發(fā)布時間：2023-06-21 09:07:22
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的分子運(yùn)動現(xiàn)象探究樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
1.再現(xiàn)機(jī)械能的知識
（1）看動畫思考。動畫中有高山、瀑布、河流、飛鳥、水車、樹木等內(nèi)容。
（2）學(xué)生在動畫中找出有動能和勢能的物體，并說明理由。
學(xué)生1：水車和飛鳥有動能，因?yàn)樗鼈冊谶\(yùn)動。
學(xué)生2：瀑布和河流也有動能，因?yàn)樗鼈冊谶\(yùn)動。
學(xué)生3：飛鳥、瀑布有重力勢能，因?yàn)樗鼈兪艿街亓ψ饔?，而且距離地面有一個高度。
學(xué)生4：山上的樹木也有重力勢能，因?yàn)樗鼈円彩艿街亓ψ饔?，而且距離地面有一個高度。
2.回顧分子動理論內(nèi)容
學(xué)生5：一切物體都是由分子構(gòu)成；分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動。
學(xué)生6：還有一點(diǎn)，分子間有相互作用的引力和斥力。
師：用什么實(shí)驗(yàn)來證明分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動？
生：將一滴紅墨水滴入清水中，清水變紅。
師：這幾點(diǎn)內(nèi)容對我們今天學(xué)的學(xué)習(xí)很重要。
評析：再現(xiàn)機(jī)械能知識與分子動理論的內(nèi)容，為后面的類比得到內(nèi)能的概念作認(rèn)知上的鋪墊。
二、探究學(xué)習(xí)
1.探究內(nèi)能概念
（1）用形象類比法引出內(nèi)能概念
類比動畫圖1：運(yùn)動的藍(lán)球與運(yùn)動的分子
學(xué)生通過類比得出：藍(lán)球因?yàn)檫\(yùn)動而具有動能，分子運(yùn)動也具有動能。
類比動畫圖2：被舉高的磚頭與地球間有引力，分子間也有引力。
學(xué)生通過類比得出：磚頭與地球間因?yàn)橄嗷ノ袆菽?，分子間相互吸引也有勢能。
類比動畫圖3：被壓縮的彈簧有斥力，分子間也有斥力。
學(xué)生通過類比得出：彈簧各部分間，因有斥力而具有勢能，分子間有斥力也有勢能。
（2）師生共同概括出內(nèi)能的概念：物體內(nèi)所有分子動能與分子勢能的總和叫內(nèi)能。
（3）深化內(nèi)能的概念
①老師提出系列問題：
A.物體動能大小與什么因素有關(guān)？
B.分子動能大小與什么因素有關(guān)？
C.分子運(yùn)動快慢與什么因素有關(guān)？
用動畫圖重現(xiàn)紅墨水在熱水中比在冷水中擴(kuò)散得快的實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化分子運(yùn)動快慢與溫度關(guān)系的認(rèn)識，并由此分析得出內(nèi)能大小與物體的溫度有關(guān)：溫度越高，分子運(yùn)動越快，內(nèi)能越大。
②練習(xí)深化：
A.烈日暴曬下的沙漠，它的內(nèi)能如何變化？你判斷的依據(jù)是什么？
B.將一杯水放入冰箱的急凍室內(nèi)，它的內(nèi)能怎么變化？你的判斷依據(jù)？
學(xué)生7：沙漠的內(nèi)能增大，因?yàn)樗臏囟壬吡恕?/p>
學(xué)生8：水的內(nèi)能減少，因?yàn)樗臏囟冉档土恕?/p>
評析：這樣安排可以降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，并為下面判斷內(nèi)能的改變作準(zhǔn)備。
2.探究改變物體內(nèi)能的途徑
（1）改變學(xué)生學(xué)習(xí)用具的內(nèi)能的活動
師：你們有什么辦法改變你們的學(xué)習(xí)用具的內(nèi)能？
學(xué)生討論、活動、匯報(bào)。
學(xué)生9：拿橡皮擦用力擦桌子，可增大橡皮擦的內(nèi)能。
學(xué)生10：雙手捂住筆，可以增大筆的內(nèi)能。
學(xué)生11：雙手用力搓筆，可以增大筆的內(nèi)能。
（2）學(xué)生討論后,師生共同歸納出改變物體內(nèi)能的途徑：做功和熱傳遞。
（3）練習(xí)鞏固（通過動畫或圖畫再現(xiàn)生活情景）：
動畫①：擦著火柴
動畫②：小孩滑下滑梯后說“好燙”
動畫③：水被燒開的過程
圖畫④：鉆木取火
圖畫⑤：雪天里，走路的人雙手不斷的摩擦取暖
評析：通過活動，培養(yǎng)學(xué)生動手動腦的能力和從生活中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的能力。
三、讓學(xué)生匯報(bào)學(xué)習(xí)心得，小結(jié)本節(jié)內(nèi)容
學(xué)生13：知道了物體內(nèi)所有分子動能與分子勢能的總和叫做內(nèi)能，改變內(nèi)能的途徑有兩個：做功和熱傳遞。
學(xué)生14：通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，對類比法有了初步的了解，也加深了對歸納法的理解。
一、分割物質(zhì)實(shí)驗(yàn)
物質(zhì)分割有一個限度，分割到某一限度時小粒子能保持物質(zhì)原來的化學(xué)性質(zhì)，但用肉眼不能看到，只能借助電子顯微鏡觀察，1811年，意大利物理學(xué)家阿伏伽德羅將組成物質(zhì)的、仍能保持其化學(xué)性質(zhì)不變的最小微粒命名為分子。
二、走進(jìn)微觀世界
1，我們知道了物質(zhì)由分子組成，人們又猜測分子能不能繼續(xù)分割，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)分子是由更小的粒子組成，并把這樣的粒子稱為原子，同時還發(fā)現(xiàn)有的分子由多個原子組成。有的分子由單個原子組成，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，原子是由帶正電的原子核和核外帶負(fù)電的電子所組成，在一般情況下原子核所帶的正電和核外電子所帶的負(fù)電相等，原子核由更小的粒子――質(zhì)子和中子組成，而質(zhì)子和中子又由更小的夸克組成……在探索微觀世界的過程中，科學(xué)家對原子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行猜想和實(shí)驗(yàn)，并提出了多種模型，1909年，著名科學(xué)家盧瑟福在進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)后，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。
2，我們知道：許多物體都有氣味，我們可以從不同的氣味來區(qū)別出不同的物體，物體氣味哪里來的呢?根據(jù)探究，人們認(rèn)為物體的氣味與構(gòu)成物質(zhì)的分子的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，那么分子又在做怎樣運(yùn)動呢?通常情況下，分子運(yùn)動是看不見、摸不著的，但我們可以通過一些看得到的宏觀現(xiàn)象來探究它的運(yùn)動情況，這種方法叫做轉(zhuǎn)換法，1827年。英國植物學(xué)家布朗把花粉放入水中，然后取出一滴這種懸浮液放在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)花粉小顆粒在水中像著了魔似的不停運(yùn)動，而且每個小顆粒的運(yùn)動方向和速度都改變很快，不會停下來，這些小顆粒實(shí)際上是由上萬個花粉分子組成的分子團(tuán)，由于受液體分子撞擊不平衡，從而表現(xiàn)出無規(guī)則運(yùn)動的情況，這就是最著名的布朗運(yùn)動，布朗運(yùn)動雖然不是分子的運(yùn)動。但該現(xiàn)象說明了分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，南宋詩人陸游《村居書喜》詩中的兩句“花氣襲人知驟暖，鵲聲穿樹喜新晴”，則告訴我們分子運(yùn)動的快慢和溫度有關(guān)系，溫度越高，分子運(yùn)動越快。
3，物體由分子組成，雖然分子在永不停息地運(yùn)動但不會成為散沙，固體具有一定的體積和形狀；液體具有一定的體積，但沒有一定的形狀，具有流動性；氣體既無一定的體積，又無一定的形狀，具有很強(qiáng)的流動性，這都與分子間存在著相互作用力有關(guān)，如兩滴水珠互相拉近后能自動結(jié)合成一滴較大的水珠；一個細(xì)鐵圈的中間松松地系著一根棉線，將細(xì)鐵圈平放在肥皂液中后取出，細(xì)鐵圈便帶上一層肥皂膜，用一根棒將棉線一側(cè)的肥皂膜輕輕地戳破，結(jié)果棉線被另一側(cè)的肥皂膜拉向一邊，這些說明分子間存在一定的引力作用，生活中給自行車車胎打氣時要用力，也很好地說明氣體分子間存在斥力。
