時間:2023-06-22 09:39:45
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇初中物理中的模型法,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【論文摘 要】本文首先分析了物理模型在物理學及其發展中的重要性,然后結合初中物理教育和教學的特點分析了物理模型在初中物理教育教學中的重要意義,接下來本文又把初中物理模型按不同類型逐一分析,最后給出了方法論意義。
模型在我們日常生活、工程技術和科學研究中經常見到,對我們的生產生活有很大幫助。物理學研究具有復雜性。怎樣發現復雜多變的客觀現象背后的基本規律呢?又如何簡單的表達它們呢?人們有幸在漫長地實踐活動中找到一些有效的方法,其中一個就是:在具體情況下忽略研究對象或過程的次要因素,抓住其本質特征,把復雜的研究對象或現象簡化為較為理想化的模型,從而發現和表達物理規律。
既然物理模型是物理學研究的重要方法和手段,物理教育和教學中對物理模型的講述和講授就必不可少。建立物理模型就要忽略次要因素以簡化客觀對象,合理簡化客觀對象的過程就是建立物理模型的過程。根據簡化過程和角度的不同,將物理模型分為以下五類:物理對象模型、物理條件模型、物理過程模型、理想化實驗和數學模型?!?】下面我們逐個加以說明。
(一)物理對象模型——直接將具體研究對象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。這種模型應用最為廣泛,在初中物理教材中有許多很好的例子。例如:質點、薄透鏡、光線、彈簧振子、理想電流表、理想電壓表、理想電源和分子模型。作為例子,我們詳細分析質點。質點,就是忽略運動物體的大小和形狀而把它看成的一個有質量的幾何點。其條件是在所研究的問題中,實際物體的大小和形狀對本問題的研究的影響小到可以忽略。這樣以來,很多類型的運動的描述就得到化簡。比如所有做直線運動的物體都可以看成質點。因為作直線運動的物體的每一個部分每時每刻都做同樣的運動,所以就可以忽略其大小和形狀,而只找這個物體上的一個點作為概括,當然這個點的質量等于物體本身的質量。這樣,直線運動物體的運動軌跡就是一條直線,很容易想象、理解和刻畫。很多具體例子都可以這么做,例如以最大速度行駛在筆直鐵軌上的火車,沿著航空路線飛行的客機,從比薩斜塔上下落的鐵球,等等。
(二)物理條件模型——忽略研究對象所處條件的某些次要因素而形成的物理模型。在初中物理中有:光滑面、輕質桿、輕質滑輪、輕繩、輕質球、絕熱容器、勻強電場和勻強磁場等。我們以輕質桿為例加以分析。比如簡單機械里的杠桿,在初中階段問題往往歸結到力矩的平衡上來。即:動力×動力臂=阻力×阻力臂。動力和阻力都包括桿以外的物體對杠桿的作用力,還包括桿本身的重力。而桿重力的力臂在桿上的每一點都不同,這樣除了桿的形狀是幾何規則的少數例子以外的絕大部分杠桿問題在初中階段就沒法解決。而輕質桿的引入正好解決了這一問題。輕質桿是忽略了自身重力的彈性桿。當外界物體對杠桿的力矩遠遠大于桿自身重力的力矩或者桿自身重力的力矩相互抵消時,就可以把桿當成輕質桿,杠桿受到的力矩只有外力矩,這樣所有杠桿平衡問題都可以迎刃而解。
(三)物理過程模型——忽略物理過程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有:勻速直線運動、穩恒電流等。這些物理模型都是把物理過程中的某個物理量的微小變化忽略掉,把這個物理量看成是恒定的。因為這些量的變化量與物理量本身相比太小了,以至于可以略去不計。這樣不用考慮過程中物理量的復雜變化情況而只考慮恒定過程,分析問題就容易多了。
(四)理想化實驗——在大量實驗研究的基礎上,經過邏輯推理,忽略次要因素,抓住主要特征,得到在理想條件下的物理現象和規律的科學研究方法就是理想實驗。理想化方法是物理科學研究和物理學習中最基本、應用最廣泛的方法【2】。初中物理中就有一個非常著名的理想化實驗:伽利略斜面實驗。伽利略的斜面實驗有許多,現在舉其中的一個例子,同樣的小球從同種材料同樣高度的斜面上滑下來,在摩擦力依次減小的水平面上沿直線運動的路程依次增大。伽利略由此推知:小球在沒有摩擦的水平面上永遠做勻速直線運動(在理想條件下的物理現象)。牛頓又在此基礎上建立了牛頓第一定律。無需多論,也足以見得理想實驗的強大力量。
(五)數學模型——由數字、字母或其它數學符號組成的、描述現實對象數量規律的數學公式、圖形或算法?!?】初中物理中的數學模型主要有磁感線和電場線。磁感線(電場線)是形象的描述磁感應強度(電場強度)空間分布的幾何線,是一種數學符號。而磁場和電場本身的性質對這些幾何線做了一些規定,例如空間各點的電場強度是唯一的規定了電場線不相交。這樣就使它們成為形象、簡練而準確的描述磁場和電場的數學符號。
物理模型在初中物理教育與教學中起到舉足輕重的作用,因此,在教學中我們就要重視對物理模型概念和具體模型(例如上文分析的模型)的講述,重視對建立物理模型方法的講授,重視對學生建立和應用物理模型意識的增強,重視對學生建立和應用物理模型能力的培養,讓學生體驗到成功建立和應用物理模型解決實際問題的快樂。
參考文獻
【1】劉玉勝,物理模型在教學中的運用,東平縣實驗中學。
關鍵詞:初中物理;模型;直觀;規律
中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2013)13-047-01
初中物理學科已經顯示出它的抽象性,學生接受起來未免有些吃力,教師可以化抽象為直觀,發動學生,制作模型,利用模型的形象直觀的特點,破解物理難題,開啟智慧之門。一方面有利于培養并提高學生的動手動腦能力,一方面鍛煉學生的思維能力。
模型在我們日常生活、工程技術和科學研究中也是很常見的,對我們的生產生活有很大幫助。物理學研究具有復雜性。怎樣發現復雜多變的客觀現象背后的基本規律呢?又如何簡單的表達它們呢?人們有幸在漫長地實踐活動中找到一些有效的方法,其中一個就是:在具體情況下忽略研究對象或過程的次要因素,抓住其本質特征,把復雜的研究對象或現象簡化為較為理想化的模型,從而發現和表達物理規律。
既然物理模型是物理學研究的重要方法和手段,物理教育和教學中對物理模型的講述和講授就必不可少。建立物理模型就要忽略次要因素以簡化客觀對象,合理簡化客觀對象的過程就是建立物理模型的過程。根據簡化過程和角度的不同,將物理模型分為以下五類:物理對象模型、物理條件模型、物理過程模型、理想化實驗和數學模型。下面我們逐個加以說明。
(1)物理對象模型――直接將具體研究對象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。這種模型應用最為廣泛,在初中物理教材中有許多很好的例子。例如:質點、薄透鏡、光線、彈簧振子、理想電流表、理想電壓表、理想電源和分子模型。作為例子,我們詳細分析質點。質點,就是忽略運動物體的大小和形狀而把它看成的一個有質量的幾何點。其條件是在所研究的問題中,實際物體的大小和形狀對本問題的研究的影響小到可以忽略。這樣以來,很多類型的運動的描述就得到化簡。比如所有做直線運動的物體都可以看成質點。因為作直線運動的物體的每一個部分每時每刻都做同樣的運動,所以就可以忽略其大小和形狀,而只找這個物體上的一個點作為概括,當然這個點的質量等于物體本身的質量。這樣,直線運動物體的運動軌跡就是一條直線,很容易想象、理解和刻畫。很多具體例子都可以這么做,例如以最大速度行駛在筆直鐵軌上的火車,沿著航空路線飛行的客機,從比薩斜塔上下落的鐵球,等等。
