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關鍵詞:物理模型;物理模型教學;高三復習
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2016)2-0068-4
國外對物理模型教學的研究主要集中在:美國亞利桑那州立大學物理教育家David Hestenes 教授在上世紀八十年代提出的以物理模型教學為中心的教學策略,以提高學生解決物理問題的能力。David Hestenes 教授與其合作者,隨后進行了大量的實證研究和課程開發,并且在《American Journal of Physics》上發表了一系列文章,從認知心理、教育學、物理學等各個不同角度對比了傳統教學和物理模型教學的優劣,并大力呼吁物理課程改革應該以物理模型的建構為中心。受此影響,美國西部很多高中都推行物理模型教學。David Hestenes 教授認為物理建模過程包括:建立模型、分析模型、驗證模型[1]。
因此,教師在教學過程中,應該注重指導學生能根據不同的物理情景,確定需要研究的物理量,抓住主要因素,忽略次要因素,建立物理模型。在物理模型教學中,通過學習物理模型的建立及其應用,可使學生逐步認識模型的設計依據,建立模型的方法,從而初步掌握模型方法[2]。
高三物理復習教學,從知識、思維能力層次的要求來看,不同于高一、高二的物理復習,從培養創造型人才的目標看,高中物理復習必須注重物理模型的思維訓練,為發展學生的創造性思維打下良好的基礎。筆者在高三復習的課堂上,嘗試以一些高三復習時常見的物理訓練題為例,探索高三物理復習中實施模型教學法的有效途徑,為今后物理教學中進一步培養學生的創造性思維指明方向。
開展物理模型教學,首先必須充分認識高中階段的物理模型。物理模型本身是一種高度抽象的理想化的心理構造物,尤其在高三復習的過程中經常碰到。筆者查閱相關文獻,認為高中物理模型可以大致分為3類:
(1)對象模型:指的是用來代替研究對象實體的理想化模型。高中物理中的對象模型主要有以下一些:質點、輕繩、輕桿、輕滑輪、輕彈簧、不可伸長的細線、理想氣體、點電荷、檢驗電荷、勻強電(磁)場等。
(2)條件模型:把研究對象所處的外部條件理想化,所建立的模型為條件模型。高中物理主要的條件模型有:光滑表面、恒力、真空等。
(3)過程模型:實際的物理過程都是諸多因素作用的結果。忽略次要因素的作用,考慮主要因素引起的變化過程為過程模型。高中物理主要的過程模型有:勻速直線運動、勻變速運動、勻速圓周運動、彈性碰撞、非彈性碰撞、等溫、等容、等壓變化等。
在高三物理的復習課中,大部分學生對于常見的物理情景,已經有了初步的認識,對于上述三類模型中的前兩類——對象模型、條件模型,應該說相當熟悉。但是,在過程模型的運用上,還不夠熟練。表現在:(1)對于陌生的物理情景,不能有效地通過類比建立起過程模型;(2)對于已經很熟悉的物理過程模型,稍微有點變化,就不能夠識別,無法建立起正確的模型,模型遷移能力嚴重不足。
尤其是上述情況(2),出現這類情況的學生有一定的物理基礎,但是缺乏階梯讓他們更上一層樓。其實,無論問題情景多么新穎多變,或是與日常生活密切聯系的實際問題,都可以歸結為學生熟悉的物理模型。在高三物理復習中,應該突出模型的橫向聯系與延伸,通過模型遷移,提高學生解決問題的能力[3]。筆者下面就力學復習中比較典型的一個過程模型:完全非彈性碰撞模型,進行物理模型教學法的探索。
(一)課堂引入:基本模型的理解
如圖1,質量為m的子彈(可視作質點),水平向右速度為v0,射入光滑水平面上質量為M的靜止木塊中,子彈射入木塊的深度為d后,兩者共同運動,速度為v,子彈射入木塊時所受的阻力大小恒為f。假設子彈對地位移是s1,木塊對地位移為s2。請畫出運動的初、末狀態示意圖,并按如下提示寫出上述物理過程的基本規律。
■
圖1 基本模型
基本規律:
動量守恒定律: (1)
(參考答案:mv0=(m+M)v)
動能定理:子彈 (2)
(參考答案:-fs1=■mv2-■mv■■)
木塊 (3)
(參考答案:fs2=■Mv2-0)
(2)+(3)得: 。
(參考答案:-f(s1-s2)=■(m+M)v2-■mv■■)
所以,根據摩擦生熱原理,可知產生熱量Q:
(4)
(參考答案:Q=fd=■mv■■-■(m+M)v2)
提問:
1. 子彈打木塊模型有什么重要特征?