分子之間的引力和斥力是同時存在的，引力和斥力大小都是由分子間距離大小而決定的，當(dāng)分子間距離為某一值r0(1×10-10m)時，引力等于斥力；當(dāng)分子間的距離大于r0時，引力和斥力都要減小，但斥力比引力減小得更快，此時引力大于斥力，引力起主要作用；當(dāng)分子間距離小于r0時，引力和斥力都將增大，但斥力比引力增大得快，此時斥力大于引力，斥力起主要作用；當(dāng)分子間的距離大于分子直徑的10倍時，分子間的引力和斥力都變得十分微弱，此時分子間的作用力可忽略不計(jì)，
4，固體和液體雖然有一定的體積，但其分子之間仍有空隙，在一根較長的玻璃管中注入一半水，再緩慢地倒?jié)M酒精，用手指封住開口端，上下來回顛倒數(shù)次再豎起來，可以發(fā)現(xiàn)管內(nèi)液面下降，這個實(shí)驗(yàn)直接地說明了分子間存在空隙。
四、探究宇宙奧秘
（1）利用經(jīng)驗(yàn)或事例導(dǎo)學(xué)。每節(jié)課的前十幾分鐘，學(xué)生情緒最高昂，精神最旺盛，注意力最集中。如果老師在這時通過經(jīng)驗(yàn)和事例提出問題，用懸念來引發(fā)學(xué)生的思考，必能牢牢吸引住學(xué)生的注意力。在學(xué)習(xí)重力的方向時，提問為什么水總是從高處流向低處？用軟線吊著的物體靜止時總是下垂的？等等，引導(dǎo)和學(xué)生共同分析，得出重力的方向總是豎直向下的。又如，在學(xué)習(xí)密度的概念時，學(xué)生在地理課中學(xué)到過人口密度，生物課中學(xué)過植物的密度，人口和植物的密度分別是用單位面積上的人口多少和植物生長的多少來表示，教師利用類比的思維方法進(jìn)行引導(dǎo)，從而降低了學(xué)習(xí)的難度，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，使學(xué)生很容易地理解物理學(xué)的密度概念。
（2）利用演示實(shí)驗(yàn)做好導(dǎo)學(xué)。演示實(shí)驗(yàn)既能使學(xué)生的注意力高度集中，又可以把抽象復(fù)雜的物理概念生動地顯示在學(xué)生面前，使學(xué)生易理解、易掌握。因此，教師應(yīng)根據(jù)教材要求和特點(diǎn)，精心組織教材上所要求的每一項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)。物理演示實(shí)驗(yàn)具有形象、真實(shí)、生動和有趣的特點(diǎn)，可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個最直觀的物理情景，給學(xué)生以感性認(rèn)識，能為學(xué)生在形成物理概念、得出物理規(guī)律等方面作出最直觀的鋪墊，使學(xué)生感受倍深。在充分利用教材所要求的配備儀器進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)的同時，教師在教學(xué)中要自制教具加強(qiáng)演示的趣味和新穎性，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程和方法。例如，在一只塑料瓶中裝入一定量的水，在其中加入適量的奶粉，擰緊瓶蓋，充分搖勻，將激光筆發(fā)出的光透過瓶底對著瓶蓋照射，此時會看到由光沿直線傳播在瓶中形成的光柱。
（3）利用多媒體做好導(dǎo)學(xué)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，一本書加一支粉筆已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的要求，而多媒體技術(shù)為我們的教學(xué)策略的選擇搭建了寬廣的平臺。如，分子運(yùn)動、核外電子的運(yùn)動、內(nèi)能等，由于概念比較抽象，實(shí)驗(yàn)又沒法做，對于初中學(xué)生來講因其想象力比較局限，難以理解和掌握，對教師的教和學(xué)生的學(xué)帶來了難度。而多媒體能對一些普通條件下無法實(shí)現(xiàn)或無法用肉眼觀測到的現(xiàn)象進(jìn)行生動直觀的形式模擬，增加學(xué)生對抽象事物的理解與認(rèn)識，將一些枯燥抽象的概念、復(fù)雜的變化過程和運(yùn)動形式，以內(nèi)容生動、圖像逼真、聲音動聽的教學(xué)信息展現(xiàn)在學(xué)生面前。通過多媒體的展示，使學(xué)生感受到客觀事物真實(shí)可信，有利于知識的理解，可以顯著地減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，化解知識的難點(diǎn)，有利于知識的正遷移。
關(guān)鍵詞： 近代 物理學(xué) 數(shù)學(xué)化
1、物理學(xué)數(shù)學(xué)化的開始――數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)方法
伽利略被譽(yù)為近代物理學(xué)之父，他把實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合，開創(chuàng)了近代科學(xué)的有效研究方法――數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。伽利略起初的研究可以分為三個步驟：（1）提取出從現(xiàn)象中獲取的直觀認(rèn)識的主要部分，用最簡單的數(shù)學(xué)形式表示出來，以建立量的概念；（2）由此式用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出另一易于實(shí)驗(yàn)證實(shí)的數(shù)量關(guān)系；（3）通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)這種數(shù)量關(guān)系。[3]勻加速運(yùn)動規(guī)律的研究展示了他的跨時代研究方法。
伽利略從斜面滾球?qū)嶒?yàn)開啟了物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到推理的進(jìn)化，而在落體運(yùn)動的研究中，伽利略改變了中世紀(jì)物理學(xué)虛假的世界，改變了物理學(xué)形而上學(xué)和常識“觀察”相結(jié)合中盤旋的狀態(tài)。確立了正確的“自由落體定律”： 、 。伽利略對運(yùn)動基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究并給出了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式。否定了“亞里士多德的主要錯誤是，他的物理學(xué)忽略了，甚至排除了不可動搖的數(shù)學(xué)哲學(xué)這個基礎(chǔ)。[1]”
經(jīng)過后人的鞏固與整理，形成了目前的實(shí)驗(yàn)――數(shù)學(xué)方法是：在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，重視把數(shù)學(xué)概念、理論、公式用于對物體運(yùn)動的研究，把物理概念及其相互聯(lián)系用簡潔的數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來，從而使物理概念量化，形成物理量，并用數(shù)學(xué)形式揭示自然界的物理本質(zhì)，把觀察與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果上升到理論的高度。
2、物理學(xué)數(shù)學(xué)化的形成――《原理》的出版
盡管伽利略、開普勒運(yùn)用數(shù)學(xué)所作的嘗試是卓越的，但都只是用數(shù)學(xué)的方法解決局部問題，試探性地對客觀自然現(xiàn)象和經(jīng)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行部分的定量研究。牛頓在自然科學(xué)史上真正實(shí)現(xiàn)了物理科學(xué)的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)化。牛頓在物理學(xué)上革命性舉動正像他的巨著《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》的名稱所要表明的那樣，建立起“自然哲學(xué)”的數(shù)學(xué)原理。在他看來，數(shù)學(xué)方法對于研究自然是有效的，是符合物理學(xué)的研究本性的也是符合物理學(xué)研究的抽象化方向的，微積分與萬有引力定律對物理學(xué)以及對航天事業(yè)的影響，足以證明物理學(xué)的數(shù)學(xué)化是一次正確的革命。
