物理思想方法在高中物理教學(xué)中的滲透研究

沈小紅

(浙江省杭州市塘棲中學(xué) 311106)

時(shí)代和社會(huì)的發(fā)展需要高中物理教師在日常教學(xué)不僅關(guān)注物理學(xué)科知識(shí)的講授，更需要努力通過(guò)各種方式提升學(xué)生的素養(yǎng)及能力.結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐及相關(guān)學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)過(guò)程中恰當(dāng)準(zhǔn)確的滲透物理思想方法有助于這一高中物理教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，這就需要高中物理教師結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，將比值定義、等效替代、數(shù)理結(jié)合、時(shí)空同定、化曲為直、守恒與轉(zhuǎn)化、利用圖像處理數(shù)據(jù)、理想化、相對(duì)性、引入中介、模擬等物理思想方法適時(shí)地滲透于日常教學(xué)之中，讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)的體會(huì)、實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中的領(lǐng)悟、解決物理問(wèn)題時(shí)的應(yīng)用等逐步的理解和掌握物理思想方法，并運(yùn)用相應(yīng)的思想方法解決學(xué)習(xí)及生活過(guò)程中遇到的各種物理問(wèn)題，在此過(guò)程中，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)與提升，以幫助高中生更好地成長(zhǎng)和發(fā)展.為此，筆者立足于當(dāng)?shù)貙W(xué)情，結(jié)合自身多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)參閱相關(guān)學(xué)者對(duì)物理思想方法滲透的研究，就如何更好地在高中物理教學(xué)中滲透物理思想方法進(jìn)行了一定的策略性思考，具體分析如下：

1 重視物理思想方法在高中物理教學(xué)中的滲透

了解并掌握和運(yùn)用物理學(xué)的基本觀點(diǎn)和思想是高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求之一，高中物理教材在設(shè)計(jì)過(guò)程中也體現(xiàn)著物理思想和方法的滲透，如人教版教材必修一第四章《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》第1節(jié)《牛頓第一定律》中在描述伽利略關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的思想觀念時(shí)，就對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)出了理想實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了理想化的物理思想方法.因此，物理思想和方法分別作為物理學(xué)的靈魂和解決各種現(xiàn)實(shí)生活中物理問(wèn)題的手段，應(yīng)該引起高中物理教師在思想認(rèn)知層面的重視，并在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中積極的踐行對(duì)高中生在該方面的培養(yǎng)和提升.但就筆者所在地區(qū)的高中物理教學(xué)情況來(lái)看，大部分物理教師在教學(xué)中由于受到應(yīng)試教育及自身理念或素養(yǎng)等方面的影響，更側(cè)重于物理知識(shí)的傳授，教學(xué)過(guò)程中往往忽略了對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理思想和方法方面的培養(yǎng)，久而久之，這種缺乏靈魂和手段的高中物理教學(xué)，不僅弱化了學(xué)生對(duì)高中物理學(xué)習(xí)的興趣，也使得物理學(xué)科在很大程度上成為了本地區(qū)眾多高中生的瓶頸性學(xué)科，直接制約著學(xué)生當(dāng)前的進(jìn)一步學(xué)習(xí)乃至今后的成長(zhǎng)和發(fā)展.為此，筆者認(rèn)為，高中物理教師應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在高中物理教學(xué)中滲透物理思想方法，不僅是物理課標(biāo)和教材的要求，也是學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)和今后發(fā)展的需要，由此，才有可能在教學(xué)過(guò)程中切實(shí)地做好物理思想方法的滲透工作.鑒于這一需要，筆者建議高中物理教師做好以下兩方面的工作，其一是熟讀物理新課程標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確透徹理解新課標(biāo)中對(duì)高中物理思想方法在教學(xué)方面的具體要求，使自己的物理教學(xué)更符合課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，更加全面科學(xué)的在課堂教學(xué)中滲透物理思想方法；其二是深研物理教材，將物理思想方法與教材內(nèi)容相結(jié)合，更具針對(duì)性的在滲透相應(yīng)的物理思想方法，如根據(jù)筆者的分析比照，比值定義、等效替代、數(shù)理結(jié)合、理想化、時(shí)空同定等在必修1的物理內(nèi)容中體現(xiàn)的較為明顯，守恒與轉(zhuǎn)化、化曲為直、留跡等四項(xiàng)則涉及到很多必修2的內(nèi)容，當(dāng)然，選修教材中不同模塊內(nèi)容也有助于物理思想方法的滲透，諸如選修3-1中就涉及到了比值定義、類(lèi)比、模擬、守恒與轉(zhuǎn)化等思想方法.換言之，對(duì)于新課標(biāo)及物理教材的掌握能夠使高中物理教師在教學(xué)中更加全面科學(xué)和針對(duì)性的滲透思想方法.

