五點(diǎn)一線備一課
備好課是上好課的前提,無論你是一名從教多年的老將,還是一名剛剛踏上講壇的新手;無論你用傳統(tǒng)的備課方式,還是采用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù),利用計(jì)算機(jī)做成課件的形式,備課都是十分重要的。通過備課,你可以查出在應(yīng)傳授的知識上還有什么遺漏,該準(zhǔn)備的是否都準(zhǔn)備好了,然后你才能問心無愧,胸有成竹的走向講臺,“傳道、授業(yè)、解惑”,才能稱得上是合格的人民教師。那么,真正做到哪些才算是備好了一節(jié)課?筆者通過學(xué)習(xí)積累和數(shù)學(xué)教學(xué)上淺薄的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合一課實(shí)例總結(jié)了以下幾點(diǎn)認(rèn)為值得重視:
第一要備起點(diǎn)。所謂起點(diǎn),就是新知識在原有知識基礎(chǔ)上的生長點(diǎn)。起點(diǎn)要合適,采有利于促進(jìn)知識遷移,學(xué)生才能學(xué),才肯學(xué)。起點(diǎn)過低,學(xué)生沒興趣,不愿學(xué);起點(diǎn)過高,學(xué)生又聽不懂,不能學(xué)。
第二要備重點(diǎn)。重點(diǎn)往往是新知識的起點(diǎn)和主體部分。備課時(shí)要突出重點(diǎn)。一節(jié)課內(nèi),首先要在時(shí)間上保證重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)講,要緊緊圍繞重點(diǎn),以它為中心,輔以知識講練,引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生加強(qiáng)對重點(diǎn)內(nèi)容的理解,做到心中有重點(diǎn),講中出重點(diǎn),才能使整個(gè)一堂課有個(gè)靈魂。
第三要備難點(diǎn)。所謂難點(diǎn),即數(shù)學(xué)中大多數(shù)學(xué)生不易理解和掌握的知識點(diǎn)。難點(diǎn)和重點(diǎn)有時(shí)是一致的。備課時(shí)要根據(jù)教材內(nèi)容的廣度、深度和學(xué)生的基礎(chǔ)來確定,一定要注重分析,認(rèn)真研究,抓住關(guān)鍵,突破難點(diǎn)。例如,在《立體幾何》中,還要結(jié)合具體教學(xué)中的做法,采用直觀教學(xué),把抽象難懂的知識具體化,以減緩知識的坡度,慢慢培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。高一《代數(shù)》中對函數(shù)概念y=f(x)的理解是一個(gè)難電,可以形象的地借助于計(jì)算機(jī)處理信息的過程:把自變量x看作“信息”,f──即對應(yīng)法則理解為計(jì)算機(jī)中的程序,它對信息按指定的命令進(jìn)行一系列的處理,可以輸出“迅號”──即我們要得到的函數(shù)值y。這樣,使學(xué)生容易理解接受,消化吸收,從而達(dá)到化難為易,各個(gè)擊破的目地。
第四要備交點(diǎn)。即新舊知識的連接點(diǎn)。數(shù)學(xué)知識本身系統(tǒng)性很強(qiáng),章節(jié)、例題、習(xí)題中都有密切的聯(lián)系,要真正搞懂新舊知識的交點(diǎn),才能把知識融會(huì)貫通,溝通知識間的縱橫聯(lián)系,形成知識網(wǎng)絡(luò),學(xué)生才能舉一反三,更有利于靈活地運(yùn)用知識。
第五要備疑點(diǎn)。即學(xué)生易混、易錯(cuò)的知識點(diǎn)。備課時(shí)要結(jié)合學(xué)生的基礎(chǔ)及實(shí)際能力,找準(zhǔn)疑點(diǎn),充分準(zhǔn)備。由于本人從教不久,學(xué)生的基礎(chǔ)有時(shí)還未把握好,對他們的思維能力也掌握不夠,在選擇學(xué)生疑點(diǎn)上還存在不少的偏差。最大的體會(huì)是事先要充分準(zhǔn)備,教學(xué)時(shí)有意識地設(shè)置懸念,多用啟發(fā),讓學(xué)生積極思考,質(zhì)難質(zhì)疑,引導(dǎo)學(xué)生分析判斷,教師指導(dǎo)則點(diǎn)到為止,讓學(xué)生自己把能力充分發(fā)揮,將疑點(diǎn)搞清楚。
一線是要備講練結(jié)合線。數(shù)學(xué)知識重視練習(xí),不象有些學(xué)科強(qiáng)調(diào)記憶性,主要是通過強(qiáng)化訓(xùn)練提高學(xué)生的運(yùn)算能力、空間想象能力及邏輯思維能力。因此,教學(xué)中要自始至終地講講練練,練練講講,把訓(xùn)練當(dāng)做一條主線。備課時(shí)要多備些例題、習(xí)題、作業(yè),安排好講哪些,哪些是備用的;如何講,由誰做;是老師講還是學(xué)生做(要考慮到學(xué)生的實(shí)際)。同時(shí)將課后練習(xí)題目搞好,如基礎(chǔ)訓(xùn)練、形成形檢測題等,這些練習(xí)中哪些口答,哪些筆算,哪些用教具演示,按訓(xùn)練層次恰當(dāng)?shù)匕才诺浇虒W(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中去,形成講練結(jié)合序列,按此有機(jī)序列教學(xué),及時(shí)鞏固學(xué)習(xí)效率。
教學(xué)是一門藝術(shù),備好課是搞好藝術(shù)的基本條件。不經(jīng)武裝的戰(zhàn)士上戰(zhàn)場,只能束手就擒;沒有充分準(zhǔn)備的教師上講臺,充其量是“信口開河”,決談不上駕馭課堂的能力。學(xué)生是祖國的未來,“誤人子弟”其害深痛,愿我們教育界的同仁高瞻遠(yuǎn)矚,把備課真正當(dāng)做一回事來做,才能對得起“人類靈魂工程師”的光榮稱號。
再議新數(shù)運(yùn)動(dòng)與數(shù)學(xué)教育的現(xiàn)代化
社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步是制約數(shù)學(xué)教育的主要因素,因此數(shù)學(xué)教育改革必須符合時(shí)代特征.新數(shù)運(yùn)動(dòng)正是在國際競爭特別是軍備競賽的社會(huì)背景下發(fā)起的一場數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化的運(yùn)動(dòng).為了適應(yīng)當(dāng)前國際范圍內(nèi)新技術(shù)革命的挑戰(zhàn)和培養(yǎng)高素質(zhì)人材的需要,我國數(shù)學(xué)教育正朝著現(xiàn)代化的目標(biāo)前進(jìn).因此,對新數(shù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行回顧、反思,無疑對促進(jìn)我國數(shù)學(xué)教育的現(xiàn)代化有著積極意義.本文著重從宏觀上進(jìn)行分析.
一、新數(shù)運(yùn)動(dòng)倡導(dǎo)數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化
眾所周知,新數(shù)運(yùn)動(dòng)是六十年代發(fā)起的一場席卷世界的數(shù)學(xué)教育改革運(yùn)動(dòng),其主要目標(biāo)“就是要以現(xiàn)代數(shù)學(xué)思想對傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育進(jìn)行改造,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)教育的現(xiàn)代化.”[1]新數(shù)運(yùn)動(dòng)對傳統(tǒng)數(shù)學(xué)課程進(jìn)行了大刀闊斧的改革:“小學(xué)的數(shù)學(xué)已經(jīng)全部作了重新考慮,‘結(jié)構(gòu)’(主要是代數(shù)結(jié)構(gòu))成了中學(xué)課程的基礎(chǔ),許多國家里,幾何作為獨(dú)立的實(shí)體趨向于從課程中消失.雖然作為補(bǔ)償,增加了圖像和圖像表示的應(yīng)用.特別地,坐標(biāo)幾何傾向于下放小學(xué).”[2]
因此,新數(shù)運(yùn)動(dòng)所倡導(dǎo)的現(xiàn)代化,實(shí)質(zhì)上就是數(shù)學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化,其前提是“要像20世紀(jì)的數(shù)學(xué)家所理解的那樣,去逐步向?qū)W生揭示數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),從而使學(xué)生們進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)、應(yīng)用和愛好數(shù)學(xué).”[2]但倡導(dǎo)者們的美好愿望因新數(shù)運(yùn)動(dòng)的受挫而破滅了.
