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摘 要: 在物理学中,图像具有不可替代的作用。图像可以形象地表征物理图景、物理问题,可以直观地动态地描述物理规律,同时也是处理实验数据的有效工具。因此在教学中必须给予高度的重视。作者在高三教学中,发现学生经过两年多的学习,对图像的理解和应用仍存在很多问题。比如学生在熟悉的物理情景中,应用熟悉的物理图像(受力分析图,运动示意图,v-t图等)很熟练。但是将处理图像问题的方法迁移到陌生的情景、陌生的图像时则出现很大困难。这给教学带来什么启示呢?作者就自己的理解,阐述了在图像教学中的困惑与思考。
关键词: 高中物理 图像教学 方法迁移
考试大纲明确要求学生具有应用数学处理物理问题的能力,其中一项就是运用几何图形、函数图形进行表达。近几年,高考物理对图像的考查频率和要求越来越高,因为图像是物理学中的引入概念,总结规律重要方法,是培养学生视觉空间智能及创新思维能力的重要手段。所以教师比较注重图像的教学,然而学生对于图像的理解和应用情况并不理想。在教学中碰到这样的两道题,引发了笔者的思考。
1.一物体做直线运动,其加速度随时间变化如图所示,则( )
此题要求学生准确做出反映题目信息的示意图。据示意图求解。学生问题一:作图意识薄弱,有相当一部分同学没有作图而去凭空想象给解题带来很大障碍。学生问题二:不能准确地将语言信息转化为图像信息。发现学生对图像的掌握存在问题后,笔者出了一套跟踪题,涉及陌生的函数关系图(如Ek-x,v-x图像等)及应用示意图或函数图像解题的题目,发现这确实是学生的短板。由此可以得出结论:学生对图像的理解和应用未上升到方法,思想的层次,所以在迁移到新情景新图像中出现困难。
物理学家劳厄说:“重要的不是获得知识,而是发展思维能力。教育无非是一切已学过的东西都遗忘掉的时候所剩下的东西。”那么在图像教学中应该为学生剩下什么呢?应该是利用图像解决问题的思想和能力。因此高考中在重视对基础知识考查的同时,越来越强调能力,尤其是知识迁移能力的考查,它要求考生举一反三,融会贯通地将知识迁移到新情景中去。什么是迁移能力呢?是将所学的知识和方法应用于新情景,解决新问题是所体现出来的素质和能力。包括对新情景的感知和处理能力,旧知识与新情景的链接能力,新问题的认知和解决能力。如何提高学生解决图像问题的迁移能力呢?
一、加强基本图像的教学,使学生具有画图意识,掌握处理图像问题的基本方法。
巧妇难为无米之炊,之前没有扎实的基本知识和技能,迁移便无从谈起。因此,在高中基本图像教学中,要向学生强调图像的重要性。苏霍姆林斯基说,要教学生把题画出来。那教师就要说,你要把题画出来。这种说法对高中物理来说,一点不过分。因为运动学中我们要画运动示意图,v-t图,力学中要画受力分析图,电磁学中要画U-I图,电场线,磁感线,轨迹图,等等。准确地作图可以说时解题的关键一步。因此在教学中需要教师不断强化作图的意识,拓展学生分析和解决物理问题的思路,培养学生识图、画图、应用图像解决物理问题的能力。
同时,在面对新的学习任务时,教师要有意识有目的地引导学生关注新旧知识之间的共同因素,将已经掌握的图像的知识和方法迁移到新知识的学习中。因为知识技能之间的共同因素是产生迁移的重要客观条件。比如在学习法拉第电磁感应定律中磁通量与时间的函数图像时,在解决图像斜率的含义的问题时,引导学生回忆以前学习的图像是怎么得出斜率的含义的,最易联想到v-t图像,因为a=△u/△v,而E=n△φ/△t,所以可以顺利地得出φ-t图像的斜率为E/n。
二、引导学生概括基本原理,基本方法,是迁移的关键。
美国心理学家贾德通过实验得出,在先期学习A获得的东西,之所以能迁移到后期学习B,是因为在学习A时获得了一般原理,这种一般原理可以部分或全部运用于B之中。根据这一理论,产生迁移的关键,是学习者在这两种活动中概括出它们之间的共同原理。概括化水平越高,越能深刻地理解内部规律,越容易发现新旧知识或技能之间的关系,越有利于产生迁移。反之,如果不概括,不总结,只是掌握一些零碎的知识,就不能抽象概括出共同原理,更不能构建出知识结构网络,那就给迁移带来很大阻力。
