劉 琬

(江蘇省如皋市外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 226500)

物理是一門基礎(chǔ)學(xué)科，其研究的是物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律.在初中物理教學(xué)中，要體現(xiàn)出物理學(xué)科的這一基本屬性，很重要的一點(diǎn)就是結(jié)合具體的物理教學(xué)內(nèi)容，去讓學(xué)生在對(duì)物理內(nèi)容加工的過(guò)程中，獲得對(duì)物理知識(shí)的領(lǐng)悟.從初中物理教學(xué)傳統(tǒng)的角度來(lái)看，物理知識(shí)的呈現(xiàn)方式是多樣的，除了文字和圖片之外，圖像也是重要的方式之一.事實(shí)上，當(dāng)前的中考物理試題當(dāng)中，相當(dāng)一部分題目都是圖像題.也因此圖像題的教學(xué)，就自然而然的成為初中物理教學(xué)的主要內(nèi)容之一.相對(duì)于其他的題型而言，圖像題的特征在于將相關(guān)的信息隱藏在圖像當(dāng)中，學(xué)生需要通過(guò)對(duì)圖像的識(shí)讀，來(lái)獲得相關(guān)的信息，然后建立起問(wèn)題解決的思路.這對(duì)于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)具有一定的難度，造成這些困難的原因在于多個(gè)方面.比如對(duì)于絕大多數(shù)初中學(xué)生而言，他們更習(xí)慣于通過(guò)閱讀文字來(lái)獲得信息，畢竟語(yǔ)言文字是學(xué)生最常用的交流工具之一，從中獲得信息的難度相對(duì)較低.而圖像則不同，命題者千方百計(jì)地將相關(guān)的信息隱藏在圖像當(dāng)中，有時(shí)候還會(huì)設(shè)計(jì)多個(gè)環(huán)節(jié)乃至于陷阱，學(xué)生要想解讀出有用的信息自然就不容易；再比如說(shuō)，相對(duì)于文字和圖片而言，圖像實(shí)際上更為抽象，盡管初中階段的學(xué)生正處于形象思維向抽象思維過(guò)渡的階段，但是在面對(duì)圖像這一抽象事物的時(shí)候，學(xué)生在認(rèn)知上必然存在一些障礙，這些障礙也就是圖像題教學(xué)中必須面對(duì)的問(wèn)題.

因此總體而言，要想讓學(xué)生在圖像識(shí)別的過(guò)程當(dāng)中提升物理素養(yǎng)，很大程度上取決于教師的教學(xué)設(shè)計(jì).值得一提的是，如果完全基于已有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)圖像題的教學(xué)，那么有時(shí)候就很難獲得突破.反之如果從學(xué)生的解題過(guò)程出發(fā)，是研究學(xué)生在解題過(guò)程中的相關(guān)表現(xiàn)，并且總結(jié)出相應(yīng)的規(guī)律，那么所設(shè)計(jì)的圖像題教學(xué)往往就更具有針對(duì)性，自然也就能取得更好的教學(xué)效果.筆者在教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中特別注意觀察學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程，注意從學(xué)生解題的過(guò)程中獲取教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，取得了較好的教學(xué)效果.在此結(jié)合筆者的相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并且以案例解析的方式，跟同行們分享相關(guān)的教學(xué)心得.

1 一個(gè)案例

例1 初中生小麗最近新學(xué)了用伏安法測(cè)定電阻，如圖1所示是小麗的實(shí)驗(yàn)圖像，小麗測(cè)量了一盞小燈泡燈絲的電流和電壓的伏安特性曲線，請(qǐng)問(wèn)下圖中哪一個(gè)圖像是正確的( ).

圖1

剖析根據(jù)對(duì)學(xué)生答案的收集發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生的答案都是A選項(xiàng)，分析他們的解題思路應(yīng)該是：因?yàn)闄M坐標(biāo)表示電壓，縱坐標(biāo)表示電流，所以電阻的大小就是該曲線的傾斜程度，又結(jié)合在導(dǎo)體中的電流和電壓是成正比的關(guān)系，因此他們認(rèn)為A選項(xiàng)是符合題意的.

