2017年江苏省高中物理骨干教师培训讲
南京师大附中 杨树崤
——对当前物理教学中几个问题的审
高中物理课程注重体现物理学科的
质,从物理观学思维科学探究
科学态度与责等方面提炼学科育人价值
充分体现物理学科对提高学生核心素养的
独特作用,为学生终身发展、应对现代和
未来社会发展的挑战打下基础。
——2017年普通高中物理课程标准(送审稿)
一、物理观念与物理知识
案例1:前些年网上有一则名为《请立即停止
使用微波炉》的帖子称,“用微波炉加热的食
物可能导致癌症,经常吃微波食品的人,体
内会发生严重的生理变化。” 引起了网友的质
疑和恐慌。这种说法是真的吗?
你看到这
个帖子后
的态度是
相信并传播
有疑问,想听听人家的说
用学过的物理知识想一想
算一算
工作原理:微波炉所使用的微波频
率为2450MHz。当微波照射到食物
上时,食物中的水分子会以相同的
频率振动。振动中,分子与分子互
相摩擦产生大量内能。因此,通过
微波加热能在很短的时间内把食物
煮熟 .
一微波炉的输入功率为1.15kW,对200g水加热2分钟,
输入微波炉的能量为
WPt 1150W×120s 1.38×10
5
J
交流 直流 微波管 炉腔 食物
内能
热效率=?
Wcmt
tW/cm
40×1.38×10
5
J/[4.2×10
3
J/kg·℃×0.2kg]
≈65 ℃
200g水从常温开始升温65℃,水温仍小于100
怎么可能分解成有害物质呢?
延长
加热
时间
会怎
样?
如果
烧饭
会怎
样?
如果
烤薯
片或
烤肉
会怎
样?
发生焦
糊时,
产生苯
并芘类
致癌物
加热温度高
120。氨
基酸和碳水
化合物反应
可能生成致
癌物
案例2:某小说在描写“势不可挡”时,写道:“就像一
块圆形大石头,被人从山坡上推下来,滚动的速度
越来越快形成强大惯性后,任谁都无法阻挡了。”
请从物理学角度评价这段情境描写。
惯性与速度大小无关
不仅有滚动动能还有平动动能,而且后者更大
运动有快慢,速度论大小(高低)
100
57.7
0
案例3:观察考:荷间相互用”终极
是什
停留在物理知识层面:同性相斥、异性相
拓展到物理观念层面:对“有无第三种电荷”进行探究
66.7
33.3
假如
三种
应与两棒
相吸都相
实验
验证
任意换与璃棒硬橡棒摩的物种类并让
摩擦的玻棒或橡胶与其近,看到现象
无非有两情况这说了什?说你的法.
不完全归纳
还有活动感应电”终极标是么?
常情都把点放介绍比较
起电式上然而并不教材编写图。
作者编写图是证电守恒律!
理观念”是从物理学视角形成的关于物质、
运动与相互作用、能量等的基本认识;是物理
概念和规律等在头脑中的提炼和升华;是从物
理学视角解释自然现象和解决实际问题的基
础。 ——2017年普通高中物理课程标准(送审稿)
物理知识:物理概念与物理规律的总和
物理观念:用物理的眼光去认识和处理周围事
物的潜意识,能自觉地将物理关系视为一种思
维时必须遵循的某种样板或格式。
结果
潜移默化
当前理教的弊:重果、过程
因为思集在考上,堂教要以短平
为特,就须采喂养学法即教把问
的细碎,步铺,把生诱进一个陷
然后中下怀,得结论表面看,学过
畅、生活充分但由学生用深次思
能得结果不利良好维习和批精神
成。
匆忙把“结果”抛给学生,然后就大运动量地反复训
练,低层次循环,死记硬背结论与解题套路,结果
压缩了知识发生与发展的过程。
怎么办?
二、将“物理教育”视为文化过程
什么是文化?《辞海》中指出:“文化是人类在
社会历史发展过程中所创造的物质财富与精神
财富的总和”。物理学是自然科学的基础之一,
它的研究成果在创造人类物质财富的过程中有
着不可磨灭的贡献,对推动人类社会发展起着
重要作用(历次工业革命);它的研究方法渗
透到了自然科学、社会科学的各个领域,是人
类共同拥有的精神财富。同“茶文化”、“饮食文
化”相比,物理学更是文化,物理学教育理所当
然地具有文化教育功能。
谁是文化的主人? 饮食文化能滥吃海喝吗?
