以電流、磁場為基礎，它揭示了電與磁相互聯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”內容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.電磁場物質屬性的表現，使學生建立世界是物質的觀點。電現象和磁現象總是緊密聯系而不可分割的。大量的科學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他電荷有力的作用。運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種場――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。現在的科學實驗和廣泛的社會生產實踐完全肯定了場的客觀存在，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。運動的電荷（電流）產生磁場，磁場對其他運動的電荷（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生作用的。麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現象并取得如下結論：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系的，形成一個不可分割的統一場，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即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、學科體系的系統性貫穿始終，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。電場強度、電勢、磁場磁感應強度是反映電、磁場具有物質性的實質性概念。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，找出兩種曲線的共性和區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系與區別，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，離開了電場就無從談起電荷的電勢能了。

3.演示實驗和學生實驗，使得抽象的概念形象化。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統一在使學生真正掌握科學知識體系上。

4.培養學生運用所學知識去分析和解決問題的綜合能力。學習電磁學首先要抓住場和路這兩個方面，解答綜合題時，首先應搞清不同的運動形式或不同的物理過程是怎樣聯系在一起的。一般聯系渠道有兩條：一是力，二是能，從而形成兩條解題思路。從力的角度考慮，全面分析受力情況（三種性質的力和電磁場力）并和運動狀態的改變聯系起來。從能的角度來考慮，緊緊扣住能的轉化和守恒定律，從而引導學生認識能的轉化和守恒定律的正確性和普遍性。經過教學實踐使學生明確：能量的不同形式，就是物質運動的不同形式；能量由一種形式轉化為另一種形式就是物質運動由一種形式轉化為另一種形式；能量不能創生也不能消滅，就是運動的不可消滅性。

三、結語

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關鍵詞：物理 電工 電磁學 學習

一、認識中學電磁學整體結構

電磁學包括靜電現象、電流現象、磁現象，中學物理的重要組成部分，電磁學的研究范圍是電磁現象的規律及其應用，其具體內容包括電磁輻射和電磁場等。電現象和磁現象，這兩種現象總是緊密聯系而不可分割的，在學習時應透徹分析電磁學的基本概念、原理和規律以及它們的相互聯系，不能孤立地、分散地學習。對此，應從以下三個方面來認真分析。

1. 電磁學的兩種研究方式。

整個電磁學的研究是以“場”和“路”兩個途徑進行的，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系，才能有計劃、有目的地增強思維能力。

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帥起來：靜電場、恒定電場、恒定磁場、靜磁場、迅變電磁場等，組成一個關于場的系統，該系統包括中學物理電學部分的內容。

“路”是“場”的一種特殊情況。中學物理以“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系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規律，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. 物理知識規律。

物理知識的規律體現為一系列物理基本概念、定律和原理的規律，以及它們的相互聯系。

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。

庫侖定律是重要的物理規律。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。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，在學習中建立“世界是物質的”的觀點。

電現象和磁現象總是緊密聯系而不可分割的。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場――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。

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系的，形成一個不可分割的統一場，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“學科體系的系統性”貫穿始終，使知識學習與實驗融合于一體

1. 場的客觀存在及其物質性是電磁學學習中一個極為重要的問題。

場是學好電磁學的基礎和關鍵。電場強度、電勢、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。

認識場和受場作用這兩類問題的聯系與區別，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，使場抽象的概念形象化。

演示實驗是非常重要的措施。把各種實驗做好，不僅易于接受知識和掌握知識，也是基本技能的培養和訓練。自己動手做實驗，加強對實驗現象的分析，從實驗觀察和現象分析中來發展思維能力。從物理學的特點與對中學物理教學提出的要求來看，應著力培養獨立實驗能力和自學能力，使知識的傳授和能力的培養統一在使自己真正掌握科學知識體系上。

4. 培養綜合運用所學物理知識去分析和解決問題的能力。

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關鍵詞：初中物理；新課標；創設情境

探究式教學不是某一種具體的教學方法，而是一種范圍較廣的教學方式。它可以有許多種類型。例如，我們用理論探究的方式學習知識是探究；學生自選課題，設計實驗，解決問題也是探究。物理探究式教學的課堂具有明確的研究目標目的，它是為了達到某種結果或某種目的而精心設計的，教師可以根據活動的難易程度以及學生知識和能力水平，進行程度不同的指導。例如，問題的來源，可以是學生自己提出的，也可以是教師通過特殊的問題情境引導學生提出的，甚至可以是教師或教材提出的。