牛頓在研究經(jīng)典力學(xué)規(guī)律和萬有引力定律時，碰到了一些無法解決的數(shù)學(xué)問題，而這些數(shù)學(xué)問題用歐幾里德幾何學(xué)和16世紀(jì)的代數(shù)學(xué)是無法解決的，因此牛頓著手研究新的以求曲率、面積、曲線的長度、重心、最大最小值等問題的方法―――流數(shù)法（后演變?yōu)槲⒎e分）。牛頓的微積分是從力學(xué)脫胎而來的物理模型的痕跡，以機(jī)械運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型出現(xiàn)，其中的基本概念，如初生量、消失量、瞬、最初比和最后比等概念都來自機(jī)械運(yùn)動，是機(jī)械運(yùn)動瞬間狀態(tài)的數(shù)學(xué)抽象。從某種角度上推動了數(shù)學(xué)的發(fā)展。
3、物理學(xué)數(shù)學(xué)化的成熟――麥克斯韋方程
電磁學(xué)從遠(yuǎn)古到18世紀(jì)中晚期是電磁現(xiàn)象的早期研究階段，以對電磁現(xiàn)象的觀察實(shí)驗(yàn)以及定性研究為主，直到18世紀(jì)晚期到19世紀(jì)早期，庫侖定律、電流磁效、大陸派超距論電動力學(xué)體系才相繼出現(xiàn)， 1861～1865年，麥克斯韋提出電位移和位移電流的概念，把電磁場明確地定義為是一種物質(zhì)，為了定量地刻畫電磁場的轉(zhuǎn)化和電磁波的傳播規(guī)律，麥克斯韋運(yùn)用應(yīng)用應(yīng)力、變形、壓力、渦動及其他概念、矢量分析和微分方法，并把它的全部表現(xiàn)形態(tài)用個帶可變數(shù)的方程式表述出來，引進(jìn)了兩組偏微分方程。后來，科學(xué)家用這些方程式建立了精密的麥克斯韋方程組。后來赫茲于1886～1888年通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋的預(yù)言，也因此徹底否定了電超距論思想，導(dǎo)致了無線電的誕生，開辟了電磁波通訊的新紀(jì)元。并從理論上預(yù)言了電磁波的存在，建立了麥克斯韋方程組。
或
通過麥克斯韋方程組，可導(dǎo)出一系列不同波長和頻率的電磁波，并由于波長的量變引起了波特性和功能的質(zhì)變。諸如在這之前就已發(fā)現(xiàn)的紅外線、可見光、紫外線，在這以后陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)的x射線、微波和超短波、中波、長波等無線電波，都屬于電磁波，都可以從這組奇妙的方程中找到各自的位置。
5、物理學(xué)數(shù)學(xué)化的深入――熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理的數(shù)學(xué)化
麥克斯韋精湛的數(shù)學(xué)功底不僅促成了電磁學(xué)的統(tǒng)一與發(fā)展，它還極大的推動了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的發(fā)展。麥克斯韋在對土星環(huán)的研究過程中，遇到了許多概率理論的問題，同時又受到克勞修斯《關(guān)于氣體分子的平均自由路程》（該文將概率思想引入物理學(xué)及其計(jì)算之中，文章用統(tǒng)計(jì)方法推求分子運(yùn)動平均自由程時采用了速率相等的假定）的影響，從而開始了對氣體動力學(xué)的研究。 他于1859年9月21日做了題為《關(guān)于氣體動力理論的說明》的報(bào)告，考慮到各個分子實(shí)際運(yùn)動速度不同，利用概率論和統(tǒng)計(jì)方法確立了氣體分子按速度分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律（麥克斯韋速度分布律），提了著名的分子運(yùn)動速度分布律，糾正了前輩學(xué)者伯努利和克勞修斯在這方面的錯誤。這個報(bào)告初次把統(tǒng)計(jì)學(xué)用于描述物理現(xiàn)象，標(biāo)志著新的科學(xué)發(fā)展時期的來臨。1860年，麥克斯韋用分子速度分布律和平均自由程的理論推出一個粘滯系數(shù)公式，得到粘滯系數(shù)與氣體分子密度無關(guān)的結(jié)論，并在1866年親自做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這個結(jié)果。1872年，玻爾茲曼引進(jìn)分子分布函數(shù)定義的H函數(shù)和熵發(fā)表了研究氣體從不平衡過度到平衡的過程的玻爾茲曼方程；1873年，吉布斯用系統(tǒng)參數(shù)的變化表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化，得到熱力學(xué)基本方程， ，后又將熱學(xué)的唯象論和分子運(yùn)動論綜合到一個整體，系統(tǒng)研究系綜，發(fā)表《統(tǒng)計(jì)力學(xué)基本原理》完成統(tǒng)計(jì)物理的偉大統(tǒng)一。
參考文獻(xiàn)
[1]牛頓.牛頓自然哲學(xué)著作選北京：商務(wù)印書館1962；
[2]楊慶余.唐福元.物理學(xué)史.中國物資出版社；
[3][美]KlineM.古今數(shù)學(xué)思想，第4冊.[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981：324；
[4]周經(jīng)偉.伽利略科學(xué)研究方法探究.海南大學(xué)理工學(xué)院570228；
[5]長青.季潛.具有深厚數(shù)學(xué)根底的物理學(xué)家―麥克斯韋.物理教師.1998.19；
【關(guān)鍵詞】初中物理；課堂；提高學(xué)生；參與效能
物理教師如何提高學(xué)生課堂教學(xué)參與效能呢？其實(shí)就是讓學(xué)生動手操作、動眼觀察、動腦思考、動口表達(dá)，真心投入，積極參與從而掌握物理知識。
一、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣是提高學(xué)生參與效能的動因
興趣是最好的老師，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，真正變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，必須激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。初中學(xué)生對物理現(xiàn)象充滿著好奇，這是課程的優(yōu)勢；但不少學(xué)生懼怕物理原理的抽象難懂。因此，我們要抓住物理學(xué)科的特點(diǎn)，聯(lián)系生活，深入淺出，抓住關(guān)鍵，循序漸進(jìn)，讓參與效能最優(yōu)化。
如在學(xué)習(xí)電磁波在日常生活中的應(yīng)用時，可設(shè)計(jì)這樣的一道題：請舉例說出利用電磁波工作的家用電器和通信設(shè)備兩至三件。
利用物理知識解釋生活中的問題，學(xué)生是有興趣的。電磁波在生活中有著廣泛的應(yīng)用，如：無線電廣播、電視、手機(jī)都是靠電磁波來傳遞信息的；微波爐利用微波加熱食物等。在舉例中，肯定有學(xué)生舉出的例子是錯誤的，如電冰箱，此時教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，讓學(xué)生明白電冰箱是利用物態(tài)變化時的吸熱和放熱原理制冷的。這樣使學(xué)生弄清問題的來龍去脈，不光知其然，又知其所以然。
又如，在初三復(fù)習(xí)物質(zhì)狀態(tài)變化時可以提出這樣一個問題：試管里的水吸熱后經(jīng)過什么物態(tài)變化時形成大量水蒸氣？水蒸氣沖開小木塞的過程中，通過什么方式減小內(nèi)能？
通過學(xué)生回憶生活中的現(xiàn)象，結(jié)合物態(tài)變化知識便會聯(lián)想到：試管內(nèi)的水由液體變?yōu)闅鈶B(tài)，屬于汽化現(xiàn)象。再聯(lián)系改變內(nèi)能方式的知識后明白：水蒸氣沖開小木塞的過程中，是水蒸氣推動活塞做功，消耗了水蒸氣的內(nèi)能，轉(zhuǎn)化成活塞的機(jī)械能。
此類題目很容易激發(fā)學(xué)生聯(lián)想生活中的物理現(xiàn)象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)情趣。分析此題，要抓住物態(tài)變化前后的狀態(tài)才可判斷具體的物態(tài)變化名稱；知道改變物體內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞兩種方法，這樣才可解釋如何減少內(nèi)能。
二、積極營造合理時空是提高學(xué)生參與效能的首因
課堂上要合理分配時間，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)探究的舞臺，課堂上，教師授課不超過15分鐘，學(xué)習(xí)探究不少于15分鐘，學(xué)生練習(xí)不低于15分鐘。
給足學(xué)生自由表達(dá)的時間。學(xué)生表達(dá)不可能如老師想象的那樣理想，出現(xiàn)差錯，膽小，不敢大膽發(fā)表意見，礙于面子等等現(xiàn)象是正常的，教師在學(xué)生回答問題時要耐心，要善導(dǎo)，特別是對學(xué)習(xí)信心不足的同學(xué)，要想方設(shè)法讓他們學(xué)會大膽表達(dá)自己的看法和見解。