答: 。
2.方程(4)中的d應該如何正確理解?
答: 。
在上述的教學過程中,主要針對高三力學復習中比較重要的一個碰撞:完全非彈性碰撞來展開。利用模型“子彈打木塊”進行教學設計,引導學生強化完全非彈性碰撞的模型特征。 本文由WWw. dYlW.net提供,專業和以及教育服務,歡迎光臨dYLW.neT
模型強化時,還應注意以下3點:
【關鍵詞】物理模型初中物理教育初中物理教學簡單性原理
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。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
【關鍵詞】物理模型;初中物理教育;初中物理教學;簡單性原理
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。
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。
5. 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。
【關鍵詞】物理模型 初中物理 重要作用
【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2015)13-0130-01
模型在我們的日常生活中、工程技術和科學研究中經常見到,它對我們的生產生活具有很大的幫助。而物理模型就是將復雜問題轉換為簡單問題,通過畫圖形式直觀表達知識的過程。學生可以通過物理模型的學習對疑難問題進行解答,突出物理問題的重要部分,為學生清晰地建立物理圖像,更直觀地解決問題,讓復雜的物理問題簡單化。這樣不僅降低了難度,同時也幫助學生建立了信心,培養了學生的邏輯思維能力。
一 初中物理簡述
初中物理是義務教育的基礎學科,也是中考的必考科目。物理模型在初中物理教學中占據著主導地位,隨著課程的改革,物理問題研究的不斷加深,學生學習物理變得困難。因此,部分學生因為物理的難度漸漸失去了興趣,導致總體成績不高,物理教育得不到完善,教育教學不能滿足現在的教學需求。物理作為一門自然科學課程,比較難學,不能單憑死記硬背,要有自己的一套學習方法和學習技巧,不能因為物理的難度而放棄這門學科的學習。從目前初中物理的教學模式來看,教師對物理概念比較重視,還是局限于傳統的教學理念。部分教師在物理教學過程中,把物理概念當成教學重點,讓學生死記硬背物理概念,導致學生很難理解物理概念的真正意義,從而對物理學習失去興趣。針對物理學科,我們要制訂合適學生自己的學習計劃,首先應獨立做題,了解物理過程;其次應認真聽講并做好相關記錄;最后應主動向別人學習。當然,僅憑課堂上老師的講解是遠遠不夠的,課后要針對老師講解的內容加以復習,尤其是疑點難點,必須加深理解,這樣才能學好物理,產生對物理學習的欲望。
二 物理模型的基本內涵
物理模型,就是利用圖像進行疑難問題的解析,讓學生很快地解決物理問題。物理模型具有一定的作用,主要表現在以下幾個方面:(1)把復雜的問題變得簡單化。(2)依據教學內容制作相關模型。(3)利用物理模型做出科學預言。物理模型主要由兩個部分組成:直接模型與間接模型。直接模型是指通過對物理情景的描述,很快地在腦海中浮現出清晰的圖像。例如習題中的點、小球以及木塊等作為研究對象。間接模型是指對描述的物理情景不能直觀地在大腦中得以呈現,通過自身的想象力與邏輯思維形成的抽象圖形。顯而易見,間接模型和直接模型相比較,要比直接模型難得多。然而在物理教學中,大多都是以間接模型為核心,通過物理情景的描述以及學生的想象力,找出正確的研究對象、物理過程等因素,針對這些抽象的事物,進行抽象的研究。因此,我們要培養學生的物理模型化能力,必須正確選擇研究對象,根據題中的情景描述,清晰地建立正確的物理模型,這樣在物理學習中,一些疑點難點能快捷地解決,同時也降低了物理學習的難度,讓學生更輕松地學習物理,產生對物理學習的求知欲,實現物理教學目標。
三 物理模型在初中物理教學中的作用
