时间:2023-06-19 16:29:49
导语:在初中物理模型法的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
【论文摘 要】本文首先分析了物理模型在物理学及其发展中的重要性,然后结合初中物理教育和教学的特点分析了物理模型在初中物理教育教学中的重要意义,接下来本文又把初中物理模型按不同类型逐一分析,最后给出了方法论意义。
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。
(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
【1】刘玉胜,物理模型在教学中的运用,东平县实验中学。
关键词:高一 物理教学 梯度 教学衔接
对于刚跨入高中大门的同学来说,由于高中物理教材与初中物理教材的差异较大,原有的学习方法已不适应。因此,在以后的学习中应培养更好的学习方法和养成良好的学习习惯。我从实际教学工作中总结了一些学好高中物理的方法,同大家探讨,以求共同进步。
一、理清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;开始用图象表达物理规律,描述物理过程;矢量进入物理规律的表达式。
二、做好初中与高中物理教学的衔接
(一)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。
(二)坚持循序渐进原则
高中物理教学大纲所指出,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。
(三)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。
(四)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,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,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,教学中要帮助学生闯过这一难关。
(五)学习习惯培养
教育家叶圣陶先生指出:“教育的本旨原来如此,养成能力,养成习惯”,培养学生良好的学习习惯是教育的一个重要目的,也是培养学生能力、实现教学目标的重要保证。如何培养良好的学习习惯,首先是要培养学生独立思考的习惯,独立思考是学好知识的前提,学生经过独立思考,就能很好地消化所学知识,才能真正想清其中的道理,从而更好地掌握它。其次培养学生自学能力,使其具有终身学习的能力,阅读是提高自学能力的重要途径,阅读是对学生进行智育的重要手段,阅读物理教材不能一扫而过,而应潜心研读,边读边思考,挖掘提炼、对重要内容反复推敲,对重要概念和规律要在理解的基础上熟练记忆,养成遇到问题能够独立思考以及通过阅读教材、查阅有关书籍和资料的习惯。
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,在教学内容上更多地涉及数学知识,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,学生在解题时常常感到无所适从;开始用图象表达物理规律,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,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
高中物理教学大纲所指出,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。
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,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,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,教学中要帮助学生闯过这一难关。
