優化高中物理教學的策略探究

石磊

摘要：物理是高中階段最為重要的自然學科之一，教師在教學過程中采用適當的教學策略，從而實現高中物理教學的最優化，對于學生知識水平的提高具有重要意義，本文在對高中物理教學進行分析的基礎上，闡述優化高中物理教學的若干教學策略，希望能夠為廣大教育工作者提供借鑒。

關鍵詞：高中教育 物理教學 教學策略

高中物理是學生在基礎教育階段學習的最重要的自然基礎學科，它在小學科學和初中物理的基礎上發展而來，是學生接受高等教育學習相關理工科知識的前提，在人的終身學習中占有重要地位。與小學科學、初中物理相比，高中物理逐漸脫離社會生活這一研究范疇，研究內容朝向科學化邁進：在研究方法方面，高中物理逐漸脫離簡單的定性描述，開始運用數學的方法進行準確的定量分析：與更高一級的大學物理相比較，高中物理的教學內容大多局限于經典物理學中的重要內容，對于量子力學、相對論等物理學知識的講解相對淺顯，在研究方法方面，雖然高中與大學物理都強調運用數學方法進行定量分析，但大學物理大多運用微積分解決問題，數學工具的運用相對簡單，而高中物理的數學方法種類繁多，不成體系，且運用技巧的地方較多。由此可見，高中物理的教學內容在整個物理知識體系中處于入門水平，難度不大。然而，由于學生現有數學知識水平的限制，高中物理的問題解決方法較復雜，有的時候即使學生讀懂題意也無從下手。考慮到高中物理的上述特點，特提出若干優化高中物理教學的策略。

一、了解先前經驗。激發認知沖突

物理教學最早來源于對日常生活中的現象的學習，因此，在學習過程中學生自然而然地受到先前生活經驗的影響。在學生已有的先前經驗中，有一部分是促進學生理解物理問題的，但有一大部分是對學生的物理學習產生干擾的，因此，優化高中物理課堂，最先需要關注的問題就是學生的先前經驗。有研究表明，學生會將已有的科學概念或錯誤的科學概念帶入學習情境中，因此，在物理教學中，首先需要做的就是讓學生認識到自己先前經驗的不足之處。在具體實施中，需要教師在教學設計環節即對學生的先前經驗特別是錯誤概念有較充分的了解，將其納入到課堂中。在課堂上的新課引入環節，引導學生運用自己的先前經驗解決問題，得到錯誤的答案，再運用多媒體或演示實驗等手段將正確的結果展示出來，使得學生真切體會到自己的方法不能準確解決物理問題，由此引發學生認知上的沖突。當學生意識到自己曾經的方法不能準確解決問題時，學生便產生了建立新方法的需要，此時正是將物理新知識傳授給學生的關鍵時間點。

以“平拋運動”的教學為例，教師首先了解到，由于平拋運動自身的特點，學生在日常生活中很難進行細致觀察，而一些影視作品或動畫片里的鏡頭會給學生帶來對拋體運動的錯誤認識，這種錯誤認識是阻礙學生學習平拋運動的先前經驗，備課時應該予以注意。在開始上課時的新課引入環節中，教師可以從動畫片、武俠劇中摘取部分違背平拋運動規律的鏡頭，引導學生探討這樣的現象是否可以實現，讓學生在座位上通過自由發言的方式向教師表達自己的觀點，教師對于學生的錯誤答案予以關注，讓這類學生肯定自己的看法。接下來，教師通過多媒體設備進行平拋運動的演示，對相同時間間隔內物體運動的水平方向、豎直方向分位移進行測量，結合數學上的相關知識進行講解，為使教學內容更具說服力，教師可以對武俠劇中違背平拋運動規律的鏡頭的拍攝方法進行講解，讓學生真正意識到自己的先前經驗無助于問題解決。完成上述新課引入環節后，再對學生開展正式教學。

物理的主要研究對象是宇宙萬物的運動，對學生進行物理教學最先從學生能夠接觸到的運動人手，學生在日常生活中對這些運動的觀察是有局限性的，主要原因是學生沒有使用科學的方法將無關因素排除，無法看到事物的本質。對學生展開物理教學，首要任務是讓學生看到自己的先前經驗無法解決物理問題，摒棄先前經驗，形成學生在問題解決方法上的真空，在這種情況下，再對學生開展正式的教學，學生在這樣的引導下可以明確本節課的學習內容是什么，有助于實現預定的知識與技能教學目標，從而產生較好的教學效果。

二、示范有解樣例。傳授研究方法

激發認知沖突的目的在于激發學生的內部動機，而接下來的任務則在于怎樣才能促進學生學習的高效進行。因此，在正式授課的過程中傳授研究方法對于學生的學習具有重要意義。研究表明，學生在解決高中物理問題時，在解題思維方面存在三方面問題：找不準研究對象：分析不出來運動過程與關鍵狀態；不會運用已學的物理概念、規律、方法、對過程中或狀態下的對象列方程。學生存在上述三方面問題主要由于學生的先前經驗的影響，學生在進行物理問題研究時傾向于運用直觀的方法進行分析，其分析方法缺乏理論依據，不具有科學性，分析結果往往是錯誤的。對于絕大多數的高中物理問題，都可以遵循一定的研究方法，例如在解決牛頓運動定律或機械能守恒定律的問題時，學生可以遵循這樣的問題解決步驟：明確研究對象一對研究對象進行受力分析一對研究對象進行運動狀態的分析一根據受力分析與運動狀態分析明確考點列出方程。教師在進行課堂講解時應將例題按照問題解決步驟進行完整的解答，給學生呈現有解樣例，避免盲目自主嘗試。

