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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇初中物理模型法范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
中图分类号:G427 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2012)13-026-1
教授物理的方法很多,如实验法、模型法、推理法、分析法、假设法、图象法、数学法等。在此,本文着重进行模型法在初中物理教学中的运用的探讨,并举出几个有代表性的例子。
一、模型构建的含义及模型构建教学法
1.模型构建的含义
模型构建也称建模,即为了对某一事物作出理解而对该事物做出的一种抽象的、无歧义的书面描述。模型构建包含了两个方面的内容,一方是模型本身,另一方面是构建模型的过程[1]。
模型主要分为逻辑模型和物理模型两大类。模型可以是实物,即按原物的一定比例做出来的与原物特征一致的样品。如车模、船模等;模型也可以是抽象的,即当某一事物无法用实物加以说明时,就用语言表达的方式描述出事物的特征,以便在脑海里对其有个印象,从而达到认识事物的目的。比如为了表示磁场和电场而引入的磁力线、电感线等。无论是物理模型还是逻辑模型都必须经过一个从无到有的建立过程。
2.模型构建教学法
模型构建教学法就是运用建立模型的方式,让学生的思维和意识上建立起对要理解的知识点的模型,从而使得某一概念或事物能被学生所接受的教学方法。在给学生讲解有关概念之前,让其的思想意识当中先建立起相关的印象对教学是有推动作用的。此法是物理教学中的常用方法,它对形成物理概念以及对物理规律的形成有着重要的作用[2]。
二、模型的种类及说明
模型分为物理对象模型、物理过程模型、理想化实验模型、模拟式模型、数学模型。
物理对象模型:有些实际存在的事物在特定的条件下不容易被人们所接受,那么往往可以把它抽象地认识为理想的研究对象,这个研究对象就是物理对象模型。质点就是物理对象模型之一,它是研究直线运动物体运动轨迹的。物理对象模型还有:薄透镜、光线、弹簧振子、理想电流表、理想电压表、理想电源和分子模型等。
物理过程模型:将一些复杂的物理过程经过分解、简化,忽视次要因素,考虑主要因素,忽略个性、考虑共性,抽象为简单的、使之成为易于理解的过程,即物理过程模型。常见的物理过程模型有匀速直线运动、变速直线运动、自由落体运动等。
理想化实验模型:在进行物理实验的时候,依据逻辑推理抓主要因素,忽略次要因素,对实验过程进一步分析、推理、找出其规律的模型称为理想化实验模型。理想化实验模型便于看清事物的本质,从而能将事物本身揭示得更为透彻。伽利略著名的自由落体运动实验就是理想化的实验模型。
模拟式模型:有些物理概念在形式和规律上是抽象的,在内容上则是具体的。这部分概念可以用与之相似的事物模拟出来,即模拟式模型。模拟式模型通常是一种假设的模型,模拟式模型能使一些看见不见、摸不着的事物变得形象、具体化。比如为了研究磁场和电场而引入的磁力线和电感线。
数学模型:物理虽然研究的是事物变化的客观规律,但也能通过数学的形式表达出来。物理学通常是采用客观、抽象与概括的方法去研究客观事物的,数学模型则将所研究对象的属性及规律公式化,而使得其成为定量,达到便于理解的目的。如压强、功率等的公式就是用数学的方法建立的模型。
三、模型构建教学法在初中物理教学中的运用
模型构建教学法的引入为在学生的意识中预先建立起对所涉及概念的雏形提供了帮助,为教学的顺利进行提供了支撑。构建的模型亦同样可以分为物理和逻辑两大类。物理模型常见的如各种实验,逻辑模型则不能用实验来表达,而需要用建模的方式在学生的脑海中建立起印象,再逐步加以说明。以下笔者就来举例阐述模型构建教学法在物理教学中的运用。
例如可以用物理过程模型来向学生说明什么是参照物。参照物是为了研究物体的运动或静止而引入的比对物体。比如火车启动后,窗外的树不断地向后退,并且在火车到站的这段时间内窗外的树都是如此,那么这时一个物理过程模型就建立起来了。随着这个过程的进行,我们可以通过窗外的树向后退从而判断出火车是在运动的,因此树也就成了参照物。同样,当树停止后退时,我们便能判断出火车也停了。
又如要研究光的特性,而引入了光线,光线本身是不存在的,它只是为了方便对光的各种现象加以阐释而虚拟出来的,是逻辑意义上的。光线属于物理对象模型,当要向学生讲解光的传播方向时,先要将光以光线的形式表达出来,并告诉学生把光线看作是光本身,而不要看作是一条实际意义上的线,然后通过言语表述与课堂视频或是挂图或是板书相结合的形式来标示出光线的方向,从而让学生理解光是沿直线传播的。最后还要特别强调一句只有在均匀的介质中光才是沿直线传播的,而在非均匀介质中,光的传播方向就不是直线了,是可变的,如反射和折射现象就是光在非均匀介质中传播而造成的现象。
四、模型构建教学法注意事项
模型构建教学法主要是用来为学生事先没有建立起来的印象或是一时还难以形成的意识而做的说明,但它也不是在任何情况下都适用的,有的物理概念除了抽象以外,还要配合其他的方式才能让学生理解,比如实验法,推理、分析法等。模型构建教学法拓展了学生的思维,也给老师教学的顺利进行提供了帮助。
中图分类号:G633.7 文献标识码: C 文章编号:1672-1578(2013)10-0143-01