給足學(xué)生思考討論的時間。要以學(xué)生為中心組織安排教學(xué)活動，把課堂時間交給學(xué)生，變被動為主動。
如，教學(xué)物體內(nèi)能概念時，讓學(xué)生思考：判斷關(guān)于內(nèi)能的下列哪一種說法是正確的？A.一杯水和一桶水，若它們的溫度相同，則他們的內(nèi)能相同；B.0℃的冰塊沒有內(nèi)能； C.冬天用熱水袋暖手是用做功的方式改變物體內(nèi)能；D.汽油機(jī)做功沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。
通過學(xué)生充分討論歸納：A.一杯水和一桶水，若它們的溫度相同，由于它們的質(zhì)量不同，所以它們的內(nèi)能不相等。B.組成0°C的冰塊分子不停地做無規(guī)則的運(yùn)動，內(nèi)能不為零。C.用“熱水袋”暖手是用熱傳遞的方式改變物體的內(nèi)能。D.汽油機(jī)做功沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程，所以是正確的。
教師要引導(dǎo)學(xué)生逐項(xiàng)分析，解題關(guān)鍵是理解內(nèi)能的概念：物體的內(nèi)能與物體的體積、物體的溫度有關(guān)，在體積一定時，物體溫度越高，內(nèi)能越大。
給足學(xué)生討論交流的空間。討論和交流是物理教學(xué)活動中的重要組成部分。讓學(xué)生在討論中不斷消化知識，提供給學(xué)生主動思考和構(gòu)建系統(tǒng)知識的機(jī)會，充分發(fā)揮個體和群體作用，創(chuàng)造出師生共同探究問題的良好氣氛。學(xué)生對知識完成從具體到抽象、從模糊到準(zhǔn)確、從單一到系統(tǒng)的思維訓(xùn)練，從而提高學(xué)生的物理思維和能力，提高物理教學(xué)的質(zhì)量。
三、尋求科學(xué)的學(xué)習(xí)方式是提高學(xué)生參與效能的內(nèi)因
《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出：“注重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式多樣化?！币胝嬲谖锢碚n堂教學(xué)中提高學(xué)生主動參與效能，最根本的是必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，讓學(xué)生在老師的引導(dǎo)下喜歡學(xué)習(xí)，學(xué)會學(xué)習(xí)。
“娛”中求學(xué)。皮亞杰認(rèn)為：“思維是從動作開始的，切斷了活動與思維之間的聯(lián)系就不能發(fā)展?！睂?shí)踐出真知，教師在教學(xué)中，要改變“教師演示、學(xué)生觀看”的活動方式，多讓學(xué)生進(jìn)行演示操作。如個人實(shí)驗(yàn)與小組合作相結(jié)合的方式。在活動中，教師要通過科學(xué)的設(shè)置，使每個學(xué)生傾心投入。
如在討論影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素時，可設(shè)計(jì)下列例題：如圖所示，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象蘊(yùn)含著許多物理知識，試分析證明：通電螺線管的磁性強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)。
這雖然是問答題，如果教師組織學(xué)生通過演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生動手實(shí)驗(yàn)來啟發(fā)學(xué)生說明，效果會更好。
通過實(shí)驗(yàn)觀察，便會得知，兩個通電螺線管是串聯(lián)且線圈的匝數(shù)不同，串聯(lián)時則電流相等，能夠吸引大頭針，說明有磁性，吸引的數(shù)目不同，說明磁性不同，磁性不同是由于線圈的匝數(shù)不同造成的，故可得出通電螺線管的磁性強(qiáng)弱與線圈的匝數(shù)有關(guān)。
一般實(shí)驗(yàn)的基本過程是：提出問題──動手實(shí)驗(yàn)──觀察記錄──解釋討論──得出結(jié)論──表達(dá)陳述。在這個過程中，學(xué)生通過親自參加活動、實(shí)驗(yàn)、討論而自主地建構(gòu)知識。同時，根據(jù)實(shí)際情況，教師可引導(dǎo)學(xué)生提取身邊材料，自制教具，開展小實(shí)驗(yàn)、小制作等活動。
“問”中求學(xué)。學(xué)問，不光是學(xué)來的，而且是問來的，問是一種學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)品質(zhì)，也是好的學(xué)習(xí)方法。在平時教學(xué)活動中，教師要幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)中的困難，善于調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生提問的積極性，提高學(xué)生挖掘問題，提出問題的能力。
如在學(xué)完擴(kuò)散現(xiàn)象、蒸發(fā)及其現(xiàn)象、生活中的凝華現(xiàn)象、比熱容解釋簡單的自然現(xiàn)象后出示這樣一道題：亞洲最大的滑雪場就是我國黑龍江省尚志市的亞布力，那里群山環(huán)抱、綠樹茂密，是冬季滑雪、夏季避暑的好去處。請同學(xué)們運(yùn)用學(xué)過的物理知識對亞布力的自然景色進(jìn)行解釋。
此題蘊(yùn)含著好多問題：其中包含了水的哪些物態(tài)變化？水分子運(yùn)動與物質(zhì)運(yùn)動區(qū)別在哪里？群山環(huán)抱、綠樹茂密與水分子運(yùn)動有什么關(guān)聯(lián)？雪花飛舞是分子運(yùn)動嗎？等問題。教師要先啟發(fā)學(xué)生把自己的疑問提出來，然后針對問題進(jìn)行討論。
通過討論可以得出關(guān)于水變化的一些性質(zhì)，水蒸發(fā)及吸熱的應(yīng)用、水的比熱容大的應(yīng)用、固態(tài)的冰與水分子的區(qū)別、知道分子在永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動、分子運(yùn)動是肉眼看不見的，與物質(zhì)運(yùn)動有本質(zhì)的區(qū)別等。
綠樹的蒸騰作用能加快水的蒸發(fā)，有利于生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)，夏季大片的濕地含有的水多，水蒸發(fā)時可以調(diào)節(jié)空氣的濕度，同時蒸發(fā)吸熱，降低周圍空氣的溫度；另外，因?yàn)樗谋葻崛葺^大，使氣候的溫差小，能有效調(diào)節(jié)周圍環(huán)境的溫度；霧凇是由空氣中的水蒸氣遇極冷的空氣直接凝華形成的固體小冰粒；飛揚(yáng)的雪花不是分子，是一個宏觀物體，所以它的運(yùn)動也不是分子的運(yùn)動。
問，不光是問老師，還可以問同學(xué)，問家長，問朋友。要使學(xué)生知道“三人行，必有我?guī)熝伞钡牡览恚脝?，既能促進(jìn)學(xué)生主體參與意識，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生設(shè)疑解惑的能力。
“比”中求學(xué)。有競爭才有活力。一是同學(xué)之間相互競爭，讓每個學(xué)生都有機(jī)會體驗(yàn)競爭的樂趣；使課堂充滿比學(xué)趕幫的氛圍；二是班級里組與組之間的比賽。比較的內(nèi)容可以根據(jù)課堂具體情況來定，如，作業(yè)完成的速度與質(zhì)量，回答問題的人次和準(zhǔn)確性，表達(dá)的流暢與全面，對問題的思考是否有其獨(dú)創(chuàng)性等。這樣既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)其主動參與學(xué)習(xí)的習(xí)慣，又能培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)與協(xié)作的精神。
關(guān)鍵詞：科學(xué)探究教學(xué)；目的性；情境性；可行性；拓展性
傳統(tǒng)的教育由于對個人的認(rèn)識重視不夠，使得科學(xué)教育往往是在基于“空白頭腦”假設(shè)或“教師主導(dǎo)”假設(shè)的前提下進(jìn)行的。于是有了“滿堂灌”、“接受式”、“教師主宰課堂”的教學(xué)，學(xué)生只是被動地接受。
而建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)并不是知識由外到內(nèi)的輸入過程，而是學(xué)生主動地將新的信息、觀念與適當(dāng)?shù)囊延兄R經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來，通過新、舊經(jīng)驗(yàn)之間反復(fù)的、雙向的相互作用積極建構(gòu)自己的知識并賦予知識以意義的過程。這種過程是能動的、深刻的，是一個與情境聯(lián)系緊密的自主的操作過程。