5.学习习惯的培养
教育家叶圣陶先生指出:“教育的本旨原来如此,养成能力,养成习惯。”培养学生良好的学习习惯是教育的一个重要目的,也是培养学生能力、实现教学目标的重要保证。如何培养良好的学习习惯,首先是要培养学生独立思考的习惯,独立思考是学好知识的前提,学生经过独立思考,就能很好地消化所学知识,才能真正想清其中的道理,从而更好地掌握它。其次培养学生自学能力,使其具有终身学习的能力,阅读是提高自学能力的重要途径,阅读是对学生进行智育的重要手段,阅读物理教材不能一扫而过,而应潜心研读,边读边思考,挖掘提炼、对重要内容反复推敲,对重要概念和规律要在理解的基础上熟练记忆,养成遇到问题能够独立思考以及通过阅读教材、查阅有关书籍和资料的习惯。
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,设计一些对重点的、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现代信息技术,利用电脑动画再现物理情景。同时强调科学记忆,反对死记硬背,准确的记忆是正确应用的基础,理解是物理记忆的关键,对比联系是记忆的有效方法,将所学知识与该知识应用的条件结合起来,形成条件化记忆才能有效地用来创造性地解决问题。
一、控制变量法
物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。
在初中常见实例如:探究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系等;探究影响力的作用效果的因素;探究滑动摩擦力与哪些因素有关;探究二力平衡的条件;探究压力的作用效果与哪些因素有关;探究液体内部的压强与哪些因素有关;探究浮力的大小与哪些因素有关;探究动能(或重力势能)与哪些因素有关等;探究影响液体蒸发快慢的因素;探究物体吸热与物质种类、质量、温度变化的关系等;探究影响电阻大小的因素;探究电流与电压、电阻的关系;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;探究电磁铁的磁性与哪些因素有关;探究影响感应电流方向的因素;探究通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向、磁感线的方向的关系等。
二、转换法
物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。所谓“转换法”,主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。
在初中常见实例如:可以通过敲动音叉所引起的乒乓球的弹开来说明发声体在振动;影子的形成可以证明光沿直线传播;月食现象可证明月亮不是光源;物体发生形变或运动状态改变可证明此物体受到力的作用;在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小;通过小桌陷入沙坑的深浅来比较压力的作用效果;马德堡半球实验可证明大气压的存在;运动的物体能对外做功可证明它具有能;研究影响动能大小的因素时,物体动能的大小无法直接测量和比较,通过比较物体滚到斜面底端对其它物体做的功的多少,间接比较动能的大小;扩散现象可证明分子做无规则运动;铅块实验可证明分子间存在着引力;雾的出现可以证明空气中含有水蒸气;用加热时间长短来显示吸收热量的多少;研究电流时通过电流的热效应和磁效应去研究;研究磁场时用放在磁场中的磁体会受到力的作用去研究;指南针能指南北可证明地磁场的存在;可以通过电磁铁吸引铁钉的多少来显示电磁铁的磁性强弱等。
测量仪器:秒表、电流表、电压表、电阻表、弹簧测力计、气压计、微小压强计、温度计、托盘天平、电能表、测电笔等都是转换法的体现。
三、等效替代法
等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。
在初中常见实例如:把不易分析的复杂电路简化为简单的等效电路;研究串、并联电路电阻的关系时引入总电阻(等效电阻)的概念;研究同一直线上二力的关系时引入合力;在研究平面镜成像实验中,用两根完全相同的蜡烛,用未点燃的蜡烛等效替代另一根点燃的蜡烛的像,用玻璃板等效替代平面镜等。
