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摘 要:高中物理深度教学中注重发展学生的高阶思维,因为高阶思维对深化学生理解所学、灵活运用所学更好地解决问题具有重要意义。因此,教师应做好高中物理知识点的深入剖析,结合自身教学经验,积极寻找有效的教学策略,以确保深度教学活动的顺利实施,促进学生高阶思维的进一步发展。
关键词:高中物理;深度教学;高阶思维
中图分类号:G427 文献标识码:A 文章编号:2095-624X(2020)28-0056-02
引 言
深度教学是指教师以基础知识为立足点,深入挖掘知识内涵,积极拓展知识外延,从而使学生全面认识与理解知识的本质[1]。在高中物理生物教学中,教师不仅要使学生掌握物理知识本质,还要发展其高阶思维,促使其在掌握知识的同时,提升思维能力。
一、借助速度分解教学发展学生高阶思维
在高中物理深度教学中,如何正确地分解物体的运动速度这一知识,对学生的认知能力要求较高。在实际教学中,为了更好地发展学生的高阶思维,一方面,教师应先为学生讲解速度分解的相关知识,尤其注重设计特殊情境下的速度分解问题,鼓励学生尝试着进行分析,然后讲解正确的速度分解思路,使学生能够对照自身实际情况,认识到速度分解的不足,并及时纠正理解的误区。另一方面,教师应注重为学生讲解经典的例题,使其体会速度分解的过程,掌握速度分解的相关思路与技巧,为其以后解答类似的问题积累经验[2]。
例1,如图1所示,杆AB的A端以速度v向右做匀速运动,且运动的过程中始终与一静止的半圆周相切,半圆周的半径为R,当杆与水平线的夹角为θ时,求杆的角速度w以及杆上与半圆相切点C的速度。
该题目较特殊,灵活地考查了速度分解问题。学生通过学习能很好地拓展思维。在课堂上,教师应注重为学生详细讲解解题過程:以C点为研究对象,因其始终与静止的半圆相切,和杆垂直的速度为零,因此杆上C点的速度沿杆。以A点为研究对象,对其速度进行分解。其产生两个速度,即沿着杆的速度v1和绕着C点转动的速度v2。由几何知识可知vc=v1=vcosθ,又因为v2=v·sinθ=w·AC。而AC=R·cotθ,所以w=。
二、借助物体运动图像发展学生高阶思维
运动图像是运动学的重要组成部分,借助运动图像分析物理问题能大大简化解题步骤,提高解题效率[3]。在实际教学中,教师应注重借助物体运动图像发展学生的高阶思维。一方面,教师应为学生认真剖析物体不同运动图像的读图要点,使其充分理解纵轴、横轴及图像与坐标轴所围面积表示的含义。另一方面,教师应结合学生所学设计经典的问题,并给学生留下一定的时间,让其进行思考,从而在巩固学生所学的同时,进一步发散其思维。
例2,一物体由静止从A点沿直线驶向B点,并刚好静止在B点。若AB两地的距离为s,物体做匀加速行驶的加速度为a1,做匀减速运动时加速度的绝对值为a2,则求物体从A点运动至B点所需的最短时间t。
该题目要求运动的最短时间,可使用函数及图像法求解。其中用图像法求解容易理解,解题过程较简单。课堂上,教师可以先要求学生认真回顾所学的物体运动图像知识,积极思考,从图像中找到解题的突破口。由运动学知识可知,在v-t图像中,图像与x轴围成的面积即为其物体的位移,因此,可绘制如图2所示的物体运动图像。
由图像可知,物体做匀加速直线运动而后做匀减速直线运动,刚好停在B点。如图2所示,其运动图像与x轴刚好构成三角形。设加速的位移为s1,减速的位移为s2,最大速度为vm,则满足s=s1+s2=+,又因为s=s1+s2=+=,而vm=,所以t=。
三、借助万有引力定律发展学生高阶思维
万有引力定律是高中物理的重要知识点。很多学生只是死记硬背相关的解题公式,一旦遇到情境较为新颖的问题,便不知如何作答。为避免这一情况的发生,教师应注重发展学生的高阶思维。一方面,由于万有引力定律相关题型较多,在教学中,教师应注重筛选新颖的习题情境,通过习题提高学生灵活运用知识的能力。另一方面,为避免挫伤学生解题的积极性,教师应在学生解题的过程中给予引导,使其少走弯路,迅速找到突破口,从而提高学生解题的自信心[4]。