一、合作探究，解決問題

當學生從創設的情境中發現問題后，我們可根據實際需要，選擇恰當的教法和學法，例如，指導學生尋找、收集資料，讓學生來實驗、研究，組織學生討論猜想、主題探究活動等，讓學生滿懷興奮與激情，尋找解決問題的途徑和方法。如在 “物質密度”教學中，學生借助已有認識知道：水和酒精可由氣味鑒別，銅塊和鋁塊可由顏色鑒別；而對水和鹽水、涂了白漆的銅塊和鋁塊的鑒別方法，我們可先引導學生進行猜想，通過有針對性的指導，使學生獲得解決問題的策略。如有的學生提出用質量來鑒別涂了白漆的銅塊和鋁塊，理由是銅的質量比鋁的大。這時教師讓學生測量桌上銅塊和鋁塊的質量，結果否定了上述猜想。問題出在什么地方？學生經過思考，很快發現：應該規定物質的體積。物體質量不僅和構成它的物質有關，而且還和物體的體積有關，在此基礎上，再引導學生假設：同種物質的物體質量與體積有關：體積大的質量大，體積小的質量小；同體積的不同物質的物體質量一般不相等。然后將學生按座位分成4人一組進行討論，引導學生設計實驗，分別探究兩個假設：為了研究上述猜想，你需要測量哪些量？需要什么材料？如何利用它們測量需要的量？各組同學相互交流各自對問題的認識和思考，形成合作學習的群體，相互啟發，合作設計解決問題的框架和思路，并把自己小組研究的情況介紹給其他小組，再接受其他小組同學的質疑和咨詢，在各小組交換意見之后，我們再和學生一起共同設計實驗步驟和記錄表格，然后由學生進行實驗操作，最后各小組匯報、交流自己的學習成果，教師適當進行點撥評價，并引導學生分析綜合，得出結論，：同種物質的物體，體積大的質量大；體積小的質量小。質量與體積之比是一個不變量（即質量與體積成正比）；不同物質的物體，體積相同時，質量一般不相同，質量與體積之比一般不相等。某物質單位體積的質量是一定的，它反映了物質的一種特性，我們用密度表示這種特性，進而得出密度的定義和密度的公式。

二、營造有利探究的情境氛圍，激發學習興趣和探究動機

首先，要努力創設一種“教師與學生”、“學生與學生”之間的“民主、平等、寬容、和諧”的學習氛圍，讓學生消除探索學習過程中的恐懼心理，全身心投入到學習探索與創造之中。在學生做實驗進行探究的過程中，教師在教室里巡視，與各小組進行交流，傾聽學生的問題和想法，及時評價學生的探究進程并確定適合學生學習的下一步計劃。

其次，要改變傳統的“學生被老師牽著走”的做法。教師要充分相信每個學生都有探究學習的潛能，激勵學生去探究，教師要尊重學生的觀點和思維。建立師生間、學生間的密切合作關系，讓學生進行充分的溝通、交流與合作。

最后教師還要充分利用學生對物理現象的好奇心、神秘感，激發學生的學習興趣和探究動機，充分調動學生主動學習的積極性、參與性和實踐性。必要時，教師可把學生集中起來，通過演講、示范或討論等形式提供其他相關信息。

在整個探究過程中，教師在引導學生獨立探究的基礎上，必須重視引導學生開展討論和交流活動。讓學生發表自己的探究成果和方法、傾聽他人的探究經驗，并進行客觀的比較和鑒別，從不同的角度改進自己的學習經驗，提高認識，克服獨立探究中的片面性和局限性，正確理解所獲得的知識。除此之外，在教學中讓探究小組對所提出的問題進行充分討論，交流意見，不但能調動學生思維的積極性，還能培養和提高學生的物理表述能力。