例如高考中经常考查的函数图像,可引导学生总结概括处理函数图像题的方法,一是充分挖掘图像中的信息,理解物理现象和物理过程,利用合适的物理规律找到横轴和纵轴两个物理量之间的函数关系式,这往往是解题的关键。二是抓住特殊点(包括端点、交点、极值点、拐点、截距点等)所表示的物理含义。经过在所教班级实验,在总结出规律并不断强化后,学生在新情景中处理此类问题时,较之以前正确率提高了。
三、促进正迁移,避免负迁移。
迁移就是先前的学习对现在学习的影响。迁移有积极的一面也有消极的一面,正迁移指先前掌握的知识和技能对后续学习起到的促进作用。负迁移指先前掌握的知识和技能对后续学习起干扰作用。比如学生会因为x-t图像某点的切线斜率表示瞬时速度,而推断非线性电阻的U-I图某点的切线斜率就表示此电压下电阻。产生错误的原因是什么呢?学生要么没有透彻理解切线斜率表示的物理意义是什么,要么就是对瞬时速度或电阻定义的理解存在问题。所以在教学中教师应引导学生正确认识学习材料间的共同因素,并通过比较认识它们之间的区别。在上面的例子中,瞬时速度与电阻的定义都是比值定义法,但是又有不同。瞬时速度v=△x/△t,而电阻R=U/I,所以电阻等于与原点连线的斜率。在教学中,我们要强调知识方法应用的条件,提出具有一定变化的问题,加强灵活运用知识的训练,使学生克服定向思维的影响,形成良好的思维品质。
四、创造知识技能应用迁移的机会,循序渐进地培养学生的迁移能力。
任何能力的获得都需要一定的训练,迁移能力也不例外。教师应该注意在平时的教学中有计划有步骤地培养这种能力,尤其是遇到新的情景新的图像时,抓住机会,指导学生进行知识的迁移,从中学会迁移的基本步骤。首先,尽快熟悉新的情景,抓住表征物理问题的特点和关键点。其次,从认知结构库中搜索此类问题的模型,将问题类化。再次,应用处理此物理模型的方法,具体分析新问题,从而得出正确的结论。
总之,教是为了不教,现在是知识爆炸的时代,信息更新速度飞快,而图像是处理信息非常有效且直观的工具。我们应该在教学过程中,不断提高学生在新情景中自觉准确地应用图像的能力。
参考文献:
[1]高峰.中学生的迁移能力培养初探[J].中学生物学,2008(4).
[2]潘晓云.高中物理图像学习的主要思维障碍及对策[J].基础教育,2012(1).
[3]陈琦,刘儒德.当代教育心理学[M].北京师范大学出版社,2013(16).
[4]熊雯,伍建军.浅谈高职生职业核心能力形成中的学习迁移能力培养[J].世界华商知识年鉴,2012(8).
关键词: 高中物理 图像教学 方法迁移
考试大纲明确要求学生具有应用数学处理物理问题的能力,其中一项就是运用几何图形、函数图形进行表达。近几年,高考物理对图像的考查频率和要求越来越高,因为图像是物理学中的引入概念,总结规律重要方法,是培养学生视觉空间智能及创新思维能力的重要手段。所以教师比较注重图像的教学,然而学生对于图像的理解和应用情况并不理想。在教学中碰到这样的两道题,引发了笔者的思考。
1.一物体做直线运动,其加速度随时间变化如图所示,则( )
此题要求学生准确做出反映题目信息的示意图。据示意图求解。学生问题一:作图意识薄弱,有相当一部分同学没有作图而去凭空想象给解题带来很大障碍。学生问题二:不能准确地将语言信息转化为图像信息。发现学生对图像的掌握存在问题后,笔者出了一套跟踪题,涉及陌生的函数关系图(如Ek-x,v-x图像等)及应用示意图或函数图像解题的题目,发现这确实是学生的短板。由此可以得出结论:学生对图像的理解和应用未上升到方法,思想的层次,所以在迁移到新情景新图像中出现困难。
物理学家劳厄说:“重要的不是获得知识,而是发展思维能力。教育无非是一切已学过的东西都遗忘掉的时候所剩下的东西。”那么在图像教学中应该为学生剩下什么呢?应该是利用图像解决问题的思想和能力。因此高考中在重视对基础知识考查的同时,越来越强调能力,尤其是知识迁移能力的考查,它要求考生举一反三,融会贯通地将知识迁移到新情景中去。什么是迁移能力呢?是将所学的知识和方法应用于新情景,解决新问题是所体现出来的素质和能力。包括对新情景的感知和处理能力,旧知识与新情景的链接能力,新问题的认知和解决能力。如何提高学生解决图像问题的迁移能力呢?
