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1、浅谈自制教具在物理教学中的作用1、相关定义1.1、核心概念的界定 2.1.1 教具2.1.1 教具 中国大百科全书 教育(1985 年版)中,没有专门对教具做出定义,但给出了”直 观教具”的定义:”教学中为学生提供感知材料的实物、模型、图表等教学用具。”辞海 (1989 年版)也有对”直观教具”的表述:”教学过程中为学生提供材料的用具。包括实物, 模拟实物(如标本、模型),图表等。”现代汉语词典(第五版)对教具的解释是:”教学时 用来讲解说明某事某物的模型、实物、图表和幻灯等的总称。”原国家教委师范教育司组 织编写的教具制作与使用(全国中小学教师基本功训练教材)一书中,使用的就是这个 定义。教
2、育部教学仪器研究所刘济昌先生在教具理论研究导论中提到,广义的教具是 不论什么物品,只要用之于教育,进入教育过程,都可以看做是教具。5 有人认为,教具就是教师使用的器具,使用主体是教师,而学生使用的叫学具,使用 主体是学生。教具、学具种类很多,如各种笔、挂图、模型等。然而很多东西教师可以用, 学生也可以用,那他们到底是教具还是学具呢?实质上教具和学具都是为课堂教学提供帮 助的,没有本质区别。如课堂教学贴图,教师课堂演示就是教具,学生亲自实践就是学具。 所以教具和学具没有本质区别,随着科学发展,二者的概念也越来越模糊。 综上所述,通过分析笔者认为教具是指一切辅助课堂教学的设施、器材。小到一张纸、
3、一杯水、几片树叶,只要用于教育过程,都能称为教具。 1.2、对自制教具定义的认识 教具即一切辅助课堂教学的设施、器材。它的范围非常宽泛,特别是信息 技术飞速发展的今天,无论是先进的多媒体电教设备还是传统的粉笔黑板都是 教具;小到一颗螺丝钉,大到几公里长的离子对撞机都可以作为教具。物理作 为一门基于实验的科学,其教学的辅助工具更是多不胜举,唾手可得,正如著 名物理教育家朱正元教授说过:”坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”。比如, 两张纸片就可以推翻亚里士多德的”重物下落快”的学说;又比如,往一个装 有清水的矿泉水瓶里滴入几滴红墨水就可以清晰演示扩散现象。因此,凡是可 以运用于教学的事物我们都可以称
4、之为教具。既然教具成千上万、效果不一, 那么师生就需要从中去筛选、组合甚至重新设计适合自己教学风格的教具,进 而实现知识建构以及智力和非智力因素的发展,我们称这一过程为自制教具的 过程,那些凝聚了师生劳动的教具就可以称为自制教具。然而,工厂批量生产 的仪器也是凝聚了人类劳动,但不能称之为自制教具。自制教具必须强调自己 制作为自己所用。尽管决大多数仪器的前身都是自制教具,在通过教学检验后 加以推广,可是它们不再是自制教具,因为制造者和使用者已经分离了。 1.3、自制教具的定义 中国大百科全书将”教具”定义为:为学生提供感知材料的实物、模型、 图标等教学用具m。ZBX5100188教学仪器产品一般
5、质量要求文件将”教具”定 义为:教学仪器是具有教学特点,体现教育思想,主要在教学中使用的实物和模型 等直观教学用具。总之教具就是在实际教学过程中,具有教学特点,能体现教育思 想、教学方法,能完成教学目标、教学内容的实物、模型等教学器具8。 目前,将广大师生共同参与,专门为教学而自己动手研制,供教学使用的教具、 学具、标本、模型等叫做自制教具。因此,我们所说的自制教具包含教师用的,和 学生用的学具。也可以叫做自制教学具。 自制教具是特定历史时期的产物,但不是一成不变的,它的思想、内涵、内容、 方法和技术支撑都会随时代而发展。上世纪中期以来,”自制教具”的内涵扩展到 “随手取材”的范畴,与国外倡导
