时间:2023-07-20 16:25:33
导语:在初中物理中的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。
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。
(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]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。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。
【关键词】梯度 物理模型 学习习惯
高一学生普遍认为物理难学,主要原因是学生能力与高中物理教学的要求差距大。由于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教材和学生,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,这样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顺利过渡,从而真正进入高中物理的学习状态。
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到数学知识,物理规律的数学表达式明显的加多加深了。
二、如何搞好初、高中物理教学的有效衔接
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
新课标指出,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,要使学生在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,以及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。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
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,这样才能真正想清其中的道理,从而更好地掌握它。其次,培养学生的自学能力,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阅读教材、查阅有关书籍和资料的好习惯。
关键词:思维方法;初中科学;高中物理;衔接
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
[3]义务教育课程标准实验教科书.初中科学6册
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;物理模型;教学分析;
一、物理模型的简述
在实际教学中,物理模型可以更加方便的对物理问题进行透彻的分析。物理模型并不是十分深奥的事物,而是对物理学科中对模拟事物进行的直观化。所谓模型就是指仿照要研究的事物而简化直观的实物,这种实物可以让研究者更加直观的对其进行分析,从而对其进行学习或者改进。同样的,物理模型就是通过对物理概念、思维进行分析后得出的一个易于观察的实物模型或者虚拟模型,从而使得学生们在课堂上就可以对其进行全面细致的分析,例如,在研究光传播的时候就利用光路来对其进行阐述,从而将看不到摸不着的光进行分析和学习;在学习磁场的时候,则利用磁感线,将其进行分解,从而阐述磁场对周围的影响。
在物理公式中,有很多公式都是将其他不可控因素忽略或者转化为对实验不构成影响的因素来处理的,在某种程度上来说,这也是对物理知识的建模教学的一种。例如在初中物理中对于重力的描述:G=mg,就是利用了以上的建模方法,在研究重力的时候只研究“空气分子是均匀分布的,没有粘性的且体积不变的颗粒分子组成”在这种模型中,研究者忽略了空气对物体的摩擦力以及风速等各种干扰环境,从而保证了重力只与物体的质量和地球吸引力直接关系;在研究万有引力的时候,也只选择了“日、月、与地球相近的星球近似成为球形,将其的运行轨道近似为标准椭圆形”这样的建模才能更加便利的用有限因素对万有引力加以表示,得出方便计算的数值。
二、物理模型例题分析
一艘小船渡河,设船在静水中的速度为三十六千米每小时,在逆水向上的图中船上的一个木箱掉落水中,经过一百二十秒后,水手才发现,赶忙调转船头,向下游追去,在距离掉落点1000米处打捞上木箱,问小河中的水流速度是多少?
分析:在这个题中,我们不能仅仅停留在表面,要对其内部的小船,水速做更深层次的模拟,用已经学过的质点来代替小船,从而将这道题转化成已经学过的知识,将其改成相关的物理模型来进行计算。
解法一:可以将地面视为参考物,将小船和水流速度视为变量,从而设定小船的速度为V,水流速度为v,船逆行行驶120秒,而假设船顺流而下行驶的时间为t。在船开始逆流向上的过程中,船的速度可以用模型船在静水的速度减去水流的速度来计算,当船掉头向下的时候,船的速度可以用模型,船在静水中的速度加上水流的速度来计算,这一过程就是把船的行驶过程简化为一个物理模型来讲解,从而保证学生可以对出题者的思路有所了解,也对课本所讲授的知识有了更加深刻的了解。
解法二:解法二是将河水作为静止的参照物,假O物品掉落水中后保持静止,依旧将船的行驶作为模拟量,统一将船行驶的速度设定为v。建模后发现,船向上游和下游的行驶时间相等,物品在掉落水中的总时间为四分钟,距离并且已经漂浮了一千米,所以可以很快速的计算出水流的速度,这种建模方法相较于前者更加复杂,但是复杂的建模方法却使得解题更加方便,公式运用更加简便。在实际应用中,更加需要教师在综合考虑学生的理解能力后,对解题思路和建模思路加以调整,才能获得更好的课堂氛围。
三、物理模式中的作用分析
物理建模的优点在授课中体现在各个方面,相比于传统的讲授,物理建模更加方便老师的讲解,可以用更加清晰、直观的图像让学生们加以理解,提高教学水平,增加课堂乐趣;第二,物理建模授课可以增加学生的创造力和洞察力,使得学生在课堂上不是死板的跟随老师讲解,而是开创思维,自己思考如何对模型进行设计,对知识有了更深刻的理解;第三,对于学生的思维能力是一种锻炼,使得学生在学习中提升自己的思维灵敏度,让自己不断进步,在学习中才能更加突出。
四、结语
总而言之,物理建模是保证学生在校园能够得到良好的学习氛围的重要保证,它与学生的发展、社会教育的发展息息相关。加大物理建模的利用,才能让学生在学习中获取更多的思维发展,加大了学习的乐趣。建模授课应受到教师们的高度重视,它既是授课问题,也是思维创新问题。因此,我们更加应该通过正确分析建模创新授课的问题,进一步减少甚至杜绝因为传统只注重结果的教育而产生的学习与实践相分离的现象,从而促进学生的多方面发展,推动教育发展的不断前进。
参考文献:
[1]赵士栋.浅析初中物理教学中物理建模的构建策略[J].未来英才,2015(3):4.
