培养物理思维能力提高物理学习水平市公开课一等奖百校联赛特等奖课件

培养物理思维能力

提升物理学习水平陕西省教育科学研究所梁放第1页学生物理学习现实状况许多学生反应物理难学，普遍存在物理成绩上不去现象同其它学科相比成绩偏低甚至偏低幅度较大，展现学科间显著不平衡。

调查发觉，他们学习动机、学习态度、学习表现都比很好。为何会出现效果与动机显著反差呢？促使我们不得不从思维能力、学习方法上寻找原因。第2页思维能力：指人们在工作、学习、生活中每逢碰到问题，总要“想一想”，这种“想”，就是思维。它是经过分析、综合、概括、抽象、比较、详细化和系统化等一系列过程，对感性材料进行加工并转化为理性认识及处理问题。我们常说概念、判断和推理是思维基本形式。不论是学生学习活动，还是人类一切创造创造活动，都离不开思维，思维能力是学习能力关键。

思维能力和科学方法第3页思维能力和科学方法科学方法：是指人们在认识和改造世界中遵照或利用、符合科学普通标准各种路径和伎俩，包含在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采取思绪、程序、规则、技巧和模式。简单地说，科学方法就是人类在全部认识和实践活动中所利用全部正确方法。物理思维能力：是指依据物理概念、规律、仪器和试验规范，以及相关学科知识作工具，使用物理学方法进行思维能力。第4页买土豆故事这就是思维，思维停留层次，决定了人生到达高度。

第5页以三种学生为例：第一个学生听课不见得多么认真，课后不见得多么努力，每次考试总是前几名；第二种学生听课努力，课下认真，总不是前几名；第三种学生课上不努力，课下不认真，永远不是前几名！学生物理学习现实状况第6页第一个思维是，问这是什么？那是什么？就是人本能求知欲。这是人最简单思维方式。第二种思维是，问为何？产生这种思想人是在探究，而且想知道答案。这种思维含有了探究性。第三种思维是，假如老师告诉他这道题选A，他会问为何为何是A不是B？假如是B怎么样？假如是C又会怎么样？B和C错在哪里呢？假如孩子把思维触角延伸到这个层次，我们说他思维就有了批判性。这种思维就叫做批判性思维。学生物理学习三种思维方式第7页物理学史教学可增强学生对所学知识怀疑和批判精神

物理学发展历史向我们显示了这么一条真理：有条件有怀疑思索，不迷信权威，这是科学能不停向前发展动力。然而在现实物理教学中，在纷至沓来新概念、新术语、新公式、新定律面前，学生逐步形成了这么观念：这就是真理，学习它、记住它。久而久之，历史性、进化着科学理论被神圣化、教条化，学生不知道这个理论从何而来，为何会是这么。这种以灌输为目标教学不自觉地剥夺了学生怀疑和批判精神，致使大多数学生对科学家和科学理论永远怀着一个崇敬心情，这种心情扼杀了学生发觉问题、提出问题主动性，从而抑制了学生科学精神和创新能力。培养学生批判性思维第8页物理学史教学可增强学生对所学知识怀疑和批判精神

在物理学发展进程中，有许多史实向我们表明，物理学家批判精神，是促使物理学向前发展动力，如伽利略对亚里士多德怀疑和批判，推翻了错误落体定律和强迫运动定律，得出了惯性定律，为牛顿力学建立打下了理论基础；爱因斯坦抛弃了牛顿绝对时空观，得出了相对论；普朗克否定了传统能量是连续观点，得出了量子论……在物理教学中渗透这些物理学批判性发展精彩事例，能促使学生养成独立思索习惯，提升善于提出科学问题灵性和聪慧，使他们思想沉醉在好奇之中，永不闭塞怀疑目光。

