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物理教材的编写思路一般为先列举我们周围存在的现象,然后进行合理的猜想和实验验证,最后进行总结形成一个规律.接下来,学生便可在规律的指导下对其他事物间的作用和发展进行预判,通过反馈的结果进一步了解和熟悉规律.但是学生在学习过程中也会遇到一些用已知的规律去解释是困难的甚至是行不通的情况,从而使他们对所学的知识产生质疑或者留下症结,不利于进一步的推导拓展.
初中阶段,学生所遇到的解释困难大多是出于对知识点的理解不透彻或者误解.这也正暴露了学生在学习过程中的问题和不足,应该引起教师的足够重视,通过对问题的解决帮助学生纠正思路、深入理解,有的放矢的直达病灶肯定比题海战术要有效得多.就算有一些解释涉及未学到的知识,教师也应该合理地组织好语言,适当地指出区别和定律的适用范围,目的在“疏”不在“堵”.笔者通过教学实施过程中遇到的一些特例,谈谈对它们的定位和处理.
一、适当引入,增加兴趣
学生在成长的过程中逐渐积累起来的生活经验,本身也是一种规律.教师在新课中的引入特例适当地打破这些初步建立起来的规律,不单是为了激发学生浓厚的探知欲,更是将学生的认识由“感性”上升到“理性”的一项重要举措.以苏科版初中物理八年级下册“走进分子世界”这一章为例,书本上通过在玻璃管中先后注入酒精和水,混合后发现体积减少来说明分子间因为存在间隙而相互进入的特点.接下来,又通过将两个表面光滑的铅块相互紧压后,发现不但能够连在一起甚至下面还能挂起一定的重物,从而揭示了分子间存在引力的特点.以上两例均是与我们日常生活经验相悖的,因为我们一般情况下都是将两种液体体积直接算术相加,而两个相互接触的物体如无磁性、绞合或黏滞物体涂于表面等,是肯定无法相连的,更别说提起重物了.而这些在我们身边可能认为已经熟知的东西,在物理教师的手中好似变魔术般的展现出来的现象,着实会在学生心中留下深深的烙印.笔者从教以来也曾观摩过不少同行的展示课,其中有一位教师在引入“分子间存在间隙”这一节的时候,通过讲一位智者先后放入石块、沙子和水,来告诫人们不要骄傲自满的寓言故事,以此提醒学生物体间存在间隙.此法虽对学生有一定的教育意义,但依然局限于宏观结构,与分子间存在间隙的特点存在相当大的跨度,学生在接受上不但具有一定的跳跃性,而且极容易将宏观物质与微观物质混为一谈,形成误解,远没有酒精和水混合实验与原理的贴合度高以及对学生造成的感观和思想的冲击力大.教师在最后可以指出任何物质相互接触,它们的分子都会有相互进入的现象,只不过有的进程需要的时间比较长,比如墙角的煤和墙壁之间；有的液体间隙太小,混合后体积有变化但察觉不到等.说明只要我们仔细观察,认真思考,就会发现特例不特.