(2)物理條件模型――忽略研究對象所處條件的某些次要因素而形成的物理模型。在初中物理中有:光滑面、輕質桿、輕質滑輪、輕繩、輕質球、絕熱容器、勻強電場和勻強磁場等。我們以輕質桿為例加以分析。比如簡單機械里的杠桿,在初中階段問題往往歸結到力矩的平衡上來。即:動力×動力臂=阻力×阻力臂。動力和阻力都包括桿以外的物體對杠桿的作用力,還包括桿本身的重力。而桿重力的力臂在桿上的每一點都不同,這樣除了桿的形狀是幾何規則的少數例子以外的絕大部分杠桿問題在初中階段就沒法解決。而輕質桿的引入正好解決了這一問題。輕質桿是忽略了自身重力的彈性桿。當外界物體對杠桿的力矩遠遠大于桿自身重力的力矩或者桿自身重力的力矩相互抵消時,就可以把桿當成輕質桿,杠桿受到的力矩只有外力矩,這樣所有杠桿平衡問題都可以迎刃而解。
(3)物理過程模型――忽略物理過程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有:勻速直線運動、穩恒電流等。這些物理模型都是把物理過程中的某個物理量的微小變化忽略掉,把這個物理量看成是恒定的。因為這些量的變化量與物理量本身相比太小了,以至于可以略去不計。這樣不用考慮過程中物理量的復雜變化情況而只考慮恒定過程,分析問題就容易多了。
(4)理想化實驗――在大量實驗研究的基礎上,經過邏輯推理,忽略次要因素,抓住主要特征,得到在理想條件下的物理現象和規律的科學研究方法就是理想實驗。理想化方法是物理科學研究和物理學習中最基本、應用最廣泛的方法。初中物理中就有一個非常著名的理想化實驗:伽利略斜面實驗。伽利略的斜面實驗有許多,現在舉其中的一個例子,同樣的小球從同種材料同樣高度的斜面上滑下來,在摩擦力依次減小的水平面上沿直線運動的路程依次增大。伽利略由此推知:小球在沒有摩擦的水平面上永遠做勻速直線運動(在理想條件下的物理現象)。牛頓又在此基礎上建立了牛頓第一定律。無需多論,也足以見得理想實驗的強大力量。
關鍵字:對比 物理模型 學習習慣
學生普遍認為高一物理難學,原因就是學生能力與高中物理教學要求的差距大。由于高一物理是高中物理學習的基礎,因此高中物理教師必須認真研究教材和學生,掌握初、高中物理教學的差別,把握初、高中物理教學的銜接,才能提高高中物理教學質量,才能讓學生完成由初中到高中的過渡,進入高中的物理良性學習。
一、高中與初中物理教學的對比
初中物理教學是以觀察、實驗為基礎,使學生了解力學、熱學、聲學、光學、電學和原子物理學的初步知識以及實際應用;高中物理教學則是采用觀察實驗、抽象思維和數學方法相結合,對物理現象進行模型抽象和數學化描述,要求通過抽象概括、想象假說、邏輯推理來揭示物理現象的本質和變化規律。初中物理教學以直觀教學為主,在學生的思維活動中呈現的是一個個具體的物理形象和現象,所以初中學生物理知識的獲得是建立在形象思維的基礎之上;而高中較多地是在抽象的基礎上進行概括,在學生的思維活動中呈現的是經過抽象概括的物理模型。
初中物理內容少,問題簡單,講解例題和練習多,課后學生只要背背概念、公式,考試就很容易了。而高中物理內容多而且難度大,各部分知識相互聯系,有的學生仍采用初中的那一套方法對待高中的物理學習,結果是學了一大堆公式,雖然背得很熟,但一用起來就不知從何下手,學生感到物理深奧難懂,從而心理上造成對物理的恐懼。高中物理對學生運用數學知識分析解決物理問題的能力提出了較高要求,在教學內容上更多地涉及到數學知識,物理規律的數學表達式明顯加多加深。
二、如何搞好初、高中物理教學的銜接
1.重視教材與教法研究
高中物理教師不單是研究高中的物理教材,還要研究初中物理教材,了解初中物理教學方法和教材結構,知道初中學生學過哪些知識,掌握到什么水平以及獲取這些知識的途徑,在此基礎上根據高中物理教材和學生狀況分析、研究高中教學難點,設置合理的教學層次,實施適當的教學方法,降低“階差”,保護學生物理學習的積極性,使學生樹立起學好物理的信心。
2.堅持循序漸進原則
高中物理教學大綱指出,教學中應注意循序漸進,知識要逐步擴展和加深,能力要逐步提高。高中教學應以初中知識為教學的出發點逐步擴展和加深,教材的呈現要難易適當,要根據學生知識的逐漸積累和能力的不斷提高,讓教學內容在不同階段重復出現,逐漸擴大范圍和增加難度。
3.透析物理概念和規律
使學生掌握完整的基礎知識,培養學生物理思維能力,能力是在獲得和運用知識的過程中逐步培養起來的。首先要加強基本概念和基本規律的教學,要重視概念和規律的建立過程,讓學生知道它們的由來;其次弄清每一個概念的內涵和外延及來龍去脈,要使學生在掌握物理規律的表達形式的同時,明確公式中各物理量的意義和單位、規律的適用條件及注意事項。
4.物理模型的建立
高中物理教學中常用的研究方法是確定研究對象,對研究對象進行簡化建立物理模型,在一定范圍內研究物理模型,分析總結得出規律,討論規律的適用范圍及條件。建立物理模型是培養抽象思維能力、建立形象思維的重要途徑,要通過對物理概念和規律建立過程的講解,使學生領會這種研究物理問題的方法,通過規律的應用培養學生建立和應用物理模型的能力,以實現知識的遷移。
5.學習習慣的培養
教育家葉圣陶先生指出:“教育的本旨原來如此,養成能力,養成習慣?!迸囵B學生良好的學習習慣是教育的一個重要目的,也是培養學生能力、實現教學目標的重要保證。如何培養良好的學習習慣,首先是要培養學生獨立思考的習慣,獨立思考是學好知識的前提,學生經過獨立思考,就能很好地消化所學知識,才能真正想清其中的道理,從而更好地掌握它。其次培養學生自學能力,使其具有終身學習的能力。閱讀是提高自學能力的重要途徑,閱讀是對學生進行智育的重要手段,閱讀物理教材不能一掃而過,而應潛心研讀,邊讀邊思考,挖掘提煉,對重要內容反復推敲,對重要概念和規律要在理解的基礎上熟練記憶,養成遇到問題能夠獨立思考以及通過閱讀教材、查閱有關書籍和資料的習慣。
為了提高學生的閱讀興趣與效果,教師可以根據教材重點設計思考題,使學生有目的地帶著問題去讀書,設計些對重點的、關鍵性的內容能激起思維矛盾的思考題,引起學生的思維興趣和思維活動,同時還可以充分利用現代信息技術,利用電腦動畫再現物理情景。同時強調科學記憶,反對死記硬背,現在學生不重視知識的記憶和理解,或是什么都不記,或是死記硬背。準確的記憶是正確應用的基礎,理解是物理記憶的關鍵,對比聯系是記憶的有效方法,將所學知識與該知識應用的條件結合起來,形成條件化記憶才能有效地用來創造性地解決問題。
一、控制變量法
就是某一物理問題受多個因素的影響時,通過控制其中某個因素不變,只讓其中一個因素改變,看它對物理問題的影響,從而轉化為多個單一因素影響某一物理量的問題的研究方法。
例如,我們常見的弦樂器可以發出不同音調,那么弦樂器發音的音調與哪些因素有關呢?弦樂器的音調高低可能與弦的粗細、長短、弦的材料及弦的松緊等因素有關,我們先控制弦的長短、材料和松緊相同,讓弦的粗細不同,比較粗細對音調的影響,然后使弦的粗細、材料和松緊相同,研究弦的長短對音調的影響,以此類推,逐步進行研究,最后進行分析從而得出正確的結論。