以“超重與失重”問題為例，在教學過程中，教師選取如下例題親自示范問題解決過程：

例：質量為20kg的物體放置在電梯里的臺秤上，當電梯以1n以。的加速度加速上升時，臺秤顯示的示數是多少？（重力加速度g=10m/s2）

首先，明確研究對象，該題中質量為20kg的物體是研究對象；其次，對研究對象做受力分析，分析可知，物體在臺秤上受到兩個力的作用，分別是重力和臺秤給物體的彈力：再次，物體運動狀態分析，可知物體在以1m/s的加速度向上做勻加速直線運動：最后，根據受力分析與運動狀態分析列方程，分析可得，該問題為超重問題，可以運用牛頓運動定律解決，于是列出方程，并得到最終結果。整個問題解決過程并非在教師的啟發下要求學生獨立完成，而是要求教師親自示范，最終使問題得以解決，學生通過觀察的方式學習物理問題的分析方法。

在學生眼中，物理是最難的學科之一，而在教師眼中，高中物理學習又是非常簡單的，之所以產生這樣的現象，其中一個重要原因就是學生沒有掌握科學的物理問題分析方法，教師因為掌握了方法，能夠運用該方法解決各種類型的物理問題，而學生對方法的掌握與運用能力十分有限，無法運用問題分析方法對各種類型的物理問題進行有效分析。教師在課堂講解的過程中，選取典型例題進行有解樣例示范，直接將問題解決的研究方法示范給學生，避免學生通過盲目探究形成無助于學習的錯誤研究方法，對于學生實現過程與方法教學目標具有重要作用，從而使得學生從物理問題研究方法角度得到提高。

三、引導問題歸類，構建知識體系

在前一部分內容中，需要學生根據受力分析與運動狀態分析確定問題類型，并以此列方程。由此可見，如讓學生能夠順利解決物理問題，一方面需要在形成內部學習動機的基礎上掌握物理問題的研究方法，另一方面需要學生能夠根據研究對象的受力分析與運動狀態分析確定問題的類型，簡言之，學生需要具備問題歸類并構建完整的物理知識體系的能力。通過分析可以看出，高中物理問題可以劃分為牛頓運動定律與能量兩大類，其中牛頓運動定律可以從兩個角度進行討論，第一個角度是運動，高中階段討論的運動有勻速直線運動、勻變速直線運動、勻變速曲線運動即平拋運動，變速曲線運動即勻速圓周運動與豎直面圓周運動；第二個角度是力，高中階段學習的力主要有重力與萬有引力、彈力、摩擦力、電場力、安培力與洛倫茲力。運動問題主要描述物體的運動方式，不關心物體運動的原因，力的問題主要描述物體的受力情況，不關心力對物體的影響。而二者的銜接點是牛頓第二定律，公式F=ma中a集中體現了物體的運動情況，F則體現出物體的受力情況。在能量方面，主要學習三個定律分別是動能定理、機械能守恒定律和能量守恒定律。其中動能定理主要應用于單個物體之中，機械能守恒定律主要應用于系統中，而能量守恒定律則普遍適用于宇宙中的各種研究對象。在教學過程中，教師要采取一定的手段將各種問題的特征突出來，引導學生對各種不同的問題進行系統歸類，并明確不同類型問題的特征，從而促進學生列出準確的方程。

以“牛頓運動定律”的教學為例，在該部分內容中，教師共講解四種類型題，分別是已知力求加速度、已知加速度求力、共點力作用下的物體平衡問題、超重與失重問題，教師在完成上述四種類型題的講解之后，可以將力、加速度、牛頓第二定律方程等題中共有的元素突出顯示出來，引導學生運用自主學習與小組討論等方式對問題進行歸類，從而明確，這四種類型的問題雖然表面上看各不相同，但究其本質而言，基本方法都是利用牛頓第二定律的方程解決問題，方程中的F和a分別可能是已知量或待求量。由此完成學生對該部分內容的問題歸類。

需要指出的是，引導學生進行問題歸類并非物理教學的最終目標，根據建構主義心理學的基本思想，學生的認知過程是一個構建自身知識體系的過程，教師引導學生進行問題種類的劃分，要有助于學生形成完整的高中物理知識體系。對于初學者而言，高中物理的教學內容涉及面較廣，內容也較復雜，教師在教學過程中注意引導學生進行問題歸類，并構建出完整的高中物理知識體系，會使學生在學習過程中將零散的知識構成有機整體，能夠從一個知識點出發引出其他相關知識，學生也就不再為物理學習而發愁。同時，引導學生進行物理問題歸類，構建知識體系，可以讓學生體會到其中的物理思想，這對于學生情感態度與價值觀教學目標的實現具有重要意義。

物理在高中教學中占有重要地位，同時，物理是高中教學的難點，解決好高中物理的學習問題不僅有助于學生一科成績的提高，而且對于學生整體知識水平的發展具有重要作用。本研究主張在了解學生先前經驗的基礎上激發學生的認知沖突，從而引起學生的內部學習動機，使學生在積極主動的心態下學習，在知識傳授過程中，教師要通過有解樣例示范研究方法，幫助學生形成自主研究問題的能力，最后引導學生對物理問題進行系統歸類，并形成完整的知識體系，幫助學生形成對高中物理知識的全面把握。上述三條策略分別從引起學習動機、掌握研究方法、構建知識體系三個角度出發，討論高中物理教學過程中，需要教師予以關注的教學策略，目的在于優化高中物理教學，實現知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三維教學目標。總之，教學有法，但無定法，教師的視野不應只局限于知識傳授方面，應該在新課改的精神指引下，充分了解學生的心理特征與需求，深刻把握高中物理教材特點，以三維教學目標為方向，采取能夠促進學生有效學習的教學策略，實現高中物理教學效果的最優化。