一、加强基本图像的教学,使学生具有画图意识,掌握处理图像问题的基本方法。
巧妇难为无米之炊,之前没有扎实的基本知识和技能,迁移便无从谈起。因此,在高中基本图像教学中,要向学生强调图像的重要性。苏霍姆林斯基说,要教学生把题画出来。那教师就要说,你要把题画出来。这种说法对高中物理来说,一点不过分。因为运动学中我们要画运动示意图,v-t图,力学中要画受力分析图,电磁学中要画U-I图,电场线,磁感线,轨迹图,等等。准确地作图可以说时解题的关键一步。因此在教学中需要教师不断强化作图的意识,拓展学生分析和解决物理问题的思路,培养学生识图、画图、应用图像解决物理问题的能力。
同时,在面对新的学习任务时,教师要有意识有目的地引导学生关注新旧知识之间的共同因素,将已经掌握的图像的知识和方法迁移到新知识的学习中。因为知识技能之间的共同因素是产生迁移的重要客观条件。比如在学习法拉第电磁感应定律中磁通量与时间的函数图像时,在解决图像斜率的含义的问题时,引导学生回忆以前学习的图像是怎么得出斜率的含义的,最易联想到v-t图像,因为a=△u/△v,而E=n△φ/△t,所以可以顺利地得出φ-t图像的斜率为E/n。
二、引导学生概括基本原理,基本方法,是迁移的关键。
美国心理学家贾德通过实验得出,在先期学习A获得的东西,之所以能迁移到后期学习B,是因为在学习A时获得了一般原理,这种一般原理可以部分或全部运用于B之中。根据这一理论,产生迁移的关键,是学习者在这两种活动中概括出它们之间的共同原理。概括化水平越高,越能深刻地理解内部规律,越容易发现新旧知识或技能之间的关系,越有利于产生迁移。反之,如果不概括,不总结,只是掌握一些零碎的知识,就不能抽象概括出共同原理,更不能构建出知识结构网络,那就给迁移带来很大阻力。
例如高考中经常考查的函数图像,可引导学生总结概括处理函数图像题的方法,一是充分挖掘图像中的信息,理解物理现象和物理过程,利用合适的物理规律找到横轴和纵轴两个物理量之间的函数关系式,这往往是解题的关键。二是抓住特殊点(包括端点、交点、极值点、拐点、截距点等)所表示的物理含义。经过在所教班级实验,在总结出规律并不断强化后,学生在新情景中处理此类问题时,较之以前正确率提高了。
三、促进正迁移,避免负迁移。
迁移就是先前的学习对现在学习的影响。迁移有积极的一面也有消极的一面,正迁移指先前掌握的知识和技能对后续学习起到的促进作用。负迁移指先前掌握的知识和技能对后续学习起干扰作用。比如学生会因为x-t图像某点的切线斜率表示瞬时速度,而推断非线性电阻的U-I图某点的切线斜率就表示此电压下电阻。产生错误的原因是什么呢?学生要么没有透彻理解切线斜率表示的物理意义是什么,要么就是对瞬时速度或电阻定义的理解存在问题。所以在教学中教师应引导学生正确认识学习材料间的共同因素,并通过比较认识它们之间的区别。在上面的例子中,瞬时速度与电阻的定义都是比值定义法,但是又有不同。瞬时速度v=△x/△t,而电阻R=U/I,所以电阻等于与原点连线的斜率。在教学中,我们要强调知识方法应用的条件,提出具有一定变化的问题,加强灵活运用知识的训练,使学生克服定向思维的影响,形成良好的思维品质。
四、创造知识技能应用迁移的机会,循序渐进地培养学生的迁移能力。
任何能力的获得都需要一定的训练,迁移能力也不例外。教师应该注意在平时的教学中有计划有步骤地培养这种能力,尤其是遇到新的情景新的图像时,抓住机会,指导学生进行知识的迁移,从中学会迁移的基本步骤。首先,尽快熟悉新的情景,抓住表征物理问题的特点和关键点。其次,从认知结构库中搜索此类问题的模型,将问题类化。再次,应用处理此物理模型的方法,具体分析新问题,从而得出正确的结论。
总之,教是为了不教,现在是知识爆炸的时代,信息更新速度飞快,而图像是处理信息非常有效且直观的工具。我们应该在教学过程中,不断提高学生在新情景中自觉准确地应用图像的能力。
参考文献:
[1]高峰.中学生的迁移能力培养初探[J].中学生物学,2008(4).
[2]潘晓云.高中物理图像学习的主要思维障碍及对策[J].基础教育,2012(1).
[3]陈琦,刘儒德.当代教育心理学[M].北京师范大学出版社,2013(16).
[4]熊雯,伍建军.浅谈高职生职业核心能力形成中的学习迁移能力培养[J].世界华商知识年鉴,2012(8).