2 注重教學(xué)環(huán)節(jié)的全面滲透

物理思想方法在高中物理教學(xué)中的滲透應(yīng)貫穿于教學(xué)過(guò)程的始終，注重在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中進(jìn)行全面的滲透，潛移默化的影響學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的深入認(rèn)知和理解，也顯著的提升整堂課的深度、厚度與質(zhì)量.如以類(lèi)比思想的滲透為例，在引入人教版必修一第二章《勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究》第5節(jié)《自由落體運(yùn)動(dòng)》該部分內(nèi)容時(shí)，教師可選擇如下兩組演示實(shí)驗(yàn)：一是自同一高度觀察質(zhì)量相同的粉筆、紙片及紙團(tuán)的下落情況、二是自同一高度觀察質(zhì)量不同的粉筆、紙片及紙團(tuán)的下落情況，讓學(xué)生通過(guò)比較、討論、探究，明確影響物體下落快慢因素、同時(shí)也顯著地提高了學(xué)生的觀察和推理能力，另如在講述點(diǎn)電荷的內(nèi)容時(shí)，就可以將之與力學(xué)中關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的內(nèi)容進(jìn)行類(lèi)比，由此也能很好地降低學(xué)生理解過(guò)程中的難度.當(dāng)然除了引入環(huán)節(jié)外，筆者也經(jīng)常在課堂小結(jié)或者復(fù)習(xí)階段時(shí)滲透類(lèi)似思想，且事實(shí)證明引入及小結(jié)階段類(lèi)比思想的滲透往往能夠取得較為理想的教學(xué)效果；在新課講授階段，考慮到筆者面對(duì)學(xué)生的理解力水平整體不理想，因此便經(jīng)常性的使用轉(zhuǎn)化等物理思想，將抽象、未知或者復(fù)雜的物理問(wèn)題通過(guò)相應(yīng)地形式轉(zhuǎn)化為具體、已知或者簡(jiǎn)單的問(wèn)題，以降低學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題的認(rèn)知和理解難度，提升學(xué)生對(duì)相關(guān)物理知識(shí)認(rèn)知和理解程度，如考慮到高中物理教學(xué)內(nèi)容一般是按照力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)的先后順序進(jìn)行編排設(shè)計(jì)，因此筆者在進(jìn)行磁學(xué)部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)可以借助電學(xué)相關(guān)章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，而電學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)則可以借鑒力學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，即將未知的物理內(nèi)容轉(zhuǎn)化為已知的物理內(nèi)容，極大的減輕了學(xué)生的認(rèn)知負(fù)擔(dān)；另如較之于抽象的文本內(nèi)容，學(xué)生更樂(lè)于接受直觀形象地圖像知識(shí)，特別是對(duì)于高中物理而言，其學(xué)科本身的邏輯性和抽象性使得文本內(nèi)容的理解難度更大，因此物理教師可在講述此類(lèi)物理新知時(shí)，嘗試將之轉(zhuǎn)化為圖像形式，如在在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)和受力情景如果用文字進(jìn)行描述是比較抽象的，因此筆者便嘗試將這種帶電粒子的情景以v-t圖像的形式進(jìn)行了呈現(xiàn)，直觀地呈現(xiàn)了帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及受力情況.

當(dāng)然，在物理教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中具體滲透什么樣的思想方法，還需結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)情境而定，且不應(yīng)局限于某一種思想方法，事實(shí)證明，一堂優(yōu)質(zhì)的物理課往往滲透著多種物理思想方法，而恰當(dāng)?shù)貪B透和運(yùn)用則既考驗(yàn)著教師的物理專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，也考驗(yàn)著高中物理教師的教學(xué)機(jī)智，這需要教師在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中不斷地豐富和提升，才能自由靈活地在教學(xué)各環(huán)節(jié)恰當(dāng)準(zhǔn)確地滲透對(duì)應(yīng)地物理思想方法，幫助學(xué)生更加準(zhǔn)確全面地理解相關(guān)的物理知識(shí).

3 結(jié)合物理具體課型針對(duì)性滲透

高中物理思想方法的滲透還應(yīng)結(jié)合具體的物理課型有針對(duì)性的予以滲透，換言之，在物理新授課、實(shí)驗(yàn)課及習(xí)題課等課型中滲透思想方法時(shí)需有所側(cè)重，以有效提升課堂教學(xué)質(zhì)量、更好地發(fā)揮物理思想方法在增強(qiáng)學(xué)生認(rèn)知理解和能力提升方面的作用.結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，筆者建議如下：

