时间:2023-08-20 14:47:01
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇初中物理模型法,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
每一个物理过程的处理,物理模型的建立,都离不开对物理问题的分析。教学中,通过对物理模型的设计思想及分析思路的教学,能培养学生对较复杂的物理问题进行具体分析,区分主要因素和次要因素,抓住问题的本质特征,正确运用科学抽象思维的方法去处理物理问题的能力,有助于学生思维品质的提高,有助于培养学生的创新思维。这是培养创新能力的主渠道。
建模过程中,要充分利用抽象思维和比较思维,区分主要因素、次要因素和无关因素,抓住本质的东西加以概括,建立物理模型,在教学中要注意建模过程的教学。如在连通器的教学中,可以让学生观察茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器等,设计表格:
引导学生分析、比较这些物体间的差异和共同点,找出它们的共性:上端开口、下部相连通,进一步抽象建立起连通器的物理模型。在研究简单机械时,可以举出多种生活中的工具或器械,如撬杠,核桃钳,镊子,启瓶器等,让学生使用这些工具体会分析比较它们在使用过程中的共同特点,就不难发现它们都具有共同的特征:1.坚硬,使用不变形,是一根硬棒;2.在力的作用下能绕着固定点转动;3.在长短、粗细、弯直等形状上没有一定要求。这样就抽象出“杠杆”这一物理模型。
使用物理模型解决问题时可以起到很多作用:
1.可使物理教学简单化
很多实际问题是复杂的很难研究的,如能将其转化成物理模型可使物理教学简单化,如做力的示意图时就找到力的作用点,沿力的方向画一条带箭头的线段来表示这个力,力的示意图就是典型的模型。分析物体受力时,可根据问题的需要忽略物体的形状和大小,把物体看做一个有质量的点,把这个点作为物体所受的所有力的作用点,从中较为方便地得出物体受力情况。
2.可以使教学形象直观
有些物理问题现象过程非常抽象,运用物理模型法可将问题变得直观形象。在研究磁场时为了描述磁体周围的磁场强弱和磁场特点我们就用磁感线这一模型来描述磁场,通过磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
初中物理学科已经显示出它的抽象性,学生接受起来未免有些吃力,利用模型的形象直观的特点,可破解物理难题,开启智慧之门。构建初中物理教学中的物理模型,要遵循由易到难、由浅入深、由表象到实质的人类认识规律,将一个复杂的科学理论转化为直观的事物,展现在学生面前,从而帮助学生理解消化物理知识,取得更好的学习效果。
一、物理模型的分类
构建物理模型是初中物理教学的重要组成部分,它的目的是帮助学生理解物理概念和物理规律,进而做到将所学到的理论用于解决实际问题。其分类有:
1.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。
2.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。
3.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。
4.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。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。
5.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。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。
二、在教学中如何构建物理模型
要想让学生熟练地运用模型解决实际问题,这就要求学生在平时学习中,在头脑中建立一定数量的准确清晰的物理模型。在初中物理教学中,绝大部分知识内容都可以物理模型为基础向学生传授。
1.用类比法建立物理模型。有些物理现象、规律,我们无法直接展示给学生,这时若能用学生头脑中已有的物理模型来类比,则可帮助学生建立新的合理的物理模型。例如,电压和电流,对学生而言很陌生,也无法通过实验来展示研究,但水压和水流学生是比较熟悉的,教学时,可用水压水流来类比,帮助学生建立电压、电流的物理模型。
2.用虚拟法建立物理模型。有些模型在实际中是根本不存在的,但为了研究方便,可以形象地引入一个虚拟的物质结构或过程。例如,为了便于描述光的传播,引入了光线;为了便于描述磁场,引入了磁感线。
3.重视实验教学。物理是一门以观察、实验为基础的学科,要让学生多观察、多实验。实验为物理概念和规律的建立奠定了表象基础,在学生的脑海中形成了一个个具体的物理模型。有些物理概念和规律,学生在生活中很少感知,那么在主体和认识客体间就缺少必要的中介物。例如,在讲电和磁的关系时,只有做好实验,学生才能发现、理解电生磁、磁生电、磁场对电流的作用等物理现象,并形成清晰的物理模型。
4.注重实物、图片、活动挂图等的展示。人们对事物的认识过程,总是从感性认识到理性认识。心理学研究表明,人脑对事物的认识是从表象开始的。这就要求教师在教学中,要尽可能多地将实物、图片等展示给学生,以形成表象基础。