初中物理老师不应为了考而教,不考而不教;而应该为了学生的发展而教,为了学科的发展而教,为了提高教学质量而教,为了初高中物理的衔接而教。尽力教好课本知识,但决不能仅仅囿于课本,画地为牢。让学生知道物理来源于生活,又为人类社会服务的理念。
其实当前的中考题也正在体现这方面的理念,去年(2010年)我省的物理中考题就渗透了这种意识的,例如加速上升,这涉及到非平衡力的知识;水泵的吸程和扬程;探究问题不限于课本素材,磁场是否与水的有无有关,有向外拓展趋势!尽力帮助培养学生的能力。
自然高中物理老师也很期盼初中物理老师能适当多做点“贡献”。期盼我们初中老师把物理这门学科的基础知识做得更实、更有弹性,以便学生在高中的学习中学得更稳、更快、更有后劲!
当然物理这门学科对大多数学生来说还是难的。这其中有学科本身的原因,高中阶段物理学科中的很多知识定量要求进一步提高了,高中物理对应用数学工具要求提高了,对学生的抽象思维要求更高,还与初高中物理知识的衔接有关等等。在初中阶段,如果我们老师在这些方面适当做些铺垫、埋下伏笔,架好引桥,就有可能让学生学得轻松些,也许能达到润物细无声的效果。
本文笔者将简单地从物理知识、解题方法和数学工具应用等初高中的衔接来谈谈这方面的问题。
一、物理知识的衔接
力的概念教学中摩擦力是个难点,但对初中生的要求是不高的,通过实例教学努力使学生对滑动摩擦力的方向和大小有个适当的了解,特别是它的方向。再利用二力平衡触及静摩擦力。相信到高中后学生学习摩擦力的概念相对来说就会容易些。
牛顿定律在初中物理中只讲了牛顿第一运动定律,但实际问题中不可能回避牛顿第三定律,因为力的作用总是相互的,利用教材和练习中的例子适当地讲讲相互作用一对力的特点。以利衔接牛顿第三定律的学习。
利用实验帮助学生建立惯性的概念,例如如果我们迅速拖动纸条,放在它上面的物体不动,这是惯性;当我们慢慢拖动纸条而放在它上面的物体则会随纸条运动,留下悬念,衔接动量。
物体受非平衡力的作用其运动状态是改变的,这个知识点的教学,初中物理是没有作过多过高要求的,但教材中却安排了一节非常好的、物体受非平衡力时、运动状态改变的教学内容――物体的浮沉条件。我们得抓住物体上浮、下沉的条件――受非平衡力,这种绝好的内容帮助学生理解力是改变物体运动状态的原因。为以后学生衔接牛顿第二定律打下良好的基础。
象电阻的串并联特点,现在的教材中没有,但如果介绍该了知识不仅对学生理解电阻的大小有帮助,而且对学生以后学习中解决弹簧、电容的串并联练习题是很有帮助的,因为它们之间还是有些是形似的。
再有法拉第电磁感应,如果仅学切割磁感线关系而不让学生了解一个通电螺线管与另一个处在闭合电路中的螺线管发生相对运动、或者通电螺线管中电流变化也会在另一个处在闭合电路的螺线管中产生电流,当然这里很多学生会产生很多的疑惑和争论的,甚至根本不懂,达到这样的目的,也符合做学问的规律啊!如果没留悬念,学生到时候很不适应的,如果我们做了适当的铺垫,他们以后学习感觉相信就会好些。
类似的知识还有很多,比如光的全反射、交流电、原子结构、核裂变和核聚变等等这里不一一列举,这些知识的介绍既可以为初中物理解决问题提供更全面的理论依据,对学有余力的学生来说就更好了,激发他们的兴趣是有一定作用的,又可以为高中物理的教和学埋下伏笔、缝好嫁衣、作好铺垫、搭好引轿,做好引路人。
二、物理方法的衔接
我们下面来说学习物理的方法,学习初中物理的方法很多。比如:观察法、实验法、控制变量法、等效法、比值法、数学图象法、构建模型法、作图法等等。本文仅简单谈谈初中学生用得相对较少的作图法和构建模型法。其它方法初中学生用得相对多些,可能就熟悉些,这里不再多谈。