三、通過物理實驗實現探究的自然過程

在物理學中，許多自然事物的本質屬性要通過實驗才能揭示。對于實驗現象以及實驗中數據的變化，要善分析，要透過現象看本質，通過數據的變化來抽象出概念或規律。因此，探究實驗的過程，往往就是獲取知識的自然過程。如在歐姆定律教學中開展探究式學習，在掌握電流、電壓和電阻三個物理概念基礎上，根據實際引導學生利用控制變量法，分別研究電流與電壓的正比關系；電流與電阻的反比關系，分析實驗數據歸納得出歐姆定律，并在應用中加以鞏固和深化。如果沒有實驗配合來學習是很抽象的，若通過實驗數據的變化來分析，定律的內容就容易理解了。

四、充分利用現代化教學手段展現探究過程

在探究式教學的引導過程中，教師可以借助多媒體教學手段，讓學生更加清楚地觀察實驗現象，增強學生的感性認識，有助于幫助學生進行理性思考，從而通過現象歸納出基本規律。例如，在研究“凸透鏡成像”的實驗中，學生很容易通過實驗清楚地觀察到凸透鏡成像的各種情況，實驗為學生掌握凸透鏡成像規律奠定了基礎。但對凸透鏡成實像大小的變化規律就難以理解，因為前者處于靜態，而后者則是一個動態變化過程，在實驗的基礎上，利用多媒體演示代替實物演示，化靜為動，大大增強了實驗效果。

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[關鍵詞] 信息技術 實驗課程 整合

信息技術在教育領域的普及滲透,使我國教育領域發生著日新月異的變化。實驗教學作為實踐能力培養的重要手段,隨著信息技術的迅猛發展,信息化速度大大加快。現今實驗教學過程中已很少有單純的傳統教學儀器,一般都用計算機做終端,形成新一代智能化實驗教學儀器,以彌補傳統教學儀器的不足,本文就信息技術與實驗課程的有效整合作一簡略探討。

一、信息技術與實驗課程整合的現狀

1.學生實驗的個性化需求與實驗教學“一齊化”的矛盾

在實驗教學中,學生的個性需求是多樣的,而現行教材的實驗目的、實驗器材、實驗原理、實驗過程等都是統一的,所以得出的實驗結論必然是一致的,導致很多學生失去了對實驗的興趣,到實驗室做實驗變成了“走過場”,形成了“做實驗不如講實驗,講實驗不如看實驗”的局面。

2.學生實驗操作的渴望和實驗條件局限的矛盾

學生對實驗操作普遍具有好奇心理,都渴望進行自主操作。可是由于學校實驗條件和有些實驗內容本身的限制性,不可能滿足所有學生任意操作。

3.學生活動的局限性和研究內容廣泛性的矛盾

實驗研究內容十分廣泛,而學生的可以操作的范圍是有限的,因此對絕大部分的實驗缺乏直接經驗。

4.學生直接經驗的缺乏和實驗原理抽象性的矛盾

許多實驗的原理非常抽象,如《科學》中的《動物的生命周期》單元中蠶的一生的變化,《地球的運動》單元中的關于地球運動的模擬實驗,《聲音》單元中聲音的傳播與音高的變化等問題;再如,《光現象》中紅外線和紫外線,《光的折射》單元中的光路圖的制作,《壓強和浮力》單元中液體壓強和大氣壓強的原因及物理現象等問題;又如,《能量》單元中關于磁場、磁化、電磁鐵等知識。學生缺乏這方面的直接經驗,對這些實驗原理的理解比較困難。

5.學生記憶的短暫性和實驗現場不可恢復性的矛盾

每一次實驗操作完成后都無法再現同樣的實驗現場,而學生不可能完全記住實驗信息,而這些信息對整個實驗是非常重要的,特別是當實驗記錄出現錯誤時,再恢復實驗現場是不可能的。

6.對實驗分析的任意性要求與實驗過程連續性的矛盾

為了便于學生理解,有時我們希望在分析實驗時可以進行任意暫停,在任意位置和角度觀察實驗,而真實的實驗是連續的,是不可能實現上述要求的。

7.對信息化環境的需求和實驗環境單調性的矛盾

例如,在《光的折射》中凸透鏡的成像原理很難用實驗室環境一一展示出來,這就出現了信息化環境的需求與實驗環境單調性之間的矛盾。此時,為了讓學生們更加直觀的感受凸透鏡的成像過程,可以用信息技術做出不同類型凸透鏡的光路圖,方便學生的理解。