很明顯，被調(diào)查的學(xué)生們的解題是有理論依據(jù)的：根據(jù)我們本能的猜想和基本的思考方向，都是從圖形的形狀來(lái)進(jìn)行猜測(cè)，然后利用我們目前所了解到的知識(shí)去做出符合題目條件的選擇.但是一般情況下，學(xué)生在分析問(wèn)題的過(guò)程中，大多數(shù)時(shí)間都會(huì)忽略將溫度升高會(huì)導(dǎo)致燈絲的電阻增大這個(gè)原因，因此最終的答案也是不正確的.細(xì)思學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤的根本原因，也可能是由于在教師進(jìn)行對(duì)學(xué)生講授初中物理中本章節(jié)的內(nèi)容時(shí)，會(huì)教給學(xué)生一個(gè)理想化模型，即“在不考慮溫度變化引起的燈泡電阻發(fā)生改變”這個(gè)理想化模型，并且在中學(xué)階段很多老師會(huì)通過(guò)讓學(xué)生做很多練習(xí)來(lái)鞏固知識(shí)，因此也不排除學(xué)生因?yàn)樘嗟挠?xùn)練導(dǎo)致出現(xiàn)了思維定勢(shì)這個(gè)現(xiàn)象.除此之外，初中學(xué)生學(xué)習(xí)物理通常是利用經(jīng)驗(yàn)與直覺(jué)作為他們理解和掌握一個(gè)物理模型的基石.通過(guò)這個(gè)案例我們可以知道，初中學(xué)生很少?gòu)睦硇缘慕嵌葋?lái)分析和理解學(xué)習(xí)“圖像”.因此在進(jìn)行初中物理的教學(xué)過(guò)程中我們應(yīng)該注意從引導(dǎo)學(xué)生了解物理圖像的特點(diǎn)入手.

2 進(jìn)行物理圖像的教學(xué)的切入點(diǎn)

我們可以以圖像的形成作為分析對(duì)象：物理圖像就是在實(shí)驗(yàn)的物理現(xiàn)象里面，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的手段將相關(guān)的各個(gè)物理量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得到的一個(gè)圖像.

接下來(lái)我們將“晶體的溶解和凝固過(guò)程”作為研究案例，這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是我們運(yùn)用實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)結(jié)果，然后將這些數(shù)據(jù)用一個(gè)溫度--時(shí)間(T-t)的坐標(biāo)圖中表示出來(lái)，也就是“晶體的溶解和凝固過(guò)程圖線”，萘發(fā)生溶解和發(fā)生凝固的過(guò)程圖線用圖2的圖像表示.在所需要的圖像形成的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)人員首先需要將自己觀察所得到的物理現(xiàn)象記錄待用，再通過(guò)描點(diǎn)的方式將晶體發(fā)生溶解的過(guò)程和發(fā)生凝固的過(guò)程的圖像制作出來(lái)，在這整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)該將描繪出的圖線和晶體發(fā)生溶解和發(fā)生凝固的過(guò)程有機(jī)結(jié)合起來(lái)加以分析和理解.所以要把通過(guò)精確地測(cè)量出的實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄在一個(gè)完整表格中，再憑借實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)畫(huà)出我們所需要的圖像，最后指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)律的探索可以通過(guò)圖像的走勢(shì)和樣式來(lái)實(shí)現(xiàn).進(jìn)行教學(xué)從圖像的完整的形成過(guò)程的圖像入手時(shí)，第一就是要求要學(xué)生掌握?qǐng)D像的作圖方法，第二就是要求要學(xué)生學(xué)會(huì)憑借圖像來(lái)分析和研究相關(guān)的物理問(wèn)題.

圖2

例2 小林幫媽媽整理房間時(shí)發(fā)現(xiàn)幾個(gè)箱子，小林在將箱子推出房間的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)箱子裝的東西越多，推起來(lái)就越費(fèi)力氣，因此小林提出來(lái)“接觸面受到的壓力可能是影響摩擦力的大小的因素”這個(gè)猜想.如圖3所示是小林為了驗(yàn)證自己猜想設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置.如果小林選擇了準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)裝置并成功地進(jìn)行自己的實(shí)驗(yàn)，然后將所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表表1中，請(qǐng)根據(jù)數(shù)據(jù)將摩擦力Ff的大小與接觸面受到的壓力FN大小之間的關(guān)系圖像在如圖4的坐標(biāo)系中表示出來(lái)，并由圖像可得Ff與FN之間的關(guān)系為_(kāi)___.

