从思维方式谈初高中物理的衔接

1、从思维方式谈初高中物理的衔接洪英兰每次教高一年的物理时,总有许多学生反映高一的物理怎么这样难,上课能听懂,作业却不会做,同初中的物理完全不同.做为物理教师,我们除了多加鼓励外,还应在教学 上注意抓住中学生的思维特点,教给他们学习物理的方法,使之能较快适应高中物理的学 习.在整个中学阶段,学生的思维水平迅速开展,其抽象逻辑思维处于优势地位.因此, 中学物理教学应遵循中学生思维开展的规律,根据初高中学生思维尚未成熟前可塑性大的 特点,着力培养学生的思维水平,使他们掌握研究物理的思维方法.下面我结合教学实践, 从研究物理的思维方法方面谈谈初高中物理教学的衔接问题.1 .建立合理的物理模型和理想化过程

2、一一科学抽象法.合理的物理模型和理想化过程是抽象思维的产物,是研究物理规律的一种行之有效的 方法.比方,研究物体的运动,首先要确定物体的位置.物体都具有大小形状,运动的物 体,各点的位置变化一般是各不相同的,所以要详细描述物体的位置及其变化,并不容易. 但在一定条件下,把物体抽象为质点,忽略物体的大小形状,问题就简单了.如在平直公 路上行驶的汽车,车身上各局部的运动情况相同,当我们把汽车作为一个整体来研究它的 运动,就可把汽车当作质点.引入物理模型,可以使问题的处理大为简化而又不会发生太 大的偏差.对于比拟复杂的研究对象,可以先研究它的理想模型,然后对研究结果加以修正,即可用于实际事物.例如,

3、忽略分子的体积和分子之间的相互作用的理想气体是不存 在的,它只是实际气体在一定程度上的近似,对于高温低压下不易液化的实际气体,如氢、氧、氮、氨气和空气等,在常温常压下就可看成理想气体,这样处理误差小,应用简便.“理想气体状态方程的导出就是把空气当作理想气体,然后在一定条件通过实验观察、研究气体状态变化时,压强、体积、温度三个参量之间的关系,从而得出在不同条件下理想气 体的三个实验定律,即玻一马定律、查理定律和盖萨克定律,再运用逻辑推理和数学方 法进行综合,总结出理想气体的状态方程.在常温、常压下,用理想气态方程处理实际问 题,带来的误差小且非常简单.但对高压、低温条件下的气体就不适用了.不过,

4、从分子 的引力和斥力两方面对理想气体状态方程加以修正、推广,得范德瓦耳斯方程即可应用于 实际气体了.高中教材中,要建立大量的物理模型,如“质点、“单摆、“理想气体、“点电荷、“核式结构等都是理想模型,还有大量的理想化过程,如“匀速直线运动、“简谐振动、“等压变化、“绝热变化、这就要求在初中教学中,使学生了解到, 建立合理的物理模型和理想化过程,对于学习和研究物理问题的重要性,以提升他们的学 习这种方法的自觉性.在传授知识的同时,向学生渗透处理较复杂的物理问题时采用的具 体分析、合理简化、科学抽象的方法,有利于思维水平的培养,以免学习进入高一物理, 接触到理想模型时感到陌生,或认为是凭空想象的.

5、初中教材虽然没有讲什么是物理模型 和理想化过程,但可以让学生领悟到这种方法.例如,初二?连通器?一节分析连通器中 的液面为什么相平时,首先设想在连通器下部正中有一个小液片AB 如图,然后根据二力平衡和液体压强公式推导出只有两侧液面相平时,AB才不动的结论.教学中要向学生明确提出：合理假设-逻辑推理-验证结论是研究物理学的主要方法之一,这对培养学生的 抽象思维、空间想象力很有利.又如,分析托里拆利实验原理时,同样可以引导学生在管 口处设想出一个液片进行研究.经过这种思维方法的练习,学生对?浮力?一节,分析浮 力产生的原因时“假设有一个正方体完全浸没在水里自然就能理解了.这样,为高中阶 段学习建立