二、課程整合關鍵點判斷的基本方法

一節課的整合關鍵點應從這節課的教學重點、難點所對應的教學步驟中診斷,其他目標所對應的教學步驟中即便有整合點,利用信息技術解決了這些整合點的問題,對一節課的教學質量和效率提高所起的作用也是很有限的。一節課教與學的質量和效率主要取決于重點、難點的解決程度。對于其他的教學目標所對應的教學步驟,是否分析整合點,要根據這節課的具體情況而定。

整合點的診斷,首先要解決的問題是理想狀態的教學結構、教學模式及教學步驟,即針對一節課的教學目標與教學內容、教師和學生情況,確定什么樣的教學結構,選擇什么樣的教學模式,安排哪些教學步驟。在此基礎上,診斷常規教學手段在支撐教學活動時,哪些步驟中存在的困難,確定出可能的整合點。

整合點的診斷是信息技術與課程整合的基礎,診斷的準確與否直接決定著整合的方向。整合點診斷的基本步驟如下。

步驟一,從教與學可能具有共性規律的角度對課程內容進行系統分類,將具有共性規律的內容分為一類,根據課程內容的具體情況,不同類型可以進一步分為子類或多級子類。

步驟二,系統研究每種內容類型有效的教學結構確定、教與學模式設計、教與學過程安排、教與學策略選擇等方法。

步驟三,系統分析運用常規手段實施所安排的教與學活動過程中可能存在困難步驟,并進行系統歸類。

步驟四,分析哪些困難步驟信息技術能夠支撐,確定出整合點。

三、信息技術與實驗課程整合問題解決對策

1.建立實驗模型

實驗模型是從實際中抽象出來的,學生對它缺少感性認識,―般只是憑教師的講解讓學生去想象。利用信息技術模擬可使這些模型直觀化,有利于學生頭腦里形成形象化的概念。例如,《工具和機械》單元中杠桿中省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿的原理,可以用Flash制作動畫,模擬省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿的特點。畫面既簡潔,對比性又強,對于學生在頭腦中建立杠桿模型給予了很大幫助。

2.瞬間發生的實驗過程的慢放

演示實驗是實驗現象的真實反映,它可使要研究的現象重現在課堂上,但對于一些瞬間發生的復雜實驗現象,只能觀測到其結果,而無法觀察其變化的具體過程。采用Flash制作成的動畫課件,可以形象逼真地模擬實驗現象瞬間發生的變化過程,使學生在頭腦中描繪出清晰的實驗圖像。

3.實驗細節的展示

有些實驗的現象、讀數和結果細小而不易觀察,給教學帶來了一定的難度,運用多媒體教學課件,通過大屏幕投影放大展示,可以彌補這類實驗的不足,教學效果較好。例如,在天平或游標卡尺的使用及其讀數的教學中,學生需要注意的細節多,儀器小、刻度細微、精度高,給教學演示帶來較大難度,運用計算機的人機交互性及智能性,設計課件來模擬游標卡尺的測量過程,測量值隨機多變,具有真實感,并將儀器尺寸和刻度線充分放大,方便了講解和學生學習。

4.實驗情景創設,實驗現象模擬

為了克服對實驗分析的任意性要求與實驗過程連續性的矛盾,可利用信息技術創設實驗情景,模擬實驗現象。例如,歐姆定律的應用模型,磁體、磁極模型,粒子在電、磁場中的運動等都無法直接用實驗演示,可采用計算機技術進行模擬演示實驗,增強實驗教學效果。

5.歷史實驗的重現

一些在科學發展史上起重要作用的實驗,有的受條件限制,在教學中只能靠講解與圖形來描述,對學生的說服力不強,可以通過計算機來模擬實驗的過程,激發學生的學習興趣和求知欲。另外,還可利用計算機模擬危險性的演示實驗,既能避免事故發生,又能收到良好的教學效果。

參考文獻:

