摘 要:测量问题是初中物理的基础,其中有一类测量工具不标准的问题,常常令学生费解。难点在于,理清标准值与测量值、真实值的关系。作者以学生为中心,不断思考这类问题的教法,并以文章的形式叙述了该过程,以分享这段珍贵的教学经历。
關键词:初中物理;测量
测量是科学知识学习的基础,它帮助科学成为定量的学科,让观察更有说服力。但初中教学中,学生对于用不准的工具去测量物体,测量结果较真实值如何的问题学生始终无法准确把握。
一、教学的进阶过程
(一)阶段一:“众里寻他千百度”
对于测量的问题,是初一学生学习物理知识绕不开的坎,它是速度计算、体积计算、密度计算的基础。标准的读数学生基本没有问题,但涉及到测量工具不标准的问题,学生做题时就很难有较高的正确率。下文以一道长度测量题(题1)和质量测量题(题2)为例。
题1:木尺受潮后膨胀,用它测量物体的长度,测出的结果将比真实值偏 .
解析:受潮而膨胀后的木制的刻度尺会变长,分度值会变大。用此刻度尺来测量物体的长度,会将物体的长度测小,举个例子:物体的长度为2cm,而受热膨胀的刻度尺2cm要比物体长,用这个刻度尺来测量,示数就小于2cm.
解析过程可用思维链表示为:
题2:用天平测量时,如果砝码磨损了一些,则测量结果比真实质量( )
A.偏大 B.偏小
C.相等 D.无法确定
解析:正常情况下砝码上标的质量是砝码的实际质量,例如某砝码上标有50g的字样,这个砝码的质量就是50g。如果这个砝码磨损了,其实际质量就会小于50g,用此磨损的砝码去称物体的质量,当天平平衡时,物体的质量等于砝码的质量小于50g,而你仍按标准值读数,读出来是50g,所以测量结果就比实际值偏大。
评价:学生虽然能够理解,但在之后的习题中仍旧很难得出答案。综合原因在于,学生的心智尚未完全发育。根据皮亚杰的认知发展理论,初一阶段的学生正处于具体运算阶段和形式运算阶段的交界时期,对于较为抽象的内容缺乏逻辑推理的能力。
而该思维链长达5步,且形式运算涉及要求较高,要进行两次比较,第一次是测量时现有的测量工具和被测物体的比较,第二次是现有测量工具和标准测量工具的比较。以学生现有的认知,很难将思维过程理得清晰。其过程就像在茫茫黑暗中搜寻,真可谓是:“众里寻他千百度”。
(二)阶段二:知周而无过
之后,笔者想到用图形的方式来表示第、④步。以此,不但能简化思维过程,减少思维链长度;还能将思维过程外显,以更清晰地表征思维过程。
题1解析可用思维链表示为:
评价:学生不但能够理解,而且思维量减少了,减少的量在两个方面:1.思维链的数值减少到4步,其次是思维的难度通过图形表征的方式减小。这样做题,学生的正确率显著提高。
总得来说,用此方法能够学会并应用原理,并能将思路理清晰,正确率也有显著的提升。正是“知周乎万物,而道济天下。”但是,在现实的解题过程中,该思路需要画图,比较费时。
(三)阶段三:道彻以归一
此种方法能够让学生减少思维量,但画图确实太费事。
根据书本的定义:测量是把一个待测的量与公认的标准量进行比较的过程。在总结了大量的习题后,可以得知,不论是测量长度或者是测量质量,只要标准量变小,那么待测量总是偏大;标准量变大,待测量总是偏小。
于是,思维链可以简化为3步:
评价:学生在做了许多题目后,能够将变量标定为标准量的变化,以此能够归纳出一类问题的解法。此方法将测量的定义演绎成为简单的解题思路,浅显而易懂,简约而不简单。
二、教学反思
上述的教学过程是笔者作为初中教师的反思过程,不断地反思让我明白教师生涯中教学相长的乐趣,教学过程中,不断通过减少思维链,帮助理清学生的答题思路,从解答一个问题到解答一类问题。
参考文献:
[1]琼·皮亚杰, 傅统先. 发生认识论[J]. 教育研究, 1979(2):86-91.