物理模型在初中物理教學中有著舉足輕重的作用。在物理學習中,不要把物理概念當成重點,要實際結合物理模型來學習。通過物理模型的學習,不僅降低了物理學習的難度,讓復雜的問題轉化為簡單的問題,讓疑點難點得以解決。針對一些抽象事物,我們以畫圖形式清晰地在學生的腦海中浮現。不僅拓展了學生豐富的想象力,同時也培養了學生學習物理的邏輯思維。比如:教師在講解八年級下冊第六章第三節物質的密度一課時,教師可以創設相關教學情境,讓學生的頭腦中出現直接模型的觀念,以這樣的形式開展情境教學,通過觀察和學生親自體驗,讓學生覺得親切自然,從而激發學生的求知欲望。或者利用簡單、有趣的模型口訣吸引學生的注意力,這節有關密度的口訣可以是:實驗測密度,質量比體積,等量替換法,密度就可知。通過將物理模型運用到初中物理課堂的方法,不僅培養了學生的觀察能力和創造能力,還能培養學生的邏輯思維能力。讓學生有效地學習物理,對物理學習產生熱情,提高物理成績的同時達到物理教學目的。
四 結束語
關鍵詞:物理學習;差異;學科情感;教法研究
一、高中物理與初中物理的差異
1.學習內容的差異
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模型和現象,因此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。
2.學習方法的差異
初中以形象思維為主、通常從熟悉、具體、直觀的自然現象和演示入手建立物理概念和規律。高中從理想模型代替直觀現象客體入手,通過邏輯判斷和抽象思維建立概念和規律,這種由具體形象思維到抽象邏輯思維的過渡必然使得學生要改進原來的學習方法,才能達到新的要求。學習上產生困難,往往并非學生思維水平或智力的問題,而是學生不知道該怎樣去學。由于初中物理內容少,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,各部分知識間相互聯系,有的學生仍采用初中的那一套方法學習高中的物理,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,從而心理上產生恐懼。如勻變速直線運動公式常用的就有10個之多,每個公式涉及4個物理量,其中3個為矢量,并且各公式有不同的適用范圍,學生在解題常常感到無所適從。
3.解題方法的差異
初中物理重在表面的定性研究,所研究的現象具有較強的直觀性,而且多數是單一的、靜態的,教學要求以識記為主;高中物理所研究的現象比較復雜、抽象,多數要用定量的方法進行分析、推理和論證,教學要求重在運用所學知識分析、討論和解決實際問題。例如高一物理的運算迅速地從單純的算術、代數運算過渡到函數、圖像、向量、極值等運算。這就要求學生具有較強的分析、概括、推理、想象等思維能力,應用數學能力以及與之對應的優化方法、學習習慣和思維質量,這對于剛上高中只有形象思維或具有一定的抽象思維能力但尚處于經驗型階段的高一學生來說,無疑是一個解題方式中質的飛躍。
二、如何搞好初中、高中物理教學的銜接
1.要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.教學過程要注意以下幾點
(1)堅持循序漸進的原則
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。例題教學中側重開拓思路、選擇例題和練習題應該有代表性,能達到舉一反三的效果;有針對性,能針對知識的重點、關鍵和學生的水平;有啟發性,能激發學生思維。
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。高中階段的很多感念是相通的。其次弄清每一個概念的內涵和外延及來龍去脈,要使學生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。特別是高一階段中物理量有標量和矢量之分,導致公式上的應用時數據的代入要求有方向,既規定正方向然后用正負號代表方向,這一點是學生剛由初中升入高中不適應的地方。