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關鍵詞： 初中物理實驗教學 觀察能力 培養方法

觀察能力是學生學習能力的重要組成部分，也是學生的重要心理特征之一。楊振寧先生在談到物理教學時指出：“很多學生在學習中形成一種印象，以為物理學就是一些演算。演算是物理學的一部分，但不是最重要的部分。物理學最重要的部分是與現象有關的。絕大部分物理學是從現象中來的。現象是物理學的根源。”學生的觀察能力作為一種心理品質，是在成長中通過學習逐漸形成的。物理學發展史上，不乏由于細心觀察與思考而有重大發現的例子。伽利略由于觀察研究吊燈擺動而發現了單擺振動的規律，奧斯特因細心觀察而發現了電流的磁效應……那么，如何在物理實驗教學中培養學生良好的觀察能力呢？

一、激發觀察興趣，養成觀察習慣

興趣可以使學生自覺自愿地接受知識、探索知識。培養學生的觀察興趣可以有多種渠道。最基本的就是使學生對所觀察的對象感到好奇。因此教師在觀察活動開始時，就應創設種種情境，使觀察活動帶有一種極強的誘惑感和神秘感、趣味性和新奇性，吸引學生的注意力，使學生全身心地投入其中。例如：在小試管在大試管中“自動”上升等實驗中，學生所看見的現象與他們日常經驗或想象完全不一樣，從而產生極大的好奇心。這樣他們會帶著極大的好奇注意觀察教師的演示。

僅僅滿足學生喜歡看物理實驗是遠遠不夠的，還必須使學生的興趣進一步升華，從停留在表面一掠而過的廣泛興趣轉化為專注的觀察習慣。如：要求學生每天寫觀察日記，觀察的內容可以是當天的天氣變化情況，也可以是家中各種用電器的牌名及使用狀況等。做好觀察筆記，以便進一步歸納、概括、分析和總結。

二、明確觀察目的，掌握觀察順序

要使學生明確觀察的目的，并用這個目的有意識地支配觀察的全過程，這樣才能使他們的注意力集中在細致的觀察上。例如，在講串聯和并聯電路時，可做演示實驗，在演示時必須使學生明確觀察兩種電路中的電流電壓有何不同？然后用兩個分別標有“220V 40W”、“220V 60W”的燈泡，使學生觀察它們串聯到電路中時哪個亮？并聯到電路中時哪個亮？這樣學生對串聯和并聯的不同點就有了深刻的印象，然后用所學的知識進行解釋。

對物理實驗的觀察，應遵循一定的合理的順序，這有利于搞清實驗過程中的各個方面，把握前后變化的聯系，找出其中的關系和規律，保證觀察的全面性。如測定小燈泡額定功率實驗觀察順序為：（1）先觀察小燈泡的額定電壓，再確定電源電壓，電源電壓應略高于小燈泡的額定電壓；（2）觀察電流表，電壓表的指針是否指在“零”刻度線及它們的量程和最小刻度；（3）觀察滑動變阻器允許通過的最大電流和最大阻值；（4）按要求連接電路前電鍵是否斷開，滑動變阻器的滑片是否在阻值最大位置；（5）電壓表是否并聯在小燈泡兩端，量程是否選得合適；（6）電流表是否串聯在電路中，量程是否選得合適；（7）實驗開始時，閉合電鍵，調動滑動變阻器，重點觀察電壓表示數，同時觀察電流表示數。通過以上的有順序觀察，獲得實驗數據，測出小燈泡的額定功率。

三、獲取觀察信息，得出觀察結論

通常反映事物本質的東西并不顯見，而非本質的現象卻常常布下迷霧，有時物理實驗或物理現象中會出現許多現象，或眼花繚亂，或稍縱即逝不引人注目，如果不能在觀察中細致入微抓住本質，就會上當受騙，因此要讓學生通過分析對比，抓住事物的主要特征。例如：在觀察反射定律的實驗中，使學生注意觀察：入射光線從哪里入射？反射光線從哪里射出？反射光線是怎樣隨入射光線的改變而改變的？反射光線和入射光線是否在同一平面上？等等。這樣能夠使學生觀察到事物發生變化的本質因素，從而做出科學的判斷。