近些年,随着经济和社会的快速发展,模型在人们的日程生活和学习中的地位越来越突出,尤其是在工程技术和科学研究方面。与学生们息息相关的当属物理模型的应用。众所周知,物理研究略带复杂性,要想将极为复杂的客观现象转变成为较为简单的物理学规律,就需要我们很好的运用物理模型,来实现物理研究的简化和形象化。考虑到构建物理模型在初中物理教学中扮演的重要角色,教学工作者在开展教学活动的过程中就需要注重对物理模型的构建,进而有效的提升物理教学效率。
1 在初中物理教学中构建物理模型的重要性
从某种程度上说在初中物理教学中注重物理模型的构建能够有效的增强学生的理解和接受新知识的能力[1]。比如,教学工作者在向学生们传授有关运动学中质点的知识点时,就可以建立其关于质点的结构模型,从而使学生们通过对质点模型的较为细致的认识和了解来打下后续有关质点运动、万有引力定律、物体的平动和转动、电学中的“点电荷”模型以及光学中的“点光源”模型等较为坚实的基础,还可以让学生们较为容易和顺畅的接受其传授的关于运动的新知识。在初中物理教学中构建物理模型还可以使得较为复杂的物理问题简单明了化,使抽象的问题变得形象生动,有效的突出问题的主要矛盾。此外,在初中物理教学中注重构建物理模型,还可以帮助学生提升思维能力和解题能力,进而有效的提升初中物理教学的教学效率。
2 较为常见的物理模型
通常情况下,物理模型可以说是物理思想的产物,是科学地进行物理思维并从事物理研究的一种方法。在初中物理教学中,学生们经常接触的物理模型主要包括以下几个方面:
2.1物理对象模型化
初中物理课本中所涉及到的一些客观实体,例如,质点-在某些问题中的研究中需要舍弃物体的形状、大小、转动等性能,来强度它所处的位置以及质量的特性,仅通过一个有质量的点来描绘,实现对实际物体的简化。在物理问题的研究中,若是物体本身的大小可以不计的话就可以把其当做质点来看待。此外,与质点较相似的客观实体还包括刚体、点电荷、薄透镜、弹簧振子、单摆、理想气体、理想电流表、理想电压表等。
2.2物体所处的条件模型化
在进行有关带电粒子在电场中的运动的相关问题的研究时,由于粒子的重力比电场力小得多,因此可以忽略物理粒子的重力,这样就可以有效的简化问题。此外,力学中的光滑面;热学中的绝热容器、电学中的匀强电场、匀强磁场等,都可以将所涉及到的物体所处的条件理想化。
2.3物理状态以及物理过程的模型化
举例来说,力学所涉及到的自由落体运动、匀速直线运动、简谐运动、弹性碰撞;电学所涉及到的稳恒电流、等幅振荡;热学所涉及到的等温变化、等容变化、等压变化等均可以看做是物理过程以及物理状态的模型化。
2.4理想化实验
在进行相关实验的前提下,把握其主要矛盾,不计次要矛盾,按照逻辑推理法则,对相关物理过程进一步分析、推理,进而找到相关规律。
2.5物理中的数学模型
原则上,客观世界的一切规律均能够在数学中找到与之对应的表现形式。所以,在进行初中物理教学的过程中,构建物理模型时还需要不断的建造表现物理状态和物理过程规律的数学模型。考虑到物理模型作为客观实体的近似,将物理模型当做描述对象的数学模型,只可以作为客观实体的近似的定量描述。
3 物理模型在初中物理教学中的应用
3.1建立模型概念
教学工作者要帮助学生充分认识和了解建立模型概念的实质。概念主要是说客观事物的本质在人脑中的反映,客观事物的本质属性是抽象的、理性的。要想使客观事物在人脑中有深刻的反映,就需要把它和人脑中已有的事物联系起来,使之形象化、具体化。通常情况下,绝大多数的物理模型都是把理想化模型当做对象而发展起来的。实际上,建立概念模型主要是为了撇开和问题所涉及无关的因素和影响较小的次要因素。这种做法在很大程度上体现了抓主要因素,认清事物的本质,通过理想化的概念模型解决实际问题。
3.2认清条件模型,突出主要矛盾
条件模型主要是说把已知的物理条件模型化,放弃条件中的次要因素,抓住条件中的主要因素,为问题的讨论以及求解起到搭桥铺路、化难为易的作用。条件模型的建立,能使我们研究的问题得到很大简化。
4 构建物理模型的注意事项
在开展初中物理教学的过程中,要想通过构建物理模型来有效的提升初中物理教学的形象化,就必须注重对象引导和鼓励学生对物理模型的概念、使用物理模型的意识以及与其他解题方法的影响有所了解和掌握,此外,还需要配合以其他的教学方式来开展物理教学活动,进而使得物理课堂教学效率得到显著的改善。
5 结语
综上所述,鉴于构建物理模型在初中物理教学中所扮演的较为重要的角色,教学工作者在开展初中物理教学的过程中要高度重视物理有关物理模型概念以具体模型的教学[2]。此外,还需要注重向学生们传授有关建立物理模型的方法,进而有效的增强学生们建立和使用物理模型解决物理问题的意识,培养学生解决问题的能力,提升初中物理教学效率。
模型在我们日常生活、工程技术和科学研究中经常见到,对我们的生产生活有很大帮助。物理学研究具有复杂性。怎样发现复杂多变的客观现象背后的基本规律呢?又如何简单的表达它们呢?人们有幸在漫长地实践活动中找到一些有效的方法,其中一个就是:在具体情况下忽略研究对象或过程的次要因素,抓住其本质特征,把复杂的研究对象或现象简化为较为理想化的模型,从而发现和表达物理规律。