(2)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。物理模型建立的重要途徑是物理習題講解,習題講解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,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,要求學生審題時一邊讀題一邊畫圖,特別是在高一剛開始做功過程的運動學和受力分析更要強調物理模型和過程簡圖。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把物理過程轉化為抽象的數學問題,再回到物理問題中來,教學中要幫助學生闖過這一難關。
3.要培養學生對物理的學科情感,提高學生的學習情商
教學是一門語言藝術,語言應體現出機智和俏皮。課前教師要進行自我心理調整,這樣在課堂上才能有聲有色,才能帶著愉悅的心情傳授知識,從而使學生受到感染。事實表明,教師風趣的語言藝術,能贏得學生的喜愛、信賴和敬佩,從而對學習產生濃厚的興趣,即產生所謂的“愛屋及烏”的效應。同時,物理學是一門實驗科學,物理概念的建立與物理規律的發現,都以實驗事實為依據。實驗是物理學的重要研究方法,只有重視實驗,才能使物理教學獲得成功,學生只有通過實驗觀察物理事實,才能真正理解和掌握知識。用實驗導入新課的方法,使學生產生懸念,然后通過授課解決懸念。同時把實際生活中的現象跟物理實驗聯系起來,使學生感悟實際生活的奇妙和規律性,激發和提高學生的學習興趣。
一 創設入門臺階,排除學習障礙
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。
由于初中物理內容少,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,例如:勻變速直線運動公式常用的就有10個之多,每個公式涉及到四個物理量,其中三個為矢量,并且各公式有不同的適用范圍,學生在解題常常感到無所適從;開始用圖象表達物理規律,描述物理過程;矢量進入物理規律的表達式。
二 搞好初、高中物理教學的銜接
1.研究重視教材與教法
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.循序漸進
高中物理教學大綱所指出,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。
物理模型建立的重要途徑是物理習題講解,習題講解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,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,要求學生審題時一邊讀題一邊畫圖,養成良好的習慣。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把物理過程轉化為抽象的數學問題,再回到物理問題中來,教學中要幫助學生闖過這一難關。
5.學生自主學習習慣培養。
培養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。
一、高中與初中物理教學的梯度
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。
由于初中物理內容少,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數學知識,物理規律的數學表達式明顯加多加深,例如:勻變速直線運動公式常用的就有10個之多,每個公式涉及四個物理量,其中三個為矢量,并且各公式有不同的適用范圍,學生在解題時常常感到無所適從;開始用圖象表達物理規律,描述物理過程;矢量進入物理規律的表達式。
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
高中物理教學大綱所指出,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,要使學生掌握物理規律表達形式的同時,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。