二、從新數(shù)運(yùn)動(dòng)看數(shù)學(xué)教育的現(xiàn)代化
1.?dāng)?shù)學(xué)教育的現(xiàn)代化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程
新數(shù)運(yùn)動(dòng)之所以受挫,就是因?yàn)檫^多地注重了數(shù)學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化,而忽視了數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化的其他方面.從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)來看,數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化是一個(gè)系統(tǒng)工程,它由一系列相互聯(lián)系和相互作用的子系統(tǒng)組成,同時(shí)它又從屬于數(shù)學(xué)教育這一更大的系統(tǒng).因此,在研究該系統(tǒng)時(shí),既要從系統(tǒng)總體出發(fā),綜合考慮諸子系統(tǒng)及其相互作用,又要把它放到更大的系統(tǒng)中,研究它和外界環(huán)境的關(guān)系.
1.1數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化必須綜合考慮
各子系統(tǒng)間的相互關(guān)系數(shù)學(xué)教育的現(xiàn)代化,簡言之就是創(chuàng)造符合時(shí)代要求的數(shù)學(xué)教育.其中,數(shù)學(xué)教育觀念的更新.?dāng)?shù)學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化、教學(xué)方法的現(xiàn)代化、教學(xué)手段的現(xiàn)代化、學(xué)習(xí)方法的現(xiàn)代化、師資隊(duì)伍的現(xiàn)代化、數(shù)學(xué)評價(jià)的現(xiàn)代化等要素均為該系統(tǒng)的子系統(tǒng).諸子系統(tǒng)間存在著相互影響、相互作用、相互制約的關(guān)系.
新數(shù)運(yùn)動(dòng)的宗旨是實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)教育的現(xiàn)代化,它順應(yīng)了社會(huì)對數(shù)學(xué)教育的要求,是完全正確、合理的.但倡導(dǎo)者們沒有認(rèn)識到,數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化是一個(gè)包含著一系列要素的大的系統(tǒng)工程.?dāng)?shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容(或?qū)W習(xí)內(nèi)容)突出了現(xiàn)代化,而數(shù)學(xué)教學(xué)方法、數(shù)學(xué)教師素質(zhì)卻沒跟上現(xiàn)代化的步伐.用傳統(tǒng)的方法去實(shí)施新課程的教學(xué),難免會(huì)出現(xiàn)“異化”、“落伍”的現(xiàn)象.同時(shí)教師面臨的是“放棄他們熟悉的東西而去追求他們感到陌生的東西,”[2]這樣,不僅存在心理上的障礙,而且有知識結(jié)構(gòu)上的障礙.可見各子系統(tǒng)間若不相互配合,便會(huì)產(chǎn)生負(fù)作用.只有綜合考察,使它們相互促進(jìn)、相互協(xié)作,才能形成實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化的合力.
1.2數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化必須置于數(shù)學(xué)教育這個(gè)更大的系統(tǒng)中考慮
數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化又從屬于數(shù)學(xué)教育這個(gè)大系統(tǒng),因此研究數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化,還必須探討教育學(xué)、心理學(xué)、科學(xué)方法論等相關(guān)學(xué)科對它的影響,即考察它與環(huán)境間的相互關(guān)系.新數(shù)運(yùn)動(dòng)雖然符合社會(huì)發(fā)展,又有現(xiàn)代數(shù)學(xué)提供理論基礎(chǔ),但它只注意充實(shí)現(xiàn)代化的內(nèi)容,而沒考慮學(xué)生的心理結(jié)構(gòu),違背了教育學(xué)、心理學(xué)規(guī)律,以至學(xué)生接受不了新的數(shù)學(xué)課程體系,這是新數(shù)運(yùn)動(dòng)受挫的最直接原因.也就是說,新數(shù)運(yùn)動(dòng)沒有注意吸收相關(guān)學(xué)科的理論、方法或成果,忽視了和環(huán)境間的相互關(guān)系,從而導(dǎo)致了失。
可見數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化是一項(xiàng)復(fù)雜浩大的系統(tǒng)工程,我們不僅要研究該系統(tǒng)的諸要素,而且要探討系統(tǒng)所處的環(huán)境,忽略其中任何一個(gè)因素,都會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的問題.
2.?dāng)?shù)學(xué)教育現(xiàn)代化需要有一個(gè)漸進(jìn)的過程
中考數(shù)學(xué)考什么
中考數(shù)學(xué)到底考些什么?中考題會(huì)以親切、溫和的面孔出現(xiàn),它源于課本,源
遵循嘗試教學(xué)規(guī)律 給學(xué)生創(chuàng)設(shè)思維的空間
嘗試成功的關(guān)鍵,在于教師的導(dǎo),而教師的導(dǎo),學(xué)生的嘗試,都必須遵循學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律。引導(dǎo)學(xué)生積極、主動(dòng)地獲職知識。
一 從兒童的年齡特點(diǎn)和規(guī)律出發(fā),以舊拓新。課的開始,
二 善于提出問題,善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題!皩W(xué)源于思、思源于疑”。嘗試題的出示,促使學(xué)生心理上產(chǎn)生疑惑而發(fā)生認(rèn)識上的沖突,激發(fā)了學(xué)生的內(nèi)部動(dòng)機(jī),有利于在新舊知識的聯(lián)結(jié)點(diǎn)上展開教育。因而
三 培養(yǎng)學(xué)生多角度地思考問題,培養(yǎng)學(xué)生遷移類推能力。
四 積極引探,發(fā)揮兩主作用。教學(xué)大綱指出:“教學(xué)過程中,要充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性。教學(xué)時(shí),教師通過積極的“引”,來激發(fā)學(xué)生主動(dòng)地“探”,使教與學(xué)產(chǎn)生共振,和諧發(fā)展。如教師出示例2時(shí),問與例1相對有什么不同?啟發(fā)學(xué)生積極思維;讓學(xué)生主動(dòng)探索出:分?jǐn)?shù)四則運(yùn)算題,先算什么,后算什么,同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生的歸納思維能力。
五 精心設(shè)計(jì)練習(xí)。大綱指出:“練習(xí)是使學(xué)生掌握知識,形成技能,發(fā)展智力的重要手段。練習(xí)主要在課內(nèi)進(jìn)行,練習(xí)要有層次,有針對性,講究方式,使全班學(xué)生都得到較多的練習(xí)機(jī)會(huì)等!
