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摘 要:理想规律课的教学对于学生理想化物理思维的培养有着深刻的意义。在课程的起始阶段培养学生的学习兴趣、激发学生的学习动机,是有效提升物理教学效率的关键。本文主要从高中物理理想规律课的导入环节着手,将理想规律区别于实验规律与理论规律,将课堂导入的相关理论及方法应用于“探究匀变速直线运动的位移时间公式”教学案例中,进而提高学生在对高中物理理论规律进行学习时极限思想的渗透。
关键词:极限思想;理想规律;导入
一、理想规律的概念界定
物理规律根据其获取途径划分主要可以分为三种基本类型:实验规律、理论规律、理想规律。
获取物理规律的途径有两种:一种是实验归纳法,得出的是实验规律,如楞次定律、牛顿第二定律……,需借助实验才能得出;另一种是理论推导法,得出的是理论规律,如动能定理、动量守恒定理、万有引力定律……。理论规律教学时要注意培养学生的逻辑思维推理能力,可以是以事实为依据,通过理论推理得出的,也可以是由已有的物理规律推导出新的理论规律。而本文主要讨论的理想规律,可以通过实验归纳法得出,也可以是经过理论分析法得到。它与实验规律和理论规律的区别在于,由于缺少必要的实验条件而无法进行实际操作或不能经过直接的推导过程得出,要根据足够多的实验事实进行抽象的逻辑推演达到理想化的结果。就比如在“牛顿第一定律”这一节课的教学要求中,就有要学生能够理解、运用理想实验法的要求。
二、高中物理理想规律教学中极限思想导入的研究意义
学习物理,学生需要认识到,在对客观世界进行研究时,影响研究过程和结果的因素中一些是主要的、不可忽略的,而還有一些则对结果影响不大、是次要的,如果研究时一并考虑进来反而会在研究过程中增添不必要的麻烦。所以教师需要在教学中让学生学会运用理想化思维将不重要的先忽略掉。理想规律课程的教学重难点也在于此,教师需要考虑如何培养学生具有建立理想物理模型或情境的意识,要能够在已存在的物理事实的基础上,合理推理直至理想状态从而得到理想规律,具有让客观事实理想化的意识,知道什么情况下需要考虑理想状态。如:“轻棒轻绳需要忽略自身质量,但在磁场中做切割磁感线运动的导体棒的质量不可忽略。”高中物理大部分问题的处理都涉及到理想化的思想,所以,一些关键的、典型的理想规律课的教学,在高中物理规律的教学甚至是整个高中物理课程的教学中都有着不可替代的意义。
由于理想实验在实际中通常难以操作,因此需要在观察实验现象的基础上进行逻辑思维的演绎推理,得出合理的猜测。理想状态与日常生活也不符,对学生来说就会比较抽象。教师在新课导入时要尽可能联系生活实际,化抽象为形象,增强学习乐趣,设置教学情境。通过问答或小组讨论的形式增强学生的代入感,使学生更加积极地投入到教学活动中来。高中物理教科书上第一次提到理想实验是在牛顿第一定律的第一节的伽利略理想实验,该实验现象无法通过实验观察来验证。如果学生难以理解,教师的讲解将没有说服力,这时就需要教师在新课导入时给学生提供理想化的“极限思维”。
三、以“探究匀变速直线运动的位移时间公式”为例的“极限思想”导入案例