四、學會觀察方法，培養觀察能力

由于學生缺乏生活經驗和獨立、系統的觀察能力，教師要指導學生觀察的方法，擬定觀察順序，告訴學生先觀察什么，后觀察什么，再觀察什么。

1.全面觀察

對物理現象和過程進行觀察時，往往需要學生全面而系統地觀察，不要只局限于某一個點上看問題，而應該全面地進行考慮，這是觀察事物重要的環節。有關現象可按如下步驟進行觀察：（1）觀察分析結果出現的若干場合，獲得結果變化的有關情況；（2）觀察分析這些場合中的先行情況，獲得其中的變化因素和不變因素。

例如，阿基米德從跨入浴盆洗澡發現水從浴盆中溢出而受到啟發，從而發現浮力定律。又如力學中的例子：在雜技表演中，演員平躺在沉重的鋼板下，兩個大力士用鐵錘輪番敲擊置于鋼板上的磚塊，結果磚碎，人卻絲毫未受損傷。對以上現象，我們全面地觀察整個過程，而不只看局部，就可以利用動量定理，揭示雜技表演的秘密。

2.重點觀察

既要全面觀察，又要抓住重點。觀察的片面性必然導致思維的局限性，必須防止“掛一漏萬”、“只見樹木不見森林”的傾向。觀察時，盡量調動多種器官參加活動，比較其異同點，得出正確結論，形成完整概念。物理學中很多規律都是在對大量個別現象進行觀察和研究的基礎上，通過歸納總結而獲得的。例如，牛頓在總結了伽利略等前輩對自然界機械運動的觀察與實驗結果的基礎上，歸納出了著名的牛頓運動三定律。同時還要注意抓住重點要素進行觀察分析，防止眉毛胡子一把抓。有的實驗現象不很明顯，有的實驗現象稍顯即逝或多種現象并存，教師應讓學生由局部到整體，使學生有重復觀察的機會，也可以根據實驗的特定要求，重點觀察實驗中的某一方面或幾個方面，要求學生集中注意力，準確捕捉瞬間變化。

3.對比觀察

一般教師在開始進行探究實驗教學時，就要教會學生實驗觀察的一般方法，從變化前、變化時、變化后三個不同階段進行對比。對比觀察法是抓住事物的特點比較其異同的方法，包括異部對比、異物對比、前后對比及分類對比等。這是判斷哪一種因素對現象或過程起支配作用的有效方法。

例如：為判斷引起電磁感應現象的因素是否為原磁場的變化，就要用磁場雖強但無變化的情形與原磁場雖弱但有變化的情形對比，從而判明哪一種因素在電磁感應現象中起決定作用。又如：在河邊玩耍時，觀察到兩位女士在河邊散步，一位穿高跟鞋，另一位穿平跟鞋，盡管她們體重看起來相當，但她們留在河邊濕地上的腳印深淺有明顯的差異，由此自然聯想到壓強的概念，對正確理解壓強的物理意義有很大的幫助。

利用對比觀察法，使各項觀察點既清楚明白又容易記憶，避免觀察內容的混亂。

4.循序觀察

循序觀察法是按照一定的排列順序進行觀察的方法。例如，對部分電路歐姆定律實驗的觀察就是這樣。第一步，先定性觀察電阻變化或電壓變化都能引起電流的變化；第二步，固定電阻，定量觀察電壓變化對電流的影響；第三步，固定電壓，定量觀察電阻變化對電流的影響。循序觀察法是對整個過程進行全面觀察，觀察詳盡而條理清晰，避免遺漏觀察點的現象。

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關鍵詞：新課程理念；高中物理；概念教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）05-0085

眾所周知，學習物理的過程就是不斷地建立物理概念的過程。李政道在回答怎樣才能學好物理這一問題時就曾強調：學習物理的首要問題是要弄清物理學中的基本概念。那么，我們應該如何進行物理概念教學呢？鑒于此，筆者現結合多年的教學實踐撰寫此文，僅供參考。

一、高中物理概念的特點

1. 物理概念是觀察、實驗與科學思維相結合的產物

一個概念的建立，常常需要在觀察和分析等一系列事實或實驗的基礎上，抽象概括一系列具體現象的共同特征，進而判斷哪些因素是相關因素，從而抓住共同的本質特征。對于所做出的判斷是否正確，還需要通過實驗來檢驗。在復雜概念的形成過程中往往還需要有一定的科學推理。因此，可以說，物理概念是觀察、實驗與科學思維相結合的產物。