初中物理中利用控制變量法進行研究的問題很多,如,研究影響力的作用效果的因素;研究滑動摩檫力與哪些因素有關;研究液體內部的壓強的影響因素;研究影響液體蒸發快慢的因素;研究物體吸熱與哪些因素有關;研究影響電阻大小的因素;研究電流與電壓、電阻的關系;研究影響電流熱效應的因素;探究影響電流做功的因素;研究動能(勢能)大小的影響因素;探究物體質量與體積的關系;探究壓力作用效果等。
二、建立模型法
實際生活中的事物是錯綜復雜的,在用物理的規律對實際中的事物進行研究時,我們需要對它們進行必要的簡化,忽略次要因素,以突出主要矛盾,以便于解決問題,用這種理想化的方法對實際中的事物進行簡化,便可得到一系列的物理模型,這種方法可以幫助人們透過現象,從本質認識和處理問題。
例如,生活中簡單機械有很多,它們的形狀、用途、結構各異,要分別研究它們是難于實現的,初中物理中的杠桿就是簡單機械的模型,有了這個模型,再去研究簡單機械,就簡單多了。
在初中物理中,通過建立模型,簡化研究難度的內容很多,如,原子的核式模型;電路圖;力的示意圖;電動機和發電機模型;用水泵和水輪機使水管中水不停流動,其中水泵就是電池的模型,水壓就是電壓的模型;滑動變阻器就是生活中各種變阻器的模型等。
三、轉換法
物理中有一些看不見、摸不著的現象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現象去認識,或用易測量的物理量來間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法。
如,蘋果落地證明重力存在;馬得堡半球實驗可證明大氣壓的存在;影的形成、小孔成像可以說明光的直線傳播;奧斯特實驗可證明電流周圍存在著磁場;用細鐵屑可以很清楚地顯示磁場的分布;指南針證明地磁場的存在;擴散現象證明分子做無規則運動;鉛塊實驗證明分子間引力的存在;運動或被舉高的物體能對別的物體做功可證明它具有能,用鐵球撞擊木塊,根據木塊移動的距離可以知道鐵球動能的大小,利用電磁鐵吸引大頭針的多少而知道電磁鐵的磁性強弱等。
四、類比法
實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理,它是根據兩個(或兩類)對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維方法,物理中的類比方法可以幫助理解較復雜的實驗和較難的物理知識。
如,原子結構的模型中,原子核可以類比于太陽,核外電子類比于行星,它們在空間結構和運動方式上都是相似的、利用水流類比電流、利用水壓類比電壓、照相機類比人的眼睛、電能使電燈發光,同時產生內能散失在空氣中,但這些內能無法自動轉化為電能類比能量的轉化和轉移具有方向性、利用水波類比電磁波、利用永久磁體的磁場分布情況類比通電螺線管周圍的磁場分布等。
五、比較法
許多物理現象和物理規律具有相似之處,但又有本質的區別,我們要認識它們有一定的難度,但我們如果通過深入觀察、思考和分析,找出研究對象的相同點和不同點,就能很好的區別它們,這也是認識事物的一種基本方法。
【關鍵詞】高中物理;銜接點;知識
高中物理與初中物理屬于兩個不同的層次,學生在學習高中物理知識的過程中,難免會出現一些不適應的感覺。其實,從初中物理到高中物理的學習過程,是一種思維上的轉變,只要抓住物理思維模式上的變化,就可以很好的消化課堂上的物理知識。所以,教師作為課堂上的主體,對學生進行物理思維模式上的訓練,可以有效的幫助學生更好的掌握高中物理知識。從實際教學情況來看,物理思維模式上的有效轉換,可以更好將初中物理知識與高中物理知識進行有效的銜接。
一、高中物理課堂現狀
很多學生抱怨高中物理課程難度較大,已經成為目前高中物理課堂上的一種普遍聲音。在高中物理課堂上,很多從初中剛剛進入高中的學生,面對新的物理課程,表現出了不適應的感覺,認為高中物理知識與初中物理知識是兩回事,因此,對高中物理課堂產生了抵觸情緒。而教師作為課堂上的主體,在對學生進行物理知識的傳遞時,將大部分精力都放在了學生如何能夠快速掌握物理知識上,而忽視了對學生如何能夠快速掌握物理知識的方式方法的教導。因此,對那些從初中剛剛步入高中的學生來說,教師較為傳統的教學方法,沒有將學生過去所學習的物理知識與高中物理知識進行有效的銜接[1],導致同學們不能很好的掌握課堂上的知識點。
二、a生初、高中物理知識不能進行有效銜接的原因
1.新舊知識沒有同化
用初中知識來攻克高中的新知識,是促進初、高中物理知識能夠同化的重要途徑。但是,目前很多教師在物理課堂上,沒有將新舊知識進行同化,而使學生誤認為新舊知識之間沒有一點關系。因此,導致學生在學習的方向上出現了意識上的問題,使學生掌握高中物理知識出現了阻礙。
2.實驗教學不夠充分
實驗教學的有效運用,對銜接初、高中物理知識來講,能夠起到很好的輔作用。因為物理是一門以實驗為基礎的科學,一旦離開實驗的教學方式,必定會使學生出現理解上的偏差。但是,在目前的教學中,教師對實驗教學的運用較少,只是將一些帶有實驗性質的教學內容,以口述的方式表達給學生。這樣不僅會破壞課堂的完整性,同時也不能激發學生的學習興趣,使課堂氛圍枯燥,導致學生很難融入到教師的教學當中。
3.缺少模型教學
模型教學可以更加直觀的將一些物理定律呈現在學生面前,使學生能夠清晰的認識到物理規律,對銜接學生的初、高中物理思維來說,起到了關鍵性作用。但是,在目前的教學環境內,對物理模型的運用依然不夠,或者說對模型的運用不夠細致化[2]。使學生的物理思維依然停留在初中階段,沒有將思維進行有效的轉化。
三、初、高中物理知識能夠銜接的建議及對策
1.注重新舊知識的同化
例如,教師在講解彈力的概念時,初中的物理課程已經涉及了彈力的延長與外力關系。因此,教師應該運用學生對初中物理知識的概念,進行高中知識的講解,從彈力的延長與外力關系中分析彈力產生的原因和彈力方向。將初中物理知識與高中物理知識進行銜接式教學,會讓學生對彈力的概念有一個更清晰的認識,也會促進學生對彈力概念的有效掌握。
2.加強實驗教學
在實驗教學的過程中,教師應該以學生的角色進入實驗過程中,以學生的思維提出實驗過程中遇到的問題,思學生之所思,想學生之所想。與學生一起面對實驗問題,并根據實驗,尋找初中階段物理教學中擁有相同實驗特性的例子,幫助學生回憶初中物理的知識點,進行延伸性教學,將實驗結果與初中實驗特例進行銜接,讓學生更好的理解實驗過程,從而加強學生對高中物理的認識,產生聯想性思維。
3.加強物理模型教學
例如,在講解月球圍繞地球運轉時,通過物理模型進行教學,可以更加直觀的將月地之間的距離、運動軌道等信息呈現在學生面前,并根據這些簡單的信息,引申出勻速直線運動、自由落體運動等知識點,從而可以將學生的初、高中物理思維進行有效的銜接[3]。對學生學習物理知識來講,模型具有非常重要的實際意義。
四、結論
尋找初、高中物理知識的銜接點,對學生學習物理知識具有非常重要的作用。因此,想要達成這一教學目的,教師應該轉變教學觀念,在課堂中運用現代教學手段,轉化學生的學習思維,提高學生對物理知識的興趣,加強學生對物理知識的理解,從而幫助學生更好的學習物理。
參考文獻:
[1]龔林泉.初高中銜接實踐探索和初步思考[J].教育科學論壇,2015,07:65-67.