既然物理模型是物理学研究的重要方法和手段,物理教育和教学中对物理模型的讲述和讲授就必不可少。建立物理模型就要忽略次要因素以简化客观对象,合理简化客观对象的过程就是建立物理模型的过程。根据简化过程和角度的不同,将物理模型分为以下五类:物理对象模型、物理条件模型、物理过程模型、理想化实验和数学模型。【1】下面我们逐个加以说明。
(一)物理对象模型——直接将具体研究对象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。这种模型应用最为广泛,在初中物理教材中有许多很好的例子。例如:质点、薄透镜、光线、弹簧振子、理想电流表、理想电压表、理想电源和分子模型。作为例子,我们详细分析质点。质点,就是忽略运动物体的大小和形状而把它看成的一个有质量的几何点。其条件是在所研究的问题中,实际物体的大小和形状对本问题的研究的影响小到可以忽略。这样以来,很多类型的运动的描述就得到化简。比如所有做直线运动的物体都可以看成质点。因为作直线运动的物体的每一个部分每时每刻都做同样的运动,所以就可以忽略其大小和形状,而只找这个物体上的一个点作为概括,当然这个点的质量等于物体本身的质量。这样,直线运动物体的运动轨迹就是一条直线,很容易想象、理解和刻画。很多具体例子都可以这么做,例如以最大速度行驶在笔直铁轨上的火车,沿着航空路线飞行的客机,从比萨斜塔上下落的铁球,等等。
(二)物理条件模型——忽略研究对象所处条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、轻质杆、轻质滑轮、轻绳、轻质球、绝热容器、匀强电场和匀强磁场等。我们以轻质杆为例加以分析。比如简单机械里的杠杆,在初中阶段问题往往归结到力矩的平衡上来。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂。动力和阻力都包括杆以外的物体对杠杆的作用力,还包括杆本身的重力。而杆重力的力臂在杆上的每一点都不同,这样除了杆的形状是几何规则的少数例子以外的绝大部分杠杆问题在初中阶段就没法解决。而轻质杆的引入正好解决了这一问题。轻质杆是忽略了自身重力的弹性杆。当外界物体对杠杆的力矩远远大于杆自身重力的力矩或者杆自身重力的力矩相互抵消时,就可以把杆当成轻质杆,杠杆受到的力矩只有外力矩,这样所有杠杆平衡问题都可以迎刃而解。
(三)物理过程模型——忽略物理过程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有:匀速直线运动、稳恒电流等。这些物理模型都是把物理过程中的某个物理量的微小变化忽略掉,把这个物理量看成是恒定的。因为这些量的变化量与物理量本身相比太小了,以至于可以略去不计。这样不用考虑过程中物理量的复杂变化情况而只考虑恒定过程,分析问题就容易多了。
(四)理想化实验——在大量实验研究的基础上,经过逻辑推理,忽略次要因素,抓住主要特征,得到在理想条件下的物理现象和规律的科学研究方法就是理想实验。理想化方法是物理科学研究和物理学习中最基本、应用最广泛的方法【2】。初中物理中就有一个非常着名的理想化实验:伽利略斜面实验。伽利略的斜面实验有许多,现在举其中的一个例子,同样的小球从同种材料同样高度的斜面上滑下来,在摩擦力依次减小的水平面上沿直线运动的路程依次增大。伽利略由此推知:小球在没有摩擦的水平面上永远做匀速直线运动(在理想条件下的物理现象)。牛顿又在此基础上建立了牛顿第一定律。无需多论,也足以见得理想实验的强大力量。
(五)数学模型——由数字、字母或其它数学符号组成的、描述现实对象数量规律的数学公式、图形或算法。【3】初中物理中的数学模型主要有磁感线和电场线。磁感线(电场线)是形象的描述磁感应强度(电场强度)空间分布的几何线,是一种数学符号。而磁场和电场本身的性质对这些几何线做了一些规定,例如空间各点的电场强度是唯一的规定了电场线不相交。这样就使它们成为形象、简练而准确的描述磁场和电场的数学符号。
物理模型在初中物理教育与教学中起到举足轻重的作用,因此,在教学中我们就要重视对物理模型概念和具体模型(例如上文分析的模型)的讲述,重视对建立物理模型方法的讲授,重视对学生建立和应用物理模型意识的增强,重视对学生建立和应用物理模型能力的培养,让学生体验到成功建立和应用物理模型解决实际问题的快乐。
参考文献
(一)物理对象模型——直接将具体研究对象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。这种模型应用最为广泛,在初中物理教材中有许多很好的例子。例如:质点、薄透镜、光线、弹簧振子、理想电流表、理想电压表、理想电源和分子模型。作为例子,我们详细分析质点。质点,就是忽略运动物体的大小和形状而把它看成的一个有质量的几何点。其条件是在所研究的问题中,实际物体的大小和形状对本问题的研究的影响小到可以忽略。这样以来,很多类型的运动的描述就得到化简。比如所有做直线运动的物体都可以看成质点。因为作直线运动的物体的每一个部分每时每刻都做同样的运动,所以就可以忽略其大小和形状,而只找这个物体上的一个点作为概括,当然这个点的质量等于物体本身的质量。这样,直线运动物体的运动轨迹就是一条直线,很容易想象、理解和刻画。很多具体例子都可以这么做,例如以最大速度行驶在笔直铁轨上的火车,沿着航空路线飞行的客机,从比萨斜塔上下落的铁球,等等。