1、初中物理利用作图方法来找规律和答案的内容,光学部分是非常典型的。我们在这块知识的教学中最好不要囿于教材,应当利用课堂时间培养学生利用作图来解决诸如寻找观察范围、面镜成像特点、凸透镜成像规律的问题。因为这样做直观,可避免学生死记硬背。培养学生这种解决问题的意识,可为他们在高中阶段学习衔接力学中常用作图法解题打下一定的基础。
2、我们知道原子的内部结构是非常复杂的,为了使学生比较好认识它的结构,教材比较好地帮助学生建立了原子结构类似太阳系的行星结构模型,形象简单易懂。这种建模法很好,能把复杂的事情简单化、理想化,形象化,能抓住事物的主要矛盾。这种方法学生在高中阶段学习中经常用到,比如:质点、点电荷等模型结构的建立等等。
三、数学工具的衔接
高一年级与初中相比,物理教学要求处于不同层次,教材难度明显提高,新课程高一物理教材,更注重促进学生发展能力方面的作用,重视学生在活动、实验、制作、讨论、研究等方面的评价。因此贴近新课标,搞好高一与初中教学的衔接对学生学好高中物理课具有积极意义。那么,在新的课程理念下,如何进行高一物理起始教学呢?
一、初中物理与高中物理的比较
初中物理对许多物理问题都重在定性分析,即使进行定量计算,一般来说也是比较简单的而高中物理教学,大部分物理问题不单是作定性分析,而且要求进行大量的有的是相当复杂的定量计算。学生对这种从定性到定量的飞跃不适应。
初中物理教学基本上是建立在形象思维基础上的,它以生动的自然现象和直观的实验为依据,从而使学生通过形象思维获得知识。初中物理中的大多数问题看得见、摸得着。进入高中后,物理教学便从形象思维向抽象思维领域过渡。从目前的教材来看,这个台阶是较高的。如高一物理教材中的静摩擦力的方向,瞬时速度,物体受力情况分析,运动的合成与分解等都要求学生有较强的思维能力。从人的认识过程来看,从形象思维到抽象思维是认识能力的一大飞跃。
初中生进入高一以后普遍不会解题,要么就乱套公式,瞎做一气。其中一个重要的原因就是缺乏较为复杂的逻辑思维能力。不善于判断和推理;不会联想;缺乏分析、归纳、演绎的能力。在这一点上,学生与学生之间存在的个体差异也是很大的。
从单纯的算术、代数方法到函数、图象、矢量运算、极值等各种数学工具的综合应用的变化。运用数学工具解决物理问题在初中物理教学中并不突出,到高中物理教学中已经成为能否处理各种实际问题的至关重要手段了。特别应该指出的是,高中物理中的矢量概念和运算对初中学生来说是非常生疏和困难的。建立这个概念,掌握其运算需要一个过程。
初中学生更多的习惯于由教师传授知识,而高中物理学习中在相当程度上则要求学生独立地或在教师指导下主动地去获取知识(包括预习、独立地观察和总结实验以及系统地阅读教材和整理知识等)了。此外,高中物理学习中的理解和记忆相比,越来越显得重要。许多学生对这种学习方法上的变化也需要一个适应的过程。
二、教学中采取的措施:
1、注意新旧知识的同化
同化是把新学习的物理概念和物理规律整合到原有认知结构的模式之中,认知结构得到丰富和扩展,但总的模式不发生根本的变化。
教师在教学过程中,帮助学生以旧知识同化新知识,使学生掌握新知识,顺利达到知识的迁移。高中教师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。
许多事例表明,学生能够比较自觉地同化新知识,但往往不能自觉的采用顺应的认知方式。在需要更新或重建认知结构的物理新知识学习中,应及时顺应新知识更新认知结构。
2、改进课堂教学,提高学生思维能力水平
改进课堂教学,每一节课都设法创造思维情境,组织学生的思维活动,培养学生的物理抽象能力、概括能力、判断能力和综合分析能力。在物理概念和规律教学中,按照物理学中概念和规律建立的思维过程,引导学生运用分析、比较、抽象、概括、类比、等效等思维方法,对感性材料进行思维加功,抓住主要因素和本质联系,忽略次要因素和非本质联系,抽象概括出事物的物理本质属性和基本规律,建立科学的物理概念和物理规律,着重培养、提高学生抽象概括、实验归纳、理论分析等思维能力水平;在讲解习题时,可以采用进行一题多解或一题多变的方法,培养学生的思维策略的选择和运用的能力。