四、建立模型法
即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。在初中常见实例如:研究运动时建立匀速直线运动的模型;研究液体压强时用液柱模型;研究连通器原理时用液片模型;用简单的线条代表杠杆;研究光现象时用到光线模型;研究磁现象时用到磁感线模型;电路图是实物电路的模型;研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模型等。
五、类比法
在认识一些物理概念时,我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比,以帮助我们理解它。在初中常见实例如:内能与机械能类比;用弹簧连接的小球类比存在着相互作用力的分子;在研究电流时,用水流进行类比;认识电压时,用水压进行类比;用抽水机类比电源;原子结构与太阳系;水波和电磁波等。
六、理想实验法
理想实验法是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法。
在初中常见实例如:伽利略斜面实验;推导出声音不能在真空中传播;推导出牛顿第一定律;推导出电荷的种类等。
七、比值定义法:
比值定义法就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。
在初中常见实例如:速度、密度、压强、功率、比热容、热值、电流等概念公式采取的都是这样的方法。
八、积累法
在测量微小量的时候,我们常常将微小的量积累成一个比较大的量。
在初中常见实例如:测量一枚大头针的质量;测量出一张邮票的质量;测量出心跳一下的时间;测量出导线的直径等。
九、比较法
比较法是通过对不同的物理概念、定义或事物进行比较,发现它们之间的内在联系和根本区别,找出研究对象的相同点和不同点,从而进一步揭示事物的本质属性,它是认识事物的一种基本方法。
在初中常见实例如:比较惯性和惯性定律的区别;比较蒸发和沸腾的特征;比较汽油机和柴油机的结构和工作原理;比较发电机和电动机的结构、原理、能量转化;比较电压表和电流表的使用规则等。
十、归纳法
归纳法是从个别性知识,引出一般性知识的推理,是由已知真的前提,引出可能真的结论。
在初中常见实例如:在日常生活中了解到各种声音都是由于物体振动产生的,从而归纳出:一切发声体都在振动的结论;通过铜、铁、铝、银等金属能导电归纳出金属都能导电等。
十一、图象法
关键词:物理概念和规律;物理方法;物理模型
新课改背景下的物理教学,教师的作用不应该是“知识传授者”,而应成为学生学习活动的促进者、启发者、质疑者和示范者,充分发挥“导向”的作用。因此,中学物理教学应遵循中学生思维发展的规律,根据初高中学生思维尚未成熟前可塑性大的特点,着力培养学生的思维能力,使他们掌握研究物理的思维方法。下面我结合教学实践,从研究物理的思维方法方面谈谈在新的课程理念下,如何使学生尽快适应高中物理教学特点和学习特点。
1.进行知识上的复习与补充
高中教师在讲到相关章节时,应先对初中的知识进行复习。高一新生来自不同层次的学校,通过复习,让他们站在同一起跑线上有充分的心理准备,对本章节的学习也起到承上启下的作用。
还可适当补充一些必备的数学知识,为学生解题扫除一些障碍。例如斜率的概念、三角函数、数列求和、求极值等等,有些是高中要学但还未学到的知识点。只有把握好高中在哪些方面更深更广了,哪些方面提法更严密了,从而适时地分散难点,突出重点,才能有意识地减缓初高中知识内容衔接的陡度。初中物理只介绍一些较为简单的知识,高中物理则注重更深层次的研究,初中物理注重定性分析,高中物理则注重定量分析.如物体的运动,初中只介绍到速度及平均速度的概念,高中对速度概念的描述更深,速度是矢量,速废的改变必然有加速废,而加速度又有加速和减速之分。又如摩擦力,初中只讲增大和减少摩擦的方法,好理解。高中则要分析和计算摩擦力的大小,且静摩擦力的大小一般要由物体的状态来决定。
2.讲清讲透物理概念和规律
