高中物理教學中“微元法”教學策略初探

【摘要】微元法是一種基于物理學的研究方法，它將大物體分解為無窮小的微元，通過對每個微元的分析和推導，最終得出整個物體的性質和規律.在教學中，微元法需要學生具備一定的數學基礎和邏輯思維能力.它不僅是簡單地應用公式和計算，更要求學生能夠從微觀角度分析問題，理解物理現象的本質和內在規律.本文對高中物理教學中的“微元法”教學特點進行初步探討，旨在提出有效的教學策略.

【關鍵詞】微元法；高中物理；教學策略

在高中物理教學中，“微元法”被認為是一種至關重要的教學方法，它展示了獨特的教學風格，具有較強的系統性和整體性，旨在培養學生的綜合思維能力和解決實際問題的能力.但在實際教學中，許多教師尚未意識到如何利用微元法本身所具有的優勢以及如何針對微元法本身的特點制定科學的教學策略.本文將著重分析微元法教學的特點，并提出一些有效的教學策略，期望對高中物理教學的改進和優化有所幫助.

1 高中物理微元法的教學特點

1.1 系統性

所謂系統性特點，是指系統內部各個組成部分相互聯系和相互作用的特性.對于高中物理教學來說，“微元法”作為一種重要的教學方法和學習手段，也同樣具有獨特的系統性.“微元法”是以微小的局部為研究對象，將復雜的問題劃分成若干個微小的局部進行分析、歸納、綜合的一種思維方法，它呈現出系統性思維的核心，即整體與局部的關系、局部與整體的關系是統一的.“微元法”被廣泛地運用到各個領域的研究和實踐中，例如，微分、積分、微分方程等，這些都是建立在對系統性特點的理解和運用之上的［1］.

首先，在高中物理教學中采用“微元法”，這種方法的系統性特點表現在知識結構上.物理學作為一門系統科學，其理解也是有層次關系的，而運用“微元法”進行教學，可以將復雜的物理現象和問題分解為幾個小環節研究，形成層層遞進的知識結構，學生可以通過逐層細化的學習過程，逐漸建立對物理學的整體理解和把握.

其次，在高中物理教學中應用“微元法”，其系統性特征還表現在方法論上.“微元法”的學習和應用需要考慮整體與部分、部分與整體的內在關聯，需要從整體上循序漸進地將問題分解為一個個小部分進行剖析，這需要學生在運用“微元法”時具有整體思維，并且將學習到的知識和技能融合在一起，形成全面的認識和了解，同時還需要學生具有歸納總結的能力，從細微處提煉出知識的規律和原理，形成深邃的見解.

此外，“微元法”這一教學法的系統性特點還體現于高中物理教學過程中的實際操作，實踐操作在物理學中是培養學生動手能力和實踐能力的重要途徑.而運用“微元法”進行實踐操作，有利于學生理解物理現象和問題的微小成分，并能在實踐中進行驗證和實踐.通過實踐操作，學生可以在具體問題的解決過程中逐漸理解系統性特點，加強動手和實踐能力的培養.

1.2 抽象性

高中物理教學以培養學生的科學思維和實踐能力為目標，微元法作為物理學中一種重要的思維方法，具有較強的抽象性特點.微元法就是將復雜的物理問題劃分為多個微小的元素，讓每個微元通過分析求和獲得整體的解析結果，其抽象性的操作方式讓學生在物理問題求解過程中，更加深入地理解和應用物理學基本原理，進一步培養學生的抽象思維和解題能力.

微元法的抽象性首先體現于物理問題的建模過程中.物理問題通常具有形式繁雜、元素龐雜等特點，但微元法則通過將問題進行細分，將多個小局部進行抽象表達，從而使問題復雜程度得到了簡化.這種抽象為學生提供了較為清晰易懂的構架，幫助學生理解物理問題的本質，并將其抽象為數學表達式或圖象.

其次，微元法的抽象性體現在物理問題的求解上.利用微元法求解物理問題，需要學生將物理量轉化為微小的單位，并通過每個微元進行分析和操作，最終得出總的分析結果，這一過程需要學生理解和運用微積分、微分方程等數學工具，將物理問題映射到抽象數學空間中去求解.通過這一抽象性的求解過程，能培養學生的數學思維和分析問題的能力.