6、的”低成本实验(low cost experiment) “资源 一起成为国际教育界的共识。进入21世纪后,学术界又提出了 “非常规实验资源” 的概念,指出了它的意义,阐明了教育的发展需要体现现代教育思想的丰富多彩性, 体现多元的教育资源的支撑5。 1.4、前概念对物理概念教学的影响 一、积极影响一、积极影响 大量研究表明,当学生头脑中存在的前概念与所要学习的物理知识相一致 或者两种知识的结构相似时,前概念就会对学习新知识产生积极的促进作用。 在此时前概念成了学习物理知识的基础,在教学中要利用好这样的物理前概念, 教师应该合理引导,使学生在这种基础上迅速地增长知识。 学习高中物理中的摩擦力时,
7、由于初中已经学习过有关摩擦力的相关知识。 学生都知道两个相互接触并且接触面粗糙的物体发生运动时,会在接触面上产 生阻碍物体运动的力,这个力就称作摩擦力,在高中学习静摩擦力时只要引导 学生思考当两个相互接触并且接触面不光滑的物体具有相对运动趋势时也会产 生阻碍物体相对运动趋势的力,此时学生知道这个力就是静摩擦力。从而将学 生的知识从初中学过的摩擦力拓展为了滑动摩擦力和静摩擦力两类,这个过程 中知识过度自然,学生容易接受,因此前概念对后续学习的知识起到了积极的 促进作用。此外,学生还在生活中感受过杠杠、知道水有三种形态、坐电梯时 感受过超重和失重现象、见过凸透镜和凹透镜等等,如果在教学过程中合理利
8、 用学生头脑中的前概念,那么对教学会有非常大的帮助。 1.5、在课堂概念教学中创设物理情境,激发创造性思维 建构主义教育理论认为,学习总是与一定的社会背景即”情境”相联系的。在实际 情况下学习,可以促使学习者利用自己原有认知结构中的经验去同化和顺应当前学习到 的新知识,从而予以新知识以某种意义。如果原有经验不能同化新知识,则要引起”顺 应”过程,即对原有认知结构进行改造和重组。因此,尽可能地要创设真实的情境,真 实的情境能揭示新的事实与原有认知结构之间的矛盾,有效的激发学生的认知冲突,从 而促使学生思维,激发创新的愿望。也就是要重视概念的建立过程,在概念的建立过程 中渗透研究物理的方法。 例如
9、,力的概念的引入,可以从学生日常生活中熟悉的手提水桶、马拉车、脚踢足 球、磁铁吸引铁块等现象入手,进而扩展到宏观、微观、生命的和非生命的各个范围内, 列举如:太阳吸引地球、火车头拉车厢、原子核吸引电子、人推桌子等现象,最后分析、 比较、归纳、概括出”力是物体对物体的作用”。 又例如,质点概念的建立,教师若直接提出”质点是物理学中的一个理想模型是有 质量没有大小的点”。学生会感觉比较抽象,很难理解,只能死记,并且又比较容易忘 记,更谈不上物理创造思维的发展。如果能创设情境,举例说明,如:地球绕太阳公转, 月亮绕地球转,火车从北京开往南京等,通过这样的例子使学生获得感性认识,引导学 生思考为什么要
10、引入质点的概念,进一步概括出什么样的物体可以看作质点,从而使学 生完成质点概念的建构。形成质点概念的过程中,帮助学生理解研究物理的方法:撇开 原型的次要因素和无关因素,抓住本质特征和主要因素构造成简明、清晰的模型,即理 31 想模型法。从而把认识的层次由感性认识提高到理性认识。然后,再举例像拉抽屉等平 动的物体各点的运动规律相同,一个点的运动规律就可代表整个物体的运动规律。同样 运动的物体也可以用一个点来表示,这就是质点。在运用中逐步深化对质点概念的理解。 再举反例,如抽杀中的乒乓球,研究地球的自转,让学生判断这些物体能否看成质点, 从而加深对质点的理解,促进质点概念的运用。 加速度也是学生较
11、难接受的概念之一,它的理解掌握将直接影响到牛顿第二定律的 学习和理解,教学中除了创设情境,举例说明轿车启动和货车启动快慢不同,为了描述 速度改变的快慢,故需要引入加速度,还应结合、类比学生认识结构中已经熟悉的速度 的概念:即物体位置变化的快慢;功率的概念:做功的快慢。通过使学生类比清楚加速 度定义,达到对加速度概念的建构。在运用中进一步加深对加速度概念的理解。 在讲超重失重这个课题的时候,就可以讲一下宇航员在太空中的生活。在地球上我 们看起来非常平常的一些事情,到了太空却是另外的一种情境。充分发挥同学们的主观 想象,当然也给他们看一些太空航天中的资料片。让他们自己出谋出策,想出相应的解 决办法