三、初中物理模型的构建程序
构建初中物理教学中的物理模型,要遵循由易到难、由浅入深、由表象到实质的人类认识规律,将一个复杂的科学理论转化为直观的事物,展现在学生面前,从而帮助学生理解消化物理知识,取得更好的学习效果。
1.分析研究对象原型特征。物理研究中对于模型的建立首要要求就是提取出正确的事物本质特征,能够做出合理的抽象是成功的第一步。对实际问题的解决,建立相应的模型是一种非常明智的选择。例如要建构“质点”这个模型,需要在开始之前就充分的认识到,质点在研究总具有何种意义,如何情况下可以使用这种简化。
2.确定影响研究对象的主、次因素。对于主要矛盾的把握,是建立模型进行研究的根本性要求,对于次要问题的忽略,可以有效的凸显出关乎事物发展的规律,从而更好的指导人们解决实际问题。如果建模过程中,对于主要矛盾和次要矛盾的把握不到位,那么不仅仅不会得出正确的结论,反而会把人带入误区。因此,对于事物发展过程中的主要因素和次要因素等方面的重视,是成功研究出问题的基本要求。这样,对于学生创新思维的养成可以起到一个很好的推动作用,同时对于教师对于课堂内容和课堂节奏的把握都能够提供必要的帮助。
3.把握住研究对象本质特征并做出合理抽象。通过上文的分析,我们可以清楚的认识到,本质和主要影响因素对于研究事物发展规律的重要性。从中,物理模型对于物理研究的重要性就不言而喻了。为了更好的解决实际问题,有必要要求物理研究表现出物理现象的本质,对于事物的本质和现象之间的联系的揭示,是物理研究的重要内容。
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
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。下面我们逐个加以说明。
1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。初中物理中就有一个非常著名的理想化实验: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。
一、高中物理与初中物理的差异
1.学习内容的差异
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模型和现象,因此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。
2.学习方法的差异
初中以形象思维为主、通常从熟悉、具体、直观的自然现象和演示入手建立物理概念和规律。高中从理想模型代替直观现象客体入手,通过逻辑判断和抽象思维建立概念和规律,这种由具体形象思维到抽象逻辑思维的过渡必然使得学生要改进原来的学习方法,才能达到新的要求。学习上产生困难,往往并非学生思维水平或智力的问题,而是学生不知道该怎样去学。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,各部分知识间相互联系,有的学生仍采用初中的那一套方法学习高中的物理,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,从而心理上产生恐惧。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4个物理量,其中3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。
3.解题方法的差异
初中物理重在表面的定性研究,所研究的现象具有较强的直观性,而且多数是单一的、静态的,教学要求以识记为主;高中物理所研究的现象比较复杂、抽象,多数要用定量的方法进行分析、推理和论证,教学要求重在运用所学知识分析、讨论和解决实际问题。例如高一物理的运算迅速地从单纯的算术、代数运算过渡到函数、图像、向量、极值等运算。这就要求学生具有较强的分析、概括、推理、想象等思维能力,应用数学能力以及与之对应的优化方法、学习习惯和思维质量,这对于刚上高中只有形象思维或具有一定的抽象思维能力但尚处于经验型阶段的高一学生来说,无疑是一个解题方式中质的飞跃。
二、如何搞好初中、高中物理教学的衔接
1.要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.教学过程要注意以下几点
(1)坚持循序渐进的原则
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。例题教学中侧重开拓思路、选择例题和练习题应该有代表性,能达到举一反三的效果;有针对性,能针对知识的重点、关键和学生的水平;有启发性,能激发学生思维。
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。高中阶段的很多感念是相通的。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。特别是高一阶段中物理量有标量和矢量之分,导致公式上的应用时数据的代入要求有方向,既规定正方向然后用正负号代表方向,这一点是学生刚由初中升入高中不适应的地方。