因此，在科學(xué)探究的教學(xué)過程中，我們要幫助學(xué)習(xí)者找到學(xué)習(xí)過程中的“已有知識經(jīng)驗(yàn)”和“新知識”之間的缺口，促使學(xué)生調(diào)整內(nèi)部認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而有效地幫助他們進(jìn)行“主動建構(gòu)”。
這就要求我們在教學(xué)過程中必須進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，真正成為學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的領(lǐng)路人、引導(dǎo)者。目前，在我們的教學(xué)過程中，并不是所有的探究都是有價值的。那么，什么才是有價值的探究？筆者在多年的教學(xué)過程中，體會出有價值的科學(xué)探究教學(xué)必須具有以下幾個特征：1．目的性；2．情境性；3．可行性；4．拓展性。
一、科學(xué)探究教學(xué)需要增強(qiáng)目的性
［案例1］ 人教版第三單元課題2《分子和原子》教學(xué)片段
教師演示：濃氨水滴到酚酞溶液中。
學(xué)生：觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（酚酞變紅色）。
教師講解：氨水可以使酚酞變紅色，是氨水的一種性質(zhì)。
教師演示：分子運(yùn)動的燒杯實(shí)驗(yàn)（教材插圖所示）。
學(xué)生：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（罩在大燒杯內(nèi)的酚酞溶液逐漸變成紅色）。
教師提出問題：酚酞溶液遇到氨水才能變成紅色，而燒杯中的酚酞溶液沒有遇到氨水，為什么也能變成紅色？
學(xué)生：A燒杯內(nèi)滴入酚酞要過一會兒才能變色與B燒杯無關(guān)；
學(xué)生：大燒杯中可能存在某種物質(zhì)，與A燒杯中的溶液接觸，使其變色；
學(xué)生：燒杯B中的濃氨水會揮發(fā)，可能是它使A中的溶液變色。
……
教師：對！就是燒杯B中的濃氨水揮發(fā)，氨分子運(yùn)動到A燒杯中，是酚酞溶液變紅色了。
教師：請同學(xué)們把本探究實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象記錄在書上。
教材中安排本次探究，目的在于讓學(xué)生認(rèn)識分子的特性，形成微粒觀，而培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力和想象力，要達(dá)成上述目標(biāo)的最好形式則是開展實(shí)驗(yàn)探究。在探究教學(xué)中，雖然不主張每個活動學(xué)生都要嚴(yán)格遵循提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等完整的探究步驟，但是教師對科學(xué)探究的涵義、要素、基本模式等應(yīng)該有比較深刻的認(rèn)識，從課堂實(shí)際來看，教師在這方面比較欠缺。如不明確“氨水使酚酞變紅色”這一實(shí)驗(yàn)在探究中的地位，如學(xué)生沒有充分體驗(yàn)“氨水刺激性氣味”，難以聯(lián)想到氨分子能夠運(yùn)動，這使得猜想與假設(shè)的環(huán)節(jié)難以有效組織和實(shí)施。由此教師只是機(jī)械地執(zhí)行教材，泛泛而“探”，最終結(jié)果學(xué)生只是知道了兩個實(shí)驗(yàn)事實(shí)及一個分子運(yùn)動的結(jié)論，觀念的培養(yǎng)、能力的提高可能成為一句空話。上述案例，也可以反映出教師沒有深入地鉆研教材，沒有較好的領(lǐng)悟教材編寫者的的意圖，教學(xué)的目的性不強(qiáng)。
二、探究問題設(shè)計(jì)需要呈現(xiàn)情境性
［案例2］人教版第九單元課題2《溶解度》一節(jié)教學(xué)片段
片段一：課前預(yù)習(xí)，讓學(xué)生走進(jìn)生活
教師事先布置了與學(xué)習(xí)內(nèi)容密切聯(lián)系的幾項(xiàng)任務(wù)：（1）在家燒一壺開水，觀察沸騰前的現(xiàn)象。（2）準(zhǔn)備開水和冷水各一小杯，試試哪一杯中溶解的蔗糖多？在兩杯開水中分別溶解食鹽和蔗糖，哪種溶解得多？（3）打開一瓶雪碧，仔細(xì)觀察所發(fā)生的變化？
片段二：知識運(yùn)用，聯(lián)接生活現(xiàn)象和生活問題
本節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)完后，設(shè)計(jì)了如下面向生活的問題：（1）我國有許多鹽堿湖，湖水中溶有大量的氯化鈉和純堿，那里的農(nóng)民冬天撈堿，夏天曬鹽，試用你學(xué)過的知識說明其中的道理。（2）夏天，陣雨來臨前，魚塘里的魚常出現(xiàn)“浮頭現(xiàn)象”，這是為什么？假如你承包了魚塘，該怎么辦？（3）被汗水浸濕的衣服晾干后，為什么常出現(xiàn)白色斑跡？用什么辦法可以洗去？
新課程標(biāo)準(zhǔn)指出，我們的化學(xué)教學(xué)應(yīng)該注意從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，讓學(xué)生在熟悉的生活情境中學(xué)習(xí)新的知識和技能，感受化學(xué)的重要性，了解化學(xué)與日常生活的密切聯(lián)系，提高對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，逐步學(xué)會分析和解決與化學(xué)有關(guān)的一些簡單的實(shí)際問題。簡言之，化學(xué)教學(xué)應(yīng)以生活為本。片段一引導(dǎo)學(xué)生有目的的接觸生活，可以使學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識，真正認(rèn)識到知識其實(shí)來源于生活，增強(qiáng)對科學(xué)的感悟和理解，同時在實(shí)踐中積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，萌生相關(guān)問題，如燒水時看到水中有大量氣泡，就會產(chǎn)生這樣的想法：為什么溫度升高，這些氣體在水中就會“待”不住了等等問題，這些問題成為深入學(xué)習(xí)的動力。片段二運(yùn)用化學(xué)知識來解釋生活中的某些現(xiàn)象、解決生活中碰到的問題，不僅可以提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，同時也使學(xué)生意識到他們正在學(xué)習(xí)的化學(xué)知識的真正價值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)知識和技能的信心和動力。本案例中教師注重引導(dǎo)學(xué)生用化學(xué)知識去觀察生活、思考生活，自覺應(yīng)用化學(xué)知識分析、處理簡單的生活問題，讓化學(xué)真正走入學(xué)生的生活，提高了學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。
［案例2］人教版第九單元課題1《溶液的形成》第二課時
創(chuàng)設(shè)情景：向燒杯（底部粘有一小木塊）中注入半杯水，加入三藥匙NaOH并不斷攪拌。
觀察現(xiàn)象：小木塊脫落。
討論與交流：可能是NaOH加入水中溶解時，溶液的溫度升高，使燒杯底部的石蠟熔化，因而木塊掉下來了。
產(chǎn)生疑問：是不是所有的物質(zhì)溶解時，溶液的溫度都會升高？物質(zhì)溶解時，溶液的溫度為什么會升高？
活動與探究一：溶解時的吸熱或放熱現(xiàn)象
學(xué)生：閱讀教材，明確活動目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)用品。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：（1）取三只燒杯，各注入100 mL水，用溫度計(jì)測量水的溫度。（2）將兩藥匙NaCl、NH4NO3、NaOH分別加入上述三只燒杯中，攪拌至固體完全溶解，測量溶液的溫度。（3）用手背小心觸摸三只燒杯的外壁，有什么感覺？（4）計(jì)算溶解前后液體溫度的變化，填入表中。
分析：溶解時溫度發(fā)生改變的原因。
活動與探究二：盡可能利用生活中的用品對下列問題任選一個進(jìn)行探究。
設(shè)想一種實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證NaOH溶于水時大量放熱。
設(shè)想一種實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證NH4NO3溶于水時大量吸熱。