培养学生批判性思维第9页物理学史教学可增强学生对所学知识怀疑和批判精神

在物理教学中渗透物理学史教育，还能够使学生深刻认识物理学理论发展、改变过程，体验到科学理论不是一成不变，它是不停发展、进化。没有任何一个物理学理论能够被看作是最终完满，因为它内容有限性总是和可能观察到无限丰富多样性相对立，人们在一定条件下物理学认识只能是近似、相正确。这种有意识地对学生进行辨证唯物主义真理观教育，能去除学生对物理学知识绝对化、僵化了解，也能够预防学生不加限制地机械搬用物理定律、公式去处理问题。培养学生批判性思维第10页重视错例评讲

进行错例分析，能够培养学生勇于质疑精神，掌握各种思维方法，从本质上把握物理过程，能从各种复杂原因中抓住主要矛盾，而不是机械地套用公式。使学生不易受到无关原因干扰和迷惑，实现能力提升。错例包含两种：一个是题目本身存在问题；另一个是表面上正确、实际上错误解题方法或过程。题目本身存在问题，可能是不存在真实解，也可能是未考虑到特殊情形，还可能是题目本身描述含有不确定成份等。另一个错例主要起源于学生。教师要善于从学生回答和解题中发觉各种经典、隐蔽错误，引导学生从不一样角度质疑、论证、剖析。在习题课教学中，还能够充分展开学生发散思维，引导学生针对一个问题提出新变式，并引导学生质疑这一变式真实性和可能性。

培养学生批判性思维第11页将原始物理问题引入教学

所谓原始物理问题，是指自然界及社会生活、生产中客观存在且未被加工物理问题；而许多物理习题则是指从实际问题中经人为加工出来物理问题。

培养学生批判性思维赵凯华教授指出：“在我们教学中，同一问题，既能够把原始物理问题提交给学生，也能够由教师把物理问题分解或抽象成一定数学模型后再提交给学生。习惯于解后一类问题学生，在碰到前一类问题时，往往会不知所措。”“我们反对‘题海战术’，反对针对某类考试或题库应试教育。不过做题毕竟是学生学习过程中比较主动步骤，学习物理，不做习题是不行。但做习题不在于多，而在于精。”

我们主张要做题，但并不赞成搞题海战。因为题海战盲目追求解题数量，不重视解题质量，使学生根原来不及对习题以及与习题相关问题进行思索。第12页将原始物理问题引入教学正因为是原始问题，有许屡次要原因干扰，学生必须排除一些不主要原因，使问题简化，而且不一样人可能从不一样角度提出各种解释，哪种分析或解释是可能，哪种存在问题?这些都会引发学生怀疑和论证欲望，在详细问题分析和讨论中，学生批判性思维品质和质疑精神会得到很好培养和锻炼。原始问题起源能够是教师平时观察发觉，也能够是学生提出。为培养学生发觉问题能力，教师要勉励学生多观察、多留心身边现象，把发觉疑惑及时统计下来；教师定时把学生问题搜集起来，相对简单问题，能够穿插在平时教学中处理，包括知识面广、对思维活动要求较高问题，先公布给学生，让学生有必要思想和知识准备，方便实现高质量课堂研讨，更加好地发挥讨论作用。培养学生批判性思维第13页将原始物理问题引入教学培养学生批判性思维第14页教育部《基础教育课程》杂志对新课程高考试题进行“红黑榜”式点评之后，又对全国各地中考试题进行了点评。为此，中国物理教学专业委员会在学会网站上举行了高考题、中考题“最正确题”和“欠佳题”评选活动。以上举措对年高考和中考试卷命题有很好导向作用，从而对今后高、初中教学产生主动影响。对“最正确题”评选中，实践意识是其中一个主要方面。第15页第4题：悉尼科技大学研究小组研发了一个独特复合材料——石墨纸，如图所表示.其成份以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬10倍且轻巧，还能够回收再利用，未来应用非常广泛.以下说法错误是（）与同体积钢相比，石墨纸质量较小与钢相比，石墨纸硬度较大石墨纸是一个环境保护材料石墨纸是绝缘体，不易导电第4题：悉尼科技大学研究小组研发了一个独特复合材料——石墨纸，如图所表示.其成份以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬10倍且轻巧，还能够回收再利用，未来应用非常广泛.以下说法错误是（）A.与同体积钢相比，石墨纸质量较小B.与钢相比，石墨纸硬度较大C.石墨纸是一个环境保护材料D.石墨纸是绝缘体，不易导电点评：石墨烯纸是近期科技研究重大结果，这种以石墨为主新型材料，其强度到达极高水平，抗拉、抗弯，且重量轻、可回收，把它用在飞机、汽车制造中不但能大大提升产品性能，而且降低了碳排放，其独特热学和电学性能使得它在电子和家电产品中也大有用武之地，这种材料诞生将可能引发制造业一场革命。相关两位研究人员由此取得了诺贝尔物理学奖。把这种科研结果信息导入到中考题中，无疑对教学含有主动意义。经过什么路径使中考物理试题承载这些信息？这是试题设计者所面临问题。《物理课程标准（试验稿）》在“物质属性”二级主题中，要求学生“能描述物质一些属性”、“了解物质属性对科技进步影响。”由此，试题设计者选择了以“属性”为切入点，把石墨烯纸密度、硬度和导电性等作为选择题选项。由此建立科技结果和课程内容之间关系，

