淺談高中物理學(xué)科思想方法教育的途徑

黃劍

【內(nèi)容摘要】物理思想方法的教育則是培養(yǎng)素養(yǎng)的重要組成部分，本文通過圖象法的教學(xué)，說明物理思想方法的教育的途徑——循序漸進(jìn)，逐步滲透。

【關(guān)鍵詞】思想方法教育 途徑 滲透

高中物理的思想方法是高中物理學(xué)科素養(yǎng)的重要組成部分。教學(xué)大綱明確指出“使學(xué)生受到科學(xué)方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒖茖W(xué)思維能力，分析問題和解決問題的能力”，“加強(qiáng)能力的培養(yǎng)，是物理教學(xué)的重要任務(wù)。要破除單純傳授知識的傳統(tǒng)教學(xué)觀念。同時(shí)，要注意防止把方法和能力當(dāng)做一種新的知識向?qū)W生灌輸，這種做法并不能真正提高能力”既然，物理思想方法這么重要，那么如何進(jìn)行物理思想方法的教育呢？

以下以圖像法為例說明在高中物理教學(xué)中如何滲透方法教育。

一、“讀一讀”研讀教材，“告知”學(xué)生圖象是研究物理問題的常見的方法

在“必修一”《用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度》一節(jié)中，教材明確說明“許多變化過程，如氣溫的變化，物價(jià)的跌漲、傳染病發(fā)病人數(shù)的增減……，可以用圖象表示，目的是更加直觀地反映變化的規(guī)律。圖象是表示變化規(guī)律的好方法”。說明圖象是研究一個(gè)物理量隨著另一個(gè)物理量變化規(guī)律的方法。

教材以速度—時(shí)間圖象說明圖象的意義是反映物體運(yùn)動的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，再用光滑的曲線來“擬合”坐標(biāo)系中描出的點(diǎn)。其目的是讓學(xué)生初步建立圖象法是研究物理量變化的方式。

二、“想一想”簡單拓展，以勻變速直線運(yùn)動的圖象說明加速度的含義

教材并沒有給出斜率的概念，更沒有指出曲線“切線的斜率”的概念，而是，從加速度的定義入手，結(jié)合勻加速直線運(yùn)動的速度—時(shí)間圖象，指出在計(jì)時(shí)的起點(diǎn)與終點(diǎn)內(nèi)直線上的兩點(diǎn)為斜邊構(gòu)造直角三角形，其中水平邊長代表時(shí)間的間隔△t，豎直邊長代表速度的變化量△v，從曲線的傾斜程度判斷加速度的大小，比值△v/△t就是加速度的數(shù)值，從簡單的描點(diǎn)作圖到初步理解圖線的簡單應(yīng)用——勻變速直線運(yùn)動的速度—時(shí)間圖象也可以反映加速度的大小。圖線的傾斜程度可能具有重要的物理意義。

三、“做一做”動手操作，體驗(yàn)如何用速度時(shí)間圖象反映物體的運(yùn)動

教材第二章第一節(jié)的教學(xué)起到承上啟下的作用，學(xué)生自己通過探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，動手打出紙帶，測量數(shù)據(jù)，計(jì)算不同時(shí)刻的速度（以平均速度代替瞬時(shí)速度），在作出速度時(shí)間圖象的過程中，需要自己選擇合適的坐標(biāo)標(biāo)度，描點(diǎn)作圖，用平滑曲線來“擬合”，這樣的體驗(yàn)對學(xué)生來說是對前面所學(xué)的“用圖象反映物理量變化規(guī)律”的深化，也是一次很好的實(shí)踐性練習(xí)，這種練習(xí)遠(yuǎn)比做幾道速度—時(shí)間圖象的試題對學(xué)生的影響大的多。

四、“說一說”拓展深化，將勻變速直線運(yùn)動的研究方法向非勻變速直線運(yùn)動遷移

小車速度隨時(shí)間變化的圖象開始時(shí)可以看成是一段直線隨著速度的增大，圖象變成開口向下的曲線，此時(shí)，教材中以“說一說”的形式，讓大家交流討論，“速度怎樣變化？均勻增大？相等時(shí)間內(nèi)，速度的變化量如何變化？”進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生從曲線的傾斜程度來分析物體運(yùn)動的加速度。學(xué)生初步知道通過比較相等時(shí)間間隔內(nèi)的速度變化量來比較加速度的變化。

五、“議一議”，變換思維，利用速度時(shí)間圖象研究直線運(yùn)動的位移

教材充分利用“探究小車的運(yùn)動規(guī)律”的紙帶，讓學(xué)生思考與討論“如何利用計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度估測小車運(yùn)動的位移”，通過取較小的時(shí)間間隔，計(jì)算各時(shí)間間隔內(nèi)的位移，各段位移的總和就近似認(rèn)為是小車運(yùn)動的位移。在此基礎(chǔ)上，研究勻變速直線運(yùn)動的位移。通過由粗略到比較精確再到非常精確的循序漸進(jìn)的研究方式，得到“如果把整個(gè)運(yùn)動過程分得非常非常細(xì)，很多很多小矩形的面積之和就能非常精確的代表物體的位移”，圖象與橫軸所圍的“面積”代表“勻變速直線運(yùn)動的物體在時(shí)間t內(nèi)的位移”進(jìn)一步拓展了速度—時(shí)間圖象的外延。

六、“用一用”，拓展思維利用圖象研究物體的加速度與質(zhì)量和力的關(guān)系

如果說，物體的速度—時(shí)間圖象的引入、理解、深化是為了更好的說明圖象在研究物體運(yùn)動中的應(yīng)用。那么，在探究物體的加速度與質(zhì)量和力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，則需要利用測量的數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。當(dāng)小車的外力保持不變時(shí)，改變小車的質(zhì)量，測出不同質(zhì)量時(shí)小車的加速度，以加速度為縱坐標(biāo)軸，以質(zhì)量為橫坐標(biāo)軸，則得到的是一條曲線，不易直觀的發(fā)現(xiàn)小車的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系，這時(shí)，嘗試以加速度為縱坐標(biāo)軸，質(zhì)量的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，得到一根過原點(diǎn)的直線，說明在利用圖象研究物理量之間的關(guān)系時(shí)，需要選擇合適的橫坐標(biāo)（縱坐標(biāo)）。

結(jié)束語

對學(xué)生的物理思想方法的教育需要循序漸進(jìn)的進(jìn)行滲透，通過形成物理觀念、開展思維活動、動手科學(xué)研究、具備科學(xué)態(tài)度等一系列的環(huán)節(jié)，讓知識內(nèi)化為能力，讓能力提升到素養(yǎng)，切忌拔苗助長一蹴而就。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 宋鵬.《論高中物理的思想方法與物理哲學(xué)》，人教網(wǎng)，2010.3.19.

[2]《全日制高中物理教學(xué)大綱》，人民教育出版社，2012年10月（第2版）.

[3]《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書必修1、2》，人民教育出版社，2010 年3月第3版.

【本文系江蘇省中小學(xué)教研課題（2013 年第10期）“普通高中青年物理教師專業(yè)發(fā)展共同體建設(shè)的實(shí)踐研究”階段性成果之一，課題編號：2013JK10-L154。】

（作者單位：江蘇省東臺市安豐中學(xué)教科室）