設(shè)想一種實(shí)驗(yàn)方案既能驗(yàn)證NaOH溶于水時放熱，又能驗(yàn)證NH4NO3溶于水吸熱。
……
在大多數(shù)教師的教學(xué)過程中，這部分內(nèi)容一般采取驗(yàn)證性的教學(xué)策略，實(shí)驗(yàn)的目的僅在于理解所學(xué)知識，學(xué)生處于被動接受的地位。案例中，教師借助趣味實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引起他們的好奇心，激發(fā)起學(xué)習(xí)的動機(jī)，使他們積極參與到假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、解釋、交流、拓展的探究環(huán)節(jié)中，經(jīng)歷了知識的產(chǎn)生過程，改變了他們的學(xué)習(xí)方式，了解了科學(xué)探究的基本過程和方法。正如蘇霍姆林斯基所說：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望感到自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者和探索者。”
三、探究過程設(shè)計(jì)需要落實(shí)可行性
設(shè)計(jì)具有可行性的探究過程，也就是要符合學(xué)生的實(shí)際能力。教學(xué)過程中如果遇到超過學(xué)生實(shí)際能力的問題，可以把原課題分成若干小塊，這樣便于操作，問題的研究更能落到實(shí)處。
［案例3］人教版初中化學(xué)第三單元課題2《分子和原子》教學(xué)片斷
師：演示實(shí)驗(yàn)—品紅在水中的擴(kuò)散
師：溫度越高，分子運(yùn)動越快，請同學(xué)依據(jù)這個原理把上述實(shí)驗(yàn)做個簡單的改動，證明分子的運(yùn)動隨著溫度的升高而加快。
生：可以用兩杯等量的水，一杯是室溫下的水，一杯是熱水，同時放入等量的品紅固體，觀察品紅擴(kuò)散的現(xiàn)象。
（值得注意的是：這位學(xué)生在這里用了兩次“等量”，一次“同時”）
師：這個同學(xué)的方法非常好，請問你設(shè)計(jì)這個實(shí)驗(yàn)的原理是什么？
生：物理學(xué)中我們學(xué)習(xí)過“控制變量法”……
在上述案例中，教師很好地利用了學(xué)生的“已有知識經(jīng)驗(yàn)”——初中物理已經(jīng)教過的一些方法，有效地解決了化學(xué)教學(xué)中對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個難點(diǎn)，培養(yǎng)了學(xué)生思維的縝密性。
古人云：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。探究的價值在于：知識的結(jié)論是教師直接“給”的，還是經(jīng)過真正的“引導(dǎo)”由學(xué)生自己得出來的?！敖o”永遠(yuǎn)只能是死的知識，而“導(dǎo)”卻能激發(fā)活的源泉。關(guān)鍵在于我們怎么去教，如何去導(dǎo)。教師習(xí)慣于直接“給”知識，已成為一種慣性。事實(shí)上，貫穿于學(xué)生的任何一個學(xué)習(xí)過程，都可以是一個探究的過程。教師應(yīng)關(guān)注學(xué)習(xí)的結(jié)果，但更重要的是要關(guān)注學(xué)習(xí)的過程。
四、探究結(jié)果設(shè)計(jì)需要走向拓展性
新課程要求我們，讓學(xué)生在“做科學(xué)”的探究實(shí)踐中逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。這就需要我們在設(shè)計(jì)探究教學(xué)的時候，要設(shè)計(jì)一些具有開放性的問題。成功的探究課堂能給人留下值得思考的東西，使學(xué)生更深刻地感受到化學(xué)學(xué)科思想的內(nèi)涵，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。
［案例4］ 人教版第二單元課題3關(guān)于“催化劑”的概念教學(xué)
在安排學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時，設(shè)計(jì)了以下5個對比實(shí)驗(yàn)：（1）部分實(shí)驗(yàn)小組只加熱過氧化氫溶液；（2）部分實(shí)驗(yàn)小組在過氧化氫溶液中加入少量二氧化錳；（3）部分實(shí)驗(yàn)小組在過氧化氫溶液中加入少量硫酸銅溶液；（4）教師演示將加熱制取氧氣后的混合物溶于水，過濾分離得二氧化錳，然后另取過氧化氫溶液，加入少量過濾得到的二氧化錳。（5）教師演示加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物，然后設(shè)疑：有的化學(xué)反應(yīng)對生產(chǎn)、生活不利，如鋼鐵的腐蝕，食物的變質(zhì)等，我們可以采取什么辦法？學(xué)生馬上聯(lián)想到可以利用某種“催化劑”減慢其化學(xué)反應(yīng)的速率。最后師生共同歸納催化劑特點(diǎn)。
學(xué)生在學(xué)習(xí)“實(shí)驗(yàn)室用過氧化氫溶液制取氧氣”的實(shí)驗(yàn)中形成“催化劑”的概念，但在實(shí)際的教學(xué)反饋中我們發(fā)現(xiàn)效果并不理想。常會出現(xiàn)以下錯誤：“二氧化錳是催化劑，催化劑就是二氧化錳”，“所有催化劑都是加快化學(xué)反應(yīng)速率的”，“過氧化氫分解只能用二氧化錳作催化劑”。本案例中教師通過設(shè)置了多組對比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自然就領(lǐng)悟到：二氧化錳和硫酸銅溶液都加快了過氧化氫的分解，反應(yīng)后化學(xué)性質(zhì)都沒有改變，在這一特定的反應(yīng)中起了催化作用，再加上教師的引導(dǎo)、歸納，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、比較、綜合、類推等方法，學(xué)生就能完整地掌握“催化劑”這一概念的內(nèi)涵和外延。
建構(gòu)主義理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是在先前經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，當(dāng)學(xué)習(xí)者面臨新現(xiàn)象、新問題時，就會根據(jù)情境中的線索，調(diào)動頭腦中事先準(zhǔn)備好的多方面、多層次的先前經(jīng)驗(yàn)。
［案例5］人教版第七單元課題2 《燃燒和熱量》教學(xué)片段
實(shí)驗(yàn)演示：鎂和稀鹽酸的反應(yīng)
觀察現(xiàn)象：（1）產(chǎn)生大量氣泡。（2）有“水霧”？有“煙”？
探究一：生成的是何種氣體？
學(xué)生猜想：可能是氫氣，可能是氧氣。
學(xué)生爭辯：大多認(rèn)為是氫氣。
收集證據(jù)：（1）實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)燃的木條伸入試管內(nèi)，該氣體能燃燒。
（2）事實(shí)：參加反應(yīng)的是Mg和HCl。
得出結(jié)論：生成的氣體是氫氣，并推理相關(guān)化學(xué)方程式。
探究二：是“霧”還是“煙”？
收集證據(jù)：再做6個相同的實(shí)驗(yàn)，每組傳遞下去。（要求注意觀察試管壁上的現(xiàn)象和手的感覺。）
學(xué)生交流：試管壁上有水珠，手感覺發(fā)燙。
學(xué)生解釋：（略）
得出結(jié)論：由于該反應(yīng)放出了大量熱，溶液中的水形成了水蒸氣。因此，這是一個放熱反應(yīng)。
《化學(xué)反應(yīng)中的能量變化》的教學(xué)內(nèi)容，教材安排了“鎂和稀鹽酸”的實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生知道“化學(xué)反應(yīng)中伴隨的能量變化”這一事實(shí)。該實(shí)驗(yàn)的設(shè)置，教材的要求明顯是比較低的，教師源于教材、高于教材的創(chuàng)設(shè)，基于以下兩點(diǎn)的考慮。首先，本課時難度不大，整體思維含量不高，如果按部就班，課堂氣氛略顯沉悶，學(xué)習(xí)積極性也不是很高。若能充分利用學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)設(shè)置問題，則會對學(xué)生產(chǎn)生一定的挑戰(zhàn)，調(diào)動了學(xué)生思考的積極性，在強(qiáng)烈的求知欲支配下，學(xué)生的思維時而發(fā)散（如猜想環(huán)節(jié)），時而收斂（如“探究一”，通過實(shí)驗(yàn)和事實(shí)來得出結(jié)論），時而推理（如“探究二”，學(xué)生得出結(jié)論就是一種合情推理），學(xué)生的情緒始終是高漲的，處處閃爍著理性思維的光芒，有效地促進(jìn)學(xué)生智力的發(fā)展。