学生在教师的提示下,用简单的方法就把刚才还觉得十分复杂的问题解决了,心里肯定有喜悦和惊奇的感觉,对这种解题方法、思维过程的印象也会十分深刻。
3、加强直观教学
通过增加演示实验,图形分析,用实际问题和小实验表演编制饶有趣味的习题以及形象生动的语言助以手势等各种方法,加强形象思维的效果,并注意形象思维到抽象思维的过渡,尽量做到抽象思维形象比。在讲到静摩擦力转变为滑动摩擦力时,用一木板在其上放上一木块,不断增大其倾斜角,当到达一定角度时木块开始滑动,学生对此感到直观、形象、实在。但应指出,加强形象思维的目的是要向抽象思维过渡。因此,不能让学生停留在形象思维上,而要让学生借助于形象思维来进行抽象思维,有意识地进行引导和过渡,接着画出受力画进行分析。
4、化整为零,消化知识硬块
具体办法是编制小型的基础训练题,这些训练题概念性强,不需要什么计算,又针对学生思维上的弱点,把抽象思维具体化,把一个复杂的思维过程分割成数个简单的思维过程,从而帮助学生克服台阶。
5、先快后慢
为使学生有个适应过程,在教材的安排上做到先快后慢,逐步过渡。
6、加强实验教学
物理学是一门以实验为基础的科学,离开了实验必将寸步难行,在教学中,教师应通过各种手段加强实验教学,特别是研究性实验的教学。课本上有一些实验是用来验证所学的内容的,把验证性实验改为研究性实验,有利于提高学生的积极性。让学生先做实验,然后共同讨论,从分析实验数据入手,寻找物理规律,在寻找规律的过程中,教师应自觉地进行“角色换位”,扮演学生角色,多用学生的心态和眼光去审视所学内容,与学生一样成为知识的探索者,而不能老以“过来人”自居。要想学生之所想,疑学生之所疑,难学生之所难。面对一个问题,不要光讲“应该如何如何做”,而要多讲为什么要这样做?我是怎样想的?”,把教师原始的思维活动暴露给学生,让学生去思索,去评价,从中得到启发。
7、加强物理模型的教学
关键词:物理教学;衔接
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)02-269-01
学生从初中进入高中阶段后,学习也就上了一个新台阶。很多新生反映 “物理无理,难得真谛”。高中物理难,难在初、高中物理的衔接上。如何做好初、高中物理教学的衔接,化天堑为通途,降低高、初中的物理学习台阶;如何使学生尽快适应高中物理教学特点,渡过学习物理的难关呢就成为高一物理教师的首要任务。本人结合一线的教学经验,试从以下几个方面探讨高一新生在学习物理中存在的问题和解决策略:
一、初高中物理衔接存在的主要问题
1、教材方面
初中教材难度小,趣味浓,一般都是由实验或生产、生活实际引入课题,通过对现象的观察、分析、总结、归纳出简单的物理规律,定性分析多,形象具体,易于接受;高中教材重视理论一的分析推导,定量研究的多,数学工具的应用明显地加强与提高,不仅有算术法、代数法,而且常要运用函数、图象和极值等数学方法来研物理现象和过程,使学生感到抽象难学,甚至望而生畏。
2、教学方面
初中阶段,物理教学进度较慢,有可能对重点概念、规律反复讨论,便于学生掌握重点,习题类型较少,变化也不多,且多数与教师课上讲的内容、例题对得上路子,考试时往往只要记住公式,背好笔记,一般就能取得较好的成绩,不少学生养成了死记硬背的坏习惯。到了高中后,教学进度明显加快,课堂教学密度大大提高,需要学生自己多分析、思考、练习,才能真正掌握,习题类型更是复杂多变,单靠对概念、规律和公式的死记硬背,解决不了问题。很多学生对高中教师的教学方法不能适应。
3、学习方法方面
