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構建“啟智求思”的物理教育——李世永
發布時間:2015/9/16 16:08:55  瀏覽次數:2891次  來源: 山東省濟南市萊蕪第一中學   
 

物理學是什么?物理學是一門科學,一門實驗科學、基礎科學、定量的精密科學,以及帶有方法論的科學。物理學的三要素是:實驗、思維、數學。物理學的作用是:探索自然、驅動技術、改善生活和培養人才。

    我的物理教學觀:把物理教學變成物理教育,全面提升學生的科學素養,具體包括:1.讓人類社會積累的物理知識內化為學生個體的學識;2.將前人從事物理思維的方法遷移為學生的認識能力。

將物理知識內化為學生的學識

物理教學必須將知識轉化為學生知識體系中的一部分,隨時調取、隨時應用。如何實現內化?在課堂教學過程中,我嘗試用“思、探、交、導、練”五環節教學達成目標。

在教學中,首先要通過精心備課、備學生,在課前設計出針對重點難點的核心問題,在課堂上提出來供學生思考。有了高質量的問題,必須先讓學生充分的“思考”。給學生留足充分的思考時間,充分培養學生獨立思考的能力。這是第一個環節。思索就會有疑惑,獨立思考不可能讓所有學生解決所有問題,這時就必須進行第二個環節“探究”。思考后的探究,帶著問題的探究,學生之間的探究,更有利于解決物理問題。第三個環節是指“交流”,包含師生之間的交流,生生之間的交流。在小組合作探究的基礎上,給學生各種展示的機會,老師則耐心傾聽。充分的傾聽交流可以相互啟發,形成一個學習共同體。同時,教師也可以捕捉學生存在的遺留問題,給予針對性啟發引導,最終讓學生將所學的知識悟透,這是第四個環節。第五個環節是在此基礎上組織的針對性強化訓練,這種訓練不僅是解題方法的印證,更是思維方法的深化。

個人的獨立思考,小組的合作探究,師生的傾聽交流,教師的啟發誘導,加上最后的強化訓練,構成一個完整的教學小單元。在五環節中,“思考”是基礎,“交流”是高潮?!八?、探、交”形成“交響樂演奏”,使身處其中的每一名學生都受到感染;“交、導、練”完成“量體裁衣”,以點帶面讓教學更有針對性?!八?、探、交、導、練”這五招是一套組合拳,能確保突破每堂課的重點難點。根據所學的知識,五環節可以改變順序,可以有所側重,做到靈活運用。最終達到一個目的,希望學生掌握的東西,讓學生自己悟出來,并內化為學生的學識。

將物理思維方法遷移為學生的認識能力

物理教學必須成為學生掌握知識探索與問題探索的基本方法和途徑,以提高在未來參與社會生活、進行決策的基本能力。物理研究的方法有實驗的、也有思辨的,在這里我想特別說一下物理的思維方法。如何在物理教學中培養學生終身受益的思維力?

讓學生終生受益的三種思維方法。未來的社會,人類的競爭將尤為激烈。能否在競爭中取勝,思維能力的強弱將起決定作用。縱深思考、系統思考和發散思考是生活中最常用的三種思維方法,對人一生成就的大小能起到至關重要的作用。縱深思考能讓我們“透過現象看本質”,對問題作深入思考。系統思考被稱為“見樹又見林的藝術”,讓我們不孤立的看問題。發散思維是指大腦在思維時呈現的一種擴散狀態的思維模式,它表現為思維視野廣闊,思維呈現出多維發散狀。

按不同的思維方式對物理知識進行分類。物理上構建理想模型和理想過程都屬于縱深思維方式。我們常常根據研究的問題和內容,抓住最具有本質特征的要素,建立起一個易于研究的、能從主要方面反映對象的理想模型。例如:根據研究的問題可以把汽車看做一個“質點”,就是一個理想模型。再如,單擺、彈簧振子、理想氣體、絕熱物質、絕對黑體、理想熱機、點電荷、點光源、純電阻、純電容、理想導體等等都屬于這類問題。為了研究物質各種復雜的運動形式,需要根據研究問題的內容和性質,在一定條件下對具體的運動過程及限制這些過程的條件進行抽象,形成一個理想過程。例如,水平拋出一個小鋼球可以看做是平拋運動。在這里就忽略了小球的大小,忽略了空氣阻力、風速、風向等許多次要因素的影響。再比如,自由落體運動、勻速直線運動、彈性碰撞、絕熱過程、卡諾循環等等都屬于理想過程。