(二)物理条件模型——忽略研究对象所处条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、轻质杆、轻质滑轮、轻绳、轻质球、绝热容器、匀强电场和匀强磁场等。我们以轻质杆为例加以分析。比如简单机械里的杠杆,在初中阶段问题往往归结到力矩的平衡上来。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂。动力和阻力都包括杆以外的物体对杠杆的作用力,还包括杆本身的重力。而杆重力的力臂在杆上的每一点都不同,这样除了杆的形状是几何规则的少数例子以外的绝大部分杠杆问题在初中阶段就没法解决。而轻质杆的引入正好解决了这一问题。轻质杆是忽略了自身重力的弹性杆。当外界物体对杠杆的力矩远远大于杆自身重力的力矩或者杆自身重力的力矩相互抵消时,就可以把杆当成轻质杆,杠杆受到的力矩只有外力矩,这样所有杠杆平衡问题都可以迎刃而解。
(三)物理过程模型——忽略物理过程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有:匀速直线运动、稳恒电流等。这些物理模型都是把物理过程中的某个物理量的微小变化忽略掉,把这个物理量看成是恒定的。因为这些量的变化量与物理量本身相比太小了,以至于可以略去不计。这样不用考虑过程中物理量的复杂变化情况而只考虑恒定过程,分析问题就容易多了。
【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2015)13-0130-01
模型在我们的日常生活中、工程技术和科学研究中经常见到,它对我们的生产生活具有很大的帮助。而物理模型就是将复杂问题转换为简单问题,通过画图形式直观表达知识的过程。学生可以通过物理模型的学习对疑难问题进行解答,突出物理问题的重要部分,为学生清晰地建立物理图像,更直观地解决问题,让复杂的物理问题简单化。这样不仅降低了难度,同时也帮助学生建立了信心,培养了学生的逻辑思维能力。
一 初中物理简述
初中物理是义务教育的基础学科,也是中考的必考科目。物理模型在初中物理教学中占据着主导地位,随着课程的改革,物理问题研究的不断加深,学生学习物理变得困难。因此,部分学生因为物理的难度渐渐失去了兴趣,导致总体成绩不高,物理教育得不到完善,教育教学不能满足现在的教学需求。物理作为一门自然科学课程,比较难学,不能单凭死记硬背,要有自己的一套学习方法和学习技巧,不能因为物理的难度而放弃这门学科的学习。从目前初中物理的教学模式来看,教师对物理概念比较重视,还是局限于传统的教学理念。部分教师在物理教学过程中,把物理概念当成教学重点,让学生死记硬背物理概念,导致学生很难理解物理概念的真正意义,从而对物理学习失去兴趣。针对物理学科,我们要制订合适学生自己的学习计划,首先应独立做题,了解物理过程;其次应认真听讲并做好相关记录;最后应主动向别人学习。当然,仅凭课堂上老师的讲解是远远不够的,课后要针对老师讲解的内容加以复习,尤其是疑点难点,必须加深理解,这样才能学好物理,产生对物理学习的欲望。
二 物理模型的基本内涵
物理模型,就是利用图像进行疑难问题的解析,让学生很快地解决物理问题。物理模型具有一定的作用,主要表现在以下几个方面:(1)把复杂的问题变得简单化。(2)依据教学内容制作相关模型。(3)利用物理模型做出科学预言。物理模型主要由两个部分组成:直接模型与间接模型。直接模型是指通过对物理情景的描述,很快地在脑海中浮现出清晰的图像。例如习题中的点、小球以及木块等作为研究对象。间接模型是指对描述的物理情景不能直观地在大脑中得以呈现,通过自身的想象力与逻辑思维形成的抽象图形。显而易见,间接模型和直接模型相比较,要比直接模型难得多。然而在物理教学中,大多都是以间接模型为核心,通过物理情景的描述以及学生的想象力,找出正确的研究对象、物理过程等因素,针对这些抽象的事物,进行抽象的研究。因此,我们要培养学生的物理模型化能力,必须正确选择研究对象,根据题中的情景描述,清晰地建立正确的物理模型,这样在物理学习中,一些疑点难点能快捷地解决,同时也降低了物理学习的难度,让学生更轻松地学习物理,产生对物理学习的求知欲,实现物理教学目标。
三 物理模型在初中物理教学中的作用
物理模型在初中物理教学中有着举足轻重的作用。在物理学习中,不要把物理概念当成重点,要实际结合物理模型来学习。通过物理模型的学习,不仅降低了物理学习的难度,让复杂的问题转化为简单的问题,让疑点难点得以解决。针对一些抽象事物,我们以画图形式清晰地在学生的脑海中浮现。不仅拓展了学生丰富的想象力,同时也培养了学生学习物理的逻辑思维。比如:教师在讲解八年级下册第六章第三节物质的密度一课时,教师可以创设相关教学情境,让学生的头脑中出现直接模型的观念,以这样的形式开展情境教学,通过观察和学生亲自体验,让学生觉得亲切自然,从而激发学生的求知欲望。或者利用简单、有趣的模型口诀吸引学生的注意力,这节有关密度的口诀可以是:实验测密度,质量比体积,等量替换法,密度就可知。通过将物理模型运用到初中物理课堂的方法,不仅培养了学生的观察能力和创造能力,还能培养学生的逻辑思维能力。让学生有效地学习物理,对物理学习产生热情,提高物理成绩的同时达到物理教学目的。
进入高中的学习生活之后,学生普遍认为高一物理难学,原因就是学生能力与高中物理教学要求的差距大。高一物理是高中物理学习的基础,因此高中物理教师必须认真研究新课程标准、新教材和学生情况,掌握初、高中物理教学的梯度,把握住初、高中物理教学的衔接,才能提高高中物理教学质量,才能让学生完成由初中到高中的过渡,进入高中的物理学习。