物理模型建立的重要途徑是物理習題講解,習題講解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,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,要求學生審題時一邊讀題一邊畫圖,養成良好的習慣。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把物理過程轉化為抽象的數學問題,再回到物理問題中來,教學中要幫助學生闖過這一難關。
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。”培養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,設計一些對重點的、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,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。
1.原始物理問題比物理習題能夠更好地甄別出初中學生的物理思維水平。
初中學生在解決原始物理問題上還存在很大的不足,表現在他們在解決物理問題的思維上存在著缺陷,而這些不足和缺陷,是在解決傳統的物理習題中無法暴露出來的。對于使用阿基米德原理解決物理習題,學生們都很熟悉也很熟練,找到相關的已知量代入公式就可以求解了,但如果遇到一個實際問題時,學生就會感到十分茫然,不知道該從哪入手,就無法正確解決了。而原始物理問題在學生的思維訓練過程中的思維診斷功能是物理習題所無法比擬的。
2.在初中物理教學中適時適量地引入原始物理問題是完全可行的。
相當多的初中學生對解決原始物理問題還是有一定潛力的,思維方向還是非常準確的,但這部分學生由于對原始物理問題接觸極少,心理上的接受能力較差,比較緊張,導致最后階段出現了一定的思維障礙,造成結果出現了錯誤。筆者認為這類學生如果能夠經常接觸原始物理問題,那么能夠成功解決原始物理問題的幾率是很大的,所以在初中物理教學中適時適量地引入原始物理問題是完全可行的。
3.傳統的物理習題教學使一部分學生喪失了解決實際問題的能力。
部分初中學生在解決原始物理問題時,缺乏創造性思維,思維片面,依然停留在傳統物理習題的思維水平上,第一感覺就是怎么什么條件都沒有?該套哪個公式?總想著如何向物理習題靠近,能夠找到一兩個關鍵點,但是由于對原始物理問題比較生疏,無法正確地抽象物理模型的全部,也無法全面的對相關物理量進行賦值。在傳統物理教學模式下,學生能夠解決習題,能夠得到很高的分數,但他們并沒有真正的學會物理。因為在解答傳統的習題過程中,是不需要學生自己去考慮的,題目都事先抽象出清晰的物理模型,并對相關的物理量給予明確的數值,學生需要做的只是根據物理模型和相關的已知條件,在頭腦里找到一個合適的公式或者定理,按部就班就能完成。學生雖然做對了一道習題,但他可能并不理解這個物理問題的本質,不清楚具體的物理情形。傳統的物理習題訓練,學生只要通過演算、推導便能夠得到最后的結論。而由原始物理問題到物理習題的抽象和設置物理量,都由命題者完成了,這樣就使原始物理問題和物理習題之間存在了一個鴻溝,使學生運用物理知識解決實際問題的思維出現了斷層,所以學生在面對問題時,就無從下手,不知道怎么去解決,失去了解決實際問題的能力。
4.教學建議。
①初中物理常規教學中應有計劃、有意識地滲透一些原始物理問題。
初中物理教師可以通過不同的方式在教學中滲透原始物理問題,比如在學習一個新的物理概念之前,可以用一道原始物理問題引入,這樣既顯得物理學貼近生活,激發了學生的學習興趣,也給物理課堂增加了無限生機;教師還可以將書本上的習題還原成原始物理問題,讓學生解答,讓學生明確書本上的習題正是來源于生活。這樣就可以逐步提高學生的創新意識。
②在物理教學過程中引入原始物理問題,應注重“因材施教”的原則。
“讓每位學生的個性都得到張揚,使每位學生都能全面發展”是我們每一位教師的殷切希望。但是在這一過程中,教師不能搞一刀切,要充分地了解學情,一切從學生的實際出發,注重“因材施教,分層指導”的原則。在教學實踐中我們了解到,學生在解決原始物理問題時的思維差異很大,所以,無論是編制原始物理問題還是講解原始物理問題,一定要關注不同學生的認知水平,盡可能使課堂上出現的原始物理問題能夠滿足不同層次學生的需要,使每一位學生都能有所收獲。