例3,一颗军事卫星在距离地面高度为地球半径的圆形轨道上运行,卫星轨道平面与赤道平面重合,侦察信息通过无线电传输方式发送到位于轨道上的地面接收站,已知人造地球卫星的最小周期约为85min,则以下说法正确的是( )。
A.该军事卫星的周期约为480min
B.该军事卫星的运行速度约为7km/s
C.该军事卫星连续两次通过接收站正上方的时间间隔约为576min
D.地面接收站能连续接收到信息的时间约为96min
该题目不仅考查开普勒第三定律、万有引力知识,而且考查学生运用几何知识分析物理问题的能力,难度较大。在实际教学中,教师应注重引导学生绘制相关的草图进行辅助分析。由开普勒第三定律=,解得T≈240min,A错误;由v =≈5.6km/s可知,B错误;该军事卫星连续两次通过接收站正上方由几何关系可知:-=2π,解得t1=288min,C项错误。卫星与接收站的关系如图3所示:
设卫星在A1、A2位置接收站恰好能接收到信息,由几何知识可知∠A1OB1=∠A2OB2=,+=·2π,解得t2==96min,D项正确。
四、借助电磁学知识发展学生高阶思维
电磁学的一些习题综合性较强,对学生深入理解所学的能力要求较高[5]。在教学中,为使学生深入理解电磁学知识,并能灵活地解答一些较为新颖的习题,做到以不变应万变,真正实现思维的提升,教师应做到以下两点:一方面,引导学生开展自主学习活动,使其搞清楚电磁学相关概念,尝试推导相关的结论,理解其来龙去脉;另一方面,注重选择难度稍大的习题对学生进行训练,深化其认识,在拓展其视野的同时,促进其思维的进一步发展。
例4,如图4所示,两条平行导轨间距为L,其所在平面与地面呈θ角。在导轨的上端连接一平行板电容器电容为C。其处在磁感应强度为B的匀强磁场中,方向垂直于导轨平面。将一质量为m的金属棒,放置在导轨上其可沿导轨下滑,期间与导轨接触良好。若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,动力加速度为g,忽略所有电阻。将金属棒从上端由静止开始下滑。求:(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;(2)金属棒速度大小随时间变化的关系。
该题目包括两个问题,其中第一个问题较简单,但第二个题问则需要使用微元法进行分析、解答,难度较大。对于第一个问题,设金属棒的速度大小为v时,感应电动势为E=BLv,又因为U=E,C=Q/U,所以Q=CBLv。对于第二个问题,可以以非常短的时间?t为研究对象,则导体棒速度的变化量为?v,电容器极板上电荷量的变化为?q=CBL?v,设导体棒中的电流为i,以棒为研究对象,由牛顿第二定律可知mgsinθ-mgcosθ-BiL=ma,又因为i=?q/?t=CBLa,所以a=,可知其加速度恒定,因此,v=at=。
结 语
在高中物理教学中积极开展深度学习活动,发展学生的高阶思维,不仅有助于学生更加深入地理解所学,而且能使其掌握相关习题的解题技巧与思路,促进其解题能力得到更好的提升。因此,在实际教学中,教师应结合具体的问题情境,有针对性、有目的地给学生以引导,进而促进学生高阶思维的发展。
[参考文献]
祁红菊,吕朝阳.基于高阶思维的课堂设问探索[J].湖南中学物理,2020,35(01):15-18.
江国康.加强高中物理深度教学发展学生高阶思维研究[J].成才之路,2019(23):41.
任虎虎.指向深度学习的高中物理思维型课堂构建的研究[J].物理教师,2019,40(07):28-31.
王集峰.论高中物理教学中学生高阶思维能力的培养[J].成才之路,2019(06):35.
万俊涛.高中物理教学中高阶思维能力的培养策略[J].湖南中学物理,2018,33(05):8-9.