二、抽丝剥茧,细加辨别
学生在学习中会出现疑惑,有学生提出：“海绵或者粉笔吸水是不是也属于分子间相互进入的现象呢?”此时教师可列举军训汇报表演时,两个队列方阵的相互插入,反问学生：“他们之间也相互进入了,混合后体积也变小了,但他们是分子吗?”答案显然不是.教师总结：分子是极小的,是肉眼甚至光学显微镜都观察不到的,所以是物质本身的构造间隙还是分子间的间隙需要仔细甄别,不可一味地将所有相互进入的现象都归纳为分子间相互进入的现象.同样也有学生提出：“生活中常见的塑料吸盘,挤压之后也会与物体相吸,下面还能挂重物,这也是体现了分子间的引力吗?”为了更具有说服力,教师可以给学生做一下这个实验,即将吸盘的上端戳一个洞,与墙壁压紧后却没能吸住.教师提出问题：“难道就是因为戳了一个洞所以改变了分子间吸引力的大小吗?如果不是,那么有洞和没洞对物体的哪方面造成了影响?”教师还可以拿出两个钻了洞的光滑铅块做实验,发现压紧之后仍然会相连.教师总结：除了我们所熟知的磁力、黏滞性、绞合会使物体相连以外,还有很多别的方法可以达到这个效果.刚才的吸盘就是通过物体的特殊构造达到此效果,而钻了洞的吸盘因为构造的改变所以失去了与接触物相吸的功能.通过后来的实验我们还可以发现,分子间的引力是不随着物体外在条件的改变而改变的.相反,如果教师一上来就告知学生：“这是大气压强的作用,你们学了后面就知道了.”这样不仅使学生对所学的知识在使用时没了底气,而且扼杀了学生处于萌芽阶段的探究问题的思维习惯.其实只要我们站在学生的角度,花一点时间去思考,尝试用他们能接受的方法去解释这些“特例”,不但可以解开症结,而且更完善了对原有概念的理解,起到意想不到的效果.这种机会是很难得的,教师要珍惜.
三、创设模型,前后呼应
学习了物质的密度之后,学生知道了密度的定义和表达式,并且可根据测定一个未知物体的质量和体积的方法计算出它的密度,通过密度表来确定该物质的属性.当学生自信满满之时,教师可否创设一个违背此规律的模型,给学生一个突破的空间呢?
教师可以拿一个中空的铁块让学生去测定数据计算密度,计算后学生会发现与真实的铁的密度相差较大.在确保公式正确的前提下,学生将很容易得出铁块体积虚大的结论.教师总结：刚才实验中测量的并不是铁块的实际体积,以后在判定物质属性时要在物质单一性的前提下进行才有意义.
上述实验的计算数据体现的是空气和铁块组合的整体的密度.这个密度有什么用呢?教师可以留有后招.在学习完浮力这一章以后,学生了解到原来液体对浸入其中物体的浮力就是排开的液体所受到的重力.由浸入的物体重力表达式G物等于ρ物gV浸与排开的液体重力表达式 G液等于ρ液gV排比较可得,若ρ物>ρ液,则物体下沉；若ρ物等于ρ液,则物体处于悬浮状态；若ρ物<ρ液,则物体处于漂浮状态.那我们怎样使一个ρ物>ρ液的物体处于悬浮或漂浮状态呢?答案就在上面的实验结果中.我们可以使该物体与空气组合,因为组合后整体的密度会降低,只要两者达到合适的比例关系,便可以使物体实现悬浮或者漂浮状态,潜水艇的工作原理也是如此.此番对两个章节有的特例的处理,可将两个章节知识点联系得更加紧密.与其说前后呼应,不如说有一石二鸟之效.
其实教师创设特例模型的目的在于锻炼学生形成一种成熟的心智,即规律的存在既有它普适性的一面,所以我们在处理问题的时候要有信心；同时,我们也要对规律存在的前提性有足够的熟悉,这也是我们解释大多数特例之所以奇特的突破口.
我们知道,自然界中大多数的规律是有限制条件的.一些新理论的产生是因为科学工作者在探究的过程中,发现了一些用已有规律解释不了的特例,且没有去忽视它,通过对特例的研究不仅可补充已有的规律,还可能会打开另一个未知领域的大门,在那里,先前遇到的特例却成了一个普遍的现象.所以,“特例并不是一个人在战斗”!通过特例理解教学内容,学生开始思考周围的生活现象所产生的原因以及事物之间透过现象背后的内在联系和区别,并利用一些简单的结论或者规律进行逻辑思维和指导自己的日常行为,使学生更加理性地看待事物,更好地发挥主观能动性.
教师教学生教的是方法和思维习惯的养成,应该时刻将这种信念渗透在教学过程中.重视特例在理解过程中的作用仅仅是诸多教学手段中的一种,教师要做个有心人,既要有涵盖全章的大局观,又要有步步为营、精雕细琢的具体实施手段.这样方能与科学的教书育人的理念相契合,否则照本宣科的灌输与学生拿着书本自学基本无异.