共有性——文化是共有的,它是一系列共有的
信仰、价值观和行为准则,它是使个人行为能
力为集体所接受的行为标准。
结构性——具有清晰的内在结构或层面(包括各
种内隐或外显的行为模式),有自身的规律;
通过符号系统习得或传递;
文化的特征
人的行为则是靠人自己曾获得的文化来支配。
外在于人的事物及其间的关系必须转化为知识、
价值、意义才能内在地控制人的行为,所以一
定意义上说文化就是价值观。
文化的基础是象征。这些其中最重要的语言和
文字,但也包含其他表现方式如图像(如图腾旗)
肢体动作(如握手吐)行为解读(送礼)我们几
乎可以说整个文化体系是透过庞大无比的象征体
系深植在人类的思维之中,而人们也透过这套象
征符号体系理解解读呈现在眼前的种种事物。
物理学的文化教育功能不是靠硬性灌输的方法
体现的。物理学是文化、教育的本质是过程,
物理学科的文化教育功能就是通过物理文化过
程的内在力量,去影响和渗透,促使学生对世
界和人生有较为深刻的理解,并逐渐形成良好
的个性品质。这正是科学文化素质的体现。
工具性 可整合性
……
三、实现物理学科的文化教育
功能——培养学生的五个意
⒈培养自我激励与自我控制相结合的意识
自我励与我控相结的意是内力与控力
的矛的统,一面是我激、自完善有实
现自价值强烈机;一方要自批判自我
控制这是现自价值保证
爱因坦说对真和知的追并为奋斗
人的高品之一”科家如没有种品
“那他们很难有那不屈挠的身精
而只这种神才使人到它最高就。
因斯还说“人总想适当方式画出
简化和易悟的际图”,渴望到这
定的谐,无穷毅力耐心源泉
1950年邓先学归国隐姓名从核武究,
一次投试出现落伞故时邓稼不顾险,
抢上去把破的子弹片拿手里细检
钱伟长1931以文科高分考取清华大学中文系,却在
9.18事变发生后要求改学理科,并在抗战胜利后毅然
告别导师归,称为我国物理界著名的“三钱”之一
丁肇刻苦关,常像轻人样,云室连续
工作十个时,其原竟是对未的好”与
“兴”。
布鲁为坚“日说”所畏 在烈中永
伽利略为坚持“日心说”,坦然面对交会的审判!
1970,赞亚的·达修给当
NASA空航中心科学总监斯特·都林
格博写信道:目前球上有这多小
子吃上饭你怎还能得为在火的项
花费十亿元?
都林博士回答:太探索仅仅
人类供一审视己的子,还能我们
来全的技,全的挑和进精神以及
对严现实题时然乐自信心态
反思习物的动很有要!
兴趣责任
二战期间当爱因斯坦了解到德国纳粹正在
制原子弹的信息后,他说“在我们这个时代,科
学家和工程师担负着特别沉重的道义责任”,他
认为科学家应致力于不断地对其研究后果作出判
断,进而抵制他认为是与道义责任相悖的科学与
研究。为此,“他必须准备坐牢和准备经济破产”,
甚至付出血的代价,这是科学家应当承担的“不
可推卸的责任。”
事实告诉我们:实现自我价值要遵循一定的
规则,就是既要遵循科学,实事求是;又要遵守
道德、法律等公共准则,也就是说必须自我批判、
自我控制,这样才能保证在正确的轨道上实现自
我价值,而不至于私欲膨胀、自我爆炸
日本的沙林毒气
绝对的、精致的利己主义
⒉培养整体观察和局部剖析相结合的意识
宁教在一专题术报中,物理
学的究方作了个十精彩比喻他说
研究理学同看幅很的画一幅每一
部份有它奥妙近距的、个部一个
分地察,以了每一分的节。这还
够,必须到远去观整个面,能在
观上握这的结,更入地解它研究
理也这样近距的、部的解是握基
细节需要但只近距的观,不远距
宏观观察就不能了宏观结构取得
破性果。
常的
况下大脑
为一整体
作的来自
的信,经
体传,左
两个球的
可在间进
(10亿位)
人的种活
是两球信
换和合的果。
(美斯佩
怎样养?