六 加強(qiáng)了信息交流,促進(jìn)嘗試成功。嘗試成功的重要條件之一是學(xué)生討論,是在學(xué)生獲得自己的努力結(jié)果之后進(jìn)行的生動(dòng)活潑、獨(dú)具一格的“語言和思維訓(xùn)練”,這種討論使師生之間、學(xué)生之間在情感上得到交流和滿足,有利于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)語言表達(dá)能力和分析推理能力,發(fā)展學(xué)生思維,加深理解教材。
七 板書簡練,畫龍點(diǎn)睛。從板書看,
總之,此節(jié)課基本上算一堂好課,但教師在表演技巧、藝術(shù)及設(shè)問等方面還需作進(jìn)一步的探討,盡快過嘗試題出示關(guān)、學(xué)生討論關(guān),真正發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用,學(xué)生的主體作用和教科書的示范作用。
高考數(shù)學(xué)臨場解題策略
一、調(diào)理大腦思緒,提前進(jìn)入數(shù)學(xué)情境
考前要摒棄雜念,排除干擾思緒,使大腦處于“空白”狀態(tài),創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)情境,進(jìn)而醞釀數(shù)學(xué)思維,提前進(jìn)入“角色”,通過清點(diǎn)用具、暗示重要知識和方法、提醒常見解題誤區(qū)和自己易出現(xiàn)的錯(cuò)誤等,進(jìn)行針對性的自我安慰,從而減輕壓力,輕裝上陣,穩(wěn)定情緒、增強(qiáng)信心,使思維單一化、數(shù)學(xué)化、以平穩(wěn)自信、積極主動(dòng)的心態(tài)準(zhǔn)備應(yīng)考。
二、“內(nèi)緊外松”,集中注意,消除焦慮怯場
集中注意力是考試成功的保證,一定的神經(jīng)亢奮和緊張,能加速神經(jīng)聯(lián)系,有益于積極思維,要使注意力高度集中,思維異常積極,這叫內(nèi)緊,但緊張程度過重,則會(huì)走向反面,形成怯場,產(chǎn)生焦慮,抑制思維,所以又要清醒愉快,放得開,這叫外松。
三、沉著應(yīng)戰(zhàn),確保旗開得勝,以利振奮精神
良好的開端是成功的一半,從考試的心理角度來說,這確實(shí)是很有道理的,拿到試題后,不要急于求成、立即下手解題,而應(yīng)通覽一遍整套試題,摸透題情,然后穩(wěn)操一兩個(gè)易題熟題,讓自己產(chǎn)生“旗開得勝”的快意,從而有一個(gè)良好的開端,以振奮精神,鼓舞信心,很快進(jìn)入最佳思維狀態(tài),即發(fā)揮心理學(xué)所謂的“門坎效應(yīng)”,之后做一題得一題,不斷產(chǎn)生正激勵(lì),穩(wěn)拿中低,見機(jī)攀高。
四、“六先六后”,因人因卷制宜
在通覽全卷,將簡單題順手完成的情況下,情緒趨于穩(wěn)定,情境趨于單一,大腦趨于亢奮,思維趨于積極,之后便是發(fā)揮臨場解題能力的黃金季節(jié)了。這時(shí),考生可依自己的解題習(xí)慣和基本功,結(jié)合整套試題結(jié)構(gòu),選擇執(zhí)行“六先六后”的戰(zhàn)術(shù)原則。
1.先易后難。就是先做簡單題,再做綜合題。應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際,果斷跳過啃不動(dòng)的題目,從易到難,也要注意認(rèn)真對待每一道題,力求有效,不能走馬觀花,有難就退,傷害解題情緒。
2.先熟后生。通覽全卷,可以得到許多有利的積極因素,也會(huì)看到一些不利之處。對后者,不要驚慌失措。應(yīng)想到試題偏難對所有考生也難。通過這種暗示,確保情緒穩(wěn)定。對全卷整體把握之后,就可實(shí)施先熟后生的策略,即先做那些內(nèi)容掌握比較到家、題型結(jié)構(gòu)比較熟悉、解題思路比較清晰的題目。這樣,在拿下熟題的同時(shí),可以使思維流暢、超常發(fā)揮,達(dá)到拿下中高檔題目的目的。
3.先同后異,就是說,先做同科同類型的題目,思考比較集中,知識和方法的溝通比較容易,有利于提高單位時(shí)間的效益。高考題一般要求較快地進(jìn)行“興奮灶”的轉(zhuǎn)移,而“先同后異”,可以避免“興奮灶”過急、過頻的跳躍,從而減輕大腦負(fù)擔(dān),保持有效精力。
4.先小后大。小題一般是信息量少、運(yùn)算量小,易于把握,不要輕易放過,應(yīng)爭取在大題之前盡快解決,從而為解決大題贏得時(shí)間,創(chuàng)造一個(gè)寬松的心理基礎(chǔ)。
5.先點(diǎn)后面,近年的高考數(shù)學(xué)解答題多呈現(xiàn)為多問漸難式的“梯度題”,解答時(shí)不必一氣審到底,應(yīng)走一步解決一步,而前面問題的解決又為后面問題準(zhǔn)備了思維基礎(chǔ)和解題條件,所以要步步為營,由點(diǎn)到面。
6.先高后低。即在考試的后半段時(shí)間,要注重時(shí)間效益,如估計(jì)兩題都會(huì)做,則先做高分題;估計(jì)兩題都不易,則先就高分題實(shí)施“分段得分”,以增加在時(shí)間不足前提下的得分。
五、一“慢”一“快”,相得益彰
有些考生只知道考場上一味地要快,結(jié)果題意未清,條件未全,便急于解答,豈不知欲速則不達(dá),結(jié)果是思維受阻或進(jìn)入死胡同,導(dǎo)致失敗。應(yīng)該說,審題要慢,解答要快。審題是整個(gè)解題過程的“基礎(chǔ)工程”,題目本身是“怎樣解題”的信息源,必須充分搞清題意,綜合所有條件,提煉全部線索,形成整體認(rèn)識,為形成解題思路提供全面可靠的依據(jù)。而思路一旦形成,則可盡量快速完成。
六、確保運(yùn)算準(zhǔn)確,立足一次成功
數(shù)學(xué)高考題的容量在120分鐘時(shí)間內(nèi)完成大小26個(gè)題,時(shí)間很緊張,不允許做大量細(xì)致的解后檢驗(yàn),所以要盡量準(zhǔn)確運(yùn)算(關(guān)鍵步驟,力求準(zhǔn)確,寧慢勿快),立足一次成功。解題速度是建立在解題準(zhǔn)確度基礎(chǔ)上,更何況數(shù)學(xué)題的中間數(shù)據(jù)常常不但從“數(shù)量”上,而且從“性質(zhì)”上影響著后繼各步的解答。所以,在以快為上的前提下,要穩(wěn)扎穩(wěn)打,層層有據(jù),步步準(zhǔn)確,不能為追求速度而丟掉準(zhǔn)確度,甚至丟掉重要的得分步驟。假如速度與準(zhǔn)確不可兼得的說,就只好舍快求對了,因?yàn)榻獯鸩粚Γ倏煲矡o意義。
七、講求規(guī)范書寫,力爭既對又全
考試的又一個(gè)特點(diǎn)是以卷面為唯一依據(jù)。這就要求不但會(huì)而且要對、對且全,全而規(guī)范。會(huì)而不對,令人惋惜;對而不全,得分不高;表述不規(guī)范、字跡不工整又是造成高考數(shù)學(xué)試卷非智力因素失分的一大方面。因?yàn)樽舟E潦草,會(huì)使閱卷老師的第一印象不良,進(jìn)而使閱卷老師認(rèn)為考生學(xué)習(xí)不認(rèn)真、基本功不過硬、“感情分”也就相應(yīng)低了,此所謂心理學(xué)上的“光環(huán)效應(yīng)”!皶鴮懸ふ,卷面能得分”講的也正是這個(gè)道理。
八、面對難題,講究策略,爭取得分
會(huì)做的題目當(dāng)然要力求做對、做全、得滿分,而更多的問題是對不能全面完成的題目如何分段得分。下面有兩種常用方法。
1.缺步解答。對一個(gè)疑難問題,確實(shí)啃不動(dòng)時(shí),一個(gè)明智的解題策略是:將它劃分為一個(gè)個(gè)子問題或一系列的步驟,先解決問題的一部分,即能解決到什么程度就解決到什么程度,能演算幾步就寫幾步,每進(jìn)行一步就可得到這一步的分?jǐn)?shù)。如從最初的把文字語言譯成符號語言,把條件和目標(biāo)譯成數(shù)學(xué)表達(dá)式,設(shè)應(yīng)用題的未知數(shù),設(shè)軌跡題的動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo),依題意正確畫出圖形等,都能得分。還有象完成數(shù)學(xué)歸納法的第一步,分類討論,反證法的簡單情形等,都能得分。而且可望在上述處理中,從感性到理性,從特殊到一般,從局部到整體,產(chǎn)生頓悟,形成思路,獲得解題成功。
2.跳步解答。解題過程卡在一中間環(huán)節(jié)上時(shí),可以承認(rèn)中間結(jié)論,往下推,看能否得到正確結(jié)論,如得不出,說明此途徑不對,立即否得到正確結(jié)論,如得不出,說明此途徑不對,立即改變方向,尋找它途;如能得到預(yù)期結(jié)論,就再回頭集中力量攻克這一過渡環(huán)節(jié)。若因時(shí)間限制,中間結(jié)論來不及得到證實(shí),就只好跳過這一步,寫出后繼各步,一直做到底;另外,若題目有兩問,第一問做不上,可以第一問為“已知”,完成第二問,這都叫跳步解答。也許后來由于解題的正遷移對中間步驟想起來了,或在時(shí)間允許的情況下,經(jīng)努力而攻下了中間難點(diǎn),可在相應(yīng)題尾補(bǔ)上。
九、以退求進(jìn),立足特殊,發(fā)散一般
對于一個(gè)較一般的問題,若一時(shí)不能取得一般思路,可以采取化一般為特殊(如用特殊法解選擇題),化抽象為具體,化整體為局部,化參量為常量,化較弱條件為較強(qiáng)條件,等等?傊,退到一個(gè)你能夠解決的程度上,通過對“特殊”的思考與解決,啟發(fā)思維,達(dá)到對“一般”的解決。
十、執(zhí)果索因,逆向思考,正難則反
對一個(gè)問題正面思考發(fā)生思維受阻時(shí),用逆向思維的方法去探求新的解題途徑,往往能得到突破性的進(jìn)展。順向推有困難就逆推,直接證有困難就反證。如用分析法,從肯定結(jié)論或中間步驟入手,找充分條件;用反證法,從否定結(jié)論入手找必要條件。
