学科知识、思想方法和能力是物理教学的三大要素,而思想方法则是物理教学的精髓和灵魂,谁把握住了这一精髓和灵魂,谁就能举重若轻地组织教学;否则,就只能被迫陷入物理知识的大海之中,总有讲不完的知识和练不完的习题。而物理教学的根本目的是丰富学生的智慧,使学生变得更聪明、更睿智。
赫拉克利特说过,“智慧只在于一件事,就是认识那善于驾驭一切的思想”。就学习而言,学生的智慧集中体现在对物理思想方法的深刻领悟和自觉运用上,可以说领悟与运用物理思想方法的过程就是学生智慧生长的过程。本文以《匀变速直线运动的位移与时间的关系》的教学为例谈谈用物理思想启迪智慧教学的多维视角。
维度1 教学目标――凸显物理思想方法
“进一步提高学生的科学素养,满足全体学生的终身发展需求”是高中物理课程的培养目标。科学素养是学生在接受科学知识的过程中所形成的适应社会发展和人类自身完善所需要的基本品质和能力。科学思想是科学素养的内涵,科学素养是科学思想的外在体现。物理中的思想方法不仅是科学素养的要素之一,而且与知识、技能相结合成为培养物理能力、提高科学品质的基础。
在教学目标设计中要将思想方法置于物理教学的中心地位,以实现教学内容“量”的压缩和“质”的精选,提升学生的学习质量。通过学生对物理思想方法的学习和掌握,真正理解和把握物理的整体结构与深层结构,提升学生的物理核心能力、问题解决能力和探究性学习能力,最大限度地促进学生创造性思维和物理综合素养的发展。
基于上述思考,我将这节内容的教学目标设计为:(1)通过数与形的分析、转化,知道v-t***象与时间轴所围的面积表示位移,并能用“面积”推导出匀变速直线运动的位移公式;(2)经历匀变速直线运动位移规律的探究过程,领悟数形结合、极限与估算等思想方法在物理学习中的作用;(3)通过实例训练掌握匀变速直线运动位移公式;(4)通过***形的变化,体验探究成功的乐趣,在探究中增长智慧。
维度2 教学内容――挖掘物理思想方法
丰富的物理学思想有着众多的表现形式,蕴含着丰富的方法:分析、综合、比较是最基本的方法,抽象、归纳、演绎是最重要的方法,类比、等效、守恒、对称是最常用的方法。这些方法渗透在物理学的每一个具体研究过程中,融合在每一个物理概念、定律、公式的建立过程中,因此在讲授物理概念、定律时,要深入挖掘其中蕴含的物理思想方法,讲清它们的来源、思路、建立过程、建立方法及物理意义,还要关注各概念、定律、定理之间的内在联系和面临的新的问题,有意识地引导学生去研究、思考,提高应用物理思想方法的意识和能力。
本课围绕着数形转化这条主线展开教学,从匀速直线运动的位移公式入手,通过其速度***象中的“面积”表示位移,初步认识数(公式)与形(***象)结合的思想,并把这种思想(以形助数)迁移到匀变速直线运动中的位移研究中去,师生共同分析、论证得到匀变速直线运动速度***象的“面积”也表示其位移,进而通过面积的计算导出位移公式,通过对***形(梯形)的变化推导,训练学生的思维,开启学生的智慧。教学流程见***1。把数形结合思想、估算思想、微分和极限思想等充分挖掘出来,渗透在教学内容之中。通过这种融方***和物理思想发现于具体物理内容教学之中的讲解分析,学生不仅深化了对概念定律的理解,而且自觉地接受了物理思想的熏陶和研究方法的训练。
维度3 教学情境――蕴含物理思想方法
学生心智的觉醒往往在一刹那间,转瞬即逝,所以,学生智慧的生成,就需要教师的智慧启迪。即用一棵树摇动另一棵树,用一片云推动另一片云。智慧的教师能够给学生创设生动的情境和宽松的氛围,激发兴趣,激活学生思维,让学生敢想、敢问、敢争论。
物理与生活联系紧密,物理思想方法是物理学家在探索大自然的过程中千辛万苦得到的思考精华,它们起源于人类生活方方面面的需要,但是在许多地方又高于生活,因此,生活本身就是重要、最熟悉的物理情境,牛顿从苹果落地引发了灵感,联想到地球吸引物体的无形的力量可以推广到无限广阔的空间;爱因斯坦从做自由落体的人的感觉出发找到等效原理等等。