(2)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。物理模型建立的重要途径是物理习题讲解,习题讲解要注意解题思路和解题方法的指导,有计划地逐步提高学生分析解决物理问题的能力。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,特别是在高一刚开始做功过程的运动学和受力分析更要强调物理模型和过程简图。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,教学中要帮助学生闯过这一难关。
3.要培养学生对物理的学科情感,提高学生的学习情商
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
科学方法是连接知识和能力的纽带。“掌握一种科学方法胜过解答十个问题。”对研究方法的学习和考查体现着一种新的教学理念,同学们只有真正掌握了研究方法,才能有效解决实际问题,真正提高自己的创新意识和能力。
《新课程标准》要求,在突出科学探究内容的同时,重视研究方法的指导,使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步领悟到科学研究方法的真谛。因此初中物理论文初中物理论文,考查研究物理问题的方法,成为当前和今后中考的热点。
初中物理常用的研究方法有:控制变量法、等效替代法、转换法、推理法、模型法、类比法等。
一、控制变量法
所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题。控制变量法是中学物理中最常用的方法,也是中考出题最多的方法。
在初中物理课本中,应用这种方法的实验有:
理想斜面实验、探究力与运动的关系、探究影响滑动摩擦力大小的因素、探究影响压力的作用效果的因素、探究影响液体压强大小的因素、探究影响浮力大小的因素、蒸发的快慢与哪些因素有关、探究影响滑轮组的机械效率的因素、探究影响动能大小的因素、探究影响重力势能大小的因素、探究影响导体电阻大小的因素、验证欧姆定律、探究影响电流做功多少的因素、探究影响电流的热效应的因素、探究影响电磁铁磁性强弱的因素、比热容概念的引入等
二、等效替代法
在物理实验中有许多物理特征、过程和物理量要想直接观察和测量很困难,这时往往把所需观测的变量换成其它间接的可观察和测量的变量进行研究,这种研究方法就是等效法。
等效替代法是常用的科学思维方法。等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的。它们之间可以相互替代,而保证结论不变。等效的方法是指面对一个较为复杂的问题,提出一个简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,从而将问题化难为易,求得解决。
初中物理课本中应用这种方法的有:
1、探究平面镜成像特点时用另一支蜡烛在玻璃板后面去等效像2、等效电路 3、串并联总电阻 4、多个分力与合力等效 5、物体的重心等论文参考文献格式。
三、转换法
对于不易研究或不好直接研究的物理问题,而是通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果间接研究问题的方法叫转换法。
初中物理中应用了这种方法的有:
1.研究物体内能与温度的关系(我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化);
2.在研究电热与电流、电阻的关系时,将电热的多少转换成温度计液柱上升的高度;
3.我们在研究电功与什么因素有关的时候,将电功转换成砝码上升的高度;
4.在我们回答动能与什么因素有关时,我们将动能转化为小木块在平面上被推动的距离,距离越远则动能越大。
5.证明声音是由振动产生的,敲击音叉后放入水中,水花四溅。
注意:等效法与转换法很相似,它们的区别是“等效替代法” 中相互替代的两个量种类相同,大小相等 ,而“转换法”中的两个物理量有因果关系,并且性质往往发生了改变如
转换法: 电流大小用灯泡亮度体现; 磁场的强弱用小磁针偏转的幅度体现
等效替代法: 分力相叠加是合力 ;小石块体积用排开水的体积代替
四、理想模型法
实际现象和过程一般都十分复杂,涉及到众多因素,采用模型方法可起到简化和纯化的作用.忽略次要因素,从复杂事物中抽象出理想模型,合理近似的反应所研究事物的本质特征,这种研究问题的方法叫理想模型法.
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1.光线(光线是看不见的,我们使用一条看得见的实线来表示,就将问题简化利用了理想化模型)
2.磁感线
3.电路图是实物电路的模型
4.力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。
5.实验室常用手摇交流发电机及挂图来研究交流发电机的原理和工作过程
6.研究连通器原理时用到液片模型。
7.研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模型。
五、科学推理法
推理法是根据已知物理现象和规律,通过想象和推理对未知的现象做出科学的推理和预见.推理法是在观察实验的基础上,忽略次要因素初中物理论文初中物理论文,进行合理的推理,得出结论,达到认识事物本质的目的。理想实验是研究物理规律的一种重要的思想方法,它以大量的可靠的事实为基础,以真实的实验为原形,通过合理的推理得出物理规律.