發(fā)現(xiàn)法在動(dòng)能定理教學(xué)中的嘗試
一、布魯納和發(fā)現(xiàn)法教學(xué)
本世紀(jì)五十年代下半期起,美國迫于蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功的壓力。在全范圍內(nèi)掀起了課程教材改革的浪潮。圍繞如何改革美國中小學(xué)的自然科學(xué)教育的問題,1959年,約35位科學(xué)家、學(xué)者、教育學(xué)家聚集在伍慈霍爾進(jìn)行了討論。在當(dāng)時(shí)大會(huì)上,布魯納闡述了自己的教育思想:強(qiáng)調(diào)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。他提出的依據(jù)⑴從心理學(xué)角度他認(rèn)為所有知識均按編碼系統(tǒng)排列組強(qiáng)的,學(xué)習(xí)就是編碼系統(tǒng)的形成,這種有內(nèi)在聯(lián)系的知識使人能超越給定的信息,飛速前進(jìn);⑵懂得基本原理結(jié)構(gòu),使學(xué)科更易理解;⑶結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)有助于學(xué)生的記憶;⑷領(lǐng)會(huì)基本結(jié)構(gòu)或原理最易遷移,可使學(xué)生學(xué)會(huì)臬學(xué)習(xí)。
為了實(shí)現(xiàn)他的教學(xué)目標(biāo),從課程設(shè)置上,他提出了循環(huán)往復(fù)到達(dá)高水平的“螺旋式課程”,另外他大力提倡發(fā)現(xiàn)法教學(xué),注重情感態(tài)度對實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)所起的作用,他認(rèn)為這種方法能激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)部動(dòng)機(jī),使學(xué)生對學(xué)習(xí)本身或過程有興趣而不是在外界剌激下只關(guān)心,學(xué)習(xí)的結(jié)果。他要求教師作少量講述,盡可能保留一些與舊知識相似規(guī)律的新知識,行導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)它,以使學(xué)生獲得對自身能力的自信感,覺得對學(xué)習(xí)有興趣。
二、布魯納的教育思想在料踐中的失敗以及其發(fā)現(xiàn)法教學(xué)的可取之處。
在美國經(jīng)過多年的教育裎檢驗(yàn)布魯納的基本結(jié)構(gòu)教育沒有取得預(yù)期的成功,原因在于根據(jù)注重基本原理、概念所編教材對于學(xué)生過于抽象和理論化了。但是,布魯納所提倡的發(fā)現(xiàn)法教學(xué)仍有可取之處,他找到了學(xué)習(xí)的動(dòng)力在于對學(xué)習(xí)過程的探索本身,重視培養(yǎng)學(xué)生良好的思維方式和習(xí)慣,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力,與目前我國教育改革所提出的目標(biāo)不謀而合,因此他的發(fā)現(xiàn)法教學(xué)值得我們借鑒
三、發(fā)現(xiàn)法教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用
所謂發(fā)現(xiàn),布魯納認(rèn)為“不限于尋求人類沿未知曉的事物,確切地說它包括用自己頭腦親自獲得知識的一切方法”。我以為,對于中學(xué)物理教學(xué),所謂發(fā)現(xiàn),既不可能要求學(xué)生重復(fù)科學(xué)家們的創(chuàng)造發(fā)明,發(fā)現(xiàn)之路,也不可能要求學(xué)生利用極有限的知識,發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律,而僅指在教學(xué)過程某個(gè)環(huán)節(jié)上,教師有意識制造適當(dāng)?shù)摹鞍l(fā)現(xiàn)點(diǎn)”,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考,然后得出結(jié)論。
發(fā)現(xiàn)法教學(xué)的整個(gè)過程應(yīng)以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),包括以下幾方面。
1、“發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”的引出。首先“發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”的選擇上,教師要因?qū)W校,因?qū)W生程度不同而異。重點(diǎn)中學(xué)選的“點(diǎn)”可大些,難度高些,而普通中學(xué)可化整為零,每次只“發(fā)現(xiàn)”一個(gè)小問題?傊,“發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”選擇得適當(dāng)與否直接影響到整個(gè)發(fā)現(xiàn)過程,這個(gè)“發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”既不能讓學(xué)生對于其結(jié)果一目了然,又不能讓學(xué)生望而卻步,而是提出以后,讓學(xué)生覺得有思考的余地!鞍l(fā)現(xiàn)點(diǎn)”行出方式也分幾種:⑴直接開門見山由教師提出;⑵創(chuàng)設(shè)相關(guān)情景后,由學(xué)生自己產(chǎn)生疑問;⑶讓學(xué)生圍繞觀察某一實(shí)驗(yàn)觀看錄像片提出問題等等方式。
2、圍繞“發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”展開討論,提出多種設(shè)想。在圍繞“發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”組織討論過程中,教師要拋磚行玉,啟發(fā)學(xué)生從⑴以往舊知識;⑵日常生活經(jīng)驗(yàn);⑶與“發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”相關(guān)實(shí)驗(yàn)等幾個(gè)角度展開思維,防止出現(xiàn)離題千里,不著邊際的局面。
3、對于每一種假設(shè)的分析。首先教師應(yīng)解決掉一些與本課無關(guān)或難度較高的設(shè)想。留一些學(xué)生能夠獨(dú)立思考的問題,讓他們?nèi)ァ鞍l(fā)現(xiàn)”。當(dāng)然教師可以提供一些可行的方法如公式推理法、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法、資料歸納等。
4、得出“結(jié)論”?梢宰屢恍⿲W(xué)生回顧一下“發(fā)現(xiàn)”的過程,發(fā)表一下他們“發(fā)現(xiàn)”的內(nèi)容,讓他們相互講座補(bǔ)充、綜合、最后由教師把學(xué)生結(jié)論與教材內(nèi)容相結(jié)合,從而完成一次“發(fā)現(xiàn)”。
總之,發(fā)現(xiàn)來自細(xì)心的觀察,不斷地思考,大膽地設(shè)想,勇敢的實(shí)現(xiàn)。多讓學(xué)生經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)”過程,是對他們獨(dú)立探索的觀念和能力的能力的培養(yǎng)。筆者經(jīng)過幾年發(fā)現(xiàn)法教學(xué)的實(shí)踐下來,發(fā)現(xiàn)這樣的教學(xué)對于教師要求較高,對于學(xué)生,多次鍛煉后。在分析問題和動(dòng)手實(shí)踐方面有較大進(jìn)展,而且親身經(jīng)歷了“發(fā)現(xiàn)過程”,往往印象深刻,今后應(yīng)用時(shí)便很少出錯(cuò)。
四、發(fā)現(xiàn)法在動(dòng)能定理教學(xué)中的嘗試。
首先需要說明的是發(fā)現(xiàn)法只是一種教學(xué)法,它必須與其他教學(xué)法結(jié)合使用。其次,“發(fā)現(xiàn)法”不是萬能膠,它不是處處顯靈,只有挑選適當(dāng)?shù)摹鞍l(fā)現(xiàn)點(diǎn)”,才能使“發(fā)現(xiàn)”過程順利完成。另外,“發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”可以選得有大有小。大至發(fā)現(xiàn)過程貫穿一堂課,小至三言二語就能解決。
在動(dòng)能定理教學(xué)中筆者選擇了三個(gè)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)(1)動(dòng)能變化與哪些因素有關(guān)??有何關(guān)系?(約1課時(shí))(2)求外力做功的幾種途徑(作業(yè))(3)應(yīng)用牛二定律動(dòng)能定理解題的區(qū)別。(約 課時(shí))
第一個(gè)發(fā)現(xiàn)點(diǎn):動(dòng)能變與哪些因素有關(guān)?1節(jié)課設(shè)計(jì)流程如下:
1.創(chuàng)設(shè)情景景 a一個(gè)人把手里的石子扔出去;b子彈出膛;c火車進(jìn)站停下,提出“發(fā)現(xiàn)點(diǎn)”:以上情景中石子、子彈、火車動(dòng)能各是如何變化?你能找到動(dòng)能增加或減少的原因嗎、
[結(jié)論]:動(dòng)能變化與合外力有關(guān)。
進(jìn)一步提問:聯(lián)系發(fā)前知識中能量變化的內(nèi)在原因,繼續(xù)思考,單用力手不動(dòng),石子會(huì)飛出去嗎?這說明了什么?
