东北师范大学物理学专业《物理课程与教学论》作业及答案1

本题答案：
研究性学习是指学生基于自身兴趣，在教师的指导下，从自然、社会和学生自身生活中选择和确定研究专题，主动获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。

本题答案：
是研究教学系统、教学过程和制定实施教学计划的系统方法。它以传播理论和学习理论为基础，应用系统论的观点和方法，分析教学中的问题和需求，确定目标，建立解决问题的步骤，选择相应的教学策略和教学媒体，然后分析评价其结果，使教学效果达到最优。教学设计包括课程设计、教学单元设计、课程教学设计、教学课件和媒体的设计。

本题答案：
学分制是一种以选课为前提，以学分作为计算学生受教育程度的基本计量单位，以取得最低的必要学分制作为毕业标准的一种教学管理制度。

本题答案：
物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、规律等在头脑中的升华。

本题答案：
在物理学中，凡是以物理学中的基本概念为思维材料，以判断和推理的形式来反应客观现实中物理事物的运动规律，达到对物理学中客观事物的本质特征和内在联系的认识过程叫做科学抽象思维。

本题答案：
在中学物理教学中，应当做到：
　　(1)书本知识的教学要注重联系实际；
　　(2)重视培养学生运用知识的能力；
　　(3)正确处理知识教学与技能训练的关系；
　　(4)补充必要的乡土教材。

本题答案：
以评价实施的阶段为依据，可将教学评价分为诊断性评价、形成性评价和终结性评价三类。例如：诊断性评价也可用于识别学生的个体差异(对学生的知识、技能、能力、性格与学习积极性等方面差异性的准确判断)，进而在课程实施与教学活动中对学生进行合理的分班分组，为学生提供合适的学习环境；形成性测试是形成性评价在中学物理教学中的重要应用形式，这里所说的形成性测试与平时的期中考试、期末考试不同，而是随堂测试和单元检测等小型测试；终结性评价进行的频率不高，一般是一个学期或一个学年两三次，期中、期考查或考试以及毕业会考等都属于终结性评价。

本题答案：
(1)创设便于发现问题、探索规律的物理环境教师要带领学生学习物理规律，首先需要引导学生在物理世界中发现问题。
　　(2)带领学生在物理环境中按照物理学的研究方法来探索物理规律，在这一过程中，教师应怀着对科学的热爱，对探索的兴趣，对学生的信任，情绪饱满地引导学生去发现问题，思考问题，探索规律。在中学阶段，主要是运用实验归纳法和理论分析法，或者把两者结合起来进行，具体的方法大致有以下几种，第一运用实验总结物理规律，第二运用已有知识，通过理论推导，得出新的物理规律，第三提出假说，检验和修正假说，得出结论。
　　(3)引导学生对规律进行讨论，四、引导和组织学生运用物理规律。
　　(4)通过实验加强对知识的学习，如得感性知识，另外进行能力培养；如学习实验知识，懂得基本研究方法，训练实验技能培养科学素养，其意义就在于是学习获取知识和培养能力的基础。
　　(5)第一，整体性。中学生的科学探究能力是由科学探究品质、科学探究内容和科学探究过程有规则、有秩序构成的一个整体。它们相互作用、相互制约、相互促进、共同发展；第二，静态性与动态性的统一。学生的科学探究能力在某一特定时期或阶段是相对稳定的，但也随着科学知识的丰富、智能品质的提高、探究能力的发展以及非智力等外界因素的影响而按一定的规律发展变化。在变化过程中，整个结构的形式保持不变，变化和发展的只是具体内容。