本案例中，學(xué)生猜想是“煙”，就是生活經(jīng)驗(yàn)的負(fù)遷移；猜想是氫氣，則緣于知識經(jīng)驗(yàn)，學(xué)過的氣體就那么幾種，靈活點(diǎn)的學(xué)生再根據(jù)質(zhì)量守恒定律就更有把握了；能正確推理寫出專業(yè)性很強(qiáng)的化學(xué)方程式，那更得具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識；“探究二”中結(jié)論的得出，更大程度上依賴于生活經(jīng)驗(yàn)和已有的物理知識。
綜上所述，我們設(shè)計(jì)的科學(xué)探究教學(xué)必須建立在學(xué)生的已有知識和生活經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，而不能是空中樓閣。這就需要教學(xué)過程中教師要融入自己的知識和智慧，對教材進(jìn)行個性化的解讀與深度挖掘，滲透了基礎(chǔ)知識、浸潤了科學(xué)方法、調(diào)動了情感，教學(xué)的內(nèi)在價值才能得到充分提升。教學(xué)過程中教師要充分挖掘?qū)嶒?yàn)資源，改變實(shí)驗(yàn)“照方抓藥”式的設(shè)計(jì)，多些反思和改造，提升實(shí)驗(yàn)的功能，使學(xué)生在獲得知識豐富的同時，學(xué)習(xí)興趣、探究意識、思維能力、科學(xué)方法同時都得到了培養(yǎng)。
物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。絕大多數(shù)物理知識都是通過觀察和實(shí)驗(yàn),并在此基礎(chǔ)上通過認(rèn)真地概括、總結(jié)得出來的,然而,單靠觀察和實(shí)驗(yàn),也是很難達(dá)到理想效果的,因?yàn)楹芏辔锢碇R比較抽象,如關(guān)于分子運(yùn)動及原子結(jié)構(gòu)的知識,電、磁等場的知識,光、聲等波的知識。這些物理知識所涉及的物質(zhì)都是看不見、摸不著的,也就無法直接觀察到了。牛頓第一定律等物理規(guī)律所描述的則是一種用實(shí)驗(yàn)根本無法驗(yàn)證的理想情況。
如果將多媒體教學(xué)課件的研究與物理教學(xué)研究整合起來達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ),這就能夠很好的解決這一重大問題。
一、應(yīng)用多媒體課件教學(xué)可以充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,活躍課堂氣氛,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
提倡主體性教育,是社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的現(xiàn)實(shí)需要,也是國際上教育改革的趨勢。主體性教育的過程,是教師引導(dǎo)下的學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和自主活動的過程。按認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn),必須充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和積極性,學(xué)生才能獲得有效的認(rèn)知。
在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過程中,教師面向?qū)W生傳授知識技能,從教學(xué)內(nèi)容、策略、方法、步驟,甚至學(xué)生做的練習(xí)都是教師事先安排好的,學(xué)生只能被動地參與這個過程。這種方式以教師的主觀意識為主,學(xué)生完全處于被動地位。
多媒體課件可以把電視機(jī)所具有的視聽合一功能與計(jì)算機(jī)的交互功能結(jié)合在一起,產(chǎn)生出一種新的圖文并茂、豐富多彩的人機(jī)交互方式,而且可以立即反饋。在這種交互式學(xué)習(xí)環(huán)境中,學(xué)生可按自己的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、興趣來選擇自己所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容,可以選擇適合自己水平的練習(xí),也可以選擇不同教學(xué)模式(如個別教學(xué)模式或協(xié)商討論模式)來學(xué)習(xí),這種交互方式對教學(xué)過程具有重要意義。教師的地位和作用主要表現(xiàn)在培養(yǎng)學(xué)生掌握信息處理工具的方法和分析問題、解決問題的能力上,轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的以教師為中心、以課堂為中心的教育方式。
前蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基在《興趣的秘密何在》中寫道：“所謂課上得有趣，就是說：學(xué)生帶著一種高漲的、激動的情緒從事學(xué)習(xí)和思考，對面前展示的真理感到驚奇甚至震驚；學(xué)生在學(xué)習(xí)中意識和感覺到自己的智慧力量，體驗(yàn)到創(chuàng)造的歡樂，為人的智慧和意志的偉大而感到驕傲．”教師使學(xué)生對上課有興趣是比較容易做到的，但要使學(xué)生對上課的學(xué)習(xí)內(nèi)容有興趣則往往要困難些．在“磁場對運(yùn)動電荷的作用”這一節(jié)中，運(yùn)用多媒體技術(shù)，將內(nèi)容生動、形象逼真、聲音動聽的信息傳遞給學(xué)生，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、掌握、運(yùn)用洛侖茲力的知識．學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中得以動手動腦，越過一個又一個學(xué)習(xí)上的障礙，成功的喜悅伴隨著整個學(xué)習(xí)過程．他們不僅沒有新知識難以接受的感覺，而且從接受到掌握到再運(yùn)用這些知識的全過程都是在自發(fā)之中進(jìn)行的，對知識本身的學(xué)習(xí)更有持久的興趣，對提高物理課堂教學(xué)效率起著決定性作用．
二、利用多媒體進(jìn)行教學(xué)可優(yōu)化教學(xué)過程，高學(xué)習(xí)效果
實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家赤瑞特拉做過著名的心理實(shí)驗(yàn):是關(guān)于人類獲取信息的來源,他通過大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí),人類獲取的信息83%來自視覺,11%來自聽覺,3.5%來自嗅覺,1.5%來自觸覺,1%來自味覺。這就是說,如果既能看得見,又能聽得見,還能用手操作,通過這樣多種感官刺激獲取的信息量,比單一聽老師講課強(qiáng)得多。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師口授，學(xué)生聽講．課堂上以老師為主，學(xué)生只充當(dāng)被動接受的角色，調(diào)動學(xué)生的方式也很單一的提問式．應(yīng)用多媒體課件教學(xué),能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望,從而形成學(xué)習(xí)動機(jī),主動參與教學(xué)過程,使課堂信息量加大,學(xué)生易于接受,在愉快的氣氛、交互討論中掌握了教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn),教學(xué)效果相當(dāng)明顯。例如在“磁場對運(yùn)動電荷的作用”這節(jié)課中，學(xué)生跟著多媒體動畫課件，由安培力的宏觀表現(xiàn)領(lǐng)會到洛侖茲力的微觀實(shí)質(zhì)，就會很快掌握了洛侖茲力的方向的判斷方法和洛侖茲力大小的計(jì)算，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)會運(yùn)用這些知識．在課堂上計(jì)算機(jī)將載有洛侖茲力的文本、音響、動畫、圖像等信息一起傳輸給學(xué)生，這些信息具有很強(qiáng)的表現(xiàn)力，同時調(diào)動學(xué)生的眼、耳、口、手、腦等多種感官，促使學(xué)生主動記憶，認(rèn)真思考，努力探索，積極參與教學(xué)．學(xué)生的主體作用得以充分發(fā)揮，學(xué)得輕松活潑、愉快，對新知識學(xué)得快、掌握得快．利用多媒體教學(xué)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲和自信心．學(xué)生學(xué)習(xí)更加刻苦，其探索欲、創(chuàng)造欲更加強(qiáng)烈，學(xué)習(xí)效果更佳，教學(xué)過程也更完善．良好的教學(xué)過程保證了物理課堂的教學(xué)效率．