一是在物理新課教學(xué)方面，側(cè)重于使用理想化、化曲為直、守恒與轉(zhuǎn)化、類(lèi)比、比值定義等思想方法.其原因就在于在物理新課教學(xué)中，高中生需要面對(duì)一些此前較為陌生的物理規(guī)律、物理概念等基礎(chǔ)性的物理知識(shí)，上述思想方法的針對(duì)性滲透和使用往往能起到事半功倍的效果.以理想化思想方法的滲透為例，客觀上講，各種物理現(xiàn)象的發(fā)生往往是各種因素綜合發(fā)揮作用的結(jié)果，但在實(shí)際的高中物理教學(xué)中分析和研究物理現(xiàn)象時(shí)，若我們將所有的因素都予以考慮，則很難引導(dǎo)高中生透過(guò)物理的表象認(rèn)識(shí)和把握事物的規(guī)律，為此，在面對(duì)和分析物理現(xiàn)象或過(guò)程時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)做簡(jiǎn)單化處理，側(cè)重于主要的因素考慮，通過(guò)分析探究得出經(jīng)得起實(shí)踐檢驗(yàn)的理性認(rèn)識(shí)或結(jié)論，如在研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)我們一般會(huì)忽略研究物體能量的損失或受到的空氣阻力等次要因素，再如對(duì)于質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行定義時(shí)，我們也是經(jīng)常性的忽略被研究物體的大小、形狀等，將所研究的物體簡(jiǎn)化為有質(zhì)量的一個(gè)點(diǎn)，即質(zhì)點(diǎn)；對(duì)于裝置單擺的定義也是如此，即忽略了懸掛小球的細(xì)線質(zhì)量及長(zhǎng)度的微小變化.

二是在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，筆者則側(cè)重于控制變量、時(shí)空同定、等效替代、利用圖像處理數(shù)據(jù)、累積、轉(zhuǎn)換、方法和留跡等物理思想方法，以更好地進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析等工作.首先以物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透控制變量思想方法為例，在物理學(xué)中，往往多個(gè)變量決定著某個(gè)物理量的變化，為此，為明確單個(gè)變量對(duì)物理量的影響規(guī)律，以更好地通過(guò)調(diào)整該變量對(duì)物理量施加相應(yīng)的影響，就需要我們首先控制其他變量不變，如此，才能通過(guò)反復(fù)性的實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)出一定的物理規(guī)律，應(yīng)用于后期的問(wèn)題解決過(guò)程之中.如在研究通過(guò)導(dǎo)體的電流I與其受到的電阻R及兩端電壓的關(guān)系時(shí)，我們就需利用控制變量的思想方法，即通過(guò)保持電壓U不變，研究電流I與電阻R之間的關(guān)系，通過(guò)保持電阻R不變，研究電流I與電壓U之間的關(guān)系；再如在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系、探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r的關(guān)系、探究影響平行板電容器的因素等問(wèn)題時(shí)都需要滲透和運(yùn)用控制變量的物理思想方法.除了控制變量的思想方法外，利用圖像處理數(shù)據(jù)的思想方法也會(huì)經(jīng)常性的在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透，其有助于更好地修正實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，降低物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的偶然誤差，得出更加精確的物理實(shí)驗(yàn)結(jié)論，如熱學(xué)中探究氣體等溫變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)、電學(xué)中的測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)等.當(dāng)然，高中物理中無(wú)論是力學(xué)、電磁學(xué)，還是光學(xué)和熱學(xué)內(nèi)容中都有著大量的實(shí)驗(yàn)，具體運(yùn)用何種物理思想方法，還需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容而定.

三是注重習(xí)題教學(xué)中物理思想方法的滲透.對(duì)物理知識(shí)的內(nèi)化認(rèn)識(shí)和理解離不開(kāi)一定的習(xí)題鞏固，此有助于學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的遷移和應(yīng)用，這一過(guò)程中諸如數(shù)理結(jié)合、化曲為直、建立物理模型以及等效等物理思想方法的運(yùn)用相對(duì)較多.數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)性的學(xué)科，對(duì)于高中物理的學(xué)習(xí)意義重大，如數(shù)學(xué)中的極限、數(shù)列、數(shù)形結(jié)合、三角函數(shù)等都會(huì)普遍的運(yùn)用于物理問(wèn)題的解決過(guò)程之中.以化曲為直思想方法為例，在面對(duì)復(fù)雜的物理問(wèn)題時(shí)，化曲為直的思想方法可將復(fù)雜的曲線圖像簡(jiǎn)化為直線圖像，再利用數(shù)學(xué)中一次函數(shù)的內(nèi)容分析和解決問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)化繁為簡(jiǎn)的效果，如球體的平拋運(yùn)動(dòng)為曲線運(yùn)動(dòng)，我們可將這一運(yùn)動(dòng)拆解為豎直方向的勻加速運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，再進(jìn)行問(wèn)題的分析，則相對(duì)簡(jiǎn)單很多.

總之，在高中物理教學(xué)中滲透物理思想方法有著重要的價(jià)值，無(wú)論是教學(xué)環(huán)節(jié)的全面滲透還是具體課型的針對(duì)性滲透，或是日常社會(huì)生活中的自然滲透，都有助于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的認(rèn)知理解，也有助于提升高中生分析和解決物理問(wèn)題的能力，逐步地培養(yǎng)其學(xué)科素養(yǎng)，促使高中生更好地學(xué)習(xí)和發(fā)展.當(dāng)然，這一過(guò)程還需要高中物理教師結(jié)合具體的學(xué)情，立足于具體的物理教學(xué)實(shí)踐不斷地豐富和完善，由此才能更有效地將物理思想方法滲透于物理教學(xué)過(guò)程之中，更好地實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)的學(xué)科及育人目標(biāo).