本题答案：
(1)激发学生的学习兴趣
　　兴趣是最好的老师，是成才的催化剂。良好的学习兴趣是求知欲的源泉，是思维的动力。只有有了学习的兴趣，才谈得上学习的积极性，主动性和创造性。中学生好奇心强，富于幻想，容易接受新兴事物，因此中学阶段是最容易培养学生学习兴趣的时候。学生时代的兴趣与爱好，对人的一生都有着深远的影响。
　　第一，物理实验教学可以激发直接兴趣。中学生的思维方式以形象思维为主，对新鲜事物有很强的好奇心，还有好动的特点。而实验具有真实、直观、形象、生动和有趣的特点，因此能深深吸引学生，容易激发学生的直接兴趣，并能充分满足学生好动的心理需求。有趣、新颖甚至奇特的实验现象，往往能使学生兴趣盎然，而且能促使学生思考。例如“水柱顶球”实验，找一根水管和一支筒径比水管略小的针筒。将水管的一端套在水龙头上，另一端套在针筒上，打开水龙头，让水从针筒针头处竖直向上冲出。将乒乓球置于针筒的正上方，松手后乒乓球会被水柱冲到离针筒约1m高处，在水柱上快速跳动并旋转，却不会掉下。这个现象大大出乎学生意料，能使学生产生强烈的求知欲。
　　第二，物理实验教学可以提高简间接兴趣。实验是一种有目的性的操作行为，也是一种实践活动。在做实验前，学生对实验结果往往有很多的猜测，学生为了探求实验的结果，也会投入到并不十分有趣的甚至是艰难的实验中。通过实验，学生不断体会到发现并克服困难、解决问题获得成功后的喜悦，从而激发兴趣、增强信心、提高学习的欲望，进而转化为一种热爱科学的素质和志向。
　　可见实验是引导学生热爱物理学的有效途径之一。兴趣往往是他们学习的直接动力，然后成为爱好和志趣，以致发展为惊人的勤奋和百折不挠的毅力。兴趣爱好和求知欲既是学生获得知识和发展能力的前提，又是其获得知识和发展能力的结果。
　　(2)加强学生科学方法的训练
　　中学物理课的实验虽然简单，但很多实验都注重物理学发展的过程，使学生能在较短的时间内跨越科学历史的长河。在实验的过程中，学生像科学家一样去观察周围的事物，用实验的方法验证事物的属性，发现事物的变化、联系和规律。因此，通过实验活动，能使学生获得物理学研究方法的训练。
　　例如，“钱罐”实验就可加强学生科学方法的训练。提供给学生一个装满硬币的密封容器，然后让学生探究钱罐中有多少钱。条件是可以用一些基本的测量工具，但不能打开容器数钱。有学生想到先称容器的质量，再称出若干硬币的总质量并求出一个硬币的质量的平均值，然后进行估算。也有部分学生想到是先测出容器的容积及一枚硬币的平均体积，扣除容器内空隙部分的估算体积后再相除估算。还有学生做了一个和教师提供的钱罐相同的复制品，然后再数该容器内的钱。出乎意料的是，有同学已用前面的方法找到了问题的答案，然后又拿着钱罐跑到走廊上，让过往的人猜有多少钱，然后对各种回答取平均值。活动的最后环节是评价，实验成绩是根据得到答案的方法来评定，而不是根据答案本身来评定。在这一探究活动中，测质量与体积采用的是科学测量的方法；做一个复制品采用的是建立模型的方法；对别人的回答取平均值的方法并不是科学的方法，而是社会调查中常用的统计方法。上述活动虽然简单，却使学生得到了科学方法的训练。
　　(3)促进学生科学知识的掌握