6、理想模型作了铺垫.理想实验也是物理学中一种特殊的科学思维方法,它是在系统的观察与实验的根底上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,对实际过程作出更深入的逻辑分析和抽象的一种方法.如 伽利略的斜面实验和自由落体实验.初中介绍伽利略的斜面实验,目的不是单纯地让学生 了解惯性定律发现的历史,关键是使学生懂得逻辑推理和理想实验相结合的研究方法： 从用力推小车,小车运动,停止用力,小车还能继续运动的感性熟悉出发,分析得出,运 动着的物体,假设不受外力作用仍要作直线运动,初步突出了物体不受外力作用仍能保持原 来运动状态的本质联系.用毛巾铺在斜面下端的水平木板上,让小车从斜面滑下,它在 毛巾上通过的距离很小.撤去铺

7、在木板上的毛巾,再让小车由斜面同一位置滑下来,它在 平板上通过的距离就远得多.在愈光滑的平面,小车运动得愈远.从这一事实分析得到： 运动物体速度的变化是受到其它物体作用的缘故.在以上实验事实的根底上,运用想象 和推理,就可设想一个理想实验：让小车在绝对光滑的平面上运动,它不受任何阻碍作用, 那么它保持匀速直线运动状态.这里突出了小车这个物体不受其它物体的作用时,将保持匀速直线运动这一本质联系,而摒弃那种某一物体要受到其它物体不变的作用即恒力作用才保持匀速直线运动这一乍看起来符合一般“经验的事实.2 .对感性材料的深加工一一归纳法.归纳法是从个别事实中概括出一般规律的思维方法.它对学习和研究物理

8、学有重要作 用.许多定律和公式都是运用归纳法总结出来的.例如,高中必修课?电磁感应现象?的 教学过程中,我们可以提醒学生联系初中学习的阿基米德定律时的思维方法：观察实验- 分析推理-归纳结论.首先做一些生动的“电磁感应实验让学生观察,获得鲜明的感性 熟悉,然后引导学生对各种电磁感应现象进行比拟与分析,使学生初步熟悉到：闭合回 路中局部导线作切割磁力线运动时,产生感应电流；磁铁与闭合线圈作相对运动时,线 圈中产生感应电流；通电螺线管原与闭合线圈副作相对运动时,闭合线圈副 中产生感应电流；线圈原中的电流忽然接通或断开时,闭合线圈副中会产生感应 电流；通电线圈原中的电流强度大小发生变化时,闭合线圈副

9、中也会产生感应电 流.这些结论,都是从实验事实中抽象出来的,只分别反映了 “电磁感应现象的一个侧面,而没有反映其本质.把这些结论归纳起来,得出“穿过闭合回路所围面积的磁通量发 生变化时,会产生感应电流的结论.“磁通量的变化并不是直观感知的对象,而是一个抽象的概念,是在大量实验的根底上抽象思维的产物.我们借助磁通量的变化,便能够形 成关于电磁感应现象的相对完整的熟悉.应当注意的是：初中教学强调以实验和观察为根底,在此根底上抽象出概念,归纳为 规律.由于初中生的思维还属于经验型,需要感性材料作支持.高中生的思维虽属于理论 型,但对一些比拟抽象内容的理解上,仍需借助于一些经验型思维或形象思维,向抽象

10、思 维的更高层次的转化,来理解这些抽象的内容.这种转化在高一年段表现尤为突出.所以, 高中教学仍要借助观察实验,但有时可以在已有知识的根底上,进行分析推理而得出结论, 然后用实验来检验.因此,在高、初中不同阶段的教学,均要重视实验,通过实验获得生 动具体的感性熟悉,在此根底上进行分析、综合、抽象、概括,从而掌握事物的本质和规 律.3 .跟的理性知识相类比一一类比法.类比推理是人们熟悉事物的思维形式之一,它能帮助从事物的有关理论建立假说 去说明新事物；用某些的属性来说明未知的属性,以增强说服力,使人们容易理解. 例如,惠更斯把光现象与声现象进行类比,提出光的波动说,德布罗意从光的波粒二象性 类比