——强化视觉思维
物理景是们将杂的理现、物状态物理
程,过充地想、分、判并应图示图像
图形架以语言号,做出一种象化描述
力学景:
①受图景
②运图景
③几关系
④能转换
热学景:
包括学研
对象学过
的形化描
电学景:
①电磁场分布
②电的电
③电
光学原子理图
①传光路
②发能级迁图
过程
状态
临界
案例4:从能量转化角度简要回答
以下两个现象的类似之处
⑴如图,光滑平行金属导轨固定
在水平面上,左端由导线相连,
导体棒垂直静置于导轨上构成回
路。在外力F作用下,回路上方的
条形磁铁竖直向上做匀速运动。
⑵如图,在置于光滑水平面上的
木板上放一小木块,用水平拉力F
拉木板前行时,木块在摩擦力作
用下也向前运动。
F
恒力
F
做的转化
克服培力的功转化电能进而
化为路中内能
动能
克服擦力的功转化内能
受力图景 运动图景 能量转化图
越是复杂的问题、越是综合性强的问题,越
有必要从整体和局部多角度进行观察、分析
受力图景 运动图景 能量转化图
电学图景:电路中出现了反电动势
图,滑平金属轨固在水面上左端
由导线相连导体垂直置于轨上成回。在
外力F下,路上的条磁铁直向做匀
运动在匀运动程中
F
做功
W
F
,磁力对
体棒
W
1
,磁克服场力
W
2
,重对磁
做功
W
G
,回中产的焦热为
Q
,导棒获
动能
E
k
。则
A
W
1
=
Q
B
W
2
-
W
1
=
Q
C
W
1
=
E
k
D
W
F
+
W
G
=Q+
E
k
BCD
根据动能定
对磁铁有 W
F
W
G
W
1
0
对导体棒有 W2 E
k2
考虑到W
G
E
p1
而从能量转化图景来看W
F
E
p1
E
k2
Q
综合①~④W
1
W
2
Q
结论:系统内耗散内力所做的功转化为系统的内能。
得分率 49.36
第二问得分
0.05
头脑的不类型不同次的理图越多
越全对同越好但过重复必好
每进一次应,应该一次新!然过
仍然要以有的理图为基
因斯曾应多种象比说明对性
的含,比:“该追上光线的观者,
看到光一是在地振不前电磁;在
一列速行的火上,在车不同位的
乘客到的一个电,是同发生”等
等,是他脑中现的幅幅动的景。
难怪会说“我是用言来考的而是
用跳的形和形来思,思完成,才
努力所得果转语言表达
⒊培养学生思辩的意识
思辩:思考辨析,其主要特征是
层次分明、条理清楚的分析
清楚准确、明白有力的说理
以解为特 “教案” 在的题:响了
概念成过的连性、究动的形性、
构建独立、学思维深刻、学学习
支配灵活与实教学必要,学过度
赖性必然使其获得社会为因守旧
服于界的威。
自主”学习模式(阅读课本,观察图5-175-18
1)猎豹捕捉到鹿表明 ______ 动的快,猎豹
捉不到鹿表 ______ 运动的快。
2)比较追捕鹿的猎豹和缓慢爬行的蜗牛的运动可
知,物体的运动 ______ (选填“有”或“没有”)快慢
的差别。
案例5 “速度概念”引入模式的选择
归纳探究:寻找一种物理属性
教师图5-17与5-18分别明了个事,而
事实反映一种理属(属:事本身
有的质)请观这两图,先陈相关
实,后在里默地做这种性的设。意:
不要于说这是么属
学生A:图5-17说猎豹鹿跑快(书)
教师很好猎豹定比鹿跑得吗?
学生B:如猎豹不上鹿,就鹿比豹跑
(板
教师两种况都可能这样完整
学生C:图5-18说蜗牛得很(板
教师非常!不急于出这什么性的论。
请根你对种属的假,举一些关的例,
让老用“”与否”判断些事能否
我们寻找这种性。
学生D:高比汽跑得 :是板书
学生E:小解题小明 :否
学生F:2014年我GDP增比2013年慢 教师否。
教师同学举的子都互相较的非要
比吗可不以自比较
学生G:小跑起比走 师: (板书
学生H:钟的分比秒转得 :是 (板书)
教师我们在将是”这些子排起来想一
想,样归出这属性
猎豹鹿跑
鹿比豹跑
蜗牛得很
高铁汽车得快
小明起来走得
钟表分针秒针得慢
学生A:将豹、鹿、蜗
牛、铁、车、明、
分针秒针“物
这个来概
学生D:物在跑爬、
走、的时,都
了运
教师在物学中物体置发变化为运
学生H:我知道。快是物运动属性
教师为什“小解题小明”和2014
我国GDP增长2013慢”是这属性?这
里也快慢
学生B:解只是的思活动位置有发
变化不属物体动。
学生C:GDP长是济学念,不属物体
运动
教师非常!我今天研究就是体运
有快,这物体动的种属
喂养式”教学模式降低了对学生的思维要求
两种教学模式的比较:
第一种过程比较简洁,学生根据日常生活经验即可
回答,没有进行深刻的思考,速度的物理意义没有
明确。适合智能有障碍或学习有困难的学生。
第二种虽比较复杂,耗时长,但突出了速度概念
物理意义的探究,并与相似量进行了比较,学生
有较强烈的思维冲突。
在“活动10.8探究流速大小对流体压
强的影响”中,有如图所示的问题:
“把纸条的一端按在嘴唇的下方,
向前吹气,你看了什么现?