多数初中学生的学习方法是:跟着教师转,死记硬背教师布置的内容,没有预习教材和进行有关的课外阅读及实验的习惯。高中物理学习,课上勤思考,课后注意观察、分析,把知识学活,能举一反三,甚至有独创精神。学生刚进入高中阶段,往往带着初中的一套学习方法,以致不能适应高中的物理教学要求。
4、心理状态方面
由初中进入高中,学生刚经过紧张的升学考试,而距高中毕业参加高考还有三年久,不少学生存在“休整”一下的心理,放松了对自己的要求,学习上出现松弛,疲塌的现象。另一方面学生听自己的兄姐或邻友讲,高中物理难学,因而还未开始学习高中物理,就已对高中物理存在畏惧心理,首先在心理上就打了败仗。 高中新生普遍不能一下子适应过来,大都觉得高一物理难学。如何搞好初高中物理教学的衔接,降低高中物理的学习难度;如何使学生尽快适应高中物理教与学的特点,渡过学习初期的难关,这就对初、高中物理教师提出了较高的要求。
二 初高中物理教学的衔接策略
1、注意新旧知识的同化与顺应
同化是把新学习的物理概念和物理规律整合到原有认知结构的模式之中,认知结构得到丰富和扩展。顺应是认知结构的更新或重建,新学习的物理概念和规律已不能为原有认知结构的模式所容纳,需要改变原有模工或另建新模式。
教师在教学过程中,帮助学生以旧知识同化新知识,使学生掌握新知识,顺利达到知识的迁移。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,使学顺利地利用旧知识来同化新知识,就降低了高物理学习的台阶。
许多事例表明,学生能够比较自觉地同化新知识,但往往不能自觉地采用顺应的认知方式。在需要更新或重建认知结构的物理新知识学习中,应及时顺应新知识更新认知结构。例如:初中物理中描述物体运动状态的物理量有速度(速率)、路程和时间;高中物理描述物体运动状态的物理量有速度、位移、时间、加速度等,其中速度位移和加速度除了有大小还有方向,是矢量。教师应及时指导学生顺应新知识,辨析速度和速率、位移和路程的区别,指导学生掌握建立坐标系选取正方向,然后再列运动学方程的研究方法。用新的知识和新的方法来调整、替代原有的认知结构。避免人为的“走弯路”加高学习物理的台阶。
2、加强直观教学
高中物理在研究复杂的物理现象时,为了使问题简单化,经常只考虑其主要因素,而忽略次要因素,建立物理现象的模型,使物理概念抽象化。初中学生进入高中学习,往往感到模型抽象,不可以想象。针对这种情况,应尽量采用直观形象的教学方法,多做一些实验,多举一些实例,使学生能够通过具体的物理现象来建立物理概念,掌握物理概念,设法使他们尝到“成功的喜悦”
3、加强解题方法和技巧的指导
一、合理建模,科学抽象,在理想状态下思考问题
学习和研究物理问题总是从理想化的物理模型和过程开始的。经过科学抽象而构建出的物理模型和物理过程会大大简化物理问题而又避免产生较大的偏差,特别是研究对象是特别复杂的实际问题,更应该先建模然后根据实际问题对结果加以修正。比如,理想气体就是对实际气体的理想化,忽略了气体分子的体积和分子之间的相互作用力,常见的把氢气、氧气、氮气等在常温下都可视为理想气体,这样处理起问题来就简单多了。高中阶段的气体问题通常来说都可以用理想气体状态方程来分析和处理。但是,我们在教学过程中应该明确告诉学生,如果气体所处环境发生了变化,是在低温高压环境下,就不能再用理想气体状态方程来求解了,因为这时分子之间的引力和斥力都不能再忽略了,需要对理想气体状态方程加以修正和推广,进而得出大学物理当中的范德瓦耳斯方程。