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1、声音不能在真空中传播用推理法得出
2、研究物体运动状态与力的关系时,推理得出惯性定律。
六.类比法
类比法是指将两个相似的事物做对比,从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有相应性质的方法.类比法在物理中有广泛的应用。所谓类比,实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理。它是根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。在物理教学中,类比方法可以帮助理解较复杂的实验和较难的物理知识。
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1、用水流类比电流 2、用水压类比电压 3、用水波类比声波 4、用太阳系的结构类比原子的结构。
力学是物理学的基础,以牛顿三大运动定律为核心构建起了经典力学的主体。浙教版《科学》七年级下册第三章《运动和力》是初中阶段力学的主要内容,内容虽然不多,但难度对于初中学生来说是较大的,特别是一些深层次的问题。如何才能有效地学好力学内容,一个重要的方法就是利用好物理模型。力学中物理模型在初中教材中并未提及,但是经常用到,下面就对初中阶段力学中用到的物理模型做一介绍并在应用中讨论分析,以便对其有一个深入全面的了解。
一、物理模型的概念
在面对复杂多变的物理现象时,人们总是遵循一条重要的原则,即从简到繁,先易后难,循序渐进,层层深入。根据这个原则,人们把复杂的问题转化或分解成比较简单的问题。基于这样一个思维过程,就创建了物理模型。物理学上研究的实际问题往往比较复杂,对实际问题进行科学抽象的处理,舍弃次要因素,抓住主要因素,用一种能反映本质特性的理想物体或过程,去描述实际的物体或过程。这一理想的物体或过程称之为物理模型。例如质点,它是一个没有大小和形状,只有质量的点。这样的点实际上是不存在的,物体再小,总有一定的大小和形状。但当物体的形状、大小及自身的转动情况相对于我们研究的问题可以忽略时,我们就把物体理想化为只有质量的点,即质点。如研究地球绕太阳公转时,由于地球大小相较日地距离小得多,因此地球的大小、形状、转动情况都可以忽略掉,就可以把地球看成质点。但当研究地球自转时,地球上各点转动情况各不相同,它的大小、形状就不能忽略,就不能把地球当质点来看。又如,研究人在水平地面的受力情况,往往将空气浮力忽略,因为空气对人的浮力相对人的重力要小得多,这时就可以忽略空气对人的浮力,这就是理想化的过程,也是一种物理模型。但是如果研究气球这样的物体,由于空气浮力与重力在差不多同一数量级上,这时空气浮力就不能忽略掉。可见,物理模型就是一种理想化的物体或过程,具有高度的抽象性,能反映事物或过程的本质,但从上面例子也可以看出,物理模型也具有相对性和科学性,并不是任何情况下都可以将物体或过程用一定的物理模型来解决。因此,物理模型是理想化与科学性的统一。
二、物理模型的分类及应用
物理模型根据分类依据的不同,研究者们有不同的分类,如汪崇渝将物理模型分为:(1)实物模型,即采用物质手段反映与客观事物(原型)相似关系的实体,如飞机、火箭模型等;(2)理论模型,通常是假说的形式,也可称为物理理论假设,是人们在还搞不清事物的本质、结构、规律时,以实验事实和物理思维为基础,提出假说而建立的物理模型;(3)理想模型,是根据研究对象和问题的特点,抓住主要的、本质的因素,建立的一个易于研究并能反映研究对象主要特征的新形象。David Hestenes认为,物理模型是对物理系统结构的表征,按其所描述的物理系统的结构类型(系统结构、几何结构、时间结构、相互作用结构),将物理模型分为三种:(1)几何模型,描述系统相对参照系的位置和系统内部的位形;(2)过程模型,描述系统状态变量随时间的变化情况;(3)相互作用模型,将系统与外界的相互作用变量表示为系统的状态变量的函数。