12、。比如,太空中人处于完全失重状态,到太空宇航员要用什么笔记下信息资料, 还有宇航员的吃、喝、拉、撒等生活活动又会受到什么影响以及有什么样的解决办法等 等。 这时候可以讲一下前苏联的一名宇航员回忆他在太空空间站生活的一些事例:他刚 去空间站的时候极其不适应,喝水由于处于完全失重状态要使劲往下吞咽;给同伴抛东 西,东西总是沿直线飞去而抛不到位置。 他刚去太空不习惯,等他回到地面上生活的时候他照样感到不习惯,比如,感觉自 己的身体很笨重;喝完水还是那么就随即一松手,结果杯子碎了;抛东西的时候还是按 照在太空中的方法抛,结果都抛不到位。 同时,可以放映我国的宇航员杨力伟在”上天”的过程当中的一些资料片
13、,使学生 从视觉上真正感受一下超重和失重所带来的不同。从而对超重和失重从感性上认识起 来,进而再和学生一起讨论超重和失重是否重力真的一定增加或减少了,从而在本质上 理解超重和失重,从感性认识上升到理性认识。 总之,概念教学的关键是顺应学生的认知规律,给学生展示感性材料,使学生清楚 它的发生、发展过程,并把物理问题的解决方法展示给学生。以学生已有的经验和概念 作为起点,在原来的知识体系基础上对新概念进行建构。从而使学生在思考中学会和体 验概念创造及形成的基本过程,及时引导学生完成从感性认识到理性认识的飞跃。 32 1.6、初一学生物理前概念调查研究对教学的启示 4.1 研究启示4.1 研究启示
14、从问卷调查的结果分析,物理前概念是普遍存在的,其中普遍性包含两层 意思:其一,物理前概念存在于物理学的方方面面,不仅存在力学概念中,也 存在于电学、光学等领域中,所以物理前概念包罗万象;其二,物理前概念普 遍存在于学生的头脑中,每个学生都经过自己独特的生活经验以及生活环境总 结出了自己头脑中认为规律性的知识,在经过长时间反复的经验总结之后,学 生在头脑中形成了固定的思维模式,于是物理前概念就形成了,正由于每个学 生都在经历成长,所以物理前概念存在于每个学生的头脑中。弄清学生头脑中 的物理前概念便成了教师教学物理概念之前的重点,只有清楚学生头脑中的前 概念才能在教学中对症下药,达到事半功倍的教学
15、效果。 本论文通过对初一年级学生物理前概念的调查得出学生有关物理前概念认 识的情况,基本摸清学生存在的前概念,通过笔者与教师及学生的交谈发现很 多教师对物理前概念的转化没有采取相应的办法及措施,致使学生表面接受了 科学的物理概念,但是遇到实际问题时却往往沿用学生头脑中形成的前概念, 造成学生似懂非懂的局面。为了帮助物理教师解决此类问题笔者通过实际调查 和研读相关材料,对物理前概念的教学提出相应的建议,以备初中物理教师在 教学时作参考。以下为笔者对前概念教学的一些思考: 第一、初中物理教学要加强与小学科学课程的衔接,激发学生头脑中学过 的知识为学习新知识提供方便。 由于学生在小学已经学过科学课程
16、,在科学课中有很大一部分内容是有关 物理学的知识,在小学科学课程标准中有这样的描述:通过对物质科学相关知 识的学习,了解物质的常见性质、用途和变化;对物体的运动、力和简单机械, 以及能量的不同表现形式具有感性认识。35这就表明很多初中学习的物理知识 在小学的科学课中就已经接触过,总结小学科学课程标准中涉及的物理学知识 如表 4.1 所示。 67 表 4.1 小学科学科学中涉及的物理知识整理36 知识点 具体内容标准 1、能用感官判断物体的特征,如大小、轻重、形状、颜色、冷热、 沉浮等,并 加以描述。 2、能根据特征对物体进行简单分类或排序。 3、会使用简单仪器(如尺、天平、温度计)测量物体的常见特征 物体的特征(长度、重量、 温度), 能设计简单的二维记录表格,做简单 的定量记录,并能使用适当的单位。在此经验基础上,对其他物 体进行估量。意识到多次测量能够提高测量的准确性。 4、了解通过加热或冷却可使物体的形状或大小发生变化,列举常 见的热胀冷缩现象。 1、能判断物