培养学生的能力是物理教学的落脚点。培养能力首先要讲清讲透概念和规律。对每一个概念和规律要弄清它的内涵和外延,弄清来龙去脉,弄清规律的性质、单位、适用条件及注意事项。如力学中的合成和分解。运动学中速度的变化量和变化率、动量和冲量、理想气体与真实气体等,都是既有联系又有区别的。又如摩擦力,高中仅其方向的判定就是一个难点,“摩擦力总是阻碍物体的相对运动(或相对运动趋势)”。首先要找到分清是相对哪个面,其次要用到运动学的知识判断相对运动(或相对运动趋势)的方向,然后才能找出力的方向,有一些问题中还要用物体平衡的知识能才得出结论。
3.建立合理的物理模型
高中教材中,要建立大量的物理模型,如“质点”、“单摆”、“理想气体”、“点电荷”、“核式结构”等都是理想模型,还有大量的理想化过程,如“匀速直线运动”、“简谐振动”、“子弹木块模型”“人船模型”、……建立合理的物理模型和理想化过程,是处理较复杂的物理问题时采用的具体分析、合理简化、科学抽象的方法,有利于思维能力的培养.近几年高考中出现的信息题信息量多,题目看似新颖,则要求学生能从大量的信息中找出有用的数据,建立简化模型和理想化过程,从而迅速找到解题思路。
4.渗透物理方法和物理思想教学,使学生尽快入门
学好物理,入门非常重要。物理是一门规律性很强的学科,包括其内容和研究方法。教师在教学中要时刻注意渗透物理思想与方法教学。高中物理常用的研究方法是: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其注意事项。高一物理中的平行四边形定则,牛顿第一定律的建立都是如此。引导学生一次又一次地从物理情景和过程之中建构物理模型的过程中,学生的概括能力、分析能力就会逐步提高、不断强化。
物理思想的建立与物理方法训练的重要途径是讲解习题。对于高一学生来说,在解题的过程中常见的问题是不加分析、瞎套公式。针对这种情况,教师在讲解习题时重点要讲清解题思路和解题方法,切记认为问题简单,直接在黑板上写出公式。要详细分析物理过程,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。为了将抽象的情景和过程具体化、形象化,高一开始我们就要使学生养成画图的习惯。受力分析要画力的图示,运动学要画过程图,动力学要求画受力与运动过程示意图,这样形象直观,便于分析归纳。
5.加强课外辅导
正确指导学生课前预习和课后复习,培养自学能力,养成学生分类、归纳、总结的习惯,积极开展多种形式的第二课堂活动;高一之初的练习应难度小,要求严,不搞超出课本要求的内容和习题;对于格式、步骤、单位应用、必要的分析语言等方面严加要求,以规范的步伐上好“引桥”;关心差生,防止过早两极分化,争取大面积提高教学质量。具体做好以下工作:
(1)接近、关心差生,不歧视,不伤害其自尊心。
(2)对成绩虽差,但学习态度认真的学生,应从学习方法上多指导。
(3)及时发现和纠正学生学习中困难,针对学生情况采取不同措施进行教学,“削峰为谷”,为差生铺平前进道路,力争做到教学内容的当堂巩固,分章、分节步步为营,章章节节过关。高一的各种类型的考试,试题一般不要太难,优秀率、及格率适当大些,避免挫伤大部分学生学习物理的积极性。
实践证明,尽管高一物理难学难教,但只要把握高一学生物理知识储备的实际情况和学习能力的特点,注意教学以学生为主体,以暴露物理思想过程为核心,以强化反馈为手段,面对实际,讲求实效,注意高一物理与初中物理内在的延续性与阶梯性,就能很好调动学生的学习积极性,激发学习兴趣,全面培养学生的思维能力,提高物理教学质量。这对学生以后形成良好的思维品质、解题习惯和分析方法也是十分有益的。
参考文献
[1] 俞晓琳.教育研究,2009.7.
一、物理情景
建立物理模型的基础是建立相应的物理情景,这是从实际生活中提取的生活片段,我们可以从这些有效的片段里进行筛选,然后创建有效的物理情景,从而引导学生思考,并让这种学习方式贯彻到整个物理学习中,达到让整个物理知识根深蒂固的效果。
例如,教材中常常见到像这样的标题:
1.人为什么能在冰面上滑行?
2.在地面上滚动的足球、关闭发动机的车辆最后都会停下来,这是为什么?