禹双青将物理模型分为公式模型、图表模型、结构模型,如麦克斯韦电磁场方程组、力的图示、晶体空间点阵结构等分属其类。汪崇渝将理想模型分为:(1)对象模型,指代替研究对象实体的理想化物理模型,如质点等;(2)过程模型,是将实际物理过程的次要因素忽略,只考虑主要因素的作用所引起的变化过程,如自由落体运动等;(3)条件模型,是把研究对象所处的外部条件理想化后所建立的模型,如光滑平面等。本文就采用汪崇渝的三分法,将物理模型分为对象模型、过程模型和条件模型三类。下面仅就初中阶段力学方面用到的物理模型介绍并举例加以应用。
1.对象模型
(1)质点
质点是初中阶段力学中最重要的物理模型,浙教版《科学》教科书中并未提及,但是在力学中却时时刻刻在运用。上面已经说过,质点是一个可以忽略它的大小、形状及自身转动情况的有质量的点,它的这种理想化在应用中概括起来主要有三个方面的作用:
①在力的示意图与受力分析的应用
例1:一物体A受到10N竖直向上的拉力,拉力作用在物体的上方,做这个拉力的示意图。
分析:A受到的拉力示意图应该如图1(a)所示,而假如物体A可以看成质点的话,图1(b)、图1(c)其实是等同的。质点忽略物体的形状、大小,即它的形状大小不一定就是物体真实的形状或是简图,事实上我们经常把物体简化,如一个人、一条船、一架直升机单独出来时,就简化成一个方形,再加上文字注明(当然物体不复杂时,我们尽量画物体本身的形状,这主要是形象认知的问题)。这时物体浓缩成了一个点,即质点,一个与物体相同质量的点,力的作用点可以画在这个点上,所以图1(b)是与图1(a)等同的。当物体可以看作质点时,虽然物体已浓缩成质点了,但经常我们加一个方形来代表物体,这主要可能考虑一个点不容易看清的问题。通过以上分析,如果物体可以看成质点,图1(a)(b)(c)是等同的,而且我们经常用的是图1(b),这在对物体进行受力分析时体现得更加明显,如图2。
例2:一小车在水平面上受到水平拉力F做匀速直线运动,试对小车进行受力分析。
分析:如果按标准的力的示意图做出各个力应该如图a所示,水平拉力F的作用点为点C,重力G的作用点为点A,支持力N与摩擦力f的作用点为点B。事实上,这样的图既麻烦,作用点又由于会有重叠部分而看不清,更重要的是会发生错误。假如水车的受力情况真如图a所示,那么小车会因力矩不平衡而转动起来,它们并不是共点力。真实中的小车受力情况要复杂得多,也不可能就如图a中一样。其实,我们在教学操作中,就是把小车当成质点来处理。如果我们把小车看成质点,那么受力分析情况就如图b所示,这些力的作用点都在一点上。这样就简化为共点力的平衡,而且不需要考虑力矩的问题。事实上初中阶段对于大多数的物体,都不需要考虑或者忽略物体转动(即忽略力矩的作用),我们都可以把它当作质点来处理。初中阶段需要考虑力矩基本上只有杠杆,当然一些特殊情况也存在,也不能将物体看成质点,这些特殊情况将在下面举例中提到。
由上可知,在力的示意图或受力分析时把物体当成质点来处理,抓住物体的主要因素,忽略次要因素,是我们教学中普遍采用的方法,也省去一些不必要的麻烦,更符合初中阶段的认知规律,不会觉得太过于复杂。
②无须考虑物体受到的力矩
上面提到初中阶段杠杆问题要用到力矩,即不能把杠杆问题中的物体看成质点,其他大部分情况我们都把物体看成质点来处理。所以把物体看成质点的另一个好处就是不需要考虑它的力矩问题,即认为物体受到的是共点力,力的作用线都通过质点。但是有一些特殊情况,看上去不像杠杆问题(其实算是杠杆问题,或者更精确地说物体转动问题,杠杆问题其实就是转动问题),其实并不能把物体看成质点,但在我们的教学工作中经常被忽略,当成质点来处理,如图3。
例3:一个质量为2kg的木块A夹在甲乙两块固定的木板间,木板甲对木块A的压力为20N,木块A匀速向下运动,求木板与木块A之间的摩擦力。