2. 物理概念具有定量的性質

物理概念除了具有反映物體的物理性質（即定性概念），如機械運動、干涉、衍射等；許多物理概念還能反映物體性質改變的變化量，也就是說，它還具有質的規定性，這些概念被稱作定量性物理量，如速度、溫度、質量、電流強度、電場強度等。這種能反映物理概念量的規定性的概念，就是所說的物理量。

二、高中物理概念課堂教學的一般程序

鑒于物理概念在中學物理教學中的重要地位。物理概念教學程序一般分為概念的引入、概念的形成、概念的鞏固與深化三個階段：

1. 概念的引入

在物理概念教學中，教師必須給學生營造適應教學要求，借以引導學生發現問題、思考問題、探索事物本質屬性的物理環境，從而使學生明確為何要引入這個概念，引入它的作用是什么，這樣才能把教學目的轉化成學生的學習目的，從而激起學生的學習興趣。

（1）從學生日常生活經驗引入概念

教師要善于利用學生已有的生活經驗，創設良好的物理環境。這種引入方法易使學生感到親切，容易接受。同時，從生活經驗引入概念，有助于培養學生注意觀察、勤于思考、善于分析問題的能力。這也符合讓學生在生活中學習物理的現代教育理念。

需要注意的是，每一個物理概念都包含大量的具體事例，教師在選擇具體事例時，為克服經驗中形成的不正確觀念的干擾，既要選擇與概念有明顯本質聯系的事例，又要選擇與日常經驗矛盾突出的事例。

（2）通過實驗引入概念

從認識論角度來說，實驗能為學生提供符合認識規律的最優化的學習物理的情境。運用實驗展示物理現象和過程，不但可以使學生對物理現象及過程產生必要的感性認識，而且還能集中學生的注意力，引起學生積極思考。因此，實驗不僅可以培養學生的觀察能力、動手能力和思維能力，還可以使學生對物理現象和過程獲得生動、深刻的印象，這對形成和理解物理概念有積極意義。

值得注意的是，運用實驗創設學習概念的環境，既要有利于激發學生的求知欲，更要引導學生把注意力集中到被研究的對象和現象上來，并注意觀察它的變化及其產生條件，以便從中發現它的本質屬性。

2. 概念的形成

學生從日常生活經驗及物理現象和過程中獲得了豐富的感性材料，這些都是學生形成概念的基礎，但學生自己很難從對感性材料的感知中直接形成概念，這就需要教師采用靈活的方法引導學生通過積極的思維，對大量的感性材料進行“去偽存真，由表及里”進行整理加工，從而區分和辨別出現象的本質和非本質的屬性，把感性認識上升到理性認識，以形成概念。在此基礎上，引導學生用精練的語言把概念的內涵表達出來，這是教學過程中最關鍵的階段。

（1）揭示事物本質屬性，使學生形成清晰的認識

要使學生形成正確的概念，就必須在概念引入后，按照物理學研究方法，引導學生運用比較、分析、綜合、概括、判斷等思維方法，對感性材料進行思維加工，進而抽象概括出事物的本質屬性，使學生形成清晰的認識。新課程倡導學生的學習方式由他主學習向自主學習轉變，其目的是要發揮學生的主觀能動性，突出學習過程中學生的自發性探究和研究的認知過程。新課程理念下的教學目的不只是要求學生通過自主探索學習獲得知識，更重要的是要求學生學習掌握新的研究問題和解決問題的方法，開發學生的智力，以促進學生全面自主發展。在這個過程中，教師起引導與啟發的作用，教師的講解是很有必要的，但要注意靈活性、啟發性和邏輯性，教師的參與是為學生的自主學習提供平臺。例如，對“慣性”這一概念的教學，教師在提供了大量的感性材料后，創設出問題情境，可讓學生展開討論。討論中教師引導的關鍵在于使學生認識到“物體具有保持靜止狀態和勻速直線運動狀態”這一本質屬性，而這一本質屬性被許多非本質的聯系掩蓋著，如力是維持物體運動狀態的原因等。討論中要設法摒棄學生在日常生活中所形成的非本質聯系的干擾，這樣，學生就會形成正確的“慣性”概念。