3.汽车的轮胎上为什么有凹凸的花纹?
4.足球守门员为什么要戴上手套?
5.登山运动员为什么要穿防滑靴?
这些都是取自沪科粤教八年级物理下册的一个小片段。仅仅摩擦这一个知识,就集中提到了与摩擦力相关的五个问题,就是为了让我们从身边发现这些物理知识,从而建立物理情景。
建立物理情景其实还是将物理问题还原成物理过程的有趣现象。在物理课堂上,我们需要分析的物理问题一般都不是单一的,它们之间相互联系又相互制约,我们应当取简去繁,从中把握物理模型的重点,为建立物理模型迈出实质性的一步。并同时,在脑海中或者图纸上构建物理模型,用这种方法,不但可以培养学生形成物理思维一种能力,也能培养学生在解决实际问题中用物理方法的一种现实、有效、可行的途径。
二、物理模型
物理模型是物理问题的抽象和概括。既然是物理模型,自然考虑的理想化一点,不过物理模型一般都能代表一类物理现象,而且具有典型性。从建立物理模型的角度考虑问题的时候,我们应该突出物理问题的主要本质,省去一些干扰因素和次要因素。也就是说抓住了事物主要矛盾,从而忽略掉次要矛盾。物理模型是处理物理问题的一种简单有效的方法,很容易被学生所接受,而且易于学生去学习。运用物理模型,使学生能够更好地理解物理知识,从而触发他们探索物理知识的欲望,使其更全面地了解物理知识以及深化理解。这样一来既提高了学生学习物理的兴趣和能力,还能锻炼学生的逻辑思维能力。
初中物理,更多的是图解一些现实中的物理现象,所以,我们更多的是需要加强学生的自我学习能力,以及提高学生对学习初中物理的浓厚兴趣。初中的物理模型,一般反映着生活中的一些自然规律以及应用,由模型来将物理现象简化,使得我们研究物理问题变得更加简单。尽管我们考虑问题过多的理想化,忽略了很多现实问题,但是他对我们处理实际问题的时候,还是有所帮助的。物理模型,也是学生乐于接受的一种学习方法,这对学生的思维以及判断能力都有所帮助。
三、课堂上的应用
为了让物理课堂变得生动有趣,我们可以在物理讲课中再现一些物理现象,用这些现象来引起学生对大自然中物理知识的好奇心,从而培养学生的学习热情。针对物理知识在生活中的应用,一些优秀的老师都已经找出了一些行之有效的学习方法。例如,有的教师将物理情景以及物理模型编成一些好记好背的口诀,让学生在学习的时候,能够再现物理学习中的场景,以及生活中一些应用的实情,从而使学习达到根深蒂固的效果。
例如,电路连接图的模型口诀:
先判串联和并联,电表测量然后判;
一路通底必是串,若有分支是并联;
A表相当于导线,并联短路会出现;
如果发现它并源,毁表毁源太凄惨;
若有电器与它并,电路发生局部短;
V表可并不可串,串时相当电路断;
如果发现它被串,电流为零应当然。
四、在物理课堂中构建物理情景以及物理模型的作用
物理情景和物理模型的建立,可以使抽象的物理知识更加贴近于现实的实际生活,更贴近学生的生活经历,使学生在学习物理知识的时候能够感觉到亲切和真实。这样既丰富了物理课程的形式,又能在新教材中进行研究性学习和探索性实践的过程中,让学生在较短的物理课堂上,掌握更形象和丰富的知识,建立物理模型是物理教学中一种行之有效的方法。
物理情景与物理模型的建立,是将最基础和典型的物理现象讲解给学生听,让学生能够从老师的讲解中了解到物理现象是怎么发生的,并将这种建立出物理情景和物理模型在课堂中再现给学生看,从而让学生理解对物理现象的看法,从正确的方法入手去了解整个物理现象,然后根据自己所了解的物理现象去推测物理现象中所涉及到的物理知识,并将这些知识再现成物理情景,再对这些情景编辑成有效的物理模型,当然了,这是学生学习物理的必然过程。而我们老师要做的就是把这种研究方法和处理问题的方法展示给学生看,让学生理解物理情景和物理模型在处理物理问题的时候所发挥的积极、有效的作用。
五、注意问题
物理情景和物理模型只能在一定阶段下适用,比如摩擦力一类的问题,我们可以采用物理方面的问题,不过,这些物理情景以及模型,只适合在一些简单的、理想化的物理问题中使用。如果再深层次的物理中,还继续采用物理情景以及模型,那将是老师的失败,这样不仅对学生的学习没有帮助,相反的还会让学生感到厌烦,从而对物理的学习渐渐丧失兴趣。所以我们在处理物理问题的时候,应该具体问题具体考虑,做到张弛有度。这样才能在物理学科的学习中学得更好,学起来更容易。