三、應(yīng)用多媒體課件教學(xué)能起到放大作用
物理實(shí)驗(yàn)中的許多基本儀器、儀表,學(xué)生在課堂上第一次接觸,加上儀器本身小,刻度也小,可見度差,使用很不方便,給教學(xué)造成困難,成為不應(yīng)有的教學(xué)難點(diǎn)?，F(xiàn)在有了計(jì)算機(jī),教師可以自己制作投影片;也可以學(xué)習(xí)一下“物理畫板”這一小軟件的使用,利用人家制作好的現(xiàn)成的東西進(jìn)行演示;還可以從網(wǎng)上下載現(xiàn)成的課件作演示。他們都可以很方便的把演示內(nèi)容進(jìn)行多次放大,例如:電流表、電壓表、螺旋測微器、游標(biāo)卡尺、多用電表等的使用和讀數(shù),教師好講解,學(xué)生好觀察并且容易掌握他們的正確使用方法,還可以在課堂上讓全體學(xué)生進(jìn)行準(zhǔn)確的讀數(shù)練習(xí)。同時,它甚至能讓學(xué)生看到正常教學(xué)時根本無從看到的東西。如:在教《分子運(yùn)動論》這一節(jié)時,我從網(wǎng)絡(luò)上下載了分子運(yùn)動的FLASH動畫,又從“教學(xué)資源網(wǎng)”的“物理”網(wǎng)頁上下載了分子運(yùn)動的畫面(2),在教學(xué)時,先放動畫,學(xué)生就像看他們平時愛看的動畫片一樣興奮。接著我對他們說:“想不想看更準(zhǔn)確生動的分子運(yùn)動?”學(xué)生當(dāng)然愿意,我就給他們播放了分子運(yùn)動的畫面,使這一看不見、摸不著的物理現(xiàn)象在學(xué)生心中有了具體的形象
四、應(yīng)用多媒體課件教學(xué)能做一些在實(shí)驗(yàn)室不可能完成的探究性實(shí)驗(yàn)
在物理課程教學(xué)中,很多內(nèi)容是很難通過解說就能解決問題的,一些探究性實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室不可能完成。如:人造衛(wèi)星,宇宙速度以及各個行星既太陽系的運(yùn)動情況,直線運(yùn)動和受力分析等,如采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,即便是講一節(jié)課,學(xué)生也難以理解,反而只會加深學(xué)生對物理知識學(xué)習(xí)的畏懼感。這些知識完全可以運(yùn)用多媒體技術(shù)讓大家看到模擬的直觀的情況,這不僅可以將內(nèi)容講得生動活潑,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還可以增長學(xué)生的見識。
過去在進(jìn)行高二課本《原子和原子核》一章的教學(xué)時,師生們都感到這一章的內(nèi)容太抽象了,學(xué)生對這一章知識的掌握有一定的困難。而現(xiàn)在每上一節(jié)課學(xué)生都感到特別興奮,因?yàn)樵僦v到a粒子散射實(shí)驗(yàn)時可以將有動畫的實(shí)驗(yàn)課件引入課堂,既直觀又形象,而且還可以清楚知道實(shí)驗(yàn)的做法,并在短時間內(nèi)可以重復(fù)做多次;在講輕核的聚變、重核的裂變、核能、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)等比較抽象的概念時,我們將視頻影像引入了課堂,使學(xué)生對這些看不見摸不著的知識理解和掌握得都很好。這樣的教學(xué),能有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使抽象、枯燥的物理概念變得直觀、形象,使學(xué)生從害怕、厭惡物理到喜歡物理,樂意學(xué)物理。
五、應(yīng)用多媒體課件可以切實(shí)解決課時矛盾
優(yōu)化內(nèi)容展示的方式 學(xué)生對物理課程缺乏熱情，很大一部分原因是物理學(xué)習(xí)過程比較枯燥、乏味?，F(xiàn)代信息技術(shù)的融入能再現(xiàn)“真實(shí)的環(huán)境”，并以圖文并茂、豐富多彩的形式表現(xiàn)出來，這種優(yōu)勢是其他教學(xué)手段無法比擬的。我在教學(xué)“分子運(yùn)動論”時，學(xué)生是看不到物質(zhì)內(nèi)部分子的運(yùn)動的，因此對理解造成了障礙。于是，我用計(jì)算機(jī)模擬分子運(yùn)動和碰撞的過程，加上特技效果，直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，之后再詮釋其中的原理，學(xué)生就容易理解了。
優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)方式 信息技術(shù)與課程整合所追求的目標(biāo)之一是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革。信息技術(shù)為自主學(xué)習(xí)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持和信息資源：一方面提供給學(xué)生豐富的物理學(xué)習(xí)資源信息，另一方面也能為物理教學(xué)提供最新的科技成果和發(fā)展動態(tài)信息。我在設(shè)計(jì)《密度》一課時，自己開發(fā)了一個網(wǎng)絡(luò)課件，將各種相關(guān)的信息資源整合優(yōu)化。學(xué)生通過情境明確探究主題，進(jìn)入真實(shí)情境或虛擬情境中探究學(xué)習(xí)，在活動中協(xié)作交流、體驗(yàn)科學(xué)探究的艱苦和樂趣，實(shí)踐科學(xué)探究方法和途徑，實(shí)現(xiàn)知識的意義建構(gòu)。
優(yōu)化教師的教學(xué)方式 信息技術(shù)與物理教學(xué)的整合能促進(jìn)教師教學(xué)方式的變革，能鞭策教師課堂教學(xué)的進(jìn)一步完善，使教學(xué)過程更具有科學(xué)性。教師能更合理地掌握和利用時間，學(xué)生的注意力被吸引了，在課堂上接受和掌握的知識更多了，從而使得物理課堂教學(xué)變得高效。我在《家庭電路》一課中設(shè)計(jì)了六個環(huán)節(jié)：認(rèn)識家庭電路的組成、連接、試電筆的使用、觸電與急救、安全用電常識和從物理走向社會。新授時，利用課件將不同時代家庭電路中保護(hù)裝置的圖片展示在學(xué)生的眼前，介紹歷史變遷，引領(lǐng)學(xué)生感悟電路元件在不斷的完善中變得安全又方便，體驗(yàn)科技的進(jìn)步；我又設(shè)計(jì)了讓學(xué)生分小組合作連接電路，創(chuàng)造了讓學(xué)生親自實(shí)踐的機(jī)會，強(qiáng)化將知識運(yùn)用于日常生活的意識，學(xué)生同時也品嘗了成功的樂趣；在“觸電與急救”這一環(huán)節(jié)，學(xué)生設(shè)計(jì)了用模擬人演示觸電的兩種類型，幫助學(xué)生直觀感受觸電現(xiàn)象，建立很好的自我保護(hù)意識，學(xué)會科學(xué)的救助方法。最后，課的末尾，我又以查閱資料、寫小論文的形式布置了課外作業(yè)，旨在培養(yǎng)學(xué)生收集信息的能力，使得他們能夠?qū)W以致用，體現(xiàn)“從物理走向社會”的理念，以此實(shí)現(xiàn)教師教學(xué)方式的改變。
優(yōu)化師生的互動方式 師生關(guān)系轉(zhuǎn)變的外在表現(xiàn)是師生互動方式的轉(zhuǎn)變?！锻雇哥R成像》的教學(xué)難點(diǎn)是像與物所在范圍的確定?！爱?dāng)物距大于（或小于）像距時，像是縮?。ɑ蚍糯螅┑摹边@一點(diǎn)，在學(xué)生探究凸透鏡成像規(guī)律的過程中很容易得到，但他們想到物距、像距存在對應(yīng)的范圍規(guī)律：即當(dāng)物體放在某某范圍，像一定成在某某范圍是有一定難度的。為了突破這個難點(diǎn)，我在探究實(shí)驗(yàn)的交流評估階段，巧設(shè)了多媒體課件，在師生互動中，在電腦中直接輸入學(xué)生實(shí)驗(yàn)獲得的物距、像距、物高和像高，通過課件，實(shí)時、形象、直觀地處理了多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，突出了“兩倍焦距”這一特殊點(diǎn)，學(xué)生產(chǎn)生驗(yàn)證物距“兩倍焦距”成像情況的想法顯得極其自然，實(shí)驗(yàn)規(guī)律也顯而易見。這樣的整合，遠(yuǎn)比從分析表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、歸納實(shí)驗(yàn)規(guī)律的一般做法要直觀、高效得多，師生互動也更加有效。