【關鍵詞】高中物理 銜接教學 策略
高中物理難學難就難在初中與高中銜接中出現的“高臺階”。剛從初中升入高中的學生普遍不能一下子適應過來,都覺得高一物理難學,特別是意志品質薄弱和學習方法不妥當的學生,他們過早地失去了學習物理的興趣,學習信心受到打擊。如何搞好物理教學的銜接,幫助學生盡快適應高中物理的教學特點和學習特點,跨過“高臺階”,成為高一物理教師的首要任務。本文針對高一學生物理學習中存在的問題和解決對策進行了探討。
一、加強直觀性教學,激發物理學習興趣
高中物理在研究復雜的物理現象時,為了使問題簡單化,經常只考慮其主要因素,而忽略次要因素,建立物理現象的模型,使物理概念抽象化。初中學生進入高中學習,往往感到模型抽象,不可以想象。針對這種情況,應盡量采用直觀形象的教學方法,多做一些實驗,多舉一些實例,使學生能夠通過具體的物理現象來建立物理概念,掌握物理概念,設法使他們嘗到“成功的喜悅”。加強實物演示的直觀教學,使抽象的物理概念與生活實例聯系起來,變抽象為形象,變枯燥為生動,能提高學生的物理學習興趣,使學生更好更快地適應高中物理的教學特點。
二、注重物理解題方法和技巧的訓練
中學物理教學中常用的研究方法是:確定研究對象,對研究對象進行簡化,建立物理模型,在一定范圍內研究物理模型,分析總結得出規律,討論規律的適用范圍及注意事項。建立物理模型是培養抽象思維能力、建立形象思維的重要途徑。要通過對物理概念和規律建立過程的講解,使學生領會這種研究物理問題的方法;通過規律的應用,培養學生建立和應用物理模型的能力,實現知識的遷移。物理思想的建立與物理方法訓練的重要途徑是講解物理習題。講解習題要注意解題思路和解題方法的指導,有計劃地逐步提高學生分析、解決物理問題的能力。講解習題時,要把重點放在物理過程的分析上,并把物理過程圖景化,讓學生建立正確的物理模型,形成清晰的物理過程。物理習題做示意圖是將抽象變形象、抽象變具體,建立物理模型的重要手段,從高一開始就應訓練學生作示意圖的能力。例如運動學習題要求學生畫運動過程示意圖,動力學習題要求學生畫物體受力與運動過程示意圖等等,并且要求學生審題時一邊讀題一邊畫圖,養成習慣。
解題過程中,要培養學生應用數學知識解答物理問題的能力。學生解題時的難點是不能把物理過程轉化為抽象的數學問題,再回到物理問題中來,使二者有機結合起來,教學中要幫助學生闖過這一難關。例如在運動學中,應注意矢量正、負號的意義以及正確應用;講解相遇或追擊問題時,注意引導學生將物理現象用數學式子表達出來;講運動學圖象時,結合運動過程示意圖講解,搞清圖象的意義,進而學會用圖象分析過程、解決問題。再如解決力學中連接體的問題時,常用到“隔離法”;對于不涉及系統內力,系統內各部分運動狀態相同的物理問題,用“整體法”解答比用“隔離法”簡便。剛從初中升上高中的學生,常常是上課聽得懂,課本看得明,但一解題就錯,這主要是因為學生對物理知識理解不深,綜合運用知識解決問題的能力較弱。針對這種情況,教師應加強解題方法和技巧的指導。
三、講清講透物理概念和規律,培養學生的物理思維能力
培養能力是物理教學的落腳點。能力是在獲得和運用知識的過程中逐步培養起來的。在銜接教學中,首先要加強基本概念和基本規律的教學。要重視概念和規律的建立過程,使學生知道它們的由來;對每一個概念要弄清它的內涵和外延、來龍去脈。講授物理規律要使學生掌握物理規律的表達形式,明確公式中各物理量的意義和單位,規律的適用條件及注意事項。了解概念、規律之間的區別與聯系,如運動學中速度的變化量和變化率,力與速度、加速度的關系,動量和沖量,動量和動能,沖量和功,機械能守恒與動量守恒等,通過聯系、對比,真正理解其中的道理。通過概念的形成、規律的得出、模型的建立,培養學生的思維能力以及科學的語言表達能力。在教學中,要努力創造條件,建立鮮明的物理情景,引導學生經過自己充分的觀察、比較、分析、歸納等思維過程,從直觀的感知進入到抽象的深層理解,把它們準確、鮮明、深刻地納入自己的認知結構中,盡量避免似懂非懂,“燒夾生飯”。
四、注意新舊知識的同化和順應
同化是把新學習的物理概念和物理規律整合到原有認知結構的模式之中,認知結構得到豐富和擴展,但總的模式不發生根本的變化。順應是認知結構的更新或重建,新學習的物理概念和規律已不能為原有認知結構的模式所容納,需要改變原有模式或另建新模式。
關鍵詞:梯度;抽象思維;形象思維;分化客觀原因;防止對策
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2007)12(S)-0021-2
每個物理教師剛接高一時都有自己美好的設想,希望每一個學生都能對物理產生濃厚的興趣,并能學好物理。然而,不管教師如何努力,甚至費盡心機,不久就會發現,部分學生的物理成績不盡如人意,“物理難學”,呼聲四起,到高一結束時,便出現了嚴重的分化現象。造成高一物理難學和引起高一學生學習物理分化的原因是多方面的、復雜的,除學科本身的特點外,筆者經過多年的教學實踐和分析總結,就其客觀原因進行分析并提出相應的防止對策。
1 初、高中物理教學要求的梯度過大,是造成分化的客觀原因
1.1 教材的梯度
初中教材編寫形式主要是觀察與思考、實驗與思考、讀讀想想、想想議議,小實驗、小制作、閱讀材料與知識小結,學生容易閱讀。高中物理教材對物理概念和規律的表述嚴謹簡捷,對物理問題的分析、推理、論述科學、嚴密,學生閱讀難度較大,不易讀懂。
1.2 研究方法的梯度
初中物理教學是以觀察、實驗為基礎,教材內容多是簡單的物理現象和結論,對物理概念和規律的定義與解釋簡單粗略,研究的問題大多是單一對象、單一過程、靜態的簡單問題,學生易于接受。高中物理教學則是采用觀察實驗、抽象思維和數學方法相結合,對物理現象進行模型抽象和數學化描述,要求通過抽象概括、想象假說、邏輯推理來揭示物理現象的本質和變化規律,研究解決的問題大多是涉及研究對象的多個狀態、多個過程、動態的復雜問題,學生接受難度大。
1.3 運用數學知識的梯度
初中物理在數學上只需用到代數的四則運算和一元一次方程,高一物理的力學部分所用的數學知識,遠比初中物理所用的四則運算復雜得多。力的分解與合成中的矢量運算;運動學中的二次方程以及根的合理性的判別;萬有引力、人造衛星中的冪的運算、簡單的極值運算等。
1.4 思維能力的梯度
初中物理學習的物理現象和物理過程,大多是“看得見”、“摸得著”,而且與日常生活現象有著密切的聯系,學生在學習過程中的思維活動,大多屬于以生動的自然現象和直觀實驗為依據的具體的形象思維,較少要求應用科學概念和原理進行邏輯思維等抽象思維方式。高中物理研究的物理現象比較復雜,與日常生活現象的聯系也不象初中那么緊密,分析問題時不僅要從實驗出發,有時還要從建立物理模型出發,要從多方面、多層次來探索問題,在物理學習過程中抽象思維多于形象思維,動態思維多于靜態思維,需要學生掌握歸納推理、類比和演繹推理方法,特別要具有科學想象能力,剛從初中升上高中的學生普遍感到不適應,學習上存在很大的思維障礙。
1.5 習題難度的梯度
初中物理的練習題,要求學生解說物理現象的多,一般都只需直觀判斷或只用一個公式求解,而且題型簡單、轉彎少、數字小、容易計算。高中物理習題,一般都是幾個物理過程,解題需要通過發散分析,弄清物理過程,邏輯推理,才能建立方程組求解,而且題型花樣翻新多、過程復雜、數字大、不易計算。
2 防止高一學生由于初、高中教學要求梯度過大這一客觀原因造成學習物理分化的對策
2.1 研究教材,分析學生,因材(才)施教,把握教學深度,為防止分化降低“臺階”
高一物理教師要研究初中物理教材,了解初中物理教學方法和教材結構,了解學生當前的物理認知水平,知道初中學生學過哪些知識,掌握到什么水平以及獲取這些知識的途徑,在此基礎上根據高中物理教材和學生狀況、原有知識和思維水平,研究高一教學難點,設置合理的教學層次、注重初、高中物理知識的銜接和學生認識能力上的銜接,實施適當的教學方法,降低“臺階”。教師在教學中應盡量把高一知識與初中知識相聯系,通過比較分析,揭示新知識的物理意義,使學生能把舊知識和新知識有機地統一起來,從而掌握新知識。在會形成教學難點之處,把知識傳遞和能力培養過程延長,中間要增設驛站,使學生分步達到目標,把新知識有機地融入舊知識的框架中,從而突破原有的認知結構,構成新的知識體系。從而使難點得以緩解,保護學生物理學習的積極性,使學生樹立起學好物理的信心。
2.2 培養習慣,規范解題過程,是防止分化的關鍵
良好的學習習慣是學好高一物理的前提,高一開始就要培養學生課前預習、上課認真聽講、積極思考、勇躍回答問題、課后先復習后完成作業的良好習慣和規范化解題的習慣。
2.3 注重指導學法,培養技能,為防止分化打好基礎
學習方法的正確與否,很大程度上決定了能否學好物理。
正確分析物體的受力,畫好受力分析圖是解決力學問題的基礎;正確分析物理過程,是解決力學問題的前提;熟練運用數學知識是解決力學問題的保證。因此教師要從第一堂課起,有意識地培養這三個方面的基本技能。如為幫助學生掌握正確受力分析方法,應使學生養成“重力――彈力――摩擦力――其它力”的分析順序,并對每一個力都要有找到施力物體的習慣,找施力物體是為了防止添力,有序分析是為了防止漏力。引導學生拋棄初中那種死記硬背的學習方法,對高中的物理概念,公式,規律要理解記憶,知道它們的適用范圍和條件,并結合相應的習題加以鞏固。嚴格規范學生的解題步驟,使學生養成正規的解題步驟,加強學生的解題能力。教育學生要注重基礎,少做難題、怪題。俗話說:熟能生巧,基礎知識和基本方法打好了,就能靈活地處理各種類型的題目。
2.4 培養能力,重視思維的基本方法,為防止分化掃除障礙
學生學習的最大障礙也就是思維的障礙,平時我們向學生介紹某個物理量時,一般要介紹它的物理意義、定義和量值,即定義它的大小的公式、是標量還是矢量、單位及注意事項等等。其中以介紹物理意義為起點和重點,教給學生學會從物理現象中抽象出物理概念、理解其物理意義的方法,就顯得尤為重要。為此首先必須仔細挑選所要介紹的客觀現象,使之能夠從中明白地抽象出所要說明的物理概念。其次,所選取的對象必須形象、直觀為學生所熟悉。再者,為引人同一概念所選取的對象必須具有相關性。
2.5 逐步進行理想化思想熏陶,為跨上臺階減緩梯度
初、高中物理在處理問題時的一個很大區別就是初中物理以客觀事物為依據對其進行研究,而高中物理研究問題的一個重要方法就是理想化,即“理想化模型”和“理想化過程”的建立。高一學生接觸到的質點、簡諧運動、單擺等都是理想化模型;勻速直線運動,勻變速度直線運動、勻速周運動、平拋運動、簡諧運動等都是理想化過程。高一學生由于科學的抽象和概括能力差,使理想化模型和理想化過程的建立遇到了困難。為了使學生掌握這種科學抽象和概括的思維方法,第一應使學生明確建立概念和模型的事實根據及過程,知道它的適用范圍、適用條件。如建立“質點”這個理想化模型,首先應使學生明確引入質點是為了突出物體具有質量這一特征,而忽略物體具有大小這一次要因素。其次要使學生明確什么情況下物體可看作質點(大小可忽略),什么情況下不能看作質點。第二,應使學生學會把實際的物體或過程與學過的模型或過程中的轉化,這是運用知識解決實際問題的關鍵。
總之,導致高一物理學習兩極分化的因素很多,在教學中教師一定要注意研究高一學生學習物理中存在的困難及心理特點和認知特點,研究高一物理教學要求和方法特點,認真鉆研教材,不斷改進教法和指導方法,加強學習習慣和思維方法的培養,提高學習物理的興趣,是防止分化和搞好高一物理教學的關鍵,也為整個高中物理教學打下良好的基礎。
參考文獻:
[1]吳增強:《學習心理輔導》P116,上海教育出版社.2000年8月.第一版.
