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应用原始物理问题理论提高高一学生思维能力的研究

 

【作者】 桑亚军

【机构】 江苏靖江市第一高级中学

【摘要】

【关键词】
【正文】

  【摘 要】 物理思维能力的缺失严重阻碍了学生物理学习能力的提高,原始物理问题对培养学生的物理思维能力有着独特的作用,在物理教学中通过原始物理问题来培养学生观察生活,认真思考,养成良好的思维习惯从而提高学生物理思维能力。
  【关键词】 原始物理问题;提高;高一学生;思维能力

  经常遇到学生问我:“老师,为什么初中物理我学的很好,而到了高一上课时我也能够听懂,可是课后遇到问题一做就错呢?”作为老师以前我经常说“那是因为你想的还不够多,练习的还不够多”。说实话说这话的时候我心里是没有底气的,因为很多学生实际上已经想的很多做的也很多,可是为什么他们还是没有学好物理呢?甚至很多学生在听完老师讲解后,依然弄不清题目中描述的“带着魔性”的滑块、小球、带电粒子经历了一个怎样的物理过程,他们从哪里来?做的是什么性质的运动?最后归于何处?笔者认为这是因为高一阶段学生较低的思维能力阻碍了他们进一步学好物理。下面就这个问题谈谈我的看法,希望能抛砖引玉。
  一、 当前高一物理教学对学生思维能力培养中存在的困境
  1. 题海战术
  虽然国家不断地推进素质教育,但是不可否认的是由于受到多种因素特别是升学率的影响,很多学校是穿新鞋走老路,教师套着素质教育的皮囊,装着应试教育的灵魂,题海战术一直在我们的教学中存在,特别是初三教学中占有极大比例。据笔者观察大部分初中学校的物理教学直接以解题为目的,甚至整个初中两年的物理教学都很少做物理实验!这样训练出来的学生到了高一很快因为学习任务的加大、学习难度的加深、学科科目的增多导致不适应高中物理的学习,成绩出现断崖式下降也就不足为奇了1,更加可悲的是有一部分高一物理老师也信奉题海战术,在学生进入高一后依然进行大量持续性的习题教学,正常课堂时间更本不够用,大量占用音体美通用技术课时,老师教的非常幸苦,学生学的苦不堪言,严重挫伤了学生学习物理的积极性。
  美国心理学家皮亚杰的认知发展理论认为高中学生心理正处于形式运算的形成和发展之中,学生通过训练完全可以通过假设演绎的方法先提出解决问题的几种可能性再通过判断与运算寻找正确的答案。当一个学生他所面对的都是重复性或者类似性题目而只是疯狂刷题而不注意总结与提高时,很大程度上限制了思维能力的提高。而且物理习题少有开放性题目,基本都是趋同思维,一般都具有完整的数据链,已知量、未知量、待求量、属于哪一种运动模型一目了然,学生在解决问题时根本不会经过根据题目所给物理情景自行完成抽象、概括、估算、简化、建模、求解等一系列的加工过程,他要做的就是套用老师所总结出的物理模型及解决方法,邯郸学步,仿照解题。由于这一关键加工过程的缺乏,学生思维能力的形成及提高就缺少关键的一步,这样培养出的学生只停留在具体形式的运算阶段,题目做得再多只是增加了熟练程度而已。
  2. 过于死板的物理教学模式
  在实际教学过程中,绝大部分物理老师都是按照教科书或者教辅材料的安排教学,这类安排都非常重视帮助学生建立起完成的知识体系,教学安排具有非常严密的逻辑性和完整性,不会忽略每一个细节问题,能够在课堂上解决的问题,绝对不会留到课后去解决,因为这是评价一个老师一节课教学完整度的标准之一,老师在课堂教学的组织上,对于每一个教学细节都精益求精,将学生有可能发生的错误都事先给予警告。这样的物理教学,表面上看似乎井井有条有板有眼,但这种过于程式化、机械化的教学,让教师成为一个呆板的教学机器,严重限制了物理教师课堂教学主动性的发挥,缺乏创新精神。另一方面如果在高一阶段依然延续初中惯用的题海战术进行教学,不以提高学生的物理核心素养为目标组织教学,随着教学难度加大,内容增多必然导致学生学习效率学习兴趣下降,最后无情的抛弃物理!