[結(jié)論]動(dòng)能變化不僅有合力,并且合力必須有一段位移即合外力做功有關(guān),合個(gè)力做正功,動(dòng)能增加,合外力做負(fù)功,動(dòng)能減少。
2.再創(chuàng)設(shè)情景:物體在外力下做用下沿光滑平面滑行了S位移。
提問:外力做的功與動(dòng)能變化各是多少?有何關(guān)系嗎?(請用字母表達(dá))
△EK=EK2-EK1=1/2mv2-1/2mv1=1/2m?2as=F?s=W
[結(jié)論]:用年二推導(dǎo)出上面情況下外力做功等于動(dòng)能的增加。
3、提供給你牛二定律的實(shí)驗(yàn)器材,你能否驗(yàn)證上面結(jié)論?
復(fù)習(xí)提問。、驗(yàn)證以上結(jié)論需測哪些數(shù)據(jù)?
。、外力F如何得到,要做哪些準(zhǔn)備工作?
。、如何從紙帶上最快求出瞬時(shí)速度?
學(xué)生實(shí)驗(yàn)
結(jié)論:W F合=EK末-EK初=1/2mv末 -1/2mv初
第二個(gè)發(fā)現(xiàn)點(diǎn),求外力做功有幾種途徑
布置作業(yè):請學(xué)生回去每人找?guī)最}求外力做功的課外習(xí)題,自己解,要求每題用不同方法求解
下堂課上用幾分種時(shí)間交流就得到了后【結(jié)論】:外力做功大致有三種途徑
⑴有接用公式;W=FSCOSα??⑵利用功率 W=pt
⑶利用動(dòng)能變化: W=E?k2?-E?k1?。
第二個(gè)發(fā)現(xiàn)點(diǎn):找出用牛二定律解題與功能定理解題的區(qū)別。
例題1、G=
用牛二解: ∵ F =gsinθ-μgcosθ=10×0.6-0.5×10×
V t =v。2+2as=√2×2×
動(dòng)能定理解:F合?S=1/2mVt2
∴Vt=2?mgsinθ-μmgcosθ?s=
例題2、m=
牛二:無法解
動(dòng)能定理: ∵物體受重力與支持力,支持力始終與位移垂直不做功
∴mgh=1/2mvt2 ∴ Vt=2×gh =2×10×1.8m/s=6m/s
【結(jié)論】 用牛二定律和動(dòng)能定理解題的區(qū)別
1、牛二定律解題一般涉及運(yùn)動(dòng)整個(gè)過程;動(dòng)能定理只跟初、末狀態(tài)有關(guān)。
五、小桔:筆者通過發(fā)現(xiàn)法有實(shí)際教學(xué)中的實(shí)踐,體會(huì)到發(fā)現(xiàn)法不僅是一種有效的教學(xué)法,更重要的它體現(xiàn)了教學(xué)的一種新觀念即學(xué)生是教學(xué)過程的主體,應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生盡可能參與探索養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題,思考,想辦法解決問題的良好的思維習(xí)慣,煉學(xué)生獨(dú)立的解決問題的能力,為交埡踏上社會(huì)不僅會(huì)應(yīng)用已學(xué)知識解決問題,而且會(huì)舉一反三,超越已得到的信息有所創(chuàng)造,這才是發(fā)現(xiàn)法教學(xué)的真正的意義所在。
高中物理課程內(nèi)容---來自美國物理教師協(xié)會(huì)的觀點(diǎn)
一、教什么
從可供選擇的寬廣領(lǐng)域中為中學(xué)物理課程選擇合適的內(nèi)容,對教師和學(xué)校來說都不是一件容易的事。深度和廣度,學(xué)生的興趣和經(jīng)歷,師資力量等這些都需要加以考慮,對許多學(xué)生來說,中學(xué)物理課程可能是他們接受物理學(xué)正規(guī)訓(xùn)練的唯一機(jī)會(huì)。對另外一些學(xué)生來說,中學(xué)物理課程給他們打下一個(gè)基礎(chǔ),以備今后進(jìn)一步深造。于是,課程所提供的準(zhǔn)備是否充分,便引起學(xué)生和家長以及高等院校的密切關(guān)注。一些州關(guān)注課程的內(nèi)容并提供大綱,以便有助于對學(xué)校進(jìn)行指導(dǎo)。
但是,說到底,這種選擇必須由任課教師來做,因?yàn)樗麄兞私庾约旱膶W(xué)生和社區(qū),了解學(xué)校情況,尤其是了解不同的課題對學(xué)習(xí)的重要性。
二、概述
在“初級物理”這個(gè)題目下有很多知識。在一學(xué)年內(nèi)無法把它們學(xué)好。初
首先我們將考慮作為一門科學(xué)和作為一種活動(dòng)的物理學(xué)的范圍。展現(xiàn)在師生面前可供考慮的課題范圍是極其廣泛的,但選擇時(shí)要注意以下問題。
雖然過分狹窄和專業(yè)性不是中學(xué)物理應(yīng)該具有的特征,但是,在選擇適合于中學(xué)不同學(xué)生所需要的課題時(shí),理解要比單純知道更重要。應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)會(huì)一些必要的課題。還需要考慮教學(xué)目標(biāo)和希望學(xué)生獲得哪些能力。
三、可供選擇的廣泛領(lǐng)域
物理學(xué)的范圍十分廣闊,其中大量課題應(yīng)該包括在中學(xué)課程之中。
1.物理學(xué)作為自然科學(xué)的重要基礎(chǔ),從時(shí)間上來說,可以從當(dāng)前一直追溯到“大爆炸”的時(shí)刻。
2.物理學(xué)的研究范圍很廣,但它是由貫穿其中的一些基本觀念聯(lián)系起來的。
物理學(xué)的普遍原理使它和諧、有力而且具有物理美。
3.物理學(xué)是當(dāng)代人們所熱烈追求的一項(xiàng)事業(yè),前沿正在擴(kuò)展,物理學(xué)正在發(fā)展之中。
4.物理學(xué)的研究方法在很大程度上能有效地發(fā)展其它自然科學(xué)。提出關(guān)于自然界的問題,并用不同的方法得到解答。應(yīng)該讓人們知道,“物理學(xué)家的方法”在科學(xué)研究中具有代表性。
5.物理學(xué)不是工程學(xué),物理學(xué)在工程中的應(yīng)用以及在醫(yī)學(xué)和其它許多領(lǐng)域中的應(yīng)用,將被那些理解物理學(xué)基本原理的人們所關(guān)注。
6.物理學(xué)的應(yīng)用之一是解釋自然現(xiàn)象,這真是很吸引人的一個(gè)方面。例如,日落時(shí)為什么是紅色?天空為什么是藍(lán)色?鳥如何知道飛行路線?為什么海浪總是拍岸?