还有,物理模型是理想化的假象,对于现实事物的解释是存在偏差的,我们不能以偏概全。毕竟在实际生活中,物理模型跟生活中的实例只能说是相似,也只是在某一个场合或者某一种条件下的相似,所以我们可以将实际事物用理想化的物理模型来处理,但是必须要做到具体分析,不然误差可是相当大的。
关键词:初中物理;数理能力;实际案例
一、做好概念教学,培养学生数理语言表述能力
数理语言分别由文字语言、图形语言以及符号语言三大部分内容构成。将数理语言反映在物理学科中,物理中的定律、概念等便可以用相应的数理语言表示。以密度概念为例,将密度概念用文字语言可表述为“物体的质量与其体积的比值”;用图形语言可表述为仅在第一象限m∝V的正比例图线;用符号语言可表述为“ρ=m/V”。由此可见,学生要想学好物理,就必须要具备基本的数理能力,能正确运用相关数理语言准确表述物理概念、定律等。相应的,教师要想在物理教学中培养学生数理能力,也必须利用物理概念、定律让学生形成基本的逻辑思维,掌握数理语言表述方法与技巧。在物理教学中,教师要有效引导学生运用文字性的语言将某个物理概念或定律表述出来,在此基础上逐渐加大教学难度,进一步提升学生数理语言表述能力。例如,在“阿基米德实验”中,对于浮力原理以及相关实验现象,书本中做了如下表述:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体中所受重力的大小。教师可先要求学生不看教材中的这一表述,而是随着实验的进行,自己不断总结、归纳,尝试用自己的语言将实验现象表述出来,之后与教材中表述进行对比,查找自己在表述方面的偏差。教师也要针对学生的语言总结、表述情况加以指导、修正,帮助学生更好地体会数理语言的精炼性、准确性,掌握数理语言表述技巧。
二、构建数理模型,培养学生数理能力
在物理学习中,知识构建与知识应用是两个必要的过程,学生必须通过学习做到对知识的深入掌握与合理运用。而要想实现这一教学目标,教师就需采用适当的教学手段引导学生构建起数理模型,用数理模型实现学科知识的转化与应用。教学实践表明,物理教学中培养学生数理能力的必经之路是培养学生构建数理模型的能力。具体而言,是学生在学习过程中能根据物理规律、物理概念以及其中蕴含的数量关系,实现物理问题到数学问题的转换,之后再运用相关数学思想与方法正确解答物理问题,得到正确答案。在指导学生构建数理模型过程中,教师需掌握以下要点:一是数理模型构建方法应当视具体的问题情境而定。也就是说,在问题情境不同的情况下,数理模型构建方法也有所不同。二是要指导学生正确审题,加强对学生审题的训练,让学生能从题目中找出正确的情境,从而实现数理模型的有效构建[2]。分析以往教学经验发现,在数理模型构建过程中,寻找数量关系与问题归类是两大主要方法。其中,寻找数量关系是指根据具体问题情境,准确分析出物理量之间的数量关系,在此基础上正确解题;而问题归类是根据具体的问题情境,依据一定的归类标准,将问题具体归类为哪一种特定的题型、具体的物理知识范围,如是属于浮力问题、二力平衡问题还是液体压强问题等,将问题合理归类后,学生就会有一个大体的解题思路,知道该用哪些范围的知识解题,解题效率也会有所提高。
1. 初、高中教材的变化
初中教材难度小,趣味性浓,物理现象一般都是从实验或生产、生活中来,大多是“看得见,摸得着”的。学习过程中学生的思维活动,大多属于生动的自然现象和直观实验为数据的浅显形象思维,较少要求应用物理概念和原理进行深层次的逻辑思维和抽象思维;初中物理主要通过习题的重复训练来加深学生对一些简单自然现象的认识和物理规律的掌握,且要求学生以解说物理现象为主,要求学生进行深入思维活动的习题较少。高中物理所研究的物理现象和过程都比较复杂,并且与日常生活的联系不是很紧密;分析物理问题时要从多方面、多层次来探究分析,建立物理模型,从而解决问题;高中物理要求抽象思维多于形象思维,动态思维多于静态思维,需要学生掌握归纳推理、类比分析和演泽推理等多种物理思想认识方法,着重培养分析研究问题、解决问题的能力。