圖3 圖4

表1

剖析第一步要教會(huì)學(xué)生注意題目所給的圖像中的坐標(biāo)軸分別對(duì)應(yīng)的物理量是什么；第二步是讓學(xué)生在坐標(biāo)系中描出表格中所給的數(shù)據(jù)；第三步就是讓學(xué)生找準(zhǔn)坐標(biāo)系中的點(diǎn)并且使用細(xì)線將這些點(diǎn)連接起來(lái)形成一條平滑的直線(作圖略)；第四步就是讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析和判斷出相應(yīng)的規(guī)律，當(dāng)然分析和判斷的基礎(chǔ)就是以圖線的形狀和走勢(shì).根據(jù)學(xué)生描繪出的直線可以得到，由表中的數(shù)據(jù)描繪出的點(diǎn)是一條傾斜的直線，并且這條直線是經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的，因此我們便能夠判斷出Ff與FN的關(guān)系為：當(dāng)兩個(gè)物體的接觸面的粗糙程度為一個(gè)定值時(shí)，它們之間的摩擦力Ff和它們之間的接觸面所受的壓力FN的關(guān)系是一個(gè)正比關(guān)系.

當(dāng)我們?cè)趯?duì)物理圖像進(jìn)行教學(xué)時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)介紹是如何使用某一個(gè)方法來(lái)獲取物理圖像的過(guò)程，其中實(shí)驗(yàn)所提出的背景和實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)也應(yīng)該屬于這個(gè)過(guò)程.例2中的實(shí)驗(yàn)是在“探究影響摩擦力的大小因素”的背景下進(jìn)行的，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是以“摩擦力大小與接觸面的壓力有關(guān)”的設(shè)計(jì)作為本實(shí)驗(yàn)的思想依托.所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)就要運(yùn)用控制變量法，這樣我們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中才能實(shí)現(xiàn)只研究滑動(dòng)摩擦力和接觸面之間的壓力的關(guān)系這個(gè)目的，進(jìn)而收集我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所得到的一些有效的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)我們實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖像來(lái)找出與這個(gè)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的某些物理規(guī)律.一般來(lái)說(shuō)，學(xué)生都是在圖像的形成過(guò)程中掌握和理解在物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示方法是通過(guò)我們實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的有關(guān)圖像來(lái)表示的，不僅能幫助學(xué)生更加清晰明顯的觀察到出兩個(gè)發(fā)生變化的物理量之間發(fā)生變化的規(guī)律有哪些(以Ff與FN的關(guān)系圖像為例)，而且有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)和體會(huì)到在科學(xué)探究中的實(shí)際應(yīng)用中科學(xué)方法的重要性，也能夠幫助學(xué)生更好的掌握科研的方法和技能.除此之外，還要借此教會(huì)學(xué)生對(duì)待科學(xué)的態(tài)度要保持求真務(wù)實(shí)，必須將自己所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)的記錄下來(lái)，萬(wàn)萬(wàn)不能隨意改動(dòng)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)、不可隨意捏造自己的實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)、更加不能夠出現(xiàn)通過(guò)虛構(gòu)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)達(dá)到目的等行為，嚴(yán)格尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)等；要達(dá)到激發(fā)學(xué)生自主去探索自然規(guī)律的欲望的目的；利用學(xué)習(xí)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的起因和實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí).

總體而言在初中物理教學(xué)中，必須重視物理圖像的教學(xué).當(dāng)然需要注意的是，物理圖像的教學(xué)不能只集中在解題教學(xué)上，在一些物理概念以及規(guī)律的得出過(guò)程中，本身就可以借助于圖像來(lái)進(jìn)行運(yùn)用.這樣學(xué)生對(duì)圖像就會(huì)感覺(jué)到更加熟悉，在面對(duì)圖像題的時(shí)候，也就會(huì)有更充足的把握.物理圖像不僅是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中分析實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的常用方法之一，而且也是在理論研究時(shí)也是最普遍運(yùn)用的工具之一.因此在我們整個(gè)初中階段的物理教學(xué)的過(guò)程中，我們也可以利用圖像教學(xué)的方法來(lái)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理的概念和規(guī)律等，學(xué)習(xí)如何使用圖像分析的方法來(lái)解決某些物理問(wèn)題.