作者简介:黄肖斌(1973.7—),女,广西贵港人,本科学历,中学一级教师,从事高中物理教学与研究。
关键词:高中物理;深度教学;高阶思维
中图分类号:G427 文献标识码:A 文章编号:2095-624X(2020)28-0056-02
引 言
深度教学是指教师以基础知识为立足点,深入挖掘知识内涵,积极拓展知识外延,从而使学生全面认识与理解知识的本质[1]。在高中物理生物教学中,教师不仅要使学生掌握物理知识本质,还要发展其高阶思维,促使其在掌握知识的同时,提升思维能力。
一、借助速度分解教学发展学生高阶思维
在高中物理深度教学中,如何正确地分解物体的运动速度这一知识,对学生的认知能力要求较高。在实际教学中,为了更好地发展学生的高阶思维,一方面,教师应先为学生讲解速度分解的相关知识,尤其注重设计特殊情境下的速度分解问题,鼓励学生尝试着进行分析,然后讲解正确的速度分解思路,使学生能够对照自身实际情况,认识到速度分解的不足,并及时纠正理解的误区。另一方面,教师应注重为学生讲解经典的例题,使其体会速度分解的过程,掌握速度分解的相关思路与技巧,为其以后解答类似的问题积累经验[2]。
例1,如图1所示,杆AB的A端以速度v向右做匀速运动,且运动的过程中始终与一静止的半圆周相切,半圆周的半径为R,当杆与水平线的夹角为θ时,求杆的角速度w以及杆上与半圆相切点C的速度。
该题目较特殊,灵活地考查了速度分解问题。学生通过学习能很好地拓展思维。在课堂上,教师应注重为学生详细讲解解题過程:以C点为研究对象,因其始终与静止的半圆相切,和杆垂直的速度为零,因此杆上C点的速度沿杆。以A点为研究对象,对其速度进行分解。其产生两个速度,即沿着杆的速度v1和绕着C点转动的速度v2。由几何知识可知vc=v1=vcosθ,又因为v2=v·sinθ=w·AC。而AC=R·cotθ,所以w=。
二、借助物体运动图像发展学生高阶思维
运动图像是运动学的重要组成部分,借助运动图像分析物理问题能大大简化解题步骤,提高解题效率[3]。在实际教学中,教师应注重借助物体运动图像发展学生的高阶思维。一方面,教师应为学生认真剖析物体不同运动图像的读图要点,使其充分理解纵轴、横轴及图像与坐标轴所围面积表示的含义。另一方面,教师应结合学生所学设计经典的问题,并给学生留下一定的时间,让其进行思考,从而在巩固学生所学的同时,进一步发散其思维。
例2,一物体由静止从A点沿直线驶向B点,并刚好静止在B点。若AB两地的距离为s,物体做匀加速行驶的加速度为a1,做匀减速运动时加速度的绝对值为a2,则求物体从A点运动至B点所需的最短时间t。
该题目要求运动的最短时间,可使用函数及图像法求解。其中用图像法求解容易理解,解题过程较简单。课堂上,教师可以先要求学生认真回顾所学的物体运动图像知识,积极思考,从图像中找到解题的突破口。由运动学知识可知,在v-t图像中,图像与x轴围成的面积即为其物体的位移,因此,可绘制如图2所示的物体运动图像。
由图像可知,物体做匀加速直线运动而后做匀减速直线运动,刚好停在B点。如图2所示,其运动图像与x轴刚好构成三角形。设加速的位移为s1,减速的位移为s2,最大速度为vm,则满足s=s1+s2=+,又因为s=s1+s2=+=,而vm=,所以t=。
三、借助万有引力定律发展学生高阶思维
万有引力定律是高中物理的重要知识点。很多学生只是死记硬背相关的解题公式,一旦遇到情境较为新颖的问题,便不知如何作答。为避免这一情况的发生,教师应注重发展学生的高阶思维。一方面,由于万有引力定律相关题型较多,在教学中,教师应注重筛选新颖的习题情境,通过习题提高学生灵活运用知识的能力。另一方面,为避免挫伤学生解题的积极性,教师应在学生解题的过程中给予引导,使其少走弯路,迅速找到突破口,从而提高学生解题的自信心[4]。