  这种教学模式在其他科目的教学中也有体现,比如语文作文教学中特别强调作文素材的积累,一个学生即使掌握再多的写作技巧,如果没有素材积累,肯定无法写出好的文章,“空有一身屠龙术,可惜世间已无龙”。物理教育也应该如此,教师在上课时,不能仅仅只展开物理知识的教学,更应该多多的把原汁原味的物理现象、活灵活现的生活物理问题抛给学生,让学生不断的去思考归纳总结体会这些物理问题中所蕴含的物理规律,学生只有自己实际经历过抽象、归纳、概括、简化、建模、求解的过程才能慢慢提高他们的物理思维能力2。
  3. 教师缺乏足够的专业素养和科研能力
  培训和教研是提高教师教学水平和科研水平的一种有效措施,无论是一个学校的备课组教研组,还是教育局教研室都会经常组织教师集体听课,集体备课,听专家讲座等教研或培训活动。通过这些活动,教师能够提前了解某些章节的重点和难点,突出重点突破难点的技巧,对于教师的尽快成长与提高有着重要的作用,但是这些活动也有着明显的缺点,这些活动往往留给教师更多的是间接经验的传授,教师学成以后回到班级以后进行简单的模仿,甚至进行复制。
  教学以外科研也是教师所要承担的一项重要责任,是教师能够获得尽快成长的一个重要捷径。但是由于教师长期忙碌于教学一线,很少真正的有时间去做科研,即使有所谓科研活动,也是受迫于职称或者学校的硬性要求,这必然导致教师对所教内容和教学对象的研究浮于表面,经不起深入的推敲,在遇到在高一阶段采取什么措施和方法才能尽快提高学生的思维能力这个实际问题时,只有那些平时对这个问题有过相应研究,做过比较深入的思考的老师才能迅速找到应对的方法。
  以上是笔者浅显的分析了在高一物理教学过程中对培养学生思维能力方面存在的一些困境,在教学过程中,我们培养学生的思维能力的突破口在哪里呢?根据本省中考录取普高和职高比1:1的政策,现阶段高一学生都是初中前50%的学生,这些学生学习能力是属于中上游的,笔者认为造成高一物理学习困难的一个重要原因在于学生无法将具体的物理语言描述转化为物理模型,也就是建模能力,即学生在遇到具体问题时缺乏提炼、概括、简化、抽象成物理模型的能力。就是我们的物理教学,更多的关注了学生如何来套模用模的应试套路,而忽视了最关键的建模的能力。而如果我们在物理教学中能够经常利用原始物理问题而不是一味采用物理习题则可以非常有效的提高学生的物理建模能力,进而有效提高学生的物理思维能力。
  二、 利用原始物理问题提高学生物理思维能力
  所谓原始物理问题,根据首都师范大学邢红军教授的研究是指自然界及社会生产生活中客观存在的能够反映物理概念规律且未被加工的典型物理现象和物理事实3。它的最显著特征是,物理量和数据隐藏于习题语言描述之中,学生在解决原始物理问题时,需要根据具体情境,完成对原始物理问题的抽象假设估算简化建模求解等一系列加工过程,达到最终结果。
  作为高中起始年级的高一物理教学,由于没有像高三那样严峻的高考任务压力,教学上完全没有必要走题海战术的老路,可以按照素质教育的要求展开教学,认真准备好各项实验,做好初高中物理的衔接工作,提高学生的思维能力,让学生顺利适应高中物理的学习。
  1. 通过原始物理问题来培养学生观察生活总结经验能力来提升学生物理思维能力
  研究原始物理问题,不仅仅能帮助学生透过现象看本质,通过学生对原始物理问题的抽象、假设、简化、建模求解来培养学生的思维能力,而且更加可以让学生明白同一个物理现象可以从不同的角度去理解分析,使学生懂得自然界的因果关系不仅仅是一一对应,多因一果同样是自然界的普遍规律,从而提升思维的发散性、多样性和整体性。
  例如,在万有引力定律的教学中,我先请两个学生分别站在讲台的南北两端,然后让其他同学计算这两位同学之间的万有引力,很多同学提笔就来,但是当他们开始应用万有引力定律公式进行计算时发现根本就无法进行下去,因为缺少质量和距离这两个必要条件。我让两位同学自曝自己的体重,同时给出它们之间的距离,于是很多同学很快就算出结果,自以为自己计算得非常完美。也有同学提出来这两位同学的距离,并不完全是公式中所需要的距离,教室里一片争论之声。笔者趁机让同学们再讨论一下关于万有引力定律公式的适用范围问题,最终同学们得出来了合理结论,让他们对万有引力定律公式的应用有了一个清晰的认识:当物体的大小不是远远小于他们之间的距离,也就是物体的大小不能忽略时,我们计算它们之间的万有引力时,可以将物体看成是许许多多的小部分所组成,将这一个个小部分看成是一个个质点就可以计算每两个之间之间的万有引力。将所有质点之间的引力通过矢量合成就可以求出两个同学之间的相互作用力。而如果是两个质量分布均匀的球体之间的万有引力依然可以使用万有引力公式进行计算,只是其中的r表示两球球心距离,而引力则沿两球球心的连线。