这是一个很有智慧设计。第16页促进科学方法教育研究问题要有科学思维方法，处理问题要有正确工作方法。从一定意义上说，方法就是能力，掌握什么方法，就具备什么能力。物理课程标准就把“过程与方法”作为课程目标之一，使其和“知识与技能”、“情感、态度与价值观”并列，这深入表达了人们物理教育理念有了新发展。第17页近似估算法

物理估算普通是指依据一定物理概念和规律，利用物理方法和近似计算方法，对所求量数量级或近似值进行大致推算。灵活地利用物理知识对详细问题进行估算是综合素质主要表达。促进科学方法教育第18页设计有趣（意料之外）研究问题人类通向深海道路十分崎岖和艰难，其原因之一，是深海海水压力大得令人难以置信，人要潜入深海，是一个高科技难题。年，我国自主研制蛟龙号载人潜水器潜入了5km级深海中，敲开了这一神秘“龙宫”大门。深海5km意味着什么？有些人说，构想你在5km深蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面水里，海水对你脚背压力相当于1000个人叠起来踩在你脚上！海水压力果真有这么大吗？第19页第20页

转换法有些物理现象我们不易觉察,这时利用转换法,便会显得很明了、易懂。如我们用电流热效应、化学效应、磁效应来显示电流存在;我们用放入其中小磁体(针)受到力来验证磁场存在;用磁体能吸引大头针多少来比较磁体磁性强弱等都是利用转换法思维方法。促进科学方法教育第21页促进科学方法教育（31题）小刚同学由“金属导体电阻普通随导体温度升高而增大”联想到：铅笔芯也是导体，铅笔芯电阻与它温度之间是否也存在这种关系呢？于是，小刚和几位同学一起进行了“探究铅笔芯温度改变对其电阻有何影响”试验.（1）试验思绪：保持铅笔芯两端电压不变，给铅笔芯加热，测出不一样__________时经过铅笔芯电流，依据电流改变情况，得出铅笔芯电阻大小与其温度改变关系.其依据是：电压一定时，电阻越小，电流_____.（2）小刚设计了如图所表示电路.（3）主要试验过程：①先将H型铅笔芯接入电路，闭合开关，测量并统计经过它电流；②用酒精灯给铅笔芯加热，使铅笔芯温度逐步___________，每隔10s测量并统计经过它电流；③再分别将HB型、2B型铅笔芯接入电路，重复以上试验过程.（4）下表是小刚他们统计试验数据：分析表中数据能够初步得出：铅笔芯电阻随温度升高而________.（5）你认为小刚他们试验存在什么不足，写出其中一条：__________________.加热时间/s0102030经过铅笔芯电流/AH0.1500.1600.1750.185HB0.2650.2700.2850.2952B0.3200.3400.3600.370在试验设计思绪中，着重考查学生思维转换过程，即给铅笔芯加热，实为使铅笔芯温度改变;依据电流改变情况，反应出铅笔芯电阻大小改变。第22页极限法