初中教材强调直观性,重感性认知;而在高中,学生面临着使用大量的抽象物理模型问题,如质点、轻绳、光滑面、分子模型、理想气体、绝缘材料、点电荷、电场线、磁感线、等势面模型等。初中针对的是一些要学习的“认知”,而高中针对的是很多学习知识的“工具”。
初中矢量的问题只限于知道和了解层次。进入高中,矢量的问题就成了物理内容的一个体系问题,要分析、要运算。例如,合力问题,合功问题,可先求力的矢量和再求合功,也可先求各个力的分功再代数和求合功;以至于力、速度、位移、加速度、动量、冲量等都用到矢量,矢量已成为高中物理知识中的一大专题。
2. 帮助学生克服学习物理的心理障碍
在初中,物理成绩优秀的学生在高一学习中遇到了困难,得不到教师的及时鼓励和帮助,甚至受到不公正的批评,便开始对物理学科产生反感(尤其是女生),产生自卑感和畏难情绪。经调查发现,学生在进入高中文理分科之间,认为“物理难学”的学生占60%以上。针对这种情况,教师要热爱学生,亲近学生,给学生尤其是物理成绩不理想的学生创设成功的机会,力求让学生在高中衔接期不断尝试“成功”的乐趣,这样既促使学生产生进步满足的愿望,又树立起学好物理的信心,同时又融洽了师生关系,为建立良好的物理教学环境铺平了道路。
3. 教学中降低学生的思维台阶,注意学生新旧知识的衔接
高中教师应了解学生在初中已掌握了哪些知识,并认真分析学生已有的知识,把高中教材研究的问题与初中教材研究的问题在文字表述、研究方法、思维特点等方面进行对比,明确新旧知识之间的联系与差异。选择恰当的教学方法,使学生顺利地利用旧知识来同化新知识,这样就降低了高中物理学习台阶。例如,在学习“力的合成”时,应先复习初中学过的“在同一直线上的力的合成”的知识,再提出“合力、分力”的概念,进而提出“互成角度的力的合成”,从而引出“力的平行四边形定则”。由知之较少到知之较多,由此及彼、由表及里,由浅入深、循序淅进,这是我们课堂教学中应坚持的原则。
4. 加强物理实验教学,激发学生学习物理的兴趣
浓厚的兴趣将是学生刻苦钻研、勇于攻关的强大动力。一旦对学习发生兴趣,就会充分发挥自己的积极性和主动性。因此,如何激发学生学习物理的兴趣,是提高教学质量的关键。 转
做好物理实验。物理学是一门实验科学,在物理教学中教师尽量多安排些实验,并注意提高实验效果。一个完整的实验,包括提出问题、设计操作、数据分析和理论解释四个阶段。在整个过程中蕴含着丰富的物理学习方法,如比较、分类、分析、综合、推理、归纳、演绎等。教学中要注重把教材上的演示实验变为学生的探索实验,引导学生通过亲身实践去领会科学家研究问题的物理方法,并转化为自己的思维和行为方式,培养学生用物理方法主动探求新知识、研究新问题的习惯和能力。例如,在新教材中“探究弹性势能的表达式”时,可以让学生通过探究方法去解决“弹性势能的表达式”的导出问题,在整个过程中,让学生真正体会探究式学习的全过程,即提出问题、猜想、设计和进行实验、数据处理、分析和推理的过程。当我们最终得出弹性势能的表达式后,学生才真实地感受到探究式学习既坎坷又有趣,这为学生在今后的学习中对其他物理规律的探究打下良好的基础。
教师应针对演示、分组、课外实验及考核进行教、练、用、考四种方式进行物理学法的教育:演示实验中教师应从方法上给予启发、引导、示范;分组实验中学生学习观察实验、数据处理、误差分析的方法;课外实验中让学生运用物理方法解决实际问题、探索和创造;实验考核中则从知识、能力、思维和表达等方面考查学生应用物理学方法的水平。
5. 加强物理概念和规律讲解,逐步渗透物理思想方法
首先,要讲清讲透概念和规律。物理概念、规律是方法的载体,脱离了概念、规律,物理方法教育就成了空中楼阁。物理概念是从大量同类物理现象和物理过程中抽象出来的,是客观事物的共同性质和本质特征,是构成物理理论的细胞。物理概念的形成过程就是应用物理科学方法思维的过程,因此,教师在概念教学中要按照学生的认知规律教会学生形成概念的物理学方法。在概念教学中,教会学生形成概念的一般方法,即从提出问题到经过观察、实验(直接感官)、分析、比较(抽象思维),最后演绎出概念。
教师在教学中应充分利用和挖掘教材中物理方法的教育因素,抓住概念、规律与方法的结合点,以具体教学内容为依托,采用不同教学方法和手段,适时点拔,通过概念的形成、规律的得出、模型的建立、知识的运用等,让学生在获取知识的同时掌握不同的物理方法。