分析:这道题往往先入为主将A受到甲乙两板的摩擦力看成是相同大小的,然后再根据平衡力求解,得到f=G/2,这其实已将A看成质点来处理了。但事实上,这种情况下,我们一般不将A看成质点,而且甲乙两板对A的摩擦力也不一定相等,题中未给出。此时,除了要考虑力的平衡外,还要考虑力矩的平衡。一个做匀速直线运动的物体,必然满足合外力等于0和合外力矩等于0,即满足动量守恒和角动量守恒。假设甲板到A重心之间的距离为L甲,乙板到A重心之间的距离为L乙。由于支点的选择具有任意性,选择重心为支点,则有:
力的平衡:f甲+f乙=G
力矩平衡:f甲L甲-f乙L乙=0
若A是质量均匀的物体,重心在几何中心,有L甲=L乙,则f甲=f乙=1/2G,说明一般情况下重心在几何中心,的确两边的摩擦力是相等的。但不能先入为主地认为,两边的摩擦力必然相等。换言之,若A的重心不在几何中心,那就意味着两边的摩擦力是不相等的。因此,这样的情况下不能把物体看成质点。再深层次考虑,若A的重心在几何中心,而甲乙两板动摩擦因素是不同的,这样情况就复杂了。那就意味着A下滑时两边的滑动摩擦力是不同的,则会产生力矩,使A转动起来,但A被甲乙两板限制,可能会有微小转动,而使压力方向大小调整。但若A还能匀速下滑,最后必然还是满足合外力等于0及合外力矩等于0。因此对于这样的问题,我们就不能简单地将物体看成质点。
③空间位置的确认性
在处理运动学问题时,伴随着物置的变化。若物体可以看成质点来处理,某时刻它的空间坐标上具有确认唯一性,因此处理起来就会简单得多。但在实际问题中,如火车过大桥,我们并不能把火车当成质点来处理(其实它可以看成质点系)。由于火车上每一质点的运动状态始终是相同的,是一种平动,这里就不再展开。总之,质点的引入,对于运动学的计算也带来了方便。
由上可知,当物体可以看成质点时,即可以忽略其大小形状及主转动情况时,我们把物体看成质点来处理,在力学受力分析与运动学计算中都极大地带来了方便。
(2)刚性绳
刚性绳是指绳或线拉伸产生拉力时,不计线的伸长,即认为线中张力变化在瞬间完成,而线不能伸长的一种理想化的物理模型,如细钢线、细线可以看作刚性绳。在初中力学中虽未提及,但已经有刚性绳的应用,如下图4。
例4:两个相同的小球分别用橡皮筋和细线吊在支架上,静止时两球都处于相同高度A,现将两小球都抬至B高度释放,问橡皮筋和细线是否会断?
分析:橡皮筋是一种弹性绳,细线是一种刚性绳,弹性绳受力时可以伸长,但刚性绳受力时不可伸长。当小球从B释放下落至A点时,小球有一定的速度,还要继续下降,由于弹性绳可以伸长,伸长过程中拉力变大,小球将减速,只要不超过橡皮筋受力的上限,它不会断。但细线是刚性绳,小球到A点后还要继续下降,但细线不可伸长,瞬间超过细线拉力承受范围而被拉断。实际中,细线不一定断,那是因为完全意义上的刚性绳并不存在,受力时总会有微小的形变;还有球的质量,下落的速度等因素,但引入刚性绳这一物理模型,对我们研究相关问题带来方便,事实上,细线、细钢线受力时是几乎不可伸长的,这就是物理模型的科学性。
(3)轻绳、轻杆、轻弹簧、轻滑轮
指不计其质量与质量有关的重力、动量、动能等。初中力学中我们也有接触,忽略其质量或重力,这也是一种理想化的物理模型,这里就不再举例。
2.过程模型
实际的物理过程都是诸多因素作用的结果,忽略次要因素的作用,只考虑主要因素引起的变化过程称为过程模型。匀速直线运动就是一种理想化的过程模型,实际中速度大小和方向都不变的运动并不存在,但有些运动,如平直公路行驶的汽车速度变化很小,可以近似看作匀速直线运动。匀速直线运动是最简单的机械运动,这一过程模型具有十分重要的意义,是我们进入运动学的基础。下面再来看一道例题:
例5:从高空下落的雨滴受到的空气阻力的大小与其速度的平方成正比。一滴质量为5g的雨滴从高空下落时,所受到的最大阻力f为多少N,此后雨滴做什么运动?
