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        高中生物理學科科學思維能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索與實踐

        2018-08-14 18:24:08張清振祁振權
        文理導航 2018年5期
        關鍵詞:高中生途徑創(chuàng)新能力

        張清振 祁振權

        【摘 要】創(chuàng)建創(chuàng)新性國家需要創(chuàng)新性人才,作為基礎教育工作者責無旁貸。普通高中階段如何進行創(chuàng)新教育,是個見仁見智的問題。我們根據(jù)近十年教學的實踐與經(jīng)驗,認為通過組織課外探究小組的學習形式,讓有興趣、有余力的同學對選定課題定期舉行自主探究活動是一條有效的創(chuàng)新能力教育的途徑和方法。

        【關鍵詞】高中生;創(chuàng)新能力;培養(yǎng);方法;途徑

        黨的十八屆三中全會通過的《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》中作出了加快建設創(chuàng)新型國家的決策,這是事關社會主義現(xiàn)代化建設全局的重大戰(zhàn)略決策,也是我們面臨的時代命題。創(chuàng)建創(chuàng)新性國家需要創(chuàng)新性人才,作為基礎教育工作者責無旁貸。普通高中階段如何進行創(chuàng)新教育,是個見仁見智的問題。我們根據(jù)近十年課堂教學的探索與實踐,認為通過課外探究活動的形式,組織有興趣、有余力的同學對選定課題定期舉行自主探究活動是一條有效的創(chuàng)新教育的方法和途徑。

        教學活動中所選探究課題寓于課本又超越課本,是課本知識的延續(xù)和拓展,是一些具有思想性、趣味性、啟發(fā)性的問題。課題分三大類,即理論性探究課題、實驗性探究課題、知識應用性探究課題。現(xiàn)舉例如下:

        1.這些點構成的線有什么規(guī)律

        在學習機械波的干涉時,通常要用這樣一幅圖(右圖1)。此時就問學生知道這些線像什么、能找出規(guī)律嗎?

        為此,我們假設圖2中的F■和F■為兩個振動情況完全一樣的波源,距離為2c,以F■F■的連線中點為平面直角坐標系的原點,取F■F■所在直線為x軸,F(xiàn)■F■的中垂線為y軸。在第1象限任找一點P,連接F■P和F■P即為兩波源發(fā)出的波到P點的波程,設長度分別為r■、r■,波程差為D,則有r■-r■=±D…①又有:r■=■…②

        r■=■…③

        化簡后得■-■=1…④

        若D=nλ,即加強點構成的曲線方程是■-■=1…⑤

        若D=(2n-1)λ/2,即減弱點構成的曲線方程是

        ■-■=1…⑥

        以上兩式中⑤式說明加強點在一簇雙曲線上,⑥式說明減弱點也在一簇雙曲線上,其中nλ/2和(2n-1)λ/4是實半周長。

        2.正弦式交流電峰值與有效值關系的實驗驗證

        正弦式交流電峰值與有效值的關系,在教學中不要求推導,為了使這一結果更具說服力,我們能不能設計一個實驗驗證其正確性呢?

        在這個問題中,交流電電壓的有效值可以用交流電壓表測量,問題的關鍵在于電壓峰值的測量上。所謂峰值就是其波峰或波谷對應的值,在學習正弦式交流電時,我們曾用示波器演示過交流電的波形,利用這一情景,我們順勢引出用示波器測量交流電電壓峰值方法。

        用示波器測峰值,就必須要知道熒光屏上每一格刻度代表的電壓是多少,因此實驗可按如下步驟進行。

        2.1對縱坐標軸進行標度

        用一個阻值為10的滑動變阻器,一個量程為0~6V的直流電壓表,一臺學生用示波器,接一如圖3所示的電路。

        將滑動變阻器接成分壓式,電路的左端接到綜合電學實驗臺6V的直流輸出上,右端接到示波器的y輸入端。接通電源后,首先通過調(diào)節(jié)滑動變阻器使直流電壓表指在2V上,再調(diào)節(jié)示波器的y衰減旋鈕,使顯示電壓的波形直線剛好處于y軸的一整格處。由此可知標度為2V/格,此后不再動y衰減旋鈕。

        2.2測正弦式交流電的峰值和有效值

        將圖3中的直流電壓表換成同量程的交流電壓表,其余不變,接成如圖4所示的電路。接著再將電路的左端接到綜合電學實驗臺6V的交流輸出上,右端接在示波器y輸入上。調(diào)節(jié)滑動變阻器,并觀察交流電在示波器上的波形,當波形的峰峰值之間剛好4格時,不在調(diào)節(jié)滑動變阻器。然后讀出交流電壓表的讀數(shù)U≈2.8V,U2就是輸入示波器的正弦式交流電電壓的有效值,而其峰值為U2m=(1/2)×4格×(2V/格)=4V。

        2.3計算驗證:通過計算驗證,U=U■/■是成立的

        通過這個實驗,使學生不僅掌握了一種驗證正弦式交流電峰值和有效值關系的試驗方法,加深對這一關系的開解和記憶,更在于對示波器的功能和使用有了全新的認識,提高了操作技能,完善了知識結構。

        古語有云:“不積跬步,無以至千里;不積小流,無以成江?!薄?chuàng)新能力的培養(yǎng)不會是一蹴而就的事,必須經(jīng)過長期腳踏實地地探索性研究與實踐,才能逐步提高,有所收獲,欣慰的是我們已經(jīng)邁出了創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索的第一步,畢竟在這種探究中有收獲、有喜悅,尤其是這種經(jīng)歷難能可貴的,獲得了同學們的一致認可。

        【參考文獻】

        [1]祁振權.兩個解法,各有所長.《數(shù)理天地》,2011年04期

        [2]張清振,祁振權.正弦式交流電有效值與峰值關系教學新探.《物理教學探討》,2015年第十期

        [3]祁振權.地球對內(nèi)部質點的萬有引力.《數(shù)理天地》,2011年12期

        (本文為甘肅省“十三五”規(guī)劃課題《普通高中教育階段物理學科科學思維能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法、途徑研究》概要。課題立項號:[2017]GHB2645)

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