高中物理“学案”的虚拟设计，本文主要内容关键词为：高中物理论文,学案论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
随着“科研兴校”方针的确立及“以创新教育和实践为重点的素质教育”的推行，为创“办学特色”而纷纷推行的“校本研究”成为学校发展的基础与后盾。教师既是实践者也是研究者，因此注重课程资源的开发已成为教师的教学行为。随着研究性学习的推广，体现学生为主体，推动学习方式个性化发展的“利学”方案的设计与应用也就显得十分必要。
一、“学案”概念界定
所谓“学案”是相对“教案”而言，是指教师根据教学进度提供给学生使用的一种方案、设计，不同于一般意义的讲义、习题，也不同于学生手中的复习用书。除呈现教学主体内容和结构外，还可以呈现具有一定长度的问题与各种信息背景材料、高考试题、现代物理学新思想、新方法等。
“学案”与“教案”相比，最大的不同在于：“教案”注重于课堂教学环节与教学过程的设计与构思，是课堂教学的纵向设计，其优点是有利于教学目标的达成、教学进程的有效控制；“学案”侧重于知识面的拓展与教学过程中辅助性材料的提供，是课堂教学的横向设计。其优点是更多考虑“学生”的需求，有效地辅助“教案”教学，提高课堂效率。同时“学案”也是教师与学生交流的载体和平台。
二、“学案”的虚拟设计
1.“学案”的传统性设计
“学案”的总体设计中最基本的应该有：学习目标，教学重点难点，课堂思考题，实验探究，本章知识结构整理，疑难辨析，能力训练，学习体会等。这些设计有利于学生课前预习，领略章节知识的总体框架。
(1)学习目标
可引导学生简化思维，把握知识总体框架。
如“运动的合成与分解”一节的学习目标：
①知道合运动、分运动的概念及分、合运动同时发生独立作用的情况；②知道运动的合成与分解及遵循的“平行四边形定则”；③能用作图法作出两个运动的合成。
(2)知识结构
作为教师，应深入研究教材，在教学中勤于思考，善于总结，重视知识结构，强调概念间的联系及其关系，注重知识结构的构筑，使学生所学的知识网络化，在头脑中形成“知识组块”，供随时调用，有助于“问题解决”。
如学完“恒定电流”后在学案中给出如下总结
对电源本质属性的描述：E、r。
对电源工作状态的描述：
这些物理量都是关于外电阻R的函数。
然后设问：研究电路的关键是什么？
让学生通过对学案研究、思考，自己“悟”出一些规律，其效果肯定比教师在课堂上直接总结要好。
(3)课堂思考、实验探究
旨在通过问题的设计，挖掘知识的内涵，一方面学生根据问题的提示事先预习，另一方面激发学生的挑战欲。
如在“电容器 电容”一节中提出一个思考题：教材中提到，电容器充电后，两板间有电场，存在电场能，如何证明电场能的存在？你能提出几种方案？
又如在“练习使用示波器”的实验中有一步：观察亮斑在竖直方向（水平方向）上的偏移并进行调节（“DC、AC”开关置于“DC”位置），电路图如图1所示。由于没有注意，有部分同学把“DC、AC”开关置于“AC”位置，当调节滑动变阻器改变输入电压时，亮斑移动。但当停止移动时，亮斑又回到原处，许多学生感到困惑。对此可在学案上明确告诉学生当开关置于“AC”位置，就是在“Y输入”接线柱与竖直偏转电极间串接一电容器（隔直流、通交流），然后再让学生讨论、思考上述问题并解释之。
图1
(4)能力训练
通常把具有一定长度、质量较高的一些问题或信息题直接给学生，克服上课忙于抄题的传统习惯，提高课堂效率，同时也有利于学生在课后进一步检测对一些问题的理解与掌握，提高阅读能力与文字组织、表达能力。
如在讲功能关系时，在学案中可设计如下问题让学生思考，上课时结合动量守恒定律、动能定理、功能关系进行讲解，可加深对一些问题的理解，一些模糊的概念得以澄清。
如图2所示，质量为M的长方形木板A静止放在光滑的水平地面上，在A的上表面的左端有一质量为m的物体B以
的初速度开始向右滑动，若m与M之间动摩擦因数为μ，最后A、B以相同的速度一起运动，求：