分析:雨滴一开始是静止的,受到重力作用而加速下降,速度不断增大,由于空气阻力的大小与其速度的平方成正比,空气阻力也不断增大,当增大到与重力相等时,雨滴受力平衡,做匀速直线运动,速度不再变化,阻力也不再变化,所以一直做匀速直线运动。速度最大时,阻力最大,f=G。事实上,实际的过程要复杂得多,可能受到风力影响,雨滴质量可能会变化,空气阻力不稳定等,最后也并一定做匀速直线运动,但忽略这些次要因素,理想化这一过程模型,对我们研究就带来很多方便。真实的过程可以通过实验测定对这一理想过程真以修正,事实上,很多物理过程就是在理想过程基础上加以修正得到的。如低温高压下的气体,不符合理想气体状态方程,但是当人们从分子占有体积和分子间相互作用力对理想气体状态方程加以修正,用来处理真实气体,就能与实验符合得很好。
3.条件模型
初中力学中用到最多的条件模型就是光滑平面,指不计一切摩擦阻力的平面。真实中并不存在这样的平面,但对于摩擦系数很小的平面我们就可以理想化为光滑平面。在教材牛顿第一运动定律的假想实验中,我们就假想如果存在这种光滑平面的话,小车将一直运动下去。所以光滑平面这一条件模型对于我们研究很多力学问题有着重要的作用。在实际问题中,假如材料的摩擦系数很小,摩擦力相对其它受到的力小得多时,我们可以将条件理想化为光滑平面,这就是模型带来的简便。
三、物理模型研究法是一种重要的科学方法
理想物理模型的研究方法的好处:第一,可能使问题的处理简化而又不会有大的偏差;第二,对理想化的物体或过程进行研究的结果,加以适当的修正,即可用于处理实际情况下的物理问题。科学的理想化不同于无根据的幻想,而是有客观依据的。通过具体事例的比较,使学生认识理想化要有客观根据,对培养学生掌握理想化方法是必要的。另外,还应让学生认识到:在一定理想化条件下得出的规律,只有在(或者非常接近)这些条件下适用。理想实验是人们在思想中塑造的理想过程,实际上是做不到的。论证牛顿第一运动定律的假想实验:在无摩擦情况下,从斜面滚下的小球将以恒定速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去,是物理学史著名的理想实验。理想实验是在真实实验基础上,抓住主要因素,忽略次要因素,对过程进一步分析推理。因此,理想化模型的研究方法是研究物理现象和问题的重要方法。
四、物理模型教学中的策略
初中生对于物理模型这个概念不熟悉,如果一味强调质点是什么,刚性绳是什么,光滑平面是什么,学生并不能很好地掌握,因此要在应用中认识物理模型。学生其实不知不觉地在利用物理模型来解决问题,当他们认识到自己在运用物理模型,就会思考这个物理模型适用条件是什么,这样才是真正认识到模型的内涵,也才能更有效地学习力学知识。因此,我认为物理模型对于初中生的教学策略是在应用中认识,这也符合初中生的认知特点。
参考文献:
1.朱清时.科学(七年级下册).浙江教育出版社,2013.
2.诸葛向彬.工程物理学(第二版).浙江大学出版社,2003.
3.李春生.物理模型方法浅谈.物理教育,1996.
4.阎金铎,段金梅,续佩君,霍立林.物理教学论.江苏教育出版社,1990.
5.王瑞旦,宋善炎.物理方法论.中南大学出版社,2002.
6.汪崇渝.高中学生建立物理模型的探究式教学探究.西南师范大学,2001.
7.禹双青.物理模型方法学习策略探讨.湖南师范大学,2005.