一、高中与初中物理教学的梯度
初中物理教学是以观察、实验为基础,使学生了解力学、热学、声学、光学、电学和原子物理学的初步知识以及实际应用;高中物理教学则是采用观察实验、抽象思维和数学方法相结合,对物理现象进行模型抽象和数学化描述,要求通过抽象概括、想象假说、逻辑推理来揭示物理现象的本质和变化规律。初中物理教学以直观教学为主,在学生的思维活动中呈现的是一个个具体的物理形象和现象,所以初中学生物理知识的获得是建立在形象思维的基础之上;而高中较多地是在抽象的基础上进行概括,在学生的思维活动中呈现的是经过抽象概括的物理模型。
由于初中物理内容少,问题简单,讲解例题和练习多,课后学生只要背背概念、公式,考试就很容易了。而高中物理内容多而且难度大,各部分知识相互联系,有的学生仍采用初中的那一套方法对待高中的物理学习,结果是学了一大堆公式,虽然背得很熟,但一用起来就不知从何下手,学生感到物理深奥难懂,从而心理上造成对物理的恐惧。高中物理对学生运用数学分析解决物理问题的能力提出了较高要求,在教学内容上更多的涉及到数学知识,物理规律的数学表达式明显加多加深,例如:匀变速直线运动公式常用的就有10个之多,每个公式涉及到四个物理量,其中三个为矢量,并且各公式有不同的适用范围,学生解题常常感到无所适从;解题方法有基本公式法、平均速度法、推论法、逆向思维法、比例法等。一些物理思想的培养也渗透其中。开始用图像表达物理规律,描述物理过程;矢量进入物理规律的表达式。
二、如何搞好初、高中物理教学的衔接
1.重视教材与教法研究。高中物理教师不单是研究高中的物理教材,还要研究初中物理教材,了解初中物理教学方法和教材结构,知道初中学生学过哪些知识,掌握到什么水平以及获取这些知识的途径,在此基础上根据高中物理教材和学生状况分析、研究高中教学难点,设置合理的教学层次、实施适当的教学方法,从生活中事例出发,保护学生物理学习的积极性,使学生树立起学好物理的信心。
2.坚持循序渐进原则。高中物理课程标准指出,教学中应注意循序渐进,知识要逐步扩展和加深,能力要逐步提高。
高中教学应以初中知识为教学的出发点逐步扩展和加深;教材的呈现要难易适当,多举实例,要根据学生知识的逐渐积累和能力的不断提高,让教学内容在不同阶段重复出现,逐渐扩大范围和增加难度。
3.透析物理概念和规律。使学生掌握完整的基础知识,培养学生物理思维能力,能力是在获得和运用知识的过程中逐步培养起来的。
首先要加强基本概念和基本规律的教学,要重视概念和规律的建立过程,让学生知道它们的由来;其次弄清每一个概念的内涵和外延及来龙去脉,要使学生掌握物理规律的表达形式的同时,明确公式中各物理量的意义和单位,规律的适用条件及注意事项。
4.物理模型的建立。高中物理教学中常用的研究方法是确定研究对象,对研究对象进行简化建立物理模型,在一定范围内研究物理模型,分析总结得出规律,讨论规律的适用范围及条件。
建立物理模型是培养抽象思维能力、建立形象思维的重要途径,要通过对物理概念和规律建立过程的讲解,使学生领会这种研究物理问题的方法;通过规律的应用培养学生建立和应用物理模型的能力,以实现知识的迁移。
物理模型建立的重要途径是物理习题讲解。讲解习题时,要把重点放在物理过程的分析,并把物理过程图景化,让学生建立正确的物理模型,形成清晰的物理过程。物理习题做示意图是将抽象变形象、抽象变具体,建立物理模型的重要手段,要求学生审题时一边读题一边画图,养成良好的习惯。解题过程中,要培养学生应用数学知识解答物理问题的能力,学生解题时的难点是把物理过程转化为抽象的数学问题,再回到物理问题中来。
为了提高学生的阅读兴趣与效果,教师可以根据教材重点设计思考题,使学生有目的地带着问题去读书,设计些对重点的、关键性的内容能激起思维矛盾的思考题,引起学生的思维兴趣和思维活动,同时还可以充分利用电脑动画再现物理情景。
总之,物理教师应该熟练驾驭教材,在教给学生知识的同时,注意培养学生的各种能力,让学生学会独立思考,建立正确的物理模型,养成良好的学习习惯,适应高中物理教学的要求,进入高中物理的学习。
参考文献
[1]卢丽杨.谈高中物理学习方式的转变[J].龙岩师专学报
[2]李兴英.高一新生心理适应能力调查分析[J].中国校医
初中学生的物理学习当中,容易出现的物理解题障碍主要有以下几种:第一,被动式解题障碍.被动式解题障碍主要指初中学生进行物理解题中,由于缺乏学习的主动性,不愿意主动进行解题思考,从而导致解题时,容易受到物理题目当中的干扰信息和“陷阱”等信息的影响,产生解题障碍,无法进行物理题目的正确解题,进而影响到初中学生的物理解题训练效果.第二,思维定势障碍.思维定势障碍主要指,初中学生在自身进行的物理解题训练过程中,长期使用同一种解题方法解题思路进行初中物理题目的解答,在自身的脑海当中形成解题思维的惯性,从而导致其遇到不同类别、不同知识的物理试题时,只会使用单一的解题方法,不能有效地进行变通,从而产生解题障碍,影响到其物理解题的效率和水平.第三,受经验主义的影响产生逻辑思维解题障碍.逻辑思维解题障碍主要指,初中学生在进行物理试题的解题训练时,解题的逻辑推理方面,缺乏有机的调理和清晰的思维导向,从而导致其解题逻辑推理时逻辑思维混乱,无法有效地找出正确的解题思维路线和方法,从而产生了物理解题障碍.产生该思维障碍的原因主要是初中学生学习物理缺少必要的逻辑思维训练,解题训练量较少,以及对物理逻辑推理思维的重视程度下降等原因导致的.