7.還有一些物理學(xué)在技術(shù)上的應(yīng)用導(dǎo)致人們關(guān)注某些社會(huì)政策,如核電站、核廢料處理、空間計(jì)劃、能源、環(huán)境保護(hù)以及國防等。
這些課題應(yīng)該有足夠的數(shù)量,以便能體現(xiàn)物理學(xué)的廣泛程度。但也不能太多,致使對每一課題的講授都不充分。在整個(gè)課程中,應(yīng)該強(qiáng)調(diào)那些基本原理,以及把物理學(xué)各個(gè)分支聯(lián)系在一起的那些觀念。應(yīng)該使中學(xué)生感受到物理是一門發(fā)展中的科學(xué),是最引人入勝的當(dāng)代科學(xué)前沿之一。其次,通過學(xué)習(xí)物理,學(xué)生應(yīng)該知道物理學(xué)家如何提出有關(guān)自然的問題并給出解答,從而勾畫出宇宙的情景,學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)如何提出類似的問題。最后,關(guān)于物理學(xué)基本原理在技術(shù)和日常生活中的應(yīng)用,如果引用得當(dāng),會(huì)增加多數(shù)學(xué)生和教師對物理課的興趣。
所有這些,說起來容易,做起來并不容易。企圖講述過多的課題將會(huì)流于膚淺,這是在基礎(chǔ)科學(xué)的初級課程中容易犯的毛玻另一方面,過分集中少數(shù)課題會(huì)使本來應(yīng)有多方面才華的學(xué)生成為“少年專家”,同時(shí)把一些本來會(huì)對廣泛的課題有興趣的學(xué)生排斥在外。物理學(xué)在日常生活中。在技術(shù)中、在相關(guān)科學(xué)中的應(yīng)用,會(huì)使物理課生動(dòng)活潑。然而,過多地引用技術(shù)實(shí)例,在教學(xué)中可能忽略這一點(diǎn):應(yīng)用是結(jié)在科學(xué)之樹上的果實(shí),而不是樹本身。
高中學(xué)生解決實(shí)際問題的困難分析及其教學(xué)對策
在許多物理教師看來,"3+X"綜合科目中的實(shí)際問題,越來越簡單,但實(shí)際上對學(xué)生卻存在著新的困難,問題在于傳統(tǒng)的物理教學(xué)使學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣于簡化了的物理對象及物理模型,習(xí)慣于抽象的邏輯推理及數(shù)學(xué)運(yùn)算,而遇到實(shí)際問題就束手無策,針對這種現(xiàn)象,就需要在教學(xué)方法和指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方法上加強(qiáng)物理圖像情景的教學(xué),提高學(xué)生解決問題的應(yīng)用能力。
關(guān)于牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律(高中)的教學(xué)
摘要:本文從幾個(gè)角度表明了現(xiàn)行高中物理教材中關(guān)于牛頓第一定律教學(xué)的一些問題,提出了一些新的觀點(diǎn)與方法
關(guān)鍵詞:自然觀、方法論、慣性
一、關(guān)于歷史與內(nèi)容
課本上將這一節(jié)(1)的內(nèi)容分成兩個(gè)部分,即將牛頓第一定律的內(nèi)容與建立牛頓第一定律的歷史區(qū)分開來。作者的這一增加學(xué)生的科學(xué)歷史觀的企圖無疑是正確的:“作為思想形式的自然科學(xué),存在于且早已存在于一個(gè)歷史的連貫性中,并且為了自身的存在,它依賴于歷史思想……一個(gè)人除非理解歷史,否則他就不能理解自然科學(xué)(2)”。可是,另一方面,在作者看來,這樣一種對課本內(nèi)容的劃分是有疑問的。最起碼的是,這種劃分把牛頓第一定律當(dāng)成一個(gè)不變的、終結(jié)性的東西。對牛頓之前,講了從亞里士多德以來的兩千年的歷史,而對牛頓之后卻什么也不講,這就使學(xué)生對牛頓第一定律的領(lǐng)悟有一種僵化的感覺。作者認(rèn)為,在牛頓第一定律的歷史與內(nèi)容的關(guān)系中至少要考慮到下面兩個(gè)問題。
第一,課本上引述了一段亞里士多德的話:“必須有力作用在物體上,物體才能運(yùn)動(dòng),沒有力的作用,物體就要靜止下來!睂τ谶@樣的一種寫作方式與引述的這樣一段內(nèi)容,作者不敢茍同。從寫作方式上而言,作者認(rèn)為,我們應(yīng)當(dāng)對在人類歷史長河中有卓越貢獻(xiàn)的人物的論述是肯定性的。要是在教科書中純粹來論述否定性的人物或否定性的結(jié)論的話,那何必要用亞里士多德來開刀呢,人類歷史長河中這類人物簡直是多得不計(jì)其數(shù)。或許,這種陳述方式是來自于思想界的習(xí)慣。真像黑格爾所說(3):“亞里士多德乃是從來最多才最淵博(最深刻)的科學(xué)天才之一,――他是一個(gè)在歷史上無與論比的人……雖然他許多世紀(jì)以來乃是一切哲學(xué)的教師,但卻從沒有一個(gè)哲學(xué)家曾被完全沒有思想的傳統(tǒng)這樣多地歪曲過,這些關(guān)于他的哲學(xué)的傳統(tǒng)的說法,過去一直被保持著,到今天情形還是如此。人們把與他的哲學(xué)完全相反的觀點(diǎn)歸之于他。柏拉圖的著作被廣泛地閱讀,亞里士多德則直到最近幾乎還未被認(rèn)識,所流行的乃是關(guān)于他的一些最錯(cuò)誤的偏見!