例3,一颗军事卫星在距离地面高度为地球半径的圆形轨道上运行,卫星轨道平面与赤道平面重合,侦察信息通过无线电传输方式发送到位于轨道上的地面接收站,已知人造地球卫星的最小周期约为85min,则以下说法正确的是( )。
A.该军事卫星的周期约为480min
B.该军事卫星的运行速度约为7km/s
C.该军事卫星连续两次通过接收站正上方的时间间隔约为576min
D.地面接收站能连续接收到信息的时间约为96min
该题目不仅考查开普勒第三定律、万有引力知识,而且考查学生运用几何知识分析物理问题的能力,难度较大。在实际教学中,教师应注重引导学生绘制相关的草图进行辅助分析。由开普勒第三定律=,解得T≈240min,A错误;由v =≈5.6km/s可知,B错误;该军事卫星连续两次通过接收站正上方由几何关系可知:-=2π,解得t1=288min,C项错误。卫星与接收站的关系如图3所示:
设卫星在A1、A2位置接收站恰好能接收到信息,由几何知识可知∠A1OB1=∠A2OB2=,+=·2π,解得t2==96min,D项正确。
四、借助电磁学知识发展学生高阶思维
电磁学的一些习题综合性较强,对学生深入理解所学的能力要求较高[5]。在教学中,为使学生深入理解电磁学知识,并能灵活地解答一些较为新颖的习题,做到以不变应万变,真正实现思维的提升,教师应做到以下两点:一方面,引导学生开展自主学习活动,使其搞清楚电磁学相关概念,尝试推导相关的结论,理解其来龙去脉;另一方面,注重选择难度稍大的习题对学生进行训练,深化其认识,在拓展其视野的同时,促进其思维的进一步发展。
例4,如图4所示,两条平行导轨间距为L,其所在平面与地面呈θ角。在导轨的上端连接一平行板电容器电容为C。其处在磁感应强度为B的匀强磁场中,方向垂直于导轨平面。将一质量为m的金属棒,放置在导轨上其可沿导轨下滑,期间与导轨接触良好。若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,动力加速度为g,忽略所有电阻。将金属棒从上端由静止开始下滑。求:(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;(2)金属棒速度大小随时间变化的关系。
该题目包括两个问题,其中第一个问题较简单,但第二个题问则需要使用微元法进行分析、解答,难度较大。对于第一个问题,设金属棒的速度大小为v时,感应电动势为E=BLv,又因为U=E,C=Q/U,所以Q=CBLv。对于第二个问题,可以以非常短的时间?t为研究对象,则导体棒速度的变化量为?v,电容器极板上电荷量的变化为?q=CBL?v,设导体棒中的电流为i,以棒为研究对象,由牛顿第二定律可知mgsinθ-mgcosθ-BiL=ma,又因为i=?q/?t=CBLa,所以a=,可知其加速度恒定,因此,v=at=。
结 语
在高中物理教学中积极开展深度学习活动,发展学生的高阶思维,不仅有助于学生更加深入地理解所学,而且能使其掌握相关习题的解题技巧与思路,促进其解题能力得到更好的提升。因此,在实际教学中,教师应结合具体的问题情境,有针对性、有目的地给学生以引导,进而促进学生高阶思维的发展。
[参考文献]
祁红菊,吕朝阳.基于高阶思维的课堂设问探索[J].湖南中学物理,2020,35(01):15-18.
江国康.加强高中物理深度教学发展学生高阶思维研究[J].成才之路,2019(23):41.
任虎虎.指向深度学习的高中物理思维型课堂构建的研究[J].物理教师,2019,40(07):28-31.
王集峰.论高中物理教学中学生高阶思维能力的培养[J].成才之路,2019(06):35.
万俊涛.高中物理教学中高阶思维能力的培养策略[J].湖南中学物理,2018,33(05):8-9.
作者简介:黄肖斌(1973.7—),女,广西贵港人,本科学历,中学一级教师,从事高中物理教学与研究。