二、解决初中学生物理解题障碍的有效策略
1.强化初中学生的解题能力培养
强化初中学生的物理解题能力培养,是解决初中学生物理解题障碍,强化初中学生物理解题思维能力,提高其物理解题效率和解题水平的最为有效的方法,因此,初中物理教师应当积极采取有效地措施加强对于初中学生的物理解题能力的培养.解题教学实例:
例1一个重为2 N的皮球,其在10 m高处下落3 m的过程中,重力对它所做的功为
A.20 JB.6 JC.14 JD.26 J
该题是一道典型的关于重力做功的试题,主要考查初中学生对于重力知识掌握的水平,因此,在该题的解题当中,为了避免初中学生由于被动式解题障碍和思维定势障碍等问题的影响,初中物理教师应当巧妙的引导初中学生学会主动思考,学会解题模型和图像的建立与绘制,从而直观的发现解题规律和方法,快速地解题,得出答案B,从而有效地实现自身物理解题能力的强化.
2.加强初中学生思维程序的训练
初中物理教师要想有效地提高初中学生的解题能力,帮助初中学生克服自身的解题障碍,应当加强对于初中学生解题思维程序的训练,强化初中学生的理性思维,从而有效地实现初中学生物理解题水平的提高.现代初中物理解题,其解题的思维程序主要有以下五步:第一步,审题,审题主要承担着帮助初中学生了解题目主要大干信息、问题以及各项联系等信息.第二步,抽象出物理对象和情景.物理对象和情景的建立是帮助初中学生理清题目对象和条件的重要一步,对初中学生后面的解题规律和模型的建立有着至关重要的影响.第三步,确定物理试题解题的规律.第四步,建立物理模型.建立物理模型是其解题过程中最为关键的一步,物理解题模型的建立可以帮助初中学生建立起整体解题的框架,找到必要的解题方法.第五步,求解.实际中的应用如下:
例2对日常生活中常见的声音,下面对其叙述正确的是
A.一切正在发声的物体都在振动
B.高速公路两侧安装透明板墙是在声源处减弱噪声
C.只要物体有振动行为,就能听见声音
初中物理教学是以观察、实验为基础,使学生了解力学、热学、声学、光学、电学和原子物理学的初步知识以及实际应用;高中物理教学则是采用观察实验、抽象思维和数学方法相结合,对物理现象进行模型抽象和数学化描述,要求通过抽象概括、想象假说、逻辑推理来揭示物理现象的本质和变化规律。初中物理教学以直观教学为主,而高中较多的是在抽象的基础上进行概括,在学生的思维活动中呈现的是经过抽象概括的物理模型。
初中物理内容少,问题简单,讲解例题和练习多,课后学生只要背背概念、公式,考试就很容易了。而高中物理各部分知识相互联系,对学生运用数学分析解决物理问题的能力提出了较高要求。
二、如何搞好初、高中物理教学的衔接
1.重视教材与教法研究。高中物理教师不单是研究高中的物理教材,还要研究初中物理教材,了解初中物理教学方法和教材结构,知道初中学生学过哪些知识,掌握到什么水平以及获取这些知识的途径,在此基础上根据高中物理教材和学生状况分析、研究高中教学难点,设置合理的教学层次、实施适当的教学方法,降低“阶差”,保护学生物理学习的积极性,使学生树立起学好物理的信心。
2.坚持循序渐进原则。高中物理教学大纲指出,教学中应注意循序渐进,知识要逐步扩展和加深,能力要逐步提高。高中教学应以初中知识为教学的出发点逐步扩展和加深;教材的呈现要难易适当,要根据学生知识的逐渐积累和能力的不断提高,让教学内容在不同阶段重复出现,逐渐扩大范围和增加难度。
在高一新课程中,物理难教难学一直是困扰着师生的一个问题。其重要原因,就在于初中科学与高中物理的教学衔接上出现了“架空”现象。笔者采用师生访谈的形式,尝试剖析初中科学与高中物理教学衔接中出现的思维方法问题。本文从思维方法角度,透视初中科学与高中物理教学衔接上出现问题的原因,探讨针对性的解决策略,以期提高初中科学和高中物理教学的有效性。
一、初中科学与高中物理思维方法在衔接中存在的断层
先看初中科学老师的访谈反馈。初中科学中的物理现象和物理过程,大多是“看得见,摸得着”,而且从教学内容看,与日常生活现象有着密切的联系。学生在学习过程中的思维活动,大多属于生动的自然现象和直观实验为依据的具体的形象思维,较少要求应用科学概念和原理进行逻辑思维等抽象思维方式。练习题大多要求学生解说现象,计算题一般直接用公式就能得出结果。从教学要求看,初中要求学生大面积及格,教学难度基本控制在课标范围内,对问题的解决停留在模仿、套用公式上。再看高中物理老师的访谈反馈。高中物理学习的内容在深度和广度上比初中有了很大的增加,研究的物理现象比较复杂。分析物理问题时不仅要从实际出发,有时还要从建立物理模型出发,要从多方面、多层次来探究问题。在物理学习过程中抽象思维多于形象思维,动态思维多于静态思维,需要学生掌握归纳,类比推理和演绎推理方法,特别要具有科学想象能力。要求学生有一定的自学能力、分析综合能力及知识迁移能力等,对应用数学的能力要求比较高。