教师要充分利用学生周边的生活资源创设情境,让学生在生动具体的情境中学习物理,体验和理解物理,感受到物理思想能够指导人们解决物理学发展过程中不断出现的新课题和在生活中遇到的实际物理问题。物理思想形成过程所蕴含的这种创新精神,使它能够启发和培养学生的科学素养。调动起每个学生参与学习的活力,达到和谐的思维共振和情感共鸣,激发学生智慧的生长,促进学生的发展。
从表面上看是利用***形变化的情境求解面积,实则是训练学生的思维,学生收获的不仅仅是一组公式,更重要的是智慧得到了提升。
维度4 学习过程――体验物理思想方法
感悟主要借助感知,感知的形成要依赖于学生的亲身体验,依靠平时积累。学生有了一定的感性经验,就可以通过自己的感受、体会、揣摩而有所感悟,因此,教师在教学过程中要让学生提问题,让学生经历过程,让学生发现规律,让学生总结方法。不能过早地将具体的知识抽象化,感性的知识理性化,使学生匆匆跨过感性阶段而步入理性的殿堂,有的知识讲得越多,学生越不明白,而应主要让学生自悟自得,悟出其中的道理,悟出其中的思想方法,生成智慧。
对于匀变速直线运动,v-t***象的***线与时间轴所围的面积是否也可以表示相应的位移呢?我们从教材中的“思考与讨论”来展开:
现有一小车运动时通过纸带记录下的0,1,2,…5几个位置的速度如下表。请用最简便的方法估算实验中小车从位置0到位置5的位移。
引导学生尝试估算(如何估算?为什么这么估算?),可能会出现的答案:
x=0.38×0.1+0.63×0.1+0.88×0.1+1.11×0.1+1.38×0.1=0.438(m)
x′=0.63×0.1+0.88×0.1+1.11×0.1+1.38×0.1+1.62×0.1=0.562(m)
两种估算情况比较抽象,学生难以建立估算的模型,我通过v-t***象(示意***)将它们直观地呈现出来,如***3所示。
通过对v-t***象的分析讨论,学生将明晰估算的道理:变速运动的时间均分――分割过程,达到化变为恒,即很小的时间间隔内视为匀速直线运动,这样就可用对应的v-t***象中的小矩形面积表示,将各个矩形面积加起来就是匀变速运动的位移的估算值,将时间间隔分得越细,估算就越精确。进而悟出当时间间隔无限小时,估算值就是精确值了,即梯形面积表示匀变速直线运动的位移。
高中物理中蕴含的思想方法很多,教学过程中要让学生经历:走近方法――物理方法的感知阶段,走进方法――学生形成物理方法的过程,走出方法――学生应用物理方法的过程。感知方法的过程是形成方法的基础,有了反复又深刻的感知才能够很好地形成方法与应用,再到学生自主生成科学方法,达到走出方法的最高境界。当然,某种物理方法的形成,需要经历反复感知、不断的体验和领悟,在体验中生长智慧。
维度5 教学方法――归纳物理思想方法
物理思想方法是渗透在物理内容之中的,教学中要结合方***和物理学史,揭示知识发生的细节,再现知识发生的过程,呈现前人的创新案例,采用知识发现法去教学,要克服将知识“大餐”端上来而不讲烹饪方法的倾向,不断给学生以点点滴滴的启迪,塑造学生严密的思维方法,完成学生思维活动的升华,教师要重视思想方法的实时点拨、归纳总同一个问题往往有不同的解决方法,为确定解题结果是否正确,可用不同方法求解来检验。实践告诉学生用***象法、平均速度法求解往往比较简便快捷。学生只有把所学到的物理方法加以具体的应用,去发现问题、研究问题、解决问题,才能加深对物理方法的理解和掌握,同时能对基础知识进一步深化巩固,能灵活运用物理规律和会用、活用物理思想方法。在思想方法的应用中领悟,在领悟中升华智慧。
基于物理思想方法的智慧启迪是实施智慧教学、生长学生智慧的重要内容和有效策略,它更需要用教师的智慧去挖掘,去创造性地应用,去点燃学生智慧的火花,真正为学生的智慧生长而教,实现物理教学的价值追求。
(作者系江苏省特级教师、教授级高级教师、南京市中华中学教师)
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