现行的高中物理教材当中,涉及了大量的物理模型,如质点、点电荷、核式结构等,也有大量的理想化过程,如匀速直线运动、匀加速直线运动等。实际上这些知识在初中物理教学中就已经开始初步涉及。所以在初中物理教学过程当中,教师就应该逐渐地引导学生完成物理模型的建立,引导其形成自主思考问题、主动抽象实际问题的能力。这样的话,学生就会形成一定的科学抽象和合理简化的能力,到学习高中物理时,就不会感觉陌生。当然在高中物理教学当中,还应该注意教学方法,一般来说都是遵从合理假设逻辑推理验证结论的规律,这样有利于培养学生的空间想象力和抽象思维能力。
理想实验也是高中物理当中的一个重要的科学思维方法。这种方法的基础是对物理实验的高度抽象与概括,突出主要矛盾,忽略次要矛盾。如初中和高中物理当中都涉及的伽利略斜面实验、高中物理当中的自由落体实验等,都是通过理想实验的方法来得出结论的。注意,理想实验的目的并不是为了让学生记住历史,而是让学生学会通过严密的逻辑推理来对实际的实验进行外推,得出普遍的规律。如伽利略斜面实验就可以从实际生活当中司空见惯的小车由运动到静止的现象,延伸到同一小车从斜面上同一高度下滑沿粗糙程度不同的水平面滑动的距离各不相同,外推得出如果平面绝对光滑,则小车将永远保持匀速直线运动。这样一来,就会让学生在对生活经验的批判当中得出更为科学的结论。
二、比较分析,科学归纳,掌握事物的本质规律
归纳法是从个别事实当中得出一般规律的科学方法,对于物理规律、概念和定律的得出极其重要。高中物理当中不少物理规律都是通过对若干个实验的归纳总结得出的。当然,其中有些实验还是离不开初中物理实验的基础的。如在进行“电磁感应”的教学时,我们可以引导学生回忆初中得出阿基米德定律的方法,先观察现象鲜明、趣味性强的课堂小实验,然后对不同的电磁感应现象进行比较分析,得出两个基本的认识:①闭合回路中部分导线作切割磁感线运动时,产生感应电流;②磁铁与闭合线圈做相对运动时,线圈中产生感应电流;通电螺线管(原)与闭合线圈(副)做相对运动时,闭合线圈(副)中产生感应电流;线圈(原)中的电流突然接通或断开时,闭合线圈(副)中会产生感应电流;通电线圈(原)中的电流强度大小发生变化时,闭合线圈(副)中也会产生感应电流。当然,这两个基本认识还过于肤浅,只注意到了电磁感应的一个侧面。最后,再引导学生对这两个基本认识加以系统,得出产生感应电流的条件在于“穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化”。这里磁通量的变化是抽象的概念,是对大量的物理实验进行概括总结和抽象思维而得出的结论。以磁通量的变化为手段,我们可以对电磁感应现象有相对完整的认识。
在教学过程中需要我们注意的是,由于初中生和高中生思维特点的不同,使得我们在教学中的关注点有所不同。初中生形象思维占主体,对物理现象的认识需要借助于感性材料,因此初中物理教学应该加强对实验现象的观察,由实验现象引出物理概念,进而归纳出物理规律;高中生则是抽象思维占主体,可以经过对已有知识的推理得出科学的结论,然后用实验来加以验证,但仍有某些较为抽象的内容单靠学生的想象难以理解,需要先安排具体实验。比如,在讲到“光的干涉现象”时,学生只靠想象难以理解“在某些状态下光不沿直线传播”,所以我们在教学中就应该通过双缝干涉实验来使学生获得感性认识,为进一步的分析和概括打好基础,以从本质上理解光的干涉现象。
三、温故知新,类比推理,突破重点难点
从物理学的发展史来看,类比推理是一种重要的思维形式。如惠更斯就是在将光学现象和声学现象的类比与推理之后提出的光的波动学说;德布罗意也是由光子与一般微观粒子的类比推理之后提出的德布罗意波的概念。
从当前的物理教材来看,初中物理教材总是有意识地引导学生认识并学会应用类比推理的方法,这就为高中物理教学提供了条件。我们在进行高中物理教学设计时,就应该考虑到学生的思维基础,借鉴初中教材的做法,考虑能否用类比的方法来处理教学当中的重点和难点问题。现行教材当中将电场与重力场类比、电势差与高度差类比、电势能与重力势能类比都是极好的例子。