關于初中物理圖像題教學的思考

劉 琬

(江蘇省如皋市外國語學校 226500)

物理是一門基礎學科，其研究的是物質的基本結構、相互作用以及運動規律.在初中物理教學中，要體現出物理學科的這一基本屬性，很重要的一點就是結合具體的物理教學內容，去讓學生在對物理內容加工的過程中，獲得對物理知識的領悟.從初中物理教學傳統的角度來看，物理知識的呈現方式是多樣的，除了文字和圖片之外，圖像也是重要的方式之一.事實上，當前的中考物理試題當中，相當一部分題目都是圖像題.也因此圖像題的教學，就自然而然的成為初中物理教學的主要內容之一.相對于其他的題型而言，圖像題的特征在于將相關的信息隱藏在圖像當中，學生需要通過對圖像的識讀，來獲得相關的信息，然后建立起問題解決的思路.這對于初中學生來說具有一定的難度，造成這些困難的原因在于多個方面.比如對于絕大多數初中學生而言，他們更習慣于通過閱讀文字來獲得信息，畢竟語言文字是學生最常用的交流工具之一，從中獲得信息的難度相對較低.而圖像則不同，命題者千方百計地將相關的信息隱藏在圖像當中，有時候還會設計多個環節乃至于陷阱，學生要想解讀出有用的信息自然就不容易；再比如說，相對于文字和圖片而言，圖像實際上更為抽象，盡管初中階段的學生正處于形象思維向抽象思維過渡的階段，但是在面對圖像這一抽象事物的時候，學生在認知上必然存在一些障礙，這些障礙也就是圖像題教學中必須面對的問題.

因此總體而言，要想讓學生在圖像識別的過程當中提升物理素養，很大程度上取決于教師的教學設計.值得一提的是，如果完全基于已有的教學經驗來設計圖像題的教學，那么有時候就很難獲得突破.反之如果從學生的解題過程出發，是研究學生在解題過程中的相關表現，并且總結出相應的規律，那么所設計的圖像題教學往往就更具有針對性，自然也就能取得更好的教學效果.筆者在教學的過程當中特別注意觀察學生的認知過程，注意從學生解題的過程中獲取教學的經驗，取得了較好的教學效果.在此結合筆者的相關教學經驗，并且以案例解析的方式，跟同行們分享相關的教學心得.

1 一個案例

例1 初中生小麗最近新學了用伏安法測定電阻，如圖1所示是小麗的實驗圖像，小麗測量了一盞小燈泡燈絲的電流和電壓的伏安特性曲線，請問下圖中哪一個圖像是正確的( ).

圖1

剖析根據對學生答案的收集發現，很多學生的答案都是A選項，分析他們的解題思路應該是：因為橫坐標表示電壓，縱坐標表示電流，所以電阻的大小就是該曲線的傾斜程度，又結合在導體中的電流和電壓是成正比的關系，因此他們認為A選項是符合題意的.

很明顯，被調查的學生們的解題是有理論依據的：根據我們本能的猜想和基本的思考方向，都是從圖形的形狀來進行猜測，然后利用我們目前所了解到的知識去做出符合題目條件的選擇.但是一般情況下，學生在分析問題的過程中，大多數時間都會忽略將溫度升高會導致燈絲的電阻增大這個原因，因此最終的答案也是不正確的.細思學生出現錯誤的根本原因，也可能是由于在教師進行對學生講授初中物理中本章節的內容時，會教給學生一個理想化模型，即“在不考慮溫度變化引起的燈泡電阻發生改變”這個理想化模型，并且在中學階段很多老師會通過讓學生做很多練習來鞏固知識，因此也不排除學生因為太多的訓練導致出現了思維定勢這個現象.除此之外，初中學生學習物理通常是利用經驗與直覺作為他們理解和掌握一個物理模型的基石.通過這個案例我們可以知道，初中學生很少從理性的角度來分析和理解學習“圖像”.因此在進行初中物理的教學過程中我們應該注意從引導學生了解物理圖像的特點入手.

2 進行物理圖像的教學的切入點

我們可以以圖像的形成作為分析對象：物理圖像就是在實驗的物理現象里面，運用實驗的手段將相關的各個物理量的實驗數據所得到的一個圖像.