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
就教学内容而言,初中物理主要从物理现象入手,分析这些现象的一些基本原理和规律,知识内容较形象直观;而高中物理则要求能在观察实验的基础上抽象出理想化的模型,在构建好基本物理模型的基础上,要求学生能分析出具体的物理过程,并利用恰当的方法和运用相关的规律解决具体的问题。教学内容比初中更深、更广、更抽象,经过一段时间的学习后,许多重知识轻能力的弊端也充分地暴露出来。其次,从要求上来看,初中物理相对简单,教学难度基本控制在大纲范围内,对物理问题的解决往往停留在模仿、套用上,再作一些适当的拓展即可。而高中必须适应高考的要求,很大程度上要求学生有一定的自学能力、分析能力及知识迁移能力等。
2 有的放矢,增强信心,提高学习物理兴趣
刚进入高中,学生怀揣着美好的憧憬,开始的一阶段对物理学习还是比较感兴趣的,但是随着高中物理概念的抽象化和学生原有思维的定势,对位移、加速度、运动的合成与分解等概念难以理解和接受,几经检测,成绩有较大幅度的滑坡,于是乎有部分学生的意志就开始出现了动摇,尤其是牛顿运动定律的学习使部分学生丧失了物理学习的兴趣。有些学习成绩稍好点的学生也感到了很大的压力。其实,仔细分析学生对物理学习态度的改变以及意志的部分丧失,我认为原因有三:一是思想准备不足,想当然的认为高中物理和初中物理要求差不多;二是教学模式的不同,初中阶段的教学模式多般是“保姆式”、“手把手”,进入高中后一旦脱离老师的贴身式的指导和帮助,这种自主学习能力上的缺陷便逐步暴露出来。三是初高中物理知识点的衔接与有机迁移能力不强。而这三个方面中主动学习和信心不强则是重点原因。因此,如何提高学生的学习信心及培养学生主动学习应该是衔接教学过程中的一个不可或缺的内容。比如可以组织学生回顾在初中物理学习的过程中,总结初中物理学习的成功经验,使他们在回顾中看到自己的进步与成长。并由浅入深,逐步建立信心来探究未知的规律。比如牛顿第一运动定律在初中物理中已学过,而牛顿第二运动定律是刚刚学习的内容,要特别提醒学生这两个规律有着内在的联系,但又有不同的前提, “牛顿第一运动规律”是物体不受力或所受合力为零的前提下始终保持静止或匀速直线运动状态,而“牛顿第二运动定律”是在物体所受外力及外力的合力不为零的前提下,物体的运动状态就要发生改变,从而合理的引入了匀变速运动的概念及运用,通过对这个例子的分析,要使学生知道,原来我们学习的高中物理物理知识,与初中物理有着一定的关联性,这样才能做到真正意义上的承前启后。从而达到增强学习物理的信心。另外还可以在平时的教学过程中引导学生先处理一些较为简单的问题,而后再逐步深入拓展,不要让学生觉得物理很难,在高中物理的起跑线上切记不要过多的设置障碍,还有就是要在教学中多举一些学生熟悉、感兴趣的事例来分析和讲解物理。使学生能从具体事例中认识到学习物理的重要,感受到物理就在我们身边,体会成功的喜悦,产生学好物理的浓厚兴趣。
3 注意学生初中阶段物理知识的残漏,结合实际进行针对性教学
相当数量的高中物理教师,大学毕业分配后便直接进入高中物理教学的行列,对于学生已有的初中物理知识的背景、体系及要求知之甚少,这就造成教师对学生过去的了解处于空白状态。近年来,为了减轻初中生的学业负担,初中教学大纲也在作部分调整,在能力培养、知识面的拓展上有所加强,淘汰了一些过于繁琐、陈旧的内容,降低了部分章节的运算难度。作为高一物理老师,应准确了解这一情况,进行必要的补缺补漏,如对物体的受力分析,初中处理的大都是物体在静止或匀速直线运动状态下的力学问题。而物体的受力分析是力学的基础知识,是高一乃至整个高中物理教学的重点知识。所以对物体的受力分析在高一学习阶段就需要花大力气给学生补上漏缺的内容,让学生掌握受力分析的方法,扫除障碍,并运用平行四边形法、正交分解法,将物体的受力有机的分解到水平、竖直,然后再拓展到其它方向,最终确定合力的大小和方向,为解决具体问题扫除障碍,为学生进一步学习打好基础。同时教师还应了解每个学生在初中阶段的学习情况,了解其物理基础,这同时还要注意新旧知识的联系,在教学中才能做到因材施教,有的放矢,取得较好的教学效果。高一学习的大部分内容都是在初中基础上发展而来的,故在引入新知识、新概念时,注意对旧知识的复习,用学过的熟悉的知识进行铺垫和引入。鉴于学生的年龄特征、认知水平,有些问题在初中并没有讲深讲透,例如在学习摩擦力时,部分学生在思维上形成定势,总认为“摩擦力是阻力,方向总跟物体的运动方向相反”。为此,我们还需在原有的基础上对教学内容进行适当的拓展和加强,帮助学生消除错误的认识,确立摩擦力并不是在任何情况下都是“阻力”的印象。另外,我还觉得高中物理教师必须熟悉初中物理教材及教学大纲,如果有条件的还要走进初中物理教学的课堂,这样才能做到真正意义上的“承上启下”。