此外，微元法的抽象性也體現在對物理原理的理解上.利用微元法解決物理問題時，需要學生對每個微元進行分析，了解其物理變化和相互影響，然后將這些微元的結果進行求和.這個求和過程，本質上就是微元素抽象運算.通過這一抽象求和，可以使學生們更加深刻地認識并運用物理學基本原理，使物理學知識得到進一步強化.

2 高中物理微元法教學的策略

2.1 指導學生轉變思維

微元法是一種有效的教學方法，能夠在高中物理教學中引導學生轉變思維.通過觀察、實驗設計、問題解析、思考探索，能讓學生逐步理解和利用微元法提高物理思維能力和解決問題的能力.在微元法這一教學方法的實施過程中，教師的引導和指導是重要的保障，教師應該注重學生的參與和交流，幫助學生充分發揮自身的潛力.

例如 以高中物理課程為例，牛頓第二定律作為核心概念，用于說明物體的運動與所受作用力的關系，在教學中，教師常常采用各種巧妙的教學方法，幫助學生深化對這一規律的認識和應用.其中，微元法是引導學生進行思維轉變的一種有效方法，微元法的字面意思是將一個整體問題分解成多個微小問題，并通過逐步積累來逼近整體問題的方法，將微元法運用到高中物理課程當中，可以幫助學生將繁雜的物理難題分解為幾個小環節，逐步推導出對應的解決方法［2］.這種教學方法對于學生的思維以及邏輯推理都有較為嚴格的要求，所以從教學成效上來說表現突出.利用微元法講授牛頓第二定律，可以起到很好的引導作用，在教學過程中，教師可以通過引導學生進行觀察和思考，幫助學生理解物體受力的本質.如可以讓學生觀察物體在受力情況下的運動規律，讓學生通過觀察物體加速度與所受力之間的關系.從而讓學生通過觀察和思考，逐漸認識牛頓第二定律.之后，教師可以從實驗設計和問題解析兩方面入手，輔助學生理解微元法的具體運用.如，可以設計一些簡單的實驗讓學生通過測量物體的質量和加速度來驗證牛頓第二定律，在實驗時，學生要采用微元法這一思考模式，把實驗內容拆解成幾個小步驟，逐步得出相關結論.通過該實驗設計，能使學生親身體驗微元法的具體應用，進一步加深對牛頓第二定律的理解.此外，教師還可以通過布置一些富有挑戰的課題來激發學生的思維和探索，如給出應用微元法進行分析求解的復雜力學問題等，在此背景下，學生有必要對如何把問題分解成若干小部分進行深刻反思，逐步找到解決策略.

通過應對挑戰能夠讓學生形成解決問題的能力，同時也能夠深入理解微元法在解決物理問題中的作用.在教學中實施微元法這種教學方法時，需要教師注重學生的參與和溝通，鼓勵學生提出問題、展開討論、分享思路，可以激發學生的興趣和積極性.同時，教師也應該進行適當的指導和引導，幫助學生在學習微元法時逐步掌握解題技巧和方法.

2.2 設置主題學習模塊

微元法的教學方法對于高中物理主題教學具有重要的指導意義，這種教學方法通過營造探索性學習環境、分解知識點、指導思考和發現、培養學生的自主學習能力，能夠在提高學生創造力和批判性思維能力的前提下，幫助學生充分理解和應用物理知識概念.教師在實際教學中應充分發揮微元法這一教學方法的優勢，將其運用到實際教學中去，促使學生的學習效果和學習興趣得到提升［3］.