從內(nèi)容上而言,事實(shí)上,課本上引述的亞里士多德的話,同亞里士多德關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的論述是有出入的。關(guān)于這一個(gè)問題,由于太過于復(fù)雜,作者將另文論述,只是在這里需要指出:亞里士多德關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)方面所論述的原義和這里大相徑庭;我們應(yīng)當(dāng)在古希臘哲學(xué)的背景中去領(lǐng)會(huì)亞里士多德關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的論述;或者可以更直截了當(dāng)?shù)卣f,亞里士多德根本沒有講過引文中的話。4)仍然,我們通常認(rèn)為經(jīng)典力學(xué)起源于人們對于亞里士多德物理學(xué)的批判。但從歷史的觀點(diǎn)來看,經(jīng)典力學(xué)毫無疑問與亞里士多德物理學(xué)及中世紀(jì)物理學(xué)有著緊密的關(guān)系。因而,我們不能用非此即彼的態(tài)度來給真實(shí)而復(fù)雜的歷史下一個(gè)粗暴而簡單的結(jié)論。
另外一點(diǎn)需要特別指出的是,根據(jù)作者的研究,由于牛頓第一定律與牛頓第二定律有本質(zhì)的區(qū)別(5)。與牛頓第一定律的發(fā)展有歷史淵源的亞里士多德物理學(xué)中的內(nèi)容不是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系(事實(shí)上這是與牛頓第二定律的發(fā)展有歷史淵源的),而是亞里士多德關(guān)于“天然運(yùn)動(dòng)”(6)與“天然處所”的觀點(diǎn)。當(dāng)然,這一點(diǎn)對一般的讀者來說可能太為難了,但作者有責(zé)任指出這一點(diǎn)。事實(shí)上,我們從牛頓所列舉(7)的關(guān)于牛頓第一定律的例子中就可看到這一蹤跡。
第二,慣性定律是人類理性在兩千多年的歷史長河中發(fā)展的產(chǎn)物,它不僅在牛頓之前經(jīng)歷了曲折的發(fā)展歷程,在牛頓之后也有了很大的發(fā)展。在這里特別一提的是愛因斯坦與諾特爾對慣性定律的發(fā)展所作出的創(chuàng)造性工作。特別是愛因斯坦在創(chuàng)建了廣義相對論以后,使得慣性定律變得更有包容性:“物理學(xué)定律比牛頓所想象的情況簡單得多。我們不需要對偏離慣性定律的情況作出解釋。因?yàn)楦静淮嬖谄x慣性定律的情況,所有運(yùn)動(dòng)都是慣性運(yùn)動(dòng),所有物體完全沿著時(shí)空的自然等直線運(yùn)動(dòng)。這些等直線的形狀則取決于對這些等直線進(jìn)行觀測所處的參照系。在慣性參照系中,等直線碰巧是直線。在其他參照系中等值線為曲線。在慣性參照系與其他參照系之間不存在任何實(shí)質(zhì)的區(qū)別,也沒有物理學(xué)上的區(qū)別,而只有幾何學(xué)上的區(qū)別。在所有參照系中物理定律都有一樣,而且所有運(yùn)動(dòng)都是慣性運(yùn)動(dòng)!保8)愛因斯坦將慣性定律表達(dá)成:“一個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開其他一切質(zhì)點(diǎn)都足夠遠(yuǎn)時(shí),它的加速度的各個(gè)分量就消失了!保9)顯然,這種我們看起來比較特殊的表達(dá)方式受到了卡爾?皮爾遜的極大影響:“第一定律被視為相當(dāng)于這樣的陳述:周圍環(huán)境決定加速度――沒有其他粒子存在就沒有加速度!保10)在這里,皮爾遜敏銳地捕捉到了慣性的由周圍環(huán)境的決定性,為二十世紀(jì)初諾特爾的證明作了思想上的準(zhǔn)備。
因而,我們在講述慣性定律時(shí),必須思考這樣一個(gè)問題:我們應(yīng)當(dāng)怎樣來把握慣性定律的度?作者認(rèn)為,愛因斯坦的相對論意義下的慣性觀,已遠(yuǎn)超出了中學(xué)物理學(xué)的范圍,但諾特爾關(guān)于時(shí)間均勻性與空間對稱性的觀點(diǎn)卻是必須向?qū)W生講授的。因?yàn)閺臅r(shí)空的性質(zhì)來論述、講解慣性,使學(xué)生接觸到了關(guān)于慣性的更本質(zhì)的東西。同時(shí)根據(jù)作者的實(shí)踐,學(xué)生也是可以接受的。
二、關(guān)于自然觀與方法論
課本上對牛頓第一定律及其它內(nèi)容的陳述主要是結(jié)論性的。其次,是對伽利略的方法論作了簡要介紹,而對于與方法論有重大關(guān)系的自然觀卻只字未提。可是,無論是在歐洲的思想史上還是在歐洲的科學(xué)史上,自然的觀念始終是一個(gè)焦點(diǎn),也始終是一個(gè)熱烈和持久的被反思的課題。而以自然的觀念為基礎(chǔ)的自然科學(xué)也隨之被賦予了新的面貌(11):牛頓第一定律的歷史,正首先是一個(gè)對自然觀念變更與進(jìn)化的佐證。也正是人類首先在自然的觀念上起了變化,才導(dǎo)致了對自然研究方法的不同,從而也得到了不同形式的結(jié)論。愛因斯坦在談到廣義相對論的創(chuàng)立過程時(shí)就非常明白地表明了這一點(diǎn)。(12)從另外一層意義上來說,自然觀無論是對科學(xué)定律的建立還是對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高都起著十分重要的作用。因而,作者認(rèn)為很有必要在講述牛頓第一定律的歷史時(shí)加入非常具有代表性的三位思想者的自然觀,從而使學(xué)生的思維也越靠近歷史的真面目。
素質(zhì)教育的目標(biāo)是找尋人類智慧之根,是使人的認(rèn)識返樸歸真?墒菍τ谂nD以前的科學(xué)家卻由于我們知之堪少,只能記得他們的個(gè)別結(jié)論了,對于他們的方法論只是一知半解,而對于他們的自然觀則幾乎毫無感覺了。但是,在科學(xué)創(chuàng)造中,自然觀念總是起著先導(dǎo)的作用,他決定著科學(xué)創(chuàng)造的方向與內(nèi)容。
由上述所論述的觀點(diǎn),作者對現(xiàn)行課本中牛頓第一定律的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,F(xiàn)將作者的具體講課提綱列于下面:
1、亞里士多德(Aristotle前384-322古希臘自然哲學(xué)家和思想家)
(1)自然觀:自然界是一個(gè)自我運(yùn)動(dòng)著的事物的世界,展現(xiàn)在自然界中的變化和結(jié)構(gòu)是按邏輯關(guān)系相互聯(lián)系的,變化的最后結(jié)局是循環(huán)。a、提出了關(guān)于自然變化原因的“四因說”:形式因、質(zhì)料因、動(dòng)力因、目的因b、在運(yùn)動(dòng)的形式方面將天和地區(qū)分開來
(2)方法論:觀察現(xiàn)象、歸納得出解釋性原理、演繹出關(guān)于現(xiàn)象的陳述
(3)結(jié)論:天體的運(yùn)動(dòng)是“天然運(yùn)動(dòng)”;地面上的物體有個(gè)“天然處所”
(4)貢獻(xiàn):開辟了探索自然界奧秘的一條新路――觀察
2、伽利略(GalilaoGalilei1564-1642意大利物理學(xué)家)
(1)自然觀:大自然是和諧的,自然的真理存在于數(shù)學(xué)的事實(shí)中,自然中真實(shí)的和可理解的是那些可測量并且是定量的東西
(2)方法論:觀察提問、合理假設(shè)、數(shù)學(xué)變換、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
(3)結(jié)論:當(dāng)一個(gè)物體在一個(gè)無限延伸的水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí),假如它沒有遇到任何阻礙的話,……它的運(yùn)動(dòng)將永遠(yuǎn)以不變的速度繼續(xù)下去
(4)貢獻(xiàn):提出了新的研究方法――數(shù)學(xué)變換和科學(xué)實(shí)驗(yàn)
3、牛頓(Newton1642-1727英國科學(xué)家)
(1)自然觀:自然界是真實(shí)的、客觀的、是由各種實(shí)在的粒子所組成;自然界的結(jié)構(gòu)是簡單的、和諧的、各種運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的,并且這些規(guī)律應(yīng)該建立在觀察和實(shí)驗(yàn)之上;物理世界是一個(gè)因果性的完整體系