11、得出微观粒子的二象性原理.因此,类比也是物理教学中一种常用的方法.例如,初 中“电压与“水压类比来说明电压的作用,即抽水机保持-水压-水流,类比得 出电源保持-电压-电流.利用类比教学时要注意,类比推理得出的结论是否正确需 要经过实践的验证,才能确定.如“水管中有水流动的必要条件是水管两端有水压,与此相似“导体中有电流的必要条件是导体两端有电压,此结论理由不充分,只能说“可能有电压,至于是否有电压,有待于实验的验证.如果不注意推理的严密性,容易使学生在将 来的学习中滥用类比,导出不正确的结论.初中教学时,要有意识地引导学生熟悉并运用类比法,高中教学时那么应根据学生已经熟悉的类比法,借鉴初中教学

12、的做法,来处理教材中的重点、难点问题.例如,把电场类 比于重力场、电势差类比于高度差、电势能类比于重力势能,就比拟容易突破“电势差 与“电势能两个难点教学.同样,电容器的电容是一个比拟抽象的概念,假设把电容器跟 盛水的直筒容器比拟,水量相当于电量,水深相当于电势差.不同的直筒容器使它们的水面升高1厘米所需的水量不同,这与使不同的电容器电势差增加1伏所需的电量不同相类似.这个比喻可以帮助学生形象地理解电容的含义.中学生的思维具有阶段性和连续性,初、高中阶段各有其典型的思维特征,而其特征并 非截然分开的,高一阶段蕴含大量初中阶段的思维特点,初三阶段产生高中阶段的思维特 点.因此,初中物理教学要有预

13、见性,高中物理教学要注意连续性.总之,根据初、高中学生的思维开展规律,对初、高中学生和物理教学如何搞好衔接, 重在教给学生掌握、运用研究物理的思维方法.只要思维方法学会了,从初二到高三学习 物理知识,自然就会水到渠成,因而衔接问题也就自然而然地解决了.谈初高中物理的台阶问题学生从初中进入高中学习,面临着学习环境、身心状态、教材内容、学习方法的变化.而学习物理这门学科,那么要求他们必须从物理学的思维方法上,从建立研究对象的角度,从掌握比初中更多定量研究问题的特点出发,进入学习高中物理的角色,这些对高一新生 来说,是不适应的,要有一个过渡期.初高中物理怎样衔接,如何给学生搭一个坡度较缓 慢的“引桥

14、让学生以比拟整洁的阵容、较标准步伐上好“引桥,平缓地引他们上一个 新的高度,是一个值得研究探索的过程,需要在教与学的过程中师生共同作出努力.下面 先谈谈学生面对的台阶,而后再谈一些个人的见解的做法.台阶一、从思维方法上,要求学生从形象思维进入抽象思维,完成熟悉水平的一大飞 跃.初中研究力学问题,仅是力的初步概念,重力的常识,摩擦力只作为阻力的形式介绍进行全面的定量研究,继而而已,而进入高中后,一开始就要对较抽象的弹力、摩擦力 要进行受力分析、分清施力物、受力物、作用力与反作用力、平衡力等容易混淆的概念, 要选定研究对象、采取正确的研究方法等等,这些是横在新生面前凸起的台阶,跨不过它, 高中物理

15、将很难过关.台阶二、从水平要求上,高中物理教学中所应培养的水平是：理解水平、推理水平、 应用数学工具处理物理问题的水平、分析综合水平、观察和实验的水平.在初中,物理规 律大局部是由实验直接得出的；在高中,如牛顿运动定律那么要经过推理得出,而且在处理 问题中要较多地运用推理和判断,因此推理和判断水平要求大大提升.科学思维水平提不 高,就学不好高中物理.初中阶段以常识性介绍、说明为主要学习内容,对数学工具有应 用只是简单的触及；进入高一,在学习和掌握力的合成和分解时,就表达了数学水平的培 养和要求.学生要善于把数学知识运用于计算合力、分力的大小及方向,这对刚进入高一 的新生来说,无疑是一大台阶.至