图2
①物体m受到哪些力的作用？画出受力图。
②木板车M受到哪些力的作用？画出受力图。
③物体m做什么运动？为什么？
④木板车M做什么运动？为什么？
⑤m与M的加速度大小和方向，发生相对运动的时间t。
⑥在相互作用的时间内，A对地的位移
。
⑦在相互作用的时间内，B对地的位移
。
⑧B在A上的相对位移△s。
2.“学案”的特色性设计
“学案”的特色性应体现在灵活性与丰富性方面。如物理学与社会进步，国外物理习题及高考试题，高考试题分析，物理思想、方法，物理学史拾掇等，一方面丰富了学生的知识，另一方面也开阔了眼界，激发学生学习历史的兴趣。
(1)物理学与社会进步
旨在通过对物理学史实与人物的介绍，让学生了解物理学对人类文化和文明的发展做出了巨大的贡献，对社会发展和人类生活产生的不可估量的影响。通过学习学生都清楚法拉第对电磁感应的研究直接推动了第二次工业革命，从而极大地推动了社会进步。但学生对近现代物理学研究的一些成果与社会进步的关系显然知之甚少，在学案中可适当地加以介绍，以开阔学生视野。如得益于爱因斯坦的一些理论：
①太阳能电池、防盗报警器和照相机的测光表都是以光电效应为基础的。
②核能利用了这样一个物理现象：当铀原子发生裂变时，总质量的微量损失可以转变成能量，其依据正是爱因斯坦著名的质能方程
。如今，核能为英国提供了25%的电力。
③全球定位系统之所以能将物体的位置精确到米，正是根据爱因斯坦的相对论对地球卫星发出的信号进行了修正。
④狭义相对论与量子理论相结合，指出了反物质的存在。科学家们利用正电子，即反物质“电子”，通过X射线层析照相术研究大脑活动。
⑤亚原子粒子的特性是相对论的直接结果，其存在可以解释从化学元素的特性到磁铁作用的多种现象。
⑥爱因斯坦1916至1917年对光子的研究为人类40年后发现激光奠定了基础。目前激光广泛应用于从DVD到激光打印机的多种产品。
通过介绍使学生能够更深刻地体会物理学在推动社会进步方面所起的巨大作用。
(2)物理学思想与方法
前苏联教育家苏霍姆林斯基指出：“当学生体验到一种亲自参与掌握知识的情感，乃是唤起青少年特有的对知识的兴趣的重要条件。”在课堂教学中应重视培养学生的科学态度，注意呈现物理学史上科学巨匠们探索自然奥秘的原始的思想，揭示其思维过程，激发学生的“情感智力”。这样的素材在高中物理教学中很多（如伽利略理想实验，法拉第电磁感应实验等），这必然有助于培养学生的科学素养和解决问题的能力。
如，在介绍卡文迪许扭秤实验时，要引导学生着重领悟其中两个最为精彩的设计原理。一是转化原理，即：力→力矩→扭力矩→扭丝偏角，通过三次转化，就使微小力的测量成为可能。另一个是放大原理，即：采用T形架增大力臂，利用反射光增大偏角，拉开小镜与光标的间距增大位移，通过这三次放大，有效地提高了测量的精度。这个实验使卡文迪许赢得了“能够测量地球质量的人”的称号。
(3)物理学史拾掇
旨在让学生了解更多的相关知识，培养学生求实的科学态度，提高学生的科学素质。
如在“原子核”教学中，在讲到查德威克发现中子时，都会提到在查德威克发现中子前，约里奥·居里夫妇早就做了相应的实验，并且发现了一种未知粒子，但是很可惜没有进行更深一步的研究，从而失去了良好的机遇。在学案中可再介绍一些这方面的素材。
如1895年11月8日，伦琴在实验室里做阴极射线管中气体放电的实验，意外发现了一种新的放射线——X射线。其实在这以前至少有6位科学家有这样的机会，但都没有把握住，与成功无缘。这里试举几例：
①1880年，德国物理学家哥尔茨坦在研究阴极射线时就注意到阴极射线管壁上会发出一种特殊的辐射，使管内的荧光屏发光，但他没有进一步研究。
②1887年，克鲁克斯在研究放电管时就发现，放在实验装置附近的一个没有打开的照相底片由于某种说不清的原因变得模糊不清了，但他误认为是底片质量问题，只是将底片退货给厂家，因此丧失了发现X射线的机遇。