　　第一，中学物理实验为学生提供了感性认识的材料。理性认识是在感性认识的基础上建立起来的。要形成感性认识，就必须让学生感知各种科学现象。科学实验，能使学生获得丰富的感性认识，进行“去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里”的思维加工，逐步培养学生具体、全面、深入的认识物质及其变化的本质和内在的规律性，使学生的思维从表象到本质，从感性认识到理性认识，从而使学生理解和掌握科学概念与规律。例如，人们生活在空气里，却很难感受到大气压强的存在，如果通过做“覆杯实验”和“马德堡半球”模拟试验把大气压存在的事实展现在学生眼前，学生对这一概念就易于理解和掌握了；在讲授压力作用效果与受力面积之间的关系时，让学生拿一根一端削尖而另一端较平的铅笔，左右手分别挤压铅笔的两端，并让他们说出自己的感觉。学生通过自己感受实验效果，对“压力的作用效果与受力面积有关”就会有非常深刻的认识。
　　第二，中学物理实验为学生提供了理论联系实际的有效途径。科学实验是一种理论联系实际的实践活动。通过实验，学生可以运用知识，在运用中巩固并深刻理解与掌握知识。如果没有实验而将科学知识强行注入学生的头脑中，则知识与实践分离，学生难以形成长久的记忆，所学到的只是也是片面的、僵化的。有人说：“我听了，忘记了；我看了，记住了；我做了，理解了。”这是对实验与掌握知识的关系的形象概括。在实验中，运用理论与实践、具体与抽象相统一的教学原则，通过学生的亲自实践，主动去探索并获取新知识，这是使学生牢固掌握知识的有效途径，同时也是教师突破教学难点，突出教学重点，完成教学任务，提高教学质量的有效保证。
　　(4)培养学生多方面的能力
　　实验过程一般包括实验设计、实验操作、实验观察记录、数据分析与处理、得出结论和误差分析等步骤，完成每一个步骤，学生都必须具备一定的实验能力。然而，能力不是靠教师的讲解来获得的，必须在相应的实践活动中得以培养，故学生的实验能力必须在实验过程中培养。
　　实验设计，能培养学生的思维能力与创造能力；实验观察，能培养学生的观察能力；实验操作，能培养学生的组织能力、动手能力和解决问题的能力等；信息分析与处理，能培养学生的思维能力和运用数学的能力；研究原因、结果和形成概念的过程，能培养学生分析、归纳等逻辑思维能力；误差原因分析，能培养学生的分析能力；探究性试验，能培养学生的科学探究能力。由此可见，科学实验能培养学生多方面的能力。
　　(5)培养学生的科学态度与科学精神
　　认真的科学态度，严谨的科学作风，不畏困难的科学精神，是一名科技工作者必须具备的优良品质，也是从事任何一种工作要取得成功的必要条件。中学物理课程中的实验，正是培养学生这种优良品质的重要阵地。
　　在实验的过程中，要求学生忠于实验数据，尊重客观事实，不能有丝毫的弄虚作假行为，使学生逐步养成严格遵守实验操作规程的习惯，并树立科学的实事求是的态度。实验过程往往不是一帆风顺的，要求学生善始善终，不怕挫折，使学生充分体验实验过程的艰辛和成功的喜悦。因此，通过长期的实验教学，不仅能培养学生实事求是的科学态度和严谨细致的工作作风，而且还能培养学生坚韧不拔、探求真理的科学精神。此外，实验教学还有利于培养学生团结协作，勤俭节约，爱护环境等科学素质。