  由以上通过对万有引力教学的一个片段可以看出,只是计算两同学之间的万有引力这样一个原始物理问题,同学们就不断深化了对质点的认识,同时对万有引力的适用条件有了更加清晰的认识,还了解到了微元和积分的思想,为后续的学习打下了基础。
  2. 通过原始物理问题培养学生对点滴细节问题的关注从而提高物理思维能力
  杨振宁教授指出,我国的基础教育走在世界的前列,但是他也发现很多去国外的留学生,发达国家进行比较,在创新能力方面有着明显的不足,不能独立的工作。这就提醒我们在物理教学中,可以利用原始物理问题从点滴做起,从细节做起,有效的培养学生的观察能力,表达能力,信息提取与加工能力,促使学生形成发散性思维,提高创新能力。
  纵观近几年的高考试卷,注重于考查学生五种能力,尤其是推理能力和分析综合能力,在高考试卷中我们发现越来越多的原始物理问题情景,这对学生如何处理实际问题的真实能力提出了更高的要求。高考是我们中学物理教学的指挥棒,高考的这一转变要求我们在教学中尤其是在高一起始年级的教学中需要更加注重实际问题的细节,从点滴做起,努力拓展学生的思维能力。
  例如笔者有一次在所带的物理兴趣小组的一次活动中,给学生展示了饮水鸟的实验,学生们看得兴趣盎然,也非常想知道其中的秘密所在。看到同学们对这个问题如此感兴趣,我就趁势提出他们利用周末时间写一篇关于饮水鸟的小论文向我汇报一下。但是很多的学生在课后只是通过上网查到了相关资料后直接打印下来给了老师,明显看出这一部分学生只是看到课上实验好玩而没有动心思想想其中真实存在的物理原理,另外有几个对物理真正感兴趣的同学除了理解网络上查阅到的基本原理,还提出了很多有建设性的建议,提出在这个实验中可能还存在着物体的重心与稳度转动轴的平衡饱和气压的问题,从而又产生了多个原始物理问题。使得整个兴趣小组的研究逐渐的深入,同学们的思维能力得到极大的锻炼。
  3.通过原始物理问题来培养学生良好的思维习惯
  原始物理问题是实实在在存在于现实中的问题而不是经过人为加工条件严格限制的物理习题,因此学生遇到原始物理问题时找不到完整的数据链,不能套用老师给出的具体模型去解决,包括已知量、未知量、待求量、属于哪一种运动模型都需要学生自己通过研究物理情景自行完成抽象、概括、估算、简化、建模、求解等一系列的加工过程。通过对原始物理问题的研究可以有效培养学生分析、讨论、建模、解答物理问题的思维习惯。
  在教学过程中通过原始物理问题培养学生科学记忆的习惯,高一物理学习容易形成两个极端:一种以男生为代表的只听课而不做笔记,一种以女生为代表的光死做笔记而不去理解。这两种模式的弊端显而易见,物理学习不是不要记忆,而是反对死记硬背,记忆是应用的基础,理解是记忆的关键,如果我们利用原始物理问题将所学知识与知识应用条件结合起来就可以创造性解决问题,从而形成一定的物理思维过程。
  总之,在高一物理教学中,由于是基础年级升学压力没有高三大,所以我们在教学中要将学生的思维能力的培养作为一项重点工作来做,原始物理问题,在这一方面有着独到之处,充分利用原始物理问题,将会极大的提高学生的思维能力,同时又有利于提高物理教师的专业素养,最终实现教与学的双赢局面。
  参考文献:
  [1]邢红军,陈青梅.  对原始物理问题教学的思考 中国教育学刊,2006(8)
  [2]桑亚军.  高一学生物理学习困难的数学思考 中学生数理化2014(8)
  [3]陈英和.  认知发展心理学  杭州,浙江人民出版社。1999,
  [4]杨振宁. 读书教学在十年  台北时报文化出版企业有限公司

  • 【发布时间】2020/1/1 18:00:30
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