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优化教学活动降低认知负荷

时间:2017-5-6 18:30:51

比热容是初中物理较为抽象的概念,它的外延广,与质量、温度的变化、吸收(或放出)的热量三个物理量有关.初中学生第一次学习和三个物理量有关的概念,材料组织的无序和分析方式的多样,使学生感觉学习过程特别复杂,毫无头绪;同时,在建立比热容概念的实验过程中,参杂着加热时间和温度概念的混淆;理解比热容时,又有升温快慢及吸热能力的辨析,再加上对学生前经验要求比较高.所有这些,对初中生比热容的学习造成了沉重的认知负荷.虽然学习材料引起的内在认知负荷是不可避免的,但在比热容的教学中,如果老师认真研究各个知识元素的内在关系,认真研究学生的认知水平,优化教学设计,最大限度地降低阻碍学习的外在认知负荷、优化促进学习的相关认知负荷,促进学生对比热容的内化和理解,不难达到理想的学习效果.下面谈谈在比热容教学中,笔者降低认知负荷的教学体会:
  1合理地问题引导展开探究
  课程标准对比热容的要求是:通过实验,了解比热容,尝试用比热容说明简单的自然现象.真正掌握比热容,就要从比热容概念的理解入手,课本探究实验就是为引入、理解比热容概念而创设.因此课堂在展开探究时,应遵从学生认识,合理设计实验,使探究和学生认识思维产生共鸣.
  首先,实验探究课题应恰当,问题接近学生,苏科教材的探究课题“比较不同物质吸热升温现象”,比较贴近学生的生活,能激发学生解决问题的意识.而很多教材用“比较不同物质吸热的情况”、“探究不同物质的吸热本领一样吗?”、“探究物质的比热容”等等作为探究课题,完全脱离了学生的生活实际,会大大挫伤学生探究的热情,因为“吸热问题”、“吸热能力”、“比热容”比较抽象,学生实际生活体验是吸热升温的多少,对“吸热能力”、“比热容”等概念根本没有感觉,虽然很多老师用生活中熟知的容器的横截面等来类比,但学生思维转换太多,加大了学生探究的难度,增加了学生内在认知负荷,不利于学生思维的顺利发展.
  其次,在实验设计环节,应根据学生生活体验,采用这样的问题串引导:①生活中有吸热升温现象吗?②烧水时,一壶水和半壶水哪个升温更快?③烧水时,大火还是小火加热水哪个升温更快?④你认为“比较不同物质吸热升温现象”时,应如何控制物理量?⑤实验时,吸收的热量如何“测量”?前四个递进式的问题,通过生活中烧水实例,让学生为实验的控制变量做铺垫;第五个问题为理解教材介绍的转换法而设,用相同的酒精灯分别对沙子和水加热,这样可认为在相等时间内被沙子和水吸收的热量相等,我们用酒精灯加热时间的长短来反映沙子和水吸热的多少,即通过测量加热时间间接“测量”吸收的热量,这样可避免学生在建构比热容定义时,被加热时间纠缠而误入歧途.这样的问题串,从学生生活出发,引导学生的思维自然、顺利地进入探究模式.
  2系统地组织素材建立概念
  物质的比热容反映了不同物质的吸热能力,但学生对吸热能力没有真正的感知.在课堂教学中,教师若直接通过吸热能力来建立比热容概念,难以让学生真正理解比热容,无法激活学生学习兴趣,导致教学气氛沉闷,学生思维压抑,学生只是木偶被老师牵引着完成教学,大部分学生无法对比热容有真正的认识,更谈不上理解.课堂教学应以学生生活体验为基础,既要能点燃学生探究学习的热情,更要保护学生的这种热情.所以教学要循序渐进,不能一个大跨度浇灭学生热情的火焰.在比热容概念建立时,可以分两步走,即紧紧抓住比热容的两个特性展开教学.首先通过探究“比较不同物质吸热升温的现象”实验,得出结论一:质量相等的不同物质,吸收相同的热量,升高的温度不同.即比热容的第一特性:反映不同物质吸热升温的快慢.同时老师解释“升温快慢”的真实内涵,以免学生的思维固化在加热时间上;然后讨论三个问题:问题一,若要使质量相同的水、沙子升高相同的温度,两者加热时间会有什么不同?问题二,此时水和沙子,谁吸热多?谁吸热能力强?学生不难得出对水加热的时间长,水吸收热量多,水吸热能力强.这样就得出结论二:质量相等的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量不同.即比热容的第二个特性:反映不同物质的吸热能力.学生经历了从熟悉的“吸热升温快慢”到“吸收热量的多少”上升到“吸热能力的强弱”,逐渐对比热容有清楚的了解,为比热容概念的建立提供了有力的保障.接着老师抛出第三个问题:不同质量的水和沙子(例如水2kg,沙子3kg),升高不同温度(例如水升高2℃,沙子升高6℃),若吸收的热量都是Q,吸热能力一样吗?如何科学地比较不同物质的吸热能力?学生自然有思考,即便思考的不完善,也能通过老师的点拨明白自己的缺陷加以纠正,这样学生不仅了解了比值法定义的内涵,而且对比热容有深刻的理解.在比热容生活应用分析时,我们也不能满足于 “水的比热大”、“××的比热容小”这样无思维的答案,引导学生以两个特性作为分析的基点:即从吸热升温快慢和吸热能力强弱两方面解释.当学生的分析思路变得熟练,甚至成为一种直觉之后,比热容概念就真正的理解了.
  3科学地研读教材优化设计
  《比熱容》是一次较完整的探究活动,全面体现了课程标准对探究活动的过程要求,不仅涉及实验的设计、装置的选取、操作时组员间的分工与合作等等实验细节,同时又要通过实验数据定义比热容,理解比热容.教学内容多,内涵深、思维活,因此教材这种课程资源提供给教师的创造空间很广阔,老师如能在深刻领会《课程标准》的基础上,科学地研读教材,对教材进行扩充、取舍和重组,优化课堂,也一定可以降低学生课堂认知负荷.

作者:不详 来源:网友发布
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