在本节课的教学中将运用到无限分割的思想,参考人教版高中物理必修一的讲解:联系之前学过的匀速直线运动,物体在时间t内的位移x为x=vt,其速度——时间图象所包围的面积正好是矩形面积vt。引导学生思考:匀变速直线运动的位移x与其速度——时间图象是否也具有类似的关系?如此循序渐进地引导,使学生产生新的疑问:匀变速直线运动的速度——时间图象包围的面积为直角梯形,那么如何确定匀变速直线运动的位移与速度——时间图象的确符合如上的关系?接下来便运用到了将图象无限分割的方式——把研究对象分割成无限小份梯形后再累加(积分)。此时高中生还未接触过积分,为方便学生理解,教师就需要运用学生之前已经接触过的相关例子导入。例如,询问同学们是否还记得小数学圆周率时所提到过的割圆术。它是我国数学家刘徽首先提出的,以极限思想——“割圆术”来求圆周率,是人类历史上将极限分割引入理论论证的首例,不失为一次大胆的创新,为人类在科学领域的探究提供了解决问题的新思路。
苏霍姆林斯基说过,要想提高教育效果,就要使孩子尽可能少地从教育现象中感知到教育者的设计意图。在一堂新课起始——导入环节讲述一个看似和新课没有关系的故事。一方面,由于学生的身心发展水平是不平衡的,在一节课的开始,并不是所有学生的注意力都能迅速地集中到本节课的教学中来。这样做区别于平时的“直奔主题”,可以提升学生的新鲜感,从而更快地进入学习状态。另一方面,学科的交叉让学生在具有新鲜感的同时又产生一种熟悉感,提升学生的学习自信。有了这一导入,学生在思考第二个疑问时迅速联想到导入的案例,无意间对学生起到了引导作用,并且培养了他们主动思考和举一反三的能力。这种能力一旦培养成,会提高学生的学习内驱力,对今后的学习也有相当大的益处。
四、结束语
本文针对物理规律“理想规律”课提出的导入方法,主要针对“极限思想”的渗透,运用相关案例导入,从学生视角找素材,以方便高中物理教师在教学时能够高效导入。并不一定适用于所有理想规律教学的导入环节,教师在运用时也仅作参考之用。对于实际操作时可能会遇到的问题,教师要根据实际情况进行合理变通。
参考文献:
[1] 王较过,李贵安.物理教学论[M].陕西:陕西师范大学出版总社有限公司,2019:204-213.
[2] 邱锺慧,马德宜,柳福祥.基于数学史视角的圆面积教学设计思考[J].教学与管理,2019(08):50-52.
作者简介:
张桂苑(1997—),女,汉族,籍贯:山西省沁水县,职务/职称:研究生在读,学历:本科,研究方向:学科教学(物理)
关键词:极限思想;理想规律;导入
一、理想规律的概念界定
物理规律根据其获取途径划分主要可以分为三种基本类型:实验规律、理论规律、理想规律。
获取物理规律的途径有两种:一种是实验归纳法,得出的是实验规律,如楞次定律、牛顿第二定律……,需借助实验才能得出;另一种是理论推导法,得出的是理论规律,如动能定理、动量守恒定理、万有引力定律……。理论规律教学时要注意培养学生的逻辑思维推理能力,可以是以事实为依据,通过理论推理得出的,也可以是由已有的物理规律推导出新的理论规律。而本文主要讨论的理想规律,可以通过实验归纳法得出,也可以是经过理论分析法得到。它与实验规律和理论规律的区别在于,由于缺少必要的实验条件而无法进行实际操作或不能经过直接的推导过程得出,要根据足够多的实验事实进行抽象的逻辑推演达到理想化的结果。就比如在“牛顿第一定律”这一节课的教学要求中,就有要学生能够理解、运用理想实验法的要求。
二、高中物理理想规律教学中极限思想导入的研究意义
学习物理,学生需要认识到,在对客观世界进行研究时,影响研究过程和结果的因素中一些是主要的、不可忽略的,而還有一些则对结果影响不大、是次要的,如果研究时一并考虑进来反而会在研究过程中增添不必要的麻烦。所以教师需要在教学中让学生学会运用理想化思维将不重要的先忽略掉。理想规律课程的教学重难点也在于此,教师需要考虑如何培养学生具有建立理想物理模型或情境的意识,要能够在已存在的物理事实的基础上,合理推理直至理想状态从而得到理想规律,具有让客观事实理想化的意识,知道什么情况下需要考虑理想状态。如:“轻棒轻绳需要忽略自身质量,但在磁场中做切割磁感线运动的导体棒的质量不可忽略。”高中物理大部分问题的处理都涉及到理想化的思想,所以,一些关键的、典型的理想规律课的教学,在高中物理规律的教学甚至是整个高中物理课程的教学中都有着不可替代的意义。