再看高一学生的一种常见状况:初中科学学得不错,兴趣也浓,中考成绩也不错;高中却遇到比较大的困难,上课能听懂,作业却不会做,都不知道怎么学了。根据上述现状,笔者从思维方法角度,对初中科学与高中物理的衔接断层问题做如下分析:问题一:初高中教师的教学思维存在着脱节现象。初中科学学业考试命题注重密切联系生活实际,考查学生在实际情景中提取信息、分析和处理信息的能力,重视考查学生的科学探究过程和方法,培养学生从整体上认识事物、从科学本质上分析现象和把握规律的能力。这种强调能力立意,符合新课程精神。但是在实际教学中,特别是在九年级时,应试现象太害人。教师为考试而教,学生为考试而学的现象十分严重,教师包揽一切,学生一味等着喂食,功利性太强。以致部分学生喜欢做题目,不喜欢动手做实验,关注题目的结果,不注重思维的过程。在课堂上教师习惯于学生能正确回答提出的问题,却很少关心有多少学生是否知其所以然,忽视问题解决的思维过程。问题二:初高中课程对学生思维能力的要求存在着脱节现象。初中教材中比较直观的、对思维能力要求较低的内容,如测量、力、运动、用电常识,一般都能较好地掌握,达到教材要求;而教材对学生思维能力要求较高的内容,如八年级教材中压强、浮力和九年级教材中电功率,学生学习起来比较困难,出错最多。这说明初中生的思维能力需要一个发展过程。课标的实施,初中科学降低了理论思维水平,强调从演示实验与生活常识出发学习科学,将这种思维的培养要求向后推移到高一。因此高一学生的智力表现、思维水平、成绩变化大起大落的情况还是较为常见,且在物理科、抽象要求较高的学科出现了大面积的不及格现象,到高二以后则又相对比较稳定。从这一变化情况来看,高一是思维质变的关键期,与此相适应的高中教材的思维要求也发生了很大变化,这是一部分同学进入高一不适应的原因。另外,初中实行素质教育,而高中是以高考为指挥棒的应试教育,这更加剧了这种不适应性。
二、提高初中科学课堂效益,实现思维方法衔接的几种策略
1.加强实验教学,培养学生形象思维能力。形象思维除了具有一般思维的共性外,与抽象思维比较,它的基本特点是形象性。在中学物理教学中,历来重视概念、规律的教学,重视抽象思维能力的培养。但是,如果忽视观察、演示实验等直观形象的教学,忽视形象思维能力的培养,抽象思维能力也会因为缺少形象的支持而难以发展。初中学生正处于由形象思维向抽象思维的过渡期,高中学生正处于抽象思维形成的关键期。由于中学生的抽象思维还是比较初级的、简单的,他们掌握抽象的物理概念和定律,仍然直接或间接与具体的形象相联系。在实验中不仅有形象的感受,还有形象的识别和描述。实验过程是形象思维活动的过程。如在教学过程中,常常会发现所探究的问题无法呈现出实验现象,有时即便有现象也是肉眼看不见的。这就要求我们想方设法使实验的现象“显现”出来。通过实验的设计和实验过程培养学生形象思维能力。2.渗透模型方法,逐步培养学生的抽象思维能力。在科学研究中,人们用过一定的科学方法,建立一个适当的模型反映和替代客观对象,并通过这个模型来揭示客观对象的形态、特征和本质,这种方法就是模型方法。高中物理教材中,要建立大量的物理模型,例如:这就要求在初中教学中,使学生明白,建立合理的模型和理想化过程对于学习和研究物理问题的重要性,以提高他们学习这种方法的自觉性。在传授知识的同时,向学生渗透处理较复杂的问题时采用的具体分析、合理简化、科学抽象的方法,有利于抽象思维能力的培养。在课堂上还可向学生渗透科学发展的历史,可以说是一个模型建立、完善的历史。模型的不断提出、修正、更新推动着科学的发展,使人们对物质世界的认识不断深化,不断逼近事物的本质。初中阶段这种模型思维方法的渗透,避免了学生进入高一接触到理想模型时的陌生感。为高中阶段学习建立“理想模型”作了铺垫,在建模的过程中又培养了学生的抽象思维能力。3.加强解题指导,培养学生动态思维能力。根据思维对象不断运动变化的特点,适时改变思维的程序和方向,并调控思维的过程,从而实现思维的目标,这样的思维方式,叫做动态思维。与动态思维相反,客观事物所具有的相对静止和稳定状态在思维活动中的反映,就是静态思维。物理学研究的物质世界是运动变化,各物理量之间相互联系、相互制约,在不断变化过程中,从相互关系中掌握概念和物理规律。要学好物理,高中生要具备动态思维。从高一学生的错题根源来看,学生对孤立的、不变的问题,易于理解,而对于变化的、相互联系的问题,则较难掌握。从思维发展来看,高一年级的新学生比较熟悉静态思维,动态思维能力亟待培养。所以很有必要树立初中生的动态思维意识。4.重视科学实践活动,发展学生创造性思维。能在原有的经验、知识和方法的基础上,勇于探索,善于创新,取得新颖的、有一定科学价值的成果,这样的思维活动称为创造性思维。