系統思考的精髓是用整體的觀點觀察它周圍的事物。在受力分析中所采用的“隔離體法”,先從受力最簡單的物體開始分析,注意一個物體與另一個物體的聯系,最終搞清楚整體的受力情況。再比如,對振動和波的研究,對曲線運動的研究,對交流電的研究等。用“控制變量法”研究多個物理量之間的規律,研究理想氣體的狀態方程,研究牛頓第二定律、歐姆定律、電阻定律、焦耳定律等定律也訓練了系統思維能力。

發散思維被廣泛運用,并且有多向思維、類比思維、逆向思維等多種表現形式。物理上的一題多解都屬于多向思維。例如解答動力學問題,可以用力的方法,也可以用能的方法,還可以用動量定理或動量守恒定律。又如,解簡諧振動問題,既可以用代數方法,也可以用圖線方法,還可以采用旋轉矢量法和單位園方法。荷蘭物理學家惠更斯曾對光和聲這兩類現象進行比較,發現它們具有一系列相同的屬性,提出了“光波”的概念。另外,薛定諤建立波動力學,狄拉克推出存在正電子,德布羅意提出實物粒子具有波粒二象性的假說,都是物理學家進行類比思考的結果,都屬于類比思維。物理學家法拉第從電能生磁的現象中受到啟發,反向思考并提出:磁能不能生電呢?經過10年的艱辛努力,反復實驗,終于發現了電磁感應現象,則屬于逆向思維。類比思考和逆向思考都是換角度思考,它是物理創造活動中的重要思維方法。

新授課注重聯系社會生活中的思維案例類比引入。借助學生熟悉的生動故事、現實中典型案例引入新課,降低學生對物理研究方法理解的臺階,深入淺出更容易讓學生接受。比如,類比“九方皋相馬”中九方皋 “透過現象看本質”的縱深思維方式,把汽車的大小、形狀忽略不考慮,看成一個有質量的點,形成“質點”的概念。分析“城門失火,殃及池魚”故事中泥鰍的系統思維方式,學習系統動量守恒定律,理解系統。借助“司馬光砸缸”的故事,司馬光逆向思維果斷地用石頭把缸砸破,“讓水離開人”,理解物理學家法拉第發現電磁感應現象的過程。

復習課注重運用物理思維方法聯系現實問題。通過物理相關內容提煉出縱深思維、系統思維和發散思維的特點,分析現實生活中的問題。比如,物理上的“振動”研究的是質點在各個時刻的情況,“波”研究的是一個時刻各個質點的情況。奧運會上大型團體操表演,用照相機可以記錄某一個時刻各個運動員的情況,如果我們用錄像機對著一個人錄,那得到的就是一個人在整個表演過程中的情況。在此基礎上可以試著讓學生分析:為什么年齡越大對生活的滿意度越高,年齡越小往往對生活的滿意度越低?原因很簡單,90后更容易橫向比較,而年齡較大的人不僅看現在,同時也會縱向和過去的生活相比較,最終得出一個客觀的結論。

    物理知識的內化和思維方法的遷移是對不同角度的認識。知識的內化過程重點考慮的是課堂教學方法,同時也是在培養學生適應社會的基本能力,獨立思考的能力、小組合作的能力、溝通交流的能力、學科思維能力和方法遷移能力等基本能力;思維方法的遷移更多的是活學活用,想幫助學生掌握走向社會后的、關鍵的認識能力。不管是知識的內化還是方法的遷移,都應成為學生能力培養的過程,從而為學生的終生發展打下基礎。
 
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