关键词:物理概念 建立理想模型 注意共性
物理概念是对物理现象的科学抽象,反映了物理现象的本质属性,是物理基础知识、基本理论的重要组成部分。因此,在教学过程中必须要求学生正确理解物理概念,达到熟练掌握的目的。作为一名教师,在教学中既要重视传授知识,更要重视培养、发展学生的能力,加强对能力的培养是物理教学的重要任务。能力的培养是一个潜移默化的过程,切实提高理解能力是培养其它能力(如推理能力、分析综合能力等)的基础。因此,在平时物理教学中应十分重视这种能力的培养和提高。中学生常常觉得物理概念抽象、难学,这主要是对物理概念没有真正理解的缘故,因而在解决问题时对物理概念常常是死记硬背,出现张冠李戴的错误。针对上述问题,学生在理解物理概念时应在以下几点下工夫:
一、概念形成式。通过物理概念的形成理解概念,主要是从实验现象或大量的具体例子中归纳出一类事物的共同属性,从而获得概念的。如在初中物理教学中对“力”的概念的形成,是从人对物体的“推”、“拉”、“提”、“压”的现象,引伸到物体对物体的“推”、“吊”、“吸”的时候有力的作用,扩展到一切物体对其它物体都能施加力的作用,从而使学生形成了“力”的概念。这样提出力的概念,虽然十分肤浅,但直观具体,符合初中学生的认识水平和认识规律。初中物理中大多数概念是以本源性知识为主,都是通过实验或根据实际经验归纳而得来的。所以,在初中物理教学中,要以实验为基础,密切联系实际,使学生尽量从实验观察中通过分析归纳获得知识、形成概念。
二、概念同化式。通过物理概念的同化进一步理解概念,主要是指学生利用认知结构中原有的概念,以定义式的方式直接揭示概念关键性的特征,并用规定的语言符号掌握概念。如在初中物理教学中,通过实验初步理解了电流、电压、电阻等概念,总结出三者的定量关系――部分电路欧姆定律,使学生形成一定的认知结构。把新的概念纳入学生原有的认知结构中,这就是概念的同化。在中学物理教学中,学生对概念的理解有很多情况都是以概念的同化方式进行的。实现概念的同化,必须具备两个条件:一是学生头脑中的原有知识结构要有与新概念有关的内容,能够在学生接受新概念的学习时起作用;二是新学习的概念本身具有逻辑意义。
三、概念顺应式。顺应是对原有认知结构进行重新组合,形成一种与新概念相适应的新的结构,从而对新概念进行同化。如关于电压的概念,在初中物理教学时,是通过与水压的比较来浅显地让学生理解的。在物理概念的学习中,以同化方式理解概念,能使原有认知结构得到充实,但在心理的发展上只能保持在较低的水平上。若以顺应的方式去理解概念,则能对原有的认知结构进行调整,形成新的认知结构,并促使学生心理不断向新的水平发展。
四、概念异化式。异化是一种更高水平的理解概念的方式,它在理解概念时主动修正自己的认知结构或对概念的不全面进行辨析,从而提高认知水平。异化有两种情况:一种是将新概念与原有认知结构中的正确观念相结合,而修正原有认知结构中不正确的观念,建立新的认知结构。如,学生在整个中学阶段学习的重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等都是根据力的性质来分类的,认为它们都属于不同性质的力。而进入大学学习以后,认识到从宇宙天体到微小的原子,这中间只有两种基本的相互作用,原来按性质分类的各种力都可以归结到万有引力和电磁力,从而修正了原有对力的概念的认知结构。
为了使学生更深入地理解概念,更好地掌握物理知识,我在物理教学中通常用到以下几种方法进行物理概念教学:
一、建立理想模型能形象地描述物理现象,有利于建立并理解概念。所谓“理想模型”,就是为了便于抓住事物本质、解决问题而对事物取其干、去其蔓叶后建立的抽象模型。例如: 光线、磁感线都是虚拟假定出来的,但它们却直观、形象地表述了物理情境与事实,方便地解决了问题,即通过磁感线研究磁场的分布,通过光线研究光的传播路径和方向。物理模型是在实验或观察事物的基础上建立的,它对物理事实是一种近似的然而又是突出本质的描写。这样,重视物理模型的建立和理解可为学生接受知识提供较好的手段和方法。