③在教學過程中,應該多創設情境,讓處于“最近發展區”的學生能夠有所發展。
部分初中學生對物理模型的抽象能力較弱,因為對于傳統物理習題,學生并不清楚其中的物理模型是怎么簡化得來的,他們也不需要知道就能正確解題。因此,教師在平時的教學中,應該向學生多創設情境,介紹物理模型的簡化,引導學生知道這些簡化模型的由來,清楚為什么可以簡化,為什么可以這樣簡化,使學生對物理本質能夠有更深的了解。或者有意識地讓學生對一些生活中的物理現象進行模型抽象。另外,物理課堂教學在注重實驗演示的同時,應該更多地為學生提供實際感受物理情景的機會,使學生通過感官切身體驗物理情景。這樣,學生對于現實生活中的物理現象才能理解得更加深刻,才能更好地利用物理規律去解決實際物理問題。
④對少數物理學習困難的學生不要輕易放棄,應采取循序漸進的原則,進行有針對性的指導。
教師在引入原始物理問題的過程中要注意低起點,小步距,并相應的給學生提供一些解決原始物理問題的方法。這樣學生就可以從物理習題的海洋中走出來,去接觸原始物理問題,去感受實際生活中發生的各種物理現象,逐漸地提高解決原始物理問題的能力。
一、知難——初、高中物理跨度大
的原因分析
1.教材內容跨度大
從客觀原因上來看,初中物理和高中物理在教材的內容上存在著較大的臺階.初中物理的內容淺顯通俗,而且注重物理情境與學生生活感受的一致性.現象所反映的規律,學生有豐富的體驗,容易理解,量化的計算少且運用的數學規律較為簡單,初中物理所涉及的實驗,其原理簡單,操作簡便,實驗現象學生能夠自我發現.與初中物理教材相比,高中教材呈現形式簡煉、嚴謹,文字的敘述具有很強的抽象性、概括性,導致學生對教材的理解比較困難.高中教材涉及的實驗,更加注重對原有知識的應用和創新,實驗現象的觀察呈現出多元化,需要學生從多個側面去觀察和思考.
2.教師缺乏對學生心理特點的分析
學生經歷了緊張的中考,一個暑假讓學生的心理放松了許多,“繼續休整”的心理還未完全消退,學習缺乏緊張度,自己要求較低,總覺得高考還很遙遠;有些學生初中物理學得挺好的,所以思想上懈怠了.高中物理使學生力不從心,在多次挫折的體驗下,學生對物理學習生成畏懼心理,并逐步演變為學習心理障礙.
3.教師缺乏對學生原有認知水平的分析
高中物理有很多的知識點在初中教材中出現過,但是呈現得較為淺顯化,與高中的要求差異性很大,思維和能力的要求更是迥然有異.實踐經驗表明,在銜接上硬著陸是行不通的,教師要從學生的最近發展區出發,合理設置過渡環節.高中物理教師應認真研讀初中物理教材,同時對入校新生做好科學的調查工作,去了解學生的具體學情,順學而導,發揮教師的主導作用,促使學生學好高中物理.
二、克難——自然銜接的著力點
分析
1.研讀初、高中教材,確保知識點有效地銜接
初、高中教材在知識點難度的設置上跨度是客觀存在的,這種跨度讓學生學習上有頓挫感.我們要想讓高一新生平緩地切入高中學習,研讀初、高中物理教材的差異就是首要任務.教師應找出初、高中物理教材中有效的銜接點,再從教材內容和學生的實際出發,順勢遞進進行牽引,發揮教師的主導作用,有意識地放緩教材在知識內容及其銜接難度上的坡度,促使學生自然過渡.細致地研讀初、高中教材,我們發現高中物理一開始學習的知識內容很多都與初中的物理概念存在一定的聯系,是在初中物理認知基礎上的豐富與拓展.
例如,“速度”這一概念,初中物理和高中物理都有涉及.在初中,為了定義“速度”,引入了“路程”這一概念,通過移動距離與時間的比值來定義;而在高中,“速度”是一個不僅具有大小而且具有方向的矢量,而“路程”只有大小沒有方向,是標量,顯然用“路程”無法完成“速度”的定義,因此引入了“位移”這個新的物理概念,用位移與時間的比值來定義,這就是初、高中物理教材在這個概念定義上的區別.當然,我們從科學的嚴謹性出發,初中教材在“速度”概念的引入時是沒有問題的,因為在初中“速度”的定義是放在勻速直線運動這一特定的情境之中的.一個物體如果做單方向的直線運動,其路程與位移的大小是相等,又因其運動方向是一維的,所以沒有“矢量性”考慮的要求.
2.優化教學模式,確保思維點有效地銜接