16、于解在决具体问题时的数学水平,如“第二章物体的运 动中图象的运用水平及“第七章气体的性质要进行对气体性质的定性和半定性的分析 和推理,更是一种较高水平的要求,需要具备较高的物理思维水平.相对于初中而言,要 跨出一大步,这个台阶更为突出！高中阶段的学习,要对物理量和物理规律进行全面深入 的定量研究,需要运用数学简明确切地表达问题,综合运用数学进行推理和运算.我们知 道,物理知识不是公式的堆积,不作物理分析,乱套公式,不是数学本身的过错,而是不 会运用数学.学生要善于把数学知识运用于物理,学会运算,以至最后得到物理结论,是 在高中阶段应逐步培养和提升的水平之一.高中阶段观察水平比初中有所提升,除了

17、要求学生“能有目的地观察,辨明观察对象 的主要特征,进一步要求学生能熟悉观察对象所发生变化的过程以及变化的条件,对实 验水平的要求也有所提升.相对于初中而言,也是存在台阶的.台阶三、学习习惯、学习方法的变更和适应.初中学生学习物理,学生更多地习惯于 被动地接受知识,复现知识,对概念规律习惯于死记硬背.进入高中后,那么既要重视学习 结果的记忆,更要重视对知识的理解,要能够自学钻研,消化知识；要重视逻辑推理,要 能进行纵横判断、推理、假设、归纳等一系列更为高级的思维活动,这对习惯于直觉和套 公式的初中生而言,当然是不适应的 ,存在台阶.总之,对于进入高中学习物理的一年级新生来说,台阶客观存在,而且

18、跨度不小应当怎样克服这些台阶呢？一、充分准备,做好几个演示实验,上好高中物理的第一堂课一一绪论,抓住绝大多 数同学都“更要努力的向上心态这一物质根底,激发起他们学物理的兴趣,并帮助他们 树立好物理的信心.往后的教学过程中要充分钻研教学,发挥创造性,注意充分运用各种 教学手段,设置新情景,把课上得生动活泼些,不断地激发学生学习物理的兴趣.采取多 鼓励、多表扬的方法维持住学生学习物理的积极性.二、熟悉初、高中教材,明确衔接局部,并把握好高中在哪些方面更深更广了,哪些 方面提法更严密了,从而适时地分散难点,突出重点,有意识地减缓初高中知识内容衔接 的陡度.三、将抽象思维形象化,做好过渡工作.如刚一开

19、始学习就遇到三种常见力重力、 弹力、摩擦力,学生能否正确理解和分析它们,将会直接影响到许多问题的解决.而它 们的产生以及方向都是较抽象的,因而在教学中要千方百计做一些课堂演示实验,通过让 学生观察、思考,从形象思维启发引导他们进行抽象思维.四、在教学思路上,应重视讲清思路,渗透方法.学生进入高中后较普遍地认为物理 难学,表现为“一听就懂、一看就会、一做就错,分析原因,主要是在学习过程中对所 学知识没有真正理解,因此,教和学都要在“理解上下功夫.比方,在引入概念时,不 只满足于简单地拿出来让学生记住就算了,而应该使他们知道为什么要引入,是怎样进行 抽象概括的；规律的导出应使学生了解推导的过程,并清楚其使用前提和值得注意的问题, 即清楚概念的来龙去脉和规律的适用范围.在教学过程中,重要的是让学生初步地领会一 些科学的思维方法,在领会这些方法时,不是将其当作知识向学生灌输,而应注意在“潜 移默化中逐步渗透.要使学生真正地掌握知识,应用自如,还必须通过反复的练习.在 紧扣大纲的前提下选编一些学生容易失误的活而精的习题,让他们练习,进一步翻开思路, 深化所学知识.水平的上下,一定意义上表现为掌握方法的多少和运用方法的灵活、熟练 程度.五、培养学生运用数学工具解决物理问题