摘要:物理學科對于很多學生來講具有很大的難度,尤其是在學生上高中以后,初中物理的特點是貼近生活,主要的學習內容都是學生看得見、摸得著的概念和物理量,但是上升到高中階段以后,就需要學生利用抽象思維和邏輯思維來解決物理問題。這就需要教師在高中伊始階段,做好初高中物理的銜接,這樣才能為學生今后的學習打好基礎。
關鍵詞:過渡銜接;課程順序;學習興趣;方法技巧
有較大一部分的學生對高中物理學科的學習感到很吃力,一方面是由于學生在心理上對物理學習有一定的恐懼,另一方面是由于初中物理與高中的物理在學習目標和內容設置上有很大的出入,學生不能完全適應高中物理的學習方式和思考方式。初中物理的教學研究內容包括:聲音、光、電路、物態變化、質量、力與運動、浮力等,可以看見,這些內容都是與學生的生活息息相關的,是學生更容易理解和接收的內容,學生在理解的過程中也可以通過具體的形象,生活當中的模型進行思考。但是高中階段所研究的物理現象就更加復雜,并且與初中教學內容相近的部分在學習的深度和研究的廣度上都增加了。學生需要轉變原有的以具體形象思維為主的做題和研究方式,轉變成與抽象思維相結合,發散思維,建立物理模型。所以對于剛剛升入高中的學生,教師需要采取適當的措施,幫助學生做好初高中物理學科的銜接,使學生能夠適應高中物理的學習,并為以后的學習打下良好的基礎,這也是本文主要研究的內容。
第一,學生在學習高中物理的時候首先接觸的是《高中物理必修一》,必修一的學習是從運動學開始的,運動學也是學生在初中物理課程當中學習的一部分,也是力學學習的基礎,而力學又是學習好高中電學、運動學、磁學等方面的重要條件。把運動學作為學生進入高中物理學習的過渡章節,一方面方便學生在原有的知識基礎上擴展此部分學習的深度,另一方面運動學的內容相較于后期學生要學習的電磁學、熱力學等部分來說更易于接受。所以從教材的結構安排來說,將運動學安排到第一部分恰好起到一個內容上的銜接,是很科學合理的。有的學校和教師喜歡把電學部分放到開始來講,從課程的難易程度來說,運動學相比電學要更簡單;從教師教學和學生分析問題所需要的知識基礎來說,運動學仍然是學習電學的一個基礎部分,所以,這里還是建議將運動學放在初高中銜接的過渡位置上。在此背景之下,教師需要做的就是按照教材合理設計自己的課程順序。
第二,要做好初高中物理學習的過渡,教師應該在課堂上對物理知識進行知識整合。所謂知識的整合,是指向學生講授的知識應該在學生原有的知識結構和認知結構的基礎上進行同化與順應。由于初中物理與高中物理的教學目標存在較大的差別,導致教材對概念的介紹和物理量的概念定義上存在一定的出入,所以在這種情況下,高中教師應該對這些物理概念和所研究的問題上的差別與聯系有一個明確的認識,并在授課的過程中向學生進行相關知識的辨別和區分。例如在講解運動學中關于“速度”這個概念的時候,教師首先應該提問學生初中所學的速度概念是什么,然后再給學生區分初中學習的“速度”的概念只能表示速度的大小,不能表示速度的方向,在高中階段將只表示大小,不表示方向的速度稱為“速率”,而原先所學的“速度”在高中階段的意義是,既能表示物體運動的速度大小、又能表示物體運動的速度方向。教師要清晰明白地向學生表明相同物理量在新階段學習與以前學習的差別,避免學生困惑和混淆這些相關概念。
第三,提高學生學習物理的興趣。所謂興趣是最好的老師,想要讓學生學好物理,最好的辦法就是提高學生的學習興趣,所以教師在物理教學過程中要注意激發學生的學習興趣。教師可以借助多媒體教學工具教學,豐富學生的感官,提高學生的學習興趣,多媒體教學工具已經成為很多教師教學的輔助工具,但是很多教師將授課內容寫到課件上,上課的過程變成了為學生復述課件內容的過程,這樣學生在上課仍舊會感覺疲累,也失去了利用多媒體講課的意義。教師在使用多媒體資源的時候應該注意,還是要以教師授課為主,多媒體資源授課為輔,為了避免上述這種情況,教師在制作課件的時候應該只為學生呈現關鍵字等信息,輔助以視頻和圖片等。例如在學習必修一第一章“質點”的內容時,教師可以通過火車過隧道圖片、跳水運動員圖片、學生感興趣的明星圖片讓學生分析物體能看成質點的條件,這樣在學習的過程中讓學生從聽覺上和視覺上多方面學習,增加學習的趣味性。
另外,教師可以在課堂上通過生動的語言和充沛的情感表達,增加學生對物理學習的興趣。在教學的過程中,如果教師的語言生動風趣,課堂氣氛活躍,學生自然更容易融入到活躍的課堂氛圍當中。另外,教師應該帶著對學生的關心和教學責任感上好每一堂課,豐富和充沛的感情能讓學生感受到教師的負責,拉近與學生之間的距離,贏得學生的敬佩和喜愛,從而減少在心理上對高中物理學科的排斥,增加學習的興趣。
第四,教師的授課目標應該達到讓學生理解知識與傳授解題方法和技巧并重。進入高中階段以后物理的學習往往會出現學生上課能明白物理現象和概念,但是在做題的時候出現很多問題,這就說明學生對知識已經理解,但是在知識的運用上還有所欠缺。這就需要教師在講課的過程中不能只局限于對知識和現象的講解,還應該有對做題的方法和技巧的總結和講解。例如在學習必修一的力學部分,學生很容易理解重力、彈力、摩擦力是什么,產生的條件是什么,但是在做具體的題目進行物體的受力分析和計算的時候卻會出現很多問題。這種情況下,教師可以在授課的過程中準備相關的例題,每一道例題對應相關的知識點和做題的技巧,還可以把相類似的題型進行整理和合并。比如在分析物體受力的時候可以為學生講解整體法和隔離法的使用,整理木板滑塊模型、傳送帶模型等比較重要的物理模型,通過對物理模型的講解,讓學生明白此類問題的做題思路和需要采用什么樣的方法。將傳授知識點與總結題目和做題技巧相結合,也可以達到活學活用的講授效果,學生在掌握了做題的技巧和方法以后也就減少了做題時候排斥情緒的產生。
綜上所述,因為高中階段的物理學習具有一定的難度,而且在學習方法上與初中有較大的出入,所以想要讓學生盡快的適應高中物理的學習,并為以后的學習打好基礎,需要教師投入更多的精力幫助學生提高學習物理的興趣,掌握做題的方法和技巧,做好高中和初中物理學習的銜接。
【關鍵詞】高中物理 物理思維 教學方法
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2017.02.052
高中物理既要承接延續初中物理的內容,又要為學生進入大學的學習奠定一定的基礎,因此高中物理課對學生科學素養的培養要求進一步提高。《普通高中物理課程標準》中已經明確提出了“物理思想方法”相關的具體要求,這里所提到的“物理思想方法”其實就是一種“物理思維”的引導建立,學生通過學習物理基礎知識,進一步了解物質的本質,同時在了解物質本質的過程中還伴隨著物理觀點和思維的理解、運用。
物理的學習需要學生對未知的東西進行探索,而且同一物體在不同的外部因素影響下會呈現不同的形態,物理的學習對學生的思維能力的要求較高,所以在日常教學中教師要注意對學生的物理思維能力進行培養。教師需要針對高中物理課程大綱的相關要求,并在了解學生的學習特點后制定有針對性的方案,通過合理的教學引導來培養學生的物理思維能力。
一、充分認識高中物理