例如 在“運動的快慢”這一主題的教學中，實施微元法教學方法可以幫助學生更好地理解運動的本質和快慢的概念.實施微元法教學方法時，應該為學生營造充滿探索和交互的氛圍，教師可以準備小車、鐘擺等運動速度相關實驗器材和模型.有了這些實驗裝置，學生就可以親自動手觀察和測量各種條件下物體的運動和速度的變化.這樣的實踐性教學可以激發學生的學習興趣，加強學生對于知識的理解和識記.同時，微元法教學方法需要將整個學習過程分解為多個小型學習單元，通過每一個知識點的詳細劃分與循序漸進的講解，幫助學生循序漸進地理解運動的韻律與速度.例如，可以從物體的速度出發，引導學生通過實驗和觀察來了解其定義、計算方法和各種影響因素.然后，可以擴展到加速度、力的作用等相關概念，幫助學生建立整體性知識框架.在微元法教學方法中，教師還應注重指導學生思考和發現，通過開放性問題和討論可以激發學生的思維和創作，促其積極地思考和探索.如可以設置問題，讓學生思考汽車在啟動的一瞬間為什么會加速得更快，為什么重力會對物體的速度產生影響，等等.通過這樣的討論和思考，學生可以更加深入地理解運動的快慢，還可以培養獨立思考能力.此外，微元法教學方法還需要對學生的自主學習能力進行培養，教師可以通過教學過程設計若干組或個人研究方案，讓學生根據自己的興趣和能力來選擇，并深入研究某個關于運動快與慢的題目.例如，學生可以通過實驗、建立數學模型來探究不同質量物體的加速度和速度的關系，也可以研究風力對運動物體的影響，學生通過這樣的自主學習，可以更加深入地理解和應用運動的快慢.

2.3 強化實踐與應用

微元法作為一種實踐應用的教學方法，在高中物理教學中具有獨特優勢，在實驗的基礎上，通過實際應用和教具的載體讓學生親身體驗和體會知識的規律，從而加深對相關知識的理解和掌握.當然，教師在設計和引導教學過程中也起著決定性的作用，采用微元法教學期望學生對知識有更深入的理解，并將所學應用到實際中.

例如 就高中物理課程而言，學生要學習圓周運動的知識，這一部分內容對于學生來說可能具有一定的抽象性和艱巨性，因此教師在授課過程中要采用一些創新的教學方法來幫助學生深刻掌握這一知識點.在這種背景下，“微元法”的教學方法被廣泛應用于高中物理圓周運動的教學中，它的核心思想是通過實踐應用讓學生親身體驗和感受圓周運動的規律，然后加深對相關概念、原理的理解，在圓周運動的教學過程中，微元法的實際應用可以通過一系列富有趣味性的實驗來實現，教師可以指導學生進行一些實際的實驗，例如用旋轉臺和線圈等設備，觀察轉速和半徑之間的關系，從而驗證角速度和角加速度的概念.學生通過親自操作和觀察，可以更加直觀地體會到圓周運動過程中的各種變化和規律.在微元法教學中，除了實驗教學，還可以結合一些實際應用情境應用于教學，例如，教師可以引導學生思考在日常生活中有哪些圓周運動的例子，并讓學生分析其中的物理原理，如自行車的轉彎、行星繞太陽的旋轉都可以作為教學案例，讓學生將已學理論知識與實際情境相結合，加深對知識的理解，提高運用能力.值得強調的是，微元法在教育實踐中的應用不僅僅局限于實驗和實際應用的場合，教師還可以通過一些形象生動的教具和教學材料來輔助教學，比如使用旋轉模型、交互式演示軟件等.通過這些具體的物質形式，可以讓學生更加深入地理解和感受圓周運動的特點和規律.

3 結語

綜上所述，微元法作為一種特殊的物理教學方法，在高中物理教學中具有重要的意義.通過研究微元法的教學特點，制定科學的教學策略，可以促進學生綜合思維能力和解決實際問題的能力的提高，進而進一步提高高中物理的教學效果.通過教師的引導和學生的努力，相信將微元法應用于高中物理教學將為高中物理教學提供更多創新和進步的空間.

參考文獻：

［1］梁曉芳.微元法在高中物理教學中的應用探討［J］.數理化解題研究，2023（36）：107-109.

［2］章智達.例談微元法在高中物理解題教學中的巧妙運用［J］.數理天地（高中版），2023（18）：17-18.

［3］鄒燕.高中物理教學中“微元法”教學策略初探［J］.中學教學參考，2023（17）：49-51.