案例6 “流体压强与流速的关系”的教学片段
⑴教学中往往是通过做实验,看到纸条上升,很
快就可以得到了流速大压强小的结论。请分析这
个教学片段的不足,并设计一个改进的教学方案。
⑵由于教师没有强调怎么吹,结果有学生从纸条
下方吹气,也得出了纸条上升的结论。请根据高
中物理知识,推理出该学生错误的原因
关于“流体压强与流速的关系”的教学,
解决两个问
学生那么快就得到了结论,并能用其解决
实际问题,他们怎么会想到研究流体压强与
流速的关系,而不是别的什么关系?这里似
乎过程不明显,结论是蹦出来的。
为什么一定是流速大压强小,而不是流速
大压强大?这里似乎过程也不明显。
显然,仅靠做实验是不够的,必须先通过
受力与运动状态变化的分析来进行逻辑推理,
再通过实验验证归纳的方法, 来获得结论。
教学过程:
猜一猜,吹气后纸片会动吗?为什么会动?
以纸片为研究对象,没吹气之前它受几个力作
用?画出示意图。
开始吹气后,纸片的运动有几种可能?为什么?
G
N
p
0
S
p
0
S
吹气前 吹气
p
1
S
p
0
S
p
1
p
1
p
0
不动
p
1
S
p
0
S
p
1
p
0
向下偏
p
1
S
p
0
S
p
1
p
0
向上偏
实验验证过程
做实验:发现吹气后,纸片向
上偏转,说明压强p
1
变小。
逻辑推理发现,流体的压强可能与流速无关,也可能有关
(有待实验验证)
结论1流体的压强与流速有关;
结论2流体流速变大时压强变小。
这个结论只是通过一个实验得到的结论,
对不对?有没有普遍意义?不能确定!需要反
复实验。
不管你做多少个实验,都是用不完全归纳法得到的结论。因
此,教材中用了“研究表明”是非常必要的,此外,是不是实验
做得越多就越好,值得商榷,个人认为应适当控制。
从纸条下方吹气,气体速度方向必然与纸条所在平面
有一个夹角
α
α
90
°
,如图所示),否则,纸
只能向下偏转。
选一段流体气柱为研究对象,将流体速度分解成
平行于纸条所在平面的分v
与垂直于纸条所在平面
的的分量v
,由于流速v
引起的压强差只会使纸条
向下偏转,但在垂直于纸面的方向上,由于发生碰撞
使流体流速v
变为0,以垂直于纸面向上为正方向,
气柱受到的压力方向为负,由动量定理可知
pSt=0mv
而气柱对纸条的反作用
方向垂直于纸面向上,大小为
mv
/
t
。显然气流速度越大
纸条向上偏转的越厉害。
几点认识
流速大则压强小的假设来的太快,可能是由于当前
流行的以“提前学习”为特征的教育模式(如提前上家
教、补习班以及教学案),容易出现课堂教学停留
在知识(结论)记忆阶段,使得学习过程简单化的
倾向,降低了学生的逻辑思维能力。当然要根据学
情控制难度,按需求区别对待。
刘炳升教授多次指出:“探究是一种多侧面、多形式
的活动,无论采取何种形式,关键是要体现科学探究
的思想和基本特征”,刘老师反复强调要“关注探究式
教学的本质内涵,反对形式化!”什么是探究式教学
的本质内涵 笔者以为,培养良好的思维习惯和刚
柔并济的批判精神就是探究活动的本质内涵,而提升
学生的思维品质是开展探究活动的目的,激发学生的
思维冲突则是达到目的的主要途径。
⒋培养在运动变化中求不变的意识
物理的不 物理律的变性
狭义对论——的不
伽里在研惯性理的候,做过个理
实验
伽里凭直判断而易地推出了果。
在应扭秤究电之间
的相作用时,们还本无
定电的多。但仑凭着物
家直,断一个电金球与
半径材料全相的另个不
的金球接后再开,球的
量应原带球电的一,从
妙地决了属球带电成倍
的问。库的直,恰来源
具有称性几何系图
静平中的构对
竖直抛中原理
电路的结对称
空间称与间对
哲学
中学物理常见的临界条件
接触脱离临界
相对止与对滑的临
绳子裂与弛的界条
变速动中临界件(速度速度现极
相遇题中临界