要想針對學生制定合理的教育教學方案,就需要教師對進行教學的學科有一個較為細致的全面認識,找出該學科的特點,并對該學科的知識體系有較為深入的把握,形成一套較為完備的理論體系。以此為基礎,再來制定符合學生的教學方案。
首先是對高中物理形成全新的概念。 在初中階段雖然對物理進行了學習,但是初中物理都是一些最基本的理論,學生在解題的時候只要掌握了簡單公式和相關的理論,即可在考試中取得不錯的成績。例如速度公式v=s/t(t是時間,v是速度,s是路程),在教學過程中教師會把另外兩個簡單推導的公式s=vt、t=s/v一起教給學生,學生在解題的過程中,根據題目直接套公式即可進行解題。
然而高中階段的物理知識開始變得抽象起來,很多概念都是物理學家對事物現象的研究所得出的規律性總結,在根據具體情況進行分析,再得出的概括性的物理定律、定則。初中物理是以點到線的延伸,而高中物理是以點到線、由線到面的延伸,所以高中物理的知識體系更為龐雜。
例如關于能的概念,動能、勢能、機械能等之間是可以進行相互轉化的,比方說,手機的充放電就是一個電能和化學能的相互轉化,在這個轉化過程中的電能可以由發電廠得來,就火力發電廠而言,其向用戶提供的電由內能轉化為機械能,再由機械能轉化為電能。借由能的轉化,教師就可以把許多個知識點串聯起來進行講解,從而形成知識網,由此可見高中物理比初中物理更為深入和復雜。
其次是物理與數學之間的相互滲透,物理是依靠數學為基礎來進行研究發展的,物理知識的建模需要運用大量的數學知識,然后運用模型來探索出更多未知問題的解決方法。在初中階段物理知識結構單一,對數學知識的運用要求不高;到了高中階段,物理對數學的運用提升到了一個新的高度,不光要運用初中、高中所學的數學知識,還需要理論聯系實際,再結合所學的數學知識才能解決問題。例如速度對時間的導數等于加速度,這就要求學生對數學中導數的知識有較為熟練的掌握,這樣才能對問題進行快速的解決。
最后值得一提的是,教師時常在課堂上提到“物理模型”一詞,在這里所指的“物理模型”包含了“物質模型”“狀態模型”“過程模型”三種。例如物理課中力學題常出現的輕質彈簧就屬于物質模型;解題中遇到的比熱容和溫度傳遞的問題就屬于過程模型;同樣是物理題中出現的高頻知識點,氣態平衡問題就屬于狀態模型的范疇。把相應的物理問題模型化是高中物理教學過程中必不可少的一環。
二、把握學生的學習特點
教師不光是要對教學內容的特點有所了解,也要充分掌握學生的學習特點。首先,目前很多學生缺乏學習主動性,教師經常在講臺上對學生做“無用功”。在所學知識和實際無法形成有機聯系的情況下,學生的學習積極性、自主性得不到激發,學習太過于被動,只知道學習老師所教的內容,不會對問題進行思考并提出疑問。然而對物理這一學科來說,思考是最為重要的一種學習手段,或者說是學習物理必備的一種技能。
課堂上老師對知識點都是簡單講述,很多細節并沒有涉及,如果學生不進行獨立思考,那么在遇到問題的時候就無法靈活運用所學知識。其次,很多學生缺乏抽象思維的能力,學生的思維相對來說較為感性,缺乏學習物理所需要的理性思維,在理解問題的時候不會把問題拆分為一個個對應的知識點,僅從字面上進行理解。例如在解決兩滑塊速度不一且組合移動的問題時,不知道什么時候該分離兩滑塊的運動狀態,什么時候該組合兩滑塊的運動狀態。
三、培養學生的物理思維
首先,引導學生學會主動學習,逐漸改變其思維方式,讓學生在課堂上學會多問為什么以及學會思考問題。學生如果長期不進行思考、提問,思維就會逐漸疲軟,在理解老師所講知識的時候大打折扣,所以我們需要一邊引導學生的思維方式,一邊對知識進行詳細講解,使學生更好地理解的。學生會多問為什么就是最好的思維訓練方式,如果單純的老師講知識點,學生記憶知識點,那么形成的只是機械記憶,無法對知識點進行深入透徹的理解,更不用說形成清晰的脈絡。
這樣導致的直接結果就是,學生有問題但不會表述問題,問題得不到解決就會影響后續的學習,這是一個惡性循環。如果學生能夠多問為什么,那么通過老師耐心細致的引導,學生就會對不了解的知識進行思考、再學習,在這個過程中學生的思維就會越來越活躍,慢慢培養起良好的物理思維能力。
關鍵詞: 初中物理 形象思維 能力培養
一、形象思維是初中物理教學的基礎
1.豐富多彩的教材,是形象思維的源泉。
初中物理教材“圖文并茂”用大量散文和圖片,向我們生動地展現了生活中的情景、自然中的情景和科技發展的情景,為提高學生的興趣,啟發學生的心智,起到了重要的作用。如章首圖,有長城、極光,行走的象群,放大的線路圖、滑雪等。再配以散文形式的章首語,使學生在語言、圖片所營造的動人情境中,獲得強烈的感官刺激,產生“怦然心動”、“浮想聯翩”的感覺,進而產生非常想學物理的愿望。
2.形象、直觀的物理教學,是形象思維的載體。
在物理教學過程中,教師應通過演示實驗、板書、模型,多媒體等直觀教學,創設各種情境,發展學生的形象思維,去分析處理和解決非常抽象的物理問題。比如在研究光的現象時,用光線模型來形象地表示光,在磁場時用磁感線模型描述磁場。
3.從生活走向物理,從物理走向社會。
全日制義務教育《物理課程標準》的基本理念之一是:從生活走向物理,從物理走向社會。從生活走向物理,就是從形象思維到抽象思維的過程。形象思維可以促進、啟發抽象思維,沒有形象思維做基礎,抽象思維就難于形成。從物理走向社會,就是人們利用所學的物理概念和規律,應用于生活和生產實際,創造出豐富多彩的物質世界,為人類服務,這是從抽象思維到形象思維的過程。
二、在物理教學中培養學生的形象思維能力
1.從形象、直觀出發培養學生的形象思維能力。
由于形象思維以知覺、表象為思維的重要材料,借助于鮮明、生動的語言作為物質外殼,并在認識中帶有強烈的情緒色彩。因此,教師在教學中,要根據物理學的特點,從所研究的物理概念、定律的需要出發,充分利用教材圖片資源,通過探究式實驗、板書、板畫、模型、多媒體等直觀教學手段和方法輔之以生動的語言和手勢,使學生獲得生動具體的感性認識,使學生直觀上了解與認識物理的全部形態,將使對物理現象的觀察與教師的講解等上升為知覺和表象,并形成形象結構。
2.從科學探究出發培養學生的形象思維能力。
全日制義務教育《物理課程標準》高度提煉了科學探究的一般過程和方式,并在此基礎上提出了科學探究的七大要素:①提出問題;②猜想與假設;③制定計劃與設計實驗;④進行實驗與收集證據;⑤分析與論證;⑥評估;⑦交流與合作等環節組成。其中諸多要素都是屬于形象思維的范疇。
日常生活、自然現象或實驗中,包含著大量的物理現象。教師應引導學生對現象進行觀察,思考現象產生的原因,從中提出問題。如:水沸騰時,為什么氣泡在上升過程中越來越大?打雷時,為什么先看到閃電,后聽到雷聲等。學生通過細心觀察,通過認真思考,或在教師的引導下提出問題。猜想就是應用現有的知識和經驗,對問題的結論作出預測和判斷,尋求可能的解釋。猜想需要一定的經驗事實作依據,在實驗中這依據往往是不完整的,思維加工多帶有“領悟”、“靈光閃現”等形象思維的特點。比如對影響液體蒸發快慢因素的探究。學生根據衣服展開,晾在通風、向陽的地方干的快等事實,可以猜想:液體蒸發的快慢跟液體溫度的高低、液體表面空氣流動的快慢、液體表面積的大小有關。在猜想和假設的教學初期,教師要通過精心設計問題情境,把猜想與假設的選擇項目呈現給學生,由他們根據自己的生活經驗,從中挑選出來然后再討論,由實驗來證明。