创造思维有层次高低之分:在社会发展的历史上,取得重大的新发明,建立崭新的科学理论,对国家作出卓越的贡献,这是高层的创造思维;对于正在学习的学生个体来说,能大胆地提出问题,巧妙地运用前所未有的新成果,也是创造思维活动。这种新异的、符合任务要求的高品质的思维方式对学好高中物理有极大的帮助。初中科学综合实践,倡导学生自主选择,主动探究,养成独立思考及反省的习惯,系统地解决问题和冲突。在教学中,教师要启发学生自己建构知识,注重引导学生主动探究知识,重视知识的建构。从而逐渐发展学生的创造性思维。综上所述,使初中科学和高中物理教学有效衔接,不仅仅是高中物理老师的责任,也是初中科学教师应尽的义务。在思想上,初中教师要做好“送”的准备,在策略上,要实施相应的有效手段,向课堂要效益,搭好思维方法台阶,同时也要积极提升自身的专业素质。由于初中科学教师的专业背景不同,很有必要参加各种研修。教师要深入研读课程标准,领会新课程的内涵。通过校本研修提高初中科学教师的物理专业素养,不断提高自己的业务水平。加强横向和纵向集体备课,即加强一个年级段的集体备课和初中整个阶段的科学课程中物理章节的集体备课,以提高教师驾驭新课程的水平。利用网络研修解决教师教学上的困惑,通过网络研修,教师间可以跨越时间和空间的限制,相互学习、交流与合作,实现资源和智慧的共享,促进自我素质迅速成长。缩小初高中教师的教学思维的差异,为初高中教学架设“阶梯”,让学生都能顺利越过初、高中物理学习的台阶,实现初、高中的有效衔接。
作者:姚掌仙 单位:浙江省桐乡市洲泉中学
参考文献:
[1]赵海燕译.美Roberj.SternbergLouiseSpearSwerling著.思维教学.中国轻工业出版社
[2]朱龙翔.物理教学思维方式.首都师范大学出版社
初中物理教学是以观察、实验为基础,使学生了解力学、热学、声学、光学、电学和原子物理学的初步知识以及实际应用;高中物理教学则是采用观察实验、抽象思维和数学方法相结合,对物理现象进行模型抽象和数学化描述,要求通过抽象概括、想象假说、逻辑推理来揭示物理现象的本质和变化规律。初中物理教学以直观教学为主,而高中较多地是在抽象的基础上进行概括,在学生的思维活动中呈现的是经过抽象概括的物理模型。
由于初中物理内容少,问题简单,讲解例题和练习多,课后学生只要背背概念、公式,考试就很容易了。而高中物理内容多而且难度大,各部分知识相互联系,有的学生仍采用初中的那一套方法对待高中的物理学习,结果是学了一大堆公式,虽然背得很熟,但一用起来就不知从何下手,学生感到物理深奥难懂,从而心理上造成对物理的恐惧。高中物理对学生运用数学分析解决物理问题的能力提出了较高要求,在教学内容上更多地涉及到数学知识,物理规律的数学表达式明显加多加深,例如:匀变速直线运动公式常用的就有10个之多,每个公式涉及到四个物理量,其中三个为矢量,并且各公式有不同的适用范围,学生在解题常常感到无所适从;开始用图像表达物理规律,描述物理过程;矢量进入物理规律的表达式。
二、如何搞好初、高中物理学习的衔接
1.学习方法的转变
初中学生只要背背概念、公式,多做几个题,考试就能考好;而高中物理的学习,关键是理解。要重视课本,理解物理的基本概念和基本规律,只有这样,才能领会知识,才能灵活的运用知识,达到举一反三,触类旁通效果。
2.坚持循序渐进原则
高中物理教学大纲所指出,学生学习应注意循序渐进,知识要逐步扩展和加深,能力要逐步提高。高中学习应以基础知识为出发点,逐步扩展和加深;学生要逐渐积累知识和不断重复知识,要使学生觉得物理学习并不难,使他们有成就感,这样才能使学生对物理学习产生兴趣,才能产生学习的积极性,使学生树立起学好物理的信心。
3.透析物理概念和规律
学生要掌握完整的基础知识,培养物理思维能力,能力是在获得和运用知识的过程中逐步培养起来的。首先要加强基本概念和基本规律的学习,要重视概念和规律的建立过程,要知道它们的由来;其次弄清每一个概念的内涵和外延及来龙去脉,要掌握物理规律的表达形式的同时,明确公式中各物理量的意义和单位,规律的适用条件及注意事项。
4.物理模型的建立
高中物理学习中常用的研究方法是确定研究对象,对研究对象进行简化建立物理模型,在一定范围内研究物理模型,分析总结得出规律,讨论规律的适用范围及条件。建立物理模型是培养抽象思维能力、建立形象思维的重要途径,学生要领会这种研究物理问题的方法;通过规律的应用培养学生建立和应用物理模型的能力,以实现知识的迁移。
物理模型建立的重要途径是物理习题研究,要注意解题思路和解题的方法。做物理习题时,要把重点放在物理过程的分析,并把物理过程图景化,建立起正确的物理模型,形成清晰的物理过程。物理习题做示意图是将抽象变形象、抽象变具体,建立物理模型的重要手段,学生在审题时一边读题一边画图,养成良好的习惯。解题过程中,要培养应用数学知识解答物理问题的能力。