（2）給概念下定義

每個物理概念形成后，都需要用簡潔的語言把它確切地表達出來，這就是給概念下定義。對概念下定義要掌握在適當的時候進行。給概念下定義應該注意三點：一是在條件成熟時提出概念的定義；二是敘述概念的定義必須確切；三是明確概念定義的局限性。物理概念定義法有以下幾種：①直接定義法，即根據物理現象直接下定義，如質量概念。②比值定義法，即物理概念的定義式是一個比值，如密度、電場強度等概念。③乘積定義法，即物理量的定義式是幾個物理量的乘積，如功、電功率等概念。④差值定義法，即物理量的定義式是幾個物理量的差，如電勢差、速度改變量等概念。⑤極限思維定義法，即物理概念的定義式是幾個物理量的數學O限表達式，如瞬時速度、瞬時加速度等。

（3）討論概念的物理意義和使用范圍

學生只有弄清了物理概念定義式的物理意義和使用范圍，才能真正掌握概念。例如，對于歐姆定律R=U/I，學生只有認識到，對于同一導體的電阻R，可由相關的U、I兩個物理量的比值計算出電阻R的值，但R本身又不隨U、I變化，是一個定值。只有這樣，才算學生初步形成了導體的電阻這個概念。

3. 概念的鞏固與深化

學生初步形成某個概念后，要用概念分析和解決實際問題，也只有在分析和解決問題的過程中，才能真正掌握概念，才能使概念鞏固與深化。

根據人的記憶規律，如果把所學概念納入一個網絡，就不容易遺忘，而且在解決問題時也更容易快速檢索出所需的概念。概念圖是表示概念和概念之間相互關系的空間網絡結構圖。概念圖包括概念、分支和層次、概念間的連接線和連接語等部分。制作一個較完整的概念圖，一般有以下步驟：（1）選取一個熟悉的知識領域，羅列出盡可能多的概念；（2）確定關鍵概念和概念等級；（3）初步擬定概念圖的縱向分層和橫向分支；（4）建立概念之間的連接，并在連線上用連接詞標明兩者之間的關系。

三、在新課程理念下，高中物理概念教學如何實施

1. 精心創設物理情境

《物理課程標準》明確提出“從生活走向物理，從物理走向社會”的基本理念。它要求物理教學要貼近學生生活，加強課程與學生生活和現實社會的聯系，這意味著教學要直接面向社會，與生活融為一體，激發并保持學生的學習興趣，并將物理知識運用于生活實際。因此，概念教學的首要任務就是讓物理教師努力創設生動的物理情境，以生動形象的直觀感知，推動學生求知的內在力量。在課堂教學中，教師應努力創造能使學生帶有情緒體驗的教學，根據相關內容設置合理的教學環境，并根據相關內容設置生動的教學情境，使學生產生對新知識的探索欲望，使教學更能激發學生的潛能。

2. 積極地引導學生提出問題

眾所周知，在學生頭腦中產生一個問題比得出一個問題的結論更重要，因為提出一個新問題需要帶有創造性的想象力。新課程提出讓學生帶著問題學習。這就要求V大物理教師在概念教學中不僅僅是自己準備問題，更重要的是要想方設法引導學生提出問題，鼓勵學生在學習過程中大膽提出問題，讓學生體會到提出問題的成功感，努力使積極思考和大膽提問成為課堂教學中一道亮麗的風景。作為教師，我們要教育學生不迷信書本、權威，要有懷疑心，要敢于持有不同的意見，要敢于“標新立異”。

3. 重視培養科學探究意識

由于物理學科的特點，科學探究是這門課程的主線，“推動學習方式的轉變，強調科學探究的過程”是物理新課程理念之一。在概念教學中，學生自主探索是建立概念的重要環節，教師要針對教材中的關鍵處、疑難點，精心設計出符合學生實際能力的自主探究活動。新教材中有不少科學探究活動，對這些活動，教師不僅要讓學生自主探索，更重要的是要讓學生學會自主探索。概念教學中的自主探索本意不僅在于正確建立某一具體概念，更重要的是要讓學生掌握自主探索的方法，使學生學會探索。