設計和進行實驗,也離不開形象思維。學生在設計實驗時,實驗的目的、所需的器材,以及怎樣操作,都已在他們的頭腦中存在了。但在剛開始的時候,教師要組織學生進行討論,探究方案的可行性??茨囊晃粚W生設計的方案好。對確實設計有困難的。教師要加以積極地引導,然后大膽放手地讓學生自己去探索,在探究實驗中去觀察物理現象,去體會物理規律的奧妙??茖W探究式教學是在教師引導下,學生自主參與的創造性的探究學習過程,對學生的知識和技能,過程與方法,情感態度與價值觀等方面的教育具有綜合功能。所以教師要十分重視探究教學。在探究中,教師為學生創設問題情境,或引導學生回憶創設問題情境,引導學生從生活走向物理,從形象思維走向抽象思維。
3.從物理模型出發培養學生的形象思維。
培養學生的形象思維能力,還要為他們提供解決實際問題的情境,即將置身于研究、創造和發明的情境之中,讓他們學會先從整體上把握問題的物理實質,而后再去具體研究方法。在這里,物理模型的方法是一個重要的方法。因為科學認識對象往往是一些認識主體難以把握的復雜系統,如果不首先通過物理模型使現象簡單化、理想化,我們就難理解,也就無法著手解決問題。如在連通器的教學中,利用液片模型,進行受力分析,可以幫助我們推導出連通器的特點,為解決相關問題提供了基礎。在電學實驗中,可近似認為導線的電阻為零,在電路中電流表近似認為是根導線,電壓表當作開路處理,會給實驗設計和研究帶來很大的方便,使相關的實驗得到簡化。在光學實驗中,用光線模型分析光路,可方便地研究光的反射和光的折射現象。教材中蘊含著豐富的物理模型素材,在物理概念和規律教學中,充分利用和努力挖掘教材中的模型素材,使學生在形成物理概念和掌握規律的過程中,形成和訓練形象思維。因此,教師要讓學生從物理走向社會,研究一些與生產、生活有關的實際問題。
4.從物理圖形出發培養學生的形象思維。
物理圖形的運用可以幫助學生建立正確的物理模型,是學習物理的很重要的一個方法,用形象的圖示來替代抽象的思維,是幫助學生解題的一個捷徑。在教學中,教師要求學生題到圖形到,把文字變成圖形,把物理量、物理條件從圖形上反映出來,從而提高了解題的正確率。如一艘輪船從海里駛入河里,它受到的重力、浮力,以及排開水的體積如何變化的問題。拿到題目,學生畫出輪船在液體中的力的示意圖,從圖中一目了然,就可以解決問題。如果只憑著抽象的思維,頭腦中要轉幾個彎,很容易出錯。在調節天平平衡時,對于指針的左右偏轉,平衡螺母怎樣調節,只要畫出天平的正確圖示,學生很快就能從圖中得到解答。光學、力學、電學等每個知識領域中的許多具體的問題都可以反映到圖形思維上。所以,教師在教學中,用最形象簡單的圖形來進行直觀教學,可以加深學生對物理現象及知識點的理解。
總之,形象思維能力是學生應掌握的一種重要思維能力。它對學生學習物理乃至今后的整個學習課程都有很重要的作用,在物理教學中應引起我們的足夠重視。
參考文獻:
[1]義務教育課程標準實驗教科書.物理.人民教育出版.
一、初、高中物理教學銜接存在的問題
高一物理難學,對學生而言,難就難在:
1.上課有時聽不懂。
2.讀不懂題目的意思或找不出題目的隱含條件。
3.對物理公式的意義和適用條件搞不清楚。
4.教師分析能聽懂,但是自己做題就不行。
高一物理難學,從教師的教學實踐和調查的結果來看,難就難在:
1.初、高中物理難易程度不同
初中物理教材編寫形式主要是探究、演示、想想做做、想想議議、STS(科學?技術?社會)、科學世界、動手動腦學物理、我還想知道等。探究是讓學生自己動手動腦模擬科學家的工作過程,感受獲得知識的途徑,體會科學研究的方法,不觸及現象的本質。演示是教師向學展示一些物理現象。想想做做、想想議議是課堂中一些學習活動,主要是學生描述物理現象的特征或口頭表達自己的觀點。動手動腦學物理,學生動手實驗的器材在生活中容易找到,制作沒有難度;小資料的內容學生容易閱讀,沒有太多抽象的內容。教材內容的難易度決定了初中物理是以介紹物理現象和規律為主,利于培養初中學生學習物理的興趣,為學習高中物理打基礎。學生學習后很有成就感,初中學生對物理學科的喜愛程度高。
高中物理教材編寫形式主要是實驗、思考與討論、說一說、做一做、演示、科學漫步、問題與練習等。與初中的難度不同,如探究實驗是在未知某一物理現象的本質規律之前,主動探究物理現象的本質規律。高中物理描述的物理現象復雜,解決這些問題的方法已被抽象為相應的模型,比較抽象,這是高中學生遇到的難點之一。物理教材的內容通過模型化抽象和數學化描述,通過抽象概括、假說、邏輯推理來揭示物理現象的本質和變化規律,研究的問題涉及的物理量多,變化比較復雜,學生接受難度大。另外,高中物理教材對物理概念和規律的表述嚴密,對物理問題的分析推理科學、嚴謹,邏輯性強。
科學漫步的內容都有較強的知識性,學生閱讀難度大,不易讀懂。學生學習就有困難,因此
喜愛物理學科的人越來越少。
2.初、高中物理實現教學目標的方法不同,思維能力要求不同
初中階段物理教學目標是以了解物理現象和規律為主,向學生簡單介紹探究物理現象的方法和步驟,且多以直觀教學為主,知識的獲得是建立在形象思維的基礎之上的;高中物理是進一步提高科學素養,注重過程與方法,知識的獲得是建立在抽象思維基礎之上的,高中物理教學要使學生的思維逐步從形象思維過渡到抽象思維。初中階段教學通常是直觀介紹物理現象和規律,不觸及物理現象的本質;高中物理教學,要求學生了解知識的來源,是對物理現象本質的認識,這就要求學生具備一定的抽象思維能力。
3.學生的學習方法與學習習慣不適應高中物理教學要求
初中階段物理教學一般不涉及物理現象的本質,概念和規律性的知識常用文字描述,只需簡單記憶就成了。課堂上教師講解例題計算題居多,由于不要求了解知識的來源,學生幾乎不了解計算公式的適用條件,學生練習時只需在課堂上模仿教師的做法,記下解題的步驟,套用公式,這就養成了機械記憶的學習習慣。高中物理教學要實現“知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀”三維目標,教材內容,就決定了學習高中物理要了解知識的來源,要通過抽象、概括、推理才能揭示現象的本質,才能找到現象的變化規律。因而高中物理,現象多,關系復雜多變,解決問題的過程就是實現“知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀”三維目標的過程,很注重細節。有的學生仍采用初中的那套方法對待高中物理學習,解題時就現出“讀不懂題目的意思或找不出題目的隱含條件,對物理公式的意義和適用條件搞不清楚”的現象,學生往往不知從何下手,這樣就使學生感到物理難學、難懂。
4.數學應用能力達不到高中物理教學要求
物理學科的原理、定律需要用數學關系表達。
(1)物理規律的數學表達式增多,物理量間的變化規律復雜,初中階段描述運動規律的只有一個公式,涉及三個物理量和一個常量;高中階段描述勻變速直線運動常用的物理量有近10個之多,每個公式涉及四個物理量。有矢量,也有標量,有常量,也有變量,并且各公式有不同的適用范圍,這是高中學生學習物理難點之一。
(2)用圖像表達物理量之間的關系,描述物理過程。