本题答案：
第一，整体性。中学生的科学探究能力是由科学探究品质、科学探究内容和科学探究过程有规则、有秩序构成的一个整体。它们相互作用、相互制约、相互促进、共同发展。
　　第二，静态性与动态性的统一。学生的科学探究能力在某一特定时期或阶段是相对稳定的，但也随着科学知识的丰富、智能品质的提高、探究能力的发展以及非智力等外界因素的影响而按一定的规律发展变化。在变化过程中，整个结构的形式保持不变，变化和发展的只是具体内容。

本题答案：
(1)结合物理学史，引领物理观念转变
　　所谓结合物理学史进行物理教学，就是根据教学内容的特点，引入该内容发展过程的史料，通过对他们的观念基础和思想发展历程的分析，来帮助学生更好地理解教学内容的物理意义和来龙去脉，以达到教学目标要求的一种教学方法。
　　(2)设计探究体验，促进物理观念内化
　　物理观念的形成既是认知性的，更是体验性的。这需要教师抓住一些能有效形成物理观念的核心概念以及能形成这些核心概念的典型物理模型，充分调动学生的思维，使学生在积极主动的探究过程中深刻理解相关的知识，并且通过在具体情境中的迁移应用，不断提高头脑中知识的整体性和概括性水平，实现物理观念的内化。
　　(3)强化问题解决，完成物理观念提升
　　物理观念是学生在反思感悟和实践应用中将蕴含于具体知识中的物理思想、观点和方法等抽象概括出来的观念性认识，是物理学科的研究对象、过程和结果在学习者头脑中整体的、概括的反映。所以，强化物理知识、思维方法的应用，在问题解决中完成物理观念的提升，是极其重要的培养策略。
　　(4)深度理解概念规律，强化物理思维过程
　　物理概念和规律的内涵主要包括事物或事件的某种本质属性和某方面的规律及其作用。在教学中，凡涉及到易给学生造成思维混乱的物理公式时，应着重理清其物理意义、公式的适用条件，理清物理公式与数学公式之间的区别，用物理学的思维方法去学习物理知识，促使学生形成科学的分析、解决物理问题的方法，形成正确的数学应用意识。只有理解物理问题的本质、意义和关系，才能使学生真正地形成正确的物理知识结构和正确的物理科学观念。
　　(5)引发认知冲突，实现物理观念转化
　　所谓认知冲突的引发就是指人在原有观念与新经验之间出现对立性矛盾时而感受到的疑惑、紧张和不适的状态。要实现原有观念的转变则需满足3个条件：①原有观念跟物理事实存在矛盾；②新观念比旧观念更易于解释物理事实，即新观念具有可理解性和合理性；③新观念的有效性。因此，在教学过程中，创设有效的问题情境得考虑这三个条件，当然除了能引发学生的认知冲突外，还得易于对认知冲突的解决。只有这样，才能顺利实现对错误观念的转变。

本题答案：
从科学探究能力的七个要素出发，针对具体的教学内容，可以着重培养学生某方面的科学探究能力。
　　问题是科学探究的起点，教师可以从以下几个方面来培养学生提出问题的能力。首先，应创设物理情境，为学生提供探究素材。可以让学生观察或操作一些富含物理问题的实验；讲一些物理学史或物理事件；展示一些问题情境丰富的音像资料。在引导探究过程中，教师不必马上告诉其中的问题所在，而只是提出探究任务与思考的方向，让学生发现其中的问题。其次，教师要充分了解学生头脑中的前概念，，针对这些错误的前概念，合理创设情境，让学生在情境中通过与实际现象的矛盾暴露出已有认识的错误，提出问题，激发其寻求新知的欲望。如自由落体运动一节，部分学生有“重的物体下落快，轻的物体下落慢”的错误认知，这时教师创设实验，让一个铁片和揉成一团的纸同时下落(铁片的质量大于纸团的质量)，结果二者几乎同时下落。当学生看到这一与自己已有认知相冲突的实验现象时，会激发其对“影响物理下落快慢因素”这一问题的探究兴趣，有利于探究活动的顺利展开。
　　若要培养学生猜想与假设的能力，教师可以引导学生类比已有知识，做出猜想与假设。例如，对串联电路中电流大小的猜想，可以引导他们将电流与水流进行类比，将灯泡类比于水渠中的水力发电机，水流的一部分能量使发电机转动，但水渠中的水却没有减少，从而推知电流使灯泡发光，但电流的大小也不变，提出了串联电路中电流处处相等的假设。又如：光具有：直线传播、反射、折射、干涉的特性，声具有：直线传播、反射、折射、干涉、波动的特性，从而假设：光也具有波动的特性。
　　再如，若想培养学生分析与论证的能力，可以从以下几个方面进行。教师要引导学生学会对收集的信息进行分析，比较与归纳，在诸多实验现象中发现其本质规律。如探究感应电流的方向实验中，不同的实验操作，引起的感应电流方向不同，但是通过分析对比感应电流方向相同的几个操作，能够归纳出其共同本质，即磁通量都是增加或者减少的。探究某些量的关系时，对于实验中收集的数据，教师要引导学生寻找数据间的关系，通过对数据的简单分析，归纳出某些规律。如探究串并联电路的电压与电流规律时，通过简单的数据比较，就能够归纳出结论。必要时，还要借助数学工具，如探究电流与电阻的关系时，需借助图像，通过描点的方法直观看出二者间的定量关系。