由于理想实验在实际中通常难以操作,因此需要在观察实验现象的基础上进行逻辑思维的演绎推理,得出合理的猜测。理想状态与日常生活也不符,对学生来说就会比较抽象。教师在新课导入时要尽可能联系生活实际,化抽象为形象,增强学习乐趣,设置教学情境。通过问答或小组讨论的形式增强学生的代入感,使学生更加积极地投入到教学活动中来。高中物理教科书上第一次提到理想实验是在牛顿第一定律的第一节的伽利略理想实验,该实验现象无法通过实验观察来验证。如果学生难以理解,教师的讲解将没有说服力,这时就需要教师在新课导入时给学生提供理想化的“极限思维”。
三、以“探究匀变速直线运动的位移时间公式”为例的“极限思想”导入案例
在本节课的教学中将运用到无限分割的思想,参考人教版高中物理必修一的讲解:联系之前学过的匀速直线运动,物体在时间t内的位移x为x=vt,其速度——时间图象所包围的面积正好是矩形面积vt。引导学生思考:匀变速直线运动的位移x与其速度——时间图象是否也具有类似的关系?如此循序渐进地引导,使学生产生新的疑问:匀变速直线运动的速度——时间图象包围的面积为直角梯形,那么如何确定匀变速直线运动的位移与速度——时间图象的确符合如上的关系?接下来便运用到了将图象无限分割的方式——把研究对象分割成无限小份梯形后再累加(积分)。此时高中生还未接触过积分,为方便学生理解,教师就需要运用学生之前已经接触过的相关例子导入。例如,询问同学们是否还记得小数学圆周率时所提到过的割圆术。它是我国数学家刘徽首先提出的,以极限思想——“割圆术”来求圆周率,是人类历史上将极限分割引入理论论证的首例,不失为一次大胆的创新,为人类在科学领域的探究提供了解决问题的新思路。
苏霍姆林斯基说过,要想提高教育效果,就要使孩子尽可能少地从教育现象中感知到教育者的设计意图。在一堂新课起始——导入环节讲述一个看似和新课没有关系的故事。一方面,由于学生的身心发展水平是不平衡的,在一节课的开始,并不是所有学生的注意力都能迅速地集中到本节课的教学中来。这样做区别于平时的“直奔主题”,可以提升学生的新鲜感,从而更快地进入学习状态。另一方面,学科的交叉让学生在具有新鲜感的同时又产生一种熟悉感,提升学生的学习自信。有了这一导入,学生在思考第二个疑问时迅速联想到导入的案例,无意间对学生起到了引导作用,并且培养了他们主动思考和举一反三的能力。这种能力一旦培养成,会提高学生的学习内驱力,对今后的学习也有相当大的益处。
四、结束语
本文针对物理规律“理想规律”课提出的导入方法,主要针对“极限思想”的渗透,运用相关案例导入,从学生视角找素材,以方便高中物理教师在教学时能够高效导入。并不一定适用于所有理想规律教学的导入环节,教师在运用时也仅作参考之用。对于实际操作时可能会遇到的问题,教师要根据实际情况进行合理变通。
参考文献:
[1] 王较过,李贵安.物理教学论[M].陕西:陕西师范大学出版总社有限公司,2019:204-213.
[2] 邱锺慧,马德宜,柳福祥.基于数学史视角的圆面积教学设计思考[J].教学与管理,2019(08):50-52.
作者简介:
张桂苑(1997—),女,汉族,籍贯:山西省沁水县,职务/职称:研究生在读,学历:本科,研究方向:学科教学(物理)