碰撞的临条件
电学的几临界
总之临界件是一个理现(状、过
的基思路
的转情况④判临界折点——界条
建立界方;⑤验结
注重思维方法的训练
假设法
等效法
对称法 整体法与隔离
估算法
……
微元法
类比法
图像法
模型法
逻辑推理法纳演
不要方法
异为识,
键是养思
品质习惯
化中求不变的过程就是探索本质、
寻求真理的过程。培养第24这三
意识,实际上就是培养学生“全面地、
本质第看问题”的基本素质,引导学生
进行哲学上的思考。
⒌培养用实验解决问题的意
物理学越越重物理验,是我
们往重视验能的训,却少培学生
实验决问的意
图,
AB
是两相同
的齿
A
固定动(括不
转动
B
A
齿合动半
到达
B
' 位置
B
上原标着
一个上的头,
B
'位置
后,头方( )
A、向 B
C、向 D
12.图所,小将水形透玻璃贴近
本,过玻杯观书上鹉图(圈中鹦鹉
图与本中鹉图际大相等)他所的虚
像可是( 2009江苏省中考物理试卷
为什不赞用视取代做的
⑴视真实差、乏亲感,利于
学生心理
滴红水在里扩——生说
地球的忙
擦塑尺吸纸屑——说是
上有粘住(口心不
做实尚且疑惑何况频?
分子引力——、做、做、震
⑵什情况放视——可替
微观法表
危险害学
慢动表现
理想
⑶视与实并不越多
案例7 电容引入的课件
单刀双掷开S接到1,电
源与电容器相连,对电容
充电;当S接到2时电压表与
电容器相连,显示电容器
端电压大小
显然,电量与电压的比值是一个定值,反映了电
容器容纳电荷的本领,称为电容。
教材引入:
水容器类比
逻辑循环!
猜想1气球积、状、面状不发
化,气阻不随度变而变气球一恒
定的于重加速的加度自下落
分析若阻与速无关那么速度0时
也会阻力这明是错的。
猜想2:气体积形状表面态不生变
空气力随速度大而大。体做速度
减小加速动。
分析这较合上的推,且降落等生
活中际现吻合
提出猜
案例综合践活——究并述载气球静止
下落运动
实验设
1)利用打点计时器
气球
纸带
钩码
初始状 结束状
2同步计时实验 3油中
浮标实
待测物理量
测量仪器
实验2点主要有:方法简单、对仪器设备要求低
不足表现在: 1)这项实验受天气影响大,不能保证气球
下落轨道是竖直的。 2)通过人眼的观察来判断测量运动
间中的起止,误差较大。3测量出的数据较少,不易直
地反映出结果4)通过相等位移比时间的方法反映运动
程,数据不易处理。
实验3-----该实验不是直接的实,可以作为验证和推广
实验;
实验1有很的可作性实验果较精确
所需器设也不复杂,作为要的
方式
综上述,实验1为主的实方案
实验程存问题解决
1) 墨盘总是不能在纸带上打出清晰的
2)跑气问,抓紧时间连续实验,减少因跑气带来测量误差
3) 纸带与限位孔的摩擦问题
没有使纸带竖直放置,导致纸带与限位孔的摩擦较大,
使实验误差较大。
实验数据处理
改变码的
以上v-t呈现的折线可知
物气速度时间增加但相相等间内
速度增幅减小并趋缓和故载气球
度减的加运动
实验结
问题讨
1于加度逐减小加速动,
当加度为时应匀速动,什么
像上不到
2果不增加码的量,物气
做什运动图像应有么反
3)利用这个结果还能做什么研究?
体会:⑴对中学最复杂的运动有较深刻的具体认识,
促进以后学习;⑵满足不同层次学生的需求,让不
同智能强项的学生都能发挥自己的特长;⑶又能从
别的同学处学到不同的知识和能力。
理学科的文化教育功能是多方面
的。笔者所提及的五点,是物理教育人
文价值的重要体现,是学生树立正确世
界观的需要,也是培养能力、促进学生
自主且主动学习的基础,是培养学生创
新精神的核心
结束语:学生有学习的动机,学会了怎样
学习,人变得聪明了,怎么可能成绩差?
但是现在教育生态已经遭到严重破坏
磨砺以须
回归真元
期待着教育
的绿水青山