所谓“极限思维”,就是依据改变发展事物,在特定条件下,含有一定发展速度而产生一个思维模式。即借助对事物发展极限这一特定情形加以考查分析,从而实现认识事物发展普通规律。

初中物理中光速、绝对零度、绝对真空、超导等都是极限问题。声音不能在真空中传输便是用极限思维方法推理而得。在处理实际问题方法中,如巧妙利用连续改变至极限极限值,可能会将复杂问题简单化。促进科学方法教育第23页物理学中科学研究方法教材各个章节都有意识、有步骤地渗透了物理学科学研究方法，使大家在学习物理知识同时受到科学方法熏陶和训练．掌握基本科学方法，形成比较有效物理思想，是能力形成标志．近几年中考常考到几个科学研究方法列表以下：方法教材中方法利用说明等效法(1)在力合成中，若干个共同作用分力能够等同于作用效果相同一个协力；相反，一个力也能够分解为作用效果相同若干个分力(2)在电路中，若干个电阻，能够等效为一个适当电阻，反之，如串联电路总电阻、并联电路总电阻都利用了等效思想(3)在“曹冲称象”中用石块等效替换大象，效果相同(4)在研究平面镜成像试验中，用两根完全相同蜡烛，其中一根等效另一根像在物理学中，将一个或多个物理量、一个物理装置、一个物理状态或过程用另一个物理量、一个物理装置、一个物理状态或过程来替换，得到一样结论，这么方法称为等效(替换)法，利用这么方法能够使所要研究问题简单化、直观化．理想模型法

(1)匀速直线运动，就是一个理想模型．在生活实际中严格匀速直线运动是无法找到，但有很多运动情形都近似于匀速直线运动，按匀速直线运动来处理，大大简化了难度，得出结果又含有极高精度，在允许误差范围内与实际相吻合(2)杠杆也是一个理想模型，杠杆在实际使用时，因为受力作用，都会引发或大或小形变，可忽略不计，所以，我们就把杠杆理想化，认为它无形变(3)汛期，江河中水有时会透过大坝下底层从坝外地面冒出来，形成“管涌”，“管涌”物理模型是连通器(4)光线、磁感线都是虚拟假定出来，但它们却直观、形象地表述物理情境与事实，方便地处理问题．经过磁感线研究磁场分布，经过光线研究光线传输路径和方向把复杂问题简单化，摒弃次要条件，抓住主要原因，对实际问题进行理想化处理，构建理想化物理模型，这是一个主要物理思想．在建立起理想化模型基础上，有时为了愈加形象地描述所要研究物理现象、物理问题，还需要引入一些虚拟内容，借此来形象、直观地表述物理情景．控制变量法(1)研究滑动摩擦力与压力和接触面之间关系(2)研究压力作用效果(压强)与压力和受压面积关系(3)研究液体压强与液体密度和深度关系(4)研究物体动能与质量和速度关系(5)研究物体势能与质量和高度关系(6)研究弦乐器音调与弦松紧、长短和粗细关系(7)研究电流与电阻、电压之间关系即欧姆定律(8)研究导体电阻大小跟导体材料、长度、横截面积关系(9)研究电流产生热量与电流、电阻和通电时间关系(10)研究电磁铁磁性与线圈匝数和电流大小关系(11)研究蒸发快慢与液体温度、液体表面积和液体上方空气流动快慢相关在研究物理问题时，某一物理量往往受几个不一样物理量影响，为了确