(3)矢量運算廣泛。矢量運算是學生進入高中遇到的難點之一。小學到初中,標量運算規則很熟練,高中階段的矢量運算,接受平行四邊形法則,是對運算規律不同的認同,也是對運算規律認識從感性到理性的飛躍。這是數學應用能力跟不上高中物理教學要求的問題。
(4)應用數學圖像描述物理量間的關系,不懂斜率的含義。高一新生掌握的數學知識及數學知識的應用能力都達不到高中物理的要求,這是學科間存在的銜接問題。
二、有效做好初、高中物理教學銜接的幾點思考
1.調查初、高中學生解決問題的方法
(1)初中物理從觀察、實驗入手,內容形象直觀。目的是培養學生初步的觀察、實驗能力,初步的分析、概括能力和應用物理知識解決簡單問題的能力。
(2)高中物理內容科學、嚴謹,知識結構邏輯性強,循序漸進,內容表述言簡意賅、條理分明、深入淺出。三維目標中更重視“過程與方法”目標的實現。
2.注重構建“質點”模型,化有形為無形
初中物理教材所描述的物理現象形象具體,就“物體”這一概念而言是一個看得見、摸得著的具體物體。高中物理教學中,有效構建“質點”模型,是教學的難點。“質點模型”的核心是“突出主要因素,忽略次要因素”,是一種替代方法,構建“質點模型”的過程是讓學生逐漸淡化物體的具體形狀,認識到忽略物體的形狀,把物體當作一個有質量的點,這樣能更好地解決問題,學生怎么才能認同“質點”?為此,教師應做好物理實驗,如不妨做做牛頓管自由落體實驗,羽毛、小石塊、紙片、鐵塊同時落下,研究這些物體的下落就跟物體的形狀無關了,就可用一個點替代物體了。什么條件下點能替代物體?概括起來就是定理、定律的適用條件。能有效構建“質點模型”,學生對重心的概念,共點力的概念就容易理解了。
3.重視物理量的矢量運算
初中物理的計算往往是標量計算,數學問題簡單,學生容易解決。進入高中,矢量運算貫穿于高中物理的全程,涉及力、速度、加速度的合成與分解,還有動量、沖量等,是高中物理教學中必須解決的問題。初中階段“同一直線上力的合成”是高中階段物理量的矢量運算的銜接點。
1 初中物理科學方法教育的兩種方式
一般地說,科學方法教育有“隱性”和“顯性”兩種方式。隱性方式是“用科學探究的一般程式去組織對科學知識的概念、規律、原理的教學過程,使學生的認識過程模擬科學探究過程,但教學過程中并不明確地去揭示所采用的科學方法原理?!憋@性方式是在“進行科學方法教育時,明確指出科學方法的名稱,傳授有關該方法的知識,揭示方法的形式、操作過程,說明原理。隱性方式重在使學生感受科學方法,受到科學方法的啟蒙和熏陶,初步體會到科學研究的方法和策略。這種方式適合于學生對感性認識不足時,或者對所研究的問題并不占主要地位時使用。顯性方式重在解決問題中模仿應用科學方法,對科學方法進行操作訓練,使學生有意識地掌握科學研究的方法和策略。這種方式適合于學生對感性認識較豐富的前提下,有目的、有意識地培養學生解決科學問題的能力時使用。尤其在初中教育階段,隱性方式教育是非常重要的。學科內容只有在經過系統學習,使學生掌握經過整理的系統知識時,才能培養起進行思維活動的能力。所以教師在教學過程中,必須對典型的物理科學方法在恰當時機加以顯化,才能更好地達到教育之目的。
2 初中物理科學方法教育的原則
2.1 與物理知識教學緊密聯系的原則:物理學整體是由物理知識和物理學的方法論組成的,物理學的方法論是伴隨物理學的發展而建立的,在教學過程中注重傳授概念、規律產生的背景、產生的過程以及在科學技術發展中應用的實例。例如,通過物理學史的小故事讓學生明白為什么要提出某個概念,這個概念是怎樣提出的,這個概念提出后對物理學的發展起到什么作用,讓學生感受科學方法和物理知識的產生與應用緊密相聯,知識與方法是血肉相聯的整體。
2.2 與初中生年齡特征相適應原則: 初中生主要思維特點是在頭腦中可以把事物的形式和內容分開,可以離開具體事物,根據假設事件進行邏輯推演,但水平仍很低,因此初中階段的科學方法教育方式主要是潛移默化,并不需要把各種科學思維方法傳授給學生。
2.3 長期性原則: 科學方法教育是科學能力的外化,提高能力比掌握知識要難。初中物理教材中的科學方法許多都是隱含的,科學方法教育在初中段也基本要求是隱性的,我們并不為講“控制變量法”或“等效替換法”而專門講這些方法,只是在講相關概念、規律時用這些方法,所以學生只有在長期的熏陶下,才能潛移默化地,自覺不自覺地學到一些科學方法。例如講“密度”一節時用到控制變量方法,講“壓強”一節時用到控制變量方法,在講歐姆定律時還要用到控制變量方法,等等。
3 初中物理所包含的科學方法
物理體系自身包含著豐富的科學方法,總的說來,這些科學方法大致可以分為四類,那就是:物理方法、數學方法、邏輯方法、非邏輯方法。
在初中階段物理方法主要有,觀察方法、實驗方法(含控制變量法)、等效方法、理想化方法等,其中理想化方法包括理想實驗法和理想模型法。伽里略論證慣性定律所設想的實驗——在無磨擦情況下,從斜槽滾下的小球將以恒定的速度在無限長的水平面上永遠不停地運動下去,就是物理學史上著名的理想實驗。再如將一只鬧鐘放在密封的玻璃罩內,當罩內空氣被抽走時,鐘聲變小,由此推理出:真空不能傳聲。顯然上述實驗是人們在思維中進行的理想過程,與實際實驗相比,理想實驗能更大程度地突出實驗中的主要因素,得出更本質的結論。理想模型可分為對象模型、條件模型和過程模型三類。如表示光的直線傳播的光線,描述磁場的磁感線,描述力的示意圖等都屬于對象模型;再如光滑表面、輕桿、輕繩、均勻介質都屬于條件模型。電學實驗中把電壓表變成內阻是無窮大的理想電壓表,電流表變成內阻等于http://的理想電流表等也屬于條件模型;在空氣中自由下落的物體,空氣阻力的作用與重力相比較忽略不計時,可抽象為自由落體運動,另外勻速直線運動也屬于過程模型。
4 初中物理科學方法培養的主要方式
4.1 在學生親自體驗中培養科學方法: 物理學是一門實驗科學,極有利于學生親身體驗。許多過去的演示實驗改成學生實驗,還增加了學生的社會調查和實踐,新教材的這些變化都是要加強學生的自身體驗,學生通過體驗可以很好的感受知識體系內的科學方法。例如水沸騰實驗,學生沒有實驗前總認為只在100攝氏度時,水才“內部與表面”同時“劇烈”的汽化,親身做了實驗后才發現實際沒到100攝氏度時,水“內部與表面”就開始汽化,只是“劇烈”的程度不同罷了。通過自身體驗使學生真實的看到“量變與質變”的關系,感受相對與絕對的區別。
4.2 在民主和諧的氛圍中培養科學方法教育: 新課程中一個重要的理念是體現師生平等,開展探究性學習、合作學習等多種學習方式。這些學習方式就是創設一個民主和諧的學習氛圍,在這種氛圍中學生自我知識構建的動力得到釋放,對物理知識學習、理解能夠從多個方面進行,他們不再滿足物理一些概念和規律的結論,而對為何要引出這些概念,為何這樣引出而不那樣引出,那樣引出會得到什么結論等新問題產生了強烈的興趣和求知欲。物理學體系中內含的科學方法就會在學生自己的問題中,慢慢構建出科學方法的結構。
4.3 在相互交流討論中培養科學方法教育: 師生相互交流、生生相互交流,是新課改最提倡的。學生交流解決問題的方法,既可為其它學生提出了解決問題的思路,常常還使交流學生自己又產生完全不同前面的創新思路。相互啟發、共同提高,在課堂教學實踐中這樣的實例不勝枚舉。