(2)方法論:分析與綜合,強(qiáng)調(diào)論證要用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
(3)結(jié)論:一切物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止
a、“一切物體”是指地下物體與天上物體
b、慣性:使物體保持原來的靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)一切物體都有慣性
c、慣性是宇宙的時(shí)間均勻性與空間對稱性的結(jié)果
d、牛頓第一定律是關(guān)于自然之美的定律
(4)貢獻(xiàn):我不知道別人是怎么看我的,我覺得自己就像是一個(gè)在海濱玩耍的孩子,不時(shí)地拾到了一些光滑而美麗的貝殼,而真理的大海離我還很遠(yuǎn)。如果我有什么貢獻(xiàn)的話,那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀?/p>
4、牛頓之后
(1)愛因斯坦的“相對論”揭示了空間與時(shí)間是有聯(lián)系的1905
(2)“量子力學(xué)”的發(fā)展表明,基本粒子的性質(zhì)與對稱性有極大關(guān)系1927
(3)揚(yáng)振寧、李政道提出了“宇稱不守恒”,吳健雄用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一理論1956-1957
在此,作者對上述提綱作兩點(diǎn)簡要的說明。第一,在提綱中特別指出了,一切物體是指地下與天上物體。因?yàn)樽髡吒械竭@一點(diǎn)非常重要。牛頓第一定律中所包含的這幾個(gè)字的含義正是表明了由哥白尼所闡述的新天文學(xué)理論的絕對勝利,也表示了任何一種對地下與天上物體之間作任何質(zhì)的區(qū)別的否定。同時(shí),我們也看到這一結(jié)果的得來花了多大的代價(jià)――布魯諾為此被燒死在火刑柱上。(13)而作者在長期的教學(xué)實(shí)踐中看到的情況是,有不少教師將“一切物體”解釋成是氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)等情形。第二,提綱中將慣性看成是時(shí)間均勻性與空間對稱性的結(jié)果。這似乎是遠(yuǎn)離了學(xué)生的想象力,不好講。對此,作者在實(shí)踐中用了這樣一個(gè)邏輯過程,供大家參考:既然一切物體均有慣性,那么,慣性就是一切物體的性質(zhì),而一切物體是用什么觀念來表示的呢?當(dāng)然是宇宙,那么,宇宙又是什么呢?就是時(shí)間與空間。作者的體會(huì)是,學(xué)生根據(jù)高一地理課本上的知識是可以領(lǐng)會(huì)的。
三、關(guān)于閱讀材料
課本上有一個(gè)標(biāo)題為《愛因斯坦談伽利略的貢獻(xiàn)》的閱讀材料。作者的問題是:這篇材料放在這里是否恰當(dāng)?首先,這一章的內(nèi)容是牛頓運(yùn)動(dòng)定律,牛頓的貢獻(xiàn)才是學(xué)生首要了解的內(nèi)容。并且,在前一章的閱讀材料《伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》(14)中已經(jīng)對伽利略科學(xué)研究的方法作了比較完整的介紹,似乎沒有必要在這里再對伽利略的貢獻(xiàn)進(jìn)行籠統(tǒng)的說明。作者在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中用了一段教師教學(xué)用書(15)上關(guān)于牛頓生平的資料作為學(xué)生的閱讀材料,這一段材料間要、明白、清楚,學(xué)生對它的反應(yīng)良好。而且,這樣的做法也同時(shí)彌補(bǔ)了在課堂教學(xué)中講述牛頓貢獻(xiàn)上的不足。
另外,《物理學(xué)的進(jìn)化》這本書主要是出自英費(fèi)爾德的手筆,愛因斯坦只是列出了一個(gè)關(guān)于本書的寫作大綱。因而,這本書的文字并不嚴(yán)格地等于愛因斯坦的思想。愛因斯坦寫本書的目的主要是為了解決英費(fèi)爾德的生活問題。因而我們并不能把這一本書看作是一本嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)著作,它只是一本一般性的科普讀物。而在文章的最后,用“毀滅直覺的觀點(diǎn)而用新的觀點(diǎn)來代替它”作為對伽利略的發(fā)現(xiàn)的重大意義的評價(jià)是否妥當(dāng)?對于愛因斯坦來說,由于他是一個(gè)深信物理概念是人的思維自由創(chuàng)造(16)的理論物理學(xué)家,因而他論述伽利略貢獻(xiàn)的視角就會(huì)同歷史學(xué)家的視角不一樣。事實(shí)上,伽利略是如此豐富的一個(gè)天才。我們完全可能從他的詳細(xì)觀察力、深刻的直覺把握力、嫻熟的數(shù)學(xué)技巧、精湛的實(shí)驗(yàn)技能的任何一個(gè)方面來談?wù)撍麑茖W(xué)的貢獻(xiàn)。況且,愛因斯坦在不同的階段、不同的場合對伽利略貢獻(xiàn)的論述也是有區(qū)別的:“純粹的邏輯思維不能給我們?nèi)魏侮P(guān)于經(jīng)驗(yàn)世界的知識;一切關(guān)于實(shí)在的知識,都是從經(jīng)驗(yàn)開始,又終結(jié)于經(jīng)驗(yàn)。用純粹邏輯方法所得到的命題,對于實(shí)在來說是完全空洞的。由于伽利略看到了這一點(diǎn)。尤其是由于他向科學(xué)界諄諄不倦地教導(dǎo)這一點(diǎn)。他才成為一代物理之父――事實(shí)上也成為整個(gè)近代科學(xué)之父”。(17)“常聽人說,伽利略之所以成為近代科學(xué)之父,是由于他以經(jīng)驗(yàn)的,實(shí)驗(yàn)的方法來代替思辨的、演繹的方法。但我認(rèn)為,這種理解是經(jīng)不起嚴(yán)格審查的。任何一種經(jīng)驗(yàn)方法都有其思辨概念和思辨體系;而且任何一種思辨思維,它的概念經(jīng)過比較仔細(xì)的考察之后,都會(huì)顯露出它們所由產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)材料。把經(jīng)驗(yàn)的態(tài)度同演繹的態(tài)度截然對立起來,那是錯(cuò)誤的,而且也不代表伽利略的思想!保18)當(dāng)然,作者在這一篇文章不是為了研究伽利略的貢獻(xiàn)問題,只是想表明,《物理學(xué)的進(jìn)化》中的這一片段放在這里當(dāng)作閱讀材料的不恰當(dāng)性。
再次,在這段引文中出現(xiàn)了“直覺”這個(gè)概念。可是,什么是“直覺”?也許這對于任何一個(gè)人來說都是一個(gè)很難回答的問題。并且,作為與直接觀察結(jié)果相對應(yīng)的直覺及直覺的觀點(diǎn)也是有重大區(qū)分的。對此,不要說對于高一的學(xué)生,就是許多教師可能也很難把握。因而,很難說這篇閱讀材料會(huì)給學(xué)生留下怎樣的印象。作者的多慮之處是:我們不能由于與愛因斯坦有關(guān)的這一段文字而把直覺打入死胡同。因?yàn)檎缋窭嗜账J(rèn)為的那樣(19):伽利略在力學(xué)方面從經(jīng)常看到的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)規(guī)律是有超凡的天才的。伽利略的這種天才難道與他的直覺毫無關(guān)系嗎?事實(shí)上,“我們所認(rèn)識的,都是同時(shí)憑直覺和推論獲得的,即通過感覺和知性相結(jié)合的使用而獲得的。”(20)“科學(xué)的發(fā)展有時(shí)不是靠邏輯的思維和推理,而是一種理性的直覺。邏輯是證明的工具,理性直覺是發(fā)現(xiàn)的工具。(21)”楊振寧也說過:“我曾對中國科技大學(xué)的同學(xué)們提出過‘三P’:Perception,Persistence,Power,意思是:直覺,堅(jiān)持,力量。要有科學(xué)的直覺意識去創(chuàng)造,用堅(jiān)持不懈的努力去奮斗,以扎實(shí)的知識力量去克服困難。(22)”直覺是人對存在的一種最基本的表象能力,它是人的意識基礎(chǔ)中一個(gè)不可分割的內(nèi)核,它也與人的判斷力有關(guān):“直覺的最奇妙的?
因而我們不能簡單地說直覺是對的還是錯(cuò)的。并且教育的目的何不是為了使學(xué)生最終獲得一種良好的與直覺有關(guān)的綜合判斷力呢?
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