接下來我們將“晶體的溶解和凝固過程”作為研究案例，這個實驗就是我們運用實驗過程中所記錄下來的數據結果，然后將這些數據用一個溫度--時間(T-t)的坐標圖中表示出來，也就是“晶體的溶解和凝固過程圖線”，萘發生溶解和發生凝固的過程圖線用圖2的圖像表示.在所需要的圖像形成的過程中，實驗人員首先需要將自己觀察所得到的物理現象記錄待用，再通過描點的方式將晶體發生溶解的過程和發生凝固的過程的圖像制作出來，在這整個實驗的過程中，實驗人員應該將描繪出的圖線和晶體發生溶解和發生凝固的過程有機結合起來加以分析和理解.所以要把通過精確地測量出的實驗的數據記錄在一個完整表格中，再憑借實驗所得的數據畫出我們所需要的圖像，最后指導學生進行相應的規律的探索可以通過圖像的走勢和樣式來實現.進行教學從圖像的完整的形成過程的圖像入手時，第一就是要求要學生掌握圖像的作圖方法，第二就是要求要學生學會憑借圖像來分析和研究相關的物理問題.

圖2

例2 小林幫媽媽整理房間時發現幾個箱子，小林在將箱子推出房間的過程中，發現箱子裝的東西越多，推起來就越費力氣，因此小林提出來“接觸面受到的壓力可能是影響摩擦力的大小的因素”這個猜想.如圖3所示是小林為了驗證自己猜想設計的一個實驗裝置.如果小林選擇了準確的實驗裝置并成功地進行自己的實驗，然后將所得到的實驗數據記錄在下表表1中，請根據數據將摩擦力Ff的大小與接觸面受到的壓力FN大小之間的關系圖像在如圖4的坐標系中表示出來，并由圖像可得Ff與FN之間的關系為____.

圖3 圖4

表1

剖析第一步要教會學生注意題目所給的圖像中的坐標軸分別對應的物理量是什么；第二步是讓學生在坐標系中描出表格中所給的數據；第三步就是讓學生找準坐標系中的點并且使用細線將這些點連接起來形成一條平滑的直線(作圖略)；第四步就是讓學生學會分析和判斷出相應的規律，當然分析和判斷的基礎就是以圖線的形狀和走勢.根據學生描繪出的直線可以得到，由表中的數據描繪出的點是一條傾斜的直線，并且這條直線是經過原點的，因此我們便能夠判斷出Ff與FN的關系為：當兩個物體的接觸面的粗糙程度為一個定值時，它們之間的摩擦力Ff和它們之間的接觸面所受的壓力FN的關系是一個正比關系.

當我們在對物理圖像進行教學時，應該重點介紹是如何使用某一個方法來獲取物理圖像的過程，其中實驗所提出的背景和實驗的設計也應該屬于這個過程.例2中的實驗是在“探究影響摩擦力的大小因素”的背景下進行的，這個實驗是以“摩擦力大小與接觸面的壓力有關”的設計作為本實驗的思想依托.所以，我們在設計實驗時就要運用控制變量法，這樣我們在進行實驗的過程中才能實現只研究滑動摩擦力和接觸面之間的壓力的關系這個目的，進而收集我們進行實驗所得到的一些有效的數據，然后通過我們實驗數據畫出的圖像來找出與這個實驗相關的某些物理規律.一般來說，學生都是在圖像的形成過程中掌握和理解在物理實驗的過程中進行分析實驗數據的方法. 實驗結果的表示方法是通過我們實驗得到的實驗數據繪制的有關圖像來表示的，不僅能幫助學生更加清晰明顯的觀察到出兩個發生變化的物理量之間發生變化的規律有哪些(以Ff與FN的關系圖像為例)，而且有助于學生認識和體會到在科學探究中的實際應用中科學方法的重要性，也能夠幫助學生更好的掌握科研的方法和技能.除此之外，還要借此教會學生對待科學的態度要保持求真務實，必須將自己所得的實驗數據真實的記錄下來，萬萬不能隨意改動實驗所得的數據、不可隨意捏造自己的實驗所得數據、更加不能夠出現通過虛構實驗數據來達到目的等行為，嚴格尊重實驗結果，尊重實驗事實等；要達到激發學生自主去探索自然規律的欲望的目的；利用學習整個實驗的起因和實驗的設計過程來培養學生的創新思維和創新意識.

總體而言在初中物理教學中，必須重視物理圖像的教學.當然需要注意的是，物理圖像的教學不能只集中在解題教學上，在一些物理概念以及規律的得出過程中，本身就可以借助于圖像來進行運用.這樣學生對圖像就會感覺到更加熟悉，在面對圖像題的時候，也就會有更充足的把握.物理圖像不僅是科學實驗中分析實驗所得數據的常用方法之一，而且也是在理論研究時也是最普遍運用的工具之一.因此在我們整個初中階段的物理教學的過程中，我們也可以利用圖像教學的方法來幫助學生學習物理的概念和規律等，學習如何使用圖像分析的方法來解決某些物理問題.