③1894年，汤姆生在测阴极射线速度时，就有观察到X射线的记录，当时他正忙于研究阴极射线，没有时间专注这一偶然现象，但在论文中如实地作了报道：“我察觉到在放电管几英尺远处的普通玻璃管道中发出荧光，可是在这一情况下，光要穿过真空管壁和相当厚的空气层才能达到荧光体。”
……
(4)国外物理习题及高考试题
学生对国外物理习题及高考试题往往比较感兴趣，他们急切地想知道：外国中学生做什么样的题目。在学案中作适当地介绍，有助于开拓学生视野，增加学习物理的兴趣。
如2003年日本高考题：让A、B、C、D、E这5个小球在t=0时刻从不同的高度以初速度为0同时落下，于是从t=0开始，每隔相等的时间间隔，小球顺次碰到地面，则在t=0时刻，各个小球分别处在什么高度？从图3中给出的四幅图中选取一个最合适的（空气阻力不计）。
图3
3.“学案”的时代性设计
时代性设计主要是指紧跟当今物理教学的时代脉搏，有利于激发学生创新性思维的新颖设计。如前沿物理，诺贝尔奖简介，热点资讯，综合思维等。
(1)前沿物理
美国物理教师协会(AAPT)发表的《中学物理课程内容》中指出：“应当让中学生体验到物理学是一门发展中的科学，是现代前沿科学中最为激励人心的学科之一”。为此新课程适当加大了前沿物理知识的比重，对教学内容进行了一定的扬弃。这样处理有助于激发兴趣、开阔视野，有助于帮助学生养成科学精神。教师要用现代物理思想去组织传统知识，以“学案”的形式展示给学生。
如在经典物理学的观念中，真空是一无所有的空间，而现代物理从更细微的尺度进行考察，得出真空实际就是量子场的基态。超导体除了电阻率ρ=0，目前又发现了其另一个特征：磁感线不能穿过它的体内，也就是说当物体处于超导状态时，其内部磁感应强度恒等于零(B=0)，这种现象称为迈斯纳效应（理想抗磁性）。又如在受迫阻尼振动中，描述单摆的动力学方程已经不再是线性方程，其运动反映出混沌现象的某些基本特征。再如我们可以在学案中给出“熵”的概念，定性说明“熵”的意义——反映系统的无序程度，除此以外，更要说明“熵”不仅可以用于热力学，也广泛地应用于经济学、信息论、生命科学等。这样可以为学生留有再认识、再理解的空间，而不是太绝对、太过确定。物理教学本来就应开阔而非僵化学生的思维。
每年10月份颁布诺贝尔奖之际，是向学生渗透前沿物理知识的一个极好的时机，作为物理教师有必要把本年度诺贝尔物理学奖的基本情况向学生作一介绍（可以“学案”的方式）。
(2)热点资讯
目前正在发生的热点问题，往往能够引起学生的共鸣，但限于条件学生不可能系统地接受这些信息，这样“学案”就可以发挥不可替代的作用。
“神六”飞船发射成功，举国关注，当然也包括我们的学生。在飞船还在轨道上运行时，报上就有许多有关回收的报道，其中讲得最多的是飞船返回时要受到的三大考验：密封性能、黑障区、开伞减速。为什么会出现“黑障”？为什么要有大、中、小三个降落伞？可以适时出一学案专刊，从物理学的角度来解释。
(3)综合思维的设计
当今“3＋综合”形势下，显得更为实际，有利于学生学科知识有机渗透，培养综合思维。
如“原子核”一章的学案设计中，综合思维的设计如下：
物理、化学知识：原子能产生于原子裂变、聚变时释放出的巨大能量。爱因斯坦提出的能量与质量转换公式奠定了原子能技术的理论基础。原子弹是利用原子能技术制造的一种破坏性极强的武器。原子弹的直接破坏主要来自光辐射、放射线辐射和冲击波。将原子能转化为电能，建立核电站是当今和平利用原子能的最重要方式等。
生物学知识：原子能可应用于育种等；放射性污染对人类、生物和环境有严重的破坏性等。
地理知识：铀矿的分布和开采，广岛和长崎的地理位置和城市特点，我国核电站的地理分布等。
政治知识：当代世界关于禁止使用核武器的斗争，中国的立场等。
历史知识：原子能技术发展简史、原子能技术与第三次科技革命、美国投掷原子弹与日本投降的关系、新中国开发和利用原子能的成就等。
语文知识：中外作家描述原子能利用和原子战争的文学作品和科幻作品。
医学知识：放射性治疗等。
考古学知识：鉴别文物的年代、真伪等。
其他：（要求学生通过查阅文献、上网来补充）